一种发动机扭矩测量装置及测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109632314A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201811407991.X(22)申请日2018.11.23(71)申请人河北华北柴油机有限责任公司地址050000河北省石家庄市中山西路上庄镇(72)发明人勾志勇王砚滨孙晓伟胡春萍(74)专利代理机构石家庄众志华清知识产权事务所(特殊普通合伙)13123代理人张建(51)Int.Cl.G01M15/00(2006.01)G01L3/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种发动机扭矩测量装置及测量方法(57)摘要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。CN109632314ACN109632314A权利要求书1/2页1.一种发动机扭矩测量装置，其特征在于：包括扭矩计算单元（1）和分别与扭矩计算单元（1）连接的四个发动机支腿压力传感器（2）、发动机转速传感器（3）和重力传感器（4）；所述压力传感器（2）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（1）；所述转速传感器（3）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（1），所述扭矩计算单元（1）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（4）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（1）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。2.根据权利要求1所述的一种发动机扭矩测量装置，其特征在于：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。3.根据权利要求2所述的一种发动机扭矩测量方法，其特征在于：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（2）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（4）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（2）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；D、根据发动机对曲轴中心线的总扭矩为零，即可计算出负载给发动机的反扭矩ML：ML+(FA3+FB3)×L/2-（FC3+FD3）×L/2=0；E、根据发动机曲轴的运动方程：MD+ML-E·β=0；即可求出发动机的实时输出扭矩MD，其中，E为曲轴—飞轮—传动轴总转动惯量，β为转动角加速度。4.根据权利要求3所述的一种发动机扭矩测量方法，其特征在于：当发动机不工作时，支腿受到重力和支持力的作用，所述步骤A中发动机的重心O位于曲轴中心线上，因此FA1=FC1，FB1=FD1，根据力的平衡FA1+FB1+FC1+FD1+G=0即可求出发动机的重力G。5.根据权利要求3所述的一种发动机扭矩测量方法，其特征在于：所述步骤B中发动机对B-D连线的总力矩∑M=0：（FA1'+FC1'）×S+G×H=0，发动机对A-C连线的总力矩∑M=0：（FB1'+FD1'）×S+G×（S-H）=0,根据计算出的FA1'+FC1'和FB1'+FD1'的数值与各支腿压力传感器的读数对比即可验证各支腿的压力传感器是否正常，其中S为A-C连线到B-D连线的水平距离，H为重心O到B-D连线的水平距离，G为步骤A中计算出的发动机重力。6.根据权利要求3所述的一种发动机扭矩测量方法，其特征在于：所述步骤B中根据发动机对A-C连线和B-D连线的总力矩∑M=0即可求出各支腿所受发动机的重力分力GA、GB、GC、GD：（GA+GC）×S+G×cosα×H=0，（GB+GD）×S+G×cosα×(S-H)=0，其中α为重力传感器（4）测量出的倾斜角度，发动机的重心O位于曲轴中心线上，因此GA=GC，GB=GD。7.根据权利要求3所述的一种发动机