一种舷外机总成试验台及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种舷外机总成试验台及其控制方法，包括实验室地基板上分别设置的支架、水箱、联轴系统、轴承座、第一联轴器、扭矩仪、测功机和控制单元。本发明专利技术所述的验台架及其控制方法，提出了一种可靠、实用的舷外机总成试验台架用测功控制策略，对控制器算力要求不高，满足一般性实时系统使用。解决了小动力舷外机在大惯量测功系统中应用时，由于惯量不匹配引起的电机损坏或舷外机变速箱损坏的问题；适合舷外机总成自动性能验证使用，提升了通用试验室功能，避免了大惯量试验系统验证小功率舷外机使用恒负载模式的压熄问题；满足高功率段配置的通用试验室开展舷外机总成性能试验的评估，降低试验室投入成本，提高试验室的利用率。的利用率。的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种舷外机总成试验台及其控制方法


[0001]本专利技术属于舷外机测试领域，尤其是涉及一种一种舷外机总成试验台及其控制方法。

技术介绍

[0002]快速舟艇具有轻型、高速的优点，目前是军、民用市场上主要的水上轻型运输工具，由于舷外机具备快速安装和可组合使用的特点，成为快速舟艇的一种主要动力型式，用户可根据对匹配航速、运输载重的舟艇动力需求，可组合不同数量舷外机以满足使用要求。而目前柴油动力的舷外机总成在35kW～250kW功率范围设计多个功率档位，研发中为了满足多动力范围的性能验证，试验台架一般以最大功率覆盖范围配置，同时兼顾经济性、排放等瞬态试验要求常采用电力测功装置，这就造成了满足高功率配置的测功装置自身惯量极大。而小功率段舷外机总成在较大惯量系统中使用时，存在测功装置直接驱动舷外机变速箱的次级引起变速箱传动件损坏，由舷外机起动电机直接驱动时，存在电机驱动力过载造成电机部件损坏。此外，舷外机的负载特性为螺旋桨推进特性，驱动能力随转速的升高而升高，控制器以恒扭矩模式对舷外机性能验证时，惯量引入的超负载波动使舷外机不能保持在最低工作转速，从而常出现“压熄”情况，给验证中的舷外机运行安全带来隐患。
[0003]为了满足以高功率配置的舷外机测功系统对多功率段的舷外机适配情况，同时兼顾经济性、排放瞬态性能的有效验证，并有效避免电力测功装置的大惯量特性对舷外机起动、恒负载控制的应用不足，利用控制策略补偿大功率配置的电力测功器在舷外机性能验证中的适应性。在起动过程中，通过舷外机总成直接起动并在热机后进入离合适配转速，电力测功机进入驱动模式进入与舷外机相对应的转速，经过控制策略识别判别离合器接入时机，从而使舷外机具备台架性能验证状态。而在恒负载模式，根据预设的动力参数、舷外机与电力测功转动惯量等参数，设计预设控制环，降低控制过程的载荷过冲，满足柴油机瞬态性能要求的同时，避免舷外机总成验证中的“熄火”故障，保障舷外机性能通用设计试验室多功率段综合性能验证的通用性要求。
[0004]由于利用电机驱动模式对舷外机总成性能验证时，由于电机动力的补偿作用，所验证的舷外机动力性、经济性、排放等指标都会受到不同程度的影响，具体表现在高加速过程时，电机对性能补偿量较大，验证的经济性和排放指标偏小，低加速过程时，电机惯量对动力响应滞后，验证的经济性和排放指标偏大。而切换电机的负载模式验证时，由于小功率段的舷外机动力油量限制，无法保持稳定转速至动力熄火，目前各企业试验室设计时均采用小惯量的测功单元，且小动力舷外机多以水力测功器为主，造成性能验证功能受限，试验室不具备通用性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种舷外机总成试验台，以解决现有技术舷外机测试机台对控制器要求高，且小动力舷外机多以水力测功器为主，造成性能验证功能受限，试验
室不具备通用性的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种舷外机总成试验台，包括实验室地基板上分别设置的支架、水箱、联轴系统、轴承座、第一联轴器、扭矩仪、测功机和控制单元，支架上固定安装舷外机总成，且舷外机总成位于水箱内部，舷外机总成的输出端依次通过通过联轴系统、轴承座、第一联轴器、扭矩仪连接至测功机，且测功控制器依次通过变频控制器连接至控制器单元。
[0008]进一步的，所述联轴系统包括螺旋桨花键接盘、膜片联轴器、外接盘和连接轴，舷外机总成动力输出花键依次通过螺旋桨花键接盘、膜片联轴器、外接盘、连接轴、轴承座连接盘套接至轴承座，
[0009]进一步的，所述水箱侧壁设有轴孔，连接轴位于轴孔内，且轴孔内设置水封。
[0010]进一步的，所述舷外机上设置发动机转速传感器、温度传感器、油门驱动器和档位执行机构，发动机转速传感器和温度传感器信号连接至控制单元，控制单元依次通过测功控制器、油门驱动器连接舷外机油门接口，控制单元依次通过测功控制器、档位执行机构连接舷外机档位接口。
[0011]进一步的，所述测功机上分别设置第一转速传感器，且第一转速传感器和扭矩仪信号连接至测功控制器。
[0012]相对于现有技术，本专利技术所述的一种舷外机总成试验台具有以下有益效果：提出一种可靠、实用的舷外机总成试验台架用测功控制策略，对控制器算力要求不高，满足一般性实时系统使用，满足多功率范围的舷外机总成性能试验的评估，降低试验室投入成本，提高试验室的利用率。
[0013]本专利技术的另一目的在于提出一种舷外机总成试验台的起动控制方法，以解决小动力舷外机在大惯量测功系统中应用时，由于惯量不匹配引起的电机损坏或舷外机变速箱损坏的问题。
[0014]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0015]一种舷外机总成试验台的起动控制方法，在舷外机的发动机不带负载的状态下电起动，并进入暖机工况转速，待发动机的润滑油温度达到预设温度时，温度传感器信号传输至控制单元，控制单元通过测功控制器将变频控制器切换为主动驱动，测功控制器通过舷外机变速箱的定变速比系数，调整测功控制器的转速设定要求，且发动机转速传感器和第一转速传感器信号传输至控制单元，待舷外机的发动机与测功机转速差满足设定条件，则控制单元指示可接入状态，由操作人员控制接入命令，当操作人员需要舷外机接入控制单元工作时，通过选择手动或自动接入方式进入接入工作逻辑；
[0016]进一步的，所述若选择自动接入工作逻辑时，测功控制器驱动档位执行机构对舷外机的挂档，并下发指令将变频控制器切换为吸收模式，测功控制器为恒转速控制模式，由测功控制器根据发动机转速计算总成输出轴转速并对测功控制器的转速设定值进行赋值，由测功控制器根据发动机和测功机惯量计算油门位置并赋初值，测功控制器调整油门位置直至发动机转速恢复到调整前状态，调整过程中监测发动机转速，当发动机转速低于预设值时，测功控制器控制档位执行机构摘档操作，试验台架中控系统指示性能试验未准备好，测功机系统复位；
[0017]所述油门位置初值算法为：
[0018][0019]式中：α为油门位置，I
T
为电力测功机惯量，I
e
为发动机惯量。
[0020]进一步的，所述若选择手动接入工作逻辑时，测功控制器驱动档位执行机构对舷外机挂档，下发指令将变频控制器切换为吸收模式，测功控制器为恒转速控制模式，由测功控制器根据发动机转速计算总成输出轴转速并对测功控制器的转速设定值进行赋值，油门位置不进行自动控制，由操作人员根据需要进行调整，运行过程中监测发动机转速，当发动机转速低于预设值时，测功控制器控制档位执行机构摘档操作，试验台架中控系统指示性能试验未准备好，测功机系统复位；
[0021]相对于现有技术，本专利技术所述的一种舷外机总成试验台的起动控制方法具有以下优势：解决了小动力舷外机在大惯量测功系统中应用时，由于惯量不匹配引起的电机损坏或舷外机变速箱损坏的问题；适合舷外机总成自动性能验证使用，提升了通用试验室功能，避免了大惯量试验系统验证小功率舷外机使用恒负载模式的压熄问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舷外机总成试验台，其特征在于：包括实验室地基板上分别设置的支架(1)、水箱(2)、联轴系统(3)、轴承座(4)、第一联轴器(5)、扭矩仪(6)、测功机(7)和控制单元(8)，支架(1)上固定安装舷外机总成(9)，且舷外机总成(9)位于水箱(2)内部，舷外机总成(9)的输出端依次通过通过联轴系统(3)、轴承座(4)、第一联轴器(5)、扭矩仪(6)连接至测功机(7)，且测功控制器(71)依次通过变频控制器(72)连接至控制单元(8)。2.根据权利要求1所述的一种舷外机总成试验台，其特征在于：联轴系统(3)包括螺旋桨花键接盘(31)、膜片联轴器(32)、外接盘(33)和连接轴(34)，舷外机总成(9)动力输出花键依次通过螺旋桨花键接盘(31)、膜片联轴器(32)、外接盘(33)、连接轴(34)、轴承座(4)连接盘套接至轴承座(4)。3.根据权利要求2所述的一种舷外机总成试验台，其特征在于：水箱(2)侧壁设有轴孔，连接轴(34)位于轴孔内，且轴孔内设置水封(35)。4.根据权利要求1所述的一种舷外机总成试验台，其特征在于：舷外机上设置发动机转速传感器(91)、温度传感器、油门驱动器(92)和档位执行机构(93)，发动机转速传感器(91)和温度传感器信号连接至控制单元(8)，控制单元(8)依次通过测功控制器(71)、油门驱动器(92)连接舷外机油门接口，控制单元(8)依次通过测功控制器(71)、档位执行机构(93)连接舷外机档位接口。5.根据权利要求1所述的一种舷外机总成试验台，其特征在于：测功机(7)上分别设置第一转速传感器(73)，且第一转速传感器(73)和扭矩仪(6)信号连接至测功机(7)控制器。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的试验台的启动控制方法，其特征在于：在舷外机的发动机不带负载的状态下电起动，并进入暖机工况转速，待发动机的润滑油温度达到预设温度时，温度传感器信号传输至控制单元(8)，控制单元(8)通过测功控制器(71)将变频控制器(72)切换为主动驱动，测功控制器(71)通过舷外机变速箱的定变速比系数，调整测功控制器(71)的转速设定要求，且发动机转速传感器(91)和第一转速传感器(73)信号传输至控制单元(8)，待舷外机的发动机与测功机(7)转速差满足设定条件，则控制单元(8)指示可接入状态，由操作人员控制接入命令，当操作人员需要舷外机接入控制单元(8)工作时，通过选择手动或自动接入方式进入接入工作逻辑。7.根据权利要求6所述的启动控制方法，其特征在于：若选择自动接入工作逻辑时，测功控制器(71)驱动档位执行机构(93)对舷外机的挂档，并下发指令将变频控制器(72)切换为吸收模式，测功控制器(71)为恒转速控制模式，由测功控制器(71)根据发动机转速计算总成输出轴转速并对测功控制器(71)的转速设定值进...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰春，孔祥鑫，冀树德，毛玉欣，陈创，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：