一種柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別裝置和識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別裝置，包括車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、柴油機(jī)油門齒桿位置傳感器、ECU和報(bào)警器；車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和柴油機(jī)油門齒桿位置傳感器分別與ECU相連接；ECU中存儲(chǔ)有環(huán)境修正Map和標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map；ECU將修正扭矩與標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map進(jìn)行比對(duì)，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map要求，則通知報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警提示。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)采集轉(zhuǎn)速、油門齒桿位置和車速，計(jì)算獲得車輛驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而得到柴油機(jī)輸出扭矩，通過(guò)與ECU中的標(biāo)準(zhǔn)扭矩對(duì)比，可定量對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性能進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)了裝車條件下對(duì)柴油機(jī)輸出扭矩直接測(cè)量，并能夠監(jiān)控柴油機(jī)狀態(tài)，提高柴油機(jī)運(yùn)行可靠性。
【專利說(shuō)明】一種柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別裝置和識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于柴油機(jī)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著柴油機(jī)功率需求的不斷提高，以及排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，柴油機(jī)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，柴油機(jī)發(fā)生故障的幾率增加，造成維修保養(yǎng)越來(lái)越困難，直接影響車輛保障及使用。因此，為了最大程度的減少柴油機(jī)故障、保證設(shè)備的完好性，對(duì)柴油機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)提出了更高的技術(shù)要求。
[0003]曲軸輸出扭矩是表征柴油機(jī)技術(shù)狀況的重要參數(shù)之一。隨著使用期的增加，在相同油量下，曲軸的輸出扭矩會(huì)減小。若通過(guò)曲軸輸出扭矩評(píng)估柴油機(jī)的技術(shù)狀況，則需要檢測(cè)曲軸的瞬時(shí)扭矩。實(shí)車檢測(cè)柴油機(jī)的瞬時(shí)扭矩，在技術(shù)上有一定的難度，主要是車用柴油機(jī)曲軸暴露在外的軸段部分很短，且軸段較粗，應(yīng)變有限。因此，目前尚無(wú)對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性能進(jìn)行在線定量識(shí)別的公開(kāi)技術(shù)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)柴油機(jī)在線獲取輸出扭矩困難，無(wú)法對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性能進(jìn)行定量識(shí)別的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別方法。
[0005]本發(fā)明可通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0007]第一步:傳感器檢測(cè)當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門齒桿位置和車輛速度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至ECU ;
[0008]第二步:ECU根據(jù)當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門齒桿位置和車輛速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出整車的驅(qū)動(dòng)力，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)力，確定柴油機(jī)的實(shí)際輸出扭矩；
[0009]第三步:E⑶根據(jù)環(huán)境修正Map對(duì)實(shí)際輸出扭矩進(jìn)行修正，獲得修正扭矩；
[0010]第四步:E⑶將修正扭矩與標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map進(jìn)行比對(duì)，看修正扭矩是否符合標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map要求，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map要求，則進(jìn)行報(bào)警提示。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)檢測(cè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門齒桿位移和車輛速度，獲取柴油機(jī)輸出扭矩，并與標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map比較，可以定量對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性進(jìn)行評(píng)估，可提高車輛的維修質(zhì)量和效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別方法結(jié)構(gòu)圖【具體實(shí)施方式】
[0013]一種柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別裝置，包括車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、柴油機(jī)油門齒桿位置傳感器、ECU和報(bào)警器；所述車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和柴油機(jī)油門齒桿位置傳感器安裝在柴油機(jī)上，并分別與ECU相連接；所述ECU中存儲(chǔ)有環(huán)境修正Map和標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map，其特征在于:ECU根據(jù)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門齒桿位置數(shù)據(jù)計(jì)算出整車的驅(qū)動(dòng)力，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)力，確定柴油機(jī)的實(shí)際輸出扭矩；然后根據(jù)環(huán)境修正Map對(duì)實(shí)際輸出扭矩進(jìn)行修正，獲得修正扭矩；將修正扭矩與標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map進(jìn)行比對(duì)，看修正扭矩是否符合標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map要求，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map要求，則通知報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警提示。
[0014]在所述柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別裝置中，ECU承擔(dān)了最重要計(jì)算功能。其計(jì)算原理如下:
[0015]1.車輛行駛驅(qū)動(dòng)力與柴油機(jī)扭矩關(guān)系:
[0016]車輛行駛的驅(qū)動(dòng) 力Fkp按下式計(jì)算:Fkp = Ttqiki0 IlmAv式中:
[0017]Ttq為柴油機(jī)輸出扭矩；ik為變速器傳動(dòng)比A為減速器傳動(dòng)比；nm為傳動(dòng)系效率；rk為車輪滾動(dòng)半徑。
[0018]驅(qū)動(dòng)力和阻力相平衡按下式計(jì)算=Fkp = FZFJFfFa，式中:
[0019]Ff為滾動(dòng)阻力，即:Ff = mgf其中，m為車輛質(zhì)量；g為重力加速度；f為滾動(dòng)阻力系數(shù)。
[0020]Fw為風(fēng)阻力，SP:FW = Cpksv2/2，其中，c為空氣阻力系數(shù)；Pk為空氣密度;s為車輛正面投影面積為車輛行駛速度。
[0021]Fi為爬坡阻力，當(dāng)坡度角小于15°時(shí)，F(xiàn)i ^ Higcii,其中，a i為爬坡角度(rad)。
[0022]Fa為加速阻力，即:Fa= Sma，其中，δ為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)；a為加速度。
[0023]由以上計(jì)算公式可知，在車輛行駛過(guò)程中，通過(guò)測(cè)取車速、坡度和加速度，便可得到車輛驅(qū)動(dòng)力，由此可得到柴油機(jī)的扭矩。
[0024]2.轉(zhuǎn)速、齒桿位移和扭矩關(guān)系
[0025]柴油機(jī)與從動(dòng)機(jī)具的工作特性相匹配時(shí)，其轉(zhuǎn)速和輸出扭矩必須通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置或人工干預(yù)，按從動(dòng)機(jī)具的阻力特性來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，不同的轉(zhuǎn)速和扭矩對(duì)應(yīng)其不同的運(yùn)行狀態(tài)。通常，將柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)稱為工況。柴油機(jī)在正常情況下，轉(zhuǎn)速和齒桿位移決定了柴油機(jī)扭矩的唯一性。這樣，就可以在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀態(tài)下，利用臺(tái)架試驗(yàn)獲取柴油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map圖。通過(guò)實(shí)際使用環(huán)境參數(shù)的修正，可得到柴油機(jī)當(dāng)前工況的標(biāo)準(zhǔn)扭矩值。與公式Ttq=Fkprk/iki0 ηπ計(jì)算出的實(shí)際輸出扭矩值進(jìn)行比對(duì)，便可對(duì)柴油機(jī)的性能進(jìn)行準(zhǔn)確判定。
[0026]在所述柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別裝置中，ECU中存儲(chǔ)環(huán)境修正Map和標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map。柴油機(jī)發(fā)出的功率取決于吸入氣缸的空氣量，在進(jìn)氣時(shí)的充氣量取決于它的進(jìn)氣方式、大氣密度、大氣溫度、相對(duì)濕度等因素。其中環(huán)境溫度對(duì)柴油機(jī)的充氣量的影響較大:溫度一方面影響大氣的密度，另一方面影響柴油機(jī)的充氣效率。隨著環(huán)境溫度的升高，柴油機(jī)的進(jìn)氣流量減小、燃燒惡化，導(dǎo)致功率、扭矩隨環(huán)境溫度升高呈一定規(guī)律下降，造成整機(jī)動(dòng)力性不足、經(jīng)濟(jì)性降低。
[0027]另外，大氣密度度柴油機(jī)性能也有重要的影響，隨著海拔的升高，空氣密度減小，進(jìn)氣壓力降低，導(dǎo)致吸入柴油機(jī)氣缸內(nèi)的空氣量減少、壓縮終了的缸內(nèi)壓力和溫度降低，滯燃期和燃燒持續(xù)期變長(zhǎng)，后燃嚴(yán)重，整機(jī)性能惡化。
[0028]利用柴油機(jī)高原、高溫臺(tái)架試驗(yàn)，可獲取柴油機(jī)在不同環(huán)境條件下的功率降，便可得到不同環(huán)境條件的扭矩修正系數(shù)，這些不同溫度、壓力等環(huán)境條件與扭矩修正系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為環(huán)境修正Map。[0029]在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下，利用臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行柴油機(jī)負(fù)荷特性試驗(yàn)，測(cè)量記錄轉(zhuǎn)速、扭矩和齒桿位移，將轉(zhuǎn)速、齒桿位移與扭矩的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map。
[0030]所述柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別裝置的安裝與調(diào)整步驟為:首先進(jìn)行系統(tǒng)安裝，在柴油機(jī)上安裝柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和齒桿位移傳感器，在車體上安裝車速傳感器；通過(guò)柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)獲取標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map ;利用特種試驗(yàn)室進(jìn)行柴油機(jī)試驗(yàn)，獲取環(huán)境參數(shù)修正Map ;通過(guò)測(cè)取柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門齒桿位置和車速信號(hào)，ECU計(jì)算獲取柴油機(jī)輸出扭矩，通過(guò)修正并與當(dāng)前工況的標(biāo)準(zhǔn)扭矩值比對(duì)，完成對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性能的定量識(shí)別，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的動(dòng)力性評(píng)估目的。
【權(quán)利要求】
1.一種柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別裝置，包括車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、柴油機(jī)油門齒桿位置傳感器、ECU和報(bào)警器；所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和柴油機(jī)油門齒桿位置傳感器安裝在柴油機(jī)上，車速傳感器安裝在車體上，并分別與ECU相連接；所述ECU中存儲(chǔ)有環(huán)境修正Map和標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map，其特征在于:ECU根據(jù)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門齒桿位置數(shù)據(jù)計(jì)算出整車的驅(qū)動(dòng)力，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)力，確定柴油機(jī)的實(shí)際輸出扭矩；然后根據(jù)環(huán)境修正Map對(duì)實(shí)際輸出扭矩進(jìn)行修正，獲得修正扭矩；將修正扭矩與標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map進(jìn)行比對(duì)，看修正扭矩是否符合標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map要求，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map要求，則通知報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警提示。
2.一種柴油機(jī)動(dòng)力性能在線識(shí)別方法，其特征在于:包括以下步驟: 第一步:傳感器檢測(cè)當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門齒桿位置和車輛速度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至ECU ; 第二步:ECU根據(jù)當(dāng)前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門齒桿位置和車輛速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出整車的驅(qū)動(dòng)力，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)力，確定柴油機(jī)的實(shí)際輸出扭矩； 第三步:E⑶根據(jù)環(huán)境修正Map對(duì)實(shí)際輸出扭矩進(jìn)行修正，獲得修正扭矩； 第四步:ECU將修正扭矩與標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map進(jìn)行比對(duì)，看修正扭矩是否符合標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map要求，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)扭矩Map要求，則進(jìn)行報(bào)警提示。
【文檔編號(hào)】F02D28/00GK103967631SQ201410163745
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】劉艷利, 李耀宗, 趙春生, 李亞芬, 黃樹和 申請(qǐng)人:中國(guó)北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所(天津)