专利名称：一种发动机爆震模拟信号产生装置及方法
技术领域：
本发明涉及信号模拟产生领域，尤其是涉及一种发动机爆震模拟信号产生方法及其装置。
背景技术：
爆震是发动机运行过程中的一种不正常燃烧现象。发生爆震原因可归结为终燃混合气的快速自燃，即远离火花塞的部分可燃混合气在被正常点燃前自行燃烧。强烈爆震会对发动机工作产生不利影响，导致输出功率和热效率降低，发动机过热，甚至使气缸盖、活塞发生局部金属变软或烧损。因此，在发动机管理系统中需要对爆震做针对性处理。在现代车用发动机管理系统研究中，为了提高ECU (Electronic Control Unit)电子控制单元，开发效率和精确性，汽车电子系统开发提出了基于模型的现代开发流程V模式开发流程，V模式中采用硬件在环仿真(Hardware In-the-Loop Simulation, HILS)的开发方法即为了测试ECU性能，在进行整体系统的仿真测试时，控制器采用真实的ECU，被控对象和系统运行环境可以全部或部分采用实时数学模型来模拟。在发动机管理系统HILS中需要对爆震信号进行模拟。目前，模拟爆震信号的方法大致有以下3种第一种是通过人为敲击产生振动信号来模拟，这种方法最为简单，但是频率上达不到爆震率的范围要求，而且不具有可重复性；第二种是用真实的化学模型和分子混合模型进行数值模拟，这种方法最为逼真，但过于复杂。第三种是采用普通的信号发生器产生频率和幅值可调的方波信号，这种方法虽然在频率和复制上满足要求，但实际的爆震信号为衰减的类正弦波，与该方法产生的信号差别较大。因此，以上几种方法都不能很好地满足发动机管理系统开发测试的要求。
发明内容
本发明针对目前爆震信号模拟装置的不足，提出一种结构简单、信号可调并且可重复再现的爆震模拟信号产生方法及其装置。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下；—种发动机爆震模拟信号产生装置，包括宿主机，目标机和1/0接口模块，所述宿主机和目标机通过TCP/IP协议连接，所述目标机和1/0接口模块通过PCI总线连接；所述宿主机用于控制爆震信号发生的开始和终止，可实时调节信号的频率和幅值；所述目标机用于产生阻尼衰减的类正弦波数字信号；所述1/0接口模块用于将数字信号转换成模拟信号输出到E⑶模块。一种发动机爆震模拟信号产生方法，包括如下步骤首先在宿主机中的Matlab/ Simulink中搭建爆震发生器模型，再编译后下到所述目标机运行产生数字信号，最后由I/ 0接口模块产生模拟信号。进一步的，在Matlab/Simulink中建立爆震信号发生器模型，建立阻尼衰减的类正弦波信号模拟产生爆震信号，所述正弦波的表达式如公式(a)
U(t) = a*etfdt*cos(2 31 ft)+Noise(a)公式(a)中U为爆震信号电压值，a为该类正弦函数最大振幅，f为爆震频率，d 为衰减阻尼系数，t为时间，Noise为噪声信号；将公式(a)中电压_时间对应关系改成电压-曲轴转角的关系，所述表达式如公式(b)
权利要求
1.一种发动机爆震模拟信号产生装置，其特征在于，包括宿主机，目标机和I/O接口模块，所述宿主机和目标机通过TCP/IP协议连接，所述目标机和I/O接口模块通过PCI总线连接；所述宿主机用于控制爆震信号发生的开始和终止，可实时调节信号的频率和幅值； 所述目标机用于产生阻尼衰减的类正弦波数字信号；所述I/O接口模块用于将数字信号转换成模拟信号输出到ECU模块。
2.根据权利要求1所述的一种发动机爆震模拟信号产生方法，其特征在于，包括如下步骤首先在宿主机中的Matlab/Simulink中搭建爆震发生器模型，再编译后下到所述目标机运行产生数字信号，最后由I/O接口模块产生模拟信号。
3.根据权利要求2所述的一种发动机爆震模拟信号产生方法，其特征在于，在Matlab/ Simulink中建立爆震信号发生器模型，建立阻尼衰减的类正弦波信号模拟产生爆震信号， 所述类正弦波的表达式如公式(a)U(t) = a*e fdt*cos(2 π ft)+Noise(a)公式(a)中U为爆震信号电压值，a为该类正弦函数最大振幅，f为爆震频率，d为衰减阻尼系数，t为时间，Noise为噪声信号；将公式(a)中电压_时间对应关系改成电压-曲轴转角的关系，所述表达式如公式(b)υ = α - πβ{(^φ』ω *cos(2^/(φ-φ5 αη)/^) + Noise (b)公式(b)中0为当前曲轴转角其角度为0 ，05tort为设定的爆震发生初始角，ω为当前发动机转速，单位rad/s，当曲轴转角处于设定的爆震起始角P5tort和爆震终止角P5top之间时，所述爆震信号发生器模型模拟产生爆震信号，信号波形表达式如公式(b)；曲轴转角不处于设定的爆震发生角度区间时，所述爆震信号发生器模型不产生模拟爆震信号波形，即只产生噪声信号波形。
4.根据权利要求3所述的一种发动机爆震模拟信号产生方法，其特征在于，所述宿主机可实时修改所述爆震信号发生器模型中设定的爆震幅值、频率、衰减阻尼及爆震发生起始和终止角，在模型运行时所述目标机可以实时按照修改后的参数进行对应的改变。
全文摘要
本发明公开了一种发动机爆震模拟信号产生装置，包括宿主机，目标机和I/O接口模块，所述宿主机和目标机通过TCP/IP协议连接，所述目标机和I/O接口模块通过PCI总线连接；所述宿主机用于控制爆震信号发生的开始和终止，可实时调节信号的频率和幅值；所述目标机用于产生阻尼衰减的类正弦波数字信号；所述I/O接口模块用于将数字信号转换成模拟信号输出到ECU模块，产生信号精确、结构简单，能够在发动提管理系统测试中灵活调节爆震信号，使用方便，通用性好。
文档编号G05B17/02GK102540905SQ20121003711
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者冯元, 吴朝晖, 吴锋, 姚栋伟, 张永光, 方正, 杨国青, 谢煌 申请人:浙江大学