一种燃油调节器电气性能的模拟系统的制作方法

本发明涉及发动机控制技术领域，具体涉及一种燃油调节器电气性能的模拟系统。

背景技术：

在发动机控制系统中，发动机控制器和燃油调节器是最重要的两个部件，两者紧密配合，完成发动机的供油。但是，当燃油调节器未及时提供或装入发动机后，给发动机控制器单机测试方面带来了很多困难，尤其是发动机控制器控制算法测试方面和发动机控制器算法在备件移植方面。

发动机控制器和燃油调节器是一个固定组合，在测试发动机控制器控制算法时必须要接入燃油调节器。根据发动机所需的燃油量，发动机控制器根据当前燃油量通过控制算法向燃油调节器发出控制波形，调节燃油调节器油路活门动作，返回调节后的燃油量，进而验证发动机控制器的燃油控制能力。通常发动机控制器和燃油调节器由不同厂家生产，使得发动机控制器控制算法厂所级测试变得十分困难，严重影响产品交付的进度。同时，当燃油调节器装入整机后，由于拆卸困难，使得发动机控制器的单机测试和单机排故变得更加困难；

由于燃油调节器自身的差异性，发动机控制器和燃油调节器直接存在固定搭配的关系。当发动机控制器备件更换时，需要将原控制器的比例换算关系移植到备件中。当燃油调节器装入发动机后，作为非更换件，无法拆卸下来与发动机控制器备件进行配调，无法进行比例换算关系的移植。因此每个燃油调节器配置固定编号的备件，从而造成了发动机控制器数量上的增加和浪费。

目前，发动机控制器控制算法的测试通常采用真实的燃油调节器来测试发动机控制器，但由于燃油调节器体积大、携带困难，给外场维护带来很多困难；发动机控制器控制算法的移植通过将控制器装入实验室的发动机燃油控制系统，来调节参数，完成参数的移植。由于场所的限制，无法在外场完成发动机控制算法的灵活移植，造成发动机控制器备件数量的增多。

中国专利CN103699114A公开了一种用于航空燃油调节装置调试试验的控制器及控制方法，该专利应用于航空发动机控制技术领域，并且用于航空发动机燃油调节装置调试，采用模块化技术集中测量和控制提高控制器的灵活性和通用性，采用数字控制技术提高系统控制精度；并没有公开应用模拟技术来解决本专利所要解决的技术问题，该专利也不能解决本专利所要解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃油调节器电气性能的模拟系统，该燃油调节器电气性能的模拟系统采用模拟量AO输入的方式设定数字电位器的阻值。数字电位器的固定端A、B连接变压器线圈输出端NNOUTALL和NNOUT-，滑动端W作为角位移传感器的输出NNOUT+。控制器根据阻值需求通过SPI通讯来设定数字电位计的阻值，实现NNOUT+和NNOUT-之间的电阻变化。当NNIN方波输入时实现NNOUT方波的幅值随AO输入调节波形幅值的功能，完成模拟燃油调节器的电气功能；解决了燃油调节器体积大、携带困难，给外场维护带来很多困难的问题；及由于场所的限制，无法在外场完成发动机控制算法的灵活移植，造成发动机控制器备件数量的增多的问题。

当NNIN方波输入时实现NNOUT方波的幅值随AO输入调节波形幅值的功能，完成模拟燃油调节器的电气功能

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种燃油调节器电气性能的模拟系统，包括振荡器、档位输入模块、微处理器、数字电位计和变压器，微处理器、数字电位计由电源模块供电；所述微处理器的信号输入端分别与振荡器和档位输入模块的信号输出端连接，所述微处理器的信号输出端与数字电位计的信号输入端连接；所述数字电位计的固定端A与变压器的输出总绕组端NNOUTALL连接，固定端B与变压器的输出绕组的NNOUT-连接，滑动端W与变压器的输出绕组的NNOUT+连接；

发动机控制器发出的方波信号NNIN输入到变压器的激磁绕组线圈端NNIN+和NNIN-。

所述微处理器通过SPI通讯与数字电位计的信号输入端连接。

所述数字电位计选用1024档位的AD5293芯片。

所述微处理器选用自带AD采集功能的8位AVR微处理器ATmega128。

本发明的有益效果在于：采用模拟量AO输入的方式设定数字电位器的阻值。数字电位器的固定端A、B连接变压器线圈输出端NNOUTALL和NNOUT-，滑动端W作为角位移传感器的输出NNOUT+。控制器根据阻值需求通过SPI通讯来设定数字电位计的阻值，实现NNOUT+和NNOUT-之间的电阻变化。最终，当NNIN方波输入时实现NNOUT方波的幅值随AO输入调节波形幅值的功能，完成模拟燃油调节器的电气功能，为发动机控制器的单机测试方面带来了很多便利。解决了燃油调节器体积大、携带困难，给外场维护带来很多困难的问题；也解决了由于场所的限制，无法在外场完成发动机控制算法的灵活移植，造成发动机控制器备件数量的增多的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中微处理器的数据软件流程图；

图3是本发明发动机控制器控制算法测试方块图；

图4是本发明发动机控制器的比例换算关系示意图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1所示的一种燃油调节器电气性能的模拟系统，包括振荡器、档位输入模块、微处理器、数字电位计和变压器，微处理器、数字电位计由电源模块供电；所述微处理器的信号输入端分别与振荡器和档位输入模块的信号输出端连接，所述微处理器的信号输出端与数字电位计的信号输入端连接；所述数字电位计的固定端A与变压器的输出总绕组端NNOUTALL连接，固定端B与变压器的输出绕组的NNOUT-连接，滑动端W与变压器的输出绕组的NNOUT+连接；

发动机控制器发出的方波信号NNIN输入到变压器的激磁绕组线圈端NNIN+和NNIN-。

所述微处理器通过SPI通讯与数字电位计的信号输入端连接。

所述数字电位计选用1024档位的AD5293芯片；所述微处理器选用自带AD采集功能的8位AVR微处理器ATmega128。通过ATmega128芯片的AD采集功能进行档位输入，通过SPI通讯来设定数字电位计AD5293的阻值。AD0～AD3为档位输入；AD5293的复位采用RC复位模式；VDD、VSS、V_LOGIC并联10μF和0.1μF电容到GND，起到滤波作用；VDD、VSS为±15V双极性供电；V_LOGIC选定为ATmega128的供电电压VCC，作为ATmega128输出SPI信号高电平的判断准则，保证电平的一致性。EXT_CAP外加1μF电容到GND；RDY、SDO为OC级开路模式，外加上拉2.2K电阻到VCC，实现电压跳变供ATmega128采集用。DP_RDY为档位调整的标识位，1为调整成功，0为调整失败，作为模拟角位移传感器的输出，供上位机或外部电路用。

燃油调节器电气性能是一个电磁式传感器，用来测量阀门的转轴角位移，由定子和转子组成，其中定子绕组作为变压器的原边，接收固定励磁频率和励磁电压的信号，转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合和转子的角位移的变化(即阀门的转轴角位移情况)感应出不同幅值的感应电压，其幅值在一定的转角范围内与转角成线性关系。

忽略燃油调节器内部复杂的公式和关系式，从输入输出角度看，输入为一个方波信号，输出为根据转轴的角位移隔离变换出幅值可变化的方波，类似于旋转变压器。在电子电路中，通过力学的方式控制旋转变压器的输出难度较大，可以将其转换为“固定变压器+可调电阻器”的电子控制方式，通过可调电阻器阻值的变化，改变电阻分压比例，实现输出方波幅值的变化。

固定变压器实现输入方波信号的隔离变换输出波形；固定变压器线圈的匝数比、导线电阻、绕线方式、相位关系和燃油调节器各绕组保持一致，其中线圈输入端NNIN+和NNIN-模拟激磁绕组，输出端NNOUT+和NNOUT-模拟输出绕组。输出NNOUT+和NNOUT-端与激磁信号NNN+和NNN-端同相位。

可调电阻R实现输出波形的幅值改变。首先，方波信号NNIN波形会输入到激磁绕组线圈端NNIN+和NNIN-，经线圈隔离变换后在输出总绕组端NNOUTALL和NNOUT-输出方波A，然后方波A通过可调电阻R进行幅值分压输出，从而在0和NNOUT-之间输出幅值可变化的方波NNOUT。

结合自动测试设备和数字电位计，为实现燃油调节模拟器和自动测试设备间的交互，可调电阻是通过“微处理器+数字电位计”来实现的。采用模拟量AO输入的方式设定数字电位器的阻值。数字电位器的固定端A、B连接变压器线圈输出端NNOUTALL和NNOUT-，滑动端W作为角位移传感器的输出NNOUT+。控制器根据阻值需求通过SPI通讯来设定数字电位计的阻值，实现NNOUT+和NNOUT-之间的电阻变化。最终，当NNIN方波输入时实现NNOUT方波的幅值随AO输入调节波形幅值的功能，完成模拟燃油调节器的电气功能。

软件主要包括AD采集、SPI写数据、SPI读数据等模块。软件结构采用“while+for循环”的套用模式。微处理器的数据软件流程图如图2所示。

微处理器通过“AD采集”模块识别出需要设定的档位值，并与其存储的档位进行比较。当档位变化时，“SPI写数据”模块按照上图2所示的写时序图将数据写入AD5293芯片，之后“SPI读数据”模块按照上图3所示的读时序图从AD5293芯片中读取档位数据值；经与设定档位值比较后将DP_RDY置位。若设定档位不成功，可重复2次再进行设定；若3次设定都未成功，则退出循环，档位设定失败。

本发明解决了发动机控制器的单机测试和单机排故困难的问题。在发动机控制器单机测试时，需要测试发动机控制器“控制算法”的正确性。如图3所示，通过“燃油调节模拟器”完成“控制算法”的测试。“燃油调节模拟器”接收发动机控制器发送的标准NNIN波形，并模拟燃油调节器油路活门的动作输出波形幅值可变的NNOUT波形。发动机控制器接收到NNOUT波形后，经“比例换算”得到反馈燃油量，与计算燃油量取差值后通过“控制算法”输出PWM波形。最后，通过测试PWM波形的正确性来判断控制算法的正确性，完成发动机控制器“控制算法”的测试。

发动机控制器的比例换算关系为燃油调节器输出NNOUT波形的幅值和反馈燃油量的关系，由燃油调节器的自身特性，通常换算关系为y＝kx+b(x为NNOUT波形的幅值，y为反馈燃油量)的线性关系。发动机控制器原件通过“燃油调节模拟器”得到调节点A1(x1，y1)和A2(x2，y2)和校验点B1、B2、B3后，“燃油调节模拟器”向发动机控制器备件输入相同波形的幅值x1、x2，通过调节备件中的电阻R1、R2使备件输出相同的反馈燃油量y1、y2。当在备件上得到A1(x1，y1)和A2(x2，y2)时，认为备件与原件具有相同的换算关系，也就是备件和原件具有相同比例换算关系。同时为了提高移植精度，增加最小点B1、中值点B2和最大点B3的校验工作，至此完成比例换算关系的移植。比例换算关系示意图如图4所示。