CN104931170B - 电喷发动机的扭矩道路测量***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电喷发动机的扭矩道路测量***及方法，燃油滤清器与燃油分配管之间的连接管路上设有油温传感器；发动机上设有转速传感器和发动机冷却液温度传感器；发动机与排气后处理***之间的管路上设有排气温度传感器；空气流量计、油温传感器、转速传感器、发动机冷却液温度传感器和排气温度传感器均与数据采集***连接；数据采集***与电控***ECU连接；电控***ECU接收数据采集***采集的实际数据，根据台架试验得到发动机运行参数与额定扭矩相关性三维MAP图，对发动机的实际扭矩进行查询或计算，并对实际扭矩进行修正，输出实际转速和扭矩，作为发动机与变速箱优化匹配的实测参数。本发明结构简单，测试结果可靠，不受人为因素影响。

Description

电喷发动机的扭矩道路测量***及方法

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及电喷发动机的扭矩道路测量***及方法。

背景技术

如果发动机和变速箱匹配性不好，会直接影响整车性能，发动机与变速箱等动力输出装置的良好匹配可以改善整车的动力性、经济性和排放性。

变速箱的特性是让满足车辆不同工况下，对于轮端扭矩的不同需求，使得车辆可以顺利的起步、加速和巡航。而发动机和变速箱的匹配计算过程中需要预先输入发动机的转速和扭矩等参数。在匹配发动机与变速箱时，通常需要一些输入参数，这些输入参数一般通过发动机在台架上进行稳态实验得出，而汽车在工作过程中存在起动、加速、减速等大量扭矩突变的瞬态工况，台架试验的数据并不能涵盖所有工况，因此需要测量汽车的典型工作过程中的发动机输出扭矩。

目前，通常使用测扭器测量扭矩，测扭器是一段已知直径和弹性模量的轴，将应变片贴在测扭器的侧面，利用应力和应变的关系计算扭矩。但是由于通常情况下测扭器的刚度很大，在受力时的变形量小，这种方法所测量的扭矩误差较大，精度比较低，且实验结果受应变片粘贴位置、粘贴方法和测试人员的能力要求比较大。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种电喷发动机的扭矩道路测量***及方法，该方法利用发动机转速、进气量、电控空燃比和扭矩之间的相互关系，即可测试汽车在道路行驶过程中的扭矩，为发动机与变速箱的优化匹配提供数据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电喷发动机的扭矩道路测量***，包括：

依次连接的燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油分配管和发动机，所述燃油分配管通过油压调节器与燃油箱连接；所述发动机分别与变速箱、空气滤清器和排气后处理***连接，所述发动机与空气滤清器的连接管路上设有空气流量计；

所述燃油滤清器与燃油分配管之间的连接管路上设有油温传感器；所述发动机上设有转速传感器和发动机冷却液温度传感器；所述发动机与排气后处理***之间的管路上设有排气温度传感器；所述空气流量计、油温传感器、转速传感器、发动机冷却液温度传感器和排气温度传感器均与数据采集***连接；所述数据采集***与电控***ECU连接；

所述电控***ECU中的数据分析模块，接收数据采集***采集的实际数据，根据台架试验得到发动机运行参数与额定扭矩相关性三维MAP图，对发动机的实际扭矩进行查询或计算，并对实际扭矩进行修正，输出实际转速和扭矩，从而实际转速和扭矩成为发动机与变速箱优化匹配的实测参数。

所述燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油分配管和发动机之间通过供油管路依次连接。

所述发动机与空气滤清器之间通过空气管路连接。

所述发动机与变速箱之间通过传动轴连接。

所述发动机和排气后处理***通过排气管路连接。

发动机转速传感器采集发动机的实际转速，并将转速信号传输到数据采集***；

发动机冷却液温度传感器采集发动机的温度和排气温度传感器采集发动机的排气温度都作为扭矩计算的修正量。

发动机工作过程中，燃油泵先将燃油从燃油箱泵入燃油滤清器，燃油滤清器过滤掉燃油中的杂质，然后进入燃油分配管，管路中的油温传感器同步采集燃油的温度，作为后续扭矩计算的修正参数；

空气经空气滤清器过滤杂质之后，流经空气流量计进入发动机参与燃烧，空气流量计测量进入发动机的实际进气量，并把测量结果传输到数据采集***。

燃油经燃油分配管进入发动机的喷射***，并雾化燃烧对外做功，当燃油分配管内油压过高时，部分燃油通过油压调节器流回燃油箱。

电控***ECU中集成了数据分析模块，工作时电控***的电控空燃比将和数据采集***采集到的参数一同传输到电控***ECU中的数据分析模块。所述数据采集***采集到的参数包括：发动机的实际转速、发动机的实际温度、发动机的实际排气温度、燃油的实际温度、实际进气量。

利用台架试验预先标定的发动机额定转速、额定进气量、额定电控空燃比和额定扭矩四者的关系，制定发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图；

采集发动机的实际转速、实际进气量数据，从电控***获取电控空燃比，并对数据进行必要的处理和修正，利用协同克里格插值的方法计算出车用发动机在道路上行驶时发动机的实时扭矩。

一种电喷发动机的扭矩道路测量方法，包括以下步骤：

步骤(1)：根据台架试验预先标定发动机的额定转速、额定进气量、额定电控空燃比和额定扭矩四者之间的关系，制定发动机运行参数与额定扭矩相关性三维MAP图，并将所述三维MAP图输入发动机电控***ECU；所述发动机运行参数包括：额定转速、额定进气量和额定电控空燃比；

步骤(2)：数据采集***将采集的数据传递给电控***ECU，所述采集的数据包括：发动机的实际转速、发动机的实际温度、发动机的实际排气温度、燃油的实际温度、实际进气量；电控***将实际电控空燃比也传递给电控***ECU；

步骤(3)：然后电控***ECU对步骤(1)和步骤(2)的数据进行均值滤波处理，去掉步骤(2)所测数据中的奇异点；电控***ECU输出实际工作循环的转速和扭矩，作为发动机与变速箱优化匹配的实测参数。

所述步骤(3)中的奇异点是指：所测数据中转速偏离平均转速1％的点、所测数据中温度偏离平均温度5％的点或所测数据中进气量偏离平均进气量5％的点。

所述步骤(3)的处理步骤为：

步骤(3-1)：根据步骤(1)的发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图，利用所测量的发动机的实际转速、实际进气量和实际电控空燃比作为已知参数，查询发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图中额定转速、额定进气量、额定电控空燃比和额定扭矩四者对应关系，查询或计算出发动机的扭矩；

步骤(3-2)：利用采集到的燃油的实际温度、发动机的实际温度和发动机的实际排气温度参数对步骤(3-1)的发动机的实际扭矩按照GB/T15746-2011进行修正。

所述步骤(3-1)的查询或计算出发动机的扭矩步骤为：

首先，根据实测转速在发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图的x轴上查找对应面；

然后，根据实际进气量在发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图的y轴上查找对应线，再根据电控***提供的实际电控空燃比在发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图空燃比等高线上查找对应点；

最后，根据实际转速、实际进气量和实际电控空燃比共同确定的对应点在发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图的z轴查询发动机的实际扭矩；

如果实测转速、实际进气量和实际电控空燃比和坐标轴刻度标准或等高线重合，则z轴查询发动机的瞬时扭矩即为发动机的实际扭矩；

如果实测转速、实际进气量和实际电控空燃比不和坐标轴刻度标准或等高线重合，则利用协同克里格插值的方法计算出发动机的实际扭矩。

本发明的有益效果是：

本发明利用台架试验预先标定发动机转速、进气量、电控空燃比和扭矩四者关系发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图，MAP图上四者呈相互对应的关系。利用测量装置采集发动机的转速、进气量，从电控***获取电控空燃比，对数据进行处理后，便可以利用协同克里格插值计算的方法计算出车用发动机典型工作过程的实时扭矩，为发动机和变速箱的优化匹配设计提供需要的参数。本发明测试方法测试结构简单，测试结果可靠，且不受人为因素影响。

附图说明

图1为本发明实施例的发动机扭矩测量***示意图(图以在某电喷汽油机上使用该方法为例)；

其中，1主燃油管路、2燃油箱、3燃油滤清器、4油温传感器、5油压调节器、6燃油分配管、7空气流量计、8空气滤清器、9燃油泵、10电控***ECU、11数据采集***、12发动机转速传感器、13发动机冷却液温度传感器、14排气温度传感器、15发动机、16排气后处理***、17变速箱。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

本发明扭矩测量***的结构如图1所示，图1是本发明在某电控汽油机上的一个实施方式，扭矩测量***包括主燃油管路1、燃油箱2、燃油滤清器3、油温传感器4、油压调节器5、燃油分配管6、空气流量计7、空气滤清器8、燃油泵9、电控***ECU10、数据采集***11、发动机转速传感器12、发动机冷却液温度传感器13、排气温度传感器14、发动机15、排气后处理***16、变速箱17。

燃油箱2、燃油泵9、燃油滤清器3、燃油分配管6、油压调节器5以及发动机15通过供油管路依次连接；空气滤清器8、空气流量计7和发动机15通过空气管路依次连接；发动机15和变速箱17通过传动轴连接；发动机15和排气后处理***16通过排气管路连接。

汽压调节器5调节燃油分配管6中的油压，当燃油压力过高时部分燃油通过汽油压力调节器重新回到燃油箱2中，从而保持燃油分配管中的压力不过高。

在燃油滤清器3和燃油分配管6之间的连接管路上设置油温传感器4，油温传感器4与数据采集***11连接。

空气流量计7设置在空气滤清器8和发动机15之间；空气流量计7与数据采集***11连接。

在发动机15上分别设置有发动机转速传感器12和发动机冷却液温度传感器13；所述发动机转速传感器12和发动机冷却液温度传感器13分别与数据采集***11连接。发动机转速传感器12采集发动机15的转速，并将转速信号传输到数据采集***11；数据采集***11将采集到的汽油温度、进气量、发动机转速和发动机温度信号转换为数字信号传输给电控***ECU10；ECU将空燃比信号传送给电控***ECU；发动机冷却液温度传感器13采集发动机15的温度作为扭矩计算的修正量。

发动机工作过程中，燃油泵9持续将汽油通过燃油滤清器输送至燃油分配管，燃油滤清器3过滤掉汽油中的杂质。汽油经燃油分配管6进入发动机15的喷射***，并雾化燃烧对外做功，当燃油分配管中燃油压力过高时，部分燃油通过油压调节器重新回到燃油箱2中，从而保持燃油分配管中的压力不至过高。空气流量计7测量发动机15的总进气量和实时进气量，发动机转速传感器12采集发动机15的实时转速，并将转速信号传输到数据采集***11。发动机冷却液温度传感器13采集发动机15的温度作为瞬时扭矩计算的修正量。电控***ECU10中的数据分析模块将采集到的数据进行处理，利用在台架实验得到的该发动机15的运行参数数据绘制的运行参数与扭矩相关性三维MAP图，来反映出对应工况点的功率、扭矩、负荷率等参数，同时利用采集到的燃油温度、发动机温度和排气温度对计算结果进行修正，保证计算扭矩的准确性。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电喷发动机的扭矩道路测量***，其特征是，包括：依次连接的燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油分配管和发动机，所述燃油分配管通过油压调节器与燃油箱连接；所述发动机分别与变速箱、空气滤清器和排气后处理***连接，所述发动机与空气滤清器的连接管路上设有空气流量计；

所述燃油滤清器与燃油分配管之间的连接管路上设有油温传感器；所述发动机上设有转速传感器和发动机冷却液温度传感器；所述发动机与排气后处理***之间的管路上设有排气温度传感器；所述空气流量计、油温传感器、转速传感器、发动机冷却液温度传感器和排气温度传感器均与数据采集***连接；所述数据采集***与电控***ECU连接；

所述电控***ECU，接收数据采集***采集的实际数据，根据台架试验得到发动机运行参数与额定扭矩相关性三维MAP图，对发动机的实际扭矩进行查询或计算，并对实际扭矩进行修正，输出实际转速和扭矩，从而实际转速和扭矩成为发动机与变速箱优化匹配的实测参数。

2.如权利要求1所述的一种电喷发动机的扭矩道路测量***，其特征是，

所述燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油分配管和发动机之间通过供油管路依次连接；

所述发动机与空气滤清器之间通过空气管路连接；

所述发动机与变速箱之间通过传动轴连接；

所述发动机和排气后处理***通过排气管路连接。

3.如权利要求1所述的一种电喷发动机的扭矩道路测量***，其特征是，

发动机转速传感器采集发动机的实际转速，并将转速信号传输到数据采集***；

发动机冷却液温度传感器采集发动机的温度和排气温度传感器采集发动机的排气温度都作为扭矩计算的修正量。

4.如权利要求1所述的一种电喷发动机的扭矩道路测量***，其特征是，

发动机工作过程中，燃油泵先将燃油从燃油箱泵入燃油滤清器，燃油滤清器过滤掉燃油中的杂质，然后进入燃油分配管，管路中的油温传感器同步采集燃油的温度，作为后续扭矩计算的修正参数；

空气经空气滤清器过滤杂质之后，流经空气流量计进入发动机参与燃烧，空气流量计测量进入发动机的实际进气量，并把测量结果传输到数据采集***；

燃油经燃油分配管进入发动机的喷射***，并雾化燃烧对外做功，当燃油分配管内油压过高时，部分燃油通过油压调节器流回燃油箱。

5.如权利要求1所述的一种电喷发动机的扭矩道路测量***，其特征是，

电控***ECU中集成了数据分析模块，工作时电控***的电控空燃比将和数据采集***采集到的参数一同传输到电控***ECU；

所述数据采集***采集到的参数包括：发动机的实际转速、发动机的实际温度、发动机的实际排气温度、燃油的实际温度、实际进气量。

6.如权利要求1所述的一种电喷发动机的扭矩道路测量***，其特征是，

利用台架试验预先标定的发动机额定转速、额定进气量、额定电控空燃比和额定扭矩四者的关系，制定发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图；

采集发动机的实际转速、实际进气量数据和工作时电控***的空燃比，并对数据进行处理和修正，利用协同克里格插值的方法计算出车用发动机在道路上行驶时发动机的实时扭矩。

7.一种电喷发动机的扭矩道路测量方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤(1)：根据台架试验预先标定发动机的额定转速、额定进气量、额定电控空燃比和额定扭矩四者之间的关系，制定发动机运行参数与额定扭矩相关性三维MAP图，并将所述三维MAP图输入发动机电控***ECU；所述发动机运行参数包括：额定转速、额定进气量和额定电控空燃比；

步骤(2)：数据采集***将采集的数据传递给电控***ECU，所述采集的数据包括：发动机的实际转速、发动机的实际温度、发动机的实际排气温度、燃油的实际温度、实际进气量；电控***将实际电控空燃比也传递给电控***ECU；

步骤(3)：然后电控***ECU对步骤(1)和步骤(2)的数据进行处理，去掉步骤(2)所测数据中的奇异点；电控***ECU输出实际工作循环的转速和扭矩，作为发动机与变速箱优化匹配的实测参数。

8.如权利要求7所述的一种电喷发动机的扭矩道路测量方法，其特征是，所述步骤(3)的处理步骤为：

步骤(3-1)：根据步骤(1)的发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图，利用所测量的发动机的实际转速、实际进气量和实际电控空燃比作为已知参数，查询发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图中额定转速、额定进气量、额定电控空燃比和额定扭矩四者对应关系，查询或计算出发动机的扭矩；

步骤(3-2)：利用采集到的燃油的实际温度、发动机的实际温度和发动机的实际排气温度参数对步骤(3-1)的发动机的实际扭矩按照GB/T15746-2011进行修正。

9.如权利要求8所述的一种电喷发动机的扭矩道路测量方法，其特征是，所述步骤(3-1)的查询或计算出发动机的扭矩步骤为：

首先，根据实测转速在发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图的x轴上查找对应面；

然后，根据实际进气量在发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图的y轴上查找对应线，再根据电控***提供的实际电控空燃比在发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图空燃比等高线上查找对应点；

最后，根据实际转速、实际进气量和实际电控空燃比共同确定的对应点在发动机运行参数与扭矩相关性三维MAP图的z轴查询发动机的实际扭矩。

10.如权利要求9所述的一种电喷发动机的扭矩道路测量方法，其特征是，

如果实测转速、实际进气量和实际电控空燃比和坐标轴刻度标准或等高线重合，则z轴查询发动机的瞬时扭矩即为发动机的实际扭矩；

如果实测转速、实际进气量和实际电控空燃比不和坐标轴刻度标准或等高线重合，则利用协同克里格插值的方法计算出发动机的实际扭矩。