[發(fā)明專利]一種發(fā)動機阻力力矩的測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811591701.1
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109655184A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊福源;杜磊;胡耀東;姚昌晟
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發(fā)明提出一種發(fā)動機阻力力矩的測試方法，屬于發(fā)動機控制領(lǐng)域。該方法首先在發(fā)動機氣缸中安裝氣缸壓力傳感器，在發(fā)動機和恒速設(shè)備之間的連接軸上安裝轉(zhuǎn)矩采集裝置和轉(zhuǎn)角采集裝置；切斷發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)，使用恒速設(shè)備倒拖發(fā)動機轉(zhuǎn)動，并記錄轉(zhuǎn)矩信號實際測量值、發(fā)動機曲軸角度、缸壓信號和轉(zhuǎn)速；從靜止到發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速區(qū)間上，對轉(zhuǎn)速做N組平均分割，對分割后的轉(zhuǎn)速進行掃描實驗，得到轉(zhuǎn)矩理論值關(guān)于發(fā)動機曲軸角度、缸壓信號和轉(zhuǎn)速的一個離散數(shù)值表；然后計算由氣體壓縮產(chǎn)生的阻力轉(zhuǎn)矩；最終得到由摩擦和阻尼產(chǎn)生的阻力轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明通過精準(zhǔn)測量散點扭矩值并建立模型，能夠精確計算出扭矩值，為后期控制電機補償扭矩波動提供可靠的依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動機控制領(lǐng)域，特別提出一種發(fā)動機阻力力矩的測試方法。

背景技術(shù)

汽車發(fā)動機在工作時會產(chǎn)生震動。發(fā)動機震動影響乘車體驗，而造成發(fā)動機震動的原因是扭矩輸出成周期波動，要想控制整個扭矩波動，就要檢測整個波動的規(guī)律并建立對應(yīng)的模型。

在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩建模過程中，會涉及到三個方面，一個是動力的發(fā)生，燃燒過程產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，一個是曲柄連桿動力學(xué)，一個是阻力和阻尼。

動力的發(fā)生是可以通過噴油量，進氣量等控制參數(shù)計算出來的，曲柄連桿動力學(xué)和曲軸動力學(xué)則是可以根據(jù)發(fā)動機的幾何尺寸和質(zhì)量、慣量計算出來的。但是阻力和阻尼，由于發(fā)動機的摩擦面眾多，是很難精確計算的。

現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)矩是通過計算推理得出，但是其中的阻力和阻尼很難精確計算，因為缸內(nèi)燃燒情況不穩(wěn)定、分缸不均勻性會影響計算的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種發(fā)動機阻力力矩的測試方法。本發(fā)明通過精準(zhǔn)測量散點扭矩值并建立對應(yīng)模型，能夠精確計算出扭矩值，為后期如何控制電機補償扭矩波動提供可靠的依據(jù)。

本發(fā)明提出一種發(fā)動機阻力力矩的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在發(fā)動機的氣缸中安裝氣缸壓力傳感器，在發(fā)動機和恒速設(shè)備之間的連接軸上分別安裝轉(zhuǎn)矩采集裝置和轉(zhuǎn)角采集裝置；所述氣缸壓力傳感器用于采集發(fā)動機的缸壓；所述轉(zhuǎn)角采集裝置用于采集發(fā)動機的曲軸的轉(zhuǎn)角信號，以及利用此信號得到所述發(fā)動機的實時轉(zhuǎn)速；所述轉(zhuǎn)矩采集裝置包括套設(shè)在連接軸上且相對設(shè)置的轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)采集件和轉(zhuǎn)矩固定接收件，所述轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)采集件隨連接軸轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)矩固定接收件固定不動；其中，所述轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)采集件上設(shè)置有形變傳感器，用于檢測連接軸的轉(zhuǎn)矩，并將該轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩電信號輸出；所述轉(zhuǎn)矩固定接收件包括固定件電路板，所述轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)采集件包括旋轉(zhuǎn)件電路板，所述固定件電路板或者所述旋轉(zhuǎn)件電路板上具有用于接收并處理所述轉(zhuǎn)矩電信號的處理單元；

2)切斷發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)，使用恒速設(shè)備倒拖發(fā)動機轉(zhuǎn)動，并記錄轉(zhuǎn)矩采集裝置上的轉(zhuǎn)矩信號實際測量值F、轉(zhuǎn)角采集裝置上的發(fā)動機曲軸角度θ_CA和轉(zhuǎn)速ω、以及氣缸壓力傳感器上的缸壓信號P；

3)從靜止到發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速區(qū)間上，對轉(zhuǎn)速ω做N組平均分割，對分割后的轉(zhuǎn)速進行掃描實驗，得到關(guān)于M＝F₁(θ_CA、ω、P)一個離散數(shù)值表；其中M是由轉(zhuǎn)矩采集裝置測得的發(fā)動機總阻力轉(zhuǎn)矩值；

4)計算由氣體壓縮產(chǎn)生的阻力轉(zhuǎn)矩，表達式如下：

M_p＝F₂(P、θ_CA)＝F_t·r

其中，r為曲柄半徑，F(xiàn)t為氣體壓縮力在垂直于連桿大頭半徑方向上的分力；

5)計算由摩擦和阻尼產(chǎn)生的阻力轉(zhuǎn)矩，表達式如下：

M_f＝F₁(θ_CA、ω、P)-F₂(P、θ_CA)。