专利名称：一种柴油机智能调速控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子与通信技术领域，涉及一种柴油机智能调速控制系统。
背景技术：
与汽油机相比，柴油机具有高扭矩、高寿命、低功耗、低排放等诸多方面的优良特性，因而受到广泛关注，成为解决现代工业自动化、能源问题的一种有效的手段。目前，柴油机在工业生产中的使用范围越来越广，数量也越来越多，对柴油机的动 力特性、经济特性、排放特性等的要求也越来越高。随着微电子技术、传感器技术和控制方法在柴油机领域的应用，柴油机的综合性能近年来得到了较大的改善和提高。电子调速技术作为柴油机实现电子控制的重要组成部分，成为人们研究的热点。经过多年的发展，电子调速技术已经实现由模拟电子式调速器到数字电子式调速器的跨越。德国MTU公司在20世纪90年代开发设计了 ECU. 2A新型数字式电子调速器，系统采用32位MC68332/FC为核心控制器，利用串级PID控制算法应用于396系列柴油机上，是柴油机调速系统的代表产品。我国柴油机电子控制系统开发的时间比较晚，技术相对于发达国家来说也比较落后，因此研究水平与发达国家还存在一定的差距。我国应用在柴油机上的第一台电子调速器是由上海船舶运输科研所研制开发的，系统的控制性能基本上达到了欧美同期产品的水准。此外，山西省柴油机616厂与哈工程大学汽车工程系共同开发研制了应用于柴油机的DR100型模拟式电子调速器。从90年代初开始，国内诸多科研单位都相继对数字式电子调速器展开了科学研究。中国北方发动机70研究所开发的EECS电子调速器，与柴油机组合形成双闭环的串级电子调速系统；上海船舶运输科研所开发了 CY9606型应用于柴油机的数字式电子调速器，此外，大连理工大学机械工程学院研制出了应用于铁路机车型的柴油机数字式电子调速器；哈尔滨工程大学研制出的DK100型、DT082型数字式电子调速器等都是国内比较领先的产品。由于我国的调速技术发展时间相对较晚，柴油机电子控制水平不高、开发周期长，成本高，导致国内的许多研究成果只是停留在实验或者样机阶段，没有形成一个量化的产品体系，因此与世界发达国家的先进水平还存在着比较大的差距。我们还需要在这方面进一步努力提高相关技术水平。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种柴油机智能调速控制系统，使柴油机能在不同的工况下采用合适的控制参数进行调节，提高柴油机的稳态、动态的调速性能，使柴油机更加安全、经济、可靠地工作。本实用新型的技术方案如下一种柴油机智能调速控制系统，其特征在于，包括开关量输入/输出模块、转速传感器、温度/压力信号传感器、主控制器、功率放大电路、通信单元模块以及执行器；所述的开关量输入/输出模块、转速传感器、温度/压力信号传感器、功率放大电路、通信单元模块均与所述的主控制器连接；所述的功率放大电路与所述的执行器连接。所述的主控制器采用HCS12单片机。[0006]本实用新型的有益效果本系统完成一套以单片机为主控芯片、结合PID控制算法、在全工况模式下对柴油机进行调速的系统，具有很好的稳定性和较强的数据处理能力，在实际应用中能使调速系统具有更高的实时性、可靠性和开放性，进一步提高了柴油机的工作可靠性，达到了降低成本、减少有害物质排放、缩短开发周期的目的，同时为柴油机电控系统实现智能化、专业化的发展提供了一种技术思路，有着可观的直接和间接的经济效益和社会效益。
图I为本实用新型的结构原理图。
具体实施方式
实施例I :如图I所示，一种柴油机智能调速控制系统，其特征在于，包括开关量输入/输出模块、转速传感器、温度/压力信号传感器、主控制器、功率放大电路、通信单元模块以及执行器；所述的开关量输入/输出模块、转速传感器、温度/压力信号传感器、功率放 大电路、通信单元模块均与所述的主控制器连接；所述的功率放大电路与所述的执行器连接。所述的主控制器采用HCS12单片机。由主控制器设定柴油机工作转速，与转速传感器测得的发动机实际转速进行比较，当设定转速和实际转速不相等的时候，产生转速偏差，经主控制器进行PID运算，产生PWM控制信号，PWM控制信号经过功率放大电路放大后控制执行器(伺服电机)拉动柴油机喷油泵的齿条，调节柴油机喷油泵的供油量，使柴油机能在设定转速下稳定、可靠地工作。以上过程中，实际转速与给定转速比较的结果(即偏差)主要包含两部分信息偏差“正、负”信息以及偏差幅度信息。如果设定的工作转速小于发动机实际转速，偏差为“负”，调速器将输出“负向”控制，通过执行器控制减小喷油量，发动机转速随之降低；如果设定的工作转速大于发动机实际转速，偏差为“正”，调速器将输出“正向”控制，通过执行器控制增大喷油量，发动机转速随之升高。偏差幅度经过主控制器的处理，确定输出控制量的大小，即控制增加或减少喷油量的多少。其中在偏差幅度一定的情况下，输出控制量的大小必须是合适的，如果不合适，过大或过小都会导致发动机转速不稳或者达不到实时调速精度的要求。鉴于温度和压力都会对系统控制产生一定的影响，对柴油机某些部件进行温度和压力测量是非常必需的，在柴油机电子调速控制系统中需要测量的温度和压力信号主要有燃油温度和压力信号以及进气温度和压力信号，进气温度和压力传感器安装在进气歧管上，实时检测节、气门后方的进气歧管的温度和绝对压力；燃油温度和压力传感器安装在柴油机发动机上，实时检测燃油的压力变化信息。这些信号都被转换成电压信号送至主控制器，根据特定的算法辅助调节控制喷油量。系统在运行的时候，常需要接受和发送一些以开关量形式出现的控制信号，因而该系统设计了专门的开关量输入输出电路，在其工作过程中用来检测发动机的实时工作概况，包括启动开关、停车开关、挡位开关的状态信息。开关量信号包括点火开关信号、开关节气门信号、指示灯信号等。该系统在运行中，各个环节的指标都在实时的变化，如果只是通过万用表、示波器等观察信号，会给系统的处理问题带来极大的不便，本系统设计了通信单元模块，采用RS232串口通 信和CAN总线通信，实现数据的分配、发送、过滤、校验等功能，提高了系统的通信及时性和可靠性。
权利要求1.一种柴油机智能调速控制系统，其特征在于，包括开关量输入/输出模块、转速传感器、温度/压力信号传感器、主控制器、功率放大电路、通信单元模块以及执行器；所述的开关量输入/输出模块、转速传感器、温度/压力信号传感器、功率放大电路、通信单元模块均与所述的主控制器连接；所述的功率放大电路与所述的执行器连接。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述的主控制器为HCS12单片机。
专利摘要本实用新型公开了一种柴油机智能调速控制系统，其特征在于，包括开关量输入/输出模块、转速传感器、温度/压力信号传感器、主控制器、功率放大电路、通信单元模块以及执行器；所述的开关量输入/输出模块、转速传感器、温度/压力信号传感器、功率放大电路、通信单元模块均与所述的主控制器连接；所述的功率放大电路与所述的执行器连接；所述的主控制器为HCS12单片机。本系统完成一套以单片机为主控芯片、结合PID控制算法、在全工况模式下对柴油机进行调速的系统，具有很好的稳定性和较强的数据处理能力，在实际应用中能使调速系统具有更高的实时性、可靠性和开放性，进一步提高了柴油机的工作可靠性，达到了降低成本、减少有害物质排放、缩短开发周期的目的，有着直接的经济效益和社会效益。
文档编号F02D1/02GK202645739SQ201220202810
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者叶自清 申请人:中南林业科技大学