CN101560921A - 用于发动机的空转状态稳定装置 - Google Patents

Abstract

待解决的技术问题：为了提供一种用于发动机的空转状态稳定装置，该装置可通过降低输出电流来减小转动磁电机所需的转矩，即便发动机处于空转状态也无需将发动机转速设定得很高，该装置可稳定发动机的转动，并因此还可改善燃料经济性，且进一步降低噪音。技术方案：在发电控制装置中将当发动机处于空转状态时从发电机输出的电流值设定为输出电流值。发电控制装置在发动机转速等于或小于空转状态确定转速时确定发动机处于空转状态，在发动机处于空转状态时计算在预定时间中的最大发动机转速和最小发动机转速，通过从最大发动机转速中减去最小发动机转速来计算发动机转速波动量，并且当发动机转速波动量等于或大于预定量时将从发电机输出的电流值控制成低于输出电流值的低输出电流值。

Description

用于发动机的空转状态稳定装置

技术领域

本发明涉及用于发动机的空转状态稳定装置，该装置稳定在空转状态下的发动机转速。

背景技术

采用摩托车发动机的发电系统使用设置于发动机的磁体型飞轮磁电机并通过转动飞轮磁电机来产生电力。发电系统设计成在发动机处于空转状态时保持预定的低发动机转速。需要预定量的转矩来转动磁电机。存在如下的某种可能性，磁电机在发动机转速下降时因为发动机产生的转矩也下降而无法稳定转动。具体来说，用于摩托车等的小型发动机易于产生这样的可能性。因此，传统上，空转状态的发动机转速设置得较高以提供足够的能稳定地转动磁电机的转矩。与此同时，当电池电压超过预定值时，电池和磁电机通过调节器彼此电气断开，以防止过度地供给电力。不过，在这样的断开状态，发动机载荷并不改变那么多，这是因为由于调节器中的三相电力产生本体被短路而有一短路电流持续地流动。

在另一方面，专利文献1揭示一种发电系统及其控制方法，其中检测空转状态下的电池状态并且根据该电池状态来增加发动机转速。该系统控制成加速发动机以防止在电池电力在空转状态下被放电的状况下电池电力被完全放电。

不过，在上述传统技术和专利文献1中所述的系统两者中，都尝试增加发动机转速以保持磁电机所产生的电力。由于这样的尝试，需要发动机在空转状态无用地转动，从而导致燃料经济性差。特别是，在用于摩托车的小型发动机中，发动机转速的增加会导致噪音的产生。在空转状态产生的噪音的量级与正常运转状态中产生的相似并不是一种合适的情况。

[专利文件1]JP-A-2003-269216

发明内容

本发明所要解决的问题

本发明是考虑了上述传统技术而作出的，并旨在提供一种用于发动机的空转状态稳定装置，该装置可通过降低输出电流来减小转动磁电机所需的转矩，而无需将发动机转速设定得很高来稳定空转状态下的发动机转速，该装置可稳定在发动机转速低的空转状态下的发动机转速，还可改善燃料经济性，并进一步降低噪音。

解决技术问题的手段

为了实现该目标，如权利要求1所述的本发明提供一种用于发动机的空转状态稳定装置，该稳定装置包括发电控制装置，该发电控制装置设置在电气设备与形成有飞轮磁电机的发电机之间，所述电气设备用作设置于车体的电负载，该飞轮磁电机用作设置于发动机的磁体型三相发电本体；发电控制装置包括用于将从飞轮磁电机输出的交变电流转换成直流电流的三相混合桥接电路和设有微型计算机的控制电路，其中，在发电控制装置中设定指示所述发动机处于空转状态的空转状态确定转速，并将当发动机处于空转状态时从发电机输出的电流值设定为输出电流值；发电控制装置包括用于检测发动机的发动机转速的发动机转速检测装置，并且利用该发动机转速检测装置在发动机转速等于或小于空转状态确定转速时确定发动机处于空转状态；以及发电控制装置在发动机处于空转状态时计算在预定时间中发动机的发动机转速波动量；以及当发动机转速波动量等于或大于预定量时将从发电机输出的电流值控制成低于输出电流值的低输出电流值。

在如权利要求2所述的本发明中，通过从最大发动机转速减去最小发动机转速来计算发动机转速波动量。

在如权利要求3所述的本发明中，发动机转速检测装置是磁电机产生的电压的检测器，该检测器检测发电机产生的电压。

在如权利要求4所述的本发明中，微型计算机在发动机转速波动量已控制成低输出电流值之后设定比预定时间长的等待时间。

在如权利要求5所述的本发明中，微型计算机在等待时间过去之后再次检测预定时间中的最大发动机转速和最小发动机转速，计算发动机转速波动量，在发动机转速波动量等于或大于预定量时将从发电机输出的电流值降低到低于低输出电流值，再次设定空转状态期间的等待时间，之后计算发动机转速波动量，并重复这样的对输出的电流值的控制。

本发明的效果

根据如权利要求1所述的本发明，将从发电机输出的电流值控制成在发动机处于空转状态而且在预定时间中发动机转速波动量等于或大于预定量时降低。因此，连续的产生电力且同时发动机转速是稳定的，并且当发动机转速变得不稳定时降低输出电流值。因此，发动机可输出所需要的电流值，且同时保持低速转动。这样，可通过降低输出电流来减小磁电机转动所需的转矩，而不会即便在空转状态也将发动机转速设定得很高，并且降低发动机转速来稳定发动机的转动。籍此，可以改善燃料经济性并减轻噪音。

根据如权利要求2所述的本发明，因为通过从最大发动机转速减去最小发动机来计算发动机转速波动量，所以能简单方便地检测发动机转速波动量，即可检测发动机的转动是不稳定的状态或类似的状态。

根据如权利要求3所述的本发明，因为将检测发电机产生的电压的磁电机产生的电压的检测器用作发动机转速检测装置，所以能通过这样的简单结构来确实地检测出发动机转速。

根据如权利要求4所述的本发明，微型计算机在发动机转速波动量已控制成低输出电流值之后设定比预定时间长的等待时间。这使微型计算机能够对发动机转动监视一段时间，因为发动机的转动并非总是在输出电流值降低之后很快就变得稳定的。籍此，可以计算在某一发动机转速下的精确的发动机转速波动量。

根据如权利要求5所述的本发明，在降低输出电流之后仍在等待时间过去后计算发动机转速波动量，确定该量是否超过预定量，并且如果该量超过预定量则再次降低输出电流。然后，重复这样的控制。因此，最后，输出电流收敛到发动机能稳定转动的输出电流值。因此，就可实现发动机转动的一定稳定。

附图说明

图1是示出利用根据本发明构造的用于发动机的空转状态稳定装置的发动机稳定方法的流程图。

图2是示出在使用根据本发明构造的用于发动机的空转状态稳定方法的情况下，发动机转速和时间周期之间以及输出电流值和时间周期之间关系的曲线图。

图3是根据本发明构造的用于发动机的空转状态稳定装置的示意图。

图4是其上安装有飞轮磁电机的发动机的局部示意性剖视图。

图5是可应用根据本发明构造的用于发动机的空转状态稳定装置的摩托车的示意图。

附图标记和符号的说明

1：飞轮磁电机

1a，1b，1c：定子线圈

2：发电控制装置

3：电池

4：电气设备

5：微型计算机

6：电压检测器

7：三相混合桥接电路

7a：二极管

7b：半导体开关元件

8：曲柄轴

9：曲柄臂

10：曲柄销

11：连杆

12：曲柄箱

13：左壳体

14：右壳体

15：轴承

16：轴承

17：离心离合器

18：减速齿轮

19：主离合器

20：离合器盖

21：减速齿轮

22：推杆

23：主轴

24：传动轴

25：传动装置

26：链轮

27：链条

28：摩托车

29：前轮

30：前叉

31：车把

32：座位

33：发动机

34：后臂

35：侧支架

36：后轮

37：凸部

具体实施方式

图1是示出利用根据本发明构造的用于发动机的空转状态稳定装置的发动机稳定方法的流程图。

步骤S1：

在发动机运转期间，检测发动机转速，并确定发动机转速是否等于或小于预定的空转状态确定转速。空转状态确定转速是用作指示车体处于空转状态的指示器的一个发动机转速值。对于摩托车，它等于或小于大致2,000rpm(转/分钟)。因此，如果发动机转速等于或小于空转状态确定转速，则可确定车体处于空转状态。由从被检测的发电机输出的输出电压来提供实际的发动机转速，或者，基于通过检测设置在发动机上的凸部(例如，参见图4的37)而给出的时间间隔来提供实际的发动机转速。此外，在该步骤S1之前，在微型计算机中设定输出电流，并在该步骤S1中将电流控制成该设定的输出电流。

步骤S2：

如果在步骤1确定为空转，则计算发动机转速波动量。发动机转速波动量是通过从预定时间中的最大发动机转速减去最小发动机转速来得到的一个量。

步骤S3：

该步骤确定发动机转速波动量是否等于或大于预定的量。也就是说，它确定发动机的转动是稳定的还是不稳定的。如果该量等于或大于预定的量，则确定发动机的转动是不稳定的。相反地，如果该量小于预定的量，则确定发动机的转动是稳定的。如果该量小于预定的量，即发动机的转动是稳定的，则程序返回到步骤S1。如果该量等于或大于预定的量，即发动机的转动是不稳定的，则程序进行至步骤S4。

步骤S4：

如果在步骤3处该量等于或大于预定的量，即发动机的转动是不稳定的，则使用发电控制装置将输出电流设定到低值。低电流值是低于在发电控制装置中设定的空转状态下的输出电流的一个值。此外，如下文所述，如果程序从步骤S5返回到步骤S1，则改变在步骤S5处设定的电流值并将其设定成低于之前的一个电流值。

步骤S5：

提供一段时间用于等待在步骤4中设定的低输出电流值所带来的对发动机转动的效果。也就是说，因为即便输出电流值降低，发动机的转动也并非马上就变为等于或小于在步骤S3中设定的预定值，所以提供监视发动机的转动的一段时间。该等待时间长于在步骤S2中计算发动机转速波动量的预定时间。之后，程序返回到步骤S1。

步骤S6：

如果在步骤S1中确定发动机转速是比空转状态确定转速大的一个速度，则发动机设定的输出电流就返回到初始值，即删除在空转状态下的输出电流设定。

如这样描述的那样，由于当发动机转速不稳定时，将被输出的电流值控制成降低，籍此连续地产生电力而发动机转速是稳定的。反之，当发动机转速变得不稳定时就降低输出电流值。因此，发动机可输出所需要的电流值，同时保持低速转动。这样，可以通过降低输出电流来减小磁电机转动所需的转矩，即使在空转状态也不会将发动机转速设定得很高，且稳定发动机的转动。也就是说，通过检测发动机转动的波动并控制来自电力控制装置的输出电流，可以在空转状态下稳定发动机转速。作为另外的效果，可以改进燃料经济性并降低噪音。

如果发动机在程序从步骤S5返回到步骤S1之后仍处于空转状态，则重复步骤S2至步骤S5。如果在那些步骤中，发动机转速波动量等于或大于预定量，则从发电机输出的电流值逐渐减小，并且，最终可以设定发动机没有不稳定而稳定地转动的输出电流值。

图2是示出在使用根据本发明构造的用于发动机的空转状态稳定方法的情况下，发动机转速和时间周期之间以及输出电流值和时间周期之间关系的曲线图。

直至时间a，车体才行驶。因为发动机转速在时间a减小到低于空转状态确定转速，所以确定车体进入空转状态(图1的步骤S1)。发动机转速波动量ΔN是在预定时间Ta(时间a到时间b)中最大的发动机转速与最小的发动机转速之差。如果量ΔN小于预定量，则在确认发动机仍处于空转状态时再次计算在预定时间Ta(时间b到时间c)中的另一发动机转速波动量ΔN。因为时间b至时间c之间的时间周期中的量ΔN也小于预定量，所以在确认发动机仍处于空转状态时再次计算在预定时间Ta(时间c到时间d)中的又一发动机转速波动量ΔN。

在该图中，因为在时间c和时间d之间的时间周期中发动机的转动不稳定，所以量ΔN大于预定量。因此，在时间d，将输出电流值改变到低输出电流值(图1的步骤S4)。在从时间d开始的预定时间Tb(即时间d至时间e)，监视发动机的转动以察看是否可产生减小的输出电流所带来的效果(图1的步骤S5)。在预定时间Tb过去之后，在确认发动机仍处于空转状态时再次计算在预定时间Ta(时间e到时间f)中的又一发动机转速波动量ΔN。如果量ΔN小于预定量，则重复该操作(时间f至时间g)。当发动机转速增加到超过空转状态确定转速(时间h)时，确定车体在行驶，并且将输出电流值返回到初始输出电流值(图1的步骤S6)。

图3是根据本发明构造的用于发动机的空转状态稳定装置的示意图。

包括磁体型三相发电本体的飞轮磁电机1安装于设置在车体上的发动机中(参见图4和5)。在该飞轮磁电机1中，转子(未示出)与发动机的曲柄轴8(参见4)一起转动，并且定子线圈1a-1c产生电力。飞轮磁电机1通过发电控制装置2连接至电池3和电气设备4的各零件。磁电机1产生的电力充电至电池3或作为用于诸如刹车灯、闪光灯等的电气设备4的电力来消耗。

发电控制装置2包括微型计算机5、电压检测器6以及三相混合桥接电路7。微型计算机5存储上述空转状态确定转速和初始电流值两者、识别发动机进入空转状态、计算当前在此时刻发动机转速的波动、以及如果发动机转速不稳定就指令降低输出电流值。电压检测器6检测磁电机1产生的电力的电压，并且基于该电压来检测发动机转速。检测结果发送至微型计算机5。三相混合桥接电路7是将磁电机1产生的交变电流转换成直流电流的电路。三相混合桥接电路7包括串联连接的二极管7a和半导体开关元件7b，即连接成使三相混合电桥耦合。

微型计算机5可以通过改变电流(信号)流过各半导体开关元件7b的门的时间来改变从磁电机1输出的电流值。因此，微型计算机5可以适当地改变磁电机1的输出电流值。因此，可实现图1所示的空转状态稳定方法。

图4是飞轮磁电机安装于其的发动机的局部示意性剖视图。

磁电机1安装于曲柄轴8。曲柄轴8包括一对曲柄臂9和用于连接曲柄臂9的曲柄销10。连杆11与曲柄销10联接，并且活塞(未示出)附连于该连杆11。那些部件容纳在曲柄箱12内。曲柄箱12形成有左箱13和右箱14。左箱13和右箱14分别具有轴承15、16，它们支承曲柄轴8以转动。附图标记17标示离心离合器。

曲柄轴通过减速齿轮18、21与主离合器19联接。主离合器19盖有离合器盖20。推杆22设置于主离合器19的中心轴，并插入主轴23。主轴23与传动轴24一起形成传动装置。附图标记26标示链条27(后文将述)所联接的链轮。

图5是可应用根据本发明构造的用于发动机的空转状态稳定装置的摩托车的示意图。

摩托车28包括前轮29、前叉30、把手31、座位32、发动机33、后臂34、侧支架35以及后轮36。后轮36由发动机33通过链条27来驱动。通过将根据本发明构造的用于发动机的空转状态稳定装置应用于用于摩托车的发动机，可以防止该发动机在空转状态成为噪音源以降低噪音，并且也可以改善燃料经济性。特别是，在用于摩托车的具有125cc至250cc的排量的小型发动机中，当发动机转速提高时噪音很大。因此，空转状态稳定装置较佳的是应用于这样的发动机。

Claims (5)

1.一种用于发动机的空转状态稳定装置，该稳定装置包括发电控制装置，所述发电控制装置设置在电气设备与包括飞轮磁电机的发电机之间，所述电气设备用作设置于车体的电负载，所述飞轮磁电机用作设置于所述发动机的磁体型三相发电本体；以及

所述发电控制装置包括用于将从所述飞轮磁电机输出的交变电流转换成直流电流的三相混合桥接电路和包括微型计算机的控制电路；其中，

在所述发电控制装置中设定指示所述发动机处于空转状态的空转状态确定转速，并将当所述发动机处于所述空转状态时从所述发电机输出的电流值设定为输出电流值；

所述发电控制装置包括用于检测发动机的发动机转速的发动机转速检测装置，并且利用所述发动机转速检测装置在所述发动机转速等于或小于所述空转状态确定转速时确定所述发动机处于空转状态；以及

所述发电控制装置在所述发动机处于所述空转状态时计算在预定时间中所述发动机的发动机转速波动量；以及

当所述发动机转速波动量等于或大于预定量时将从所述发电机输出的电流值控制成低于所述输出电流值的低输出电流值。

2.如权利要求1所述的用于发动机的空转状态稳定装置，其特征在于，通过从最大发动机转速减去最小发动机转速来计算所述发动机转速波动量。

3.如权利要求1或2所述的用于发动机的空转状态稳定装置，其特征在于，所述发动机转速检测装置是磁电机产生的电压的检测器，该检测器检测所述发电机产生的电压。

4.如权利要求1至3中任一项所述的用于发动机的空转状态稳定装置，其特征在于，所述微型计算机在所述发动机转速波动量已控制成所述低输出电流值之后设定比所述预定时间长的等待时间。

5.如权利要求4所述的用于发动机的空转状态稳定装置，其特征在于，所述微型计算机在所述等待时间过去之后再次检测所述预定时间中的最大发动机转速和最小发动机转速，计算所述发动机转速波动量，在所述发动机转速波动量等于或大于所述预定量时将从所述发电机输出的电流值降低到低于所述低输出电流值，再次设定所述空转状态期间的等待时间，之后计算所述发动机转速波动量，并重复这样的对输出的电流值的控制。

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