专利名称：动力总成电子控制开发平台及其信号模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种信号模拟装置及应用该信号模拟装置的动力总成电子控制开发平台。
背景技术：
众所周知，汽车动力性的好坏，首先取决于发动机的动力性。为此，在发动机的研发过程中，需要针对结构设计和控制系统进行全方位的模拟试制。特别是，汽车发动机电子控制单元(ECU)是汽车发动机控制系统的核心，它可以根据发动机的不同工况，向发动机提供准确的控制输出，使发动机始终处在最佳工作状态，以确保发动机的性能(动力性、经济性、排放性)达到最佳。显然，对于结构确定的发动机进行不同工况控制策略的模拟试验，属于模拟试制的关键程序之一。上述模拟试验在动力总成电子控制开发平台上进行，通过信号模拟装置模拟产生曲轴、凸轮轴转速信号，并提供给发动机控制单元(ECU)，使ECU能进入正常工作状态，使基于ECU的策略开发、工况模拟、总线网络开发能正常进行。目前，该开发平台的信号模拟装置多为模拟电路式，经过实际使用，模拟电路装置虽然具有信号可以灵活配置的特点，但是容易出现干扰信号，存在工作不稳定的缺陷。有鉴于此，亟待针对现有的信号模拟装置进行优化设计，以确保模拟信号的稳定性。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，可输出稳定的曲轴、凸轮轴转速信号，以提高动力总成电子控制开发平台的工作稳定性。在此基础上，本发明还提供一种应用该信号模拟装置的动力总成电子控制开发平台。本发明提供的用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，包括输出旋转驱动力的动力部件；主动转轴，其一端与所述动力部件的输出轴同轴固定；主动齿盘和曲轴齿盘，分别设置在所述主动转轴上；被动转轴，其与所述主动转轴相对平行设置；被动齿盘和凸轮轴齿盘，分别设置在所述被动转轴上，所述被动齿盘由所述主动齿盘带动；和曲轴传感器和凸轮轴传感器，分别与所述曲轴齿盘和所述凸轮轴齿盘对应设置， 并分别用于输出曲轴转速信号和凸轮轴转速信号至设置于所述动力总成电子控制开发平台上的发动机控制单元。优选地，所述动力部件为调速电机。
优选地，所述被动齿盘至少为两个，每个被动齿盘的齿数均不相同，且可分别沿所述被动转轴轴向位移至与所述主动齿盘相配合的位置处。优选地，所述主动齿盘和所述被动齿盘具体为相啮合的齿轮。优选地，所述主动齿盘和所述被动齿盘具体为由链条连接的链轮。优选地，还包括导轨和沿所述导轨滑动位移的滑块，所述被动转轴一端的轴承座与所述滑块固定连接，以调节所述主动转轴和被动转轴之间的径向距离。
优选地，所述滑块与所述导轨之间采用螺栓紧固件固定连接，以固定两者之间相对位置。优选地，所述曲轴传感器和凸轮轴传感器具体为磁电式传感器或霍尔式传感器。优选地，所述曲轴传感器和凸轮轴传感器均设置在所述信号模拟装置的壳体上。本发明提供的动力总成电子控制开发平台，包括控制单元以及如前所述的输出曲轴转速信号和凸轮轴转速信号至所述控制单元的信号模拟装置。与现有技术相比，本发明提供的信号模拟装置在主动转轴和被动转轴上分别设置有曲轴齿盘和凸轮轴齿盘，并通过主动转轴上主动齿盘带动被动转轴上的被动齿盘转动， 由于两者之间的传动比是确定的，因此，凸轮轴齿盘相对于曲轴齿盘的转速比确定；这样， 与凸轮轴齿盘和曲轴齿盘分别对应设置的曲轴传感器和凸轮轴传感器能够输出较为稳定可靠的曲轴转速信号和凸轮轴转速信号，从而确保动力总成电子控制开发平台的工作稳定性，使得基于E⑶的策略开发、工况模拟、总线网络开发进行得以正常进行。本发明的优选方案中，动力部件为调速电机，以根据不同工况的需要调整输出转速，大大提高了该信号模拟装置的适应性。在本发明的另一优选方案中，被动齿盘至少为两个，每个被动齿盘的齿数均不相同，且可分别沿所述被动转轴轴向位移至与所述主动齿盘相配合的位置处；也就是说，主动转轴与被动转轴之间的速比至少为两种，比如常用的两种速比4 3和2 1。如此设计， 可进一步提高该信号模拟装置的适用范围。
图1是具体实施方式
所述信号模拟装置的整体结构示意图；图2是图1中所述信号模拟装置的俯视图；图3示出了实施方式中所述主动齿盘与第二被动齿盘配合关系示意图。图中动力部件1、主动转轴2、主动齿盘3、曲轴齿盘4、被动转轴5、轴承座51、轴承52、 被动齿盘6、第一被动齿盘61、第二被动齿盘62、凸轮轴齿盘7、曲轴传感器8、凸轮轴传感器 9、发动机控制单元10、链条11、导轨12、滑块13、螺栓紧固件14、壳体15。
具体实施例方式本发明的核心是提供一种信号模拟装置，用于动力总成电子控制开发平台，该信号模拟装置可输出稳定的曲轴、凸轮轴转速信号，以提高动力总成电子控制开发平台的工作稳定性。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。请参见图1和图2，其中，图1是本实施方式所述信号模拟装置的整体结构示意图；图2是该信号模拟装置的俯视图。 如图所示，该信号模拟装置采用机械零部件作为基础构成。主要包括动力部件1、 主动转轴2、主动齿盘3、曲轴齿盘4、被动转轴5、被动齿盘6、凸轮轴齿盘7、曲轴传感器8 和凸轮轴传感器9，上述各构件可内置于壳体15内。需要说明的是，为简化图示内容，以清楚示出壳体15内的构件配合关系，图2中仅针对壳体15进行示意表示。其中，动力部件1可以输出旋转驱动力。该动力部件优选采用调速电机，以根据不同工况的需要调整输出转速，大大提高了该信号模拟装置的适应性。其中，主动转轴2的一端与动力部件1的输出轴同轴固定，分别设置在该主动转轴 2上的主动齿盘3和曲轴齿盘4可同步转动。该曲轴齿盘4模拟发动机飞轮上的齿盘，设置为(60-2)个齿。实际上，齿数可根据发动机的情况，采用其他形式。其中，被动转轴5与主动转轴2相对平行设置，分别设置在该被动转轴5上的被动齿盘6和凸轮轴齿盘7可同步转动，且被动齿盘6由主动齿盘3带动转动。这样，当动力部件1的输出转速、主动齿盘3和被动齿盘6的齿数确定时，曲轴齿盘4与凸轮轴齿盘7的转速即为确定。该凸轮轴齿盘7模拟发动机的凸轮轴齿盘，设置有(6+1)个齿，同样，齿数也可根据发动机的情况，采用其他形式。其中，曲轴传感器8和凸轮轴传感器9，分别与曲轴齿盘3和凸轮轴齿盘7对应设置，从而实时获取模拟曲轴的转速信号和模拟凸轮轴的转速信号，并分别输出曲轴转速信号和凸轮轴转速信号至设置于动力总成电子控制开发平台上的发动机控制单元10。与现有模拟电路式的信号模拟装置相比，由于本方案采用机械零部件作为基础构成，主动转轴2上主动齿盘3带动被动转轴5上的被动齿盘6转动，两者之间的传动比是确定的，因此，凸轮轴齿盘7相对于曲轴齿盘4的转速比确定；这样，与曲轴齿盘4和凸轮轴齿盘7分别对应设置的曲轴传感器8和凸轮轴传感器9能够输出较为稳定可靠的曲轴转速信号和凸轮轴转速信号，从而确保动力总成电子控制开发平台的工作稳定性，使得基于ECU 的策略开发、工况模拟、总线网络开发能正常进行。众所周知，对于动力总成电子控制开发平台来说，应当具有较高的适应性，以适用于不同结构设计、不同工况模拟等使用状态，从而控制产品的研发制造成本。为此，可针对前述信号模拟装置作进一步的调整，以针对不同使用状态输出相应的曲轴转速信号和凸轮轴转速信号。如图2所示，前述被动齿盘6可以设置为两个第一被动齿盘61和第二被动齿盘 62。为获得不同的传动比，第一被动齿盘61和第二被动齿盘62的齿数不相同，且可分别沿被动转轴5的轴向位移至与主动齿盘3相配合的位置处，可分别对应常用的两种速比 4 3和2 1;即，主动齿盘3的齿数为12个，第一被动齿盘61的齿数为16个，第二被动齿盘62的齿数为24个。也就是说，基于两个被动齿盘有两个工作位置，其一为主动齿盘3 带动第一被动齿盘61转动，传动比为4 3，即如图2所示配合状态，其二为主动齿盘3带动第二被动齿盘62转动，传动比为2 1，即如图3所示配合状态。应当理解，为获得主动转轴2与被动转轴5之间不同的传动比，可以采用不同的方式实现，比如，被动齿盘的数量不局限于图中所示的两个，也可以通过主动齿盘的数量及齿数的变化获得确定的多个传动比，只要满足使用需要均在本申请请求保护的范围内。另外，图中所示主动齿盘3和被动齿盘6 (第一被动齿盘61、第二被动齿盘62)均为链轮，两者之间由链条11连接带动，能够完全模拟实际工作工况，一方面能够模拟装置产生稳定可靠的参数信号，另一方面可以灵活修改相位和速比，具有较好的可适应性。 实际上，主动齿盘3和被动齿盘6 (第一被动齿盘61、第二被动齿盘62)也可以采用相啮合的齿轮(图中未示出)，只要能够获得两者之间不同的传动比均可。此外，对于齿轮啮合传动而言，也可以是这样的设计(图中未示出)主动转轴2与被动转轴5相互垂直设置，主动齿盘3和被动齿盘6采用相啮合的锥齿轮。当然，从加工制造成本角度来看，采用链轮与链条配合传动为最优方案。为进一步提高本方案的可适应性，确保不同齿数的被动齿盘6能够与主动齿盘3 之间建立可靠的动力传递关系。优选地，还包括导轨12和沿导轨12滑动位移的滑块13， 被动转轴5 —端通过轴承52安装于轴承座51内，该轴承座51与滑块13固定连接，以调节主动转轴2和被动转轴5之间的径向距离。两者之间的相对位置确定后，滑块13与导轨12 之间采用螺栓紧固件14固定连接。需要说明的是，滑块13与导轨12之间相对滑动具体配合关系与现有技术相同，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。具体地，曲轴传感器8和凸轮轴传感器9具体为磁电式传感器或者霍尔式传感器， 均相应设置在信号模拟装置的壳体15上。工作过程中，当选择磁电式传感器时，根据磁电感应原理，利用相应齿盘转动时所引起磁路磁阻的变化，产生周期性变化的感生电动势，并将采集到的曲轴转速信号和凸轮轴转速信号输出至发动机控制单元ECU，使ECU能进入正常工作状态，同时，基于E⑶的策略开发、工况模拟、总线网络开发能正常进行。当选择霍尔式传感器时，根据霍尔原理，产生曲轴转速信号和凸轮轴转速信号输出至发动机控制单元 ECU。工作过程中，调速电机带动曲轴齿盘4转动，并通过链条传动机构带动凸轮轴齿盘7转动，曲轴齿盘4和凸轮轴齿盘7通过切割磁场，产生曲轴转速信号和凸轮轴转速信号。当需要更换被动齿盘6或调整曲轴和凸轮轴的相对相位时，取下滑块13上的螺栓紧固件14，移动滑块13使链条11松脱，这时另一齿盘滑动后将链条连接到另一个齿盘上，或在链条松脱的情况下，曲轴齿盘保持不动，凸轮轴齿盘围绕被动转轴旋转一定角度，改变曲轴和凸轮轴的相对相位。基于前述的信号模拟单元，本发明还提供的一种动力总成电子控制开发平台，包括控制单元以及如前所述的输出曲轴转速信号和凸轮轴转速信号至所述控制单元的信号模拟装置。特别说明的是，该动力总成电子控制开发平台(图中未示出)的具体构成及其工作原理与现有技术完全相同，故本文不再赘述。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，其特征在于，包括输出旋转驱动力的动力部件；主动转轴，其一端与所述动力部件的输出轴同轴固定；主动齿盘和曲轴齿盘，分别设置在所述主动转轴上；被动转轴，其与所述主动转轴相对平行设置；被动齿盘和凸轮轴齿盘，分别设置在所述被动转轴上，所述被动齿盘由所述主动齿盘带动；和曲轴传感器和凸轮轴传感器，分别与所述曲轴齿盘和所述凸轮轴齿盘对应设置，并分别用于输出曲轴转速信号和凸轮轴转速信号至设置于所述动力总成电子控制开发平台上的发动机控制单元。
2.根据权利要求1所述的用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，其特征在于，所述动力部件为调速电机。
3.根据权利要求1所述的用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，其特征在于，所述被动齿盘至少为两个，每个被动齿盘的齿数均不相同，且可分别沿所述被动转轴轴向位移至与所述主动齿盘相配合的位置处。
4.根据权利要求3所述的用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，其特征在于，所述主动齿盘和所述被动齿盘具体为相啮合的齿轮。
5.根据权利要求3所述的用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，其特征在于，所述主动齿盘和所述被动齿盘具体为由链条连接的链轮。
6.根据权利要求4或5所述的用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，其特征在于，还包括导轨和沿所述导轨滑动位移的滑块，所述被动转轴一端的轴承座与所述滑块固定连接，以调节所述主动转轴和被动转轴之间的径向距离。
7.根据权利要求6所述的用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，其特征在于，所述滑块与所述导轨之间采用螺栓紧固件固定连接，以固定两者之间相对位置。
8.根据权利要求1所述的用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，其特征在于，所述曲轴传感器和凸轮轴传感器具体为磁电式传感器或霍尔式传感器。
9.根据权利要求9所述的用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，其特征在于，所述曲轴传感器和凸轮轴传感器均设置在所述信号模拟装置的壳体上。
10.动力总成电子控制开发平台，包括控制单元及输出曲轴转速信号和凸轮轴转速信号至所述控制单元的信号模拟装置，其特征在于，所述信号模拟装置如权利要求1至9中任一项所述的信号模拟装置。
全文摘要
本发明公开一种用于动力总成电子控制开发平台的信号模拟装置，包括输出旋转驱动力的动力部件；主动转轴，其一端与动力部件的输出轴同轴固定；主动齿盘和曲轴齿盘，分别设置在主动转轴上；被动转轴，其与主动转轴相对平行设置；被动齿盘和凸轮轴齿盘，分别设置在被动转轴上，被动齿盘由主动齿盘带动；曲轴传感器和凸轮轴传感器，分别与曲轴齿盘和凸轮轴齿盘对应设置，并分别用于输出曲轴转速信号和凸轮轴转速信号至设置于动力总成电子控制开发平台上的发动机控制单元。该装置可输出稳定的曲轴、凸轮轴转速信号，以提高动力总成电子控制开发平台的工作稳定性。在此基础上，本发明还提供一种应用该信号模拟装置的动力总成电子控制开发平台。
文档编号G05B23/02GK102346476SQ20111013535
公开日2012年2月8日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者俞宜锴, 常久鹏, 钟凯 申请人:潍柴动力股份有限公司