一种车用起动机检测装置及检测方法与流程

本发明涉及车用起动机制造技术领域，尤其是涉及一种车用起动机的检测装置及检测方法。

背景技术：

汽车起动机用于发动发动机，克服发动机起动时的阻力，使发动机达到起动所需最低转速。作为发动机上非常重要的零部件，起动机性能直接关系到汽车性能好坏，整车制造企业以及配套供应商需要对起动机的各项性能指标进行检测，其中包括起动机在不同负载转矩下的转速、转矩、电压、电流以及起动机的额定功率等参数所构成的起动机特性曲线，以便检测出不合格产品，使起动机能符合行业标准，有效降低起动机次品率，提高汽车的质量品质。

然而，现有技术中用于检测起动机性能的检测装置或检测方法大多只适合检测起动机的一些单项性能参数，例如，在中国专利文献上公开的“一种起动机可靠性试验台架系统”，其公告号为公告号cn102890242b，具体包括发动机运行控制系统和起动机起停控制系统，所述发动机运行控制系统包括配载的发动机和用于安装所述发动机及待测起动机的发动机悬置单元、用于控制所述发动机的电子控制单元，所述起动机起停控制系统包括待测起动机、试验起停控制器及电源。该起动机可靠性试验台架系统使起动机在发动机正常装配的情况下进行试验，从而可较为真实地模拟起动机的实际工况，确保起动机在实际使用条件下的有效工作。

然而上述起动机的检测装置存在如下缺陷，对于一些需要在空载情况下检测的起动机电磁开关性能以及空载耐久性能等指标，上述检测装置无法准确全面地进行检测，因此，通过上述装置检测得出的结论难以作为起动机合格与否的判定依据，而只能用于检测起动机的实际使用效果以及起动机和发动机的匹配性能。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的起动机检测装置所存在的无法在一套检测装置上完成对起动机各项性能指标检测的问题，提供一种车用起动机检测装置及检测方法，可对起动机所规定的各性能参数进行全面的检测，从而准确判定起动机的合格与否，适合整车厂和配套厂家对起动机的检测。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种车用起动机检测装置，包括：

起动机安装座，用于安装固定待测的起动机；

扭矩控制装置，其具有一个输入轴，当输入一个控制电压时，输入轴可产生阻力扭矩；

离合式扭矩传递机构，其具有一个用于和固定在所述起动机安装座上的起动机的输出齿轮选择性连接的输入端、用于向扭矩控制装置输出扭矩的输出端；

连接轴，其一端与扭矩控制装置相连接，另一端与离合式扭矩传递机构的输出端相连接，所述连接轴上设有转速扭矩传感器；

检测控制系统，其用于采集所述转速扭矩传感器的输出信号以及起动机的电压、电流信号，储存并输出起动机的性能参数，并输出起动机、扭矩控制装置以及离合式扭矩传递机构的控制信号。

本发明的检测装置包括一个离合式扭矩传递机构、以及可产生负载阻力扭矩的扭矩控制装置，因此，检测控制系统可通过离合式扭矩传递机构使起动机与扭矩控制装置连接或断开，从而可方便地检测起动机在空载状态时的电磁开关性能、空载耐久性能、在负载状态下的负载性能以及在堵转状态下的堵转性能。也就是说，本发明的检测装置可按照起动机检测标准对起动机进行全方位的检测，既有利于简化检测装置，同时方便起动机的检测，有利于提高检测的效率。特别是，我们可通过检测控制系统方便地调整扭矩控制装置产生的负载阻力扭矩，从而使其适应不同类型、规格的起动机的检测。

作为优选，所述离合式扭矩传递机构包括轴承支座、可转动地设置在轴承支座上的齿轮轴，所述齿轮轴的一端为输入端，所述齿轮轴的另一端为输出端，在齿轮轴的输入端上套设有可与起动机的输出齿轮啮合的从动齿轮，输入端上还设有可与从动齿轮接合的同步器，齿轮轴的输出端与连接轴相连接，当所述同步器和从动齿轮接合时，所述输出齿轮可通过从动齿轮驱动齿轮轴转动。

检测控制系统可方便地控制同步器的动作，从而实现离合式扭矩传递机构的接合或断开，进而控制起动机的运转状态。

作为优选，所述扭矩控制装置为具有输入轴的磁粉制动器。

磁粉制动器是一种根据电磁原理并利用磁粉传递转矩的装置，其具有激磁电流和传递转矩基本成线性关系、并且响应速度快的特点，因而方便检测控制系统精确快速地控制扭矩控制装置所产生的负载阻力扭矩。

作为优选，所述的连接轴一端通过弹性联轴器与齿轮轴的输出端相连接，连接轴的另一端通过弹性联轴器与扭矩控制装置的输入轴相连接。

连接轴的两端分别通过弹性联轴器与齿轮轴的输出端以及扭矩控制装置的输入轴相连接，因此可降低连接轴的尺寸精度以及位置精度的要求，方便整个检测装置的安装。

作为优选，所述弹性联轴器包括连接座，所述连接座的两端分别设有内花键孔，所述连接轴的两端分别设有和所述内花键孔适配的鼓形花键，从而使连接轴与两端的弹性联轴器形成键连接，所述扭矩控制装置的输入轴与齿轮轴的输出端分别设有和所述内花键孔适配的鼓形花键，从而使输入轴与连接轴一端的弹性联轴器形成键连接，齿轮轴的输出端则与连接轴另一端的弹性联轴器形成键连接。

由于鼓形花键和内花键孔之间既可以传递扭矩，又可相对地转动形成一定的偏转角度，并且还可在轴向上形成相对的位移，因此，本发明的连接轴两端可分别与扭矩控制装置、离合式扭矩传递机构连接而传递扭矩，同时可降低连接轴与两端的扭矩控制装置、离合式扭矩传递机构之间的同轴度等装配尺寸和装配精度的要求，确保起动机的扭矩可通过连接轴传递给扭矩控制装置。

作为优选，所述连接座内设有贯通两端的内花键孔的连接通孔，连接座远离连接轴一端的内花键孔底面设有球形凹槽，所述连接轴的端面设有限位杆，所述限位杆穿过连接通孔的一侧套设有限位块，所述限位块具有一个和球形凹槽适配的外凸球面，在限位杆的端面通过螺钉连接有限位圆盘，在所述限位块和限位圆盘之间设有套接在限位杆上的调节压簧。

调节压簧可使限位块的外凸球面与连接座的球形凹槽紧密贴合，从而使连接座和连接轴之间形成轴向的弹性限位，避免连接座从连接轴上脱落。特别是，当连接座和连接轴之间具有微小的偏转角度时，可确保限位块的外凸球面与连接座的球形凹槽始终保持紧密贴合，有利于提高限位的可靠性。

一种车用起动机的检测方法，包括如下步骤：

a.将待检测的起动机固定到起动机安装座上；

b.检测控制系统向起动机输出一个工作电压而启动起动机，此时的起动机处于空载状态，检测控制系统接收、记录起动机的电磁开关触点闭合时回路的电流、电压值，以检测起动机的电磁开关性能，然后检测控制系统重复启动起动机，并接收、记录起动机的电流、电压值，以检测起动机的空载耐久性能；

c.检测控制系统向扭矩控制装置输出初始控制电压u，使扭矩控制装置形成一个初始负载阻力扭矩，然后检测控制系统使起动机电磁开关进入吸合断开循环，此时起动机的输出齿轮向前伸出与一个离合式扭矩传递机构输入端的从动齿轮相啮合，而处于连接状态的离合式扭矩传递机构则将起动机的扭矩传递给扭矩控制装置，起动机处于带负载运转状态，检测控制系统接收、记录起动机的电流、电压值以及转速、扭矩值，以检测起动机的负载性能；

e.检测控制系统向扭矩控制装置输出制动控制电压，使扭矩控制装置抱死，然后检测控制系统使起动机电磁开关进入吸合断开循环，此时起动机的输出齿轮向前伸出与离合式扭矩传递机构输入端的从动齿轮相啮合，抱死的扭矩控制装置使起动机处于堵转状态，检测控制系统接收、记录起动机的电流、电压值以及静态扭矩值，以检测起动机的堵转性能。

可以理解的是，我们可通过设置相应的传感器使检测控制系统接收、记录起动机的电流、电压、转速、扭矩以及静态扭矩值。而检测控制系统可以是一个工控机，并在工控机上安装相应的起动机检测程序，从而可方便地实现起动机检测的自动化。

作为优选，所述离合式扭矩传递机构包括齿轮轴，所述齿轮轴的一端为输入端，在齿轮轴的输入端上套设有啮合套管，所述从动齿轮螺旋花键连接在啮合套管上，在所述啮合套管的一端设有接合法兰，所述啮合套管上套设有一端抵压接合法兰另一端抵压从动齿轮的压簧，所述输入端上还设有可与接合法兰接合的同步器，在检测起动机的负载性能以及堵转性能时，检测控制系统使同步器与接合法兰接合，当起动机的输出齿轮向前伸出时，输出齿轮推动从动齿轮轴向移动，与啮合套管螺旋花键连接的从动齿轮在圆周方向产生转动，输出齿轮与从动齿轮啮合，此时压簧驱动从动齿轮轴向回位；在检测起动机的电磁开关性能以及空载耐久性能时，检测控制系统在输出齿轮与从动齿轮啮合后使同步器与接合法兰脱开。

本发明在齿轮轴上先空套一个啮合套管，而从动齿轮与啮合套管构成螺旋花键连接。这样，当从动齿轮与啮合套管形成轴向的相对移动时，从动齿轮与啮合套管会形成相对转动。因此，在起动机的电磁开关接通前，我们可通过检测控制系统使同步器与啮合套管上的接合法兰接合，从而使啮合套管相对齿轮轴锁死。然后起动机的电磁开关接通，起动机的输出齿轮向前伸出，如果此时输出齿轮与从动齿轮在圆周方向的位置有偏差而无法啮合，则输出齿轮会推动从动齿轮在轴向上位移，从动齿轮在轴向位移的同时产生转动，此时的压簧受到从动齿轮的压缩。当从动齿轮转动至与输出齿轮在圆周方向的位置正对时，输出齿轮即可与从动齿轮形成啮合，压簧则驱动从动齿轮复位，使从动齿轮与输出齿轮形成全齿啮合，以有效地传递扭矩。

作为优选，检测控制系统将步骤c中所接收、记录的起动机的转速值v与检测标准规定的转速值v0作比较，从而得出一个转速差值⊿v，当⊿v大于等于0.2v0伏时，检测控制系统使初始控制电压增加一个修正值⊿u，并且⊿u=0.2u；当⊿v为负值，并且⊿v的绝对值大于等于0.2v0伏时，检测控制系统使初始控制电压减小一个修正值⊿u，并且⊿u=0.2u。

由于受到制造精度的限制，或者在经过长时间使用后，检测控制系统输出的初始控制电压u所对应的扭矩控制装置的负载阻力扭矩与检测控制系统所接收到的扭矩控制装置的实际负载阻力扭矩之间会有误差，本发明创造性地通过比较检测控制系统所接收的起动机的转速值v与检测标准规定的转速值v0之间的差值，从而可准确判定扭矩控制装置所输出的负载阻力扭矩的偏差，并对检测控制系统所设定的初始控制电压进行及时的修正，从而可确保起动机检测的正确性。

因此，本发明具有如下有益效果：可对起动机所规定的各性能参数进行全面的检测，从而准确判定起动机的合格与否，适合整车厂和配套厂家对起动机的检测。

附图说明

图1是车用起动机检测装置的一种结构示意图。

图2是车用起动机检测装置的局部结构示意图。

图3是齿轮轴与从动齿轮的连接结构示意图。

图4是弹性联轴器的结构示意图。

图中：1、柜体11、基座12、起动机安装座13、传感器支座14、轴承支座2、扭矩控制装置3、连接轴31、鼓形花键32、限位杆4、离合式扭矩传递机构41、齿轮轴42、从动齿轮43、同步器44、啮合套管45、接合法兰5、弹性联轴器51、连接座511、内花键孔512、连接通孔513、球形凹槽52、限位块521、外凸球面53、限位圆盘54、调节压簧6、起动机。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1：如图1、图2所示，一种车用起动机检测装置，包括一个柜体1，在柜体上设置基座11，基座上设置起动机安装座12、扭矩控制装置2，待检测的起动机6可通过螺栓安装固定在起动机安装座上，扭矩控制装置则用于产生一个阻力扭矩，以便于测试起动机的负载性能和堵转性能。为了方便控制，本发明的扭矩控制装置可采用具有输入轴的磁粉制动器，以便通过调节其控制电压，方便地控制其输入轴所产生的阻力扭矩的大小。

当然，我们需要在起动机和扭矩控制装置之间设置一根连接轴3，具体地，我们可在基座上设置一个传感器支座13，连接轴设置在传感器支座上，同时在连接轴上设置转速扭矩传感器，以检测连接轴的转速和扭矩。连接轴一端与扭矩控制装置的输入轴相连接，连接轴另一端则可与安装在起动机安装座上的起动机相连接，以控制起动机的负载大小。

为了方便检测起动机的各项性能，连接轴可通过一个离合式扭矩传递机构4与起动机选择性连接，当离合式扭矩传递机构处于连接状态时，起动机可通过离合式扭矩传递机构、连接轴与扭矩控制装置相连接，起动机即可向扭矩控制装置输出扭矩，此时的扭矩控制装置即构成起动机的一个负载，从而可检测起动机的负载性能和堵转性能；当离合式扭矩传递机构处于断开状态时，起动机与扭矩控制装置断开连接，此时的起动机处于空载状态，即可检测起动机的电磁开关性能、空载耐久性能。

具体地，如图3所示，离合式扭矩传递机构包括设置在基座上的轴承支座14、可转动地设置在轴承支座上的齿轮轴41，齿轮轴的一端为输入端，齿轮轴的另一端为输出端。在齿轮轴的输入端上套设有可与起动机的输出齿轮啮合的从动齿轮42，输入端上还设有可与从动齿轮接合的同步器43，齿轮轴的输出端则与连接轴相连接。当同步器和从动齿轮分开时，空套在齿轮轴上的从动齿轮无法带动齿轮轴转动以传递扭矩；当同步器和从动齿轮接合时，从动齿轮可驱动齿轮轴转动以传递扭矩。由于同步器属于汽车制造行业的现有技术，在此不做过多的描述。

另外，我们还需要在柜体内设置检测控制系统，其可设定并输出磁粉制动器的控制电压，以控制扭矩控制装置所形成的负载阻力扭矩，同时可向起动机输出一个工作电压以启动起动机，向离合式扭矩传递机构的同步器发送控制信号，以控制同步器与从动齿轮的接合或分开。

通过电压传感器和电流传感器采集起动机的电压、电流信号，采集连接轴上的转速扭矩传感器的输出信号，再将上述数据和储存在检测控制系统的起动机检测标准所对应的数据进行比对，从而做出对起动机性能合格与否的一个判定，检测控制系统可储存并输出起动机的各项性能参数，并输出扭矩控制装置以及离合式扭矩传递机构的控制信号。

进一步地，连接轴一端可通过弹性联轴器5与齿轮轴的输出端相连接，连接轴的另一端同样可通过弹性联轴器与扭矩控制装置的输入轴相连接，以降低对连接轴的尺寸精度以及位置精度的要求，方便整个检测装置的安装。

具体地，如图4所示，弹性联轴器包括一个圆柱形的连接座51，在连接座的两端分别设置一个内花键孔511，相应地，连接轴的两端分别设置和内花键孔适配的鼓形花键31，连接轴左端的鼓形花键与左侧的弹性联轴器的连接座右端的内花键孔形成键连接，连接轴右端的鼓形花键则与右侧的弹性联轴器的连接座左端的内花键孔形成键连接，从而使连接轴与两端的弹性联轴器形成键连接。当然，连接轴左侧的扭矩控制装置的输入轴与连接轴右侧的齿轮轴的输出端也需要设置和内花键孔适配的鼓形花键，从而使输入轴与连接轴左侧的弹性联轴器的连接座右端的内花键孔形成键连接，齿轮轴的输出端则与连接轴右侧的弹性联轴器的连接座左端的内花键孔形成键连接。

由于鼓形花键和内花键孔之间既可以传递扭矩，又可相对地转动形成一定的偏转角度，并且还可在轴向上形成相对的位移，因此，连接轴两端可分别与扭矩控制装置、离合式扭矩传递机构连接而传递扭矩，同时可降低连接轴与两端的扭矩控制装置、离合式扭矩传递机构之间的同轴度等装配尺寸和装配精度的要求，确保起动机的扭矩可通过连接轴传递给扭矩控制装置。

最后，我们还可在连接座内设置贯通两端的内花键孔的连接通孔512，在连接座远离连接轴一端的内花键孔底面设置一个球形凹槽513。连接轴的端面则设置限位杆32，限位杆穿过连接通孔的一侧套设一个限位块52，该限位块具有一个和球形凹槽适配的外凸球面521，在限位杆的端面设置一个限位圆盘53，限位圆盘可通过螺钉固定在限位杆的端面。限位杆上还套设有调节压簧54，调节压簧的一端抵压限位块，另一端抵压限位圆盘，从而使限位块的外凸球面与球形凹槽紧密贴合，此时连接轴和连接座之间即形成轴向的弹性限位，以避免连接座从连接轴上脱落。当连接座和连接轴之间应尺寸以及装配等误差造成微小的偏转角度时，可确保限位块的外凸球面与连接座的球形凹槽始终保持紧密贴合，有利于提高限位的可靠性。

本发明的检测控制系统可通过离合式扭矩传递机构使起动机与扭矩控制装置连接或断开，从而方便地检测起动机在空载状态时的电磁开关性能、空载耐久性能、在负载状态下的负载性能以及在堵转状态下的堵转性能，以便按照起动机检测标准对起动机进行全方位的检测，并可通过检测控制系统方便地调整扭矩控制装置产生的负载阻力扭矩，以适应不同类型、规格的起动机的检测。

实施例2：一种车用起动机的检测方法，采用如实施例1所述的车用起动机检测装置，具体包括如下步骤：

a.将待检测的起动机固定到起动机安装座上，此时起动机上的输出齿轮处于缩回状态；

b.检测控制系统向起动机输出一个工作电压而启动起动机，此时的起动机处于空载状态，检测控制系统接收、记录起动机的电磁开关触点闭合时回路的电流、电压值，以检测起动机的电磁开关性能，然后检测控制系统重复启动起动机，并接收、记录起动机的电流、电压值，以检测起动机的空载耐久性能；

c.检测控制系统向扭矩控制装置输出初始控制电压u，使扭矩控制装置形成一个初始负载阻力扭矩，该扭矩控制装置为具有输入轴的磁粉制动器，检测控制系统同时向离合式扭矩传递机构输出一个控制信号，使离合式扭矩传递机构处于连接状态，然后检测控制系统使起动机的电磁开关进入吸合断开循环，此时起动机的输出齿轮向前伸出与离合式扭矩传递机构输入端的从动齿轮相啮合，处于连接状态的离合式扭矩传递机构即可将起动机的扭矩传递给扭矩控制装置，使起动机处于带负载运转状态，检测控制系统接收、记录起动机的电流、电压值以及转速、扭矩值，以检测起动机的负载性能；

e.检测控制系统向扭矩控制装置输出制动控制电压，使扭矩控制装置抱死，然后检测控制系统使起动机电磁开关进入吸合断开循环，此时起动机的输出齿轮向前伸出与离合式扭矩传递机构输入端的从动齿轮相啮合，抱死的扭矩控制装置使起动机处于堵转状态，检测控制系统接收、记录起动机的电流、电压值以及静态扭矩值，以检测起动机的堵转性能。当然，此时的离合式扭矩传递机构应处于连接状态。

可以理解的是，检测控制系统可通过电流传感器、电压传感器、转速扭矩传感器接收、记录起动机的电流、电压、转速、扭矩以及静态扭矩值。

为了确保起动机的输出齿轮与连接轴上的从动齿轮的可靠啮合，如实施例1所述，离合式扭矩传递机构包括齿轮轴，齿轮轴的一端为输入端。如图3所示，我们可在齿轮轴的输入端上套设一个啮合套管44，在啮合套管的圆周面上设置花键，该花键呈螺旋状，从而构成螺旋花键，而从动齿轮则通过螺旋花键连接在啮合套管上，从而使从动齿轮与啮合套管之间可传递扭矩，并且当从动齿轮沿啮合套管轴向移动时，从动齿轮会在螺旋花键的作用下形成周向的转动。

此外，在啮合套管的一端设置一个接合法兰45，啮合套管上套设一个压簧，压簧一端抵压接合法兰另一端抵压从动齿轮，而输入端的同步器设置在靠近接合法兰一侧，以便使检测控制系统可控制同步器与接合法兰相接合或者断开。在检测起动机的负载性能以及堵转性能时，检测控制系统使同步器与接合法兰接合，此时从动齿轮可通过啮合套管、离合式扭矩传递机构输出扭矩。当起动机的输出齿轮向前伸出时，如果输出齿轮与从动齿轮的齿形刚好对准，则输出齿轮与从动齿轮顺利啮合。如果输出齿轮与从动齿轮的齿形有一个偏转角度，则输出齿轮触碰从动齿轮，从而推动从动齿轮轴向移动，此时的压簧被压缩，由于此时的啮合套管上的接合法兰与同步器接合，因此，啮合套管相对固定，与啮合套管螺旋花键连接的从动齿轮则在圆周方向产生转动。当从动齿轮转动至与输出齿轮齿形刚好对准时，输出齿轮与从动齿轮啮合，此时压簧驱动从动齿轮轴向回位。当然，检测控制系统也可在输出齿轮与从动齿轮啮合后使同步器与接合法兰脱开，此时空套在齿轮轴上的啮合套管无法传递扭矩，即可开始检测起动机的电磁开关性能以及空载耐久性能。

进一步地，我们还可使检测控制系统在步骤c中所接收、记录的起动机的转速值v与起动机的检测标准规定的转速值v0作比较，从而得出一个转速差值⊿v，当⊿v大于等于0.2v0伏时，检测控制系统使初始控制电压增加一个修正值⊿u，并且⊿u=0.2u；当⊿v为负值，并且⊿v的绝对值大于等于0.2v0伏时，检测控制系统使初始控制电压减小一个修正值⊿u，并且⊿u=0.2u。通过比较检测控制系统所接收的起动机的转速值v与检测标准规定的转速值v0之间的差值，可准确判定扭矩控制装置所输出的负载阻力扭矩的偏差，并对检测控制系统所设定的初始控制电压进行及时的修正，从而可确保起动机检测的正确性。