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CN109141703A - 一种装车条件下发动机转矩测量的装置及方法 - Google Patents

一种装车条件下发动机转矩测量的装置及方法 Download PDF

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CN109141703A
CN109141703A CN201810989287.3A CN201810989287A CN109141703A CN 109141703 A CN109141703 A CN 109141703A CN 201810989287 A CN201810989287 A CN 201810989287A CN 109141703 A CN109141703 A CN 109141703A
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CN
China
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speed probe
fluted disc
flywheel
shaft coupling
loading condition
Prior art date
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Application number
CN201810989287.3A
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English (en)
Inventor
曹杰
高英英
梁永森
丁技峰
李志鹏
梁红波
张翔宇
苏立旺
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China North Engine Research Institute Tianjin
Original Assignee
China North Engine Research Institute Tianjin
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Publication date
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Publication of CN109141703A publication Critical patent/CN109141703A/zh
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    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
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    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
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Abstract

本发明提供了一种装车条件下发动机转矩测量的装置，包括飞轮壳、飞轮、联轴器，所述飞轮和联轴器安装在飞轮壳内，所述飞轮和联轴器之间通过轴连接，所述飞轮另一侧连接有发动机曲轴，所述联轴器另一侧连接有车辆传动箱，所述飞轮和联轴器上分别安装有第一齿盘和第二齿盘，所述飞轮壳上安装有第一转速传感器和第二转速传感器，所述第一转速传感器和第二转速传感器的探头分别正对第一齿盘和第二齿盘的齿顶。本发明有益效果：安装占用空间小，使用方便简洁，成本低廉；转速传感器技术成熟度高，采集的转速波形精度高且信号稳定，传感器与动力输出轴不直接接触，受振动与使用环境影响极小，该转矩测量方法与装置测量精度高、可靠性好。

Description

一种装车条件下发动机转矩测量的装置及方法
技术领域
本发明属于车辆动力技术领域，尤其是涉及一种装车条件下发动机转矩测量的装置及方法。
背景技术
车辆对动力性、经济性、排放性追求以及车辆的综合控制系统都需要在装车条件下实时获得发动机的运行工况。目前车辆通过转速传感器可以实时获得发动机转速，但是发动机转矩不能直接测量，一般通过发动机台架试验获得发动机万有特性，然后结合发动机转速和油门信息判断发动机工况。
发动机的转速、转矩与功率一般在发动机试验台架上通过测功机进行测量。在实际装车条件下，发动机转矩作为表征发动机工况的一个重要参数，对其测量采集要求能够在车辆上实时测量而且精度高、可靠性强。在装车条件下，由于空间限制，发动机转矩不易通过输出轴与转矩测量仪器或与测功机连接进行测量。在装车条件下采用贴应变片测量扭矩的方法需要将应变片粘贴在动力输出轴上，对粘贴操作规范要求严格，不合适的粘贴会引起测量的零飘、蠕变等问题；应变片引出的信号线很细，应变片和信号线与动力输出轴一起高速旋转而且振动剧烈，容易断开；应变片受潮后阻值不稳定，测量不准确，而车辆的实际使用环境恶劣、温度湿度变化大，因此应变片测量扭矩的精度低、可靠性差。通过贴应变片的转矩测量方式精度低、可靠性差，在实际装车条件下未能有效广泛应用。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种装车条件下发动机转矩测量的装置及方法，以解决装车条件下发动机转矩无法实时获取的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种装车条件下发动机转矩测量的装置，包括飞轮壳、飞轮、联轴器，所述飞轮和联轴器安装在飞轮壳内，所述飞轮和联轴器之间通过轴连接，所述飞轮另一侧连接有发动机曲轴，所述联轴器另一侧连接有车辆传动箱，所述飞轮和联轴器上分别安装有第一齿盘和第二齿盘，所述飞轮壳上安装有第一转速传感器和第二转速传感器，所述第一转速传感器和第二转速传感器的探头分别正对第一齿盘和第二齿盘的齿顶。
进一步的，所述第一转速传感器和第二转速传感器的探头分别位于第一齿盘和第二齿盘的正上方。
进一步的,所述第一转速传感器和第二转速传感器均为磁电式传感器。
进一步的,所述第一转速传感器和第二转速传感器均为霍尔式传感器。
进一步的,所述第一齿盘和第二齿盘上均均匀分布有120个齿，且均去掉其中一个齿。
本申请还提供了另一种实施例，一种装车条件下发动机转矩测量的方法，包括以下步骤：
A.当车辆运行时，输出转矩，轴在转矩作用下发生扭转，第一齿盘和第二齿盘出现错位，使得第一转速传感器和第二转速传感器波形出现相位差Δt；
B.通过以下公式计算出发动机的输出转矩T，
其中，n表示发动机转速；表示轴的扭角，即两个齿盘的错位角度；l表示轴的长度；Ip表示轴截面的极惯性矩；G表示轴材料的切变模量。
相对于现有技术，本发明所述的装车条件下发动机转矩测量的装置及方法具有以下优势：
本发明所述的装车条件下发动机转矩测量的装置在现有的发动机飞轮盘和联轴器上安装齿盘，在现有的飞轮壳上安装两个转速传感器，安装占用空间小，使用方便简洁，成本低廉；转速传感器技术成熟度高，采集的转速波形精度高且信号稳定，传感器与动力输出轴不直接接触，受振动与使用环境影响极小，该转矩测量方法与装置测量精度高、可靠性好；利用两个转速传感器的波形相位差可以准确获得发动机输出转矩，解决了装车条件下发动机工况无法实时获取的问题。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的装车条件下发动机转矩测量的装置结构示意图；
图2为发动机转矩输出时两个转速传感器的波形及其相位差的示意图。
附图标记说明：
1-飞轮；2-联轴器；3-车辆传动箱；4-发动机曲轴；5-飞轮壳；6-第一齿盘；7-第二齿盘；8-轴；9-第一转速传感器；10-第二转速传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种装车条件下发动机转矩测量的装置，包括飞轮壳5、飞轮1、联轴器2，所述飞轮1和联轴器2安装在飞轮壳5内，所述飞轮1和联轴器2之间通过轴8连接，所述飞轮1另一侧连接有发动机曲轴4，所述联轴器2另一侧连接有车辆传动箱3，所述飞轮1和联轴器2上分别安装有第一齿盘6和第二齿盘7，所述飞轮壳5上安装有第一转速传感器9和第二转速传感器10，所述第一转速传感器9和第二转速传感器10的探头分别正对第一齿盘6和第二齿盘7的齿顶。
所述第一转速传感器9和第二转速传感器10的探头分别位于第一齿盘6和第二齿盘7的正上方。
所述第一转速传感器9和第二转速传感器10均为磁电式传感器。
所述第一转速传感器9和第二转速传感器10均为霍尔式传感器。
所述第一齿盘6和第二齿盘7上均均匀分布有120个齿，且均去掉其中一个齿，这是为了利用第一转速传感器9和第二转速传感器10分别对第一齿盘6和第二齿盘7进行检测时，当每转到缺齿处时，表示齿盘转完一周，这样就能记录下来两个齿盘出现错位时，第一转速传感器9和第二转速传感器10产生的相位差。
本申请还提供了另一种实施例，一种装车条件下发动机转矩测量的方法，包括以下步骤：
A.当车辆运行时，输出转矩，轴8在转矩作用下发生扭转，第一齿盘6和第二齿盘7出现错位，使得第一转速传感器9和第二转速传感器10波形出现相位差Δt，如图2所示；
B.通过以下公式计算出发动机的输出转矩T，第一转速传感器9获得发动机转速，解决了装车条件下发动机转矩测量的问题，从而获得车辆发动机的实时运行工况。
其中，n表示发动机转速；表示轴8的扭角，即两个齿盘的错位角度；l表示轴8的长度；Ip表示轴8截面的极惯性矩；G表示轴8材料的切变模量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种装车条件下发动机转矩测量的装置，其特征在于：包括飞轮壳、飞轮、联轴器，所述飞轮和联轴器安装在飞轮壳内，所述飞轮和联轴器之间通过轴连接，所述飞轮另一侧连接有发动机曲轴，所述联轴器另一侧连接有车辆传动箱，所述飞轮和联轴器上分别安装有第一齿盘和第二齿盘，所述飞轮壳上安装有第一转速传感器和第二转速传感器，所述第一转速传感器和第二转速传感器的探头分别正对第一齿盘和第二齿盘的齿顶。
2.根据权利要求1所述的一种装车条件下发动机转矩测量的装置，其特征在于：所述第一转速传感器和第二转速传感器的探头分别位于第一齿盘和第二齿盘的正上方。
3.根据权利要求1所述的一种装车条件下发动机转矩测量的装置，其特征在于：所述第一转速传感器和第二转速传感器均为磁电式传感器。
4.根据权利要求1所述的一种装车条件下发动机转矩测量的装置，其特征在于：所述第一转速传感器和第二转速传感器均为霍尔式传感器。
5.根据权利要求1所述的一种装车条件下发动机转矩测量的装置，其特征在于：所述第一齿盘和第二齿盘上均均匀分布有120个齿，且均去掉其中一个齿。
6.一种如权利要求1-5中任一所述装车条件下发动机转矩测量的装置的测量方法，包括以下步骤：
A.当车辆运行时，输出转矩，轴在转矩作用下发生扭转，第一齿盘和第二齿盘出现错位，使得第一转速传感器和第二转速传感器波形出现相位差Δt：
B.通过以下公式计算出发动机的输出转矩T，
其中，n表示发动机转速；表示轴的扭角，即两个齿盘的错位角度；l表示轴的长度；Ip表示轴截面的极惯性矩；G表示轴材料的切变模量。
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