专利名称：内燃机轴系信号电子模拟方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机轴系信号模拟方法，特别是一种用于内燃机轴系的扭振与活塞运动位置模拟的内燃机轴系信号电子模拟方法，属于动力工程领域。
背景技术：
内燃机轴系的信号主要有轴系的扭转振动信号、对应活塞的止点信号。为了模拟内燃机轴系的扭转振动特性，传统的方法是采用机械式扭振台。经文献检索发现，华中理工大学王琳等人发表的《轴系扭振实验台的研制》(华中理工大学学报，第25卷第7期82～84页，1997年7月)。该文献研制是机械式扭振台，机械式扭振台由装在轴上的齿盘发出扭振信号和止点信号。机械式扭振台经过扭摆系统发出的扭振信号通过整形后为疏密相间的方波信号，齿盘每转动一周发出1个止点信号。机械式扭振台由电机驱动，具有体积大、重量重、功耗大、容易磨损的缺点。
发明内容
本发明针对国内外内燃机轴系信号模拟的上述不足和缺陷，提供一种内燃机轴系信号电子模拟方法，使其避免了机械磨损，实现了重量轻、体积小、功耗小，降低了开发成本。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明利用电子电路的方法来模拟内燃机轴系信号，具体如下将一个固定频率的信号进行不同倍数的分频后得到不同频率的信号，频率高的代表轴系转速高，频率低的代表轴系转速低，在这些不同频率的信号中挑选两种，称为频率1和频率2信号。频率1和频率2信号送到齿数选择电路，齿数选择电路将按照选择的齿数个数发送频率1或频率2信号到计数组合电路，计数组合电路轮流输出频率1或频率2信号。这样的两种不同频率信号轮流输出代表了轴系时快时慢的运动特点，从而模拟了轴系的扭振信号。
本发明提供四种不同的分频倍数，由分频1、分频2、分频3、分频4共4种分频器实现对原始信号的不同分频。为了使输出信号相对稳定，输入齿数选择电路的两路信号之一为分频1的信号，另外的一路信号在分频2～4中选一路，选择不同的分频数将产生不同的扭振幅值。这个信号经过一个电位器输出，调节电位器就可以调节信号的电压大小，这样模拟了传感器安装位置。当磁电传感器离齿盘越近，传感器的输出电压就越高，越有利于检测仪器的检测。
在频率1和频率2信号转换的同时，计数组合电路发出一个止点信号，信号输出的每一个周期发出一个止点信号模拟活塞的运动位置。齿数选择电路模拟安装齿数不同的齿盘。
本发明的原始信号可以由本振信号发生源产生，也可以外接信号源，即普通信号发生器。利用本振信号发生源的可调性，代表了轴系转速可调。总之，本发明的特点是利用电子电路的方法来模拟内燃机轴系信号，而不采用任何的机械方法来实现这些功能。
本发明具有实质性特点和显著进步，与机械式扭振模拟实验台相比，本发明采用电子方法，避免了机械磨损，实现了重量轻、体积小、功耗小的优点。与电子式扭振标定器相比，本发明的功能要强大很多。本发明采用数字电路实现，不需要单片机开发系统，因而降低了开发成本。
图1本发明方法流程框2本发明方法的具体实施例子电路原理图具体实施方式
结合图1和图2，以下进一步对本发明的内容提供实施例，利用电子电路的方法来模拟内燃机轴系信号，本实施例采用电子式内燃机轴系信号模拟器，该模拟器电路包括信号发生部分、分频部分、计数与止点发生部分、外接线部分，信号由信号发生部分发出，经过分频器将信号进行两种不同倍数的分频，这样可以得到两种不同频率的信号。这两种不同频率的信号再经过计数与止点发生电路进行计数，当达到规定的齿数时发生跳转，这样就形成了扭振信号，跳转同时输出一个方波信号代表止点信号。扭振信号经电位器后和止点信号由外接线部分向外输出供用户使用。
信号发生电路是一个典型的谐振电路，电位器可以调节信号的频率，这样就调节了转速。原始信号从信号发生部分输出并进入分频电路，分频电路将原始信号20、40、80和79分频。将20、40、80分频后的信号输到外接线部分的U14(4脚插针)的1，2，3脚以供4脚选择，这样就实现不同分频信号的组合从而实现了扭振振幅可调。这里选择80分频来说明原理，79分频后的信号频率较高，代表轴转得快；80分频后的信号频率较低，代表轴转得慢，这样快慢交错就形成了扭振。这两种不同频率的信号是经过电位器(u15)轮流输出的，输出的电压幅值由电位器控制，从而模拟了传感器的安装位置；输出的个数由计数与止点部分电路来控制。计数控制由计数与止点发生部分的U5(D触发器CD4013)的第5脚与分频部分的U1(十进制计数器CD4518)的第15脚相连，U5(D触发器CD4013)的第1脚与U6(十六进制计数器CD4520)的第7脚相连而完成。当计数与止点发生部分的U3(十进制计数器CD4518)的4、5、6脚分别和计数与止点发生部分的U4(与门芯片7411)的1脚相连，就得到60、100、180的齿数个数，这样就模拟了三种不同齿数的齿盘。U5(D触发器CD4013)的11脚与U8(十进制计数器CD4518)的2脚相连得到止点信号。将输入输出线引到插针上就可以向用户提供信号。
当信号源为400KHz的方波时，分频1为80分频，频率2信号为79分频时，选择齿数为60和100的扭振信号输出经过扭振仪后的结果为三角波。不同的齿数频率不同，齿数小频率高。由于分频数一样，两者的扭角幅值一样。齿数为100时扭振信号分析结果显示，和理论精确解的计算结果一致。
权利要求
1.一种内燃机轴系信号电子模拟方法，其特征在于，利用电子电路的方法来模拟内燃机轴系信号，具体如下将一个固定频率的信号进行四种倍数的分频后得到四种频率的信号，频率高的代表轴系转速高，频率低的代表轴系转速低，在这些信号中挑选两种，称为频率1和频率2信号，频率1和频率2信号送到齿数选择电路，齿数选择电路将按照选择的齿数个数发送频率1或频率2信号到计数组合电路，计数组合电路轮流输出频率1或频率2信号，这样的两种频率信号轮流输出代表了轴系时快时慢的运动特点，从而模拟了轴系的扭振信号。
2.根据权利要求1所述的内燃机轴系信号电子模拟方法，其特征是，提供4种分频倍数，由分频1、分频2、分频3、分频4共4种分频器实现对原始信号的分频，为了使输出信号相对稳定，输入齿数选择电路的两路信号之一为分频1的信号，另外的一路信号在分频2～4中选一路，选择这三种的分频数将产生三种扭振幅值。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机轴系信号电子模拟方法，其特征是，扭振信号经过一个电位器输出，通过调节电位器调节信号的电压大小，模拟传感器安装位置。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机轴系信号电子模拟方法，其特征是，在频率1和频率2信号转换的同时，计数组合电路发出一个止点信号，信号输出的每一个周期发出一个止点信号模拟活塞的运动位置。
5.根据权利要求1或2所述的内燃机轴系信号电子模拟方法，其特征是，齿数选择电路模拟各种齿数的齿盘。
全文摘要
一种内燃机轴系信号电子模拟方法属于动力工程领域。本发明利用电子电路的方法来模拟内燃机轴系信号，具体如下将一个固定频率的信号进行四种倍数的分频后得到四种频率的信号，频率高的代表轴系转速高，频率低的代表轴系转速低，在这些信号中挑选两种，称为频率1和频率2信号，频率1和频率2信号送到齿数选择电路，齿数选择电路将按照选择的齿数个数发送频率1或频率2信号到计数组合电路，计数组合电路轮流输出频率1或频率2信号，这样的两种频率信号轮流输出代表了轴系时快时慢的运动特点，从而模拟了轴系的扭振信号。本发明采用电子方法，避免了机械磨损，实现了重量轻、体积小、功耗小的优点，降低了开发成本。
文档编号G01M15/00GK1488927SQ0315048
公开日2004年4月14日 申请日期2003年8月21日 优先权日2003年8月21日
发明者李玩幽, 静波, 张志谊, 华宏星 申请人:上海交通大学