专利名称：发动机模拟控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟控制系统，尤其涉及一种发动机模拟控制器。
背景技术：
为满足柴油机国IV排放标准的升级需要，目前在重型车用柴油机排放上比较受关注的主要有两种技术路线，即DPF颗粒捕捉器和SCR选择性催化还原技术。在SCR计量喷射系统及其电控单元的开发和验证过程中需要经常与发动机联机试验。国内的汽车零部件公司一般少有发动机台架试验室，这样完成上述开发工作往往需要其他单位协助。即使有条件使用发动机台架试验室，由于试验的工作量大、周期长、费用高等制约因素也将对产品 开发进程产生极大的限制；加上发动机台架占地较大，试验过程中发动机本身会产生噪声、尾气等污染物，这些不利因素都可能严重影响产品开发和试验的工作效率。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种发动机模拟控制器，该控制器可以模拟发动机控制单元向外部发送常规参数，采用CAN总线的通信方式，具有连续可调节的信号仿真能力和再编程控制的信号仿真能力，在无人值守的情况下能够自动运行，并实时存储数据和进行故障保护。本发明可以用于取代发动机，即在不进行发动机台架试验的情况下对SCR计量喷射系统进行功能性离线调试、性能耐久试验测试、尿素喷射效果测试以及喷射特性标定等试验。为了解决上述技术问题，本发明一种发动机模拟控制器予以实现的技术方案是，该发动机模拟控制器包括与中央处理器连接的如下模块电源管理模块，用于为整个模拟控制器供电；时钟模块，用于为整个模拟控制器提供准确时间；CAN通信模块，包括CAN总线接口、CAN总线驱动电路和CAN总线连接器，用于实现中央处理器与SCR计量喷谢系统的电子控制单元之间的CAN通信；发动机常规参数模拟模块，包括低通滤波电路和五个电位器；通过手动调节电位器的不同电阻值而产生相应的电位，再由中央处理器的AD通道采集五个电位器的电位信号，并按照使用者设定的计算规则转换成发动机工作状态的数据，包括发动机转速、负荷、进气温度、进气压力和冷却水温度；触摸屏显示模块，包括触摸屏和触摸屏连接器，通过串行通信接口与中央处理器通信，用以显示当前模拟的发动机工作状态数据，同时，通过触摸屏再编程设置发动机的多个不同工作状态的数据以及每个工作状态持续的运行时间，使得发动机模拟控制器实现多工作状态之间自动切换，循环运行；存储模块，用于存储数据、时间、故障代码以及再编程时设置的发动机工作状态数据；中央处理器，控制上述各个模块，进行通信及数据采集和处理；从而实现SCR计量喷谢系统的电子控制单元的调试和性能验证试验，包括模拟发动机并发送工作状态数据给SCR计量喷谢系统的电子控制单元；根据需求实现模拟发动机多个工作状态，并实现工作状态间的自动切换；实时显示当前设定的模拟发动机的工作状态数据；将输入和输出的数据实时保存在存储模块中。本发明发动机模拟控制器中，所述电源管理模块、时钟模块、存储模块、中央处理器、CAN总线驱动电路、串行通信接口和低通滤波电路集成为一集成电路板。与现有技术相比，本发明的优点是与现有技术必须使用发动机台架试验室相比，因为台架试验需要耗费大量的燃油并产生大量的废气和噪声等污染物，发动机测功机体积大并且不便移动，离线试验相对困难，试验的工作效率会严重受到影响。而使用电脑PC机，不仅需要专用的软件系统，价格昂 贵，而且手动连续调节信号的操作性不强，适应性不佳。本发明发动机模拟控制器体积小、便于携带，无需和PC机连接，高效方便，针对性强，适合在企业研发中心或者小型试验室的室内使用，能够为SCR系统的开发和试验节省大量人力、资金、试验设备等资源和极大地提高工作效率。
图I是本发明发动机模拟控制器集成电路板的方框图；图2是本发明发动机模拟控制器外壳上相关部件的布局示意图；图3是本发明发动机模拟控制器人机交互界面布局图；图4是本发明发动机模拟控制器构成框图。图中I-集成电路板2-外壳5-时钟模块6-3. 3V纽扣电池 7-存储模块8-5V电源9-中央处理器10-CAN总线驱动 Il-CAN总线连接器12-串行通信接口 13-低通滤波电路 18-触摸屏连接器19-电位器20-CAN总线接口 21-电源指示灯24-触摸屏25-电源输入端口26-电源开关。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步详细地描述。如图4所示，本发明发动机模拟控制器包括一中央处理器9及与该中央处理器9连接的如下模块电源管理模块，包括5V电源8和3. 3V纽扣电池6，用于为整个模拟控制器供电；所述5V电源8通过一 LM2575-5. 0电源稳压芯片，将供电电压稳定在5. 0V,为整个控制器系统供电；配有3. 3V纽扣电池6以确保在系统断电情况下，时钟模块5仍能正常运行，当控制器外部电源断开时，纽扣电池能够继续给时钟电路供电，保证时钟电路正常运行不中断。如图3所示，发动机模拟控制器的电源是由外界提供一个24V直流电源，经过发动机模拟器外壳的电源输入端口 25，再经过5V电源8，为发动机模拟控制器提供5. OV电源。时钟模块5，用于为整个模拟控制器提供准确时间；所述时钟模块5包括由DS1302时钟芯片组成的时钟电路，精确提供年、月、日、时、分、秒等时间参数。时钟模块在通电状态下，可以自动运行。 CAN通信模块，包括CAN总线接口 20、CAN总线驱动电路10和CAN总线连接器11，用于实现中央处理器9与外部的SCR计量喷谢系统电子控制单元之间的CAN通信功能；CAN总线驱动电路，是以TLE6250GV33芯片为主而组成的CAN总线驱动电路，该电路为实现发动机模拟控制器与外部的实时通信提供了 硬件电路基础。发动机常规参数模拟模块，包括一低通滤波电路13和电位器19，所述电位器采用型号为WXD3-13-2W的4. 7K高精度多圈电位器，实现发动机参数手动可调的功能。如图3所示，可以手动调节外壳下端的电位器19，每调节一个电位器的阻值，经中央处理器9的AD通道采集电位器的电位信号，并将其计算转换成相应的发动机工作状态数据，就能相应的调节一个发动机常规参数，包括发动机转速、负荷、进气温度、进气压力和冷却水温度。在进行SCR系统控制单元电路调试和SCR系统功能调试等调试性的试验时，使用电位器连续调节发动机常规参数的功能格外重要。如图3所示，五个电位器是嵌在所述外壳上的，拧动电位上方的螺帽便可以调节电位器阻值。5个电位从左到右等距离排开，依次代表发动机常规参数是发动机转速、发动机负荷、进气温度、进气压力、冷却水温度。触摸屏显示模块，包括触摸屏24和触摸屏连接器18，所述触摸屏型号为TFT480272RS-4. 3。触摸屏显示模块与中央处理器9的通信方式是异步串口通信方式，触摸屏具有键盘功能，可以输入时间参数，初始化时钟电路的当前时间，实现系统的精确定时；可以输入多个工作状态参数和相应的运行时间参数并存储在SD卡内，实现再编程功能和多种试验模式的设置功能；可以输入命令，确认当前工作模式，如手动模式、自动模式、编程模式；通过触摸屏24再编程设置发动机的多个不同工作状态的数据以及每个工作状态持续的运行时间，使得发动机模拟控制器实现多工作状态之间自动切换、循环运行。如图3所示，触摸屏嵌在所述外壳上。存储模块7，用于存储模拟试验的数据、时间、故障代码以及再编程时设置的发动机工作状态数据；所述存储模块7采用SD卡，存储量4G，具有驱动电路简单、存储量大、提取试验数据和携带方便的优点。其与所述中央处理器9的通信方式是同步串行通信(SPI)。存储模块可以在工作期间实时存储试验数据、当前工作时间参数、故障代码以及由触摸屏输入的数据。中央处理器9，所述中央处理器采用MC9S12XS128MAL芯片。通过控制上述与其连接的各个模块，可实现SCR计量喷谢系统电子控制单元的调试和性能验证试验，包括模拟发动机发送工作状态数据给SCR计量喷谢系统中电子控制单元；根据需求实现多工作状态之间自动切换；显示当前设定的发动机工作状态数据；将输入和输出的数据实时保存在存储模块中。中央处理器9是数据处理中心，同时具备数据采集能力。中央处理器通过AD通道，采集发动机常规参数模拟模块中电位器的电位信号，将其转换成发动机常规参数，中央处理器接收触摸屏24、时钟模块5和CAN总线的数据更新信息，中央处理器在接收到信号并且进行数据处理后，将发动机常规参数发送到CAN总线上。中央处理器根据触摸屏的保存和打开命令对存储模块进行数据存取操作。中央处理器与时钟电路模块实时通信，可以及时地更新当前的时间。本发明发动机模拟控制器可以模拟发动机控制单元发送常规参数，能够手动调节不同的发动机工作状态参数；还能够再编程设置多个不同的工作状态以及每个工作状态持续的运行时间，实现自动切换工作状态循环运行的功能，能够实现SCR系统的离线调试与试验、功能验证性试验以及耐久试验等相关试验，降低了 SCR系统开发过程对发动机试验的依赖性，更加高效方便。实施例如图I所示，本发明中的所述电源管理模块、时钟模块、存储模块、中央处理器、CAN总线驱动电路、串行通信接口和低通滤波电路集成为一集成电路板。如图2所示，本发明发动机模拟控制器具有一外壳2,外壳是一个电气盒,包括上盖和底壳。集成电路板安装在所述底壳中，电源开关26安装在上盖的顶部。触摸屏连接器18和触摸屏24安装在所述上盖的中上方触摸屏24的表面和上盖表面平齐。电位器、CAN总线接口 20、电源指示灯21、24V电源输入端口 25都安装在所述上盖上与触摸屏24在同一平面。发动机模拟控制器体积小巧轻便；使用电位器作为相应的发动机常规参数输入的设备，具备连续调节相应信号的功能；外壳上附着的触摸屏可以显示试验相关参数，可以作为输入设备，实现再编程的功能；使用CAN总线通信方式，可以实现发动机模拟控制器和SCR系统电子控制单元之间的正 常通信。发动机模拟控制器成本低，功能丰富，携带方便，在产品开发试验中使用方便，相比发动机台架、测功机、电脑，该发动机模拟控制器的性价比高。发动机模拟控制器在无人监控自动运行的情况下，能够实现精确定时，断电保护，实时通信，故障判断，故障待机保护，数据实时保存，保存故障数据，实时显示当前运行状态等一系列功能。尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种发动机模拟控制器，其特征在于，包括ー个中央处理器以及和该处理器连接的如下模块 电源管理模块，用于为整个模拟控制器供电； 时钟模块，用于为整个模拟控制器提供准确时间； CAN通信模块，包括CAN总线接ロ、CAN总线驱动电路和CAN总线连接器，用于实现中央处理器与SCR计量喷谢系统的电子控制単元之间的CAN通信； 发动机常规參数模拟模块，包括低通滤波电路和五个电位器；通过手动调节电位器的不同电阻值而产生相应的电位，再由中央处理器的AD通道采集五个电位器的电位信号，并按照使用者设定的计算规则转换成发动机工作状态的数据，包括发动机转速、负荷、进气温度、进气压力和冷却水温度； 触摸屏显示模块，包括触摸屏和触摸屏连接器，通过串行通信接ロ与中央处理器通信，用以显示当前模拟的发动机工作状态数据，同时，通过触摸屏再编程设置发动机的多个不同工作状态的数据以及每个工作状态持续的运行时间，使得发动机模拟控制器实现多工作状态之间自动切換，循环运行； 存储模块，用于存储数据、时间、故障代码以及再編程时设置的发动机工作状态数据； 中央处理器，控制上述各个模块，进行通信及数据采集和处理； 从而实现SCR计量喷谢系统的电子控制単元的调试和性能验证试验，包括 模拟发动机并发送工作状态数据给SCR计量喷谢系统的电子控制単元； 根据需求实现模拟发动机多个工作状态，并实现工作状态间的自动切換； 实时显示当前设定的模拟发动机的工作状态数据； 将输入和输出的数据实时保存在存储模块中。
2.根据权利要求I所述发动机模拟控制器，其特征在于，所述电源管理模块通过ーLM2575-5. O电源稳压芯片，将供电电压稳定在5. 0V，为整个控制器系统供电；还配有3. 3V纽扣电池，以确保在系统断电情况下，时钟模块仍能正常运行。
3.根据权利要求I所述发动机模拟控制器，其特征在于，所述时钟模块包括由DS1302时钟芯片组成的时钟电路，从而对系统进打精确定时。
4.根据权利要求I所述发动机模拟控制器，其特征在于，所述CAN总线驱动电路使用TLE6250GV33芯片，用于驱动CAN总线信号，实现中央处理器和SCR计量喷谢系统电控单元之间的CAN通信。
5.根据权利要求I所述发动机模拟控制器，其特征在于，所述电位器采用型号为WXD3-13-2W的4. 7K高精度多圈电位器。
6.根据权利要求I所述发动机模拟控制器，其特征在于，所述存储模块采用SD卡，其与所述中央处理器的通信方式是同步串行通信SPI。
7.根据权利要求I所述发动机模拟控制器，其特征在于，所述触摸屏显示模块采用TFT480272RS-4. 3触摸屏，其与中央处理器的通信方式是异步串行通信方式。
8.根据权利要求I所述发动机模拟控制器，其特征在于，所述中央处理器采用MC9S12XS128MAL 芯片。
9.根据权利要求I所述发动机模拟控制器，其特征在于，所述电源管理模块、时钟模 块、存储模块、中央处理器、CAN总线驱动电路、串行通信接口和低通滤波电路集成为ー集成电路 板。
全文摘要
本发明公开了一种发动机模拟控制器，包括中央处理器，及与该中央处理器连接的电源管理模块，时钟模块，CAN通信模块，发动机常规参数模拟模块，触摸屏显示模块，存储模块。在不使用发动机台架的情况下，实现SCR计量喷谢系统电子控制单元的调试和性能验证试验，包括模拟发动机发送工作状态数据给SCR计量喷谢系统电子控制单元；根据需求实现所模拟的发动机多个工作状态之间自动切换；显示当前设定的发动机工作状态数据；将输入和输出的数据实时保存在存储模块中。通过CAN总线向计量喷谢系统的电子控制单元发送发动机常规参数；触摸屏上可显示和发动机模拟控制器运行状态有关的信息，同时可以作为输入设备使用。
文档编号G05B17/02GK102736523SQ201210237559
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者吴建梁, 王蒸, 董建, 赵中煜, 龙顺洪 申请人:天津亿利汽车环保科技有限公司, 龙顺洪