一种发动机常用信号模拟装置及方法与流程

本发明涉及发动机检测技术领域，尤其涉及一种发动机常用信号模拟装置及方法。

背景技术：

对于发动机控制系统而言，发动机转速信号和相位信号是最重要的控制信号，但是普通的发动机曲轴凸轮轴信号模拟机构传感器的位置移动并不是连续的，达到传感器的安装要求需要多次拆装固定，调整所需时间较长且传感器安装精度较低。在不停机情况下更换传感器时，齿盘与传感器有碰撞风险，因此必须停机操作。在不停机的情况下也无法更换测试齿盘以获得与齿盘对应的不同的发动机曲轴、凸轮轴信号。需要停机操作时由于齿盘转速变化，很难为测试提供与停机前相同的发动机信号，难以复现问题，为测试带来困难。另外普通的发动机信号生成机构具有较复杂的齿形带张紧机构，成本较高且维修困难。

因此，普通的发动机转速及相位信号生成装置，存在无法在不停机情况下方便地更换待测齿盘及更换传感器的问题，同时存在张紧机构复杂，成本高维修困难的问题。

技术实现要素：

为了解决目前普通的发动机转速及相位信号生成装置，存在无法在不停机情况下，方便地调整传感器位置或更换传感器，且为整体结构，各部分不能独立拆装和维修的问题，本发明实施例提供一种发动机常用信号模拟装置及方法。

第一方面，本发明实施例提供一种发动机常用信号模拟装置，该装置包括：曲轴信号生成机构、凸轮轴信号生成机构、常用信号模拟机构和齿形带；其中，曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构通过齿形带相连，齿形带用于通过曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构之间的相对位移而张紧；曲轴信号生成机构包括：第一下板、第一内支板、第一上板、曲轴、第一齿形带带轮、曲轴齿盘组、第一丝杆型移位器、第一剪式升降台和第一传感器；其中，第一下板、第一内支板、第一上板和曲轴由下至上依次相连，曲轴上由下至上依次设有第一齿形带带轮和曲轴齿盘组，曲轴齿盘组包括由下至上依次间隔且互相平行排布的多个型号不一的第一齿盘；第一丝杆型移位器和第一上板相连，第一丝杆型移位器、第一剪式升降台和第一传感器由下至上依次相连，第一丝杆型移位器用于使第一传感器沿第一上板水平移动，第一剪式升降台用于使第一传感器垂直移动；凸轮轴信号生成机构包括：第二下板、第二内支板、第二上板、凸轮轴、第二齿形带带轮、凸轮轴齿盘组、第二丝杆型移位器、第二剪式升降台、第二传感器、电机和第二联轴器；其中，第二下板、第二内支板、第二上板和凸轮轴由下至上依次相连，凸轮轴上由下至上依次设有第二齿形带带轮和凸轮轴齿盘组，凸轮轴齿盘组包括由下至上依次间隔且互相平行排布的多个型号不一的第二齿盘；第二丝杆型移位器和第二上板相连，第二丝杆型移位器、第二剪式升降台和第二传感器由下至上依次相连，第二丝杆型移位器用于使第二传感器沿第二上板水平移动，第二剪式升降台用于使第二传感器垂直移动；电机固定于第二下板的下方，并通过第二联轴器与凸轮轴相连；曲轴信号生成机构输出曲轴信号，凸轮轴信号生成机构输出凸轮轴信号；常用信号模拟机构包括编码器和信号模拟模块，编码器与曲轴相连，并随曲轴旋转输出编码器曲轴信号和编码器凸轮轴信号；信号模拟模块与编码器相连，并根据编码器曲轴信号和编码器凸轮轴信号输出发动机常用曲轴信号和发动机常用凸轮轴信号。

第二方面，本发明实施例提供一种发动机常用信号模拟方法，该方法包括：使凸轮轴信号生成机构转动而输出凸轮轴信号，并使凸轮轴信号生成机构利用齿形带带动曲轴信号生成机构转动，曲轴信号生成机构输出曲轴信号；常用信号模拟机构根据编码器输出的编码器曲轴信号和编码器凸轮轴信号输出所述发动机常用曲轴信号和所述发动机常用凸轮轴信号。

本发明实施例提供一种发动机常用信号模拟装置及方法，将曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构利用齿形带相连，以使得凸轮轴信号生成机构转动并生成凸轮轴信号，带动曲轴信号生成机构转动并生成曲轴信号；然后通过常用信号模拟机构基于编码器生成的曲轴信号和凸轮轴信号生成输出发动机常用曲轴、凸轮轴数字信号。本发明实施例在发动机不停机的情况下通过丝杆型移位器和剪式升降台的配合，调整传感器的位置迅速更换测试齿盘或迅速更换传感器，并可精确控制传感器与齿盘之间的相对位置，且可快速适配多种型号的传感器；利用凸轮轴信号生成机构和曲轴信号生成机构之间的相对位置对齿形带进行张紧，简化了张紧机构，降低了成本且便于维修；常用信号模拟机构基于编码器生成的曲轴信号和凸轮轴信号生成并输出多种发动机常用曲轴、凸轮轴数字信号，以提供发动机常用的多种转速信号和相位信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的发动机常用信号模拟装置的主视图；

图2为本发明实施例的发动机常用信号模拟装置的立体图；

图3为本发明实施例的曲轴信号生成机构的结构示意图；

图4为本发明实施例的凸轮轴信号生成机构的结构示意图；

图5为本发明实施例的剪式升降台和丝杆型移位器的结构示意图；

图6为本发明实施例的常用信号模拟机构的总体示意图；

图7为本发明实施例的常用信号模拟机构的控制器单元的电路原理图；

图8为本发明实施例的常用信号模拟机构的电源单元的电路原理图；

图9为本发明实施例的常用信号模拟机构的显示单元的电路原理图；

图10为本发明实施例的常用信号模拟机构的薄膜按键单元的电路原理图；

图11为本发明实施例的发动机常用信号模拟方法的总体流程示意图；

图12为本发明实施例的发动机常用信号模拟方法的具体流程示意图；

图13为本发明实施例的发动机常用信号模拟方法的另一具体流程示意图；

其中：

1、第一下板2、第一内支板3、第一上板

4、曲轴5、第一齿形带带轮6、曲轴齿盘组

7、第一丝杆型移位器8、第一剪式升降台9、第一传感器

10、第二下板11、第二内支板12、第二上板

13、凸轮轴14、第二齿形带带轮15、凸轮轴齿盘组

16、第二丝杆型移位器17、第二剪式升降台18、第二传感器；

19、齿形带20、编码器21、第一联轴器

22、电机23、第二联轴器24、第一导轨

25、第二导轨26、电机电源

71、丝杆型移位器内侧滑块72、丝杆型移位器外侧滑块

73、丝杆型移位器丝杆74、丝杆型移位器光杆

81、剪式升降台固定板82、剪式升降台旋转杆

83、剪式升降台螺栓孔91、传感器固定器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的发动机常用信号模拟装置的主视图，图2为本发明实施例的发动机常用信号模拟装置的立体图，图3为本发明实施例的曲轴信号生成机构的结构示意图；图4为本发明实施例的凸轮轴信号生成机构的结构示意图，图6为本发明实施例的常用信号模拟机构的总体示意图，如图1、图2、图3、图4和图6所示，本发明实施例提供一种发动机常用信号模拟装置，该装置包括：曲轴信号生成机构、凸轮轴信号生成机构、常用信号模拟机构和齿形带19；其中，曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构通过齿形带19相连，齿形带19用于通过曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构之间的相对位移而张紧；

曲轴信号生成机构包括：第一下板1、第一内支板2、第一上板3、曲轴4、第一齿形带带轮5、曲轴齿盘组6、第一丝杆型移位器7、第一剪式升降台8和第一传感器9；其中，第一下板1、第一内支板2、第一上板3和曲轴4由下至上依次相连，曲轴4上由下至上依次设有第一齿形带带轮5和曲轴齿盘组6，曲轴齿盘组包括由下至上依次间隔且互相平行排布的多个型号不一的第一齿盘；第一丝杆型移位器7和第一上板3相连，第一丝杆型移位器7、第一剪式升降台8和第一传感器9由下至上依次相连，第一丝杆型移位器7用于使第一传感器9沿第一上板3水平移动，第一剪式升降台8用于使第一传感器9垂直移动；曲轴信号生成机构用于输出曲轴信号。

凸轮轴信号生成机构包括：第二下板10、第二内支板11、第二上板12、凸轮轴13、第二齿形带带轮14、凸轮轴齿盘组15、第二丝杆型移位器16、第二剪式升降台17、第二传感器18、电机22和第二联轴器23；其中，第二下板10、第二内支板11、第二上板12和凸轮轴13由下至上依次相连，凸轮轴13上由下至上依次设有第二齿形带带轮14和凸轮轴齿盘组15，凸轮轴齿盘组15包括由下至上依次间隔且互相平行排布的多个型号不一的第二齿盘；第二丝杆型移位器16和第二上板12相连，第二丝杆型移位器16、第二剪式升降台17和第二传感器18由下至上依次相连，第二丝杆型移位器16用于使第二传感器18沿第二上板12水平移动，第二剪式升降台17用于使第二传感器18垂直移动；电机22固定于第二下板10的下方，并通过第二联轴器23与凸轮轴13相连；凸轮轴信号生成机构用于输出凸轮轴信号。

常用信号模拟机构包括编码器20和信号模拟模块；编码器20与曲轴4相连，并随曲轴4旋转输出编码器曲轴信号和编码器凸轮轴信号；信号模拟模块与编码器20相连，并根据编码器曲轴信号和编码器凸轮轴信号输出发动机常用曲轴信号和发动机常用凸轮轴信号。

具体地，本发明实施例将曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构通过齿形带19相连，齿形带19张紧则曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构接近以传递动力，使得凸轮轴信号生成机构转动从而带动曲轴信号生成机构；而齿形带19松弛则曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构远离而不传递动力。由此使得曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构直接利用二者之间的相对间距对齿形带19进行张紧而无需专用的张紧机构，简化了张紧机构。

进一步地，曲轴信号生成机构的组成为：由下至上依次设置第一下板1、第一内支架、第一上板3和曲轴4，并在曲轴4的外壁上由下至上依次设置第一齿形带带轮5和曲轴齿盘组6，其中，第一齿形带带轮5套设于曲轴外壁上，而曲轴齿盘组6则包括由下至上依次间隔且互相平行排布的多个第一齿盘；一般而言，曲轴齿盘组6包括3到5个第一齿盘。并且，多个第一齿盘之间的型号不完全相同，尽量包括多种常用的型号。另外，为了采集曲轴信号，在第一上板3的延长部分由下至上依次设置第一丝杆型移位器7、第一剪式升降台8和第一传感器9；其中，第一丝杆型移位器7与第一上板3相连以使第一传感器9沿第一上板3在水平方向上移动，第一剪式升降台8则用于使得第一传感器9在垂直方向上移动。通过分别调整第一传感器9在水平方向和垂直方向上的位置，精确控制第一传感器9和各个第一齿盘之间的相对位置，以满足第一传感器9和各个第一齿盘之间的间距要求和精度要求。

同理，凸轮轴信号生成机构的组成为：由下至上依次设置电机22、第二联轴器23、第二下板10、第二内支架、第二上板12和凸轮轴13，并在凸轮轴13的外壁上由下至上依次设置第二齿形带带轮14和凸轮轴齿盘组15，其中，第二齿形带带轮14套设于曲轴外壁上，而凸轮轴齿盘组15则包括由下至上依次间隔且互相平行排布的多个第二齿盘；一般而言，凸轮轴齿盘组15包括3到5个第二齿盘。并且，多个第二齿盘之间的型号不完全相同，尽量包括多种常用的型号。另外，为了采集曲轴信号，在第二上板12的延长部分由下至上依次设置第二丝杆型移位器16、第二剪式升降台17和第二传感器18；其中，第二丝杆型移位器16与第二上板12相连以使第二传感器18沿第二上板12在水平方向上移动，第二剪式升降台17则用于使得第二传感器18在垂直方向上移动。通过分别调整第二传感器18在水平方向和垂直方向上的位置，精确控制第二传感器18和各个第二齿盘之间的相对位置，以满足第二传感器18和各个第二齿盘之间的间距要求和精度要求；电机22固定于第二下板10的下方，并通过第二联轴器23与凸轮轴13相连。

需要说明的是，当第一传感器9和任一第一齿盘平行且间距符合安装要求时，传感器可以采集到该齿盘的信号，这样可以方便地更换待测曲轴齿盘。同理，第二传感器18和任一第二齿盘靠近，当第二传感器18和任一第二齿盘平行且间距符合安装要求时，可以采集到该齿盘的信号，这样可以方便地更换待测凸轮轴齿盘。

相应地，曲轴信号生成机构输出曲轴信号，凸轮轴信号生成机构输出凸轮轴信号；常用信号模拟机构通过编码器20输出编码器曲轴信号和编码器凸轮轴信号，然后通过模拟模块与编码器20相连，并根据编码器20生成的编码器曲轴信号和编码器凸轮轴信号输出发动机常用曲轴信号和发动机常用凸轮轴信号。

本发明实施例将曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构利用齿形带相连，以使得凸轮轴信号生成机构转动而带动曲轴信号生成机构转动，曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构分别生成曲轴信号和凸轮轴信号，同时利用常用信号模拟机构基于编码器生成的曲轴信号和凸轮轴信号生成并输出多种发动机常用曲轴、凸轮轴数字信号，以提供发动机常用的多种转速和相位信号。同时，本发明实施例在发动机不停机的情况下通过丝杆型移位器和剪式升降台的配合，调整传感器的位置以迅速更换待测齿盘或更换传感器，并可精确控制传感器与齿盘之间的相对位置，且可快速适配多种型号的传感器；直接利用凸轮轴信号生成机构和曲轴信号生成机构之间的相对位置使齿形带张紧，以使凸轮轴信号生成机构带动曲轴信号生成机构转动，简化了张紧机构。可迅速维修更换用于传动的齿形带。

基于上述实施例，如图2所示，该装置还包括外支架，外支架的顶部设有互相平行的第一导轨24和第二导轨25；第一导轨24和第二导轨25的同一端分别与曲轴信号生成机构相连，第一导轨24和第二导轨25的另外同一端分别与凸轮轴信号生成机构相连；曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构均分别通过第一导轨24和第二导轨25沿水平方向滑动。

具体地，将曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构架设于外支架顶部互相平行的第一导轨24和第二导轨25上，其中，曲轴信号生成机构架设于第一导轨24和第二导轨25的同一端上，而凸轮轴信号生成机构架设于第一导轨24和第二导轨25的另外同一端上，以使得曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构沿第一导轨24和第二导轨25水平移动，通过移动将齿形带19张紧后或松弛，从而使凸轮轴信号生成机构转动而带动曲轴信号生成机构转动。

基于上述实施例，如图1和图2所示，第一上板3架设于第一导轨24和第二导轨25上，第一导轨24和第二导轨25的同一端分别与第一上板3活动连接，曲轴信号生成机构通过第一上板3沿第一导轨24和第二导轨25水平移动；第二上板12架设于第二导轨25和第二导轨25上，第一导轨24和第二导轨25的另外同一端分别与第二上板12活动连接，凸轮轴信号生成机构通过第二上板12沿第一导轨24和第二导轨25水平移动；曲轴4和凸轮轴13在水平方向上相邻；齿形带19水平缠绕于第一齿形带带轮5和第二齿形带带轮14上，以张紧曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构。

具体地，曲轴信号生成机构架设于第一导轨24和第二导轨25的同一端，是通过将第一上板3架设于第一导轨24和第二导轨25的同一端上实现的，第一上板3沿第一导轨24和第二导轨25水平移动。同理，凸轮轴信号生成机构架设于第一导轨24和第二导轨25的另外同一端，是通过将第二上板12架设于第一导轨24和第二导轨25的另外同一端上实现的，第二上板12沿第一导轨24和第二导轨25水平移动。

进一步地，齿形带19通过改变曲轴信号生成机构和凸轮轴信号生成机构之间的相对位置进行张紧，具体是将第一上板3和第二上板12沿第一导轨24与第二导轨25水平移动实现的，具体是将齿形带19水平缠绕于第一齿形带带轮5和第二齿形带带轮14上实现的。

基于上述实施例，图5为本发明实施例的剪式升降台和丝杆型移位器的结构示意图，如图5所示，第一剪式升降台8和第一丝杆型移位器7互相配合，以使得第一传感器9在水平方向和垂直方向上移动；而第二剪式升降台17和第二丝杆型移位器16互相配合，以使得第二传感器18在水平方向和垂直方向上移动。本发明实施例中的剪式升降台和丝杆型移位器，分别代表第一剪式升降台8和第一丝杆型移位器7，或者第二剪式升降台17和第二丝杆型移位器16。

具体地，上板和丝杆型移位器外侧滑块72固定连接，剪式升降台固定板81和丝杆型移位器内侧滑块71固定连接，丝杆型移位器内侧滑块71和丝杆型移位器外侧滑块72之间通过丝杆型移位器丝杆73和丝杆型移位器光杆74连接，两滑块丝杆螺纹孔的旋转方向相反，扭动丝杆型移位器丝杆73可以精确、方便地控制剪式升降台靠近或远离曲轴齿盘组或曲轴齿盘组中的任一齿盘，从而使得传感器靠近或远离曲轴齿盘组或曲轴齿盘组中的任一齿盘。

需要说明的是，图5还显示了剪式升降台旋转杆82、剪式升降台螺栓孔83、以及用于固定传感器的传感器固定器91。

进一步地，如图3、图4和图6所示，常用信号模拟机构还包括第一联轴器21和电机电源26，编码器20固定于第一下板1的下方，并通过第一联轴器21与曲轴4相连；电机22和电机电源26相连，电机22由电机电源26供电。

基于上述实施例，图7为本发明实施例的常用信号模拟机构的控制器单元的电路原理图，图8为本发明实施例的常用信号模拟机构的电源单元的电路原理图，图9为本发明实施例的常用信号模拟机构的显示单元的电路原理图，图10为本发明实施例的常用信号模拟机构的薄膜按键单元的电路原理图，如图6、图7、图8、图9和图10所示，信号模拟模块包括控制器单元，以及分别与控制器单元相连的电源单元、薄膜按键单元、显示单元和输出接口。其中，电源单元、薄膜按键单元、显示单元和输出接口分别为常用信号模拟机构提供电源、按键、显示以及输出作用。

需要说明的是，信号模拟模块为一个pcb板，控制器单元、电源单元、薄膜按键单元、显示单元和输出接口均集成于该pcb板上。

具体地，控制器单元采用mc9s12xdp512芯片，电源单元为dc-dc电源，控制器单元芯片mc9s12xdp512的+5v_mcu脚和电源单元的+5v-s脚相连，控制器单元芯片的mc9s12xdp512+gnd_mcu脚和电源单元的gnd-s脚相连；控制器单元芯片mc9s12xdp512的pp1脚和pp2脚分别和编码器20相连；薄膜按键单元的mode脚的一端、up脚的一端、down脚的一端和enter脚的一端分别与控制器单元芯片mc9s12xdp512的gnd脚相连；mode脚的另一端和控制器单元芯片mc9s12xdp512的pb3脚相连；up脚的另一端和控制器单元芯片mc9s12xdp512的pb4脚相连；down脚的另一端和控制器单元芯片mc9s12xdp512的pb5脚相连；enter脚的另一端和控制器单元芯片mc9s12xdp512的pb6脚相连；显示单元的gnd脚、cs脚和dc脚分别与控制器单元芯片mc9s12xdp512的gnd脚相连；显示单元的scl脚与控制器单元芯片mc9s12xdp512的pb0脚相连；显示单元的sda脚和控制器单元芯片mc9s12xdp512的pb1脚相连；显示单元的oledres脚和控制器单元芯片mc9s12xdp512的pb2脚相连；输出接口分别与控制器单元芯片mc9s12xdp512的pp3脚和pp4脚相连。

基于上述实施例，图11为本发明实施例的发动机常用信号模拟方法的总体流程示意图，如图11所示，本发明实施例提供一种发动机常用信号模拟方法，该方法包括：a1、使凸轮轴信号生成机构转动而输出凸轮轴信号，并使凸轮轴信号生成机构利用齿形带带动曲轴信号生成机构转动，曲轴信号生成机构输出曲轴信号；a2、常用信号模拟机构根据编码器输出的编码器曲轴信号和编码器凸轮轴信号输出所述发动机常用曲轴信号和所述发动机常用凸轮轴信号。

具体地，该方法通过凸轮轴信号生成机构转动，以带动与凸轮轴信号生成机构通过齿形带相连的曲轴信号生成机构转动；由凸轮轴信号生成机构输出凸轮轴信号，曲轴信号生成机构输出曲轴信号。通过常用信号模拟机构采集曲轴信号和凸轮轴信号，并基于曲轴信号和凸轮轴信号生成和输出发动机常用信号。

本发明实施例基于上述发动机常用信号模拟装置，提出该发动机常用信号模拟方法，利用常用信号模拟机构根据编码器输出的编码器曲轴信号和编码器凸轮轴信号输出所述发动机常用曲轴信号和所述发动机常用凸轮轴信号，生成和输出多种发动机常用信号。

基于上述实施例，图12为本发明实施例的发动机常用信号模拟方法的具体流程示意图，图13为本发明实施例的发动机常用信号模拟方法的另一具体流程示意图，如图12和图13所示，步骤a2中，常用信号模拟机构根据编码器输出的编码器曲轴信号和编码器凸轮轴信号输出发动机常用曲轴信号和发动机常用凸轮轴信号，具体包括：s1、将第一变量a和第二变量b初始化为0；s2、若检测到编码器曲轴信号由低电平拉高为高电平，则将第一变量a加1；s3、若第一变量a被15整除，则第二变量b加1；s4、判断编码器凸轮轴信号是否由低电平拉高为高电平，若编码器凸轮轴信号未由低电平拉高为高电平，则判断第一变量a是否达到3600，若达到则停止输出发动机常用曲轴信号和发动机常用凸轮轴信号，若未达到则重复步骤s1、s2、s3和s4；若编码器凸轮轴信号由低电平拉高为高电平，则将第一变量a和第二变量b重置为0并重复步骤s1、s2、s3和s4。

本发明实施例基于上述第一变量a和第二变量b变化的逻辑，通过第一变量a和第二变量b的值影响控制器单元芯片mc9s12xdp512的输出管脚的高低电平，从而模拟出不同的相位信号和转速信号，以生成多种发动机常用信号。

需要说明的是，若第二变量b不小于2且不大于4，则控制器单元芯片mc9s12xdp512的pp4脚输出高电平；若第二变量b小于2或大于4，则控制器单元芯片mc9s12xdp512的pp4脚输出低电平。

还需要说明的是，若第二变量b为偶数且不为118、120、238或240，则控制器单元芯片mc9s12xdp512的pp3输出高电平；若第二变量b为奇数且为118、120、238或240，则控制器单元芯片mc9s12xdp512的pp3输出低电平。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。