專利名稱：內(nèi)燃機軸系信號電子模擬方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機軸系信號模擬方法，特別是一種用于內(nèi)燃機軸系的扭振與活塞運動位置模擬的內(nèi)燃機軸系信號電子模擬方法，屬于動力工程領域。
背景技術：
內(nèi)燃機軸系的信號主要有軸系的扭轉(zhuǎn)振動信號、對應活塞的止點信號。為了模擬內(nèi)燃機軸系的扭轉(zhuǎn)振動特性，傳統(tǒng)的方法是采用機械式扭振臺。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，華中理工大學王琳等人發(fā)表的《軸系扭振實驗臺的研制》(華中理工大學學報，第25卷第7期82～84頁，1997年7月)。該文獻研制是機械式扭振臺，機械式扭振臺由裝在軸上的齒盤發(fā)出扭振信號和止點信號。機械式扭振臺經(jīng)過扭擺系統(tǒng)發(fā)出的扭振信號通過整形后為疏密相間的方波信號，齒盤每轉(zhuǎn)動一周發(fā)出1個止點信號。機械式扭振臺由電機驅(qū)動，具有體積大、重量重、功耗大、容易磨損的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對國內(nèi)外內(nèi)燃機軸系信號模擬的上述不足和缺陷，提供一種內(nèi)燃機軸系信號電子模擬方法，使其避免了機械磨損，實現(xiàn)了重量輕、體積小、功耗小，降低了開發(fā)成本。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明利用電子電路的方法來模擬內(nèi)燃機軸系信號，具體如下將一個固定頻率的信號進行不同倍數(shù)的分頻后得到不同頻率的信號，頻率高的代表軸系轉(zhuǎn)速高，頻率低的代表軸系轉(zhuǎn)速低，在這些不同頻率的信號中挑選兩種，稱為頻率1和頻率2信號。頻率1和頻率2信號送到齒數(shù)選擇電路，齒數(shù)選擇電路將按照選擇的齒數(shù)個數(shù)發(fā)送頻率1或頻率2信號到計數(shù)組合電路，計數(shù)組合電路輪流輸出頻率1或頻率2信號。這樣的兩種不同頻率信號輪流輸出代表了軸系時快時慢的運動特點，從而模擬了軸系的扭振信號。
本發(fā)明提供四種不同的分頻倍數(shù)，由分頻1、分頻2、分頻3、分頻4共4種分頻器實現(xiàn)對原始信號的不同分頻。為了使輸出信號相對穩(wěn)定，輸入齒數(shù)選擇電路的兩路信號之一為分頻1的信號，另外的一路信號在分頻2～4中選一路，選擇不同的分頻數(shù)將產(chǎn)生不同的扭振幅值。這個信號經(jīng)過一個電位器輸出，調(diào)節(jié)電位器就可以調(diào)節(jié)信號的電壓大小，這樣模擬了傳感器安裝位置。當磁電傳感器離齒盤越近，傳感器的輸出電壓就越高，越有利于檢測儀器的檢測。
在頻率1和頻率2信號轉(zhuǎn)換的同時，計數(shù)組合電路發(fā)出一個止點信號，信號輸出的每一個周期發(fā)出一個止點信號模擬活塞的運動位置。齒數(shù)選擇電路模擬安裝齒數(shù)不同的齒盤。
本發(fā)明的原始信號可以由本振信號發(fā)生源產(chǎn)生，也可以外接信號源，即普通信號發(fā)生器。利用本振信號發(fā)生源的可調(diào)性，代表了軸系轉(zhuǎn)速可調(diào)?？傊景l(fā)明的特點是利用電子電路的方法來模擬內(nèi)燃機軸系信號，而不采用任何的機械方法來實現(xiàn)這些功能。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步，與機械式扭振模擬實驗臺相比，本發(fā)明采用電子方法，避免了機械磨損，實現(xiàn)了重量輕、體積小、功耗小的優(yōu)點。與電子式扭振標定器相比，本發(fā)明的功能要強大很多。本發(fā)明采用數(shù)字電路實現(xiàn)，不需要單片機開發(fā)系統(tǒng)，因而降低了開發(fā)成本。


圖1本發(fā)明方法流程框2本發(fā)明方法的具體實施例子電路原理圖具體實施方式
結(jié)合圖1和圖2，以下進一步對本發(fā)明的內(nèi)容提供實施例，利用電子電路的方法來模擬內(nèi)燃機軸系信號，本實施例采用電子式內(nèi)燃機軸系信號模擬器，該模擬器電路包括信號發(fā)生部分、分頻部分、計數(shù)與止點發(fā)生部分、外接線部分，信號由信號發(fā)生部分發(fā)出，經(jīng)過分頻器將信號進行兩種不同倍數(shù)的分頻，這樣可以得到兩種不同頻率的信號。這兩種不同頻率的信號再經(jīng)過計數(shù)與止點發(fā)生電路進行計數(shù)，當達到規(guī)定的齒數(shù)時發(fā)生跳轉(zhuǎn)，這樣就形成了扭振信號，跳轉(zhuǎn)同時輸出一個方波信號代表止點信號。扭振信號經(jīng)電位器后和止點信號由外接線部分向外輸出供用戶使用。
信號發(fā)生電路是一個典型的諧振電路，電位器可以調(diào)節(jié)信號的頻率，這樣就調(diào)節(jié)了轉(zhuǎn)速。原始信號從信號發(fā)生部分輸出并進入分頻電路，分頻電路將原始信號20、40、80和79分頻。將20、40、80分頻后的信號輸?shù)酵饨泳€部分的U14(4腳插針)的1，2，3腳以供4腳選擇，這樣就實現(xiàn)不同分頻信號的組合從而實現(xiàn)了扭振振幅可調(diào)。這里選擇80分頻來說明原理，79分頻后的信號頻率較高，代表軸轉(zhuǎn)得快；80分頻后的信號頻率較低，代表軸轉(zhuǎn)得慢，這樣快慢交錯就形成了扭振。這兩種不同頻率的信號是經(jīng)過電位器(u15)輪流輸出的，輸出的電壓幅值由電位器控制，從而模擬了傳感器的安裝位置；輸出的個數(shù)由計數(shù)與止點部分電路來控制。計數(shù)控制由計數(shù)與止點發(fā)生部分的U5(D觸發(fā)器CD4013)的第5腳與分頻部分的U1(十進制計數(shù)器CD4518)的第15腳相連，U5(D觸發(fā)器CD4013)的第1腳與U6(十六進制計數(shù)器CD4520)的第7腳相連而完成。當計數(shù)與止點發(fā)生部分的U3(十進制計數(shù)器CD4518)的4、5、6腳分別和計數(shù)與止點發(fā)生部分的U4(與門芯片7411)的1腳相連，就得到60、100、180的齒數(shù)個數(shù)，這樣就模擬了三種不同齒數(shù)的齒盤。U5(D觸發(fā)器CD4013)的11腳與U8(十進制計數(shù)器CD4518)的2腳相連得到止點信號。將輸入輸出線引到插針上就可以向用戶提供信號。
當信號源為400KHz的方波時，分頻1為80分頻，頻率2信號為79分頻時，選擇齒數(shù)為60和100的扭振信號輸出經(jīng)過扭振儀后的結(jié)果為三角波。不同的齒數(shù)頻率不同，齒數(shù)小頻率高。由于分頻數(shù)一樣，兩者的扭角幅值一樣。齒數(shù)為100時扭振信號分析結(jié)果顯示，和理論精確解的計算結(jié)果一致。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機軸系信號電子模擬方法，其特征在于，利用電子電路的方法來模擬內(nèi)燃機軸系信號，具體如下將一個固定頻率的信號進行四種倍數(shù)的分頻后得到四種頻率的信號，頻率高的代表軸系轉(zhuǎn)速高，頻率低的代表軸系轉(zhuǎn)速低，在這些信號中挑選兩種，稱為頻率1和頻率2信號，頻率1和頻率2信號送到齒數(shù)選擇電路，齒數(shù)選擇電路將按照選擇的齒數(shù)個數(shù)發(fā)送頻率1或頻率2信號到計數(shù)組合電路，計數(shù)組合電路輪流輸出頻率1或頻率2信號，這樣的兩種頻率信號輪流輸出代表了軸系時快時慢的運動特點，從而模擬了軸系的扭振信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機軸系信號電子模擬方法，其特征是，提供4種分頻倍數(shù)，由分頻1、分頻2、分頻3、分頻4共4種分頻器實現(xiàn)對原始信號的分頻，為了使輸出信號相對穩(wěn)定，輸入齒數(shù)選擇電路的兩路信號之一為分頻1的信號，另外的一路信號在分頻2～4中選一路，選擇這三種的分頻數(shù)將產(chǎn)生三種扭振幅值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機軸系信號電子模擬方法，其特征是，扭振信號經(jīng)過一個電位器輸出，通過調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)信號的電壓大小，模擬傳感器安裝位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機軸系信號電子模擬方法，其特征是，在頻率1和頻率2信號轉(zhuǎn)換的同時，計數(shù)組合電路發(fā)出一個止點信號，信號輸出的每一個周期發(fā)出一個止點信號模擬活塞的運動位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機軸系信號電子模擬方法，其特征是，齒數(shù)選擇電路模擬各種齒數(shù)的齒盤。
全文摘要
一種內(nèi)燃機軸系信號電子模擬方法屬于動力工程領域。本發(fā)明利用電子電路的方法來模擬內(nèi)燃機軸系信號，具體如下將一個固定頻率的信號進行四種倍數(shù)的分頻后得到四種頻率的信號，頻率高的代表軸系轉(zhuǎn)速高，頻率低的代表軸系轉(zhuǎn)速低，在這些信號中挑選兩種，稱為頻率1和頻率2信號，頻率1和頻率2信號送到齒數(shù)選擇電路，齒數(shù)選擇電路將按照選擇的齒數(shù)個數(shù)發(fā)送頻率1或頻率2信號到計數(shù)組合電路，計數(shù)組合電路輪流輸出頻率1或頻率2信號，這樣的兩種頻率信號輪流輸出代表了軸系時快時慢的運動特點，從而模擬了軸系的扭振信號。本發(fā)明采用電子方法，避免了機械磨損，實現(xiàn)了重量輕、體積小、功耗小的優(yōu)點，降低了開發(fā)成本。
文檔編號G01M15/00GK1488927SQ0315048
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者李玩幽, 靜波, 張志誼, 華宏星 申請人:上海交通大學