[发明专利]发动机指令与控制匹配性测试仪的校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机专用测试仪器的校准方法，特别是一种发动机指令与控制匹配性测试仪校准方法与装置。发动机指令与控制匹配性测试仪校准方法准确度高，校准装置结构简洁，成本低，性能可靠。

背景技术

发动机指令与控制匹配性测试仪是一种发动机专用测试仪器，用于测试发动机中电信号指令发出后各个电磁阀动作的闭合、断开时间和工作时序。其基本工作原理如图1所示。图1中，发动机控制单元，根据控制程序产生一组电压方波。该电压方波在高电平期间，通过电磁阀驱动单元产生一个驱动电流，流经电磁阀驱动线圈，使电磁阀吸合；该电压方波在低电平期间，通过电磁阀驱动关闭流经电磁阀驱动线圈的驱动电流，使电磁阀放开。为使发动机正常工作，需要各个电磁阀按程序按时吸合和放开。发动机控制单元产生的这组电压方波，对时间的要求比较严格，包括各个波形上升起始时刻、高电平时间和波形下降时刻等。考虑到各个电磁阀在同样驱动信号下动作存在差异，动作存在延时，而保证发动机正常工作的是电磁阀实际吸合和放开的时序过程。

通过研究发现，发动机电磁阀的工作时序与驱动电流波形及控制电压方波存在图2所示关系。在t₀时刻，控制电压波形从低电平变为高电平，由于驱动回路存在线圈电感、线圈内阻和采样电阻，驱动电流以指数规律上升。在t₁时刻，驱动电流达到某一电流值Is，电磁阀的衔铁开始运动，这时，线圈电感开始增加，驱动电流开始下降。在t₂时刻，电磁阀衔铁运动到位，电磁阀完全吸合，线圈电感达到最大值并保持不变，驱动电流由下降变为上升，驱动电流以指数形式逐步增大，驱动电流逐步达到最大电流，并保持不变。在t₃时刻，控制电压波形从高电平变为低电平，由于驱动回路存在线圈电感、线圈内阻和采样电阻，驱动电流以指数规律从最大值开始下降。在t₄时刻，驱动电流降到某一电流值Ic，电磁阀的衔铁开始释放运动，这时，线圈电感开始减小，驱动电流开始上升。在t₅时刻，电磁阀衔铁运动到位，电磁阀完全放开，线圈电感达到最小值并保持不变，驱动电流由上升变为下降，驱动电流以指数形式逐步减小到最小电流，并保持不变。从这一过程可以看出，控制指令要求该电磁阀在t₀到t₄期间吸合，其他时间放开，而实际上电磁阀是在t₂到t₅期间吸合，其他时间放开。

为了判断发动机能否正常工作，是否具有足够的裕量，因而采用发动机指令与控制匹配性测试仪，利用多路采样电阻采集多路驱动电流波形，通过分析电流变化规律分别给出每个电磁阀的t₀～t₅各个时间，为分析发动机工作状况提供数据。由此可以看出，发动机指令与控制匹配性测试仪是一种测量时间参数的专用测试仪器，需要定期进行校准。

以前，一般采用如图3所示校准系统，对发动机指令与控制匹配性测试仪进行校准。该校准系统由大功率直流电源、发动机指令与控制匹配性测试仪校准器和一组电磁阀组成。发动机指令与控制匹配性测试仪校准器在计算机的控制下，产生一组控制电压波形，控制大电流开关给电磁阀线圈施加驱动电压，电磁阀工作产生一组驱动电流波形，发动机指令与控制匹配性测试仪利用多路采样电阻采集多路驱动电流波形，通过分析电流变化规律得到每个电磁阀的t₀～t₅各个时间，通过比较计算机程序设定的驱动电压波形时间参数和被校测试仪测量得到的时间参数，完成对发动机指令与控制匹配性测试仪的校准。该方案存在以下问题：(1)组成系统的成本很高。每个电磁阀的价格约10万元，一组电磁阀需投资一百多万元，大功率直流电源需要在28V直流电压输出的条件下输出几十安培电流，该设备成本也需要几万元；(2)由于电磁阀不是标准器件，而电磁阀相关的参量不确定，但是这些测量将直接影响驱动电流的实际波形。因此，实际的电流波形中的各个时间参数及其变化量是未知的。严格地说，该方案不能达到校准的目的，只能作为功能验证。