一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的制造方法
一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及柴油机技术领域，具体涉及一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器。
【背景技术】
[0002]柴油机由于其高热效率、低CO2排放等优点，而被广泛的应用于运输业中。但是，由于柴油机排放物中氮氧化物、颗粒排放物含量高，对环境造成了严重污染，危害人类的身体健康，严重限制了柴油机的发展。新一代的柴油机“高密度低温燃烧技术”通过合理的控制发动机进气、喷油等过程，构造理想的燃烧路径，有效的降低了柴油机使用过程中产生氮氧化物、颗粒排放物量。柴油机可变气门机构通过可变气门正时和升程控制发动机的进气过程，是实现该燃烧技术的一项关键技术。
[0003]目前，在实验室研宄柴油机可变气门机构时，通常先在专门的可变气门机构实验系统上模拟在发动机的运行状态下，通过相应采集系统测试机构的工作特性。避免了直接在柴油机上使用带来的隐患及资金人员消耗，同时具有测试系统简便，便于安装等特点。
[0004]但是在现有的模拟实验台上，还无法实现对液压油温度的控制、可变气门机构的控制、凸轮轴角度位置信号输出、气门升程信号输出等功能。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，解决目前的柴油机可变气门机构模拟实验平台无法实现对无法实现对液压油温度的控制、可变气门机构的控制、凸轮轴角度位置信号输出、气门升程信号输出的问题。
[0006]为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，
[0008]包括滤波电路:滤波电路将利用传感器获得的凸轮轴的位移传感器信号、液压油的温度传感器信号、液压油压力传感器信号进行滤波处理后传输至核心电路；
[0009]包括核心控制电路:与控制计算机通过RS232通信线连接，凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数通过RS232串口发送给控制计算机；
[0010]包括控制计算机:通过RS232串口和所述核心控制电路信号连接，通过显示模块显示凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数，并通过显示模块输入控制命令，控制计算机的将控制命令通过核心控制电路输出至功率驱动电路；
[0011]包括功率驱动电路:根据控制计算机的控制信号驱动电磁阀和继电器工作；
[0012]包括输出接口:连接至滤波电路，将经过滤波电路滤波后的信号和核心控制电路的控制信号通过串口通信传输至外接的采集系统采集；
[0013]包括电源电路:将AC220V转换成相应电压电流向滤波电路、核心控制电路和功率驱动电路供电，向传感器、光电编码器、电磁阀，以及继电器供电。
[0014]进一步的，所述电磁阀和继电器包括:控制VVT-1通道的VVT电磁阀、控制VVT-2通道的普通电磁阀、控制VVT-3通道的加热继电器、控制VVT-4的冷却水电磁阀继电器、控制PWM-1的比例电磁阀1，以及控制PWM-2的比例电磁阀2。
[0015]进一步的，所述滤波电路由数字信号滤波电路和模拟信号处理机滤波电路组成，有2个数字信号滤波通道，2个电阻信号处理通道，2个电压信号处理通道，所述两个数字信号滤波通道将两个光电编码器传输过来的数字信号通过一个限流电阻后，接入到电压比较器与基础电压比较，然后输出信号给所述核心控制电路，所述基础电压是由一个电位计调节所得；所述电阻信号处理通道，通过电阻式传感器与采样电阻串联，转换为电压信号，经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述电压信号处理通道，通过将电压信号输出经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述Π型滤波电路是由一个电阻和两个电容组成。
[0016]进一步的，所述核心控制电路包括通信单元、核心微控制芯片、复位单元和晶振模块，其中所述核心控制电路配置有4个AD转换通道、2个输入捕捉通道、2个脉冲宽度调制模块和4个1通道，所述4个AD转换通道为别为AD_0、AD_1、AD_2、AD_3和AD_4，所述AD_0设置为TEP_IN，是温度信号输入模块，所述AD_1、AD 2和AD_3是预留输入通道，所述2个输入捕捉通道用于捕捉输出的光电编码器信号，所述配置2个脉冲宽度调制模块用于PWM控制信号输出，所述4个1通道用于输出电磁阀、继电器的控制信号，通信单元与核心微控制芯片SPI端口相连，实现与显示模块的通信功能。
[0017]进一步的，所述功率驱动电路由6个光电耦合器、3个双通道低边驱动芯片，6个金属氧化物半导体场效应管、6个肖特基二极管和限流电阻连接而成，驱动信号经过光电耦合器后经限流电阻限流后传输至双通道低边驱动芯片，双通道低边驱动芯片输出的信号经过限流电阻后，传输至金属氧化物半导体场效应管，对电磁阀或继电器进行控制，所述肖特基二极管反向并联在所述金属氧化物半导体场效应管和相应执行器之间。
[0018]进一步的，所述电源电路包括I个AC — DC模块、2个DC — DC单元和I个电压跟随单元；其中所述AC — DC模块将AC220V转换成DC12V、DC24V，并通过导线连接至DC — DC单元、输出端口、电压跟随单元以及功率驱动电路；所述DC—DC单元将DC12V转换成5V和15V传输通过导线连接至核心控制电路和功率驱动电路；电压跟随单元输出电压与5V跟随，将DC12V转化为5V输出至输出端口，为外部传感器供电。
[0019]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器实现了可变气门机构工作相位、气门附加升程控制及大范围调节，更真实的模拟机构在柴油机上的各种工况，实现实验液压油温度控制，实验采集信号处理输出功能；其整体系统结构和控制都非常简单，而且控制精度较高。
【附图说明】
[0020]图1是柴油机的典型实验系统图。
[0021]图1中:1为安装支架，2为高压油泵，3为调压阀，4为变频控制器，5为变频电机，6为联轴器，7为凸轮轴，8为可变气门系统电磁阀，9为可变气门系统，10光电编码器，11为位移传感器，12为可变气门系统控制器是，13为恒温油箱。
[0022]图2是柴油机典型实验系统中恒温油箱示意图。
[0023]图2中:14为油箱，15为液位计，16为NTC热电阻温度传感器，17为加热器，18为出油口，19为回油口，20为冷却水电磁阀，21为冷却水进口，22为冷却水出口。
[0024]图3是本实用新型电路及控制系统结构图。
[0025]图4是滤波电路中数字信号滤波电路连接图。
[0026]图5是滤波电路中模拟信号处理机滤波电路连接图。
[0027]图6是功率驱动电路连接图。
[0028]图7是电源电路连接图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0030]图3示出了本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的一个实施例，结合图1和图2可知:一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，
[0031]包括滤波电路:滤波电路将利用传感器获得的凸轮轴的位移传感器信号、液压油的温度传感器信号、液压油压力传感器信号进行滤波处理后传输至核心电路；
[0032]包括核心控制电路:与控制计算机通过RS232通信线连接，凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数通过RS232串口发送给控制计算机；
[0033]包括控制计算机:通过RS232串口和所述核心控制电路信号连接，通过显示模块显示凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数，并通过显示模块输入控制命令，控制计算机的将控制命令通过核心控制电路输出至功率驱动电路；
[0034]包括功率驱动电路:根据控制计算机的控制信号驱动电磁阀和继电器工作；
[0035]包括输出接口:连接至滤波电路，将经过滤波电路滤波后的信号和核心控制电路的控制信号通过串口通信传输至外接的采集系统采集；
[0036]包括电源电路:将AC220V转换成相应电压电流向滤波电路、核心控制电路和功率驱动电路供电，向 传感器、光电编码器、电磁阀，以及继电器供电。
[0037]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述电磁阀和继电器包括:控制VVT-1通道的VVT电磁阀、控制VVT-2通道的普通电磁阀、控制VVT-3通道的加热继电器、控制VVT-4的冷却水电磁阀继电器、控制PWM-1的比例电磁阀1，以及控制PWM-2的比例电磁阀2。
[0038]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述滤波电路由数字信号滤波电路和模拟信号处理机滤波电路组成，有2个数字信号滤波通道，2个电阻信号处理通道，2个电压信号处理通道，所述两个数字信号滤波通道将两个光电编码器传输过来的数字信号通过一个限流电阻后，接入到电压比较器与基础电压比较，然后输出信号给所述核心控制电路，所述基础电压是由一个电位计调节所得；所述电阻信号处理通道，通过电阻式传感器与采样电阻串联，转换为电压信号，经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述电压信号处理通道，通过将电压信号输出经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述Π型滤波电路是由一个电阻和两个电容组成。基础电压由电位计产生，该电压可通过调节电位计来调整大小，调节滤波效果；电阻信号处理通道，将输入的电阻式传感器一端接5V电源，另一端与采样电阻串联接地，去采样电阻所分电压信号然后经过一个π型滤波电路，实现低通滤波后，并联5.1V稳压二极管后输入给核心控制电路AD通道；2个电压信号处理通道，直接将电压信号经过一个Π型滤波电路，实现低通滤波后，并联5.1V稳压二极管后输入给核心控制电路AD通道。信号处理模块还配置有两个Π型滤波电路，直接将外部输入电压信号滤波后，通过输出端口输出供采集系统采集。所述Π型滤波电路，由I个电阻和2个并联在电阻两端的电容组成，滤波信号从电阻的一端接入，经滤波后从另一端输出。
[0039]更具体的如图4和图5所示，滤波电路具有2通道数字滤波，6通道模拟信号滤波功能。数字信号滤波是这么实现的，输入的光电编码器信号A与Ul芯片3、5号引脚输入，在Ul芯片2、6号引脚输入电压信号，该电压信号在Wl (1kD)电位计2号引脚产生，可通过调节Wl电位计改变电压大小调节滤波效果，比较后产生的信号A分别从Ul芯片I号引脚输出至U17芯片14号引脚，Ul芯片7号引脚输出至接线端signal_A_0UT。光电编码器信号Z的处理与信号A类似。模拟信号滤波是这么实现的，NTC热电阻温度传感器一端接5V接线端，另一端接TEP_IN接线端，与输入端串联R5(10kD ±0.1% )采样电阻串联，测量R5所分电压，将该电压信号通过电阻R2、电容C4、电容C5所组成的Π型滤波电路，输出信号端接Dl稳压二极管(5.1V)进行保护，再输入至U17芯片51号引脚。AD_1_IN通道信号处理与TEP_IN相同，均适用于可变电阻式传感器。AD_2_IN通道适用于电压信号传感器，将电压信号通过电阻R13、电容C11、电容C12所组成的Π型滤波电路，输出信号端接D3稳压二极管(5.1V)进行保护后，再输入至U17芯片53号引脚。AD_3_IN通道与AD_2_IN实现方式相同。RC_1_IN输入信号适用于电压信号传感器，将输入的电压信号通过电阻R17、电容C13、电容C14组成的Π型滤波电路，滤波后的电压信号直接输出至RC_1_0UT接线端。RC_2_IN与RC_1_IN实现方式一致。所述芯片Ul为LM2903。所述光电编码器型号为奥托尼克斯E40S6-720-3-L-24，A信号每转产生720个脉冲，Z信号每转产生I个脉冲，可实现的角度测量精度为0.5度。
[0040]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述核心控制电路包括通信单元、核心微控制芯片、复位单元和晶振模块，其中所述核心控制电路配置有4个AD转换通道、2个输入捕捉通道、2个脉冲宽度调制模块和4个1通道，所述4个AD转换通道为别为ADJK AD_1、AD_2、AD_3和AD_4，所述AD_0设置为TEP_IN，是温度信号输入模块，所述AD_1、AD 2和AD_3是预留输入通道，所述2个输入捕捉通道用于捕捉输出的光电编码器信号，所述配置2个脉冲宽度调制模块用于PWM控制信号输出，所述4个1通道用于输出电磁阀、继电器的控制信号，通信单元与核心微控制芯片SPI端口相连，实现与显示模块的通信功能。所述2个输入捕捉通道分别与信号处理模块通道signal_A、signal_Z输出信号相连；所述2个PWM通道分别定义为PWM_1、PWM_2通道，各通道与对应的驱动模块通道相连；所述4个输出比较通道分别定义为VVT_1、VVT_2、VVT_3、VVT_4，各通道与对应的驱动模块通道相连，用于输出执行器控制信号；通信单元与核心微控制芯片SPI端口相连，实现与显示模块的通信功能。所述晶振模块采用4MHz有源晶振。
[0041]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述显示模块具有RS232串口通信功能和一个7英寸触摸显示屏。显示模块通过RS232串口通信线与核心控制电路进行通信。核心控制电路向显示模块实时发送凸轮轴转速、液压油温度、可变气门系统电磁阀控制脉宽、开启时刻、PWM控制信号占空比值等参数，然后通过触摸显示屏显示；用户通过触摸显示屏设置可变气门机构电磁阀I (VVT_1)脉宽和开启时刻、可变气门机构电磁阀2 (VVT_2)脉宽和开启时刻、比例电磁阀I (PWM_1)的工作频率和占空比、比例电磁阀2 (PWM_2)工作频率和占空比、液压油控制温度(Ts)、液压油控制温度容差(Te)等参数，然后参数通过串口通信发送给核心控制电路。所述显示模块型号为武汉谷鑫科技有限公司所生产的TFT80480RS070ET液晶屏。
[0042]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述功率驱动电路由6个光电親合器、3个双通道低边驱动芯片，6个金属氧化物半导体场效应管、6个肖特基二极管和限流电阻连接而成。若各通道分别定义为PWM_1、PWM_2、VVT_1、VVT_2、VVT_3、VVT_4。各通道的驱动电路原理图相同，驱动信号从核心芯片输出，所述功率驱动电路由6个光电耦合器、3个双通道低边驱动芯片，6个金属氧化物半导体场效应管、6个肖特基二极管和限流电阻连接而成，驱动信号经过光电耦合器后经限流电阻限流后传输至双通道低边驱动芯片，双通道低边驱动芯片输出的信号经过限流电阻后，传输至金属氧化物半导体场效应管，对电磁阀或继电器进行控制，所述肖特基二极管反向并联在所述金属氧化物半导体场效应管和相应执行器之间。换句话说，即驱动信号先经过光电耦合器芯片实现对核心芯片的保护，经光电耦合器输出的信号通过一限流电阻后传输给双通道低边驱动芯片，双通道低边驱动芯片输出信号经过一限流电阻后控制金属氧化物半导体场效应管，实现对电磁阀/继电器的控制，为保护金属氧化物半导体场效应管受执行器关闭瞬间反向电压的损坏，与执行器反向并联一个肖特基二极管实现续流保护作用。
[0043]如图6所示，各通道的驱动电路原理图相同，驱动信号从核心芯片输出，先经过光耦芯片实现对核心芯片的保护，经光耦输出的信号通过一限流电阻后传输给低边驱动芯片，低边驱动芯片输出信号经过一限流电阻后控制场效应管，实现对电磁阀/继电器的控制。其具体实现方式如VVT_1驱动信号从核心U17芯片输出至U8光耦芯片2引脚，光耦芯片U8输出信号接限流电阻R28 (100 Ω )后输入U9低边驱动芯片2号引脚，信号再从7号引脚输出，通过限流电阻R27(100D)后输入场效应管Ql栅极。场效应管源(S)极接功率地，漏(D)极连接至S0L_1接线端，电磁阀一端连接至S0L_1，另外一端接+12V电源，与电磁阀反向并联二极管Dll续流钳压。其余通道与VVT_1实现方式相同。VVT_1至VVT_4通道信号分别对应由U17芯片5至8号引脚输出。PWM_1、PWM_2通道信号分别对应由U17芯片1、3号引脚产生。所述芯片U17型号MC9S12XS128MAA，U8芯片型号为TLP250，U9芯片型号为IR4427，场效应管Ql型号为BUK7226。
[0044]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述电源电路包括I个AC — DC模块、2个DC — DC单元和I个电压跟随单元；其中所述AC — DC模块将AC220V转换成DC12V、DC24V，并通过导线连接至DC — DC单元、输出端口、电压跟随单元以及功率驱动电路；所述DC — DC单元将DC12V转换成5V和15V传输通过导线连接至核心控制电路和功率驱动电路；电压跟随单元输出电压与5V跟随，将DC12V转化为5V输出至输出端口，为外部传感器供电，实现传感器电源与其他模块电源分离，实现其他工作模块的保护。
[0045]如图7所示是电源电路DC—DC单元、电压跟随单元的电路原理图，在AC—DC模块输出的12V接入I个铝电解电容C19进行电源滤波再输入至DC — DC模块；DC12V — DC5V单元通过芯片U7将DC12V转换成5V，在U7输出端和负极之间并联铝电解电容C26(25V，330uf)进行输出电源滤波，在输出端与负极之间还串联接入I个IkQ限流电阻R26和I个发光二极管D10，用以指示输出电压是否正常；DC12V—DC15V单元，通过芯片U6将12V电压升压为15V，该单元包括一个电感LI (10uH)、一个二极管D7、一个限流电阻R25 (1k Ω )、一个电位计W3 (1k Ω )，可通过电位计W3微调输出电压的大小；使用前，配合电压表将电压调试至15V，在15V输出端和负极之间并钽电容C22(25V，22uf)进行输出电源滤波，在输出端与负极之间串联接入I个IkQ限流电阻R23和I个发光二极管D8，用以指示输出电压是否正常；电压跟随单元，通过芯片U5将DC12V转换为跟随电压相同的电压输出，跟随电压为5V，输出端和负极之间并钽电容C23 (10V，22uf)进行输出电源滤波，在输出端与负极之间串联接入I个IkQ限流电阻R24和I个发光二极管D9用以指示输出电压是否正常。5V和15V传输给核心控制电路和功率驱动模块；电压跟随单元输出电压与5V跟随，将DC12V转化为5V输出电压，然后连接至输出端口，为外部传感器供电，实现传感器电源与其他模块电源分离，实现其他工作模块的保护。所述芯片U5是TLE4251，U6是LX6009，U7是LM1085。
[0046]本实用新型的功能实现原理如下:
[0047]实验系统控制器通过光电编码器获得当前凸轮轴的转速和当前凸轮的位置，通过显示模块设定可变气门系统的控制参数发送给核心控制电路，核心模块根据光电编码器所获得的位置显示模块设定的控制参数，控制驱动电路在准确的位置将电路接通，驱动可变气门系统控制电磁阀打开并维持设定的时长，实现可变气门机构的控制；控制器通过NTC热电阻温度传感器将温度转换为电信号，当液压油温度T低于Ts - 1；(1；设定温度，T e温度容差)，控制器控制加热继电器通电，加热管工作，当温度高于Ts - Te时，加热继电器关闭，当实际液压油温度高于设定温度时，控制器控制冷却液电磁阀继电器通电，冷却液电磁阀打开，供给冷却水通过热交换器将液压油温度降低，当温度低于Ts控制控制电磁阀断电，实现液压油温度的控制；控制器信号处理模块将光电编码器输入的信号经双比较电路滤波后分别传输给核心芯片和输出接口，同时控制器设计有Π型滤波电路，实现电压信号低通滤波功能。
[0048]尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【主权项】
1.一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于: 包括滤波电路:滤波电路将利用传感器获得的凸轮轴的位移传感器信号、液压油的温度传感器信号、液压油压力传感器信号进行滤波处理后传输至核心电路； 包括核心控制电路:与控制计算机通过RS232通信线连接，凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数通过RS232串口发送给控制计算机； 包括控制计算机:通过RS232串口和所述核心控制电路信号连接，通过显示模块显示凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数，并通过显示模块输入控制命令，控制计算机的将控制命令通过核心控制电路输出至功率驱动电路； 包括功率驱动电路:根据控制计算机的控制信号驱动电磁阀和继电器工作； 包括输出接口:连接至滤波电路，将经过滤波电路滤波后的信号和核心控制电路的控制信号通过串口通信传输至外接的采集系统采集； 包括电源电路:将AC220V转换成相应电压电流向滤波电路、核心控制电路和功率驱动电路供电，向传感器、光电编码器、电磁阀，以及继电器供电。2.根据权利要求1所述的一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于:所述电磁阀和继电器包括:控制VVT-1通道的VVT电磁阀、控制VVT-2通道的普通电磁阀、控制VVT-3通道的加热继电器、控制VVT-4的冷却水电磁阀继电器、控制PWM-1的比例电磁阀1，以及控制PWM-2的比例电磁阀2。3.根据权利要求1或2所述的一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于:所述滤波电路由数字信号滤波电路和模拟信号处理机滤波电路组成，有2个数字信号滤波通道，2个电阻信号处理通道，2个电压信号处理通道，所述两个数字信号滤波通道将两个光电编码器传输过来的数字信号通过一个限流电阻后，接入到电压比较器与基础电压比较，然后输出信号给所述核心控制电路，所述基础电压是由一个电位计调节所得；所述电阻信号处理通道，通过电阻式传感器与采样电阻串联，转换为电压信号，经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述电压信号处理通道，通过将电压信号输出经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述Π型滤波电路是由一个电阻和两个电容组成。4.根据权利要求1或2所述的一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于:所述核心控制电路包括通信单元、核心微控制芯片、复位单元和晶振模块，其中所述核心控制电路配置有4个AD转换通道、2个输入捕捉通道、2个脉冲宽度调制模块和4个1通道，所述4个AD转换通道为别为AD_0、AD_1、AD_2、AD_3和AD_4，所述AD_0设置为TEP_IN，是温度信号输入模块，所述AD_1、AD 2和AD_3是预留输入通道，所述2个输入捕捉通道用于捕捉输出的光电编码器信号，所述配置2个脉冲宽度调制模块用于PWM控制信号输出，所述4个1通道用于输出电磁阀、继电器的控制信号，通信单元与核心微控制芯片SPI端口相连，实现与显示模块的通信功能。5.根据权利要求1或2所述的一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于:所述功率驱动电路由6个光电耦合器、3个双通道低边驱动芯片，6个金属氧化物半导体场效应管、6个肖特基二极管和限流电阻连接而成，驱动信号经过光电耦合器后经限流电阻限流后传输至双通道低边驱动芯片，双通道低边驱动芯片输出的信号经过限流电阻后，传输至金属氧化物半导体场效应管，对电磁阀或继电器进行控制，所述肖特基二极管反向并联在所述金属氧化物半导体场效应管和相应执行器之间。6.根据权利要求1或2所述的一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于:所述电源电路包括I个AC — DC模块、2个DC — DC单元和I个电压跟随单元；其中所述AC — DC模块将AC220V转换成DC12V、DC24V，并通过导线连接至DC — DC单元、输出端口、电压跟随单元以及功率驱动电路；所述DC—DC单元将DC12V转换成5V和15V传输通过导线连接至核心控制电路和功率驱动电路；电压跟随单元输出电压与5V跟随，将DC12V转化为5V输出至输出端口，为外部传感器供电。
【专利摘要】本实用新型涉及柴油机技术领域，具体涉及一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，包括滤波电路、核心控制电路、控制计算机、功率驱动电路、输出接口和电源电路。本柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器实现了可变气门机构工作相位、气门附加升程控制及大范围调节，更真实的模拟机构在柴油机上的各种工况，实现实验液压油温度控制，实验采集信号处理输出功能；其整体系统结构和控制都非常简单，而且控制精度较高。
【IPC分类】G01M15/02
【公开号】CN204694473
【申请号】CN201520303457
【发明人】曾东建, 邓猛, 韩志强, 田维, 吴学舜, 冷松蓬
【申请人】西华大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月12日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及柴油机技术领域，具体涉及一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器。
【背景技术】
[0002]柴油机由于其高热效率、低CO2排放等优点，而被广泛的应用于运输业中。但是，由于柴油机排放物中氮氧化物、颗粒排放物含量高，对环境造成了严重污染，危害人类的身体健康，严重限制了柴油机的发展。新一代的柴油机“高密度低温燃烧技术”通过合理的控制发动机进气、喷油等过程，构造理想的燃烧路径，有效的降低了柴油机使用过程中产生氮氧化物、颗粒排放物量。柴油机可变气门机构通过可变气门正时和升程控制发动机的进气过程，是实现该燃烧技术的一项关键技术。
[0003]目前，在实验室研宄柴油机可变气门机构时，通常先在专门的可变气门机构实验系统上模拟在发动机的运行状态下，通过相应采集系统测试机构的工作特性。避免了直接在柴油机上使用带来的隐患及资金人员消耗，同时具有测试系统简便，便于安装等特点。
[0004]但是在现有的模拟实验台上，还无法实现对液压油温度的控制、可变气门机构的控制、凸轮轴角度位置信号输出、气门升程信号输出等功能。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，解决目前的柴油机可变气门机构模拟实验平台无法实现对无法实现对液压油温度的控制、可变气门机构的控制、凸轮轴角度位置信号输出、气门升程信号输出的问题。
[0006]为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，
[0008]包括滤波电路:滤波电路将利用传感器获得的凸轮轴的位移传感器信号、液压油的温度传感器信号、液压油压力传感器信号进行滤波处理后传输至核心电路；
[0009]包括核心控制电路:与控制计算机通过RS232通信线连接，凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数通过RS232串口发送给控制计算机；
[0010]包括控制计算机:通过RS232串口和所述核心控制电路信号连接，通过显示模块显示凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数，并通过显示模块输入控制命令，控制计算机的将控制命令通过核心控制电路输出至功率驱动电路；
[0011]包括功率驱动电路:根据控制计算机的控制信号驱动电磁阀和继电器工作；
[0012]包括输出接口:连接至滤波电路，将经过滤波电路滤波后的信号和核心控制电路的控制信号通过串口通信传输至外接的采集系统采集；
[0013]包括电源电路:将AC220V转换成相应电压电流向滤波电路、核心控制电路和功率驱动电路供电，向传感器、光电编码器、电磁阀，以及继电器供电。
[0014]进一步的，所述电磁阀和继电器包括:控制VVT-1通道的VVT电磁阀、控制VVT-2通道的普通电磁阀、控制VVT-3通道的加热继电器、控制VVT-4的冷却水电磁阀继电器、控制PWM-1的比例电磁阀1，以及控制PWM-2的比例电磁阀2。
[0015]进一步的，所述滤波电路由数字信号滤波电路和模拟信号处理机滤波电路组成，有2个数字信号滤波通道，2个电阻信号处理通道，2个电压信号处理通道，所述两个数字信号滤波通道将两个光电编码器传输过来的数字信号通过一个限流电阻后，接入到电压比较器与基础电压比较，然后输出信号给所述核心控制电路，所述基础电压是由一个电位计调节所得；所述电阻信号处理通道，通过电阻式传感器与采样电阻串联，转换为电压信号，经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述电压信号处理通道，通过将电压信号输出经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述Π型滤波电路是由一个电阻和两个电容组成。
[0016]进一步的，所述核心控制电路包括通信单元、核心微控制芯片、复位单元和晶振模块，其中所述核心控制电路配置有4个AD转换通道、2个输入捕捉通道、2个脉冲宽度调制模块和4个1通道，所述4个AD转换通道为别为AD_0、AD_1、AD_2、AD_3和AD_4，所述AD_0设置为TEP_IN，是温度信号输入模块，所述AD_1、AD 2和AD_3是预留输入通道，所述2个输入捕捉通道用于捕捉输出的光电编码器信号，所述配置2个脉冲宽度调制模块用于PWM控制信号输出，所述4个1通道用于输出电磁阀、继电器的控制信号，通信单元与核心微控制芯片SPI端口相连，实现与显示模块的通信功能。
[0017]进一步的，所述功率驱动电路由6个光电耦合器、3个双通道低边驱动芯片，6个金属氧化物半导体场效应管、6个肖特基二极管和限流电阻连接而成，驱动信号经过光电耦合器后经限流电阻限流后传输至双通道低边驱动芯片，双通道低边驱动芯片输出的信号经过限流电阻后，传输至金属氧化物半导体场效应管，对电磁阀或继电器进行控制，所述肖特基二极管反向并联在所述金属氧化物半导体场效应管和相应执行器之间。
[0018]进一步的，所述电源电路包括I个AC — DC模块、2个DC — DC单元和I个电压跟随单元；其中所述AC — DC模块将AC220V转换成DC12V、DC24V，并通过导线连接至DC — DC单元、输出端口、电压跟随单元以及功率驱动电路；所述DC—DC单元将DC12V转换成5V和15V传输通过导线连接至核心控制电路和功率驱动电路；电压跟随单元输出电压与5V跟随，将DC12V转化为5V输出至输出端口，为外部传感器供电。
[0019]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器实现了可变气门机构工作相位、气门附加升程控制及大范围调节，更真实的模拟机构在柴油机上的各种工况，实现实验液压油温度控制，实验采集信号处理输出功能；其整体系统结构和控制都非常简单，而且控制精度较高。
【附图说明】
[0020]图1是柴油机的典型实验系统图。
[0021]图1中:1为安装支架，2为高压油泵，3为调压阀，4为变频控制器，5为变频电机，6为联轴器，7为凸轮轴，8为可变气门系统电磁阀，9为可变气门系统，10光电编码器，11为位移传感器，12为可变气门系统控制器是，13为恒温油箱。
[0022]图2是柴油机典型实验系统中恒温油箱示意图。
[0023]图2中:14为油箱，15为液位计，16为NTC热电阻温度传感器，17为加热器，18为出油口，19为回油口，20为冷却水电磁阀，21为冷却水进口，22为冷却水出口。
[0024]图3是本实用新型电路及控制系统结构图。
[0025]图4是滤波电路中数字信号滤波电路连接图。
[0026]图5是滤波电路中模拟信号处理机滤波电路连接图。
[0027]图6是功率驱动电路连接图。
[0028]图7是电源电路连接图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0030]图3示出了本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的一个实施例，结合图1和图2可知:一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，
[0031]包括滤波电路:滤波电路将利用传感器获得的凸轮轴的位移传感器信号、液压油的温度传感器信号、液压油压力传感器信号进行滤波处理后传输至核心电路；
[0032]包括核心控制电路:与控制计算机通过RS232通信线连接，凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数通过RS232串口发送给控制计算机；
[0033]包括控制计算机:通过RS232串口和所述核心控制电路信号连接，通过显示模块显示凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数，并通过显示模块输入控制命令，控制计算机的将控制命令通过核心控制电路输出至功率驱动电路；
[0034]包括功率驱动电路:根据控制计算机的控制信号驱动电磁阀和继电器工作；
[0035]包括输出接口:连接至滤波电路，将经过滤波电路滤波后的信号和核心控制电路的控制信号通过串口通信传输至外接的采集系统采集；
[0036]包括电源电路:将AC220V转换成相应电压电流向滤波电路、核心控制电路和功率驱动电路供电，向 传感器、光电编码器、电磁阀，以及继电器供电。
[0037]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述电磁阀和继电器包括:控制VVT-1通道的VVT电磁阀、控制VVT-2通道的普通电磁阀、控制VVT-3通道的加热继电器、控制VVT-4的冷却水电磁阀继电器、控制PWM-1的比例电磁阀1，以及控制PWM-2的比例电磁阀2。
[0038]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述滤波电路由数字信号滤波电路和模拟信号处理机滤波电路组成，有2个数字信号滤波通道，2个电阻信号处理通道，2个电压信号处理通道，所述两个数字信号滤波通道将两个光电编码器传输过来的数字信号通过一个限流电阻后，接入到电压比较器与基础电压比较，然后输出信号给所述核心控制电路，所述基础电压是由一个电位计调节所得；所述电阻信号处理通道，通过电阻式传感器与采样电阻串联，转换为电压信号，经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述电压信号处理通道，通过将电压信号输出经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述Π型滤波电路是由一个电阻和两个电容组成。基础电压由电位计产生，该电压可通过调节电位计来调整大小，调节滤波效果；电阻信号处理通道，将输入的电阻式传感器一端接5V电源，另一端与采样电阻串联接地，去采样电阻所分电压信号然后经过一个π型滤波电路，实现低通滤波后，并联5.1V稳压二极管后输入给核心控制电路AD通道；2个电压信号处理通道，直接将电压信号经过一个Π型滤波电路，实现低通滤波后，并联5.1V稳压二极管后输入给核心控制电路AD通道。信号处理模块还配置有两个Π型滤波电路，直接将外部输入电压信号滤波后，通过输出端口输出供采集系统采集。所述Π型滤波电路，由I个电阻和2个并联在电阻两端的电容组成，滤波信号从电阻的一端接入，经滤波后从另一端输出。
[0039]更具体的如图4和图5所示，滤波电路具有2通道数字滤波，6通道模拟信号滤波功能。数字信号滤波是这么实现的，输入的光电编码器信号A与Ul芯片3、5号引脚输入，在Ul芯片2、6号引脚输入电压信号，该电压信号在Wl (1kD)电位计2号引脚产生，可通过调节Wl电位计改变电压大小调节滤波效果，比较后产生的信号A分别从Ul芯片I号引脚输出至U17芯片14号引脚，Ul芯片7号引脚输出至接线端signal_A_0UT。光电编码器信号Z的处理与信号A类似。模拟信号滤波是这么实现的，NTC热电阻温度传感器一端接5V接线端，另一端接TEP_IN接线端，与输入端串联R5(10kD ±0.1% )采样电阻串联，测量R5所分电压，将该电压信号通过电阻R2、电容C4、电容C5所组成的Π型滤波电路，输出信号端接Dl稳压二极管(5.1V)进行保护，再输入至U17芯片51号引脚。AD_1_IN通道信号处理与TEP_IN相同，均适用于可变电阻式传感器。AD_2_IN通道适用于电压信号传感器，将电压信号通过电阻R13、电容C11、电容C12所组成的Π型滤波电路，输出信号端接D3稳压二极管(5.1V)进行保护后，再输入至U17芯片53号引脚。AD_3_IN通道与AD_2_IN实现方式相同。RC_1_IN输入信号适用于电压信号传感器，将输入的电压信号通过电阻R17、电容C13、电容C14组成的Π型滤波电路，滤波后的电压信号直接输出至RC_1_0UT接线端。RC_2_IN与RC_1_IN实现方式一致。所述芯片Ul为LM2903。所述光电编码器型号为奥托尼克斯E40S6-720-3-L-24，A信号每转产生720个脉冲，Z信号每转产生I个脉冲，可实现的角度测量精度为0.5度。
[0040]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述核心控制电路包括通信单元、核心微控制芯片、复位单元和晶振模块，其中所述核心控制电路配置有4个AD转换通道、2个输入捕捉通道、2个脉冲宽度调制模块和4个1通道，所述4个AD转换通道为别为ADJK AD_1、AD_2、AD_3和AD_4，所述AD_0设置为TEP_IN，是温度信号输入模块，所述AD_1、AD 2和AD_3是预留输入通道，所述2个输入捕捉通道用于捕捉输出的光电编码器信号，所述配置2个脉冲宽度调制模块用于PWM控制信号输出，所述4个1通道用于输出电磁阀、继电器的控制信号，通信单元与核心微控制芯片SPI端口相连，实现与显示模块的通信功能。所述2个输入捕捉通道分别与信号处理模块通道signal_A、signal_Z输出信号相连；所述2个PWM通道分别定义为PWM_1、PWM_2通道，各通道与对应的驱动模块通道相连；所述4个输出比较通道分别定义为VVT_1、VVT_2、VVT_3、VVT_4，各通道与对应的驱动模块通道相连，用于输出执行器控制信号；通信单元与核心微控制芯片SPI端口相连，实现与显示模块的通信功能。所述晶振模块采用4MHz有源晶振。
[0041]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述显示模块具有RS232串口通信功能和一个7英寸触摸显示屏。显示模块通过RS232串口通信线与核心控制电路进行通信。核心控制电路向显示模块实时发送凸轮轴转速、液压油温度、可变气门系统电磁阀控制脉宽、开启时刻、PWM控制信号占空比值等参数，然后通过触摸显示屏显示；用户通过触摸显示屏设置可变气门机构电磁阀I (VVT_1)脉宽和开启时刻、可变气门机构电磁阀2 (VVT_2)脉宽和开启时刻、比例电磁阀I (PWM_1)的工作频率和占空比、比例电磁阀2 (PWM_2)工作频率和占空比、液压油控制温度(Ts)、液压油控制温度容差(Te)等参数，然后参数通过串口通信发送给核心控制电路。所述显示模块型号为武汉谷鑫科技有限公司所生产的TFT80480RS070ET液晶屏。
[0042]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述功率驱动电路由6个光电親合器、3个双通道低边驱动芯片，6个金属氧化物半导体场效应管、6个肖特基二极管和限流电阻连接而成。若各通道分别定义为PWM_1、PWM_2、VVT_1、VVT_2、VVT_3、VVT_4。各通道的驱动电路原理图相同，驱动信号从核心芯片输出，所述功率驱动电路由6个光电耦合器、3个双通道低边驱动芯片，6个金属氧化物半导体场效应管、6个肖特基二极管和限流电阻连接而成，驱动信号经过光电耦合器后经限流电阻限流后传输至双通道低边驱动芯片，双通道低边驱动芯片输出的信号经过限流电阻后，传输至金属氧化物半导体场效应管，对电磁阀或继电器进行控制，所述肖特基二极管反向并联在所述金属氧化物半导体场效应管和相应执行器之间。换句话说，即驱动信号先经过光电耦合器芯片实现对核心芯片的保护，经光电耦合器输出的信号通过一限流电阻后传输给双通道低边驱动芯片，双通道低边驱动芯片输出信号经过一限流电阻后控制金属氧化物半导体场效应管，实现对电磁阀/继电器的控制，为保护金属氧化物半导体场效应管受执行器关闭瞬间反向电压的损坏，与执行器反向并联一个肖特基二极管实现续流保护作用。
[0043]如图6所示，各通道的驱动电路原理图相同，驱动信号从核心芯片输出，先经过光耦芯片实现对核心芯片的保护，经光耦输出的信号通过一限流电阻后传输给低边驱动芯片，低边驱动芯片输出信号经过一限流电阻后控制场效应管，实现对电磁阀/继电器的控制。其具体实现方式如VVT_1驱动信号从核心U17芯片输出至U8光耦芯片2引脚，光耦芯片U8输出信号接限流电阻R28 (100 Ω )后输入U9低边驱动芯片2号引脚，信号再从7号引脚输出，通过限流电阻R27(100D)后输入场效应管Ql栅极。场效应管源(S)极接功率地，漏(D)极连接至S0L_1接线端，电磁阀一端连接至S0L_1，另外一端接+12V电源，与电磁阀反向并联二极管Dll续流钳压。其余通道与VVT_1实现方式相同。VVT_1至VVT_4通道信号分别对应由U17芯片5至8号引脚输出。PWM_1、PWM_2通道信号分别对应由U17芯片1、3号引脚产生。所述芯片U17型号MC9S12XS128MAA，U8芯片型号为TLP250，U9芯片型号为IR4427，场效应管Ql型号为BUK7226。
[0044]根据本实用新型一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器的另一个实施例，所述电源电路包括I个AC — DC模块、2个DC — DC单元和I个电压跟随单元；其中所述AC — DC模块将AC220V转换成DC12V、DC24V，并通过导线连接至DC — DC单元、输出端口、电压跟随单元以及功率驱动电路；所述DC — DC单元将DC12V转换成5V和15V传输通过导线连接至核心控制电路和功率驱动电路；电压跟随单元输出电压与5V跟随，将DC12V转化为5V输出至输出端口，为外部传感器供电，实现传感器电源与其他模块电源分离，实现其他工作模块的保护。
[0045]如图7所示是电源电路DC—DC单元、电压跟随单元的电路原理图，在AC—DC模块输出的12V接入I个铝电解电容C19进行电源滤波再输入至DC — DC模块；DC12V — DC5V单元通过芯片U7将DC12V转换成5V，在U7输出端和负极之间并联铝电解电容C26(25V，330uf)进行输出电源滤波，在输出端与负极之间还串联接入I个IkQ限流电阻R26和I个发光二极管D10，用以指示输出电压是否正常；DC12V—DC15V单元，通过芯片U6将12V电压升压为15V，该单元包括一个电感LI (10uH)、一个二极管D7、一个限流电阻R25 (1k Ω )、一个电位计W3 (1k Ω )，可通过电位计W3微调输出电压的大小；使用前，配合电压表将电压调试至15V，在15V输出端和负极之间并钽电容C22(25V，22uf)进行输出电源滤波，在输出端与负极之间串联接入I个IkQ限流电阻R23和I个发光二极管D8，用以指示输出电压是否正常；电压跟随单元，通过芯片U5将DC12V转换为跟随电压相同的电压输出，跟随电压为5V，输出端和负极之间并钽电容C23 (10V，22uf)进行输出电源滤波，在输出端与负极之间串联接入I个IkQ限流电阻R24和I个发光二极管D9用以指示输出电压是否正常。5V和15V传输给核心控制电路和功率驱动模块；电压跟随单元输出电压与5V跟随，将DC12V转化为5V输出电压，然后连接至输出端口，为外部传感器供电，实现传感器电源与其他模块电源分离，实现其他工作模块的保护。所述芯片U5是TLE4251，U6是LX6009，U7是LM1085。
[0046]本实用新型的功能实现原理如下:
[0047]实验系统控制器通过光电编码器获得当前凸轮轴的转速和当前凸轮的位置，通过显示模块设定可变气门系统的控制参数发送给核心控制电路，核心模块根据光电编码器所获得的位置显示模块设定的控制参数，控制驱动电路在准确的位置将电路接通，驱动可变气门系统控制电磁阀打开并维持设定的时长，实现可变气门机构的控制；控制器通过NTC热电阻温度传感器将温度转换为电信号，当液压油温度T低于Ts - 1；(1；设定温度，T e温度容差)，控制器控制加热继电器通电，加热管工作，当温度高于Ts - Te时，加热继电器关闭，当实际液压油温度高于设定温度时，控制器控制冷却液电磁阀继电器通电，冷却液电磁阀打开，供给冷却水通过热交换器将液压油温度降低，当温度低于Ts控制控制电磁阀断电，实现液压油温度的控制；控制器信号处理模块将光电编码器输入的信号经双比较电路滤波后分别传输给核心芯片和输出接口，同时控制器设计有Π型滤波电路，实现电压信号低通滤波功能。
[0048]尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【主权项】
1.一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于: 包括滤波电路:滤波电路将利用传感器获得的凸轮轴的位移传感器信号、液压油的温度传感器信号、液压油压力传感器信号进行滤波处理后传输至核心电路； 包括核心控制电路:与控制计算机通过RS232通信线连接，凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数通过RS232串口发送给控制计算机； 包括控制计算机:通过RS232串口和所述核心控制电路信号连接，通过显示模块显示凸轮轴转速、液压油温度、液压油压力及柴油机工作状态参数，并通过显示模块输入控制命令，控制计算机的将控制命令通过核心控制电路输出至功率驱动电路； 包括功率驱动电路:根据控制计算机的控制信号驱动电磁阀和继电器工作； 包括输出接口:连接至滤波电路，将经过滤波电路滤波后的信号和核心控制电路的控制信号通过串口通信传输至外接的采集系统采集； 包括电源电路:将AC220V转换成相应电压电流向滤波电路、核心控制电路和功率驱动电路供电，向传感器、光电编码器、电磁阀，以及继电器供电。2.根据权利要求1所述的一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于:所述电磁阀和继电器包括:控制VVT-1通道的VVT电磁阀、控制VVT-2通道的普通电磁阀、控制VVT-3通道的加热继电器、控制VVT-4的冷却水电磁阀继电器、控制PWM-1的比例电磁阀1，以及控制PWM-2的比例电磁阀2。3.根据权利要求1或2所述的一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于:所述滤波电路由数字信号滤波电路和模拟信号处理机滤波电路组成，有2个数字信号滤波通道，2个电阻信号处理通道，2个电压信号处理通道，所述两个数字信号滤波通道将两个光电编码器传输过来的数字信号通过一个限流电阻后，接入到电压比较器与基础电压比较，然后输出信号给所述核心控制电路，所述基础电压是由一个电位计调节所得；所述电阻信号处理通道，通过电阻式传感器与采样电阻串联，转换为电压信号，经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述电压信号处理通道，通过将电压信号输出经一个Π型滤波电路滤波后输出给所述核心控制电路，所述Π型滤波电路是由一个电阻和两个电容组成。4.根据权利要求1或2所述的一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于:所述核心控制电路包括通信单元、核心微控制芯片、复位单元和晶振模块，其中所述核心控制电路配置有4个AD转换通道、2个输入捕捉通道、2个脉冲宽度调制模块和4个1通道，所述4个AD转换通道为别为AD_0、AD_1、AD_2、AD_3和AD_4，所述AD_0设置为TEP_IN，是温度信号输入模块，所述AD_1、AD 2和AD_3是预留输入通道，所述2个输入捕捉通道用于捕捉输出的光电编码器信号，所述配置2个脉冲宽度调制模块用于PWM控制信号输出，所述4个1通道用于输出电磁阀、继电器的控制信号，通信单元与核心微控制芯片SPI端口相连，实现与显示模块的通信功能。5.根据权利要求1或2所述的一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于:所述功率驱动电路由6个光电耦合器、3个双通道低边驱动芯片，6个金属氧化物半导体场效应管、6个肖特基二极管和限流电阻连接而成，驱动信号经过光电耦合器后经限流电阻限流后传输至双通道低边驱动芯片，双通道低边驱动芯片输出的信号经过限流电阻后，传输至金属氧化物半导体场效应管，对电磁阀或继电器进行控制，所述肖特基二极管反向并联在所述金属氧化物半导体场效应管和相应执行器之间。6.根据权利要求1或2所述的一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，其特征在于:所述电源电路包括I个AC — DC模块、2个DC — DC单元和I个电压跟随单元；其中所述AC — DC模块将AC220V转换成DC12V、DC24V，并通过导线连接至DC — DC单元、输出端口、电压跟随单元以及功率驱动电路；所述DC—DC单元将DC12V转换成5V和15V传输通过导线连接至核心控制电路和功率驱动电路；电压跟随单元输出电压与5V跟随，将DC12V转化为5V输出至输出端口，为外部传感器供电。
【专利摘要】本实用新型涉及柴油机技术领域，具体涉及一种柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器，包括滤波电路、核心控制电路、控制计算机、功率驱动电路、输出接口和电源电路。本柴油机液电式可变气门机构实验系统控制器实现了可变气门机构工作相位、气门附加升程控制及大范围调节，更真实的模拟机构在柴油机上的各种工况，实现实验液压油温度控制，实验采集信号处理输出功能；其整体系统结构和控制都非常简单，而且控制精度较高。
【IPC分类】G01M15/02
【公开号】CN204694473
【申请号】CN201520303457
【发明人】曾东建, 邓猛, 韩志强, 田维, 吴学舜, 冷松蓬
【申请人】西华大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月12日
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