[发明专利]燃油发动机伺服加载装置及其动态寻优运行控制方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及节能技术领域，具体为一种燃油发动机伺服加载装置及动态寻优运行控制方法。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，本燃油发动机伺服加载装置及其运行控制方法，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)背景技术

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)发明内容

本发明的目的是设计一种燃油发动机伺服加载装置及其动态寻优运行控制方法，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。