一种汽油机用混合式调速机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于调速器领域，尤其涉及一种汽油机用混合式调速机构。
【背景技术】
[0002]由于机械式离心调速器具有可靠性高，结构简单，维护方便等众多优点，因此在汽油机上得到广泛应用；目前绝大多数汽油机产品上均使用了机械式离心调速器。但是，由于机械式离心调速器及汽油机的固有特性，使用机械式调速器的汽油机稳态及瞬时调速性能较差，稳定时间较长，不能满足对频率特性要求较高的场合需要。
[0003]近年来，随着国内外对汽油机用电子调速器的研宄不断增多，电子调速器开始在部分汽油机中得到使用。电子调速器依靠控制软件来实现调节和控制功能，使汽油机的转速在负荷不断变化的情况下，能够稳定在设定的转速范围之内。因此，电子调速性具有动态响应性高，稳态及瞬态调速性能好，稳定时间很短等传统机械式离心调速器不可比拟的优点。
[0004]申请号为201410294554.7的发明专利申请，提供了一种汽油机电子调速器，包括转速采样模块、数字控制器、执行驱动模块和执行器，转速采样模块获取当前的转速信号，对信号进行数字化处理后送给数字控制器；在数字控制器中利用PID数字控制算法对收到的信号进行处理，得到控制命令输送给执行驱动模块；执行驱动模块根据控制命令驱动执行器执行控制命令；执行器控制汽油机的节气门，从而对汽油机的输出转速进行调节。
[0005]直接使用电子调速器来控制汽油机节气阀的开度，要求电子调速器本身具有极高的可靠性，并且由于其反馈信号来自于汽油机输出产生的电信号，因此，在汽油机及电子调速器本身出现故障的情况下，极易造成汽油机转速持续升高，进而造成飞车等致命故障发生。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种汽油机用混合式调速机构，通过实时自动调节调速弹簧预紧力的方式，解决了使用机械式离心调速器的汽油机稳态及瞬时调速性能差，稳定时间长的问题；同时消除了直接使用电子调速器来控制汽油机转速的潜在安全隐患。
[0007]本发明所提供汽油机用混合式调速机构，包括离心调速部件及预紧力电子调节部件；所述离心调速部件分别与汽油机的节气阀、曲轴连接；所述离心调速部件包括调速弹簧，所述预紧力电子调节部件与所述调速弹簧连接；所述离心调速部件从汽油机曲轴获得离心力并调节节气阀的开度，直至离心力与调速弹簧预紧力平衡，从而控制汽油机转速在很小的范围内变化；所述预紧力电子调节部件根据汽油机的转速变化实时调节所述调速弹簧的预紧力大小，以保持节气阀始终处于与不同工况相对应的开度，维持汽油机在不同工况条件下近乎恒定转速运行。
[0008]本发明一方面通过离心调速部件从汽油机曲轴获得离心力，利用曲轴反馈的离心力来调节节气阀的开度，另一方面，通过预紧力电子调节部件实时获取汽油机的转速，根据转速变化情况来调节调速弹簧的预紧力，调速弹簧的预紧力与离心力产生相反的作用，两者相互作用直至达到平衡，以保持节气阀与不同工况相对应的开度，从而维持汽油机在不同工况条件下稳定运行，本发明可以快速消除超调量或增加补偿量，始终使汽油机工作在所需及额定转速条件下，并可避免单独使用电子调速器时，由于电子调速器失控而造成飞车等致命故障，增强了汽油机的稳定性，同时，也避免了单纯使用机械式离心调速器时，汽油机稳态及瞬时调速性能较差，稳定时间较长，不能满足对频率特性要求较高的场合需要的不足。
[0009]所述电子调速机构包括控制模块和执行部件；所述控制模块用于接收并分析汽油机转速信号的变化生成执行信号，并将执行信号发送给执行部件；所述执行部件根据接收到的执行信号实时调整调速弹簧预紧力大小。
[0010]优选地，所述执行部件包括驱动机构，该驱动机构的输出轴与调节螺杆的一端连接，该调节螺杆的另一端与所述调速弹簧连接。驱动机构驱动调节螺杆前进或后退，进而使调速弹簧张紧或放松，以调节调速弹簧的预紧力大小，驱动机构可使用步进电机，步进电机的控制精度较高。
[0011]为使调速弹簧预紧力的更准确的控制，所述调节螺杆穿过一支架后与驱动机构的输出轴连接，该支架与调节螺杆上设有相互配合的螺纹，由于设置有螺纹，可以实现调节螺杆移动量的更精确化控制，也就实现了调速弹簧预紧力大小的更精确化控制。
[0012]为避免驱动机构的动作过大，以及可能发生的失控，所述调节螺杆上套有张紧簧，该张紧簧位于所述支架与驱动机构之间，利用张紧簧控制驱动机构的最大行程。
[0013]优选地，所述离心调速部件还包括离心飞块、离心齿轮、调速套筒、转轴、调速摆杆及调速臂；所述离心齿轮安装在转轴上，所述离心飞块安装在离心齿轮上；所述调速套筒套设在所述转轴的端部，该转轴的另一端与所述汽油机的曲轴连接；所述调速摆杆安装在汽油机箱体上；所述调速臂的近端与所述调速摆杆连接，并可与调速摆杆一起绕安装点转动；所述调速臂的其远端连接调速拉杆，所述调速拉杆的另一端与所述汽油机的节气阀连接；所述调速臂的近端还与所述调速弹簧连接；所述调速套筒的两端分别与离心飞块、调速摆杆接触或连接，并可在离心飞块、调速摆杆的作用下沿所述转轴轴向滑动。转轴与汽油机曲轴连接，转轴转动后带动离心齿轮旋转，离心齿轮则带动离心飞块转动，离心飞块推动调速套筒移动，由调速套筒带动调速摆杆、调速臂移动，调速臂则带动调速拉杆来进行加减油的控制，而调速弹簧的预紧力会产生与离心飞块相反的作用力，两者相互作用直至达到平衡，以保持节气阀与不同工况相对应的开度，从而维持汽油机在不同工况条件下稳定运行。
[0014]优选地，所述调速拉杆上套有微调速弹簧，该微调速弹簧的一端与所述调速臂的远端连接，另一端与所述节气阀连接，微调速弹簧可避免调速拉杆动作过大而导致节气阀开度剧烈变化。
[0015]优选地，所述离心调速部件还包括安装在汽油机箱体上、并可绕安装点转动的调速弹簧转臂，该调速弹簧转臂的一端与所述调速弹簧连接，另一端与所述预紧力电子调节部件接触或连接，从而使预紧力电子调节部件间接与所述调速弹簧连接。
[0016]优选地，所述转轴与离心齿轮之间安装有卡圈，通过卡圈对离心飞块进行轴向限位。
[0017]本发明同时具备机械离心式调速器与电子调速器的优点。不仅可靠性高、维修简单，而且动态响应性高，瞬时及稳态调速性能好，达到稳定状态所耗时间很短。根据大量的实验表明，在设定汽油机的转速为3000r/min的条件下，其瞬时调速可达到5.8%，稳定时间可达到3.ls，均优于国家行业标准要求。同时，该混合式调速机构只需对现有产品作轻微调整便可推广使用，有利于现有产品的升级换代，能最大程度降低经济成本。
[0018]采用普通的机械式离心调速器的汽油机，当负载小于额定负载较多时，其工作频率高出额定频率较多，此种工况，既造成汽油机油耗较高，有害物质排放严重，同时汽油机的噪声较高；当汽油机性能下降或负载超出额定负载较多时，汽油机的工作频率则低于额定频率较多，此种工况，不能充分利用汽油机的潜能，同时对外输出的电压波动较大，质量较低。采用本发明提供的混合式调速机构的汽油机，预紧力电子调节部件可根据转速反馈信号快速消除超调量或增加补偿量，始终使汽油机工作在所需及额定转速条件下，从而改善上述不足。
【附图说明】
[0019]图1为本发明工作过程图(工况一、工况四)；
[0020]图2为本发明工作过程图(工况二、工况三)；
[0021]图3为本发明所述控制模块框图。
[0022]图中离心调速部件；2_预紧力电子调节部件；3_转轴；4_离心齿轮；5-调速套筒；6_调速摆杆；7_离心飞块；8_调速臂；9_微调速弹簧；10_调速拉杆；11_调速弹簧；12-调速弹簧转臂；13-调节螺杆；14_支架；15-张紧簧；16_步进电机；17-执行部件；18-控制模块；19-卡圈。
【具体实施方式】
[0023]如