本發(fā)明涉及，具體涉及一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前的船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)開發(fā)流程中，一個(gè)顯著的挑戰(zhàn)在于如何在開發(fā)末期直接進(jìn)行配機(jī)試驗(yàn)時(shí)，高效且經(jīng)濟(jì)地驗(yàn)證其全工況全負(fù)荷下的綜合性能。配機(jī)試驗(yàn)的復(fù)雜性和高昂的時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本，使得提升試驗(yàn)成功率成為了一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。硬件在環(huán)(hil)測試技術(shù)以其在硬件層面高度模擬真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的能力，為這一難題提供了創(chuàng)新性的解決途徑。通過在配機(jī)試驗(yàn)之前對電控系統(tǒng)進(jìn)行詳盡的hil測試，不僅能夠有效提升配機(jī)試驗(yàn)的安全性，減少因試驗(yàn)失敗導(dǎo)致的額外成本，還能顯著降低整體研發(fā)周期的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

2、然而，值得注意的是，當(dāng)前市場上的硬件在環(huán)測試系統(tǒng)在電動(dòng)汽車整車及其關(guān)鍵部件(如電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng))已經(jīng)發(fā)展成熟，而對于船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的特定需求尚未得到全面覆蓋。船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)，需要一套更為復(fù)雜且多樣化的硬件在環(huán)測試方案，以確保對船用柴油機(jī)進(jìn)行全面、精確的控制、監(jiān)測與安全保護(hù)。

3、鑒于船用柴油機(jī)運(yùn)行環(huán)境的獨(dú)特性和復(fù)雜性，其硬件在環(huán)測試場景的設(shè)計(jì)需充分考慮各種極端工況和多變條件，這對測試系統(tǒng)的精度、靈活性和可靠性提出了更高要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明技術(shù)方案的目的是：提出一種專為船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件在環(huán)測試系統(tǒng)，旨在通過高效、經(jīng)濟(jì)的測試手段，提升船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的開發(fā)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，用于仿真發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)實(shí)際工作中的使用環(huán)境，所述一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)包括軟件和硬件；軟件包括fpga、real-time、主系統(tǒng)界面，硬件包括基于ni?compactrio控制器的測試電腦上位機(jī)、ni?crio機(jī)箱、c系列模塊；

3、fpga，用于獲取所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的要求，并根據(jù)要求進(jìn)行正時(shí)、曲軸轉(zhuǎn)速和凸輪軸轉(zhuǎn)速的pwm波信號(hào)、高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)、閥開度信號(hào)、曲軸轉(zhuǎn)向、曲軸凸輪軸缺齒信號(hào)的計(jì)算和模擬生成；

4、高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)根據(jù)不同噴油閥的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行配置，當(dāng)獲取到噴油閥電流值達(dá)到設(shè)定值區(qū)間上限時(shí)認(rèn)為噴油閥開啟，輸出開啟相對應(yīng)的高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)獲取到噴油閥電流值小于設(shè)定值區(qū)間下限時(shí)認(rèn)為噴油閥開啟，輸出關(guān)閉相對應(yīng)的高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并傳輸至real-time；

5、根據(jù)pwm波信號(hào)計(jì)算波形占空比，并比對是否處于預(yù)設(shè)閥開度范圍，若處于預(yù)設(shè)閥開度范圍則得到閥開度信號(hào)；

6、real-time，用于獲取來自fpga的正時(shí)、曲軸轉(zhuǎn)速和凸輪軸轉(zhuǎn)速的pwm波信號(hào)、高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)、閥開度信號(hào)、曲軸轉(zhuǎn)向、曲軸凸輪軸缺齒信號(hào)，對發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行配置；

7、主系統(tǒng)界面，用于測試過程中對根據(jù)real-time配置的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和外部實(shí)際工作中的信號(hào)仿真。

8、優(yōu)選地，所述測試電腦上位機(jī)用于所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中涉及到的外部信號(hào)輸入和對發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)待監(jiān)測信號(hào)的監(jiān)測。

9、優(yōu)選地，所述real-time根據(jù)高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)對發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的電流區(qū)間進(jìn)行配置時(shí)，在所述主系統(tǒng)界面觀察高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對應(yīng)的所述噴油閥的狀態(tài)時(shí)，曲軸角度和時(shí)間，并提供在主界面監(jiān)測閥開啟、關(guān)閉時(shí)的正時(shí)以及開啟和關(guān)閉的間隔角度。

10、優(yōu)選地，當(dāng)所述real-time輸出曲軸轉(zhuǎn)速、曲軸轉(zhuǎn)向、曲軸凸輪軸缺齒信號(hào)對發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行配置后，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的油門齒條位置信號(hào)的變化，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)相關(guān)要求，輸入滑油和燃油相關(guān)信號(hào)觀察閥開度信號(hào)。

11、優(yōu)選地，所述環(huán)仿真測試系統(tǒng)根據(jù)閥開度信號(hào)相對應(yīng)的噴油閥電流值進(jìn)行高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)計(jì)算得到高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在主界面顯示高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對應(yīng)的主噴噴油信號(hào)和微噴噴油信號(hào)。

12、優(yōu)選地，所述環(huán)仿真測試系統(tǒng)獲取來自所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的急停信號(hào)，并根據(jù)急停信號(hào)模擬緊急卸油閥導(dǎo)致斷油和/或斷氣。

13、優(yōu)選地，所述硬件還包括8路ai信號(hào)模塊，用于接收所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)出的油門齒條位置信號(hào)。

14、優(yōu)選地，所述硬件還包括4路ao信號(hào)模塊，用于輸出滑油壓力信號(hào)、滑油溫度信號(hào)、燃油預(yù)供泵壓力信號(hào)、高溫水溫度信號(hào)、控制壓力信號(hào)至發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)。

15、優(yōu)選地，所述硬件還包括8路di信號(hào)和8路do信號(hào)二合一模塊，用于模擬生成所述曲軸凸輪軸缺齒信號(hào)、凸輪軸缺齒信號(hào)盤車機(jī)嚙合與脫開信號(hào)、測功機(jī)準(zhǔn)備就緒信號(hào)、安保停車信號(hào)、外部安全信號(hào)、緊急卸油閥開閉信號(hào)。

16、優(yōu)選地，所述在環(huán)仿真測試系統(tǒng)通過將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)量程的物理量信號(hào)適配各種傳感器。

17、本發(fā)明技術(shù)方案提出一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，通過仿真發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、監(jiān)測高邊驅(qū)動(dòng)閥在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、通過輸入的pwm波占空比計(jì)算閥門開度、監(jiān)測和輸出多組模擬量信號(hào)和數(shù)字量信號(hào)，仿真發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài),解決了人工干預(yù)導(dǎo)致的誤差。

技術(shù)特征：

1.一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，用于仿真發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)實(shí)際工作中的使用環(huán)境，所述一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)包括軟件和硬件；軟件包括fpga、real-time、主系統(tǒng)界面，硬件包括基于nicompactrio控制器的測試電腦上位機(jī)、nicrio機(jī)箱、c系列模塊；

2.如權(quán)利要求1所述的一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試電腦上位機(jī)用于所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中涉及到的外部信號(hào)輸入和對發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)待監(jiān)測信號(hào)的監(jiān)測。

3.如權(quán)利要求1所述的一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述real-time根據(jù)高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)對發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的電流區(qū)間進(jìn)行配置時(shí)，在所述主系統(tǒng)界面觀察高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對應(yīng)的所述噴油閥的狀態(tài)時(shí)，曲軸角度和時(shí)間，并提供在主界面監(jiān)測閥開啟、關(guān)閉時(shí)的正時(shí)以及開啟和關(guān)閉的間隔角度。

4.如權(quán)利要求1所述的一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述real-time輸出曲軸轉(zhuǎn)速、曲軸轉(zhuǎn)向、曲軸凸輪軸缺齒信號(hào)對發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行配置后，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的油門齒條位置信號(hào)的變化，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)相關(guān)要求，輸入滑油和燃油相關(guān)信號(hào)觀察閥開度信號(hào)。

5.如權(quán)利要求4所述的一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)仿真測試系統(tǒng)根據(jù)閥開度信號(hào)相對應(yīng)的噴油閥電流值進(jìn)行高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)計(jì)算得到高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在主界面顯示高邊驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對應(yīng)的主噴噴油信號(hào)和微噴噴油信號(hào)。

6.如權(quán)利要求1所述的一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)仿真測試系統(tǒng)獲取來自所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的急停信號(hào)，并根據(jù)急停信號(hào)模擬緊急卸油閥導(dǎo)致斷油和/或斷氣。

7.如權(quán)利要求4所述的一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述硬件還包括8路ai信號(hào)模塊，用于接收所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)出的油門齒條位置信號(hào)。

8.如權(quán)利要求1所述的一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述硬件還包括4路ao信號(hào)模塊，用于輸出滑油壓力信號(hào)、滑油溫度信號(hào)、燃油預(yù)供泵壓力信號(hào)、高溫水溫度信號(hào)、控制壓力信號(hào)至發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)。

9.如權(quán)利要求1所述的一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述硬件還包括8路di信號(hào)和8路do信號(hào)二合一模塊，用于模擬生成所述曲軸凸輪軸缺齒信號(hào)、凸輪軸缺齒信號(hào)盤車機(jī)嚙合與脫開信號(hào)、測功機(jī)準(zhǔn)備就緒信號(hào)、安保停車信號(hào)、外部安全信號(hào)、緊急卸油閥開閉信號(hào)。

10.如權(quán)利要求1所述的一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述在環(huán)仿真測試系統(tǒng)通過將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)量程的物理量信號(hào)適配各種傳感器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種船用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)在環(huán)仿真測試系統(tǒng)，通過仿真發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、監(jiān)測高邊驅(qū)動(dòng)閥在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、通過輸入的PWM波占空比計(jì)算閥門開度、監(jiān)測和輸出多組模擬量信號(hào)和數(shù)字量信號(hào)，仿真發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài),解決了人工干預(yù)導(dǎo)致的誤差。

技術(shù)研發(fā)人員：田家駿,龔嫚,李韜,林小鋒,卞家港,靳廣超,杜勝林,汪鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中船動(dòng)力研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6