CN115076211A - 一种曲轴系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机技术领域，公开了一种曲轴系统及控制方法。曲轴系统包括主支撑座、曲轴、磁力线圈组件、发动机转速传感器、功率表征值传感器、发动机相位传感器和控制模块。主支撑座设置有支撑空间。曲轴的主轴颈穿设于支撑空间内。磁力线圈组件包括曲轴线圈以及与曲轴线圈配合的支撑线圈，曲轴线圈绕设于曲轴上，支撑线圈设置于发动机壳体上。发动机转速传感器用于监测发动机转速。功率表征值传感器用于监测能够体现发动机功率的功率表征值。发动机相位传感器用于监测发动机相位。控制模块能够根据发动机转速传感器、功率表征值传感器和发动机相位传感器的监测数据控制磁力线圈组件内的电流，消除曲轴与主支撑座之间的摩擦力。

Description

一种曲轴系统及控制方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种曲轴系统及控制方法。

背景技术

发动机工作时，曲轴旋转向外传递力矩能量，随着曲柄旋转，曲轴的主轴颈对轴承座形成压力，产生摩擦力，发动机需要高压的润滑油润滑该摩擦副。曲轴轴颈往复的与主轴承座在下部产生摩擦力，曲轴主轴颈与主轴承座持续磨损。因为摩擦力的存在，发动机要消耗一定的能量克服摩擦力，产生能量损耗和大量的热，热量散发到润滑油中，发动机需要较多的额外能量来辅助散发这些热量。曲轴主轴颈与主轴承座持续的处于摩擦状态，需要润滑油对摩擦面进行润滑，需要较高的润滑油产生接触面的润滑油膜，润滑油路压力越高，发动机自身润滑消耗的能量越多；另外对润滑的油路的清洁度要求较高，否则会造成曲轴轴颈与主轴承座摩擦损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曲轴系统及控制方法，能够消除曲轴与主支撑座之间的摩擦力，避免曲轴与主支撑座的磨损，降低能量损耗和热量散发。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种曲轴系统，包括：

主支撑座，其设置有支撑空间；

曲轴，所述曲轴的主轴颈穿设于所述支撑空间内；

磁力线圈组件，其包括曲轴线圈以及与所述曲轴线圈配合的支撑线圈，所述曲轴线圈绕设于曲轴上，所述支撑线圈设置于发动机壳体上；

发动机转速传感器，其用于监测发动机转速；

功率表征值传感器，其用于监测能够体现发动机功率的功率表征值；

发动机相位传感器，其用于监测发动机相位；

控制模块，其能够根据所述发动机转速传感器、所述功率表征值传感器和所述发动机相位传感器的监测数据控制磁力线圈组件内的电流。

作为优选，所述功率表征值为发动机油门开度。

作为优选，所述支撑空间的截面尺寸大于所述主轴颈的截面尺寸。

作为优选，所述支撑线圈包括：

竖直支撑线圈，其能够对所述曲轴线圈产生竖直向上的支撑力；

水平支撑线圈，其能够对所述曲轴线圈产生水平方向的支撑力。

作为优选，还包括位置表征值传感器，所述位置表征值传感器用于监测能够体现所述主轴颈与所述主支撑座的相对位置的位置表征值。

作为优选，所述位置表征值为所述主轴颈到支撑空间下表面的距离。

一种曲轴系统控制方法，用于对上述的曲轴系统进行控制，包括：

通过发动机转速传感器监测发动机转速，通过功率表征值传感器监测能够体现发动机功率的功率表征值，通过发动机相位传感器监测发动机相位；

控制模块根据所述发动机转速、所述功率表征值和所述发动机相位控制磁力线圈组件支撑曲轴。

作为优选，所述根据所述发动机转速、所述功率表征值和所述发动机相位控制磁力线圈组件支撑曲轴包括：

根据所述发动机转速、所述功率表征值和所述发动机相位确定曲轴所需支撑力；

根据所述曲轴所需支撑力控制所述磁力线圈组件支撑曲轴。

作为优选，所述根据所述发动机转速、所述功率表征值和所述发动机相位确定曲轴所需支撑力包括：

根据发动机转速、所述功率表征值和所述发动机相位查表获得曲轴所需支撑力。

作为优选，所述根据所述曲轴所需支撑力控制所述磁力线圈组件支撑曲轴包括：

根据所述曲轴所需支撑力查表获得磁力线圈组件的支撑电流值；

根据所述支撑电流值控制所述磁力线圈组件内的电流。

本发明的有益效果：

本发明提供的曲轴系统及控制方法，控制模块能够根据发动机转速传感器、功率表征值传感器和发动机相位传感器的监测数据控制磁力线圈组件内的电流，支撑线圈通过曲轴线圈向曲轴施加与当前发动机转速、发动机功率以及发动机相位相匹配的支撑力，取代主支撑座对曲轴的支撑作用，从而消除曲轴与主支撑座之间的摩擦力，避免曲轴与主支撑座的磨损，降低能量损耗和热量散发。

附图说明

图1是本发明实施例提供的曲轴系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的曲轴系统控制方法的流程图。

图中：

1、主支撑座；

2、曲轴；21、主轴颈；

3、磁力线圈组件；31、曲轴线圈；32、支撑线圈；

4、发动机转速传感器；

5、功率表征值传感器；

6、发动机相位传感器；

7、控制模块；71、第一控制器；72、第二控制器；

8、位置表征值传感器；

9、电池。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供一种曲轴系统，包括主支撑座1、曲轴2、磁力线圈组件3、发动机转速传感器4、功率表征值传感器5、发动机相位传感器6和控制模块7。主支撑座1设置有支撑空间。曲轴2的主轴颈21穿设于支撑空间内。磁力线圈组件3包括曲轴线圈31以及与曲轴线圈31配合的支撑线圈32，曲轴线圈31绕设于曲轴2上，支撑线圈32设置于发动机壳体上。发动机转速传感器4用于监测发动机转速。功率表征值传感器5用于监测能够体现发动机功率的功率表征值。发动机相位传感器6用于监测发动机相位。发动机相位能够体现发动机各缸活塞的运动状态。控制模块7能够根据发动机转速传感器4、功率表征值传感器5和发动机相位传感器6的监测数据控制磁力线圈组件3内的电流。

本实施例提供的曲轴系统，控制模块7能够根据发动机转速传感器4、功率表征值传感器5和发动机相位传感器6的监测数据控制磁力线圈组件3内的电流，支撑线圈32通过曲轴线圈31向曲轴2施加与当前发动机转速、发动机功率以及发动机相位相匹配的支撑力，取代主支撑座1对曲轴2的支撑作用，从而消除曲轴2与主支撑座1之间的摩擦力，避免曲轴2与主支撑座1的磨损，降低能量损耗和热量散发。

可选地，如图1所示，支撑空间的截面尺寸大于主轴颈21的截面尺寸。从而可以通过控制模块7控制磁力线圈组件3内的电流，使曲轴2的主轴颈21与主支撑座1脱离接触悬浮于支撑空间内，进一步避免曲轴2与主支撑座1之间产生摩擦。

可选地，如图1所示，控制模块7包括第一控制器71和第二控制器72，第一控制器71用于接收发动机转速传感器4、功率表征值传感器5和发动机相位传感器6的监测数据，并根据发动机转速、功率表征值和发动机相位确定曲轴所需支撑力，然后将曲轴所需支撑力发送给第二控制器72，第二控制器72根据曲轴所需支撑力查表获得支撑电流值，并控制磁力线圈组件3内的电流与支撑电流值相等。

可选地，如图1所示，支撑线圈32包括竖直支撑线圈和水平支撑线圈，竖直支撑线圈能够对曲轴线圈31产生竖直向上的支撑力。水平支撑线圈能够对曲轴线圈31产生水平方向的支撑力。从而通过竖直支撑线圈与水平支撑线圈的配合，使曲轴2在竖直方向和水平方向均得到支撑，避免曲轴2在支撑空间内转动时发生振动。

可选地，功率表征值为发动机油门开度。功率表征值传感器5为位置传感器，用于监测油门踏板位置。在其他实施例中，也可以采用发动机循环喷油量作为功率表征值。

可选地，本实施例提供的曲轴系统还包括位置表征值传感器8，位置表征值传感器8用于监测能够体现曲轴2的主轴颈21与主支撑座1的相对位置的位置表征值。具体地，在本实施例中，位置表征值为主轴颈21到支撑空间下表面的距离。通过监测主轴颈21到支撑空间下表面的距离，能够判断支撑电流值是否能够满足对曲轴2的支撑需要。

可选地，本实施例提供的曲轴系统还包括电池9，电池9用于给曲轴系统中的耗电部件供电。

如图2所示，本实施例还提供一种曲轴系统控制方法，用于对上述的曲轴系统进行控制，包括通过发动机转速传感器4监测发动机转速，通过功率表征值传感器5监测能够体现发动机功率的功率表征值，通过发动机相位传感器6监测发动机相位；控制模块7根据发动机转速、功率表征值和发动机相位控制磁力线圈组件3支撑曲轴2。

可选地，如图2所示，根据发动机转速、功率表征值和发动机相位控制磁力线圈组件3支撑曲轴2包括根据发动机转速、功率表征值和发动机相位确定曲轴所需支撑力；根据曲轴所需支撑力控制磁力线圈组件3支撑曲轴2。

可选地，如图2所示，根据发动机转速、功率表征值和发动机相位确定曲轴所需支撑力包括根据发动机转速、功率表征值和发动机相位查表获得曲轴所需支撑力。发动机转速、功率表征值和发动机相位与曲轴所需支撑力的对应关系通过实验获得，并预存于控制模块7内。

可选地，如图2所示，根据曲轴所需支撑力控制磁力线圈组件3支撑曲轴2包括根据曲轴所需支撑力查表获得磁力线圈组件3的支撑电流值；根据支撑电流值控制磁力线圈组件3内的电流。曲轴所需支撑力与磁力线圈组件3的支撑电流值的对应关系通过实验获得，并预存于控制模块7内。

可选地，如图2所示，本实施例提供的曲轴系统控制方法还包括通过位置表征值传感器8监测能够体现曲轴2的主轴颈21与主轴承座的相对位置的位置表征值；如果位置表征值不处于预设位置表征值区间，则根据位置表征值对支撑电流值进行修订。如果位置表征值小于预设位置表征值区间的最小值，则增大支撑电流值，直至位置表征值处于预设位置表征值区间内，如果位置表征值大于预设位置表征值区间的最大值，则减小支撑电流值，直至位置表征值处于预设位置表征值区间内。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种曲轴系统，其特征在于，包括：

主支撑座(1)，其设置有支撑空间；

曲轴(2)，所述曲轴(2)的主轴颈(21)穿设于所述支撑空间内；

磁力线圈组件(3)，其包括曲轴线圈(31)以及与所述曲轴线圈(31)配合的支撑线圈(32)，所述曲轴线圈(31)绕设于所述曲轴(2)上，所述支撑线圈(32)设置于发动机壳体上；

发动机转速传感器(4)，其用于监测发动机转速；

功率表征值传感器(5)，其用于监测能够体现发动机功率的功率表征值；

发动机相位传感器(6)，其用于监测发动机相位；

控制模块(7)，其能够根据所述发动机转速传感器(4)、所述功率表征值传感器(5)和所述发动机相位传感器(6)的监测数据控制磁力线圈组件(3)内的电流。

2.根据权利要求1所述的曲轴系统，其特征在于，所述功率表征值为发动机油门开度。

3.根据权利要求1所述的曲轴系统，其特征在于，所述支撑空间的截面尺寸大于所述主轴颈(21)的截面尺寸。

4.根据权利要求3所述的曲轴系统，其特征在于，所述支撑线圈(32)包括：

竖直支撑线圈，其能够对所述曲轴线圈(31)产生竖直向上的支撑力；

水平支撑线圈，其能够对所述曲轴线圈(31)产生水平方向的支撑力。

5.根据权利要求3所述的曲轴系统，其特征在于，还包括位置表征值传感器(8)，所述位置表征值传感器(8)用于监测能够体现所述主轴颈(21)与所述主支撑座(1)的相对位置的位置表征值。

6.根据权利要求5所述的曲轴系统，其特征在于，所述位置表征值为所述主轴颈(21)到支撑空间下表面的距离。

7.一种曲轴系统控制方法，其特征在于，用于对权利要求1-6任一项所述的曲轴系统进行控制，包括：

通过发动机转速传感器(4)监测发动机转速，通过功率表征值传感器(5)监测能够体现发动机功率的功率表征值，通过发动机相位传感器(6)监测发动机相位；

控制模块(7)根据所述发动机转速、所述功率表征值和所述发动机相位控制磁力线圈组件(3)支撑曲轴(2)。

8.根据权利要求7所述的曲轴系统控制方法，其特征在于，所述根据所述发动机转速、所述功率表征值和所述发动机相位控制磁力线圈组件(3)支撑曲轴(2)包括：

根据所述发动机转速、所述功率表征值和所述发动机相位确定曲轴所需支撑力；

根据所述曲轴所需支撑力控制所述磁力线圈组件(3)支撑曲轴(2)。

9.根据权利要求8所述的曲轴系统控制方法，其特征在于，所述根据所述发动机转速、所述功率表征值和所述发动机相位确定曲轴所需支撑力包括：

根据发动机转速、所述功率表征值和所述发动机相位查表获得曲轴所需支撑力。

10.根据权利要求8所述的曲轴系统控制方法，其特征在于，所述根据所述曲轴所需支撑力控制所述磁力线圈组件(3)支撑曲轴(2)包括：

根据所述曲轴所需支撑力查表获得磁力线圈组件(3)的支撑电流值；

根据所述支撑电流值控制所述磁力线圈组件(3)内的电流。

Images