CN105005209B - 一种发动机台架快速测量及自动标定*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机台架快速测量及自动标定***,包括发动机控制器、台架测控***、PeakCAN/ValueCAN3 USBCAN通讯设备、标定硬件设备和、运行标定软件INCA的标定PC机、运行快速测量及自动标定软件eACME的测量标定PC机和路由器,发动机控制器与标定硬件设备通过内存模拟ETK接口连接；标定PC机通过以太网与标定硬件设备连接；测量标定PC机通过以太网与标定硬件设备连接；测量标定PC机通过路由器与标定软件建立以太网通讯；台架测控***通过路由器与标定软件建立以太网通讯。本发明通过高速以太网通讯的方式提升数据通讯效率，缩短***响应时间，降低标定成本。
Description
技术领域
本方案属于发动机台架标定和电子控制***仿真领域的交叉领域，特别是一种发动机台架快速测量及自动标定***。
背景技术
专利《发动机台架自动标定***》(受理号：20140321318.X)采用虚拟COM方式与标定软件通讯，其一次完整的读写周期耗时约100ms，且***运行于Window非实时操作***中，任务调度及相应时间依赖于操作***的调度机制，参数测量及标定效率较低，无法满足台架标定过程中快速测量及标定的场合(如爆震控制标定等)。为了满足日益严苛的油耗及排放法规，发动机控制器ECU的***复杂程度(新的燃烧方式、可变进排气正时等)不断增加，发动机产品系列不断延伸，随之而来的是标定工作的大幅增加以及降低标定成本的压力，本发明是在专利《发动机台架自动标定***》的基础上提出一种可提高参数测量及标定速率的方法。
发明内容
本发明针对现有技术参数测量及标定效率较低，无法满足台架标定过程中快速测量及标定的不足，提供一种发动机台架快速测量及自动标定***。本发明的技术方案为：
一种发动机台架快速测量及自动标定***,包括发动机控制器、台架测控***、标定硬件设备和运行标定软件INCA的标定PC机,所述发动机控制器具有模拟ETK接口,还包括运行快速测量及自动标定软件eACME的测量标定PC机和路由器；发动机控制器与标定硬件设备通过内存模拟ETK接口连接；标定PC机中标定软件INCA通过以太网与标定硬件设备连接；测量标定PC机中快速测量及自动标定软件eACME通过以太网与标定硬件设备连接；测量标定PC机中快速测量及自动标定软件eACME通过路由器与标定软件建立以太网通讯；台架测控***通过路由器与标定软件建立以太网通讯。
本发明的工作原理：
(1)发动机控制器ECU具备内存模拟接口ETK，与标定硬件设备通过ETK接口连接，从而实现发动机控制器ECU内部参数的读写，保证快速测量及自动标定环路的实时性。(2)标定软件INCA通过以太网接口与标定硬件设备连接，用图形化的方式实时显示发动机控制器ECU内部的参数值，此外可通过INCA完成标定硬件设备的配置功能。(3)快速测量及自动标定软件eACME通过ASAM-3MC协议控制标定软件INCA配置标定硬件设备，为了兼顾台架测控***的ASAM-3MC主机的功能，因此***设置了路由器模块用于实现ASAM-3MC信号的路由。在标定硬件设备初始配置阶段，快速测量及自动标定软件eACME通过ASAM-3MC协议控制标定INCA完成配置工作(将需要测量的变量及修改的变量配置到标定硬件设备和的存储区)，该配置阶段台架测控***的ASAM-3MC接口不起作用；一旦配置完成后，快速测量及自动标定软件eACME的ASAM-3MC接口自动断开，台架测控***通过ASAM-3MC接口与标定INCA建立连接。(4)当标定硬件设备配置完成后，快速测量及自动标定软件eACME可通过iLinkRT协议或EtherCAT协议直接访问标定硬件设备，从而获取测量变量值或者改变标定变量值。由于iLinkRT协议或EtherCAT协议是基于高速以太网的扩展协议，且为非阻塞协议(标定进行的同时不影响测量数据的传输)，其最高通讯速率可达1G/s，大幅提升了变量测量和标定的速率。(5)、台架测控***(PUMA、TEXCEL等)通过ASAM-3MC协议与标定软件INCA通讯，从而获取相关测量数据以及标定数据。
作为本发明优选的技术方案，***还包括PeakCAN/ValueCAN3USBCAN通讯设备，所述PeakCAN/ValueCAN3USBCAN通讯设备具有用于连接其他CAN设备的外部接口并与测量标定PC机CAN连接，使快速测量及自动标定软件eACME可以与外部测量设备及台架测控***建立连接，实现对台架测控***的控制，从而形成标定环路的闭环控制。
作为本发明进一步说明，所述测量标定PC机包括INTIME实时***、数据库单元、工况读写单元、配置单元、数据存储单元、流程设计器、Python编辑器、Python解析器、监控单元、数据处理单元、CAN通讯接口、以太网通讯接口、ASAM-3MC通讯单元和iLinkRT/EtherCAT通讯单元。所述测量标定PC机运行快速测量及自动标定软件eACME时，eACME调用相关的软件接口访问对应的硬件单元，从而与外界的设备实现数据交互。
所述INTIME实时***内嵌于Window***中，实现快速测量及自动标定软件eACME各项任务的调度和执行，实时保证测量任务及标定任务的调度和执行时间，提升快速测量及自动标定软件eACME的响应性能；数据库单元用于预存储控制发动机不同工况点工作状态的控制信号；工况读写单元用于从数据库单元中读取发动机每个工况点工作状态的控制信号并写入标定硬件设备中；配置单元将测量变量及标定变量通过间接控制标定软件INCA配置标定硬件设备；数据存储单元用于存储发动机每个工况点工作状态的控制信号，以及对应的测量信号及功耗值；流程设计器提供图形化流程方式设计标定测量流程；Python编辑器提供脚本编辑功能用于设计标定测量流程；Python解析器用于执行已设计完成Python脚本；监控单元用于描述测试过程中的超限报警及警告处置功能；CAN通讯接口用于连接***测量设备及台架测控***；以太网通讯单元用于处理ASAM-3MC协议、iLinkRT协议、EtherCAT协议的数据链路层内容；ASAM-3MC通讯单元用于实现快速测量及自动标定软件eACME与标定软件INCA的通讯连接；iLinkRT/EtherCAT通讯单元用于建立快速测量及自动标定软件eACME与标定硬件设备的通讯连接；数据处理单元从配置单元中读取测量标定任务(变量选择、测量周期选择等)的配置信息，从工况读写单元中获取发动机状态控制信号、从流程设计器及Python编辑器中获取流程控制信息，将流程控制信息送入Python解析器，并将执行结果通过ASAM-3MC通讯单元或iLinkRT/EtherCAT通讯单元传输至标定软件INCA和标定硬件设备中，此外数据处理单元通过CAN通讯接口从台架***中读取发动机处于不同工况点时的测量信号，并将读取到的测量信号写入存储单元。
测量标定PC机工作原理如下：
(1)数据库单元用于预存储控制发动机不同工况点工作状态的控制信号(包括VVT角度值、进气歧管压力值、发动机转速值、点火角度等)，以实现不同工况的遍历功能，发送机状态状态控制信号可根据测试人员预先定义的数据录入存储单元，以供其他单元调用从而驱动发动机按照该工作状态的控制信号进行工作；
(2)工况读写单元用于从数据库单元中读取发动机每个工况点工作状态的控制信号，并通过iLinkRT协议或EtherCAT协议将读取到的发动机工作状态控制信号写入标定硬件设备中，标定硬件设备根据被写入的发动机工作状态控制信号控制发动机控制器ECU，从而驱动发动机按照预设的控制信号进行工作。；
(3)配置单元将测量变量及标定变量通过ASAM-3MC协议间接控制标定软件INCA配置标定硬件设备；
(4)数据存储单元用于存储发动机每个工况点工作状态的控制信号，以及对应的测量信号及功耗值；
(5)流程设计器提供图形化流程方式设计标定测量流程，实现预期的测量标定功能；
(6)Python编辑器提供脚本编辑功能用于设计标定测量流程，与流程设计器配合使用完成复杂的测量标定功能；
(7)Python解析器用于执行已设计完成Python脚本，实现脚本语言与输入输出映射关系；
(8)监控单元用于描述测试过程中的超限报警及警告处置功能；
(9)CAN通讯接口用于连接***测量设备及台架测控***，形成测量标定的闭环环路；
(10)以太网通讯单元用于处理ASAM-3MC协议、iLinkRT协议、EtherCAT协议的数据链路层内容，实现与外部设备及软件的以太网通讯；
(11)ASAM-3MC通讯单元用于实现快速测量及自动标定软件eACME与标定软件INCA的通讯连接，从而完成标定硬件设备的配置工作；
(12)iLinkRT/EtherCAT通讯单元用于建立快速测量及自动标定软件eACME与标定硬件设备的通讯连接，实时获取或修改发动机控制器ECU内部变量值；
(13)INTIME实时***内嵌于Window***中，实现快速测量及自动标定软件eACME各项任务的调度和执行，能够实时保证测量任务及标定任务的调度和执行时间，提升快速测量及自动标定软件eACME的响应性能；
(14)数据处理单元从配置单元中读取测量标定任务(变量选择、测量周期选择等)的配置信息，从工况读写单元中获取发动机状态控制信号、从流程设计器及Python编辑器中获取流程控制信息，将流程控制信息送入Python解析器，并将执行结果通过ASAM-3MC通讯单元或iLinkRT/EtherCAT通讯单元传输至标定软件INCA和标定硬件设备中，此外数据处理单元通过CAN通讯接口从台架***中读取发动机处于不同工况点时的测量信号(包括耗流量值、排气温度值、发动机爆震强烈值等)，并将读取到的测量信号写入存储单元。
(15)INTIME实时***内嵌于Window操作***中，主要用于精确调度各项测量任务及标定任务，使得任务的调度周期及执行时间不依赖于Window非实时操作***的调度机制，从而严格保证各项任务的调度周期，提升***的响应速度，从而适用于对实时性要求高的场合(如燃烧控制器的标定等)。
作为本发明优选的技术方案，所述标定设备优选为ETAS公司的标定硬件设备ES910.3。本发明的优点：
本发明通过高速以太网通讯的方式大幅提升数据通讯效率，发动机控制器ECU与标定硬件设备ES910.3通过内存模拟ETK接口连接，其通讯速率可达100M/s；标定软件INCA与标定硬件设备ES910.3通过以太网接口连接，其最高通讯速率可达1G/s；快速测量及自动标定软件eACME与ES910.3通过以太网接口连接，其最高通讯速率可达1G/s；快速测量及自动标定软件eACME通过路由器与标定软件建立以太网通讯，其最高通讯速率可达1G/s；台架测控***通过路由器与标定软件建立以太网通讯，其最高通讯速率可达1G/s；快速测量及自动标定软件eACME与外部其他测量设备通过CAN接口连接，其最高通讯速率可达1M/s；同时，本发明利用实时***保证各项测量任务及标定任务的调度周期和执行时间，从而大幅缩短***响应时间，能够满足对时间要求比较严格的标定任务(如燃烧控制等热力学标定任务)，进一步缩短台架标定时间，降低标定成本。
附图说明
图1为本发明的***框图；
图2为本发明的快速测量及自动标定软件eACME运行示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种发动机台架快速测量及自动标定***,包括发动机控制器、台架测控***、标定硬件设备ES910.3、和运行标定软件INCA的标定PC机、PeakCAN/ValueCAN3USBCAN通讯设备、运行快速测量及自动标定软件eACME的测量标定PC机和路由器,所述发动机控制器具有模拟ETK接口；发动机控制器与标定硬件设备通过内存模拟ETK接口连接；标定PC机中标定软件INCA通过以太网与标定硬件设备连接；测量标定PC机中快速测量及自动标定软件eACME通过以太网与标定硬件设备连接；测量标定PC机中快速测量及自动标定软件eACME通过路由器与标定软件建立以太网通讯；台架测控***通过路由器与标定软件建立以太网通讯；所述PeakCAN/ValueCAN3USBCAN通讯设备具有用于连接其他CAN设备的外部接口并与测量标定PC机CAN连接；所述测量标定PC机包括INTIME实时***、数据库单元、工况读写单元、配置单元、数据存储单元、流程设计器、Python编辑器、Python解析器、监控单元、数据处理单元、CAN通讯接口、以太网通讯接口、ASAM-3MC通讯单元和iLinkRT/EtherCAT通讯单元。
本实施例的工作过程：
启动本实施例发动机台架快速测量及自动标定***,快速测量及自动标定软件eACME运行于内嵌INTIME实时***的Window操作***中，并通过ASAM-3MC协议控制标定软件INCA配置标定硬件设备ES910.3，在标定硬件设备ES910.3初始配置阶段，快速测量及自动标定软件eACME通过ASAM-3MC协议控制标定INCA完成配置工作(将需要测量的变量及修改的变量配置到ES910.3的存储区)，该配置阶段台架测控***的ASAM-3MC接口不起作用；一旦配置完成后，快速测量及自动标定软件eACME的ASAM-3MC接口自动断开，台架测控***通过ASAM-3MC接口与标定INCA建立连接；当标定硬件设备ES910.3配置完成后，快速测量及自动标定软件eACME可通过iLinkRT协议或EtherCAT协议直接访问ES910.3，从而获取测量变量值或者改变标定变量值。同时，快速测量及自动标定软件eACME还通过CAN通讯接口与外部测量设备及台架测控***建立连接，实现对台架测控***的控制，形成标定环路的闭环控制。台架测控***通过ASAM-3MC协议与标定软件INCA通讯，从而获取相关测量数据以及标定数据。
Claims (4)
1.一种发动机台架快速测量及自动标定***,包括发动机控制器、台架测控***、标定硬件设备和运行标定软件INCA的标定PC机,所述发动机控制器具有模拟ETK接口,其特征在于:还包括运行快速测量及自动标定软件eACME的测量标定PC机和路由器；发动机控制器与标定硬件设备通过内存模拟ETK接口连接；标定PC机中标定软件INCA通过以太网与标定硬件设备连接；测量标定PC机中快速测量及自动标定软件eACME通过以太网与标定硬件设备连接；测量标定PC机中快速测量及自动标定软件eACME通过路由器与标定软件建立以太网通讯；台架测控***通过路由器与标定软件建立以太网通讯；所述快速测量及自动标定软件eACME运行于内嵌INTIME实时***的Window操作***中。
2.根据权利要求1所述的发动机台架快速测量及自动标定***,其特征在于:还包括PeakCAN/ValueCAN3USBCAN通讯设备，所述PeakCAN/ValueCAN3USBCAN通讯设备具有用于连接其他CAN设备的外部接口并与测量标定PC机CAN连接。
3.根据权利要求1或2所述的发动机台架快速测量及自动标定***,其特征在于:所述测量标定PC机运行快速测量及自动标定软件eACME包括运行INTIME实时***、数据库单元、工况读写单元、配置单元、数据存储单元、流程设计器、Python编辑器、Python解析器、监控单元、数据处理单元、CAN通讯接口、以太网通讯接口、ASAM-3MC通讯单元、iLinkRT/EtherCAT通讯单元；
所述INTIME实时***内嵌于Window***中，实现快速测量及自动标定软件eACME各项任务的调度和执行，实时保证测量任务及标定任务的调度和执行时间，提升快速测量及自动标定软件eACME的响应性能；数据库单元用于预存储控制发动机不同工况点工作状态的控制信号；工况读写单元用于从数据库单元中读取发动机每个工况点工作状态的控制信号并写入标定硬件设备中；配置单元将测量变量及标定变量通过间接控制标定软件INCA配置标定硬件设备；数据存储单元用于存储发动机每个工况点工作状态的控制信号，以及对应的测量信号及功耗值；流程设计器提供图形化流程方式设计标定测量流程；Python编辑器提供脚本编辑功能用于设计标定测量流程；Python解析器用于执行已设计完成Python脚本；监控单元用于描述测试过程中的超限报警及警告处置功能；CAN通讯接口用于连接***测量设备及台架测控***；以太网通讯单元用于处理ASAM-3MC协议、iLinkRT协议、EtherCAT协议的数据链路层内容；ASAM-3MC通讯单元用于实现快速测量及自动标定软件eACME与标定软件INCA的通讯连接；iLinkRT/EtherCAT通讯单元用于建立快速测量及自动标定软件eACME与标定硬件设备的通讯连接；数据处理单元从配置单元中读取测量标定任务(变量选择、测量周期选择等)的配置信息，从工况读写单元中获取发动机状态控制信号、从流程设计器及Python编辑器中获取流程控制信息，将流程控制信息送入Python解析器，并将执行结果通过ASAM-3MC 通讯单元或iLinkRT/EtherCAT通讯单元传输至标定软件INCA和标定硬件设备中，此外数据处理单元通过CAN通讯接口从台架***中读取发动机处于不同工况点时的测量信号，并将读取到的测量信号写入存储单元。
4.根据权利要求3所述的发动机台架快速测量及自动标定***,其特征在于:所述标定设备为ETAS公司的标定硬件设备ES910.3。
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