用角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法，包括的步驟有：在發(fā)動機曲軸后部串聯(lián)設(shè)置一級和二級慣性飛輪；測量發(fā)動機、一級和二級慣性飛輪的角速度；計算發(fā)動機、一級和二級慣性飛輪的角加速度；利用發(fā)動機和一級慣性飛輪兩者的角加速度分別測定發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動慣量和發(fā)動機的轉(zhuǎn)動扭矩；根據(jù)測量工況需要設(shè)定發(fā)動機曲軸的角加速度測量誤差閥值，判斷角速度的測定誤差是否符合誤差閥值要求；用優(yōu)化后的角加速度參數(shù)計算發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩。該方法具有原理可靠、工藝簡單、耗油量少的優(yōu)點，可以依據(jù)檢測需求選擇快速測量或精準(zhǔn)測量。
【專利說明】
用角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，具體是基于轉(zhuǎn)動慣量原理用角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動 機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法。 技術(shù)背景
[0002] 發(fā)動機是汽車上重要的動力裝置，其性能的好壞直接影響汽車的動力性、經(jīng)濟性、 可靠性及排放等。發(fā)動機的有效功率是曲軸對外輸出的功率，是一個綜合性評價指標(biāo)。通過 該指標(biāo)可以定性地確定發(fā)動機的技術(shù)狀況，并定量地獲得發(fā)動機的動力性。
[0003] 現(xiàn)有檢測發(fā)動機有效功率的方法，分為穩(wěn)態(tài)測功和動態(tài)測功兩種。穩(wěn)態(tài)測功是指 發(fā)動機在節(jié)氣門開度一定、轉(zhuǎn)速一定和其它參數(shù)保持不變的穩(wěn)定狀態(tài)下，在測功器上測定 功率的一種方法。常見的測功器有水力測功器、電力測功器和電渦流測功器等。測功器可測 出發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，然后通過計算得出功率。穩(wěn)態(tài)測功時，不論發(fā)動機的工作行程數(shù)和 形式如何，其有效功率Pe、有效轉(zhuǎn)矩T tq和轉(zhuǎn)速n均具有下列關(guān)系
[0005] 動態(tài)測功是通過測試加速時間來測定平均功率，有的采用通過測角加速度以確定 瞬時功率。
[0006] 汽車的動力性系指汽車在良好路面上直線行駛時，由汽車受到的縱向外力決定 的、所能達到的平均行駛速度。汽車是一種高效率的運輸工具，運輸效率之高低在很大程 度上取決于汽車的動力性。
[0008] 其中，F(xiàn)t-驅(qū)動力；
[0009] r-車輪滾動半徑；
[0010] Ttq-發(fā)動機轉(zhuǎn)矩；
[0011] ig-變速器傳動比；
[0012] io-主減速器傳動比；
[0013] %-傳動系的機械效率。
[0014] 從式（1)、（2)可以看出，只要準(zhǔn)確測定發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，就可進一步測算發(fā)動機的有 效功率和汽車的驅(qū)動力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于轉(zhuǎn)動慣量原理用角加速度 參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法，該方法具有原理可靠、工藝簡單、耗油量少、測量速 度快、精準(zhǔn)度高的優(yōu)點。
[0016] 實現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術(shù)方案是：
[0017] 角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法，包括以下步驟：
[0018] (1)在發(fā)動機曲軸后部串聯(lián)設(shè)置一級和二級慣性飛輪；
[0019] (2)測量發(fā)動機、一級和二級慣性飛輪的角速度；
[0020] (3)計算發(fā)動機、一級和二級慣性飛輪的角加速度；
[0021] (4)利用發(fā)動機和一級慣性飛輪兩者的角加速度分別測定發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動慣量 和發(fā)動機的轉(zhuǎn)動扭矩；
[0022] (5)根據(jù)測量工況需要設(shè)定發(fā)動機曲軸的角加速度測量誤差閥值，利用二級慣性 飛輪和一級慣性飛輪兩者的角加速度的相互關(guān)系，判斷角加速度的測定誤差是否的在誤差 閥值范圍內(nèi)；如果一級慣性飛輪的角加速度與二級慣性飛輪角加速度的2倍的差值的絕對 值小于等于誤差閥值，滿足要求進入步驟(6);如果一級慣性飛輪的角加速度與二級慣性飛 輪角加速度的2倍的差值大于誤差閥值，則給二級慣性飛輪增大一個測試單位，返回步驟 (2)，再測量二級慣性飛輪的角加速度，按流程進行;如果一級慣性飛輪的角加速度與二級 慣性飛輪角加速度的2倍的差值小于負(fù)誤差閥值，則給二級慣性飛輪減小一個測試單位，返 回步驟(2)，再測量二級慣性飛輪的角加速度，按流程進行；
[0023] (6)用步驟(5)優(yōu)化后的角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差，計算發(fā)動機的轉(zhuǎn) 矩。
[0024] 通過計算得出的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)工況點的轉(zhuǎn)速可以計算出發(fā)動機的功率。
[0025] 步驟（1)所述在發(fā)動機曲軸后部串聯(lián)設(shè)置一級和二級慣性飛輪，是利用發(fā)動機缸 體內(nèi)現(xiàn)有的曲軸及與曲軸配裝的飛輪，串聯(lián)一級慣量飛輪，通過一級飛輪電磁離合器與發(fā) 動機曲軸飛輪連接，二級慣量飛輪通過二級飛輪電磁離合器與一級慣量飛輪連接。
[0026] 在發(fā)明方法中，設(shè)步驟(2)中的測量的發(fā)動機的角速度為on，一級慣量飛輪的角 速度為《 2，二級慣量飛輪的角速度為W 3 ;
[0027] 設(shè)步驟(3)中的計算得到發(fā)動機的角加速度為&，一級慣量飛輪的角加速度為此， 二級慣量飛輪的角加速度為
[0028] 步驟(4)所述利用發(fā)動機和一級慣性飛輪兩者的角加速度分別測定發(fā)動機曲軸的 轉(zhuǎn)動慣量和發(fā)動機的轉(zhuǎn)動扭矩，先假設(shè)測定的發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動慣量為，一級慣量飛輪 的轉(zhuǎn)動慣量為J 2，二級慣量飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為J3;
[0029]測定的發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動慣量心，發(fā)動機的轉(zhuǎn)扭矩Ttq(t)，具體方法是固定發(fā)動機 油門在某一測試位置時，測出以下曲線：
[0030]發(fā)動機曲軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)速增長曲線:yi= wKt)
[0031] -級慣量飛輪轉(zhuǎn)速增長曲線:y2= W2(t)
[0032]二級慣量飛輪轉(zhuǎn)速增長曲線:y3= w3(t)
[0033]發(fā)動機的慣量系統(tǒng)的曲線為：
[0034] 不帶慣量飛輪的發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)矩曲線：
[0035] 帶一級慣量飛輪的發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)矩曲線：
[0036] 帶二級慣量飛輪的發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)矩曲線：
[0037] 因油門固定，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定
i為角加速度，則：
[0038] Ttq(t)=Jl01，Ttq(t) = (Jl+j2)02
[0039] ^1=(^2)|32
[0042]進一步，Ttq⑴=⑶+心他二 U+jAjdfc
[0043]以J3 = Ji+J2為基準(zhǔn)初次選用二級慣量飛輪，則可得:& = 2&
[0044]用前面測定的一、二級慣量飛輪轉(zhuǎn)速增長曲線:y2= W2(t)，y3= w3(t);
[0045] 進一步可求導(dǎo)出fefo。
[0046] 步驟(5)所述根據(jù)測量工況需要設(shè)定發(fā)動機曲軸的角加速度測量誤差閥值e，判斷 角速度的測定誤差，具體是:如果lfe-2031〇,滿足測量要求進入步驟(6);如果0 2-203>￡給 二級慣量飛輪J3增大一個測試單位，返回步驟(2)步，再測量二級慣性飛輪的角速度，按流 程進行；如果此-2fo〈-e給二級慣量飛輪J3減小一個測試單位，返回第(2)步，再測量二級慣 性飛輪的角速度，按流程進行。
[0047] 步驟(6)所述用優(yōu)化后的角加速度參數(shù)及二級量飛輪J3計算發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩Ttq(t) = 2J303，
由于加載二級慣量飛輪載荷后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升平穩(wěn)，所以測 量結(jié)果更精準(zhǔn)。
[0048]本發(fā)明方法是利用轉(zhuǎn)動慣量與角加速的乘積等于轉(zhuǎn)矩的基本原理測定發(fā)動機有 效轉(zhuǎn)矩，同時進一步測定發(fā)動機有效功率的新方法。利用發(fā)動機本身曲軸的等效轉(zhuǎn)動慣量， 在發(fā)動機曲軸后部串聯(lián)一級和二級慣性飛輪，通過分別測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增長規(guī)律、串聯(lián) 的一級慣性飛輪的加速時間曲線、串聯(lián)的二級慣性飛輪的加速時間曲線，完成如下工作： 1、利用發(fā)動機自身及加載一級飛輪的兩者的角加速度快速測量發(fā)動機曲軸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣 量;2、利用發(fā)動機自身及加載一級飛輪兩者的角加速度快速測量發(fā)動機轉(zhuǎn)矩;3、計算加載 一級飛輪及二級慣量飛輪載荷兩者的角加速度誤差，判定測量角加速度誤差大小，優(yōu)化發(fā) 動機轉(zhuǎn)矩測量;4、利用加載二級慣量飛輪載荷后，發(fā)動機加速運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，準(zhǔn)確測量發(fā)動機轉(zhuǎn) 矩。該方法具有原理可靠、工藝簡單、耗油量少的優(yōu)點，可以依據(jù)檢測需求選擇快速測量或 精準(zhǔn)測量。
【附圖說明】
[0049] 圖1為本發(fā)明方法的流程圖；
[0050] 圖2為在發(fā)動機曲軸后部串聯(lián)設(shè)置一級和二級慣性飛輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]圖中，1.二級慣性飛輪2.-級慣性飛輪3.發(fā)動機曲軸飛輪4.發(fā)動機曲軸5.- 級電磁離合器6.二級電磁離合器。
【具體實施方式】
[0052]結(jié)合附圖和實施例對本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進一步的說明，但不是對本發(fā)明的限定。
[0053] 實施例
[0054] 用角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法，包括以下步驟：
[0055] (1)在發(fā)動機曲軸后部串聯(lián)設(shè)置一級和二級慣性飛輪，如圖2所示:是利用發(fā)動機 缸體內(nèi)現(xiàn)有的曲軸4及與曲軸配裝的飛輪3,在發(fā)動機曲軸飛輪3后串聯(lián)一級慣量飛輪2,通 過一級飛輪電磁離合器5與發(fā)動機曲軸飛輪3連接，二級慣量飛輪1通過二級飛輪電磁離合 器6與一級慣量飛輪2連接。
[0056] (2)測量發(fā)動機、一級和二級慣性飛輪的角速度，設(shè)測量的發(fā)動機的角速度為 一級慣量飛輪的角速度為《 2，二級慣量飛輪的角速度為W 3。
[0057] (3)計算發(fā)動機、一級和二級慣性飛輪的角加速度，設(shè)計算得到發(fā)動機的角加速度 為，一級慣量飛輪的角加速度為&，二級慣量飛輪的角加速度為&。
[0058] (4)利用發(fā)動機和一級慣性飛輪兩者的角加速度分別測定發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動慣量 和發(fā)動機的轉(zhuǎn)動扭矩，先假設(shè)測定的發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動慣量為，一級慣量飛輪的轉(zhuǎn)動慣 量為J2，二級慣量飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為J3 ;
[0059] 測定的發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動慣量心，發(fā)動機的轉(zhuǎn)扭矩Ttq(t)。
[0060] 具體方法是固定發(fā)動機油門在80 %開度位置時，測出以下曲線：
[0061] 發(fā)動機曲軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)速增長曲線：=歷fD上標(biāo)表示油門位置（80%開 ，. 度），即工況點；下標(biāo)表示不同慣量系統(tǒng)曲線類型；
[0062] 一級慣量飛輪轉(zhuǎn)速增長曲線:_f28 = ￥(/:)
[0063]二級慣量飛輪轉(zhuǎn)速增長曲線:/38 =
[0064]發(fā)動機的慣量系統(tǒng)的慣量曲線為：
[0065] 不帶慣量飛輪的發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)矩曲線
[0066] 帶一級慣量飛輪的發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)矩曲線：
[0067] 帶二級慣量飛輪的發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)矩曲線：
[0068] 因油門固定，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定：
為角加速度，則：

[0074] 以JpJi+Js為基準(zhǔn)初次選用二級慣量飛輪，則可得：#28 = 2/^
[0075] 用前面測定的一、二級慣量飛輪轉(zhuǎn)速增長曲線：y28 = ?28fc/38 =
[0076] 進一步可求導(dǎo)出/?28 #38
[0077] (5)根據(jù)測量工況需要設(shè)定發(fā)動機曲軸的角加速度測量誤差閥值e，判斷角速度的 測定誤差，具體是:如果/?丨-2於f 滿足測量要求進入步驟(6);如果蘆28 _2/?;8 >￡ 給二級慣量飛輪J3增大一個測試單位，返回步驟(2)步，再測量二級慣性飛輪的角速度，按 流程進行；如果_2#38 <_'給二級慣量飛輪J3減小一個測試單位，返回第(2)步，再 測量二級慣性飛輪的角速度，按流程進行。
[0078] (6)用步驟（5)用優(yōu)化后的角加速度參數(shù)及二級慣量飛輪J3計算發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩 r^(〇 = 2/3^38
由于加載二級慣量飛輪載荷后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升平穩(wěn)， 所以測量結(jié)果更精準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 用角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 在發(fā)動機曲軸后部串聯(lián)設(shè)置一級和二級慣性飛輪； (2) 測量發(fā)動機、一級和二級慣性飛輪的角速度； (3) 計算發(fā)動機、一級和二級慣性飛輪的角加速度； (4) 利用發(fā)動機和一級慣性飛輪兩者的角加速度分別測定發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動慣量和發(fā) 動機的轉(zhuǎn)動扭矩； (5) 根據(jù)測量工況需要設(shè)定發(fā)動機曲軸的角加速度測量誤差閥值，利用二級慣性飛輪 和一級慣性飛輪兩者的角加速度的相互關(guān)系，判斷角加速度的測定誤差是否的在誤差閥值 范圍內(nèi)；如果一級慣性飛輪的角加速度與二級慣性飛輪角加速度的2倍的差值的絕對值小 于等于誤差閥值，滿足要求進入步驟(6);如果一級慣性飛輪的角加速度與二級慣性飛輪角 加速度的2倍的差值大于誤差閥值，則給二級慣性飛輪增大一個測試單位，返回步驟(2)，再 測量二級慣性飛輪的角加速度，按流程進行；如果一級慣性飛輪的角加速度與二級慣性飛 輪角加速度的2倍的差值小于負(fù)誤差閥值，則給二級慣性飛輪減小一個測試單位，返回步驟 (2)，再測量二級慣性飛輪的角加速度，按流程進行； (6) 用步驟(5)優(yōu)化后的角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差，計算發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法，其特征在于： 步驟（1)所述在發(fā)動機曲軸后部串聯(lián)設(shè)置一級和二級慣性飛輪，是利用發(fā)動機缸體內(nèi)現(xiàn)有 的曲軸及與曲軸配裝的飛輪，串聯(lián)一級慣量飛輪，通過一級飛輪電磁離合器與發(fā)動機曲軸 飛輪連接，二級慣量飛輪通過二級飛輪電磁離合器與一級慣量飛輪連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法，其特征在于： 設(shè)步驟(2)中的測量的發(fā)動機的角速度為on，一級慣量飛輪的角速度為《 2,二級慣量飛輪 的角速度為《 3; 設(shè)步驟(3)中的計算得到發(fā)動機的角加速度為&，一級慣量飛輪的角加速度為此，二級 慣量飛輪的角加速度為&B; 步驟(4)所述利用發(fā)動機和一級慣性飛輪兩者的角加速度分別測定發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動 慣量和發(fā)動機的轉(zhuǎn)動扭矩，先假設(shè)測定的發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動慣量為，一級慣量飛輪的轉(zhuǎn) 動慣量為J2，二級慣量飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為J 3; 測定的發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動慣量心，發(fā)動機的轉(zhuǎn)扭矩Ttq(t)，具體方法是固定發(fā)動機油門 在某一測試位置時，測出以下曲線： 發(fā)動機曲軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)速增長曲線:yi= wdt) 一級慣量飛輪轉(zhuǎn)速增長曲線為:y2= W2(t) 二級慣量飛輪轉(zhuǎn)速增長曲線:y3 = u 3 (t) 發(fā)動機的慣量系統(tǒng)的曲線為： 不帶慣量飛輪的發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)矩曲線：帶一級慣量飛輪的發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)矩曲線：帶二級慣量飛輪的發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)矩曲線：因油門固定，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定，為角加速度，則： Ttq(t)=Jl01，Ttq(t) = (Jl+j2)02Jl01= (Jl+J2)02進一步，Ttq(t) = (Jl+J2)02= (Jl+J2+J3)&3 以J3 = Jl+J2為基準(zhǔn)初次選用二級慣量飛輪，則可得:02 = 203 用前面測定的一、二級慣量飛輪轉(zhuǎn)速增長曲線:y2= w2(t)，y3= w3(t);進一步可求導(dǎo) 出02、03。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法，其特征在于： 步驟(5)所述根據(jù)測量工況需要設(shè)定發(fā)動機曲軸的角加速度測量誤差閥值e，判斷角加速度 的測定誤差是否在誤差閥值范圍內(nèi)；具體是:如果10 2-2031 < e，滿足測量要求進入步驟(6); 如果扮-2fe>e，給二級慣量飛輪J3增大一個測試單位，返回步驟(2)步，再測量二級慣性飛輪 的角速度，按流程進行；如果此-2此〈- ￡，給二級慣量飛輪J3減小一個測試單位，返回第（2) 步，再測量二級慣性飛輪的角速度，按流程進行。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用角加速度參數(shù)優(yōu)化發(fā)動機轉(zhuǎn)矩測量誤差的方法，其特征在于： 步驟(6)用優(yōu)化后的角加速度參數(shù)及二級慣量飛輪J 3計算發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩Ttq(t)=2J3fc。
【文檔編號】G01L3/00GK106052917SQ201610439460
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】黎孟珠, 馮日健, 梁民群, 劉耿生, 韋澤富, 張繼海
【申請人】廣西師范大學(xué)