CN105466692B - 发动机检测用电子节气门机构调整装置及油门控速的方法 - Google Patents

Abstract

一种发动机检测用电子节气门机构调整装置，包括基座、壳体、设置在壳体内的油门驱动机构以及油门传感器，油门驱动机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，蜗杆同轴设有位于壳体外的手柄，其技术要点是：与蜗轮同轴设有主动齿轮，主动齿轮上啮合有从动齿轮I，从动齿轮I同轴设置从动齿轮II，从动齿轮I上啮合指针齿条或指针齿轮，从动齿轮II上啮合有齿条，齿条末端固定有反射板，与反射板对应的位置上安装有位于壳体内壁上的油门传感器，油门传感器包括发射模块与接收模块，接收模块的输出端与计时模块相连，计时模块与信号处理模块相连。从根本上解决了现有手控油门器误差过高、弹簧需要定期更换等问题，其具有结构简单、操作方便快捷等优点。

Description

发动机检测用电子节气门机构调整装置及油门控速的方法

技术领域

本发明属于汽油发动机检测领域，具体地说是一种发动机检测用电子节气门机构调整装置。

背景技术

在发动机出厂前，均需要在特定的转速下，测试技术指标，因而需要汽车发动机在几个转速不变恒定的情况下，进行指标检测。为此，通常会采用手动或电子节气门进行定速检测，该节气门应保证发动机在任何一个角度稳定不动，且能自由调整定速数值，且能实现匀速加速和急加速，从而考核发动机高速与低速区间的定速运转、低速到高速均加速和急加速过程中的稳定性和圆滑性。

现有技术中，如授权公告号为CN101890911B的发明专利公开的“一种可以加速、减速、定速巡航的汽车手控油门器”，由油门拉线和油门拉线控制装置组成，其通过蜗轮蜗杆机构手动设定车速，右脚可以离开油门踏板，从而减轻疲劳，保证给油稳定，减少燃料的浪费。但是，纯机械结构的组合，在实验过程中由于自身部件材质的制约，如上述技术方案中弹簧在急加速时会产生一定的滞后性，影响结果的测定。在匀加速测试与变加速测试过程中，由于人工控制加速踏板主观性过大，均无法保证测定精度，并且无法获得匀加速与变加速的变量参数。同一测试装置在进行大量试验后，由于弹簧本身的使用寿命的影响，会导致整体测试结果存在系统性误差，影响批次指标的认定。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机检测用电子节气门机构调整装置，从根本上解决了现有手控油门器误差过高、弹簧需要定期更换等问题，其具有结构简单、操作方便快捷等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该发动机检测用电子节气门机构调整装置包括基座、设置在基座上的壳体、设置在壳体内的油门驱动机构以及油门传感器，油门驱动机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，蜗杆同轴设有位于壳体外的手柄，其特征在于：与蜗轮同轴设有主动齿轮，主动齿轮上啮合有从动齿轮I，从动齿轮I同轴设置从动齿轮II，从动齿轮I上啮合指针齿条或指针齿轮，从动齿轮II上啮合有齿条，齿条末端固定有反射板，与反射板对应的位置上安装有位于壳体内壁上的油门传感器，油门传感器包括发射模块与接收模块，接收模块的输出端与计时模块相连，计时模块与信号处理模块相连。

本发明还提供了一种采用上述调整装置的控速方法，其技术要点是，包括以下步骤：

步骤1）根据发动机的输出功率对调整装置进行初始化：手柄位于初始位置时，圈数为0，记录发射模块与反射板之间的距离为S0；顺时针旋转手柄至最大行程，若最后圈数不满整圈，则逆时针旋转手柄至零刻线处，记录此时的圈数Nmax，发射模块与反射板之间的距离Smin，发动机的最高速度Vmax，反射板的位移变量△Smax=S0-Smin；将手柄旋转0.25Nmax、0.5Nmax、0.75Nmax后分别记录△S1、△S2、△S3；

步骤2）根据0.25Nmax、0.5Nmax、0.75Nmax、Nmax、△S1、△S2、△S3、△Smax作线性回归，得到位移变量△Sd与速度的线性函数Vd=K1·△Sd，R^2≥0.999，否则返回步骤1）；

步骤3）根据Vmax以及速度表指针的最大位移量或最大转角，在速度表上标识速度参数；

步骤4）将信号处理模块与发动机控制单元相连，定速测试时，将信号处理模块调整至定速信号输出模式，旋转手柄将速度表指针调整至相应的试验速度Vd，计时模块将时间信息发送至信号处理模块，信号处理模块先将激光发射与接收之间的间隔时间信息△t转换为距离信息△Sd，然后将距离信息△Sd转换为速度信息Vd，最终发送至发动机控制单元；

匀加速测试时，先将信号处理模块调整至定速信号输出模式，旋转手柄设定初始速度；然后将信号处理模块与发动机控制单元断开，将信号处理模块调整至匀加速信号输出模式，通过旋转手柄调整至相应的加速度参数，使其符合位移变量△S与加速度的线性函数Ad=K2·△Sd，将信号处理模块与发动机控制单元相连。

本发明的有益效果：采用具有自锁功能的蜗轮蜗杆结构有效实现了电子节气门汽车发动机转速的控制，保证速度信号的稳定输出。仅通过旋转手柄即可实现速度的调节与定速，操作方便，还可根据接收模块的精度范围，调整相匹配的齿轮齿数比(a1·a3)/(a0·a2)，进而调整最佳的△S数值，从而达到最佳的测量精度。a0或a2越大，a1或a3越小，则表示手柄旋转同样的圈数时，齿条运动的距离越短。通过信号处理模块的模式切换，速度表还可作为匀加速测试中的加速度表。

蜗杆、蜗轮、主动齿轮、从动齿轮I、从动齿轮II以及表针齿轮旋转的角度分别为Pz、P0、P1、P2、P3、P4；蜗轮、主动齿轮、从动齿轮I、从动齿轮II以及表针齿轮的齿数分别为a0、a1、a2、a3、a4，且齿顶高系数与齿顶隙系数均与齿条相同；蜗轮、主动齿轮、从动齿轮I、从动齿轮II以及表针齿轮旋转角度对应的齿数分别为m0、m1、m2、m3、m4；反射板与发射模块或接收模块之间的初始距离为S0，反射板与发射模块或接收模块之间的实际距离为Sd。

设置蜗杆旋转一周蜗轮移动一个齿，则m0=Pz/360；齿条每啮合一个齿所移动的距离为Sz，Sz可由实测获得；蜗轮与主动齿轮同轴，则P0=P1；从动齿轮I与从动齿轮II同轴，则P2=P3；主动齿轮与从动齿轮I相互啮合，从动齿轮I与表针齿轮相互啮合，则m1=m2=m4；P0=P1=（m0/a0）*360；m4=m2=m1=（P1*a1）/360；P1=（m2/a2）*360；m3=（P3*a3）/360；

因此，Sd=S0-△S=S0-（Sz*m3）=S0-[(Sz·Pz·a1·a3)/(a0·a2·360)]；

Sd=c·△t/2，c为光速，△t为计时模块所接收到发射模块信号与接收模块信号之间的间隔时间。

发射模块发射多次脉冲信号进行测距得到距离参数Sd，最终可将手柄的角度参数Pz转换为反射板的距离信息Sd，距离信息Sd与速度参数Vd呈线性分布，即Vd=K1·Sd，从而将距离信息Sd作为速度信息Vd输出控制发动机的定速运转，有效避免了系统误差的产生。

综上所述，本发明完全替代了现有弹簧与压力传感器的组合结构，速度信号输出不会随弹簧耐久度的变化而积累系统误差，从根本上提高了控制精度。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的工作原理示意图；

图3为现有油门机构的结构示意图。

附图标记说明：

图1中：1基座、2手柄、3壳体、4蜗杆、5蜗轮、6从动齿轮I、7从动齿轮II、8齿条、9反射板、10发射模块、11接收模块、12计时模块、13信号处理模块；

图2中：2手柄、4蜗杆、5蜗轮、6从动齿轮I、8齿条、8反射板、14主动齿轮、15表针齿轮；

图3中：16线轮、17拉线、18油门踏板、19弹簧、20压力传感器。

具体实施方式

以下结合图1~3，通过具体实施例详细说明本发明的内容。该发动机检测用电子节气门机构调整装置包括基座1、设置在基座上的壳体3、设置在壳体内的油门驱动机构以及油门传感器。其中，油门驱动机构包括相互啮合的蜗轮5和蜗杆4，蜗杆4同轴设有位于壳体外的手柄2。与蜗轮同轴设有主动齿轮14，主动齿轮上啮合有从动齿轮I 6，从动齿轮I上啮合表针齿轮15（也可采用表针齿条，转速表图中未示出），从动齿轮I同轴设置从动齿轮II7，从动齿轮II 7上啮合有齿条8，齿条末端固定有弧形反射板9，与反射板9对应的位置上安装有位于壳体内壁上的油门传感器，油门传感器包括发射模块10与接收模块11，接收模块的输出端与计时模块12相连，计时模块与信号处理模块13相连，信号处理模块与发动机控制单元相连（图中未示出）。

蜗杆蜗轮机构具有反向自锁功能，避免了调速过程中的齿轮反转。蜗轮无法与齿轮直接啮合，因此同轴设置主动齿轮。将主动齿轮与齿条直接啮合移动距离过大，会导致误差过大，不利于精确控制。因此，采用与主动齿轮啮合的从动齿轮I、与从动齿轮I同轴设置的从动齿轮II，将齿条与从动齿轮II啮合。只需设置合适的齿数比，不但缩小了装置的整体体积，而且可进行精确的速度调节。

如图3所示，现有系统中通过旋转手柄驱动线轮16带动拉线17运动，拉线牵拉油门踏板18压缩弹簧19，压力传感器20获得压力信号，发动机控制单元通过该压力信号控制发动机的转速。本发明通过将位移变量信号△Sd，替代原有的压力信号，避免了压力信号的不稳定性。

定速测试方法：

步骤1）根据发动机的输出功率对调整装置进行初始化：手柄位于初始位置时，圈数为0，记录发射模块与反射板之间的距离为S0；顺时针旋转手柄至最大行程，若最后圈数不满整圈，则逆时针旋转手柄至零刻线处，记录此时的圈数Nmax，发射模块与反射板之间的距离Smin，发动机的最高速度Vmax，反射板的位移变量△Smax=S0-Smin；将手柄旋转0.25Nmax、0.5Nmax、0.75Nmax后分别记录△S1、△S2、△S3；

步骤2）根据0.25Nmax、0.5Nmax、0.75Nmax、Nmax、△S1、△S2、△S3、△Smax作线性回归，得到位移变量△Sd与速度的线性函数Vd=K1·△Sd，R^2≥0.999，否则返回步骤1）；

步骤3）根据Vmax以及速度表指针的最大位移量或最大转角，在速度表上标识速度参数；

步骤4）将信号处理模块与发动机控制单元相连，将信号处理模块调整至定速信号输出模式，旋转手柄将速度表指针调整至相应的试验速度Vd，计时模块将时间信息发送至信号处理模块，信号处理模块先将激光发射与接收之间的间隔时间信息△t转换为距离信息△Sd，然后将距离信息△Sd转换为速度信息Vd，最终发送至发动机控制单元。发动机控制单元可根据Vd信息改变输出电流的大小，电流I=K1·Vd，从而控制发动机的转速，其中Imax= K1·Vmax。

匀加速测试方法：

步骤1）根据0.25Nmax、0.5Nmax、0.75Nmax、Nmax、△S1、△S2、△S3、△Smax作线性回归，得到位移变量△Sd与加速度Ad的线性函数Ad=K2·△Sd；

步骤2）根据Amax以及加速度表指针的最大位移量或最大转角，在加速度表上标识加速度参数；

步骤3）先将信号处理模块调整至定速信号输出模式，旋转手柄设定初始速度V0；然后将信号处理模块与发动机控制单元断开，将信号处理模块调整至匀加速信号输出模式，通过旋转手柄调整至相应的加速度参数，使其符合位移变量△S与加速度Ad的函数曲线Ad=K2·△Sd，将信号处理模块与发动机控制单元相连。计时模块将时间信息发送至信号处理模块，信号处理模块先将激光发射与接收之间的间隔时间信息△t转换为距离信息△Sd，然后将距离信息△Sd转换为加速度信息Ad，最终发送至发动机控制单元。发动机控制单元可根据Ad改变输出电流的大小，电流I=(K2·Vd^2)/2+K1·V0，从而控制发动机的转速。当I≥Imax时，I维持Imax不变。

Claims (2)

1.一种发动机检测用电子节气门机构调整装置，包括基座、设置在基座上的壳体、设置在壳体内的油门驱动机构以及油门传感器，油门驱动机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，蜗杆同轴设有位于壳体外的手柄，其特征在于：与蜗轮同轴设有主动齿轮，主动齿轮上啮合有从动齿轮I，从动齿轮I同轴设置从动齿轮II，从动齿轮I上啮合指针齿条或指针齿轮，从动齿轮II上啮合有齿条，齿条末端固定有反射板，与反射板对应的位置上安装有位于壳体内壁上的油门传感器，油门传感器包括发射模块与接收模块，接收模块的输出端与计时模块相连，计时模块与信号处理模块相连。

2.一种油门控速的方法，其特征在于：该方法采用发动机检测用电子节气门机构调整装置，该调整装置包括基座、设置在基座上的壳体、设置在壳体内的油门驱动机构以及油门传感器，油门驱动机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，蜗杆同轴设有位于壳体外的手柄，与蜗轮同轴设有主动齿轮，主动齿轮上啮合有从动齿轮I，从动齿轮I同轴设置从动齿轮II，从动齿轮II上啮合有齿条，蜗杆、蜗轮、主动齿轮、从动齿轮I以及从动齿轮II的齿顶高系数、齿顶隙系数均与齿条相同；齿条末端固定有反射板，与反射板对应的位置上安装有位于壳体内壁上的油门传感器，油门传感器包括发射模块与接收模块，接收模块的输出端与计时模块相连，计时模块与信号处理模块相连；

该方法包括以下步骤：

步骤1）根据发动机的输出功率对调整装置进行初始化：手柄位于初始位置时，圈数为0，记录发射模块与反射板之间的距离为S0；顺时针旋转手柄至最大行程，若最后圈数不满整圈，则逆时针旋转手柄至零刻线处，记录此时的圈数Nmax，发射模块与反射板之间的距离Smin，发动机的最高速度Vmax，反射板的位移变量△Smax=S0-Smin；将手柄旋转0.25Nmax、0.5Nmax、0.75Nmax后分别记录△S1、△S2、△S3；

步骤2）根据0.25Nmax、0.5Nmax、0.75Nmax、Nmax、△S1、△S2、△S3、△Smax作线性回归，得到位移变量△Sd与速度的线性函数Vd=K1·△Sd，R^2≥0.999，否则返回步骤1）；

步骤3）根据Vmax以及速度表指针的最大位移量或最大转角，在速度表上标识速度参数；

步骤4）将信号处理模块与发动机控制单元相连，定速测试时，将信号处理模块调整至定速信号输出模式，旋转手柄将速度表指针调整至相应的试验速度Vd，计时模块将时间信息发送至信号处理模块，信号处理模块先将激光发射与接收之间的间隔时间信息△t转换为距离信息△Sd，然后将距离信息△Sd转换为速度信息Vd，最终发送至发动机控制单元；

匀加速测试时，先将信号处理模块调整至定速信号输出模式，旋转手柄设定初始速度；然后将信号处理模块与发动机控制单元断开，将信号处理模块调整至匀加速信号输出模式，通过旋转手柄调整至相应的加速度参数，使其符合位移变量△S与加速度的线性函数Ad=K2·△Sd，将信号处理模块与发动机控制单元相连；

△S1为手柄旋转0.25Nmax时反射板的位移变量，△S2为手柄旋转0.5Nmax时反射板的位移变量，△S3为手柄旋转0.75Nmax时反射板的位移变量，R^2为决定系数，K1为线性函数Vd=K1·△Sd的趋势线常量，K2为线性函数Ad=K2·△Sd的趋势线常量。