CN103967631A - 一种柴油机动力性能在线识别装置和识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机动力性能在线识别装置，包括车速传感器、发动机转速传感器、柴油机油门齿杆位置传感器、ECU和报警器；车速传感器、发动机转速传感器和柴油机油门齿杆位置传感器分别与ECU相连接；ECU中存储有环境修正Map和标准扭矩Map；ECU将修正扭矩与标准扭矩Map进行比对，如果不符合标准扭矩Map要求，则通知报警器进行报警提示。本发明结构简单，通过采集转速、油门齿杆位置和车速，计算获得车辆驱动力，进而得到柴油机输出扭矩，通过与ECU中的标准扭矩对比，可定量对柴油机动力性能进行识别，实现了装车条件下对柴油机输出扭矩直接测量，并能够监控柴油机状态，提高柴油机运行可靠性。

Description

一种柴油机动力性能在线识别装置和识别方法

技术领域

本发明属于柴油机的技术领域，具体涉及一种柴油机动力性能在线识别方法。

背景技术

随着柴油机功率需求的不断提高，以及排放法规的日益严格，柴油机结构日趋复杂，柴油机发生故障的几率增加，造成维修保养越来越困难，直接影响车辆保障及使用。因此，为了最大程度的减少柴油机故障、保证设备的完好性，对柴油机的状态监测提出了更高的技术要求。

曲轴输出扭矩是表征柴油机技术状况的重要参数之一。随着使用期的增加，在相同油量下，曲轴的输出扭矩会减小。若通过曲轴输出扭矩评估柴油机的技术状况，则需要检测曲轴的瞬时扭矩。实车检测柴油机的瞬时扭矩，在技术上有一定的难度，主要是车用柴油机曲轴暴露在外的轴段部分很短，且轴段较粗，应变有限。因此，目前尚无对柴油机动力性能进行在线定量识别的公开技术和方法。

发明内容

针对柴油机在线获取输出扭矩困难，无法对柴油机动力性能进行定量识别的技术问题，本发明提供了一种柴油机动力性能在线识别方法。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种柴油机动力性能在线识别方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：传感器检测当前柴油机转速、油门齿杆位置和车辆速度数据，并将数据传输至ECU；

第二步：ECU根据当前柴油机转速、油门齿杆位置和车辆速度数据，计算出整车的驱动力，并根据驱动力，确定柴油机的实际输出扭矩；

第三步：ECU根据环境修正Map对实际输出扭矩进行修正，获得修正扭矩；

第四步：ECU将修正扭矩与标准扭矩Map进行比对，看修正扭矩是否符合标准扭矩Map要求，如果不符合标准扭矩Map要求，则进行报警提示。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明结构简单，通过检测柴油机转速、油门齿杆位移和车辆速度，获取柴油机输出扭矩，并与标准扭矩Map比较，可以定量对柴油机动力性进行评估，可提高车辆的维修质量和效率。

附图说明

图1为柴油机动力性能在线识别方法结构图

具体实施方式

一种柴油机动力性能在线识别装置，包括车速传感器、发动机转速传感器、柴油机油门齿杆位置传感器、ECU和报警器；所述车速传感器、发动机转速传感器和柴油机油门齿杆位置传感器安装在柴油机上，并分别与ECU相连接；所述ECU中存储有环境修正Map和标准扭矩Map，其特征在于：ECU根据车速、发动机转速和油门齿杆位置数据计算出整车的驱动力，并根据驱动力，确定柴油机的实际输出扭矩；然后根据环境修正Map对实际输出扭矩进行修正，获得修正扭矩；将修正扭矩与标准扭矩Map进行比对，看修正扭矩是否符合标准扭矩Map要求，如果不符合标准扭矩Map要求，则通知报警器进行报警提示。

在所述柴油机动力性能在线识别装置中，ECU承担了最重要计算功能。其计算原理如下：

1.车辆行驶驱动力与柴油机扭矩关系：

车辆行驶的驱动力F_kp按下式计算：F_kp＝T_tqi_ki₀η_m/r_k，式中：

T_tq为柴油机输出扭矩；i_k为变速器传动比；i₀为减速器传动比；η_m为传动系效率；r_k为车轮滚动半径。

驱动力和阻力相平衡按下式计算：F_kp＝F_f+F_w+F_i+F_a，式中：

F_f为滚动阻力，即：F_f＝mgf其中，m为车辆质量；g为重力加速度；f为滚动阻力系数。

F_w为风阻力，即：F_w＝cρ_ksv²/2，其中，c为空气阻力系数；ρ_k为空气密度；s为车辆正面投影面积；v为车辆行驶速度。

F_i为爬坡阻力，当坡度角小于15°时，F_i≈mgα_i，其中，α_i为爬坡角度(rad)。

F_a为加速阻力，即：F_a＝δma，其中，δ为旋转质量转换系数；a为加速度。

由以上计算公式可知，在车辆行驶过程中，通过测取车速、坡度和加速度，便可得到车辆驱动力，由此可得到柴油机的扭矩。

2.转速、齿杆位移和扭矩关系

柴油机与从动机具的工作特性相匹配时，其转速和输出扭矩必须通过自动调节装置或人工干预，按从动机具的阻力特性来进行调节，不同的转速和扭矩对应其不同的运行状态。通常，将柴油机的运行状态称为工况。柴油机在正常情况下，转速和齿杆位移决定了柴油机扭矩的唯一性。这样，就可以在标准环境状态下，利用台架试验获取柴油机标准扭矩Map图。通过实际使用环境参数的修正，可得到柴油机当前工况的标准扭矩值。与公式T_tq＝F_kpr_k/i_ki₀η_m计算出的实际输出扭矩值进行比对，便可对柴油机的性能进行准确判定。

在所述柴油机动力性能在线识别装置中，ECU中存储环境修正Map和标准扭矩Map。柴油机发出的功率取决于吸入气缸的空气量，在进气时的充气量取决于它的进气方式、大气密度、大气温度、相对湿度等因素。其中环境温度对柴油机的充气量的影响较大：温度一方面影响大气的密度，另一方面影响柴油机的充气效率。随着环境温度的升高，柴油机的进气流量减小、燃烧恶化，导致功率、扭矩随环境温度升高呈一定规律下降，造成整机动力性不足、经济性降低。

另外，大气密度度柴油机性能也有重要的影响，随着海拔的升高，空气密度减小，进气压力降低，导致吸入柴油机气缸内的空气量减少、压缩终了的缸内压力和温度降低，滞燃期和燃烧持续期变长，后燃严重，整机性能恶化。

利用柴油机高原、高温台架试验，可获取柴油机在不同环境条件下的功率降，便可得到不同环境条件的扭矩修正系数，这些不同温度、压力等环境条件与扭矩修正系数的对应关系称为环境修正Map。

在标准环境条件下，利用台架试验进行柴油机负荷特性试验，测量记录转速、扭矩和齿杆位移，将转速、齿杆位移与扭矩的对应关系称为标准扭矩Map。

所述柴油机动力性能在线识别装置的安装与调整步骤为：首先进行系统安装，在柴油机上安装柴油机转速和齿杆位移传感器，在车体上安装车速传感器；通过柴油机台架试验获取标准扭矩Map；利用特种试验室进行柴油机试验，获取环境参数修正Map；通过测取柴油机转速、油门齿杆位置和车速信号，ECU计算获取柴油机输出扭矩，通过修正并与当前工况的标准扭矩值比对，完成对柴油机动力性能的定量识别，实现柴油机状态监测的动力性评估目的。

Claims (2)

1.一种柴油机动力性能在线识别装置，包括车速传感器、发动机转速传感器、柴油机油门齿杆位置传感器、ECU和报警器；所述发动机转速传感器和柴油机油门齿杆位置传感器安装在柴油机上，车速传感器安装在车体上，并分别与ECU相连接；所述ECU中存储有环境修正Map和标准扭矩Map，其特征在于：ECU根据车速、发动机转速和油门齿杆位置数据计算出整车的驱动力，并根据驱动力，确定柴油机的实际输出扭矩；然后根据环境修正Map对实际输出扭矩进行修正，获得修正扭矩；将修正扭矩与标准扭矩Map进行比对，看修正扭矩是否符合标准扭矩Map要求，如果不符合标准扭矩Map要求，则通知报警器进行报警提示。

2.一种柴油机动力性能在线识别方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：传感器检测当前柴油机转速、油门齿杆位置和车辆速度数据，并将数据传输至ECU；

第二步：ECU根据当前柴油机转速、油门齿杆位置和车辆速度数据，计算出整车的驱动力，并根据驱动力，确定柴油机的实际输出扭矩；

第三步：ECU根据环境修正Map对实际输出扭矩进行修正，获得修正扭矩；

第四步：ECU将修正扭矩与标准扭矩Map进行比对，看修正扭矩是否符合标准扭矩Map要求，如果不符合标准扭矩Map要求，则进行报警提示。