二冲程柴油机快速原型仿真时凸轮轴转速信号的模拟方法

摘要

本发明提供了一种二冲程柴油机快速原型仿真时凸轮轴转速信号的模拟方法，包括如下步骤:1)通过MicroAutoBox采集柴油机的曲轴转速信号，通过Simulink创建凸轮轴转速信号模拟模型；2)经过凸轮轴转速信号模拟模型的计算后，通过MicroAutoBox的DIO的硬件通道输出模拟的凸轮轴转速信号输出给RapidPro？System；3)通过RapidPro？System对采集到的曲轴转速信号和模拟的凸轮轴转速信号进行同步，然后完成喷射驱动电流的输出。本发明具有以下优势：能够在不增加硬件的前提下，采用软件计算的方式完成凸轮轴转速信号的模拟，并且凸轮轴信号模拟的输入源与最终RapidPro？System要进行同步的曲轴信号是一个信号源，解决了额外增加硬件前提下同步信号的时间基准问题；从而减少了项目开发的成本和缩短了开发周期。

说明书

技术领域

本发明属于柴油机技术领域，尤其是涉及一种二冲程柴油机快速原型仿 真时凸轮轴转速信号的模拟方法。

背景技术

随着柴油机性能的日益增多，传统开发手段无论在开发周期还是成本上 已经不能满足要求，必须采用现代的开发流程，即基于模型的开发。基于模 型的开发是一种软件开发方法，优点是：可运行的算法和自动生成代码。基 于模型的开发流程中重要的一个环节就是快速控制原型仿真。

现有技术中，普遍应用的仿真系统都是为四冲程柴油机的电控单元开发 而设计的，四冲程发动机具有曲轴和凸轮轴转速信号，通过传感器采集后进 入仿真系统，仿真系统在完成曲轴(crankshaft)和凸轮轴(camshaft)转速信 号同步后允许进行喷射控制。而二冲程柴油机只有单曲轴转速信号，无法直 接提供凸轮轴信号给快速控制原型仿真系统。

综上所述，为使现代开发流程中快速控制原型仿真系统能够应用到二冲 程柴油机电控单元开发上，需要模拟凸轮轴转速信号给仿真系统完成同步的 方法或装置，而目前国内外并没有一种专门的能够模拟出仿真系统识别的凸 轮轴转速信号的方法或装置。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种二冲程柴油机快速原型仿真时凸轮轴转 速信号的模拟方法，以模拟出快速控制原型仿真系统能够识别的凸轮轴转速 信号，使仿真系统能够完成曲轴和凸轮轴转速信号的角度同步和二冲程柴油 机喷射控制。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明方法的硬件平台使用dSPACE公司的柴油机快速控制原型仿真系 统，包括MicroAutoBox和RapidProSystem组件；MicroAutoBox是用于各 种控制量的计算，同时也能够采集转速信号(不要求曲轴和凸轮轴同步)和 输出喷射控制波形(没有驱动喷油器的能力)，RapidProSystem是用来采 集曲轴转速、凸轮轴转速、水温、压力等传感器信号并进行同步或调理，接 收MicroAutoBox运算的控制信号后进行喷射驱动电流输出。本发明主要原 理是利用MicroAutoBox中喷射控制波形的输出原理来实现。

本发明二冲程柴油机快速原型仿真时凸轮轴转速信号的模拟方法，包括 如下步骤:

1)通过MicroAutoBox采集柴油机的曲轴转速信号，通过Simulink创 建凸轮轴转速信号模拟模型；

其中MicroAutoBox采集到曲轴转速信号后经过曲轴信号模块输出柴油 机转速信号Spe；

所述凸轮轴转速信号模拟模型的输入端输入所述柴油机转速信号Spe， 模型通过公式[Spe×a/6]计算出b的值，c作为MicroAutoBox的DIO实时输 出模块的喷射提前角输入，把b作为DIO实时输出模块的喷油时间输入；其 中a为凸轮轴多齿宽度的曲轴角度值(单位：oCA)、b为凸轮轴多齿宽度的 时间值(单位：s)、c为曲轴和凸轮轴的相位差(单位：oCA)；

2)经过凸轮轴转速信号模拟模型的计算后，通过MicroAutoBox的DIO 的硬件通道输出的喷射控制波形作为模拟的凸轮轴转速信号输出给 RapidProSystem；

3)通过RapidProSystem对采集到的曲轴转速信号和模拟的凸轮轴转 速信号进行同步，然后完成喷射驱动电流的输出。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)能够在不增加硬件的前提下，采用软件计算的方式完成凸轮轴转 速信号的模拟，并且凸轮轴信号模拟的输入源与最终RapidProSystem要进 行同步的曲轴信号是一个信号源，解决了额外增加硬件前提下同步信号的时 间基准问题；同时因为不用增加硬件成本就能够使先进的开发系统应用在二 冲程柴油机开发上，从而减少了项目开发的成本和缩短了开发周期；

(2)模拟的凸轮轴信号多齿位置可以依据项目需求确定，通过软件设 置即可以立即完成修改，满足不同型号二冲程发动机控制的需求。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的 示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在 附图中：

图1为本发明实施例所述的二冲程柴油机快速原型仿真时凸轮轴转速信 号的模拟方法的原理框图；

图2为本发明实施例所述的凸轮轴转速信号模拟模型的计算框图；

图3为本发明实施例所述凸轮轴转速信号模拟模型的Simulink模型图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明二冲程柴油机快速原型仿真时凸轮轴转速信号的模拟方法，如图 1所示，其中硬件平台使用dSPACE公司的柴油机快速控制原型仿真系统， 包括MicroAutoBox和RapidProSystem组件；本方法包括如下步骤：

步骤1，通过MicroAutoBox采集柴油机的曲轴转速信号，通过如图3 所示的Matlab/Simulink进行图形化创建凸轮轴转速信号模拟模型；

其中MicroAutoBox采集到曲轴转速信号后经过曲轴信号模块输出柴油 机转速信号Spe；

如图2所示，所述凸轮轴转速信号模拟模型的输入端输入所述柴油机转 速信号Spe，模型通过公式[Spe×a/6]计算出b的值，c作为MicroAutoBox 的DIO实时输出模块的喷射提前角输入，把b作为DIO实时输出模块的喷油 时间输入；其中a为凸轮轴多齿宽度的曲轴角度值(单位：oCA)、b为凸轮 轴多齿宽度的时间值(单位：s)、c为曲轴和凸轮轴的相位差(单位：oCA)。

步骤2，经过凸轮轴转速信号模拟模型的计算后，通过MicroAutoBox 的DIO的硬件通道输出的喷射控制波形作为模拟的凸轮轴转速信号输出给 RapidProSystem；

步骤3，通过RapidProSystem对采集到的曲轴转速信号和模拟的凸轮 轴转速信号进行同步，然后完成喷射驱动电流的输出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。