CN103994891A - 用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置 - Google Patents

用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，包括有加载部分和数据处理部分，加载部分包括有杠杆、砝码、前、后液压泵、液压软管、摩擦机构以及圆盘，数据处理部分包括有薄膜压力传感器、曲轴位置传感器、信号处理系统以及数据输出显示系统。本发明结构简单，操作方便，能够实现空气动力发动机扭矩和功率的准确测量，且相对于常用的发动机测功机，制造成本大幅降低，本发明中的摩擦片和薄膜压力传感器的结构设计巧妙，安排布置合理，可有效实现加载功能，便于扭矩及功率的检测。

Description

用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置
技术领域
    本发明涉及空气动力发动机的扭矩及功率检测技术领域，具体是一种用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置。
背景技术
随着我国汽车工业的快速发展，传统的燃油发动机带来的污染越来越严重，随着石化能源不断枯竭，越来越多的人开始探寻新能源，空气动力发动机就是在这一现状下产生的。空气动力发动机以高压压缩空气为动力源，在气缸内膨胀推动活塞做功对外输出动力，不消耗燃料，尾气无任何污染物质排放。同时，压缩空气可以利用水力、风力和太阳能等可再生绿色能源进行制备，具有广阔的发展前景。目前，在空气动力发动机的研制过程中，需要一种轻便、简单、有效的扭矩及功率的快速检测装置，而现有空气动力发动机检测装置过于依赖大型测功机，并不适合空气动力发动机的结构特点，操作不便，成本也较高，造成不必要的浪费。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供了一种用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置。
本发明的技术方案如下：
一种用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，其特征在于：包括有加载部分和数据处理部分，所述的加载部分包括有杠杆、砝码、前、后液压泵、液压软管、摩擦机构以及圆盘，所述的数据处理部分包括有薄膜压力传感器、曲轴位置传感器、信号处理系统以及数据输出显示系统；
所述杠杆的一端与所述前液压泵内的活塞固定连接，所述的砝码与所述杠杆的另一端相连接，所述的液压软管连接在所述前、后液压泵之间；所述的摩擦机构包括有衬板和摩擦片，所述的衬板固定安装在空气动力发动机外壳上，衬板上分别安装有由后液压泵驱动的二个夹紧块，所述的摩擦片卡装在二个夹紧块之间，且摩擦片的内侧具有突出部；所述的圆盘套装在空气动力发动机的输出轴上，所述的摩擦片位于所述圆盘外沿的一侧；
所述的薄膜压力传感器固定在位于所述二个夹紧块之间的衬板上，所述摩擦片内侧的突出部与所述的薄膜压力传感器相接触，所述的曲轴位置传感器安装在空气动力发动机的输出轴上，所述的薄膜压力传感器和曲轴位置传感器分别与信号处理系统电连接，所述的信号处理系统与所述数据输出显示系统电连接。
所述的用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，其特征在于：所述的砝码通过细绳悬挂在所述杠杆的另一端。
所述的用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，其特征在于：所述的衬板固定安装在固定在空气动力发动机外壳上的固定座上。
所述的用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，其特征在于：所述的信号处理系统包括有微控制器和A/D转换模块，所述的薄膜压力传感器和曲轴位置传感器通过A/D转换模块与微控制器进行通讯。
所述的用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，其特征在于：所述的数据输出显示系统包括有计算机，所述的计算机通过串行接口与所述微控制器电连接，所述微控制器接收到压力和转速信号后，经过其存储器中预先编写的算法进行计算处理后传送到所述的计算机，显示空气动力发动机由圆盘输出的扭矩和功率。
内侧突出的摩擦片在加载时可以保证与圆盘产生摩擦，薄膜压力传感器被紧贴在衬板上与摩擦片内侧的突出部相接触，且被完全压住。加载时，摩擦片一方面与圆盘接触，另一方面与薄膜压力传感器接触，这样的独特结构不仅可以把加载产生的压力完全传递给薄膜压力传感器，而且起到保护薄膜压力传感器的作用，避免了对薄膜压力传感器造成的磨损。
其原理是：当给杠杆增加（减少）砝码时，在杠杆的作用下，推动前液压泵中的活塞运动，前液压泵中的液压油被压出，液压油流过液压软管到达后液压泵，推动后液压泵中的活塞运动。在后液压泵中的活塞的作用下，摩擦片被二个夹紧块夹紧，与随空气动力发动机输出轴一起转动的圆盘相接触，从而产生压力，这样就起到加载效果。同时，由于摩擦片挤压薄膜压力传感器，薄膜压力传感器产生并输出压力信号，安装在空气动力发动机输出轴上的曲轴位置传感器感应并输出发动机转速信号，薄膜压力传感器和曲轴位置传感器将采集到的模拟信号经过A/D转换模块转换成数字信号，再将得到的数字信号送至微控制器，微控制器运用信号识别、打开、运算、输出指令来进行流程控制。其步骤为：将欲执行的程序流程控制及各种物理量的算法存入微控制器中的ROM中；将薄膜压力传感器和曲轴位置传感器采集的两种信号经过A/D转换模块后的输入信号进行确认识别，微控制器接收到信号后从程序存储器ROM中调出运算模式，对两组信号进行计算，微控制器将结果经串口送至计算机，通过计算机终端显示出空气动力发动机的扭矩和功率数值。其中，功率=扭矩*转速/9550(扭矩=摩擦系数*压力*加载圆盘的加载半径）
本发明的有益效果：
1、本发明结构简单，操作方便，能够实现空气动力发动机扭矩和功率的准确测量，且相对于常用的发动机测功机，制造成本大幅降低。
2、本发明中的摩擦片和薄膜压力传感器的结构设计巧妙，安排布置合理，可有效实现加载功能，便于扭矩及功率的检测。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明中加载部分的结构示意图。
图3为本发明中摩擦机构、圆盘和空气动力发动机输出轴的结构示意图。
图4为本发明中带有薄膜压力传感器的摩擦机构结构示意图。
图5为本发明中的摩擦机构的结构示意图。
图6为本发明中摩擦片的结构图。
图7为本发明中数据处理系统的结构原理框图。
图8为本发明中微控制器的程序流程图。
具体实施方式
参见附图，一种用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，包括有加载部分和数据处理部分，加载部分包括有杠杆1、砝码13、前、后液压泵2、4、液压软管3、摩擦机构以及圆盘9，数据处理部分包括有薄膜压力传感器8、曲轴位置传感器14、信号处理系统以及数据输出显示系统；
杠杆1的一端与前液压泵2内的活塞固定连接，砝码13与杠杆1的另一端相连接，液压软管3连接在前、后液压泵2、4之间；摩擦机构包括有衬板5和摩擦片7，衬板5固定安装在空气动力发动机外壳16上，衬板5上分别安装有由后液压泵4驱动的二个夹紧块6，摩擦片7卡装在二个夹紧块6之间，且摩擦片7的内侧具有突出部；圆盘9套装在空气动力发动机的输出轴10上，摩擦片7位于圆盘9外沿的一侧；
薄膜压力传感器8固定在位于二个夹紧块6之间的衬板5上，摩擦片7内侧的突出部与薄膜压力传感器8相接触，曲轴位置传感器14安装在空气动力发动机的输出轴10上，薄膜压力传感器8和曲轴位置传感器14分别与信号处理系统电连接，信号处理系统与数据输出显示系统电连接。
本发明中，砝码13通过细绳12悬挂在杠杆1的另一端；衬板5固定安装在固定在空气动力发动机外壳16上的固定座11上；信号处理系统包括有微控制器15和A/D转换模块18，薄膜压力传感器8和曲轴位置传感器14通过A/D转换模块与微控制器15进行通讯；数据输出显示系统包括有计算机17，计算机17通过串行接口与微控制器15电连接，微控制器15接收到压力和转速信号后，经过其存储器中预先编写的算法进行计算处理后传送到计算机17，显示空气动力发动机由圆盘输出的扭矩和功率。
摩擦片7可以与圆盘9接触，将压力准确的传递到薄膜压力传感器8上，摩擦片7内侧的突出部要高于其周边的摩擦片7的其他部分，且摩擦片7内侧的突出部的厚度是根据圆盘9与摩擦片7的距离来设计的。
微控制器15的存储器存有欲执行的程序流程控制及各种物理量的算法，微控制器17调用编写的算法模块，对薄膜压力传感器8和曲轴位置传感器14采集到的信号进行计算处理。
以下结合附图对本发明作进一步的说明：
参见图4、5、6，薄膜压力传感器8被紧贴在衬板5上，摩擦片7内侧的突出部将薄膜压力传感器8完全压住，摩擦片7内侧的突出部要高于其周边的摩擦片7的其他部分，这种独特的台阶式突起结构，摩擦片7内侧的突出部能够把后液压泵4中传出的加载压力完全传递给薄膜压力传感器8。
参见图1和7，数据处理部分包括薄膜压力传感器8、曲轴位置传感器14、A/D转换模块18、微控制器15、串行接口、计算机17。薄膜压力传感器8和曲轴位置传感器14分别与A/D转换模块电连接，微控制器15一方面与A/D转换模块电连接，另一方面通过串行接口与计算机17电连接。
参见图1，工作时，增加（减少）砝码13的重量以调节杠杆1压力，在杠杆1的作用下，推动前液压泵2中的活塞运动，液压油从前液压泵2中被压出，沿着液压软管3到后液压泵4，在后液压泵4中的活塞作用下，摩擦片7被二个夹紧块6夹紧，与随空气动力发动机输出轴10一起转动的圆盘9相接触并产生摩擦，从而产生压力，起到加载效果。摩擦片7将受到的正压力完全传递给与其接触的薄膜压力传感器8，薄膜压力传感器8采集到的压力信号和曲轴位置传感器14采集到的转速信号两组模拟信号，经过A/D转换模块18转化成微控制器15能够识别的数字信号，微控制器15中存储器根据已编程的算法对压力和转速两组信号进行运算，得出空气动力发动机输出的扭矩及功率值，并通过串口送至电脑17，通过电脑终端显示空气动力发动机输出的扭矩及功率值。

Claims (5)

1.一种用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，其特征在于：包括有加载部分和数据处理部分，所述的加载部分包括有杠杆、砝码、前、后液压泵、液压软管、摩擦机构以及圆盘，所述的数据处理部分包括有薄膜压力传感器、曲轴位置传感器、信号处理系统以及数据输出显示系统；
所述杠杆的一端与所述前液压泵内的活塞固定连接，所述的砝码与所述杠杆的另一端相连接，所述的液压软管连接在所述前、后液压泵之间；所述的摩擦机构包括有衬板和摩擦片，所述的衬板固定安装在空气动力发动机外壳上，衬板上分别安装有由后液压泵驱动的二个夹紧块，所述的摩擦片卡装在二个夹紧块之间，且摩擦片的内侧具有突出部；所述的圆盘套装在空气动力发动机的输出轴上，所述的摩擦片位于所述圆盘外沿的一侧；
所述的薄膜压力传感器固定在位于所述二个夹紧块之间的衬板上，所述摩擦片内侧的突出部与所述的薄膜压力传感器相接触，所述的曲轴位置传感器安装在空气动力发动机的输出轴上，所述的薄膜压力传感器和曲轴位置传感器分别与信号处理系统电连接，所述的信号处理系统与所述数据输出显示系统电连接。
2.根据权利要求1所述的用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，其特征在于：所述的砝码通过细绳悬挂在所述杠杆的另一端。
3.根据权利要求1所述的用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，其特征在于：所述的衬板固定安装在固定在空气动力发动机外壳上的固定座上。
4.根据权利要求1所述的用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，其特征在于：所述的信号处理系统包括有微控制器和A/D转换模块，所述的薄膜压力传感器和曲轴位置传感器通过A/D转换模块与微控制器进行通讯。
5.根据权利要求1或4所述的用于空气动力发动机的扭矩及功率检测装置，其特征在于：所述的数据输出显示系统包括有计算机，所述的计算机通过串行接口与所述微控制器电连接，所述微控制器接收到压力和转速信号后，经过其存储器中预先编写的算法进行计算处理后传送到所述的计算机，显示空气动力发动机由圆盘输出的扭矩和功率。
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