一种发动机扭矩测量装置及测量方法
专利汇可以提供一种发动机扭矩测量装置及测量方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 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。，下面是一种发动机扭矩测量装置及测量方法专利的具体信息内容。
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所述的一种发动机扭矩测量方法，其特征在于：所述步骤F中E为曲轴—飞轮—传动轴总转动惯量，根据发动机台架实验，记录发动机负载扭矩M1和转速变化数据形成转速波形图，计算出转速变化率δ，根据曲轴—飞轮—传动轴总转动惯量公式E=M1/δ,即可求出E。
一种发动机扭矩测量装置及测量方法
技术领域
背景技术
发明内容
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。
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；
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。
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。
图3是本发明发动机受力简化图；
图4是本发明实施例一中转速波形图；
其中，1、扭矩计算单元，2、压力传感器，3、转速传感器，4、重力传感器。
具体实施方式
B、当发动机工作时，机体倾斜，倾斜方向为任意方向，倾斜角度为α，可以通过重力传感器4测出，重力传感器4安装在发动机曲轴箱或飞轮壳或附件托架上，根据发动机对A-C连线和B-D连线的总力矩∑M=0：（GA+GC）×S+G×cosα×H=0，（GB+GD）×S+G×cosα×(S-H)=0，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，发动机的重心O位于曲轴中心线上，因此GA=GC，GB=GD，带入上述公式中即可求出各支腿所受发动机的重力分力GA、GB、GC、GD；
C、发动机自身存在三个力：旋转离心力、一次惯性力和二次惯性力，通过设计最终使其平衡，不再作用在发动机支腿上，因此发动机四个支腿只受到发动机的重力分力GA、GB、GC、GD和负载给发动机的反扭矩作用力的分力FA3、FB3、FC3、FD3，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，β为转动角加速度，通过转速传感器3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，扭矩计算单元1根据传输入的数据进行微分计算即可求出发动机的转动角加速度β，转速转速传感器3安装在发动机飞轮或凸轮轴上，E为曲轴—飞轮—传动轴总转动惯量，根据E=M1/δ,因此只要确定负载扭矩M1和转速的变化率δ即可获得E，根据发动机台架实验，加载200～300Nm的负载，通过切换开关使负载扭矩突降为0，记录转速变化数据形成转速波形图和输出扭矩M1，取负载突降为
0后转速波形线性度较好的一段对应的数据，根据δ=（转速T2-转速T1）/（T2-T1）计算出转速变化率δ，根据曲轴—飞轮—传动轴总转动惯量公式E=M1/δ,即可求出E。
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转动惯量E=2.0572 kgm。
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