[发明专利]发动机试验用动态模拟测功机及其道路阻力模拟方法

摘要

本发明公开了一种发动机试验用动态模拟测功机，包括底座以及固定连接在底座上的第一惯性飞轮轴承支撑、第二惯性飞轮轴承支撑、第一电机轴承支撑和第二电机轴承支撑，第一惯性飞轮轴承支撑和第二惯性飞轮轴承支撑上安装有飞轮轴，飞轮轴上连接有惯性飞轮，第一电机轴承支撑和第二电机轴承支撑之间设置有测功机电机，测功机电机的两端输出轴分别安装在第一电机轴承支撑和第二电机轴承支撑上，飞轮轴的端部连接有编码器，测功机电机的外壳上设置有对扭矩进行测量的力传感器；本发明还公开了一种发动机试验用动态模拟测功机的道路阻力模拟方法。本发明设计合理，实现方便且成本低，功能完备，工作可靠性和稳定性高，实用性强，便于推广使用。

主权项

1.一种发动机试验用动态模拟测功机，包括底座(7)以及固定连接在底座(7)上的第一惯性飞轮轴承支撑(2)、第二惯性飞轮轴承支撑(5)、第一电机轴承支撑(8)和第二电机轴承支撑(11)，所述第一惯性飞轮轴承支撑(2)和第二惯性飞轮轴承支撑(5)上安装有飞轮轴(4)，位于所述第一惯性飞轮轴承支撑(2)和第二惯性飞轮轴承支撑(5)之间的一段飞轮轴(4)上连接有惯性飞轮，所述第一电机轴承支撑(8)和第二电机轴承支撑(11)之间设置有测功机电机(9)，所述测功机电机(9)的两端输出轴分别安装在第一电机轴承支撑(8)和第二电机轴承支撑(11)上，所述测功机电机(9)靠近所述惯性飞轮一侧的输出轴通过飞轮轴联轴器(6)与飞轮轴(4)连接，所述测功机电机(9)远离所述惯性飞轮一侧的输出轴上连接有测功机主轴联轴器(12)，所述飞轮轴(4)的端部连接有用于对飞轮轴(4)的转速进行测量的编码器(1)，所述测功机电机(9)的外壳上设置有一端与测功机电机(9)的外壳固定连接、另一端与底座(7)固定连接且用于对测功机电机(9)的扭矩进行测量的力传感器(10)，其特征在于，该发动机试验用动态模拟测功机的道路阻力模拟方法包括以下步骤：步骤一、由外部控制器(14)控制测功机电机(9)运转到对应于待模拟目标整车的最高车速的最大转速后，外部控制器(14)停止对测功机电机(9)的转速进行控制，使所述动态模拟测功机模拟待模拟目标整车在道路上从最高车速滑行到静止状态的滑行过程；滑行模拟过程中，编码器(1)对测功机电机(9)的转速进行测量并将测量到的转速传输给外部控制器(14)，外部控制器(14)先根据公式计算得到第j次采样得到的转速n_j对应的待模拟目标整车的车速v_j，再根据公式F_E,j＝a₀+b×v_j²计算得到待模拟目标整车的车速v_j对应的道路阻力F_E,j，再根据公式计算得到道路阻力F_E,j对应的发动机输出轴扭矩M_E,j，然后，外部控制器(14)根据道路阻力F_E,j对应的发动机输出轴扭矩M_E,j控制测功机电机(9)的扭矩，使测功机电机(9)的扭矩与道路阻力F_E,j对应的发动机输出轴扭矩M_E,j相等；同时，力传感器(10)对测功机电机(9)的扭矩进行测量并将测量扭矩传输给外部控制器(14)，外部控制器(14)对测量扭矩进行记录和存储；其中，j的取值为1～n的自然数，n为采样总次数且取值为1～200的自然数；i为待模拟目标整车的末级传动比；r为待模拟目标整车的驱动轮的滚动半径且D_rim为待模拟目标整车的轮辋直径，H_flat‑ratio为待模拟目标整车的轮胎的扁平比，W为待模拟目标整车的轮胎断面宽度；a₀为待模拟目标整车的前轮滚动阻力，b为空气阻力系数；步骤二、外部控制器(14)将其接收到的待模拟目标整车的车速v_j对应的测量扭矩与根据公式计算得到的待模拟目标整车的车速v_j对应的道路阻力F_E,j对应的发动机输出轴扭矩M_E,j进行比对，当n次采样得到的测量转矩与计算得到的发动机输出轴扭矩差值不是均在计算得到的发动机输出轴扭矩的2％～10％的范围内时，重复执行步骤三，直到n次采样得到的测量转矩与计算得到的发动机输出轴扭矩差值均在计算得到的发动机输出轴扭矩的2％～10％的范围内；步骤三、由外部控制器(14)控制测功机电机(9)运转到对应于待模拟目标整车的最高车速对应的最大转速后，外部控制器(14)停止对测功机电机(9)的转速进行控制，使所述动态模拟测功机模拟待模拟目标整车在道路上从最高车速滑行到静止状态的滑行过程；滑行模拟过程中，编码器(1)对测功机电机(9)的转速进行测量并将测量到的转速传输给外部控制器(14)，外部控制器(14)根据公式计算得到第j次采样得到的转速n_j对应的待模拟目标整车的车速v_j，并查询存储在其中的待模拟目标整车的车速v_j对应的上一次滑行模拟过程中的测量扭矩，外部控制器(14)根据上一次滑行模拟过程中的测量扭矩控制测功机电机(9)的扭矩，使测功机电机(9)的扭矩与上一次滑行模拟过程中的测量扭矩相等；同时，力传感器(10)对测功机电机(9)的扭矩进行测量并将测量扭矩传输给外部控制器(14)，外部控制器(14)对测量扭矩进行记录和存储；步骤四、外部控制器(14)将最后一次执行步骤三记录和存储的测量扭矩确定为待模拟目标整车的车型对应的道路阻力；步骤五、外部控制器(14)根据待模拟目标整车的车型对应的道路阻力控制测功机电机(9)的扭矩，使测功机电机(9)的扭矩与待模拟目标整车的车型对应的道路阻力相等。