CN205665008U - 一种重型输送车的发动机性能快速检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重型输送车的发动机性能快速检测系统，数据采集子系统包括：扭矩采集装置，其安装在传动系统中传动箱和变速箱间的传动轴上，用来采集车辆传动轴的扭矩；转速采集装置，其安装在传动系统中传动箱和变速箱间的传动轴上，用来采集车辆传动轴的转速；油耗传感器，其与油箱和发动机间供油管路并联，用来测量发动机的实时燃油消耗量；油门开度采集装置，其安装在油门开度踏板的转轴处，随油门开度踏板联动，用来采集油门开度；挡位采集装置，其安装在变速杆上，用来采集测试时的排挡。本实用新型所述的发动机性能快速检测系统能够实时检测发动机性能，并利用安装倾角传感器对油耗传感器的误差进行校正，提高测量精度。

Description

一种重型输送车的发动机性能快速检测系统

技术领域

本实用新型涉及重型车辆的性能检测领域。更具体地说，本实用新型涉及一种重型输送车的发动机性能快速检测系统。

背景技术

动力装置是重型车装备的动力源，是车辆的心脏，重型车装备的一些基本技术性能都直接或间接地与动力装置的相关性能相联系，因此对动力装置的性能检测对整车的性能掌握至关重要。

重型车装备动力装置随着使用时间的增长其各项性能均会下降，尤其是动力性能的降低会造成重型车装备机动性能降低影响其战技性能的发挥，而部队由于监测设备的短缺无法准确判知动力装置性能下降的程度，只能从一些表面现象上(如发动机工作无力等)间接判别动力性能的变化，从而对重型车装备能否正常使用无法做出准确预判。有时甚至还会造成误判，从而造成对重型车装备性能的判断错误。

由于重型车辆动力装置的性能无法实时监测，从而影响其训练、作战、延期服役、甚至因不正确使用导致发生意外故障(损坏)等问题，采用无线传感器网络技术研制的重型车辆动力装置监测系统，能对重型车装备的动力性能进行实时的检测、监控。该系统能实时、准确地测试发动机的功率、扭矩等数据信息，通过无线网络将其传送给处理终端并以数据库的形式进行存储，同时还能够对数据进行统计分析给出动力装置的技术状况变化情况。这样一是使指挥员及时对装备动力性能做出准确判断，为制订训练、行军和作战计划提供依据；二是实时地对动力装置的技术状况变化进行监测，有利于装备保障部门实施快速准确的装备技术保障，提高装备保障的时效性；三是为开展重型车装备动力装置全寿命研究提供数据。针对重型车辆动力装置的性能无法实时监测，从而影响其训练、作战、延期服役、甚至因不正确使用导致发生意外故障(损坏)等问题。另外，该检测系统也能作为重型车装备场地试验的测试仪器对动力装置进行实车检测，解决野外实车试验缺乏实验设备的难题。

通对该装置研发及使用，能够快速准确的实时掌握重型车装备动力性能，以便于实现对重型车装备动力性能的正确使用和研究判断。因此，该项目的研发对我军重型车机械化部队作战及训练具有重要的意义和作用。重型车测量油耗一般采用质量式油耗传感器，但质量式油耗传感器有两个误差，一个是由于测量室量杯中油面高度发生变化，伸入量杯液面下的油管浮力的反作用力也变化，造成称量时的系统误差；二是由于车辆行驶，导致传感器中测量重量的装置未保持水平，而导致的测量误差。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是在重型车辆的动力装置上安装扭矩采集装置、转速采集装置、油耗采集装置、油门开度采集装置和挡位采集装置，能够实时快速监测车辆的动力装置性能。

本实用新型还有一个目的是在采用质量式油耗传感器，在其测量机构内安装倾角传感器，通过倾角传感器测量其对于水平方向的角度偏差，从而对测量机构的测量结果进行纠正，从而提高测量油耗的精确度，准确检测车辆的动力装置性能。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种重型输送车的发动机性能快速检测系统，所述数据采集子系统包括：

扭矩采集装置，其安装在传动系统中传动箱和变速箱间的传动轴上，用来采集车辆传动轴的扭矩；

转速采集装置，其安装在传动系统中传动箱和变速箱间的传动轴上，用来采集车辆传动轴的转速；

油耗采集装置，包括油耗传感器，所述油耗传感器与油箱和发动机间供油管路并联，用来测量发动机的实时燃油消耗量；

油门开度采集装置，其安装在油门开度踏板的转轴处随油门开度踏板联动，用来采集油门开度；

挡位采集装置，其安装在变速杆上，用来采集测试时的排挡。

优选的是，所述油耗传感器包括：

量杯，其通过二通阀连接所述供油管路，所述二通阀打开，油箱同时向发动机和量杯供油，所述二通阀关闭，油箱停止向发动机供油，由量杯向发动机供油；

测量机构，其用于承接量杯，所述测量机构实时测量量杯总重；

计时机构，其连接测量机构，所述计时机构用于记录测量机构测量的量杯重量变化所对应的时间；

控制器，其连接量杯、测量机构和计时机构，所述控制器控制二通阀的开闭、读取测量机构和计时机构的数据；

其中，所述控制器关闭二通阀的同时开启测量机构和计时机构，控制器读取一定时间内量杯向发动机的供油质量。

优选的是，所述测量机构还包括：

倾角传感器，其安装在测量机构内，所述倾角传感器采集测量机构相对于坐标系的倾斜角度；

其中，所述倾角传感器连接控制器，所述控制器接收倾角传感器传输的角度信号。

优选的是，还包括：数据传输子系统，其与数据采集子系统连接，用于传输数据采集子系统采集的参数。

优选的是，还包括：数据接收显控系统，其连接数据传输子系统，所述数据接收显控系统用于接收、显示数据传输子系统传输的参数。

优选的是，还包括：数据处理系统，其连接数据接收显控系统，所述数据处理系统接收数据接收显控系统传输的参数；其中，所述数据处理系统还连接所述控制器，所述数据处理系统接收控制器传输的数据。

本实用新型至少包括以下有益效果：采用无线传感器网络技术研制的重型车辆动力装置监测系统，能对重型车装备的动力性能进行实时的检测、监控。该系统能实时、准确地测试发动机的功率、扭矩等数据信息，通过无线网络将其传送给处理终端并以数据库的形式进行存储，同时还能够对数据进行统计分析给出动力装置的技术状况变化情况，使指挥员及时对装备动力性能作出准确判断，为制订训练、行军和作战计划提供依据；二是实时地对动力装置的技术状况变化进行监测，有利于装备保障部门实施快速准确的装备技术保障，提高装备保障的时效性；三是为开展重型车装备动力装置全寿命研究提供数据。四是检测系统也能作为重型车装备场地试验的测试仪器对动力装置进行实车检测，解决野外实车试验缺乏实验设备的难题。五是采用具有质量误差校正功能的油耗传感器测量油耗，提高测量的准确性以便与提高对整车动力性能装置的判断。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本实用新型的发动机动力性能检测装置的结构示意图。

图2是本实用新型的发动机动力性能检测装置的组成原理图。

图3是本实用新型的质量式油耗传感器的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1和图2示出了根据本实用新型的一种实现形式，一种重型输送车的发动机性能快速检测系统，包括：数据采集及传输系统100、数据接收显控系统200、数据处理系统300。其中，所述动力装置包括发动机410、燃油箱420、燃油泵430和燃油滤清器440。

数据采集及传输系统100，包括数据采集子系统110和数据传输子系统120，所述数据采集子系统110包括扭矩采集装置111、转速采集装置112、油门开度采集装置113、挡位采集装置114和油耗采集装置115。所述扭矩采集装置111安装在传动系统中传动箱和变速箱间的传动轴上，用来采集车辆传动轴的扭矩；转速采集装置112安装在传动系统中传动箱和变速箱间的传动轴上，用来采集车辆传动轴的转速；油耗采集装置115为油耗传感器，所述油耗传感器与油箱420和发动机410间供油管路并联，用来测量发动机410的实时燃油消耗量；油门开度采集装置113安装在油门开度踏板的转轴处随油门开度踏板联动，用来采集油门开度；挡位采集装置114安装在变速杆上，用来采集测试时的排挡。数据传输子系统120采用无线的传输方法进行数据传输，该子系统主要包括无线传输节点硬件结构设计、网关硬件结构设计和子系统软件设计三部分。信号传输使用无线射频技术，定子天线采用环形结构，使得信号无线发射和接收不存在失效旋转死区；由于定子环形天线与转子的距离近且采用高频无线传输技术，信号对电磁干扰的抵抗能力得到加强。

所述扭矩采集装置111为非接触法兰式扭矩测量装置，其原理为：应用信号的无线传输技术，用应变片组成测量电桥，粘贴在弹性轴上，与激励电源和信号处理电路一起放置在转子中，在测量时与被测传动轴一同旋转，弹性轴受扭时，引起粘贴在上面的应变片产生变形，导致平衡电桥中的电阻值发生变化，输出微弱的电压信号。通过对该信号的放大、滤波等信号调理和A/D转换后，经由无线发射模块进行发射。定子部分同样基于射频芯片接收来自转子的扭矩信号，同时利用内部的增强型内核来控制扭矩值的液晶显示，并与数据接收显控系统200进行通讯。

所述转速采集装置112为陀螺仪式转速测量装置，将板载陀螺仪芯片安装在传动轴上，陀螺仪多数采用一种调音叉结构，这种结构由两个振动并不断地做反向运动的物体组成。当施加角速率时，物体上的科里奥效应产生相反方向的力，从而引起电容变化。电容差值与角速率Ω成正比，经过信号整形后树池方波信号，经转速计算模块换算成发动机转速。

在另一实施例中，扭矩采集装置111、转速采集装置112安装在夹具内，并用夹具安装在车辆的传动轴上。

在另一实施例中，所述油门开度采集装置113安装在油门开度踏板的转轴处随油门开度踏板联动，用来采集油门开度。所述油门开度采集装置113包括油门位置传感器及连接装置，所诉油门位置传感器采用线位移传感器，并通过连接装置将线位移传感器连接在转轴处，采集油门开度。

在另一实施例中，所述挡位采集装置114安装在变速杆处，用来采集重型车辆的排挡。

在另一实施例中，如图3所示的油耗采集装置115为质量式油耗传感器，包括量杯115a、电磁二通阀115b、计时机构115c、倾角传感器115d、砝码115e、称量盘115f、仪表盘115g和控制器115h。所述质量式油耗传感器并联在油箱420和发动机410之间的供油管路上，能够测量一段时间内发动机410的油耗，从而实现实时检测发动机410性能。质量式油耗传感器的结构和工作原理如下：量杯115a通过电磁二通阀115b连接油箱420和发动机410之间的供油管路上，所述电磁二通阀115b打开，油箱420同时向发动机410和量杯115a供油；所述电磁二通阀115b关闭，油箱420停止向发动机410供油，由量杯115a向发动机410供油。测量机构包括砝码115e、称量盘115f和仪表盘115g，称量盘115f一端连接量杯115a，另一端连接砝码115e，仪表盘115g连接砝码115e、称量盘115f并利用杠杆原理实时显示量杯115a的质量。计时机构115c连接测量机构和发动机410，所述计时机构115c分别用于记录测量机构测量的量杯115a重量变化所对应的时间和发动机410的时间；控制器115h连接量杯115a、测量机构、电磁二通阀115b和计时机构115c，所述控制器115h控制电磁二通阀115b的开闭，当控制电磁二通阀115b打开，油箱420同时向发动机410和量杯115a供油，测量机构测量量杯115a的质量，当测量到量杯115a质量达到上限，控制器115h控制电磁二通阀115b关闭，油箱420停止向发动机410供油，由量杯115a向发动机410供油，同时，计时机构115c同时读取发动机410和测量机构的时间。当量杯115a质量到达下限，控制器115h控制质量式油耗传感器停止工作，使油箱420直接向发动机410供油。通过以上过程，质量式油耗传感器采集量杯115a上限和下限质量，并采集上下限之间所用的时间差值，由此可见，此段时间差值所对应的发动机410所消耗的燃油质量为上下限值的差值。优选的是，质量式油耗传感器的控制器可以测量任意时间段内发动机410所消耗的燃油质量，已达到实时监测发动机410的动力性能。但是，由于质量式油耗传感器安装在车辆上并随车辆同步运动，致使称量机构无法保持水平，其测量的质量存在一定偏差，因此，在质量油耗传感器内安装倾角传感器115d，倾角传感器115d连接控制器115h，倾角传感器115d测量其对水平的倾斜角度从而对质量油耗传感器测量的质量进行校正，提高其测量精度。

数据接收显控系统200，其用于接收、显示并存储扭矩、转速、油耗、油门开度和挡位性能参数，所述数据接收显控系统200连接数据采集及传输系统100和数据处理系统300；数据接收显控系统200采用手持式PDA结构模式，能实现对测试系统的控制，包括硬件和软件两大部分。硬件部分由液晶显示单元、射频通信单元、数据存储单元、多功能模块单元、键盘触摸人机接口和电池管理等。软件为控制器，控制器采用面向对象的C++编程，主要有数据接收和处理软件以及显控软件。数据接收和处理软件射频通信单元中，主要完成数据的接收和处理，承担射频通信单元与液晶显示单元之间的数据传递(通过以太网络)和综合控制的功能。数据接收处理软件与专用的信号处理芯片硬件密不可分，对它的软件开发设计依附于特定的硬件。显控软件的主要功能有：数据接收显控系统内各单元发送控制命令；处理数据采集与传输分系统传来的数据；对点化目标的实时显示；具有存贮、回放功能。

数据处理系统300，其对扭矩、转速、油耗、油门开度和挡位性能参数进行分析处理，所述数据接收显控系统300连接数据接收显控系统200；上位机数据处理系统300用来对测量后存储在数据采集与传输分系统存储介质中的的数据进行分析处理，主要上位机控制器中进行。其中，所述数据接收显控系统200将扭矩、转速、油耗、油门开度和挡位性能参数传输给数据接收显控系统300，数据接收显控系统300对性能参数进行分析处理再传回数据接收显控系统200，数据接收显控系统200根据处理后的性能参数向数据采集及传输系统100发布相应命令。进一步的是，所述数据处理系统300连接控制器115h，接收控制器采集的燃油质量、时间数据和测量机构的角度数据，其进行处理后并控制控制器进行相应动作。

如上所述，本实用新型具有如下有益效果：采用无线传感器网络技术研制的重型车车辆动力装置监测系统，能对重型车装备的动力性能进行实时的检测、监控。该系统能实时、准确地测试发动机的功率、扭矩等数据信息，通过无线网络将其传送给处理终端并以数据库的形式进行存储，同时还能够对数据进行统计分析给出动力装置的技术状况变化情况，使指挥员及时对装备动力性能作出准确判断，为制订训练、行军和作战计划提供依据；二是实时地对动力装置的技术状况变化进行监测，有利于装备保障部门实施快速准确的装备技术保障，提高装备保障的时效性；三是为开展重型车装备动力装置全寿命研究提供数据。四是检测系统也能作为重型车装备场地试验的测试仪器对动力装置进行实车检测，解决野外实车试验缺乏实验设备的难题。五是采用具有质量误差校正功能的油耗传感器测量油耗，提高测量的准确性以便与提高对整车动力性能装置的判断。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种重型输送车的发动机性能快速检测系统，其特征在于，包括数据采集子系统，所述数据采集子系统包括：

扭矩采集装置，其安装在传动系统中传动箱和变速箱间的传动轴上，用来采集车辆传动轴的扭矩；

转速采集装置，其安装在传动系统中传动箱和变速箱间的传动轴上，用来采集车辆传动轴的转速；

油耗采集装置，包括油耗传感器，所述油耗传感器与油箱和发动机间供油管路并联，用来测量发动机的实时燃油消耗量；

油门开度采集装置，其安装在油门开度踏板的转轴处随油门开度踏板联动，用来采集油门开度；

挡位采集装置，其安装在变速杆上，用来采集测试时的排挡。

2.如权利要求1所述的重型输送车的发动机性能快速检测系统，其特征在于，所述油耗传感器包括：

量杯，其通过二通阀连接所述供油管路，所述二通阀打开，油箱同时向发动机和量杯供油，所述二通阀关闭，油箱停止向发动机供油，由量杯向发动机供油；

测量机构，其用于承接量杯，所述测量机构实时测量量杯总重；

计时机构，其连接测量机构，所述计时机构用于记录测量机构测量的量杯重量变化所对应的时间；

控制器，其连接量杯、测量机构和计时机构，所述控制器控制二通阀的开闭、读取测量机构和计时机构的数据；

其中，所述控制器关闭二通阀的同时开启测量机构和计时机构，控制器读取一定时间内量杯向发动机的供油质量。

3.如权利要求2所述的重型输送车的发动机性能快速检测系统，其特征在于，所述测量机构还包括：

倾角传感器，其安装在测量机构内，所述倾角传感器采集测量机构相对于坐标系的倾斜角度；

其中，所述倾角传感器连接控制器，所述控制器接收倾角传感器传输的角度信号。

4.如权利要求2或3所述的重型输送车的发动机性能快速检测系统，其特征在于，还包括：数据传输子系统，其与数据采集子系统连接，用于传输数据采集子系统采集的参数。

5.如权利要求4所述的重型输送车的发动机性能快速检测系统，其特征在于，还包括：数据接收显控系统，其连接数据传输子系统，所述数据接收显控系统用于接收、显示数据传输子系统传输的参数。

6.如权利要求5所述的重型输送车的发动机性能快速检测系统，其特征在于，还包括：数据处理系统，其连接数据接收显控系统，所述数据处理系统接收数据接收显控系统传输的参数；其中，所述数据处理系统还连接所述控制器，所述数据处理系统接收控制器传输的数据。