本發(fā)明涉及內(nèi)燃機工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種船用低速機單缸電控噴油器試驗平臺。

背景技術(shù)：

船用柴油機具有功率大、工作環(huán)境惡劣、燃油品質(zhì)差和運行時間長等特點，以及國際海事組織TierⅢ排放標準的執(zhí)行與化石能源的日漸枯竭，對船用柴油機各項性能指標提出了更加嚴格的要求。目前船用柴油機的排放控制主要還是依靠機內(nèi)凈化技術(shù)。燃油噴射技術(shù)是機內(nèi)凈化技術(shù)的核心。國外以電控噴油為核心的船用低速智能化柴油機應(yīng)用越來越多，我國在船用低速機電控噴油器方面的研究起步較晚，處于許可證專利生產(chǎn)的水平。目前，國內(nèi)各低速機研發(fā)機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)正在大力開展船用低速機電控噴油的研發(fā)工作，但國內(nèi)尚未有相配套的試驗平臺供以研究低速柴油機電控噴油器相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。因此，設(shè)計并開發(fā)船用低速機單缸電控噴油器試驗平臺，對我國船用低速機電控噴油器關(guān)鍵技術(shù)研究具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要針對現(xiàn)有船用低速機噴油器試驗條件的不足，提供一種船用低速機單缸電控噴油器試驗平臺，其可開展單個氣缸電控噴油器的性能測試與控制功能驗證。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的一種船用低速機單缸電控噴油器試驗平臺，其包括ECU、與ECU連通的電控噴油模塊、與電控噴油模塊連接的冷卻系統(tǒng)、與冷卻系統(tǒng)連接的油量測量機構(gòu)、與油量測量機構(gòu)連通的PLC、與油量測量機構(gòu)連接的稱重模塊、與PLC連通的伺服電機、試驗臺測控模塊；

所述電控噴油模塊、PLC、所述稱重模塊、伺服電機分別與試驗臺測控模塊連通。

進一步地，所述電控噴油模塊包括驅(qū)動電磁閥模塊和受驅(qū)動電磁閥模塊控制的噴油器，所述驅(qū)動電磁閥模塊與ECU、測控系統(tǒng)連通，所述噴油器與冷卻系統(tǒng)連接。

進一步地，所述試驗臺測控模塊包括工控機IPC、與工控機IPC互連的測控系統(tǒng)，所述工控機IPC與PLC互連，所述工控機IPC與稱重模塊連通，所述測控系統(tǒng)與噴油器和伺服電機連通，測控系統(tǒng)可采集噴油器上的各類傳感器信號、采集伺服電機的ABZ三相光電編碼器信號。PLC用于與工控機IPC進行通信，接收工控機IPC給出的控制信號，并執(zhí)行相應(yīng)的控制信號，控制油量測量機構(gòu)的換向閥的動作使燃油通往相應(yīng)的測量方式，控制油量測量機構(gòu)斷油盤的動作來決定是否使燃油流入電子天平或量杯。根據(jù)試驗臺IPC給出伺服電機的轉(zhuǎn)速，輸出相應(yīng)的模擬量給伺服電機，使伺服電機以工控機IPC所設(shè)定的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。PLC 5通過RS-485通信連接到工控機IPC，可在工控機上監(jiān)測PLC的運行狀態(tài)。整個PLC包含10路DO、5路DI、1路AO。

更進一步地，所述油量測量機構(gòu)包括設(shè)置在頂部的換向閥、與換向閥連接的集油杯，所述集油杯下方設(shè)有斷油盤，所述斷油盤下方對稱設(shè)有電子天平和量杯，所述電子天平上設(shè)有容器；所述斷油盤與PLC連通，所述電子天平與稱重模塊連通。通過稱重模塊將電子天平測量方式的燃油重量通過RS-232通信實時傳遞給試驗臺測控系統(tǒng)，測量結(jié)束后電子天平測量方式的燃油通過排油泵抽入油箱。

進一步地，所述冷卻系統(tǒng)包括夾層集油杯，所述夾層集油杯的夾層上設(shè)有進水口和出水口，所述進水口設(shè)置在夾層集油杯底部，所述出水口設(shè)置在夾層集油杯頂部。冷卻系統(tǒng)所采用的夾層集油杯，高溫燃油噴入夾層集油杯的內(nèi)壁面，夾層集油杯的夾層充滿冷卻水，冷卻水下進上出。整個集油杯內(nèi)層面積大，可保證噴入燃油的消霧、冷卻。

作為優(yōu)選項，所述稱重模塊通過RS-232串口通信的方式實時傳遞數(shù)據(jù)給工控機IPC。

作為優(yōu)選項，所述PLC使用RS-485通信連接工控機IPC。

作為優(yōu)選項，所述伺服電機的轉(zhuǎn)速為0～3000r/min。而船用低速機轉(zhuǎn)速一般不大于200r/min。所設(shè)定0～300r/min轉(zhuǎn)速滿足低速柴油機的使用范圍，并且轉(zhuǎn)速范圍越小伺服電機運轉(zhuǎn)的越精確。并且伺服電機的驅(qū)動器自帶編碼器輸出ABZ三相信號，且電機每轉(zhuǎn)的編碼器脈沖數(shù)可調(diào)，適合不同狀態(tài)下的要求。

作為優(yōu)選項，所述伺服電機將驅(qū)動器自帶編碼器輸出ABZ三相信號發(fā)送到測控系統(tǒng)。CompactRIO響應(yīng)工控機IPC的控制信號，獲取傳感器的采樣值，并將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)物理量的實際值傳遞給IPC，并在工控機IPC的軟件界面上顯示實時數(shù)據(jù)；并同時能根據(jù)控制軟件的指令輸出控制信號。測控軟件能對采集的傳感器信號進行數(shù)據(jù)保存、分析、數(shù)據(jù)回顯等功能。

作為優(yōu)選項，所述測控系統(tǒng)響應(yīng)工控機IPC的控制信號，獲取傳感器的采樣值，并將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)物理量的實際值傳遞給IPC，并在工控機IPC的軟件界面上顯示實時數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1.本發(fā)明可集中采集柴油機電控噴油系統(tǒng)中的各類信號，如噴油器的燃油壓力、增壓后的燃油壓力、針閥腔壓力等，可對這些信號進行整體特性分析，為噴油器性能參數(shù)、控制策略整體的優(yōu)化協(xié)調(diào)提供方向。

2.本發(fā)明開放了對第三方噴油器燃油噴射量的測量接口，可以測量第三方噴油器所噴射出的燃油量；

3.本發(fā)明采用模塊化和標準接口設(shè)計，其關(guān)鍵零部件具有可替換性；

4.本發(fā)明的驅(qū)動電磁閥模塊，可驅(qū)動噴油器工作，通過控制軟件可標定噴油器噴油正時、多次噴射和噴油脈寬等參數(shù)。

5.本發(fā)明所采用的伺服電機覆蓋轉(zhuǎn)速范圍廣，完全滿足船用低速機的轉(zhuǎn)速需求，且在用模擬量控制時，低轉(zhuǎn)速會使得控制更加精確。

6.本發(fā)明可同步采集試驗平臺中曲軸轉(zhuǎn)角信號、執(zhí)行機構(gòu)動作信號和控制單元控制信號，可在時間域和角度域進行電控單元控制控制策略功能驗證，同步分析控制型號與執(zhí)行機構(gòu)的動作用以優(yōu)化控制策略。

7.本發(fā)明的驅(qū)動電磁閥模塊可接入第三方ECU的控制信號，使得整個控制更加靈活。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框架示意圖；

圖2為油量測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為電控噴油模塊與冷卻系統(tǒng)的連接示意圖。

圖中：ECU1、電控噴油模塊2(其中：驅(qū)動電磁閥模塊2.1、噴油器2.2)、冷卻系統(tǒng)3(其中：夾層集油杯3.1、進水口3.2、出水口3.3)、油量測量機構(gòu)4(其中：換向閥4.1、集油杯4.2、斷油盤4.3、電子天平4.4、量杯4.5)、PLC5、稱重模塊6、伺服電機7、試驗臺測控模塊8(其中：工控機IPC8.1、測控系統(tǒng)8.2)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述：

如圖1～3所示的一種船用低速機單缸電控噴油器試驗平臺，其包括ECU1、與ECU1連通的電控噴油模塊2，所述電控噴油模塊2包括驅(qū)動電磁閥模塊2.1和受驅(qū)動電磁閥模塊2.1控制的噴油器2.2，所述驅(qū)動電磁閥模塊2.1與ECU1連通，所述噴油器2.2與冷卻系統(tǒng)3連接。與電控噴油模塊2連接的冷卻系統(tǒng)3，所述冷卻系統(tǒng)3包括夾層集油杯3.1，所述夾層集油杯3.1的夾層上設(shè)有進水口3.2和出水口3.3，所述進水口3.2設(shè)置在夾層集油杯3.1底部，所述出水口3.3設(shè)置在夾層集油杯3.1頂部。與冷卻系統(tǒng)3連接的油量測量機構(gòu)4，所述油量測量機構(gòu)4包括設(shè)置在頂部的換向閥4.1、與換向閥4.1連接的集油杯4.2，所述集油杯4.2下方設(shè)有斷油盤4.3，所述斷油盤4.3下方對稱設(shè)有電子天平4.4和量杯4.5，所述電子天平4.4上設(shè)有容器；所述斷油盤4.3與PLC5連通，所述電子天平4.4與稱重模塊6連通。與油量測量機構(gòu)4連通的PLC5、與油量測量機構(gòu)4連接的稱重模塊6、與PLC5連通的伺服電機7、試驗臺測控模塊8，所述試驗臺測控模塊8包括工控機IPC8.1、與工控機IPC8.1互連的測控系統(tǒng)8.2，所述工控機IPC8.1與PLC5互連，所述工控機IPC8.1與稱重模塊6連通，所述測控系統(tǒng)8.2與噴油器2.2和伺服電機7連通。

所述電控噴油模塊2、PLC5、所述稱重模塊6、伺服電機7分別與試驗臺測控模塊8連通。所述稱重模塊6通過RS-232串口通信的方式實時傳遞數(shù)據(jù)給工控機IPC8.1。所述PLC5使用RS-485通信連接工控機IPC8.1。所述伺服電機7的轉(zhuǎn)速范圍為0～3000r/min。所述伺服電機7將驅(qū)動器自帶編碼器輸出ABZ三相信號發(fā)發(fā)送到測控系統(tǒng)8.2。所述測控系統(tǒng)8.2響應(yīng)工控機IPC8.1的控制信號，獲取傳感器的采樣值，并將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)物理量的實際值傳遞給工控機IPC8.1，并在工控機IPC8.1的軟件界面上顯示實時數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的使用步驟如下：

1、給平臺通電，給試驗平臺中各電氣系統(tǒng)上電；

2、運行工控機IPC8.1上的測控軟件，給PLC5發(fā)出驅(qū)動伺服電機7運轉(zhuǎn)控制信號，PLC5根據(jù)控制信號設(shè)定的轉(zhuǎn)速輸出相應(yīng)的模擬量信號驅(qū)動伺服電機7運轉(zhuǎn)。

3、根據(jù)伺服電機7上的編碼器輸出的ABZ三相信號模擬曲軸轉(zhuǎn)角信號及齒盤上的磁鋼所模擬的上止點信號傳遞到試驗臺測控模塊8，作為試驗臺測控系統(tǒng)8.2上同步采集和控制的基準信號。也可將信號通過試驗臺上的工控機IPC8.1信號傳遞給第三方的ECU1，第三方ECU1根據(jù)轉(zhuǎn)速及上止點信號發(fā)出控制信號給到驅(qū)動電磁閥模塊2.1驅(qū)動噴油器2.2的動作，使噴油器2.2開始噴射燃油。

4、第三方噴油器2.2噴射出高溫燃油后，進入到冷卻系統(tǒng)3，冷卻系統(tǒng)3將噴入的燃油進行消霧、集油、冷卻之后送入油量測量機構(gòu)4。

5、工控機IPC8.1給PLC5發(fā)出用其中一種方式去測量燃油噴射量，使用電子天平4.4測量燃油量則通過稱重模塊6將燃油量的變化實時顯示在工控機IPC8.1測控軟件的界面上，到噴油結(jié)束后，根據(jù)燃油噴射總量進行相應(yīng)的分析。

6、試驗平臺運行過程中，利用工控機IPC8.1上測控軟件觀測采集傳感器的信號，根據(jù)傳感器信號可知被測部位狀態(tài)參數(shù)，并對關(guān)鍵參數(shù)進行分析比較，數(shù)據(jù)保存。

7、試驗平臺運行過程中，利用工控機IPC8.1上測控軟件觀察電控噴油器2.2各個部件運行狀態(tài)，并對關(guān)鍵參數(shù)進行分析比較。

8、當要結(jié)束試驗時，首先通過試驗臺測控模塊8發(fā)出信號，逐步降低伺服電機7的轉(zhuǎn)速直至停止。此時停止第三方ECU1給出的控制驅(qū)動電磁閥模塊2.1的信號，噴油器2.2停止動作。將油量測量機構(gòu)4的燃油排入油箱，關(guān)閉試驗臺的測控系統(tǒng)。給試驗平臺的各電器系統(tǒng)斷電。

最后，應(yīng)當指出，以上實施例僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明不限于上述實施例，還可以有許多變形。凡依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)認為屬于本發(fā)明的保護范圍。