CN106208853B - 一种提升发动机燃油效率的系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提升发动机燃油效率的系统与方法；包括发电机、推杆机构，所述发电机转子的一端连接至发动机输出轴，且转子和定子之间以可转动且可沿轴向相对运动的方式连接；推杆机构包括推杆及其驱动机构，推杆的一端与驱动机构连接，推杆的另一端与转子或者定子的一端固接；驱动机构驱动推杆沿轴向移动并带动转子或者定子沿轴向同步移动，使得转子和定子之间的磁场发生改变，进而可根据发动机的工作状态来改变发动机对发电机的输出功率，以最大限度的提高发动机工作时的负荷，由此提升发动机燃油效率，本系统技术手段简便易行，相对于传统技术来说，获得了突出的实质性进步，并取得了显著的节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种提升发动机燃油效率的系统与方法。
背景技术
节能发动机燃油技术能够提升发动机的燃油效率，减少油耗，具有巨大的社会经济效益，能够显著提高企业的竞争力，因此各个汽车厂商都不遗余力地提高发动机的燃油效率。目前，提高发动机燃油效率的方法很多，主要是从改进发动机自身的系统出发来提升燃油效率，但其结构复杂、效果不佳，且成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单紧凑、造价低廉、提升效率高的提升发动机燃油效率的系统与方法。
传统技术通过改进发动机自身系统来提升燃油效率的手段，由于增加了发动机结构的复杂性，导致故障率增大、成本增加，而且燃油效率提升并不理想。
本发明通过下述技术方案实现：
一种提升发动机燃油效率的系统，包括发电机1、推杆机构2，所述发电机1包括定子11和转子12，所述转子12的一端连接至发动机输出轴，且所述转子12和定子11之间以可转动且可沿轴向相对运动的方式连接；
所述推杆机构2包括推杆3及其驱动机构，推杆3的一端与驱动机构连接，推杆3的另一端与转子12或者定子11的一端固接；所述驱动机构驱动推杆3沿轴向移动并带动转子12或者定子11沿轴向同步移动。
所述提升发动机燃油效率的系统还包括一电子控制单元，该电子控制单元根据发动机的输出功率，并控制推杆机构2作出使转子12和定子11之间发生沿轴向相对运动的动作，以改变发电机内部的磁场面积，进而实时调节发动机应当对发电机1输出的功率。
所述驱动机构包括驱动电机23、安装在驱动电机23转轴上的齿轮22、可转动方式安装在推杆3上的套筒24，在套筒24上安装有与齿轮22啮合的齿条21；齿轮22转动时，带动齿条21带动推杆3轴向运动。
所述驱动电机23与电子控制单元电讯连接，由电子控制单元根据当前发动机输出的功率，控制驱动电机23的启动与停止，进而通过推杆3的轴向运动，使转子12和定子11之间发生沿轴向相对运动的动作，以增加或者减少发电机1内部的磁场面积。
所述发电机1还包括第一轴承5、第二轴承6和推力轴承4；
所述第一轴承5的内圈与转子12的一端固定连接，第一轴承5的外圈通过第一花键7与定子11的一端滑动连接；
所述推力轴承4的内圈与推杆3固定连接，推力轴承4的外圈与第二轴承6的内圈固定连接，第二轴承6的外圈通过第二花键8与定子11的另一端滑动连接。
所述转子12设于定子11的内部。
所述转子12的一端通过联轴器连接至发动机输出轴。
一种提升发动机燃油效率的方法如下：
电子控制单元根据发动机当前的输出功率，并控制推杆机构2作出使转子12和定子11之间发生沿轴向相对运动的动作，以改变发电机内部的磁场面积，进而实时调节发动机应当对发电机1输出的功率。
所述转子12和定子11之间发生沿轴向相对运动的动作，是指改变转子12与定子11在轴向上的相对位置。
所述实时调节发动机应当对发电机1输出的功率，具体步骤如下：
电子控制单元根据发动机的工作状态来判断其负荷是否得到有效利用；
若电子控制单元检测到发动机的负荷没有得到有效利用，则通过控制推杆机构2作出使发电机的转子12与定子11之间发生沿轴向相互靠近的运动，使发电机1内部的磁场面积增加，以增加发动机对发电机1的输出功率；
若电子控制单元检测到发动机的负荷得到有效利用，则通过控制推杆机构2作出使发电机1的转子12与定子11之间发生沿轴向相互远离的运动，使发电机1内部的磁场面积减小，以减少发动机对发电机1的输出功率。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明电子控制单元根据发动机的输出功率，控制推杆机构作出使转子和定子之间发生沿轴向相对运动的动作，以改变发电机内部的磁场面积，进而实时调节发动机应当对发电机输出的功率。也就是说，电子控制单元根据根据发动机的工作状态来调节发动机对发电机的输出功率，以最大限度的提高发动机工作时的负荷，由此提升发动机燃油效率；克服了传统技术手段，通过改进发动机自身系统来提升燃油效率所存在的不足和缺陷。
本发明结构简单、造价低廉，无需改动发动机结构，通过电子控制单元根据发动机的工作状态来判断其负荷是否得到有效利用，并通过推杆机构来改变发电机转子和定子之间发生沿轴向相对运动的动作，即可大大提升发动机燃油效率；其技术手段简便易行，相对于传统技术来说，获得了突出的实质性进步，并取得了显著的节能效果。
附图说明
图1为本发明提升发动机燃油效率的系统的结构示意图。
图2是图1发电机结构示意图。
图3是图2中沿A-A向的剖视示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至3所示。本发明公开了一种提升发动机燃油效率的系统，包括发电机1、推杆机构2，所述发电机1包括定子11和转子12，所述转子12的一端连接至发动机输出轴，且所述转子12和定子11之间以可转动且可沿轴向相对运动的方式连接；
所述推杆机构2包括推杆3及其驱动机构，推杆3的一端与驱动机构连接，推杆3的另一端与转子12或者定子11的一端固接；所述驱动机构驱动推杆3沿轴向移动并带动转子12或者定子11沿轴向同步移动。
所述提升发动机燃油效率的系统还包括一电子控制单元(ECU)，该电子控制单元根据发动机的输出功率，并控制推杆机构2作出使转子12和定子11之间发生沿轴向相对运动的动作(相互远离或靠近的运动)，以改变发电机内部的磁场面积，进而根据发动机的工作状态，实时调节发动机应当对发电机1输出的功率，以最大限度的提高发动机工作时的负荷，由此提升发动机燃油效率，该系统结构简单、成本较低。例如，在急加速时，需要发动机提供尽可能多的动力使汽车加速，这时转子12应只有一小部分处于磁场中或完全离开磁场，发电机1尽量不发电。当汽车在怠速或等红灯时，这时转子12应完全处于磁场中，发电机1尽可能多发电以回收能量；而一般行车过程则介于两者之间，这时通过电子控制单元判断发动机能量的有效利用程度，以决定发电机1的转子12介入磁场的程度。
所述驱动机构包括驱动电机23、安装在驱动电机23转轴上的齿轮22、可转动方式安装在推杆3上的套筒24，在套筒24上安装有与齿轮22啮合的齿条21；齿轮22转动时，带动齿条21带动推杆3轴向运动。当然驱动机构可根据实际情况采用连杆机构、丝杠机构和齿轮齿条机构等。
为了提高推杆3上的齿条21与齿轮22相啮合处的强度，同时减少推杆3的整体重量，本实施例中套筒24的直径大于推杆3的直径，使得套筒24的强度大于推动杆3的强度。
所述驱动电机23与电子控制单元电讯连接，由电子控制单元根据当前发动机输出的功率，控制驱动电机23的启动与停止，进而通过推杆3的轴向运动，使转子12和定子11之间发生沿轴向相对运动的动作，以增加或者减少发电机1内部的磁场面积。
所述发电机1还包括第一轴承5、第二轴承6和推力轴承4；所述第一轴承5的内圈与转子12的一端固定连接，第一轴承5的外圈通过第一花键7与定子11的一端滑动连接，实现转子12的一端相对定子11的一端可转动且可轴向移动；所述推力轴承4的内圈与推杆3固定连接，推力轴承4的外圈与第二轴承6的内圈固定连接，第二轴承6的外圈通过第二花键8与定子11的另一端滑动连接，实现转子12的另一端相对定子11的另一端可转动且可轴向移动，由此使得驱动机构3驱动推杆2通过推力轴承4带动转子12相对定子11沿轴向运动，且不会影响到转子12和定子11之间的相对转动。推力轴承4用以承受推杆3带动转子12沿轴向移动时所产生的轴向力。
所述转子12设于定子11的内部，当然也可根据实际使用的情况而定；在本实施例中，以转子12在内为例。
所述转子12的一端通过联轴器连接至发动机输出轴。
如上所述。本发明根据发动机的工作状态改变发动机对发电机1的输出功率，以最大限度的提高发动机工作时的负荷，由此提升发动机燃油效率，具体地：如果发动机的负荷没有得到有效利用(即发动机的负荷较少部分或不需要全部为车辆做功)，则通过使发电机1的转子12和定子11之间发生沿轴向相互靠近的运动，使发电机1内部的磁场面积增加，以增加发动机对发电机1的输出功率，减少发动机工作时的负荷；如果发动机的负荷得到有效利用(即发动机的负荷需要全部或大部分为车辆做功)，则通过使发电机1的转子12和定子11之间发生沿轴向相互远离的运动，使发电机1内部的磁场面积减小，以减少发动机对发电机1的输出功率，增加发动机工作时的负荷。
需要说明的是，作为本发明的另一种实施方式，推杆3也可以与定子11的一端连接，驱动机构驱动定子11沿轴向移动并带动定子11沿轴向移动，并同时保证定子11和转子12之间的相对转动。具体地：可以改变推力轴承4与定子11和转子12的连接方式，比如，同样设置两个轴承用于与转子12和定子11连接，其中，将轴承的内圈与转子12的一端固定连接，将轴承的外圈与定子11通过花键滑动连接，且推杆2与定子12的端部连接。
需要说明的是，作为本发明的另一种实施方式，推杆3带动转子12一起沿轴向移动的结构还可以采用其它方式，只需要在推杆3和转子12之间设置既能使二者同步沿轴向运动又可以使得转子12相对于推杆3转动的结构方式即可。
本发明提升发动机燃油效率的方法，可通过如下步骤实现：
电子控制单元根据发动机当前的输出功率，并控制推杆机构2作出使转子12和定子11之间发生沿轴向相对运动的动作，以改变发电机内部的磁场面积，进而实时调节发动机应当对发电机1输出的功率。
所述转子12和定子11之间发生沿轴向相对运动的动作，是指改变转子12与定子11在轴向上的相对位置。
所述实时调节发动机应当对发电机1输出的功率，具体步骤如下：
电子控制单元根据发动机的工作状态来判断其负荷是否得到有效利用；例如高于10％～15％以上时，视为被有效利用，低于10％～15％以下时，视为没有被有效利用；当然具体利用率可根据具体应用自行设定。
若电子控制单元检测到发动机的负荷没有得到有效利用，则通过控制推杆机构2作出使发电机的转子12与定子11之间发生沿轴向相互靠近的运动，使发电机1内部的磁场面积增加，以增加发动机对发电机1的输出功率；
若电子控制单元检测到发动机的负荷得到有效利用，则通过控制推杆机构2作出使发电机1的转子12与定子11之间发生沿轴向相互远离的运动，使发电机1内部的磁场面积减小，以减少发动机对发电机1的输出功率。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种提升发动机燃油效率的方法，其特征在于，包括提升发动机燃油效率的系统，该系统包括发电机(1)、推杆机构(2)，所述发电机(1)包括定子(11)和转子(12)，所述转子(12)的一端连接至发动机输出轴，且所述转子(12)和定子(11)之间以可转动且可沿轴向相对运动的方式连接；
所述推杆机构(2)包括推杆(3)及其驱动机构，推杆(3)的一端与驱动机构连接，推杆(3)的另一端与转子(12)或者定子(11)的一端固接；所述驱动机构驱动推杆(3)沿轴向移动并带动转子(12)或者定子(11)沿轴向同步移动；
所述驱动机构包括驱动电机(23)、安装在驱动电机(23)转轴上的齿轮(22)、可转动方式安装在推杆(3)上的套筒(24)，在套筒(24)上安装有与齿轮(22)啮合的齿条(21)；齿轮(22)转动时，带动齿条(21)带动推杆(3)轴向运动；
所述驱动电机(23)与电子控制单元电讯连接，由电子控制单元根据当前发动机输出的功率，控制驱动电机(23)的启动与停止，进而通过推杆(3)的轴向运动，使转子(12)和定子(11)之间发生沿轴向相对运动的动作，以增加或者减少发电机(1)内部的磁场面积；
发电机(1)还包括第一轴承(5)、第二轴承(6)和推力轴承(4)；
所述第一轴承(5)的内圈与转子(12)的一端固定连接，第一轴承(5)的外圈通过第一花键(7)与定子(11)的一端滑动连接；
所述推力轴承(4)的内圈与推杆(3)固定连接，推力轴承(4)的外圈与第二轴承(6)的内圈固定连接，第二轴承(6)的外圈通过第二花键(8)与定子(11)的另一端滑动连接；
电子控制单元根据发动机当前的输出功率，并控制推杆机构(2)作出使转子(12)和定子(11)之间发生沿轴向相对运动的动作，以改变发电机内部的磁场面积，进而实时调节发动机应当对发电机(1)输出的功率；
电子控制单元根据发动机的工作状态来判断其负荷是否得到有效利用；
若电子控制单元检测到发动机的负荷没有得到有效利用，则通过控制推杆机构(2)作出使发电机的转子(12)与定子(11)之间发生沿轴向相互靠近的运动，使发电机(1)内部的磁场面积增加，以增加发动机对发电机(1)的输出功率；
若电子控制单元检测到发动机的负荷得到有效利用，则通过控制推杆机构(2)作出使发电机(1)的转子(12)与定子(11)之间发生沿轴向相互远离的运动，使发电机(1)内部的磁场面积减小，以减少发动机对发电机(1)的输出功率。
2.如权利要求1所述提升发动机燃油效率的方法，其特征在于，所述提升发动机燃油效率的系统还包括一电子控制单元，该电子控制单元根据发动机的输出功率，并控制推杆机构(2)作出使转子(12)和定子(11)之间发生沿轴向相对运动的动作，以改变发电机内部的磁场面积，进而实时调节发动机应当对发电机(1)输出的功率。
3.如权利要求2提升发动机燃油效率的方法，其特征在于，所述转子(12)设于定子(11)的内部。
4.如权利要求3所述提升发动机燃油效率的方法，其特征在于，所述转子(12)的一端通过联轴器连接至发动机输出轴。
5.如权利要求4所述提升发动机燃油效率的方法，其特征在于，所述转子(12)和定子(11)之间发生沿轴向相对运动的动作，是指改变转子(12)与定子(11)在轴向上的相对位置。
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