内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真系统技术方案

本发明专利技术的内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真系统，上位机模拟机车人机接口，控制测试平台，接收、处理、显示并存储测试信息，下位机执行上位机给出的目标工况要求指令，向电喷控制器输出模拟的机车各部分参数信号，检测、监控系统的运行工况及各部分参数情况，将控制计算结果提交给上位机，上位机与下位机之间采用modbusRTU通讯，下位机和电喷控制器之间采用CAN通讯，电喷执行模拟装置为电磁阀模拟线圈配有衔铁及吸合开关电路结构。大幅度降低车载电喷控制器实测实验的成本，完全没有机车实际运行的安全事故风险，方便测试人员全面考核电喷控制器和机车系统运行情况，并且大大简化了机车的重联试验。

【技术实现步骤摘要】
内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真系统
本专利技术涉及一种内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真系统,属于内燃机车制造

技术介绍
采用电喷柴油机的内燃机车，电喷控制器是其核心部件之一。需要针对不同的使用需求、运行环境特别设定和精调电喷控制器参数，对电喷控制器的软硬件进行大量的测试与考核，精密标定和修正其多达上百个的参数MAP。目前一般的做法是进行机车整车的水阻运行实验或者实际轨道运行实验，通过反复多次实验考核机车电喷控制系统的运行情况和改进升级的可能。具体做法是将待测的电喷控制器实际接入机车的电喷控制系统，通过机车的实际运行来观察电喷控制系统的表现，进而小步微调电喷控制器的参数，力争使机车达到最佳的运行和需求要求状态。如果电喷控制器的硬件进行了改动和调整还需要进行长时间的可靠性运行测实，机车需要多次、长时间实际在轨运行。这种做法存在以下一些问题：1.耗费成本巨大。因为机车运行需要大量配套条件和设施，往往需要组织和调度大量人手和设备来维持机车整车的运行，实验涉及的物资和部门往往很多，因而实验筹备期往往较长，难以常态频繁进行。2.存在安全风险。对软硬件系统做了改动的电喷控制器如果直接装车进行运行实验，往往存在较大的故障风险。即便是已经运用过的电喷控制器，在机车运行中调整参数，也可能由于参数错误引起故障，甚至导致机车运行安全事故。3.测试效率较低。由于机车内部空间的局限，难以布置足够的检测设备来获取大量测试数据。而且考虑到机车运行安全，调试人员需要极其小心地调整每个参数，为保证机车安全运行往往不得不放弃对一些参数的改动尝试。4.重联实验困难。由于机车重联实验本身就非常复杂，在这种工况下的车载电喷控制器实验则更加困难，难以重复、持续进行。近年来，随着计算机及电子仿真技术的快速发展，在内燃机车
对电喷内燃机车整车环境的在环仿真进行了非实车实验的探索(韩轶楠等，内燃机车电喷柴油机工况转换和控制策略建模与仿真.中国科技论文在线.2013.03.29)。在柴油机电控系统开发过程中，为了缩短开发时间，尝试了各种实验室式的电控仿真开发平台(刘建设，机车柴油机电控系统开发的若干问题研究[D].武汉：武汉理工大学，2011.5)。其中一种典型的硬件在环仿真开发平台形式，就是在PC机中运行监测与通讯程序，发动机模型运行在独立设计的嵌入式系统上(见图1)。这种仿真平台由PC机、柴油机模型运行ECU和柴油机控制ECU构成，利用Matlab/Simulink建立柴油机模型与控制模型，软件仿真验证后将模型转换为嵌入式处理器支持的程序代码，其中柴油机模型运行的处理器一般选用DSP，PC机采用labview建立监控界面。但是，这种方案存在以下问题：1.由于windows系统属于分时操作系统不具备中断响应能力，当总线上出现频繁而大量的通讯信息时，尽管很多数据只是柴油机模型和控制器ECU之间的通讯，但是在单一总线上还是会被各个节点响应判断，PC机也会不断采集判断。windows系统不能中断响应只能不断地改变系统资源分配策略，分时段响应判断这些通讯信息。这会严重影响PC机运行用户程序和数据记录、分析的效率，在高速大量数据通讯时还可能造成操作系统分时处理困难和故障，也就是PC机死机。2.同样，基于windows分时控制的原理，PC机程序会定时发送数据到总线以便与总线上其他节点之间进行通讯。而系统中的单一总线就像是繁忙的主干公路一样，各个节点都在寻找总线上的空闲时段以便发出自己的数据。Ecu控制器和下位机单片机系统都是基于中断形式工作的，在总线繁忙时处理其他任务，一旦总线空闲就会产生中断，发送自己的数据。这种方式可以很有效的利用到单片机系统相对紧张得资源。但是pc机windows系统不具备中断控制能力，它会组织分配系统资源，为数据的发送分配独立的时段，定时响应执行。而如果此时总线处于繁忙状态，pc机或者进入等待状态，或者忽略此次数据发送。这会造成通讯效率下降，丢失数据和PC机程序运行缓慢。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真系统。本专利技术的目的是这样实现的：一种内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真系统包括上位机和下位机，其中：上位机模拟机车人机接口，控制测试平台，接收、处理、显示并存储测试信息；下位机执行上位机给出的目标工况要求指令，向电喷控制器输出模拟的机车各部分参数信号，检测、监控系统的运行工况及各部分参数情况，将控制计算结果提交给上位机；其特征在于：上位机与下位机之间采用modbusRTU通讯，下位机和电喷控制器之间采用CAN通讯；还包括电喷执行模拟装置，该装置为电磁阀模拟线圈配有衔铁及吸合开关电路结构，衔铁吸合时，常开触点闭合，常闭触点断开；移开铁释放时，常开触点断开，常闭触点闭合，模拟线圈输入端接至电喷控制器的输出端，触点电路输出端接至下位机的检测输入端，模拟电喷燃油泵的工作逻辑，。为了更好地实现本专利技术的目的，所述电磁阀模拟线圈电路中串接有由可调电阻和可调电容并联的调整补偿电路。为了更好地实现本专利技术的目的，机车重联实验时，所述上位机由采用ModbusTCP\IP通讯协议的两台计算机组成。本专利技术的技术方案，具有以下优点：1、在实验室即可完成对电喷控制器进行整车环境内频繁、持续的测试和考核实验。2、大幅度降低车载电喷控制器实测实验的成本，同时也降低了对实验人员的要求。3、可以全真模拟机车运行情况和环境，但是完全没有机车实际运行的安全事故风险。4、操作人员进行电喷控制器参数设置的实验步幅可以更大，效率更高。另外本专利技术的技术方案还具备参数存储和实验记录功能，可以加载各种测量仪器，方便测试人员全面考核电喷控制器和机车系统运行情况。5、大大简化了机车的重联试验，保证车载电喷控制器实验的完备和没有禁区。附图说明图1为现有技术的硬件在环仿真平台原理框图。图2为本专利技术实施例的内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真系统原理框图。图3为图2中的上位机原理框图。图4为图2中的下位机原理框图。图5为重联模拟时的上位机原理框图。图6为图2中的电喷执行模拟装置原理示意图。图7为电喷执行模拟装置调整补偿电路原理示意图。图中标记为：1-电磁阀模拟线圈，2-常开触点，3-衔铁，4-常闭触点，5-下位机，6-电喷控制器，7-可调电容，8-可调电阻，9-人机接口操作控制台。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参看附图2，本实施例的内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真系统由上位机、下位机及电喷执行模拟装置组成。参看附图3上位机由一台专用计算机担当，主要实现以下功能：1、模拟机车上的人机交互系统，与电喷控制器进行通讯，发出对电喷控制器的控制指令、读取电喷控制器反馈、读取机车电控系统其他部分的状态和参数反馈等等。2、记录和存储仿真系统中各部分的反馈信息、存储电喷控制器的控制指令及对应的反馈信息、给出各种参数的实时和历史曲线以供分析。3、上位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真系统，包括上位机和下位机，其中：上位机模拟机车人机接口，控制测试平台，接收、处理、显示并存储测试信息；下位机执行上位机给出的目标工况要求指令，向电喷控制器输出模拟的机车各部分参数信号，检测、监控系统的运行工况及各部分参数情况，将控制计算结果提交给上位机；其特征在于：上位机与下位机之间采用modbusRTU通讯，下位机和电喷控制器之间采用CAN通讯；还包括电喷执行模拟装置，该装置为电磁阀模拟线圈配有衔铁及吸合开关电路结构，衔铁吸合时，常开触点闭合，常闭触点断开；移开铁释放时，常开触点断开，常闭触点闭合，模拟线圈输入端接至电喷控制器的输出端，触点电路输出端接至下位机的检测输入端，模拟电喷燃油泵的工作逻辑，。

【技术特征摘要】
1.一种内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真系统，包括上位机和下位机，其中：上位机模拟机车人机接口，控制测试平台，接收、处理、显示并存储测试信息；下位机执行上位机给出的目标工况要求指令，向电喷控制器输出模拟的机车各部分参数信号，检测、监控系统的运行工况及各部分参数情况，将控制计算结果提交给上位机；其特征在于：上位机与下位机之间采用modbusRTU通讯，下位机和电喷控制器之间采用CAN通讯；还包括电喷执行模拟装置，该装置为电磁阀模拟线圈配有衔铁及吸合开关电路结构，衔铁吸合...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏春光，万珍，王昌冬，
申请(专利权)人：中国北车集团大连机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21