一種基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)裝置與控制器，所述控制器接收上位機(jī)的控制指令并控制所述驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動(dòng)裝置中的伺服電動(dòng)機(jī)控制所述端面凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣與排氣的精確控制。同時(shí)通過推力傳感器、位置傳感器以及空氣傳感器的設(shè)置來采集相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，經(jīng)由所述上位機(jī)的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)參數(shù)的最優(yōu)化處理，并形成控制指令發(fā)送給所述控制器，繼而通過改變混合氣體的比例實(shí)現(xiàn)推力與燃油的最優(yōu)化目的。徹底改變了傳統(tǒng)的單一的進(jìn)氣排氣模式,組織變化的進(jìn)氣排氣方式,使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸內(nèi)的氣體量大小和運(yùn)動(dòng)形式適合變化的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況,從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)在中、低速時(shí)的性能。
【專利說明】一種基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，為汽車的行駛提供動(dòng)力，關(guān)系著汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。簡(jiǎn)單來說，發(fā)動(dòng)機(jī)就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，即將汽油、柴油或天然氣的熱能，通過在密封動(dòng)力缸內(nèi)燃燒氣體膨脹，推動(dòng)活塞作功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。而發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣控制系統(tǒng)則是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，不斷將新鮮空氣或可燃混合氣送入燃燒室，又將燃燒后的廢氣排到大氣中。發(fā)動(dòng)機(jī)伴隨著汽車走過了 100多年的歷史，無論是在設(shè)計(jì)、制造、工藝還是在性能、控制方面都有很大的提高，尤其是基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用和長(zhǎng)足的進(jìn)步。
[0003]但是目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過程中依然存在一定的問題:進(jìn)氣和排氣的模式非常單一，當(dāng)汽車在不同的路況條件下行駛，其進(jìn)排氣控制系統(tǒng)依然按照最初設(shè)定的方式控制進(jìn)氣和排氣，也不能有效的結(jié)合不同汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油率以及發(fā)動(dòng)機(jī)所處的情況等進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，繼而無法找到最優(yōu)的進(jìn)氣和排氣方式，也就無法達(dá)到優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能的目的，更無法改善發(fā)動(dòng)機(jī)處于中低速時(shí)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于:現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和排氣的模式單一，提供一種進(jìn)氣和排氣模式可變的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，包括:進(jìn)氣管和排氣管，所述進(jìn)氣管和所述排氣管分別與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸以及驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述驅(qū)動(dòng)裝置與控制器連接，所述控制器接收上位機(jī)的控制指令并控制所述驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0007]其中所述驅(qū)動(dòng)裝置包括依次連接的多軸控制卡、驅(qū)動(dòng)器、伺服電動(dòng)機(jī)、端面凸輪，所述伺服電動(dòng)機(jī)控制所述端面凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述端面凸輪的數(shù)量大于或者等于2個(gè)，每一所述端面凸輪與所述進(jìn)氣管或所述排氣管連接，所述多軸控制卡與所述控制器連接。
[0008]進(jìn)一步地還包括推力傳感器，所述推力傳感器檢測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸的推力并發(fā)送給所述上位機(jī)。
[0009]進(jìn)一步地還包括位置傳感器，所述位置傳感器檢測(cè)所述伺服電動(dòng)機(jī)的位置狀態(tài)并發(fā)送給所述控制器。
[0010]進(jìn)一步地還包括空氣傳感器，所述空氣傳感器用于分析尾氣的氣體成分并將分析結(jié)果發(fā)送給所述上位機(jī)。
[0011 ] 進(jìn)一步地所述空氣傳感器包括碳?xì)浠衔飩鞲衅骱?或氮氧化合物傳感器和/或碳氧化合物傳感器。[0012]進(jìn)一步地所述伺服電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與所述端面凸輪連接。
[0013]進(jìn)一步地還包括設(shè)置于所述排氣管上的排氣消聲器。
[0014]進(jìn)一步地所述上位機(jī)為微處理器。
[0015]進(jìn)一步地所述上位機(jī)內(nèi)置有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣相位控制數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)程序。
[0016]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的至少包括如下有益效果:
[0017]本發(fā)明所述的一種基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)裝置與控制器，所述控制器接收上位機(jī)的控制指令并控制所述驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動(dòng)裝置中的伺服電動(dòng)機(jī)控制所述端面凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣與排氣的精確控制。同時(shí)通過推力傳感器、位置傳感器以及空氣傳感器的設(shè)置來采集相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，經(jīng)由所述上位機(jī)的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)參數(shù)的最優(yōu)化處理，并形成控制指令發(fā)送給所述控制器，繼而通過改變混合氣體的比例實(shí)現(xiàn)推力與燃油的最優(yōu)化目的，實(shí)現(xiàn)了汽車的動(dòng)力、燃油率的改善與提高。徹底改變了傳統(tǒng)的單一的進(jìn)氣排氣模式，組織變化的進(jìn)氣排氣方式，使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸內(nèi)的氣體量大小和運(yùn)動(dòng)形式適合變化的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)在中、低速時(shí)的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]其中:1.進(jìn)氣管,2.排氣管，3.發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸，4.控制器,5.上位機(jī),6.多軸控制卡，7.驅(qū)動(dòng)器，8.伺服電動(dòng)機(jī)，9.端面凸輪，10.推力傳感器，11.位置傳感器，12.空氣傳感器，121.碳?xì)浠衔飩鞲衅鳎?22.氮氧化合物傳感器，123.碳氧化合物傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1所示，為符合本發(fā)明的一種基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，包括:進(jìn)氣管I和排氣管2，所述進(jìn)氣管I和所述排氣管2分別與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸3以及驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述驅(qū)動(dòng)裝置與控制器4連接，所述控制器4接收上位機(jī)5的控制指令并控制所述驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0022]其中所述驅(qū)動(dòng)裝置包括依次連接的多軸控制卡6、驅(qū)動(dòng)器7、伺服電動(dòng)機(jī)8、端面凸輪9，所述伺服電動(dòng)機(jī)8控制所述端面凸輪9的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述端面凸輪9的數(shù)量大于或者等于2個(gè)，每一所述端面凸輪9與所述進(jìn)氣管I或所述排氣管2連接，所述多軸控制卡6與所述控制器4連接。其中所述控制器4通過所述多軸控制卡6控制所述伺服電動(dòng)機(jī)8運(yùn)動(dòng)。
[0023]眾所周知所述端面凸輪9靠驅(qū)動(dòng)齒輪軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，與此同時(shí)伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，也可以達(dá)到一個(gè)相對(duì)精準(zhǔn)的控制要求，所以通過所述伺服電動(dòng)機(jī)8來控制所述端面凸輪9的轉(zhuǎn)動(dòng)，完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣與排氣的精確控制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，此處所述端面凸輪9的數(shù)量可以為兩個(gè)亦可以根據(jù)實(shí)際的控制需求而增設(shè)。附圖1中的所述端面凸輪9的數(shù)量為兩個(gè)，其中一個(gè)所述端面凸輪9與所述進(jìn)氣管I連接，用于控制進(jìn)氣；另外一個(gè)所述端面凸輪9與所述排氣管2連接，用于控制排氣。當(dāng)需要更為精確的控制時(shí)，可以適當(dāng)增加所述端面凸輪9的數(shù)量，分別用來控制進(jìn)氣與排氣過程。另所述附圖1為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其只是用于充分公開本實(shí)施例所述的技術(shù)方案，并非用于限定，故本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，多缸發(fā)動(dòng)機(jī)亦適合本實(shí)施例所述的技術(shù)方案。
[0024]優(yōu)選地本實(shí)施例還包括推力傳感器10，所述推力傳感器10檢測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸3的推力并發(fā)送給所述上位機(jī)5。通過檢測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸3的推力可以了解到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，所述扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力。發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩就是指發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定范圍內(nèi)的負(fù)載能力。此處通過所述推力傳感器10的設(shè)定，可以充分了解到發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的負(fù)載能力。
[0025]優(yōu)選地本實(shí)施例還包括位置傳感器11，所述位置傳感器11檢測(cè)所述伺服電動(dòng)機(jī)8的位置狀態(tài)并發(fā)送給所述控制器4。優(yōu)選地還包括空氣傳感器12，所述空氣傳感器12用于分析尾氣的氣體成分并將分析結(jié)果發(fā)送給所述上位機(jī)5。所述空氣傳感器12包括碳?xì)浠衔飩鞲衅骱?或氮氧化合物傳感器和/或碳氧化合物傳感器中的一種或者多種。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，此處只是所述的空氣傳感器12只是優(yōu)選地實(shí)施方案，其他顯而易見的形式和數(shù)量的變化及替換均在本實(shí)施例的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0026]本實(shí)施例通過所述推力傳感器10、所述位置傳感器11以及所述空氣傳感器12的設(shè)置來采集相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，經(jīng)由所述上位機(jī)5的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)參數(shù)的最優(yōu)化處理，并形成控制指令發(fā)送給所述控制器4。即整體不斷通過閉環(huán)反饋的方式來結(jié)合變化的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況來進(jìn)行相應(yīng)的進(jìn)氣與排氣的調(diào)整。其中所述上位機(jī)5優(yōu)選采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來取得最優(yōu)化參數(shù)，由于所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為常規(guī)技術(shù)手段，故此處不在贅述。
[0027]優(yōu)選地所述伺服電動(dòng)機(jī)8通過聯(lián)軸器與所述端面凸輪9連接。進(jìn)一步優(yōu)選地本實(shí)施例還可以包括設(shè)置于所述排氣管2上的排氣消聲器。所述上位機(jī)5為微處理器。所述上位機(jī)5內(nèi)置有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣相位控制數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)程序。
[0028]本實(shí)施例公開的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)裝置與控制器，所述控制器接收上位機(jī)的控制指令并控制所述驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動(dòng)裝置中的伺服電動(dòng)機(jī)控制所述端面凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣與排氣的精確控制。同時(shí)通過推力傳感器、位置傳感器以及空氣傳感器的設(shè)置來采集相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，經(jīng)由所述上位機(jī)的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)參數(shù)的最優(yōu)化處理，并形成控制指令發(fā)送給所述控制器，繼而通過改變混合氣體的比例實(shí)現(xiàn)推力與燃油的最優(yōu)化目的，實(shí)現(xiàn)了汽車的動(dòng)力、燃油率的改善與提高。徹底改變了傳統(tǒng)的單一的進(jìn)氣排氣模式，組織變化的進(jìn)氣排氣方式，使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸內(nèi)的氣體量大小和運(yùn)動(dòng)形式適合變化的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)在中、低速時(shí)的性能。
[0029]以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:進(jìn)氣管(I)和排氣管(2)，所述進(jìn)氣管(I)和所述排氣管(2)分別與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸(3)以及驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述驅(qū)動(dòng)裝置與控制器(4 )連接，所述控制器(4 )接收上位機(jī)(5 )的控制指令并控制所述驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)； 其中所述驅(qū)動(dòng)裝置包括依次連接的多軸控制卡(6)、驅(qū)動(dòng)器(7)、伺服電動(dòng)機(jī)(8)、端面凸輪(9)，所述伺服電動(dòng)機(jī)(8)控制所述端面凸輪(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述端面凸輪(9)的數(shù)量大于或者等于2個(gè)，每一所述端面凸輪(9)與所述進(jìn)氣管(I)或所述排氣管(2)連接，所述多軸控制卡(6)與所述控制器(4)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括推力傳感器(10)，所述推力傳感器(10)檢測(cè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力缸(3)的推力并發(fā)送給所述上位機(jī)(5)。
3.如權(quán)利要求2所述的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括位置傳感器(11)，所述位置傳感器(11)檢測(cè)所述伺服電動(dòng)機(jī)(8 )的位置狀態(tài)并發(fā)送給所述控制器(4)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括空氣傳感器(12)，所述空氣傳感器(12)用于分析尾氣的氣體成分并將分析結(jié)果發(fā)送給所述上位機(jī)(5)。
5.如權(quán)利要求4所述的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣傳感器(12 )包括碳?xì)浠衔飩鞲衅?121)和/或氮氧化合物傳感器(122 )和/或碳氧化合物傳感器(123)。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服電動(dòng)機(jī)(8 )通過聯(lián)軸器與所述端面凸輪(9 )連接。
7.如權(quán)利要求1-6任一所述的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置于所述排氣管(2 )上的排氣消聲器。
8.如權(quán)利要求7所述的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)(5)為微處理器。
9.如權(quán)利要求8所述的基于伺服控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)(5 )內(nèi)置有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣相位控制數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)程序。
【文檔編號(hào)】F02D13/02GK103883403SQ201410158488
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】丁慎平, 肖舫, 廖祥兵, 吳紅生 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院