[發(fā)明專利]發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置、波動(dòng)率測量系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110253752.9
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112964893A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬;段軍;侯方;李軍
• 申請（專利權(quán)）人: 一汽解放汽車有限公司;一汽解放大連柴油機(jī)有限公司
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481;G01M15/04
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 史治法

本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置、波動(dòng)率測量系統(tǒng)及方法，包括：現(xiàn)場可編程邏輯門陣列、單片機(jī)、第一接口、第二接口、及外接傳感器接口；所述外接傳感器接口與發(fā)動(dòng)機(jī)中曲軸傳感器相連接，采集所述曲軸傳感器的信號；所述第一接口與所述外接傳感器接口及所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列相連接，將采集的所述曲軸傳感器的信號傳送至所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列；所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列與所述單片機(jī)相連接，得到中斷信號的中斷采樣頻率；所述單片機(jī)與所述第二接口相連接，處理得到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速并輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置、波動(dòng)率測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

柴油機(jī)作為最常用的動(dòng)力機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油礦場、固定發(fā)電、鐵路牽引、工程機(jī)械等領(lǐng)域以及軍車、坦克、軍艦、船舶等的動(dòng)力系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障往往會(huì)造成停工生產(chǎn)、設(shè)備損壞甚至人員傷亡，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)負(fù)面影響。因此對柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和快速故障定位顯得十分必要。由于柴油機(jī)是一種往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械，柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)有規(guī)律的波動(dòng)，其中蘊(yùn)含了豐富的柴油機(jī)工作狀態(tài)信息，且轉(zhuǎn)速信號容易測取，適用于氣缸熄火故障判別，因此利用智能信息處理技術(shù)，檢測柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信息并對柴油機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷具有重要意義。

增程柴油機(jī)是由柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)組合而成，屬于串聯(lián)式混合動(dòng)力。柴油機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)給車輛上的動(dòng)力電池充電，并不直接參與車輛的動(dòng)力輸出。這相當(dāng)于在普通的電動(dòng)車上裝載了一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)。常見的柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)的連接方式有：軸連接、飛輪集成式、齒輪連接等。不論是哪種連接方式，都會(huì)影響柴油機(jī)曲軸的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而使得柴油機(jī)產(chǎn)生很大的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

由于柴油機(jī)是間歇往復(fù)工作的，因此其轉(zhuǎn)速在一個(gè)工作循環(huán)中會(huì)呈現(xiàn)類似正弦波的周期性波動(dòng),且波動(dòng)的次數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作缸數(shù)相同。通常需要使用專業(yè)工具，在柴油機(jī)0-720°范圍內(nèi)，不同的曲軸轉(zhuǎn)角下來測量柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。在柴油機(jī)穩(wěn)定工況下，柴油機(jī)的瞬時(shí)波動(dòng)轉(zhuǎn)速會(huì)很大，但由于這一瞬時(shí)波動(dòng)轉(zhuǎn)速的變化是以曲軸轉(zhuǎn)角的角度來計(jì)量的，變化頻率非常快，因此即使柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大，但是柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速卻變化很小，因此對柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)并沒有直觀的影響，往往會(huì)被忽視。但是這種瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)卻會(huì)對柴油機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)、正時(shí)系統(tǒng)中齒輪及鏈條產(chǎn)生較大的應(yīng)力，降低柴油機(jī)的可靠性。因此需要對增程柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)進(jìn)行測量，通過改進(jìn)優(yōu)化柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)的連接方式來達(dá)到降低柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置、波動(dòng)率測量系統(tǒng)及方法，可以直接準(zhǔn)確地獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)率，而且通用性強(qiáng)，安裝快捷，攜帶方便。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置，包括現(xiàn)場可編程邏輯門陣列、單片機(jī)、第一接口、第二接口、及外接傳感器接口；其中，所述外接傳感器接口與發(fā)動(dòng)機(jī)中曲軸傳感器相連接，用于采集所述曲軸傳感器的信號；

所述第一接口與所述外接傳感器接口及所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列相連接，用于將采集的所述曲軸傳感器的信號傳送至所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列；

所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列與所述單片機(jī)相連接，用于根據(jù)接收的所述曲軸傳感器的信號，得到中斷信號的中斷采樣頻率；

所述單片機(jī)與所述第二接口相連接，用于基于所述中斷采樣頻率及所述發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸齒圈的齒數(shù)得到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速并輸出。

根據(jù)本申請實(shí)施例所提供的發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置，所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列包括時(shí)鐘模塊和高速計(jì)數(shù)器模塊，所述時(shí)鐘模塊與所述第一接口相連接，用于得到接收的所述曲軸傳感器的信號跳變的時(shí)刻，所述高速計(jì)數(shù)器與所述時(shí)鐘模塊相連接，用于根據(jù)所述曲軸傳感器的信號跳變的時(shí)刻得到所述中斷信號的中斷采樣頻率。

根據(jù)本申請實(shí)施例所提供的發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量裝置，所述時(shí)鐘模塊將接收的所述曲軸傳感器的信號的上升沿作為中斷信號；且所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列的信號和所述單片機(jī)的信號為同步信號。