柴油机相继增压电控系统研制.pdf

《柴油机相继增压电控系统研制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·42·内燃机与配件柴油机相继增压电控系统研制DesignofControlSystemforSequentialTurbocharingDiesell￡ngine杨传雷①；陈德富①；崔欣洁①；杜剑维②；王佳伦③(①哈尔滨T程大学；②中国舰船研究院；③重庆潍柴发动机厂)摘要：电控系统是相继增压柴油机的关键系统之一，其安全性和可靠性直接影响柴油机的整机性能。采用软硬件智能冗余容错的方法，对某型柴油机相继增压电控系统的关键部件进行处理。经过调试，实现了主机转速、主机齿条格数、增压器转速、增压压力、控制蝶阀驱动的冗余容锗啦制，效果良好。Abstract：Sequentialtur

2、bocharingcontrolsystemisoneofthekeytechnologiesofsequentialturbochargeddieselengine．Itssafetyandreliabilityaffecttheoverallperformanceofdieselenginedirectly．Thispaperadopmtheintelligentredundantfault-tolerantmethodonsoftwareandhardware．Itgetagoodeffectoncontmllingthespeedofdieselengine，rac

3、knumberofdieselengine，speedofturbocharger，boostpressure，butterflyvalvethroughsimulativetesting．关键词：柴油机；相继增压；控制系统；冗余容错Keywords：dieselengine；sequentialturboeharging；controlsystem；redundantfaulttolerance0引言相继增压是20世纪70年代德国MTU公司首先提出并应用的技术，随着该技术在国外的成功应用，我国在这方面的研究也取得了可喜的成果[11。相继增压技术能解决高增压柴油机与增压器匹

4、配的矛盾，改善并提高柴油机低工况的性能12一。智能冗余容错技术是指某个设备的一个或多个关键部件发生故障时，系统能自动检测、诊断故障，并采取冗余系统资源的措施来保证系统的正常工作¨一。电控系统是相继增压柴油机的关键系统之一n81，对该控制系统的软硬件进行智能冗余容错处理能保证它安全、高效、可靠的运转唧。柴油机相继增压关键控制环节包括：主机转速、主机齿条格数、增压器转速、增压压力、增压器蝶阀驱动等。1硬件设计电控系统硬件结构如图l所示：柴油机相继增压控制系统由单片机、压力故障灯、A／D采集、液晶屏显示、转速故障灯、模拟开关、转速采集、按键、蜂鸣器、蝶阀开关状态灯、蝶阀开关检测、

5、继电器导通检测、继电器驱动等电路组成。其中A／D采集、转速采集、继电器驱动进行备份设计。I压戈澈簿灯

6、II卜叫按键lIA／D采集《主)卜啼叫蜂鸣器liA臁集(餐)}_净—叫蝶阀开关状态汀lI彩色液晶羼显泳}卜单H蝶阀开燕检测}．‘]}转灌黼灯p卜釜iH继电喾嚣；稃趟糗孵li蟒斓l●争—蚓模激跨装

7、__一叫堡皂鼙驱动‘奏要llH转蘧采集《豢)—一继电器驱动(各)卜1l‘q毒蠛身龟爨媾≥—一艘审器导通检溅图1控制系统硬件结构图1．1转速信号处理电路转速信号包括主机转速和4台增压器的转速信号。每一个转速都设计了两路相同的信号处理电路，一路称为主转速电路，另一路称为备份转速电路。信

8、号处理电路以图2为例：转速脉冲信号Spl+与Spl一经过稳压二极管D4、三极管Q1、光耦ul(光耦隔离使得电路抗干扰能力大大提高)和反相器U2A后变成方波信号SpInl。主转速电路和备份转速电路的方波信号经过模拟开关的选择进入单片机，完成转速信号的采集。当单片机检测到某一路或多路主转速值失效时，系统会用上一次正常的数值来代替本次数值，同时通过模拟开关来控制主转速电路与备份转速电路进行切换，实现系统转速信号的冗余容错控制。1．2A／D信号处理电路由于主机齿条格数是电压信号，增压压力是电流信号，采用如图3所示的电路来处理。主机齿条格数和4台增压器增压压力都设计有两路相同的处理电

9、路，一路称为主A／D电路，另一路称为备份A／D电路。本文设计的主机齿条格数信号和4台增压器增压压力信号的主加电路和备份A／D电路都直接连接到单片机各自对应的刖D上同时采集。当单片机检测到某一路或多路主A／D值失效时，系统会用上一次正常的数值来代替本次数值，同时进行主A／D电路和备份A／D电路的切换，实现系统主机齿条格数和增压压力信号的冗余容错控制。1．3增压器蝶阀驱动电路增压器蝶阀分为空气阀和燃气阀，系统共有8个阀，采用24V继电器驱动。蝶阀驱动电路设计如图4所示，每个蝶阀都有两路蝶阀驱动电路，一路DF_A1_GA