動力總成電子控制開發平臺及其信號模擬裝置的製作方法
2023-06-19 21:45:36 1
專利名稱：動力總成電子控制開發平臺及其信號模擬裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車電子技術領域，具體涉及一種信號模擬裝置及應用該信號模擬裝置的動力總成電子控制開發平臺。
背景技術：
眾所周知，汽車動力性的好壞，首先取決於發動機的動力性。為此，在發動機的研發過程中，需要針對結構設計和控制系統進行全方位的模擬試製。特別是，汽車發動機電子控制單元(ECU)是汽車發動機控制系統的核心，它可以根據發動機的不同工況，向發動機提供準確的控制輸出，使發動機始終處在最佳工作狀態，以確保發動機的性能(動力性、經濟性、排放性)達到最佳。顯然，對於結構確定的發動機進行不同工況控制策略的模擬試驗，屬於模擬試製的關鍵程序之一。上述模擬試驗在動力總成電子控制開發平臺上進行，通過信號模擬裝置模擬產生曲軸、凸輪軸轉速信號，並提供給發動機控制單元(ECU)，使ECU能進入正常工作狀態，使基於ECU的策略開發、工況模擬、總線網絡開發能正常進行。目前，該開發平臺的信號模擬裝置多為模擬電路式，經過實際使用，模擬電路裝置雖然具有信號可以靈活配置的特點，但是容易出現幹擾信號，存在工作不穩定的缺陷。有鑑於此，亟待針對現有的信號模擬裝置進行優化設計，以確保模擬信號的穩定性。
發明內容
針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在於提供一種用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，可輸出穩定的曲軸、凸輪軸轉速信號，以提高動力總成電子控制開發平臺的工作穩定性。在此基礎上，本發明還提供一種應用該信號模擬裝置的動力總成電子控制開發平臺。本發明提供的用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，包括輸出旋轉驅動力的動力部件；主動轉軸，其一端與所述動力部件的輸出軸同軸固定；主動齒盤和曲軸齒盤，分別設置在所述主動轉軸上；被動轉軸，其與所述主動轉軸相對平行設置；被動齒盤和凸輪軸齒盤，分別設置在所述被動轉軸上，所述被動齒盤由所述主動齒盤帶動；和曲軸傳感器和凸輪軸傳感器，分別與所述曲軸齒盤和所述凸輪軸齒盤對應設置， 並分別用於輸出曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號至設置於所述動力總成電子控制開發平臺上的發動機控制單元。優選地，所述動力部件為調速電機。
優選地，所述被動齒盤至少為兩個，每個被動齒盤的齒數均不相同，且可分別沿所述被動轉軸軸向位移至與所述主動齒盤相配合的位置處。優選地，所述主動齒盤和所述被動齒盤具體為相嚙合的齒輪。優選地，所述主動齒盤和所述被動齒盤具體為由鏈條連接的鏈輪。優選地，還包括導軌和沿所述導軌滑動位移的滑塊，所述被動轉軸一端的軸承座與所述滑塊固定連接，以調節所述主動轉軸和被動轉軸之間的徑向距離。
優選地，所述滑塊與所述導軌之間採用螺栓緊固件固定連接，以固定兩者之間相對位置。優選地，所述曲軸傳感器和凸輪軸傳感器具體為磁電式傳感器或霍爾式傳感器。優選地，所述曲軸傳感器和凸輪軸傳感器均設置在所述信號模擬裝置的殼體上。本發明提供的動力總成電子控制開發平臺，包括控制單元以及如前所述的輸出曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號至所述控制單元的信號模擬裝置。與現有技術相比，本發明提供的信號模擬裝置在主動轉軸和被動轉軸上分別設置有曲軸齒盤和凸輪軸齒盤，並通過主動轉軸上主動齒盤帶動被動轉軸上的被動齒盤轉動， 由於兩者之間的傳動比是確定的，因此，凸輪軸齒盤相對於曲軸齒盤的轉速比確定；這樣， 與凸輪軸齒盤和曲軸齒盤分別對應設置的曲軸傳感器和凸輪軸傳感器能夠輸出較為穩定可靠的曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號，從而確保動力總成電子控制開發平臺的工作穩定性，使得基於E⑶的策略開發、工況模擬、總線網絡開發進行得以正常進行。本發明的優選方案中，動力部件為調速電機，以根據不同工況的需要調整輸出轉速，大大提高了該信號模擬裝置的適應性。在本發明的另一優選方案中，被動齒盤至少為兩個，每個被動齒盤的齒數均不相同，且可分別沿所述被動轉軸軸向位移至與所述主動齒盤相配合的位置處；也就是說，主動轉軸與被動轉軸之間的速比至少為兩種，比如常用的兩種速比4 3和2 1。如此設計， 可進一步提高該信號模擬裝置的適用範圍。
圖1是具體實施方式
所述信號模擬裝置的整體結構示意圖；圖2是圖1中所述信號模擬裝置的俯視圖；圖3示出了實施方式中所述主動齒盤與第二被動齒盤配合關係示意圖。圖中動力部件1、主動轉軸2、主動齒盤3、曲軸齒盤4、被動轉軸5、軸承座51、軸承52、 被動齒盤6、第一被動齒盤61、第二被動齒盤62、凸輪軸齒盤7、曲軸傳感器8、凸輪軸傳感器 9、發動機控制單元10、鏈條11、導軌12、滑塊13、螺栓緊固件14、殼體15。
具體實施例方式本發明的核心是提供一種信號模擬裝置，用於動力總成電子控制開發平臺，該信號模擬裝置可輸出穩定的曲軸、凸輪軸轉速信號，以提高動力總成電子控制開發平臺的工作穩定性。下面結合說明書附圖具體說明本實施方式。請參見圖1和圖2，其中，圖1是本實施方式所述信號模擬裝置的整體結構示意圖；圖2是該信號模擬裝置的俯視圖。 如圖所示，該信號模擬裝置採用機械零部件作為基礎構成。主要包括動力部件1、 主動轉軸2、主動齒盤3、曲軸齒盤4、被動轉軸5、被動齒盤6、凸輪軸齒盤7、曲軸傳感器8 和凸輪軸傳感器9，上述各構件可內置於殼體15內。需要說明的是，為簡化圖示內容，以清楚示出殼體15內的構件配合關係，圖2中僅針對殼體15進行示意表示。其中，動力部件1可以輸出旋轉驅動力。該動力部件優選採用調速電機，以根據不同工況的需要調整輸出轉速，大大提高了該信號模擬裝置的適應性。其中，主動轉軸2的一端與動力部件1的輸出軸同軸固定，分別設置在該主動轉軸 2上的主動齒盤3和曲軸齒盤4可同步轉動。該曲軸齒盤4模擬發動機飛輪上的齒盤，設置為(60-2)個齒。實際上，齒數可根據發動機的情況，採用其他形式。其中，被動轉軸5與主動轉軸2相對平行設置，分別設置在該被動轉軸5上的被動齒盤6和凸輪軸齒盤7可同步轉動，且被動齒盤6由主動齒盤3帶動轉動。這樣，當動力部件1的輸出轉速、主動齒盤3和被動齒盤6的齒數確定時，曲軸齒盤4與凸輪軸齒盤7的轉速即為確定。該凸輪軸齒盤7模擬發動機的凸輪軸齒盤，設置有(6+1)個齒，同樣，齒數也可根據發動機的情況，採用其他形式。其中，曲軸傳感器8和凸輪軸傳感器9，分別與曲軸齒盤3和凸輪軸齒盤7對應設置，從而實時獲取模擬曲軸的轉速信號和模擬凸輪軸的轉速信號，並分別輸出曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號至設置於動力總成電子控制開發平臺上的發動機控制單元10。與現有模擬電路式的信號模擬裝置相比，由於本方案採用機械零部件作為基礎構成，主動轉軸2上主動齒盤3帶動被動轉軸5上的被動齒盤6轉動，兩者之間的傳動比是確定的，因此，凸輪軸齒盤7相對於曲軸齒盤4的轉速比確定；這樣，與曲軸齒盤4和凸輪軸齒盤7分別對應設置的曲軸傳感器8和凸輪軸傳感器9能夠輸出較為穩定可靠的曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號，從而確保動力總成電子控制開發平臺的工作穩定性，使得基於ECU 的策略開發、工況模擬、總線網絡開發能正常進行。眾所周知，對於動力總成電子控制開發平臺來說，應當具有較高的適應性，以適用於不同結構設計、不同工況模擬等使用狀態，從而控制產品的研發製造成本。為此，可針對前述信號模擬裝置作進一步的調整，以針對不同使用狀態輸出相應的曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號。如圖2所示，前述被動齒盤6可以設置為兩個第一被動齒盤61和第二被動齒盤 62。為獲得不同的傳動比，第一被動齒盤61和第二被動齒盤62的齒數不相同，且可分別沿被動轉軸5的軸向位移至與主動齒盤3相配合的位置處，可分別對應常用的兩種速比 4 3和2 1;即，主動齒盤3的齒數為12個，第一被動齒盤61的齒數為16個，第二被動齒盤62的齒數為24個。也就是說，基於兩個被動齒盤有兩個工作位置，其一為主動齒盤3 帶動第一被動齒盤61轉動，傳動比為4 3，即如圖2所示配合狀態，其二為主動齒盤3帶動第二被動齒盤62轉動，傳動比為2 1，即如圖3所示配合狀態。應當理解，為獲得主動轉軸2與被動轉軸5之間不同的傳動比，可以採用不同的方式實現，比如，被動齒盤的數量不局限於圖中所示的兩個，也可以通過主動齒盤的數量及齒數的變化獲得確定的多個傳動比，只要滿足使用需要均在本申請請求保護的範圍內。另外，圖中所示主動齒盤3和被動齒盤6 (第一被動齒盤61、第二被動齒盤62)均為鏈輪，兩者之間由鏈條11連接帶動，能夠完全模擬實際工作工況，一方面能夠模擬裝置產生穩定可靠的參數信號，另一方面可以靈活修改相位和速比，具有較好的可適應性。 實際上，主動齒盤3和被動齒盤6 (第一被動齒盤61、第二被動齒盤62)也可以採用相嚙合的齒輪(圖中未示出)，只要能夠獲得兩者之間不同的傳動比均可。此外，對於齒輪嚙合傳動而言，也可以是這樣的設計(圖中未示出)主動轉軸2與被動轉軸5相互垂直設置，主動齒盤3和被動齒盤6採用相嚙合的錐齒輪。當然，從加工製造成本角度來看，採用鏈輪與鏈條配合傳動為最優方案。為進一步提高本方案的可適應性，確保不同齒數的被動齒盤6能夠與主動齒盤3 之間建立可靠的動力傳遞關係。優選地，還包括導軌12和沿導軌12滑動位移的滑塊13， 被動轉軸5 —端通過軸承52安裝於軸承座51內，該軸承座51與滑塊13固定連接，以調節主動轉軸2和被動轉軸5之間的徑向距離。兩者之間的相對位置確定後，滑塊13與導軌12 之間採用螺栓緊固件14固定連接。需要說明的是，滑塊13與導軌12之間相對滑動具體配合關係與現有技術相同，本領域的技術人員基於現有技術完全可以實現，故本文不再贅述。具體地，曲軸傳感器8和凸輪軸傳感器9具體為磁電式傳感器或者霍爾式傳感器， 均相應設置在信號模擬裝置的殼體15上。工作過程中，當選擇磁電式傳感器時，根據磁電感應原理，利用相應齒盤轉動時所引起磁路磁阻的變化，產生周期性變化的感生電動勢，並將採集到的曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號輸出至發動機控制單元ECU，使ECU能進入正常工作狀態，同時，基於E⑶的策略開發、工況模擬、總線網絡開發能正常進行。當選擇霍爾式傳感器時，根據霍爾原理，產生曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號輸出至發動機控制單元 ECU。工作過程中，調速電機帶動曲軸齒盤4轉動，並通過鏈條傳動機構帶動凸輪軸齒盤7轉動，曲軸齒盤4和凸輪軸齒盤7通過切割磁場，產生曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號。當需要更換被動齒盤6或調整曲軸和凸輪軸的相對相位時，取下滑塊13上的螺栓緊固件14，移動滑塊13使鏈條11鬆脫，這時另一齒盤滑動後將鏈條連接到另一個齒盤上，或在鏈條鬆脫的情況下，曲軸齒盤保持不動，凸輪軸齒盤圍繞被動轉軸旋轉一定角度，改變曲軸和凸輪軸的相對相位。基於前述的信號模擬單元，本發明還提供的一種動力總成電子控制開發平臺，包括控制單元以及如前所述的輸出曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號至所述控制單元的信號模擬裝置。特別說明的是，該動力總成電子控制開發平臺(圖中未示出)的具體構成及其工作原理與現有技術完全相同，故本文不再贅述。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，其特徵在於，包括輸出旋轉驅動力的動力部件；主動轉軸，其一端與所述動力部件的輸出軸同軸固定；主動齒盤和曲軸齒盤，分別設置在所述主動轉軸上；被動轉軸，其與所述主動轉軸相對平行設置；被動齒盤和凸輪軸齒盤，分別設置在所述被動轉軸上，所述被動齒盤由所述主動齒盤帶動；和曲軸傳感器和凸輪軸傳感器，分別與所述曲軸齒盤和所述凸輪軸齒盤對應設置，並分別用於輸出曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號至設置於所述動力總成電子控制開發平臺上的發動機控制單元。
2.根據權利要求1所述的用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，其特徵在於，所述動力部件為調速電機。
3.根據權利要求1所述的用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，其特徵在於，所述被動齒盤至少為兩個，每個被動齒盤的齒數均不相同，且可分別沿所述被動轉軸軸向位移至與所述主動齒盤相配合的位置處。
4.根據權利要求3所述的用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，其特徵在於，所述主動齒盤和所述被動齒盤具體為相嚙合的齒輪。
5.根據權利要求3所述的用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，其特徵在於，所述主動齒盤和所述被動齒盤具體為由鏈條連接的鏈輪。
6.根據權利要求4或5所述的用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，其特徵在於，還包括導軌和沿所述導軌滑動位移的滑塊，所述被動轉軸一端的軸承座與所述滑塊固定連接，以調節所述主動轉軸和被動轉軸之間的徑向距離。
7.根據權利要求6所述的用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，其特徵在於，所述滑塊與所述導軌之間採用螺栓緊固件固定連接，以固定兩者之間相對位置。
8.根據權利要求1所述的用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，其特徵在於，所述曲軸傳感器和凸輪軸傳感器具體為磁電式傳感器或霍爾式傳感器。
9.根據權利要求9所述的用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，其特徵在於，所述曲軸傳感器和凸輪軸傳感器均設置在所述信號模擬裝置的殼體上。
10.動力總成電子控制開發平臺，包括控制單元及輸出曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號至所述控制單元的信號模擬裝置，其特徵在於，所述信號模擬裝置如權利要求1至9中任一項所述的信號模擬裝置。
全文摘要
本發明公開一種用於動力總成電子控制開發平臺的信號模擬裝置，包括輸出旋轉驅動力的動力部件；主動轉軸，其一端與動力部件的輸出軸同軸固定；主動齒盤和曲軸齒盤，分別設置在主動轉軸上；被動轉軸，其與主動轉軸相對平行設置；被動齒盤和凸輪軸齒盤，分別設置在被動轉軸上，被動齒盤由主動齒盤帶動；曲軸傳感器和凸輪軸傳感器，分別與曲軸齒盤和凸輪軸齒盤對應設置，並分別用於輸出曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號至設置於動力總成電子控制開發平臺上的發動機控制單元。該裝置可輸出穩定的曲軸、凸輪軸轉速信號，以提高動力總成電子控制開發平臺的工作穩定性。在此基礎上，本發明還提供一種應用該信號模擬裝置的動力總成電子控制開發平臺。
文檔編號G05B23/02GK102346476SQ20111013535
公開日2012年2月8日 申請日期2011年5月24日 優先權日2011年5月24日
發明者俞宜鍇, 常久鵬, 鍾凱 申請人:濰柴動力股份有限公司