CN117928958A - 基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发动机测试技术领域，具体涉及基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法及系统，包括以下步骤：S1、将安装有待测发动机的车辆安装在底盘测功机上，并接入底盘测功机控制系统、发动机工况控制系统、发动机转速测量设备、排放测试设备和燃料消耗量测设备，组成发动机试验循环测试系统；S2、通过发动机工况控制系统进行电子油门控制、转速控制和转矩控制，再根据转速控制和转矩控制分别进入待测发动机的转速‑油门控制模式、转速‑转矩控制模式；S3、进行待测发动机的稳态及瞬态试验循环工况运行控制和数据采集记录。本发明保证测试数据准确的同时，解决车辆装备的发动机进行试验循环测试不方便的问题。
Description
技术领域
本发明涉及发动机测试技术领域，具体涉及基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法及系统。
背景技术
发动机试验循环测试广泛应用于排放性能评价，试验时，将发动机通过联轴器与测功机连接，在发动机试验台架上进行，通过协同控制发动机和测功机运行预设的试验循环。
发动机试验循环包括稳态试验循环和瞬态试验循环。稳态试验循环包括若干发动机转速和转矩规范值工况，试验时，根据每台发动机的瞬态性能曲线将百分数值转化成实际值，发动机按照每个工况规定的时间运行，并在规定的时间以线性速度完成发动机转速和转矩转换。瞬态试验循环一般包括一组逐秒变化的发动机转速和转矩的规范百分数值，试验时，根据每台发动机的瞬态性能曲线将百分数值转化成实际值，按照规定的转速和转矩完成试验。
根据汽车在用符合性技术要求相关标准，车辆出厂后，发动机排放性能、OBD性能均要满足标准要求，相关企业和生态环境主管部门需要对装在车上的发动机进行相关排放性能、OBD功能验证试验，用于验证发动机的在用符合性。在这种情况下，只有将发动机从车辆上拆下，安装在台架上进行。为解决车辆装备的发动机进行试验循环测试不方便的问题，提出基于底盘测功机的车辆上装备发动机试验循环测试方法和系统。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法，保证测试数据准确的同时，解决车辆装备的发动机进行试验循环测试不方便的问题。
为了达到上述目的，提供了一种基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法，包括以下步骤：
S1、将安装有待测发动机的车辆安装在底盘测功机上，并接入底盘测功机控制系统、发动机工况控制系统、发动机转速测量设备、排放测试设备和燃料消耗量测设备，组成发动机试验循环测试系统；
S2、通过发动机工况控制系统进行电子油门控制、转速控制和转矩控制，再根据转速控制和转矩控制分别进入待测发动机的转速-油门控制模式、转速-转矩控制模式；
转速控制：通过发动机转速测量设备测量发动机实际运行转速，作为底盘测功机转速控制的反馈参数，发动机工况控制系统内嵌转速控制单元，转速控制单元根据测得的发动机实际运行转速和目标发动机转速的差异，确定转速调整趋势，通过底盘测功机控制系统动态调整底盘测功机转速，实现发动机转速的精准控制；
转矩控制：获取实时牵引力，并获取待测发动机的实时转矩，作为发动机转矩控制反馈信号；发动机工况控制系统内嵌转矩控制单元，转矩控制单元根据测得的实时转矩和目标发动机转矩的差异，确定转矩调整趋势，通过动态调整发动机油门控制信号，同时，通过底盘测功机控制系统动态调整底盘测功机负载，实现发动机转矩和底盘测功机负载同步调整，进一步实现发动机转矩的精准控制；
转速-油门控制方式：固定车辆变速器档位，将发动机转速和油门设定为目标控制参数，通过转速控制功能实现发动机转速的精准控制，通过油门控制功能实现发动机电子油门信号准控制，实现发动机转速-油门控制模式；
转速-转矩控制方式：固定车辆变速器档位，将发动机转速和转矩设定为目标控制参数，通过转速控制功能实现发动机转速的精准控制，通过转矩控制功能实现发动机转矩准控制，实现发动机转速-转矩控制模式；
S3、进行待测发动机的稳态及瞬态试验循环工况运行控制和数据采集记录；其中稳态及瞬态试验循环工况运行控制具体为：固定车辆变速器档位，使用发动机转速-油门控制模式，实现发动机稳态试验循环工况运行，使用发动机转速-转矩控制模式，实现发动机动态试验循环工况运行；所述数据采集记录包括稳态及瞬态试验过程中发动机运行转速、发动机转矩、车辆牵引力、燃料消耗量数据和污染物排放数据。
进一步，所述转矩控制中实时转矩的测量步骤：
S201、获取不同档位下车辆损失功率曲线，建立确定档位下车速和损失功率的一一映射关系，并存储，再根据车速获得对应损失功率数值P损失；
S202、计算发动机瞬时转矩；
通过测量发动机瞬时有效功率的方法计算发动机瞬时转矩，
发动机的瞬时有效功率为P有效＝P牵引+P损失，P牵引＝FV；瞬时转矩的计算公式如下：
其中，n为发动机转速，F为牵引力，V为底盘测功机上测得的车速。
本发明的目的之二在于提供一种基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试系统，应用了所述的基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法，包括将安装有待测发动机的车辆安装在底盘测功机上，并接入到底盘测功机的底盘测功机控制系统，所述底盘测功机控制系统接入发动机工况控制系统，以及在安装有待测发动机的车辆上搭配发动机转速测量设备、排放测试设备和燃料消耗量测设备，所述发动机工况控制系统、发动机转速测量设备、排放测试设备和燃料消耗量测设备连接到测量系统；所述测量系统用于记录发动机运行转速、发动机转矩、车辆牵引力、燃料消耗量数据、污染物排放数据，以及计算瞬时转矩。
原理及优点：
该测量方法不需要将发动机从车辆上拆下，就可以进行发动机的各项性能试验，可以大大节约成本和时间，可操作性高。同时，可以降低因拆装发动机引发车辆故障风险，可靠性高。可以消除因发动机拆卸造成控制系统传感器信号缺失带来的发动机台架无法正常运转的风险。
附图说明
图1为本发明实施例基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试系统的逻辑框图；
图2为本发明实施例基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法的逻辑框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例
一种基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试系统，基本如图1所示，包括将安装有待测发动机的车辆安装在底盘测功机上，并接入到底盘测功机的底盘测功机控制系统，所述底盘测功机控制系统接入发动机工况控制系统，以及在安装有待测发动机的车辆上搭配发动机转速测量设备、排放测试设备和燃料消耗量测设备，所述发动机工况控制系统、发动机转速测量设备、排放测试设备和燃料消耗量测设备连接到测量系统；所述测量系统用于记录发动机运行转速、发动机转矩、车辆牵引力、燃料消耗量数据、污染物排放数据，以及计算瞬时转矩。能够实现发动机的功率试验测试、负荷特性试验测试、万有特性性能测试、WHSC、ESC、WHTC试验循环排放测试、OBD功能验证等。
通过车辆OBD诊断接口或发动机转速测量设备测量记录发动机运行转速，通过车辆OBD诊断接口测量记录发动机转矩或者通过底盘测功机测量记录车辆牵引力，由控制系统计算得出发动机的有效转矩；通过燃料消耗量测设备测量记录燃料消耗量数据；通过排放测试设备测量记录污染物排放数据。使用发动机工况控制系统实现发动机转速和扭矩的精准控制。
使用操作流程如下：
1、将装备有待测发动机的车辆安装在底盘测功机上，确保车辆可以在底盘测机上正常运行，确保底盘测功机具有恒速运行模式功能。
2、根据测试需要，将排放测试系统与车辆排气系统连接，并检查密封性，用于测量发动机的排放性能。
3、根据测试需要，将燃料消耗量测量装置与发动机供油系统连接并检查密封性，用于测量发动机的经济性能。
4、根据测试方案，将车辆发动机OBD诊断系统与测试系统连接，通过OBD诊断系统，测量并记录发动机的转速、油门位置、发动机转矩等数据。
5、根据测试需要，安装发动机转速测量设备，用于测量并记录发动机的转速。
6、将车辆的电子油门信号接入发动机工况控制设备，发动机工况控制设备接入底盘测功机控制系统，用于调节控制发动机运行工况。
一种基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、将安装有待测发动机的车辆安装在底盘测功机上，并接入底盘测功机控制系统、发动机工况控制系统、发动机转速测量设备、排放测试设备和燃料消耗量测设备，组成发动机试验循环测试系统；
S2、通过发动机工况控制系统进行电子油门控制、转速控制和转矩控制，再根据转速控制和转矩控制分别进入待测发动机的转速-油门控制模式、转速-转矩控制模式；
转速控制：通过发动机控制单元通讯接口或发动机转速测量设备测量发动机实际运行转速，作为底盘测功机转速控制的反馈参数，发动机工况控制系统内嵌转速控制单元，转速控制单元根据测得的发动机实际运行转速和目标发动机转速的差异，确定转速调整趋势，通过底盘测功机控制系统动态调整底盘测功机转速，实现发动机转速的精准控制；
转矩控制：通过发动机控制单元通讯接口读取发动机转矩或者根据底盘测功机测得的实时牵引力，并获取待测发动机的实时转矩，作为发动机转矩控制反馈信号；发动机工况控制系统内嵌转矩控制单元，转矩控制单元根据测得的实时转矩和目标发动机转矩的差异，确定转矩调整趋势，通过动态调整发动机油门控制信号，同时，通过底盘测功机控制系统动态调整底盘测功机负载，实现发动机转矩和底盘测功机负载同步调整，进一步实现发动机转矩的精准控制；
所述转矩控制中实时转矩的测量步骤：
S201、获取不同档位下车辆损失功率曲线，建立确定档位下车速和损失功率的一一映射关系，并存储，再根据车速获得对应损失功率数值P损失；
S202、计算发动机瞬时转矩；
通过测量发动机瞬时有效功率的方法计算发动机瞬时转矩，
发动机的瞬时有效功率为P有效＝P牵引+P损失，P牵引＝FV；瞬时转矩的计算公式如下：
其中，n为发动机转速，F为牵引力，V为底盘测功机上测得的车速。
转速-油门控制方式：固定车辆变速器档位，将发动机转速和油门设定为目标控制参数，通过转速控制功能实现发动机转速的精准控制，通过油门控制功能实现发动机电子油门信号准控制，实现发动机转速-油门控制模式；
转速-转矩控制方式：固定车辆变速器档位，将发动机转速和转矩设定为目标控制参数，通过转速控制功能实现发动机转速的精准控制，通过转矩控制功能实现发动机转矩准控制，实现发动机转速-转矩控制模式；
S3、进行待测发动机的稳态及瞬态试验循环工况运行控制和数据采集记录；其中稳态及瞬态试验循环工况运行控制具体为：固定车辆变速器档位，使用发动机转速-油门控制模式，实现发动机稳态试验循环工况运行，使用发动机转速-转矩控制模式，实现发动机动态试验循环工况运行；所述数据采集记录包括稳态及瞬态试验过程中发动机运行转速、发动机转矩、车辆牵引力、燃料消耗量数据和污染物排放数据。
进一步实现发动机的功率试验测试、负荷特性试验测试、万有特性性能测试、WHSC、ESC、WHTC试验循环排放测试、OBD功能验证等。
正式试验前，驾驶人员正常操作车辆，车辆起步，切换到合适档位后，切换到自动控制模式，控制系统按照预定程序运行发动机的瞬态性能曲线并记录数据，
根据具体发动机的瞬态性能曲线将试验循环百分数值转化成实际值，然后按照需求由程序控制发动机自动运行试验循环并记录数据，直至试验结束。
正式试验结束后，车辆默认按照一定速度运行，系统切换到人工控制模式，驾驶员操控车辆，停车熄火，试验结束。
本方案的测量方法不需要将发动机从车辆上拆下，就可以进行发动机的各项性能试验，可以大大节约成本和时间，可操作性高。同时，可以降低因拆装发动机引发车辆故障风险，可靠性高。可以消除因发动机拆卸造成控制系统传感器信号缺失带来的发动机台架无法正常运转的风险。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识不在此过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (3)
1.基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将安装有待测发动机的车辆安装在底盘测功机上，并接入底盘测功机控制系统、发动机工况控制系统、发动机转速测量设备、排放测试设备和燃料消耗量测设备，组成发动机试验循环测试系统；
S2、通过发动机工况控制系统进行电子油门控制、转速控制和转矩控制，再根据转速控制和转矩控制分别进入待测发动机的转速-油门控制模式、转速-转矩控制模式；
转速控制：通过发动机转速测量设备测量发动机实际运行转速，作为底盘测功机转速控制的反馈参数，发动机工况控制系统内嵌转速控制单元，转速控制单元根据测得的发动机实际运行转速和目标发动机转速的差异，确定转速调整趋势，通过底盘测功机控制系统动态调整底盘测功机转速，实现发动机转速的精准控制；
转矩控制：获取实时牵引力，并获取待测发动机的实时转矩，作为发动机转矩控制反馈信号；发动机工况控制系统内嵌转矩控制单元，转矩控制单元根据测得的实时转矩和目标发动机转矩的差异，确定转矩调整趋势，通过动态调整发动机油门控制信号，同时，通过底盘测功机控制系统动态调整底盘测功机负载，实现发动机转矩和底盘测功机负载同步调整，进一步实现发动机转矩的精准控制；
转速-油门控制方式：固定车辆变速器档位，将发动机转速和油门设定为目标控制参数，通过转速控制功能实现发动机转速的精准控制，通过油门控制功能实现发动机电子油门信号准控制，实现发动机转速-油门控制模式；
转速-转矩控制方式：固定车辆变速器档位，将发动机转速和转矩设定为目标控制参数，通过转速控制功能实现发动机转速的精准控制，通过转矩控制功能实现发动机转矩准控制，实现发动机转速-转矩控制模式；
S3、进行待测发动机的稳态及瞬态试验循环工况运行控制和数据采集记录；其中稳态及瞬态试验循环工况运行控制具体为：固定车辆变速器档位，使用发动机转速-油门控制模式，实现发动机稳态试验循环工况运行，使用发动机转速-转矩控制模式，实现发动机动态试验循环工况运行；所述数据采集记录包括稳态及瞬态试验过程中发动机运行转速、发动机转矩、车辆牵引力、燃料消耗量数据和污染物排放数据。
2.根据权利要求1所述的基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法，其特征在于：所述转矩控制中实时转矩的测量步骤：
S201、获取不同档位下车辆损失功率曲线，建立确定档位下车速和损失功率的一一映射关系，并存储，再根据车速获得对应损失功率数值P损失；
S202、计算发动机瞬时转矩；
通过测量发动机瞬时有效功率的方法计算发动机瞬时转矩，
发动机的瞬时有效功率为P有效＝P牵引+P损失，P牵引＝FV；瞬时转矩的计算公式如下：
其中，n为发动机转速，F为牵引力，V为底盘测功机上测得的车速。
3.基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试系统，其特征在于：应用了如权利要求1-2任一所述的基于底盘测功机和整车的发动机试验循环测试方法，包括将安装有待测发动机的车辆安装在底盘测功机上，并接入到底盘测功机的底盘测功机控制系统，所述底盘测功机控制系统接入发动机工况控制系统，以及在安装有待测发动机的车辆上搭配发动机转速测量设备、排放测试设备和燃料消耗量测设备，所述发动机工况控制系统、发动机转速测量设备、排放测试设备和燃料消耗量测设备连接到测量系统；所述测量系统用于记录发动机运行转速、发动机转矩、车辆牵引力、燃料消耗量数据、污染物排放数据，以及计算瞬时转矩。
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