CN1302372A - 用于实时测量汽车发动机输出转矩的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于实时测量汽车发动机输出转矩的装置。当汽车在公路上行进时,该装置测量平面离合器片的阻尼弹簧的变形,并将该变形转变为输出转矩,这种装置包含1)包含阻尼弹簧的平面圆盘离合器片,2)焊接在离合器片上的一组小翼和柱,3)传感式信号探测器。

Description

用于实时测量汽车发动机输出转矩的方法和装置
发明领域中的已有技术
在研究开发发动机的最重要的任务之一是在使燃油消耗最小化的同时使输出功率最大化。为了实现这一目标，对发动机输出转矩的测量是十分重要的。但当前可利用的一些技术是当发动机运转时测量发动机转速(rpm)而不是测量发动机的输出转矩。功率按照定义为转矩乘以角速度。目前，转矩测量需要需要专用配套设备。
转矩测量主要有两种方法。最通用的方法是通过分别测量功率(通过测量功耗)和角速度以及接着用角速度去除功率得到转矩。另一种方法是通过利用附着在轴的表面上的应变计测量轴的瞬间扭曲，并通过组装在离合器轴上的滑环引出信号。上述两种方法仅在当测试台上测试发动机时可以采用，但是当发动机安装在汽车上时不能采用。
当前报导的新技术利用某些材料的磁弹性(magneto-elasticity)。这种技术也测量轴的瞬间扭曲，但可应用于在发动机运转过程中的实时测量。磁弹性的测量要对动力机车的轴进行某些改动。
本发明的技术目的
本发明提供一种当发动机安装在汽车上并运转时对汽车发动机的瞬时输出转矩的进行检测的方法。瞬时转矩的精确测量使得能够在发动机控制单元中便利实现反馈控制。瞬时转矩测量还可以提供关于发动机状态的信息。
本发明实现转矩测量是通过作为检测离合器片中的部件的阻尼弹簧的变形。当汽车发动机向传动齿轮箱输送功率时，利用离合器片中的阻尼弹簧转换传输转矩。缩短的弹簧其长度与转换传输到传动装置的转矩成比例。本发明提供的方法以非接触方式测量弹簧缩短的程度，并当离合器片与发动机轴一起旋转时将信息由离合器组件内侧传输输出。
本发明的公开
附图的简要说明
图1是平面式离合器组件的示意图。
图2是本发明的包含小翼和柱的离合器片的分解示意图。
图3是离合器片组装状态的剖面图。
图4是当没有施加转矩时局部截去的离合器片平面图。
图5是施加转矩时的局部截去的离合器片平面图。
图6是表示离合器包含的阻尼弹簧的形状示意图。
图7是轴导管的侧视图。
图8是当组装好时轴导管的局部截去剖开的侧视图。
图9表示来自传感式探测器的输出信号。
图10表示本发明的示例性输出信号。
附图中的标号说明
1：离合器片      2：发动机轴      3：飞轮        4：压片
5：贯穿式轴承盖  6：离合器壳体    7：离合器轴    8：轴导管
10：离合器底片   11：铆钉孔       12：弹簧孔口   13：摩擦表面(片)
20：带齿主体     21：弹簧孔口     22：小柱       23：阻尼弹簧
30：离合器顶片   31：铆钉孔       32：弹簧孔口   33：铆钉
34：小翼         40：传感式探测器 41：连线       42：就位孔口
43：线槽
本发明的公开
参照图1，离合器片1位于在飞轮3和压片4之间，离合器片1将发动机轴2的旋转功率转换传送到离合器轴7。当受到压片4的推动时，离合器片1压靠飞轮3，离合器片1与飞轮3一起旋转并迫使离合器轴7一起旋转。当压片4撤回以减轻压力时，离合器片1与离合器轴7一起不再由发动机接收旋转功率。
如图2和图3中所示，离合器片1由几个部件组成即：底片(base plate)10、带齿主体20和顶片30。铆钉33通过铆钉孔11和31将顶片30和底片10固紧。带齿主体20保持在两个片之间，但是可以在相邻的铆钉之间旋转一小的角度。弹簧孔口12、32、21一起对准并在其中束紧阻尼弹簧23。摩擦表面13形成在底片上。当发动机的旋转功率通过飞轮3以及压片4输送到底片时，有力作用在阻尼弹簧上使之收缩。弹簧又压靠带齿主体。带齿主体旋转该通过其中心的离合器轴。这种结构使得能利用阻尼弹簧作为转换传输介质将发动机功率传递到离合器轴。
为了实现本发明，将两个增强件包含到离合器片中。这两个增强件是在齿主体20上的小柱22以及在顶片上的小翼34，如图2和3中所示。在图2中，6个小柱22按均匀的角度间隔焊接在带齿主体上形成一个圆，以及6个小翼位于在顶片上形成一个圆。图4表示在组装好的离合器片上的小柱和小翼的相对定位。小柱和小翼的精确数量可以根据具体的设计要求变化。
图5表示在带齿主体的毂环上的各小柱，它们由原来位置稍有位移。这种情况发生在由于弹簧从发动机向离合器轴转换传输的作用力而强迫弹簧收缩的情况下。通过检测这些增强件的角位移以及将检测信号传输到在离合器片组件外部实现转矩的测量。
图7表示为实现本发明目的稍加改变的轴导管8。该改变是形成就位孔口42和线槽43。传感式探测器40安装在就位孔口42，来自探测器的引线经过线槽引出。对于某些应用场合，可能需要一个以上的传感式探测器，就位孔口和线槽的数量可以随探测器的数量增加。
当离合器壳体用螺栓固定就位时，位于在就位孔口内侧的传感式探测器位于在各小柱形成的周边的内侧。轴导管用螺栓固定在离合器壳体内侧并且在通过轴导管并连接到与离合器片一起旋转的带齿主体的离合器轴时不旋转。
工作时，小柱22和小翼34随离合器片旋转并通过传感式探测器的表面。当小柱和小翼通过传感式探测器时，产生如图9中所示的信号。较高脉冲代表该表示小柱接近传感式探测器表面通过的信号，以及较小的脉冲代表该由于小翼形成的信号。根据小柱和小翼通过探测器的时间间隔测量信号。当时未施加转矩时，由传感式探测器产生如图9(A)中所示的一系列脉冲。当时施加转矩时，由传感式探测器产生如图9(B)中所示的一系列脉冲。在图中较小的脉冲的位移随转矩的增加按比例增加。测量的位移利用适当的转换公式转换为转矩值。
可以增加传感式探测器的数量，因此将它们围绕轴导管8的圆周定位。利用一个传感式探测器，发动机每旋转一周获得的数据数量限制于小柱22和小翼34的对数。如图4和5中所示，利用6对小柱22和小翼34，发动机每旋转一周获得6个数据点，或者一周中的每60度获得一个数据点。如果传感式探测器40的数量增加到4，则一周中的每15度可获得一个数据点。
图10表示作为4冲程4缸发动机的旋转角度的函数的模拟输出转矩变化。图10中的标号A代表理想情况，标号B代表部分地点火不良。图中表示一周中的每15度可获得一个数据点。图10表明对转矩的实时瞬时检测可以用于诊断发动机的性能，甚至能识别特定缸的火不良。
本发明的效益
汽车发动机的输出功率是很多参数例如进气量、空气燃料比、点火时间、道路状况、负荷状况等的函数。已有的测量转速和上述参数的技术利用试探的方式控制发动机。需要改进该方法。根据本发明由于能够瞬时测量输出转矩，可以施加反馈控制，以实现发动机的最佳性能。

Claims (3)

1．一种汽车发动机输出转矩的实时瞬时测量的方法，其特征在于，检测离合器片中的阻尼弹簧的变形并将其转变为输出转矩值。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，离合器片、各小柱焊接在带齿主体上，以及相等数量的小翼焊接在顶片上，以便于角位移测量。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，以非接触方式检测信号，传感式探测器产生按时间间隔测量的信号。利用适当的转换公式将时间间隔信号转变为输出转矩值。
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