應用領域：汽車業(yè)
使用產(chǎn)品：LabVIEW FPGA
挑戰(zhàn)：開發(fā)一個小型的高精度板卡，用于引擎的硬件在環(huán)(HIL)測試
解決方案：
使用NI LabVIEW FPGA 模塊，在一個完整的HIL測試環(huán)境下對引擎進行建模，創(chuàng)建一個引擎HIL仿真器，最高可以對12缸的引擎數(shù)據(jù)進行仿真。
在MicroNova，我們?yōu)槠嚬I(yè)測試工作臺的自動化生產(chǎn)整套承包系統(tǒng)，包括對分塊車體、信息娛樂、底盤、以及電力電子控制單元(ECU)等系統(tǒng)的測試。
世界上第一個12缸、汽油噴射仿真器我們最近開發(fā)了一種全新的、靈活的可編程引擎HIL板卡，它能夠展現(xiàn)HIL仿真器在自動化和仿真領域最新的發(fā)展狀況。使用NI LabVIEW FPGA模塊和NI PXI-7831R可重復配置I/O模塊，我們進行了相應的開發(fā)，使板卡能夠直接對12缸的直接汽油噴射器進行仿真。這是世界上第一種能夠?qū)@種情況進行仿真的板卡。另外，它的小型化架構(gòu)非常適合移動的汽車測試。我們還借助LabVIEW整合了一些其它的優(yōu)勢特點，包括在更小的空間內(nèi)整合更多的功能和接口，能夠達到更高的精度和性能，這些都為未來的應用打下了堅實的基礎。
開發(fā)一個靈活的、多功能引擎仿真器引擎HIL板卡代表了一個完整的引擎仿真器的基礎。引擎高速傳感信號的捕捉是非常精密的，因此我們需要一塊能適應這項任務的板卡。在捕捉傳感信號之后，我們在物理上對這個過程中產(chǎn)生的引擎測試數(shù)據(jù)進行調(diào)理，為進一步的邏輯處理做準備。之后我們使用一種為各類引擎特別開發(fā)的軟件模型，直接在板卡上面對信號進行評估，以確保能夠?qū)崿F(xiàn)對參數(shù)的控制和調(diào)整，而這些參數(shù)對于仿真一個特定的引擎是必需的。
我們也能夠?qū)PU、系統(tǒng)中的其它I/O板卡以及曲柄角度進行觸發(fā)， 并在系統(tǒng)范圍內(nèi)通過背板總線上的信號對它們進行同步。我們也可以使用這些信號控制外部儀器(例如示波器)。
盡管板卡采用了小型化架構(gòu)(尺寸為標準的歐洲板卡尺寸)，但仍能夠滿足12缸引擎高速信號的所有需要。我們能夠提供和重新測量所有需要的引擎信號，并通過單獨配置使板卡能夠適應不同的氣缸數(shù)目。因此我們可以在不同的時間在同一個板卡上采用不同的配置。
我們的板卡能夠生成任意給定特性的曲柄輸入信號以及多達四個獨立凸輪軸輸入信號，這些特性包括，基于仿真輸出結(jié)果“revolution”的可變凸輪軸控制，以及控制器位置信號“凸輪軸調(diào)整”。
引擎HIL板卡可以與曲軸角度同步記錄所有的汽油噴射時間和點火角度，并將這些數(shù)據(jù)提供給HIL CPU作為仿真輸入。引擎HIL板卡通過模擬、數(shù)字以及脈寬調(diào)制器接口進行輸入信號采集，并同時通過同樣的接口輸出變量數(shù)據(jù)。碰撞信號的仿真則是通過多達六個獨立傳感器，根據(jù)用戶定義的碰撞函數(shù)，產(chǎn)生基于旋轉(zhuǎn)的輸出信號。
我們的引擎HIL板卡的優(yōu)勢不僅在于小型化的架構(gòu)，還在于超高的精度。
模擬I/O的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，分辨率達到16比特，并且可以在脫離多路復用器的情況下獨立工作，最大程度上保證了通道間的隔離，從而保證了信號的質(zhì)量。輸入和輸出之間很短的轉(zhuǎn)換周期為未來的高性能應用打下了基礎。
可能的應用領域包括大小不一的各種引擎，例如：
·12缸V引擎：可變閥門驅(qū)動，凸輪軸調(diào)整可進行無限制操作，兩個節(jié)汽門可進行有限制操作，六個碰撞傳感器，直接油門噴射。
·六缸內(nèi)嵌式引擎：可變閥門驅(qū)動，可變凸輪軸調(diào)整可進行無限制操作，一個節(jié)汽門可進行有限制操作，三個碰撞傳感器，直接油門噴射。
·四缸，共軌的嵌入式柴油引擎：帶有渦輪增壓器，渦輪中冷器，一個節(jié)汽門。
·兩缸V引擎：帶有進氣管噴射，兩個碰撞傳感器，兩個節(jié)汽門(摩托車用引擎)
我們采用LabVIEW開發(fā)的引擎HIL板卡整合程度非常高，并且能夠在引擎仿真器接口上提供非常高的性能參數(shù)指標。通過配置，對大多數(shù)型號的引擎來說，我們能夠以非常高的精度，靈活地采集高速引擎信號。因此，隨著我們在系統(tǒng)中高效地實現(xiàn)這些測試，引擎控制器測試的效果也將得到提升。
