用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验方法与装置与流程

本发明涉及一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验方法以及基于该模拟试验方法实现的装置。

背景技术：

1、随着船舶行业的不断发展，船舶发动机燃料喷射技术也经历着不断的进步。从机械式喷射技术，到电调式喷射技术，再到电控式喷射技术，喷射控制技术的准确度和精细度水平越来越高。船舶发动机燃料喷射技术的核心在于控制喷射电磁阀的喷射位置和喷射持续期，即喷射正时和脉宽。通过调校喷射正时和脉宽，船舶发动机不仅可以实现燃料的充分燃烧、减少污染气体排放，还有利于延长发动机寿命和维护周期，减少航行成本。在实际的喷射调校过程中，往往通过配置真实发动机并进行性能试验来实现，这会产生较大的经济和时间成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是：开发一款用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验方法与装置。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、步骤1、获得船舶发动机曲轴的模拟曲轴转速信号以及船舶发动机凸轮轴的模拟凸轮轴转速信号；

4、步骤2、将模拟曲轴转速信号以及模拟凸轮轴转速信号升压后，发送给喷射信号模拟单元；

5、步骤3、喷射信号模拟单元根据预先设定的喷射参数执行喷射过程；

6、步骤4、通过存储记录仪监测喷射正时和脉宽，若喷射正时和脉宽正确，则结束测试过程，否则，重新设定喷射参数后返回步骤3执行。

7、本发明的另一个技术方案是提供了一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，采用上述的模拟试验方法，其特征在于，包括：

8、模拟转速模块，用于输出升压后的所述模拟曲轴转速信号以及所述模拟凸轮轴转速信号；

9、最小主控模块，包括主机控制模块、喷射控制模块及电源管理模块，其中：

10、主机控制模块用于计算所述模拟曲轴转速信号以及所述模拟凸轮轴转速信号和喷射参数；

11、喷射控制模块用于执行主机控制模块发出的喷射信息，形成需求的喷射驱动电流；

12、测速功能软件以及喷射功能软件运行于最小主控模块上，其中：

13、测速功能软件用于读取发动机曲轴或凸轮轴的当前的位置信息，并将当前齿位信息记录下来，在测速系统运行至下一个机器周期时，再次记录当前的齿位信息，并将当前齿位信息与上一个齿位信息相减，结合转速信号的运算频率进行计算，最终得出当前发动机的实时转速；

14、喷射功能软件设计采用角度加时间的控制方式实现喷射正时和脉宽，通过中断的方式来执行相关喷射函数；

15、信号采集模块，包括喷射信号模拟单元、存储记录仪和数据存储模块，其中，

16、喷射信号模拟单元用于接收驱动喷射电磁阀的控制信号，控制信号的输入模式为电压输入；

17、存储记录仪用于监测喷射正时和脉宽，将喷射信号模拟单元采集的信号进行波形运算，实现喷射波形的测量和显示；

18、数据存储模块用于存储存储记录仪提供的历史数据记录并能够导出不同格式的文件，便于测试人员调整喷射参数。

19、优选地，所述模拟转速模块首先根据船舶发动机曲轴和凸轮轴齿数与缺齿数，使用matlab编写曲轴和凸轮轴的转速信号代码并生成对应csv文件；然后，所述模拟转速模块通过arbexpress软件将csv文件转换为tfwx文件，再将tfwx文件导入至tektronixafg31000信号发生器中，再通过5v转24v模块将tektronix afg31000信号发生器输出的信号升压至24v，获得升压后的所述模拟曲轴转速信号以及所述模拟凸轮轴转速信号。

20、优选地，分布将所述tektronix afg31000信号发生器的曲轴信号文件和凸轮轴信号文件设置为ch1和ch2输出，输出偏移率和偏移电压分别设置为125％和1.25v，使得ch1和ch2输出的方波电压为5v。

21、优选地，外接一路24v直流电源至所述5v转24v模块上。

22、优选地，使用所述示波器测量所述5v转24v模块输出的模拟信号的波形，观察是否为24v的脉冲信号，信号波形是否与曲轴和凸轮轴齿数一致，缺齿位置是否正确。

23、优选地，所述最小主控模块硬件的设计方案采用一主一从的设计架构。

24、优选地，所述主机控制模块为主模块，所述喷射控制模块为从模块。

25、优选地，所述喷射功能软件采用下式计算喷射起始角：

26、喷射起始角＝角度基+发火偏移角度+各缸相位差*发火顺序+角度修正量。

27、优选地，所述存储记录仪还用于进行任意波形的发生与数值监测。

28、本发明公开的试验方法和装置通过matlab、信号发生器、5v转24v模块等工具实现船舶发动机转速信号的模拟，通过搭建最小控制系统实现测速与喷射功能，通过存储记录仪实现喷射正时和脉宽的采集和显示。测试人员可根据显示结果对喷油正时和相位进行修正，降低船舶发动机研发周期和试验成本。

技术特征：

1.一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，采用如权利要求1所述的模拟试验方法，其特征在于，包括：

3.如权利要求2所述的一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，其特征在于，所述模拟转速模块首先根据船舶发动机曲轴和凸轮轴齿数与缺齿数，使用matlab编写曲轴和凸轮轴的转速信号代码并生成对应csv文件；然后，所述模拟转速模块通过arbexpress软件将csv文件转换为tfwx文件，再将tfwx文件导入至tektronix afg31000信号发生器中，再通过5v转24v模块将tektronix afg31000信号发生器输出的信号升压至24v，获得升压后的所述模拟曲轴转速信号以及所述模拟凸轮轴转速信号。

4.如权利要求3所述的一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，其特征在于，分布将所述tektronix afg31000信号发生器的曲轴信号文件和凸轮轴信号文件设置为ch1和ch2输出，输出偏移率和偏移电压分别设置为125％和1.25v，使得ch1和ch2输出的方波电压为5v。

5.如权利要求3所述的一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，其特征在于，外接一路24v直流电源至所述5v转24v模块上。

6.如权利要求3所述的一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，其特征在于，使用所述示波器测量所述5v转24v模块输出的模拟信号的波形，观察是否为24v的脉冲信号，信号波形是否与曲轴和凸轮轴齿数一致，缺齿位置是否正确。

7.如权利要求2所述的一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，其特征在于，所述最小主控模块硬件的设计方案采用一主一从的设计架构。

8.如权利要求2所述的一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，其特征在于，所述主机控制模块为主模块，所述喷射控制模块为从模块。

9.如权利要求2所述的一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，其特征在于，所述喷射功能软件采用下式计算喷射起始角：

10.如权利要求2所述的一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，其特征在于，所述存储记录仪还用于进行任意波形的发生与数值监测。

技术总结本发明公开了一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验方法。本发明的另一个技术方案是提供了一种用于测试船舶发动机燃料喷射正时和脉宽的模拟试验装置，采用上述的模拟试验方法，其特征在于，包括：模拟转速模块；最小主控模块；信号采集模块。本发明公开的试验方法和装置通过MATLAB、信号发生器、5V转24V模块等工具实现船舶发动机转速信号的模拟，通过搭建最小控制系统实现测速与喷射功能，通过存储记录仪实现喷射正时和脉宽的采集和显示。测试人员可根据显示结果对喷油正时和相位进行修正，降低船舶发动机研发周期和试验成本。技术研发人员：卞家港,张艳朋,柯少卿,王园受保护的技术使用者：中船动力研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20