燃油发动机动态寻优运行伺服加载装置制造方法及图纸

本燃油发动机动态寻优运行伺服加载装置电机的外转子与发动机输出轴直连；外转子内为内转子，内转子轴为装置输出轴；内外转子之一嵌永磁体，另一为绕组。绕组经集电环接伺服驱动器。外转子上的速度／位置传感器连接主控单元与伺服驱动器，内转子轴上的位置传感器连接伺服驱动器。油路上的流量传感器与主控单元连接。主控单元存储发动机最佳效率曲线及曲线上各点的单位机械能油耗。主控单元按当前转速、依据最佳效率曲线确定最佳扭矩值Ｔ，自动按钮矩Ｔ＋ｄＴ控制发动机试运行，计算此时的单位机械能油耗值与最佳效率曲线此点的该值比较，若试运行的耗油量更低，即以Ｔ＋ｄＴ取代Ｔ存储，并继续寻优；反之逆向寻优。反复循环，存储更新的实际最佳效率曲线。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
(一)
本技术涉及节能
，具体为一种燃油发动机动态寻优运行伺服加载装置。因发动机机件状况或燃油品质等因素的改变，燃油发动机最佳效率的转速与扭矩匹配的数据是会改变的，本燃油发动机动态寻优运行伺服加载装置能自动动态寻优、实时修正发动机最佳效率运行曲线，使发动机保持工作在实际最佳效率运行曲线上，达到进一步节省能源的目的。(二)
技术介绍
试验表明，燃油发动机输出某个机械功率存在若干个不同转速和扭矩配合的工作点，发动机输出相同的某个机械功率的多个工作点中存在一个油耗最低点，即为转速-扭矩的最佳匹配工作点。将不同输出功率下的油耗最低点相连并作平滑处理获得的曲线就是该发动机的最佳效率运行曲线。在该曲线上燃油发动机效率最高，消耗等量的燃油获得的机械能量的最大。由此可见，当燃油发动机工作在某转速下，如果施加在其轴上的扭矩与最佳效率运行曲线要求的扭矩相同，发动机即工作在当前转速的最佳效率点上。发动机在不同的转速下，保持施加在轴上的扭矩总与最佳效率运行曲线要求的扭矩相同，即发动机的转速-扭矩与最佳效率运行曲线的要求相吻合，发动机消耗等量的燃油将可获得最大的机械能量，达到最经济的运行状态。目前主要各种燃油发动机均配置有级变速拨箱和无级变速箱(CVT)等机械传动机构，来调节匹配的其转速和扭矩，期望燃油发动机的转速-扭矩匹配逼近最佳效率运行曲线。最普遍应用的有级变速拨箱有4-5个速度档位，能进行简易的速度调节，但变速比无法连续调节，当负载扭矩因为风阻、载重、路况、环境、磨损等情况变化时，在不同档的不同转速下施加于发动机轴上的扭矩很少能与最佳效率运行曲线的要求相一致。无级变速箱(CVT)主要由主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵组成，通过改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径实现变速比的连续变化，从而实现发动机转速-扭矩较好的匹配。但无级变速箱也存在明显-->局限性：其一是机械结构较复杂因而其制造成本高；再者机械结构和液压系统的惯量大因而调节速度慢，发动机油门或外部负载扭矩动态变化时，特别是路况频繁变化、油门频繁改变、频繁变速的时候，无级变速箱(CVT)不能快速、准确地调整变比，燃油发动机工作在最佳效率运行曲线的概率仍很低；另外无级变速箱(CVT)传动效率低于一般的齿轮变速箱。这些缺点都影响到CVT的推广应用。燃油发动机配置扭矩伺服加载装置，即可依据发动机的实际转速和主控单元计算机内预存的最佳效率运行曲线，按当前转速得到匹配的扭矩数据，通过伺服装置的电机给燃油发动机施加相应的扭矩，即可以使燃油发动机工作在预存的最佳效率运行曲线上，大大提高了燃油发动机的运行效率，节能明显。但是因为同一型号的燃油发动机特性也存在分散性，不可能统一，另外随着燃油发动机机件的不断老化、所用燃油的变化、空气混合比的变化、发动机温度的变化等外部因素，燃油发动机实际最佳效率运行曲线往往会偏离最初厂家提供的或试验所得的最佳效率运行曲线。也就是说按伺服加载装置最初存储的最佳效率运行曲线控制燃油发动机，按当前转速用所存储的最佳效率运行曲线计算得到的扭距，并不是与该转速匹配的可获得最佳效率的扭距，也就是说伺服加载装置并未使燃油发动机工作在变化后的真正的最佳效率运行曲线上，因而节能效果将打折扣。(三)
技术实现思路
本技术的目的是设计一种燃油发动机动态寻优运行伺服加载装置，在伺服加载装置预存的最佳效率运行曲线的基础上，再作寻优修正，根据当前功率与燃油消耗状况，不断地寻找与当前转速匹配的最佳效率扭矩值，并不断更新存储的最佳效率运行曲线，使燃油发动机始终工作在真正的最佳效率曲线上。本技术设计的燃油发动机动态寻优运行伺服加载装置包括电机、伺服驱动器及主控单元。所述电机为永磁同步伺服电机、或开关磁阻电机、或无刷直流电机。电机的外转子内为内转子，外转子与燃油发动机输出轴直连；电机的内转子轴为本装置的输出轴。外转子和内转子二者其一嵌有永磁材料，另一个为绕制在铁芯上的绕组，嵌有永磁材料的为另一个提供磁场，绕组通过集电环与伺服驱动器连接。电机的外转子轴上安装速度/位置传感器。-->速度/位置传感器与主控单元和伺服驱动器连接。电机的内转子轴上安装有位置传感器，位置传感器与伺服驱动器连接。主控单元连接伺服驱动器。主控单元主体为计算机，其内存储记录有所连接的燃油发动机最佳效率运行曲线的转速-扭矩匹配数据或匹配关系公式以及最佳效率运行曲线上各点的发动机单位输出机械能油耗数据。主控单元计算机内还存储有自动寻优程序。燃油发动机的油路上还安装有流量传感器，也与主控单元的计算机相连接。燃油发动机安装与其最大扭矩与最高转速相配的本伺服加载装置，当燃油发动机运行时，速度/位置传感器实时监测与其直连的外转子速度，并将外转子转速度信号N(转数/分钟)实时送至主控单元，外转子位置信号实时送至伺服驱动器；位置传感器实时监测内转子位置，并将内转子位置信号实时送至伺服驱动器；主控单元根据当前速度信号N，依据预存的最佳效率运行曲线确定与转速匹配的最佳扭矩值T，并将该扭矩值T的设定送入伺服驱动器，伺服驱动器根据主控单元指令按扭矩设定和内转子、外转子当前位置信号控制内转子或外转子绕组的电流矢量，使发动机输出轴承受扭矩T，同时通过内转子轴输出相同大小的扭矩；在扭矩值T的基础上，主控单元计算机的自动寻优程序自动增加或减小扭矩值，以扭矩T+dT的设定送入伺服驱动器，控制燃油发动机扭矩试运行；主控单元由油路上的流量传感器获取在速度N、扭矩T+dT状态下dt(h)时间内的耗油量，根据当前速度N、扭矩T+dT计算燃油发动机dt时间内输出的机械能量，由此获得本次试运行期间燃油发动机单位机械能消耗燃油值；比较转速为N、寻优试运转扭矩(T+dT)的情况下燃油发动机单位机械能消耗燃油数据与主控单元计算机存储的转速为N的情况下最佳效率曲线上对应点的耗油数据，如果扭矩为T+dT试运行的单位机械能耗油量小于转速为N的最佳效率曲线上的油耗指标，则以T+dT取代原来的T存入主控单元计算机，主控单元计算机继续以上述方法进一步寻优；反之，如果扭矩为T+dT的耗油量大于转速为N的最佳效率曲线上的油耗数据，则逆向寻优，即主控单元计算机以扭矩T-dT送入伺服驱动器，控制燃油发动机扭矩试运行，并比较其耗油量；如此反复循环、步步寻优、更新，即可以保持主控单元的计算机存储的最佳效率运行曲线数据不断向实际的最佳状态更新。本燃油发动机动态寻优运行伺服加载装置在不同的转速下对相匹配的扭矩进行寻优调节，主控单元的计算机中动态地修正、不断地更新预存的最佳效率运行曲线数据，从而使燃油发动机能够按当前实际最优效率曲线运-->行。本技术燃油发动机动态寻优运行伺服加载装置的优点为：1、安装在发动机轴上的伺服驱动装置代替了机械式变速箱和离合器，伺服驱动器以扭矩伺服方式调节电机施加在发动机轴上的扭矩，保证燃油发动机实时工作在最佳效率运行曲线上，实现消耗等量的燃油时输出最大的机械能；2、本装置使燃油发动机输出轴与外负载无直接的机械连接，即使外负载扭矩频繁变化或者燃油发动机转速频繁变化，伺服驱动器仍能连续、迅速、准确地按照最佳效率运行曲线的要求对发动机实时地施加匹配扭矩，使发动机消耗等量的燃油时输出的机械能最大；3、本装置在预存的最佳效率运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃油发动机动态寻优运行伺服加载装置，其特征在于：　　　　包括电机、伺服驱动器及主控单元，所述电机为永磁同步伺服电机、或开关磁阻电机、或无刷直流电机；电机的外转子（４）与燃油发动机（１）的输出轴（２）直连；电机的外转子（４）内为内转子（５），内转子（５）的轴为本装置的输出轴（７）；外转子（４）和内转子（５）二者其一嵌有永磁材料，另一个为绕制在铁芯上的绕组，绕组通过集电环（６）与伺服驱动器（８）连接；外转子（４）上安装有速度／位置传感器（３），速度／位置传感器（３）与主控单元（９）和伺服驱动器（８）连接；内转子（５）的轴上安装有位置传感器（１０），位置传感器（１０）与伺服驱动器（８）连接；主控单元（９）连接伺服驱动器（８）；燃油发动机（１）的油路上还安装流量传感器（１１），也与主控单元（９）连接；主控单元（９）内存储该燃油发动机（１）最佳效率运行曲线的相匹配的转速－扭矩数据以及曲线上各点的单位机械能油耗油值，还存储有自动寻优程序。

【技术特征摘要】
1.一种燃油发动机动态寻优运行伺服加载装置，其特征在于：包括电机、伺服驱动器及主控单元，所述电机为永磁同步伺服电机、或开关磁阻电机、或无刷直流电机；电机的外转子(4)与燃油发动机(1)的输出轴(2)直连；电机的外转子(4)内为内转子(5)，内转子(5)的轴为本装置的输出轴(7)；外转子(4)和内转子(5)二者其一嵌有永磁材料，另一个为绕制在铁芯上的绕组，绕组通过集电环(6)与伺服驱动器(8)连接；外转子(4)上安装有速度/位置传感器(3)，速度/位置传感器(3)与主控单元(9)和伺...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕虹，
申请(专利权)人：桂林吉星电子等平衡动力有限公司，
类型：实用新型
国别省市：45[中国|广西]