CN108825371A - 一种降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法，将发电装置及驱动装置同轴安装于三缸发动机上，所述三缸发动机作功后产生的热能一部分直接转换为机械能用于电动机转动，另一部分将转换为电能，经整流后存储于储能装置中；再利用电机驱动器使驱动装置将储能装置中储存的电能转换为机械能用于电动机转动；此时驱动装置将电能转换为机械能的效果相当于增加发动机中气缸的数量作功。本发明实现对发动机输出功率波形的消峰和补偿，使发动机输出功率更加平稳。

Description

一种降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法
技术领域
本发明涉及燃油发动机技术领域，特别是涉及一种降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法。
背景技术
发动机是汽车动力的来源，是一部转化能量的机器随着人们对汽车舒适性要求的不断提高，发动机的减振和降噪研究成为国内外发动机动力学分析中的重要课题。
以往研究工作大多局限于单缸发动机,且机体模型往往被简化为板-梁组合结构，并且在建模过程中对原结构进行了较大的简化，很少采用实体模型。事实上，多缸内燃机的结构和工作过程中受到的激振力远比单缸内燃机复杂得多，所以对其动力学特性进行深入、透彻的研究就显得尤为重要。采用三缸发动机的均是排量1.1L以下的车型，其优点是油耗低，发动机结构简单、造价成本低，维修费用少，由于气缸数少、进气量小，起步及加速提速性都没有四缸发动机好，绝对功率比较小，高速行驶时的动力稍显不足，震动和抖动有些大。
从单缸发电机工作原理可知，只有作功行程产生动力，其它行程都要消耗动力，为了维持运动，发动机必须有一个储备能量较大的飞轮。即使如此，发动机运转仍然是不平稳的，作功行程快，其它行程慢，现代汽车上实际应用的是多缸发动机，它是由若干个相同的单缸排列在一个体机上共用一根曲轴输出动力所组成。现代汽车上较多使用四缸、六缸、八缸发动机。
发动机的气缸数越多，曲轴转动越均匀，振动也就越小，但制造成本增加。多缸发动机的气缸排列有直列、V形和水平对置等形式，这取决于安装、制造成本和冷却方式等因素。通过气缸数较少的发动机实现多缸发动机输出平稳力矩的方法至今没有提出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法，能够实现多缸发动机输出功率平稳的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法，将发电装置及驱动装置同轴安装于三缸发动机上，所述三缸发动机作功后产生的热能一部分直接转换为机械能用于电动机转动，另一部分将转换为电能，经整流后存储于储能装置中；再利用电机驱动器使驱动装置将储能装置中储存的电能转换为机械能用于电动机转动；此时驱动装置将电能转换为机械能的效果相当于增加发动机中气缸的数量作功。
所述发电装置及驱动装置为一台发电机和一台电动机，或发电机与电动机一体的电机装置。
所述储能装置为超级电容器或电池。
通过制电机驱动器的工作时间实现对驱动装置输出功率的补偿。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过采用三缸发动机实现多缸发动机输出功率平稳、减震和降噪的效果，不增加发动机的气缸数，避免了高速运转时燃油燃烧不充分的问题，减少了燃油资源的浪费，降低了发动机的制造成本。
附图说明
图1是发动机整体工作原理框图；
图2是各装置瞬态输出功率曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法，如图1所示，将发电装置及驱动装置同轴安装于三缸发动机上，所述三缸发动机作功后产生的热能一部分直接转换为机械能用于电动机转动，另一部分将转换为电能，经整流后存储于储能装置中；再利用电机驱动器使驱动装置将储能装置中储存的电能转换为机械能用于电动机转动；此时驱动装置将电能转换为机械能的效果相当于增加发动机中气缸的数量作功。
本发明采用缸数较少的发动机来模拟多缸发动机，三缸发动机便可模拟成六缸、九缸等多缸发动机，增加发电装置与驱动装置，实现对气缸作功时产生能量的再分配，效果如多缸发动机同一周期多点作功相似，使发动机输出功率更加平稳，实现减震和降噪的效果。
气缸作功时产生的能量再分配主要是将一部分能量用于输出带动电动机转动，另一部分用于发电装置。通过发电装置将热能转化为电能，电能整流后放置于储能装置中。控制此发电装置在原气缸作功后进行热能与电能的转换。本发明多点作功的效果形成主要通过电机驱动器驱动电机将电能转换为机械能带动电动机转动，同时还需控制驱动电机的工作时间，实现对电动机输出功率的补偿。
值得一提的是，增加的发电装置与驱动装置与发动机同轴安装，其可以是一台发电机和一台电动机的装置，也可以是发电机与电动机一体的电机装置。不管是使用电动机与发电机分开的装置，还是使用电动机与发电机一体的装置，都需使用储能装置，此时的储能装置可以是超级电容器，也可以是电池。
下面通过一个具体的实施例来进一步说明本发明。
采用三缸发动机模拟六缸发动机的效果。采用发电机与电动机一体式的电机装置同轴安装于三缸发动机，若此三缸发动机为四冲程三缸发动机，即在曲轴转角720度内完成一个工作循环。为使发动机运转平稳，各缸作功间隔角度大都均等。四冲程三缸发动机各缸作功间隔角度为240度。若原气缸作功时可产生输出功率为90kw，相邻下一气缸作功前功率输出为10kw，通过控制一体式电机装置对气缸作功后产生的热能进行分配，一部分热能通过发动机直接转换成机械能用于电动机转动，一体式电机装置将另一部分热能转化为机械能，即对内燃机输出功率曲线进行消峰，使内燃机输出平稳的功率50kw左右。这部分电能经整流充电进入存储装置，使用超级电容器对此电能进行储存。通过电机驱动器驱动一体式电机，使其将储存的电能转换为机械能用于电动机转动。此一体式电机将电能转换为机械能形成的效果相当于增加发动机中气缸的数量作功，实现对内燃机输出功率曲线的补偿。在三缸发动机中，在三对相邻气缸作功中加入此一体式电机进行工作，便实现六缸发动机的运行效果，具体输出功率波形如图2所示。
不难发现，本发明采用增加与发动机同轴安装的发电装置和驱动装置，将缸数较少的发动机模拟成多缸发动机，利用发电装置对气缸作功时产生的能量进行再分配，驱动装置将存储电能转换为机械能模拟多缸发动机同一周期多点作功的效果，实现对发动机输出功率波形的消峰和补偿，使发动机输出功率更加平稳，提高燃油发动机自然特性及降低燃油机输出功率波动。

Claims (4)

1.一种降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法，其特征在于，将发电装置及驱动装置同轴安装于三缸发动机上，所述三缸发动机作功后产生的热能一部分直接转换为机械能用于电动机转动，另一部分将转换为电能，经整流后存储于储能装置中；再利用电机驱动器使驱动装置将储能装置中储存的电能转换为机械能用于电动机转动；此时驱动装置将电能转换为机械能的效果相当于增加发动机中气缸的数量作功。
2.根据权利要求1所述的降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法，其特征在于，所述发电装置及驱动装置为一台发电机和一台电动机，或发电机与电动机一体的电机装置。
3.根据权利要求1所述的降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法，其特征在于，所述储能装置为超级电容器或电池。
4.根据权利要求1所述的降低燃油发动机瞬态输出功率波动的方法，其特征在于，通过制电机驱动器的工作时间实现对驱动装置输出功率的补偿。
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