LabVIEW FPGA应用于全面的发动机仿真虚拟仪器

LabVIEW FPGA应用于全面的发动机仿真虚拟仪器

 北京瀚文网星科技有限公司

我们zui近开发了一种创新、灵活、可编程的发动机HIL仿真板，它代表了汽车仿真领域HIL仿真器的进展。使用NI LabVIEW FPGA模块和PXI-7831R可重配置I/O模块，我们开发的这块HIL板卡模拟了多达12缸的直接喷油装置。这是这样的仿真*次得以实现。系统所具有的紧凑的架构非常适合汽车测试。LabVIEW为我们带来了很多额外的优势，因为它使我们能在一个更小的空间里整合更多的函数和接口，具有更高的精度，而且也为未来的高性能应用要求提供了扩展空间。

开发一款灵活、多功能的发动机仿真器

发动机HIL仿真板是一个完整发动机HIL仿真器的基础。对发动机信号的高速捕获是个非常复杂的过程，所以我们需要一个专门针对该任务的电路板。在信号捕获环节之后，我们还会将这个过程获得的发动机数据进行调整，以用于进一步的逻辑处理。然后，利用为每种发动机特制的软件模型，我们将直接在板上对信号进行评估，以确保模拟该种发动机所必须的控制调节参数可用。

我们可以触发CPU和系统中其它I/O板卡，并同时测量曲轴角度，并与系统的总线背板信号同步。我们还可以利用这些信号来控制外部仪器（例如示波器）。

尽管该仿真板的紧凑型架构（标准欧洲板的大小）体积并不大，它却满足了快速仿真12缸发动机信号的所有需求。我们能够生成和重新测量所有必要的发动机信号，而且仅通过调整配置就可以将该仿真板卡用于不同气缸数的发动机。所以，可以在同一块仿真板卡上实现不同时间不同配置。

我们的仿真板产生了曲轴输入信号和多达四个任意参数的独立凸轮轴输入信号，包括在仿真输出“回转”信号的基础上实现可变凸轮轴控制，以及根据控制器位置信号实现“凸轮轴调整”。

发动机的HIL仿真板能够与曲轴的转角同步记录其燃油喷射总次数和点火角度，并把它们作为HIL CPU的仿真输入。它通过模拟、数字和脉冲宽度调制（Pulse-width modulator, PWM）接口获取输入信号，并通过相同数量接口类型输出变量。爆震信号的仿真则是由一个用户定义的包含六路独立传感器变量的爆震函数决定的。该函数的输出与转速也有关系。

我们的发动机HIL仿真板的优势不仅表现在它紧凑的结构，同时也体现在它高度的准确性上。在没有多路复用的情况下，模拟I/O通道的数字模拟转换器（Digital-to-analog converter, DAC）将信号独立地转换为16位的数据，因而保证了在各通道独立情况下实现高质量的信号。输入输出转换周期短也为未来的高性能应用提供了扩展空间。

该HIL仿真板可能的应用领域包括种类繁多的各种等级发动机，例如：

·         12缸V型发动机，拥有非限定操作所需的多种气阀驱动和可调凸轮轴，限定操作所需的两个节流阀、六个爆震传感器，以及直接燃油喷射装置

·         6缸直列发动机，拥有非限定操作所需的多种气阀驱动和可调凸轮轴，遏制操作所需的一个节流阀、三个爆震传感器，以及直接燃油喷射装置

·         4缸共轨柴油直列发动机，拥有涡轮增压机、增压空气冷却器以及一个节流阀

·         2缸V型发动机，拥有进气管喷射器、两个爆震传感器，和两个节流阀（摩托车）。

我们使用LabVIEW开发的这款发动机HIL仿真板为高集成度设计，在发动机HIL仿真接口方面性能优异。通过配置，我们可以一种灵活无误的方式zui大精度地捕获发动机的大多数高速信号。因此，使用这个 系统高效运行测试，发动机控制器测试的质量显著提高。

 北京瀚文网星科技有限公司，是一家以LabVIEW（虚拟仪器）为主要技术手段的开发公司，为您提供全套的系统集成服务，包括结构设计、软件开发、软件与硬件的产品升级与改造。其服务领域包括：汽车、通信、航空、半导体、电子设计生产、过程控制和生物医学等各领域。涵盖了从研发、测试、生产到服务的产品开发所有阶段。

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