[發明專利]一種柴油機電控教學模擬系統與模擬方法

在審

• 申請號: 201810296331.2
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108399816A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 劉佳星;仇滔;雷艷;陳軍樂;王乙淋
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種柴油機電控教學模擬系統與模擬方法屬于柴油機教學領域。實現的功能：輔助教師講解柴油機ECU控制邏輯，傳感器與執行器工作方式；模擬各種柴油機常見故障并排除故障，方便學生做各種故障排除實驗，積累維修經驗；特點：可以回放真車運行時路譜文件以及故障模擬路譜文件，達到模擬固定時間段整車運行狀況的效果；可以實時監控ECU發出的報文數據了解ECU狀態。創新性：采用了真實設備與虛擬發動機相結合的教學方式，使用虛擬發動機回放故障路譜文件的方法來進行故障診斷教學。

技術領域

本發明涉及一種柴油機電控教學模擬系統與模擬方法，屬于柴油機教學領域。

背景技術

傳統電控柴油發動機教學主要分為理論與實踐兩個方面，理論是為了讓學生掌握相關的專業知識，培養專業素養，而最主要的是要給學生演示與實踐。現如今的高等院校與高職院校，在電控柴油機教學平臺搭建方面卓有成效，但缺乏結合具體實際的教學演示方法，現有的教學方法或是成本高，演示不便，或是不直觀，實踐性不高。

對于汽車維修行業，特別是汽車發動機故障檢測來說，代換檢測是最好的故障檢測方法之一，但現技術中對于不同車型的汽車發動機，由于條件的限制，汽車維修企業不可能存儲各種備件以方便進行代換檢測，因此，需要一種功能廣泛、使用方便的模擬系統與模擬方法來進行故障診斷教學。

現如今的電控教學方法主要分為兩種：一是實物教學，讓學生對真實的電控柴油機進行拆裝或將柴油機中電控單元導線引出，接上真實的傳感器執行器來教學，這種方法操作起來十分復雜，而且發動機部件損耗比較嚴重。二是虛擬教學，通過電腦軟件模擬發動機運行工況，模擬各種故障，讓學生在虛擬環境下學習電控理論與故障診斷方法，這種方法沒有給學生直觀的概念，只能靠學生的想象，不能有效的培養實踐能力。隨著國家對柴油機電控技術的重視程度不斷提高，開發出一種功能齊全的半真實半虛擬的柴油機教學模擬系統是十分有必要的，既可以輔助教師傳授柴油機電控以及維修方面的知識，又可以讓學生提高實踐能力，降低了學生操作真實發動機時的部件損耗，避免了學生只憑借理論與想象來學習柴油機電控。

發明內容

本發明的目的是針對現有柴油機電控教學方法的缺陷，提供一種半真實半虛擬的，可以模擬發動機故障的教學模擬系統與模擬方法。

本發明提出一種柴油機電控教學模擬系統與模擬方法，能夠模擬柴油機運行以及各種柴油機常見故障。目的是輔助教師進行柴油機電控以及故障診斷方面的教學，為學生掌握柴油機電控以及故障診斷方法提供方便。

ECU正常工作是多類型的信號共同作用的結果，電壓信號，數字信號，頻率信號，本發明的一個關鍵點是能同時模擬出這些類型的信號，具體實現方法為：通過虛擬發動機中的教學軟件回放故障路譜文件，得到數字信號，數字信號通過D/A轉換板，轉換成0至5V電壓信號，此時大部分信號已經輸入ECU，只剩頻率信號，本發明實現了用一塊自主設計的信號轉換板，將變化的電壓信號，轉換為可以被ECU接受的頻率信號，多類型信號通過不同的方式模擬，最終實現正常驅動ECU的目的。

本發明的模擬系統包括真實的電控單元與執行器，虛擬的發動機，真實的故障診斷與監控軟件。

所述模擬方法為操作者使用真實可操作設備改變起動，油門，剎車信號，發送給電控單元，并可以在電腦上監控；選擇需要模擬的故障，回放故障路譜文件，實現一種真實與虛擬結合的故障診斷教學方法。

所述故障診斷與監控軟件為上位機軟件編程所得，可以通過讀取CSV格式數據文件，經過內部設定的標定值，將路譜文件中的數據進行處理，合乎條件的傳輸給D/A板卡，實現信號轉換。此軟件還可以對CAN通訊進行監控，將ECU發出的CAN報文以儀表的形式呈現給操作者，可直觀監測ECU運行狀態。

所述真實路譜文件以及故障路譜文件是通過標定軟件采集的dat文件轉化為csv文件所得。