[发明专利]一种发动机扭矩测量装置及测量方法

说明书

一种发动机扭矩测量装置，包括扭矩计算单元和分别与扭矩计算单元连接的四个发动机支腿压力传感器、发动机转速传感器和重力传感器；所述压力传感器用于测量发动机四个支腿A、B、C、D处的压力，并将测得的压力数据转化为电信号传送至扭矩计算单元；所述转速传感器用于测量发动机的转速，并将数据转化为电信号传送至扭矩计算单元，扭矩计算单元根据传输入的数据计算出发动机的转动角加速度β；所述重力传感器用于测量发动机工作时机体的倾斜角度α；所述扭矩计算单元用于分析各元件传输入的数据并根据内置公式最终计算出发动机的实时输出扭矩MD，本发明能够以较低成本计算发动机的实时输出扭矩，计算结果准确，并能达到批量生产使用的条件。

技术领域

本发明涉及发动机扭矩测量装置及测量方法，尤其是一种通过测量发动机的支腿受力和转速来计算实时扭矩的测量装置和测量方法。

背景技术

发动机是车辆、工程机械、发电机组、船舶等的主要动力装置，输出扭矩是发动机工作时的一个主要状态指标，通过对实时工作扭矩的测量，不仅能获得负载数据、发动机工作状况，还可以将扭矩数据纳入发动机控制系统，改善发动机响应特性，降低油耗，对于现代汽车而言，随着自动变速箱和车载CAN总线的应用，发动机扭矩数据已成为必不可少的控制信号。

目前获取发动机扭矩的方法主要有三种：首先是在曲轴或传动轴上安装扭矩传感器；第二种方法是用爆压传感器测量缸内压力，计算出发动机扭矩；第三种方法为扭矩估算，即通过获取转速、喷油量、进气量等数据，通过查表计算等方法估算出发动机扭矩。

在曲轴或传动轴上安装扭矩传感器，由于曲轴工作时高速旋转，现在尚无可以满足批量生产和寿命要求的扭矩传感器可以使用；用爆压传感器测量缸内压力，计算发动机扭矩，由于缸压传感器价格较贵，这种方法成本高昂，特别是对多缸发动机尤为突出，而且在汽缸盖上安装爆压传感器工艺繁琐可靠性差，因此无法批量使用；扭矩估算在瞬态响应和发动机故障时误差较大，由于需要大量计算，对硬件资源要求高。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种发动机扭矩测量装置及测量方法，能够准确测量发动机的实时输出扭矩，且成本较低，能够批量生产使用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种发动机扭矩测量装置，包括扭矩计算单元和分别与扭矩计算单元连接的四个发动机支腿压力传感器、转速传感器和重力传感器；

所述压力传感器用于测量发动机四个支腿A、B、C、D处的压力，并将测得的压力数据转化为电信号传送至扭矩计算单元；

所述转速传感器用于测量发动机的转速，并将转速数据转化为电信号传送至扭矩计算单元，所述扭矩计算单元根据传输入的数据计算出发动机的转动角加速度β；

所述重力传感器用于测量发动机工作时机体的倾斜角度α；

所述扭矩计算单元用于分析各元件传输入的数据并根据内置公式最终计算出发动机的实时输出扭矩MD。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述发动机支腿A与B和支腿C与D关于曲轴中心线对称布置。

一种发动机扭矩测量方法，包括如下步骤：

A、在发动机不工作的情况下根据各支腿压力传感器的读数FA1、FB1、FC1、FD1，计算出发动机的重力G；

B、在发动机工作的情况下通过重力传感器测量出倾斜角度α，根据三角函数关系可以计算出各支腿所受发动机的重力分力GA、GB、GC、GD；

C、根据各支腿压力传感器的读数FA2、FB2、FC2、FD2和各支腿所受的重力分力GA、GB、GC、GD，计算出负载给发动机的反扭矩在各支腿的分力FA3、FB3、FC3、FD3：FA2＝FA3+GA、FB2＝FB3+GB、FC2＝FC3+GC、FD2＝FD3+GD；