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

背景技術(shù)：

船用柴油機(jī)具有功率大、工作環(huán)境惡劣、燃油品質(zhì)差和運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，以及國(guó)際海事組織TierⅢ排放標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行與化石能源的日漸枯竭，對(duì)船用柴油機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)提出了更加嚴(yán)格的要求。目前船用柴油機(jī)的排放控制主要還是依靠機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)。燃油噴射技術(shù)是機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)的核心。國(guó)外以電控噴油為核心的船用低速智能化柴油機(jī)應(yīng)用越來(lái)越多，我國(guó)在船用低速機(jī)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(guó)內(nèi)各低速機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)正在大力開(kāi)展船用低速機(jī)電控噴油的研發(fā)工作，但國(guó)內(nèi)尚未有相配套的試驗(yàn)平臺(tái)供以研究低速柴油機(jī)電控噴油器相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。因此，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)船用低速機(jī)單缸電控噴油器試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)我國(guó)船用低速機(jī)電控噴油器關(guān)鍵技術(shù)研究具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要針對(duì)現(xiàn)有船用低速機(jī)噴油器試驗(yàn)條件的不足，提供一種船用低速機(jī)單缸電控噴油器試驗(yàn)平臺(tái)，其可開(kāi)展單個(gè)氣缸電控噴油器的性能測(cè)試與控制功能驗(yàn)證。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的一種船用低速機(jī)單缸電控噴油器試驗(yàn)平臺(tái)，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(cè)量機(jī)構(gòu)、與油量測(cè)量機(jī)構(gòu)連通的PLC、與油量測(cè)量機(jī)構(gòu)連接的稱重模塊、與PLC連通的伺服電機(jī)、試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控模塊；

所述電控噴油模塊、PLC、所述稱重模塊、伺服電機(jī)分別與試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控模塊連通。

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

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

更進(jìn)一步地，所述油量測(cè)量機(jī)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(duì)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(guò)稱重模塊將電子天平測(cè)量方式的燃油重量通過(guò)RS-232通信實(shí)時(shí)傳遞給試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)束后電子天平測(cè)量方式的燃油通過(guò)排油泵抽入油箱。

進(jìn)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(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)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(jìn)上出。整個(gè)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(xiàng)，所述稱重模塊通過(guò)RS-232串口通信的方式實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)給工控機(jī)IPC。

作為優(yōu)選項(xiàng)，所述PLC使用RS-485通信連接工控機(jī)IPC。

作為優(yōu)選項(xiàng)，所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0～3000r/min。而船用低速機(jī)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(jī)的使用范圍，并且轉(zhuǎn)速范圍越小伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的越精確。并且伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器自帶編碼器輸出ABZ三相信號(hào)，且電機(jī)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(xiàng)，所述伺服電機(jī)將驅(qū)動(dòng)器自帶編碼器輸出ABZ三相信號(hào)發(fā)送到測(cè)控系統(tǒng)。CompactRIO響應(yīng)工控機(jī)IPC的控制信號(hào)，獲取傳感器的采樣值，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)物理量的實(shí)際值傳遞給IPC，并在工控機(jī)IPC的軟件界面上顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；并同時(shí)能根據(jù)控制軟件的指令輸出控制信號(hào)。測(cè)控軟件能對(duì)采集的傳感器信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)保存、分析、數(shù)據(jù)回顯等功能。

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

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.本發(fā)明可集中采集柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)中的各類信號(hào)，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(duì)這些信號(hào)進(jìn)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(kāi)放了對(duì)第三方噴油器燃油噴射量的測(cè)量接口，可以測(cè)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(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵零部件具有可替換性；

4.本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電磁閥模塊，可驅(qū)動(dòng)噴油器工作，通過(guò)控制軟件可標(biāo)定噴油器噴油正時(shí)、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(jī)覆蓋轉(zhuǎn)速范圍廣，完全滿足船用低速機(jī)的轉(zhuǎn)速需求，且在用模擬量控制時(shí)，低轉(zhuǎn)速會(huì)使得控制更加精確。

6.本發(fā)明可同步采集試驗(yàn)平臺(tái)中曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作信號(hào)和控制單元控制信號(hào)，可在時(shí)間域和角度域進(jìn)行電控單元控制控制策略功能驗(yàn)證，同步分析控制型號(hào)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作用以優(yōu)化控制策略。

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

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框架示意圖；

圖2為油量測(cè)量機(jī)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(dòng)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(jìn)水口3.2、出水口3.3)、油量測(cè)量機(jī)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(jī)7、試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控模塊8(其中：工控機(jī)IPC8.1、測(cè)控系統(tǒng)8.2)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖1～3所示的一種船用低速機(jī)單缸電控噴油器試驗(yàn)平臺(tái)，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(dòng)電磁閥模塊2.1和受驅(qū)動(dòng)電磁閥模塊2.1控制的噴油器2.2，所述驅(qū)動(dòng)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(jìn)水口3.2和出水口3.3，所述進(jìn)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(cè)量機(jī)構(gòu)4，所述油量測(cè)量機(jī)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(duì)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(cè)量機(jī)構(gòu)4連通的PLC5、與油量測(cè)量機(jī)構(gòu)4連接的稱重模塊6、與PLC5連通的伺服電機(jī)7、試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控模塊8，所述試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控模塊8包括工控機(jī)IPC8.1、與工控機(jī)IPC8.1互連的測(cè)控系統(tǒng)8.2，所述工控機(jī)IPC8.1與PLC5互連，所述工控機(jī)IPC8.1與稱重模塊6連通，所述測(cè)控系統(tǒng)8.2與噴油器2.2和伺服電機(jī)7連通。

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

本發(fā)明的使用步驟如下：

1、給平臺(tái)通電，給試驗(yàn)平臺(tái)中各電氣系統(tǒng)上電；

2、運(yùn)行工控機(jī)IPC8.1上的測(cè)控軟件，給PLC5發(fā)出驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)7運(yùn)轉(zhuǎn)控制信號(hào)，PLC5根據(jù)控制信號(hào)設(shè)定的轉(zhuǎn)速輸出相應(yīng)的模擬量信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)7運(yùn)轉(zhuǎn)。

3、根據(jù)伺服電機(jī)7上的編碼器輸出的ABZ三相信號(hào)模擬曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)及齒盤上的磁鋼所模擬的上止點(diǎn)信號(hào)傳遞到試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控模塊8，作為試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)8.2上同步采集和控制的基準(zhǔn)信號(hào)。也可將信號(hào)通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)上的工控機(jī)IPC8.1信號(hào)傳遞給第三方的ECU1，第三方ECU1根據(jù)轉(zhuǎn)速及上止點(diǎn)信號(hào)發(fā)出控制信號(hào)給到驅(qū)動(dòng)電磁閥模塊2.1驅(qū)動(dòng)噴油器2.2的動(dòng)作，使噴油器2.2開(kāi)始噴射燃油。

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

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

6、試驗(yàn)平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中，利用工控機(jī)IPC8.1上測(cè)控軟件觀測(cè)采集傳感器的信號(hào)，根據(jù)傳感器信號(hào)可知被測(cè)部位狀態(tài)參數(shù)，并對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析比較，數(shù)據(jù)保存。

7、試驗(yàn)平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中，利用工控機(jī)IPC8.1上測(cè)控軟件觀察電控噴油器2.2各個(gè)部件運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析比較。

8、當(dāng)要結(jié)束試驗(yàn)時(shí)，首先通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控模塊8發(fā)出信號(hào)，逐步降低伺服電機(jī)7的轉(zhuǎn)速直至停止。此時(shí)停止第三方ECU1給出的控制驅(qū)動(dòng)電磁閥模塊2.1的信號(hào)，噴油器2.2停止動(dòng)作。將油量測(cè)量機(jī)構(gòu)4的燃油排入油箱，關(guān)閉試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)控系統(tǒng)。給試驗(yàn)平臺(tái)的各電器系統(tǒng)斷電。

最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)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(shí)施例，還可以有許多變形。凡依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。