专利名称：一种具有新型调速方法的发动机的制作方法
技术领域：
本发明是一种发动机，属于发动机的改造技术。
背景技术：
现有的陆用(包括车用)发动机、船用发动机等，如果直接改为其他用途，如发电、带动水泵供水，或组装成低档次的发电机组等等，为了提高其调速性，目前一般采取图1的改造方法，即采用油门调节与开车、停车分为两部分进行控制，由比例控制的执行器对油门杆进行比例调节，由停车电磁铁对停车杆进行拉动关机控制，其停车杆只在停车时使用，此方法对原发动机的改造很麻烦。①拆掉原机械调速装置，使用一个比例控制的执行器，直接驱动其调速的油门调节齿条或拆除原大力矩才能驱动调速杆的内部弹簧，用一个比例控制的电动执行器对调速杆进行恒速控制；②增加一个电磁铁对刹车杆进行关机控制，这些方法的特点是A结构复杂；B非厂家而一般用户很难实现拆、改调速器的工艺；C不容易实现全自动化的操作；D电子调速器失灵无法恢复手动机械调速；E电源系统损坏、充电机失效、蓄电池损坏，不能自动刹车关机而导致事故。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种在停车杆上装设有可控制发动机的转速及进行开、关机的调速装置的具有新型调速方法的发动机。本发明在原有停车杆上装设有结构简单、比例式控制的电磁执行机构，且执行机构的转角由PID调节器送来的PWM调宽脉冲进行比例控制，其可确保开机供油灵活，怠速控制准确，带负荷变载运行时恒速精确，动态响应迅速，正常、事故停机利落。本发明的转速由用户设定后，不论负荷大小变化，都能使发动机的转速稳定地工作在设定点上，调速率为0。
本发明的另一目的在于提供一种在当电源系统损坏的情况下，完全恢复机械调速及开、关机，以满足要求具有全自动、手动两种控制模式的具有新型调速方法的发动机。
本发明的结构示意图如图2所示，包括有气缸(1)、油泵(2)、散热水箱(3)、散热风扇(4)、过滤器(5)、盛机油底壳(6)、主轴(7)、停车杆(8)、油门调节杆(9)及其传动机构等，散热风扇(4)置于散热水箱(3)的旁侧，油门调节杆(9)与油泵(2)连接，其中停车杆(8)上装设有可控制发动机的转速及进行开、关机的调速装置。
上述调速装置可为电子调速装置，或为机械调速装置。
上述调速装置为电子调速装置，其包括有电磁执行机构及电子调速器A，其中电磁执行机构包括有连杆(10)、调节杆(11)、转轴(12)、锁定杆(13)、磁铁(14)及其控制线圈、弹簧(15)、壳体(16)，其中连杆(10)的一端与停车杆(8)连接，另一端与调节杆(11)连接，调节杆(11)的另一端通过转轴(12)铰接在壳体(16)的外侧，锁定杆(13)的两端通过转轴(12)铰接在壳体(16)的内侧，磁铁(14)及其控制线圈置于壳体(16)内，弹簧(15)的一端固装在锁定杆(13)上，另一端固装在壳体(16)上，电子调速器A的输出与磁铁(14)的控制线圈连接。
上述锁定杆(13)的旁侧还设有固装在壳体(16)上的手动启停装置B。
上述电子调速器A包括有脉冲-电压变换电路(A1)、放大电路(A2)、PID过程控制器(A3)、PWM控制器(A4)、整形电路(A5)，其中整形电路(A5)的输入端与设置在发动机输出轴上的速度传感器(A6)连接，整形电路(A5)的输出端与脉冲-电压变换电路(A1)的输入端连接，放大电路(A2)的输入端与脉冲-电压变换电路(A1)的输出端连接，放大电路(A2)的输出端与PID过程控制器(A3)的输入端连接，PID过程控制器(A3)的输出端与PWM控制器(A4)的输入端连接，PWM控制器(A4)的输出端与磁铁(14)的控制线圈连接。
本发明由于采用在停车杆上装设有可控制发动机的转速及进行开、关机的调速装置的结构，且调速装置包括有结构简单、比例式控制的电磁执行机构及电子调速器，执行机构的转角由PID调节器送来的PWM调宽脉冲进行比例控制，因此，其可确保开机供油灵活，怠速控制准确，带负荷变载运行时恒速精确，动态响应迅速，正常、事故停机利落(断供电即停机)。另外，由于原油门调节系统不须拆动，免除发动机拆改后厂家不保修的后顾之忧；且非专业用户也可动手进行电调改造，大大拓展了发动机的用途，将会很受各种发动机厂家的欢迎，特别是汽车发动机厂家和发电机组装厂的欢迎。另外，本发明的转速由用户设定后，不论负荷大小变化，都能使发动机的转速稳定地工作在设定点上，调速率为0。此外，本发明还设计增加了手动启停装置，在没有电子调速的情况下完全恢复机械调速及开、关机，满足某些电站(如果电源要求全自动、手动两种控制模式，则保留机械调速为电子调速的后备保障)的特殊要求。本发明结构简单，控制部件只有一个，能很容易地实现机组全自动化控制，并能迅速恢复机械调速，更可满足我国的军工电源装备要求。且造价低，改造容易，一般的民用产品也可广泛应用。本发明是一种设计巧妙，方便易行的具有新型调速方法的发动机。
图1为原有发动机的调速结构示意图；图2为本发明的结构示意图3为本发明中电子调速装置的外形图；图4为本发明中手动启停装置B在油门打开时的状态图；图5为本发明中手动启停装置B在油门关闭时的状态图；图6为本发明中手动启停装置B的剖视图；图7为本发明中电子调速器A的原理框图；图8为本发明中电子调速器A的电路图；图9为原有发动机的调速特性示意图；图10为本发明的调速特性示意图。
具体实施例方式实施例本发明的结构示意图如图2所示，包括有气缸(1)、油泵(2)、散热水箱(3)、散热风扇(4)、过滤器(5)、盛机油底壳(6)、主轴(7)、停车杆(8)、油门调节杆(9)及其传动机构等，散热风扇(4)置于散热水箱(3)的旁侧，油门调节杆(9)与油泵(2)连接，其中停车杆(8)上装设有可控制发动机的转速及进行开、关机的调速装置。
上述调速装置可为电子调速装置，或为机械调速装置。为控制方便，本实施例中，调速装置为电子调速装置，其包括有电磁执行机构及电子调速器A，其中电磁执行机构包括有连杆(10)、调节杆(11)、转轴(12)、锁定杆(13)、磁铁(14)及其控制线圈、弹簧(15)、壳体(16)，其中连杆(10)的一端与停车杆(8)连接，另一端与调节杆(11)连接，调节杆(11)的另一端通过转轴(12)铰接在壳体(16)的外侧，锁定杆(13)的两端通过转轴(12)铰接在壳体(16)的内侧，磁铁(14)及其控制线圈置于壳体(16)内，弹簧(15)的一端固装在锁定杆(13)上，另一端固装在壳体(16)上，电子调速器A的输出与磁铁(14)的控制线圈连接。
为方便调节，上述调节杆(11)上设有若干个安装调节孔(11A)。
为实现在没有电子调速的情况下完全恢复机械调速及开、关机，以满足电源要求全自动及手动两种控制模式的特殊要求，上述锁定杆(13)的旁侧还设有固装在壳体(16)上的手动启停装置，其包括有滑套(21)、滑柱(22)、弹簧(23)，锁柱(24)，其中滑套(21)为侧壁上设有锁槽(21A)的中空套筒，其固装在壳体(16)上，弹簧(23)套置在滑柱(22)上，滑柱(22)套装在滑套(21)内，锁柱(24)插入滑套(21)侧壁上设有锁槽(21A)，并与滑柱(22)连接。为方便安装及定位，上述滑套(21)的端部设有定位凸台(21B)，滑柱(22)设有定位轴肩(22A)。
上述电子调速器A包括有脉冲-电压变换电路(A1)、放大电路(A2)、PID过程控制器(A3)、PWM控制器(A4)、整形电路(A5)，其中整形电路(A5)的输入端与设置在发动机输出轴上的速度传感器(A6)连接，整形电路(A5)的输出端与脉冲-电压变换电路(A1)的输入端连接，放大电路(A2)的输入端与脉冲-电压变换电路(A1)的输出端连接，放大电路(A2)的输出端与PID过程控制器(A3)的输入端连接，PID过程控制器(A3)的输出端与PWM控制器(A4)的输入端连接，PWM控制器(A4)的输出端与磁铁(14)的控制线圈连接。上述脉冲-电压变换电路(A1)的输入端还连接有传感器失效保护电路(A7)。
为提高控制精度，上述脉冲-电压变换电路(A1)的输入端还连接有由线性化运算电路(A8)及电流取样电路(A9)组成的反馈回路，其中线性化运算电路(A7)的输出端与电流取样电路(A9)的输入端连接，电流取样电路(A9)的输出端与PWM控制器(A4)的输出端连接。上述线性化运算电路(A8)与电流取样电路(A9)之间还连接有外特性设定电路(A10)，其中线性化运算电路(A8)包括有怠速设定及恒速设定。
上述脉冲-电压变换电路(A1)包括有集成块I1及其外围元件电容C0、C3，放大电路(A2)包括有运算放大器U2及其外围元件电阻R4、R9、R10及三极管T1，PID过程控制器(A3)包括有运算放大器U3、U4、U8及其外围元件电阻R1～R3、R11～R14、R28～R31、电位器W2、W3、W4，PWM控制器(A4)包括有集成块I2及其外围元件电阻R32、R36，电容C8，整形电路(A5)包括有运算放大器U1，传感器失效保护电路(A7)包括有运算放大器U5及其外围元件电阻R5～R8、电位器W1，线性化运算电路(A8)包括有运算放大器U7及其外围元件电阻R21～R27，电流取样电路(A9)包括有运算放大器U6及其外围元件电阻R15～R19，外特性设定电路(A10)包括有可调电阻R37，其中运算放大器U5的输入端分别通过电阻R7与电位器W1连接及通过电阻R8接地，运算放大器U5的输出端与PWM控制器I2连接，运算放大器U1的输入端分别通过电阻R20与稳压管D1连接及与三端稳压器7812连接，运算放大器U1的输出端与脉冲-电压变换集成块I1连接，脉冲-电压变换集成块I分别通过电容C0、电容C3、电阻R9接地及与运算放大器U2的输入端连接，运算放大器U2的输出端与三极管T1的基极连接，三极管T1的发射极通过电阻R10接地及通过电阻R11与运算放大器U4的输入端连接，三极管T1的集电极通过电位器W2与运算放大器U3的输入端连接，运算放大器U3及运算放大器U4的输出端与运算放大器U8的输出端连接，运算放大器U4的输入端还分别通过电阻R16与运算放大器U6的输入端连接、通过电阻R22与运算放大器U7的输入端连接，运算放大器U6的输出端及运算放大器U7的输出端均连接PWM控制器I2上，PWM控制器I2的输出通过场效应管G1与磁铁(14)的控制线圈连接。
本发明工作时，电子调速器A的输出控制磁铁(14)的控制线圈，磁铁(14)得电时，将锁定杆(13)吸合，锁定杆(13)带动调节杆(11)绕转轴(12)转动，并使与其连接的连杆(10)带动停车杆(8)将油门打开；当需停机时，电子调速器A的输出控制磁铁(14)的控制线圈，使磁铁(14)失电，锁定杆(13)在弹簧(15)的作用下释放，锁定杆(13)带动调节杆(11)绕转轴(12)转动，并使与其连接的连杆(10)带动停车杆(8)将油门关闭。当需调速时，由PID调节器送来的PWM调宽脉冲进行比例控制，从而直接使用电子调速器A实现开机→怠速→升速→恒速→降速→停机。当电源系统损坏，任何情况下，只要需要，系统可以在很短几秒钟的时间内马上恢复手动机械调速，另外，需手动开机时，用力向前推滑柱(22)，滑柱(22)向前伸出，同理，锁定杆(13)带动调节杆(11)绕转轴(12)转动，并使与其连接的连杆(10)带动停车杆(8)将油门打开，再转动滑柱(22)，使与滑柱(22)连接的锁柱(24)插入滑套(21)侧壁上设有的锁槽(21A)内，从而将锁定杆(13)的位置锁定，使停车杆(8)锁定在油门打开的位置，如图4所示；需手动关机时，反向转动滑柱(22)，使与滑柱(22)连接的锁柱(24)离开锁定位置，再用力向后拉滑柱(22)，滑柱(22)向后缩回，由于锁柱(24)解除对锁定杆(13)的锁定，锁定杆(13)在弹簧(15)的作用下释放，同理，锁定杆(13)带动调节杆(11)绕转轴(12)转动，并使与其连接的连杆(10)带动停车杆(8)将油门关闭，使停车杆(8)锁定在油门关闭的位置，如图5所示；从而实现在没有电子调速的情况下完全恢复机械调速及开、关机，以满足电源要求全自动及手动两种控制模式的特殊要求。
权利要求
1.一种具有新型调速方法的发动机，包括有气缸(1)、油泵(2)、散热水箱(3)、散热风扇(4)、过滤器(5)、盛机油底壳(6)、主轴(7)、停车杆(8)、油门调节杆(9)及其传动机构等，其中散热风扇(4)置于散热水箱(3)的旁侧，油门调节杆(9)与油泵(2)连接，其特征在于停车杆(8)上装设有可控制发动机的转速及进行开、关机的调速装置。
2.根据权利要求1所述的具有新型调速方法的发动机，其特征在于上述调速装置可为电子调速装置，或为机械调速装置。
3.根据权利要求2所述的具有新型调速方法的发动机，其特征在于上述调速装置为电子调速装置，其包括有电磁执行机构及电子调速器A，其中电磁执行机构包括有连杆(10)、调节杆(11)、转轴(12)、锁定杆(13)、磁铁(14)及其控制线圈、弹簧(15)、壳体(16)，其中连杆(10)的一端与停车杆(8)连接，另一端与调节杆(11)连接，调节杆(11)的另一端通过转轴(12)铰接在壳体(16)的外侧，锁定杆(13)的两端通过转轴(12)铰接在壳体(16)的内侧，磁铁(14)及其控制线圈置于壳体(16)内，弹簧(15)的一端固装在锁定杆(13)上，另一端固装在壳体(16)上，电子调速器A的输出与磁铁(14)的控制线圈连接。
4.根据权利要求3所述的具有新型调速方法的发动机，其特征在于上述调节杆(11)上设有若干个安装调节孔(11A)。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的具有新型调速方法的发动机，其特征在于上述锁定杆(13)的旁侧还设有固装在壳体(16)上的手动启停装置B。
6.根据权利要求5所述的具有新型调速方法的发动机，其特征在于上述手动启停装置B包括有滑套(21)、滑柱(22)、弹簧(23)，锁柱(24)，其中滑套(21)为侧壁上设有锁槽(21A)的中空套筒，其固装在壳体(16)上，弹簧(23)套置在滑柱(22)上，滑柱(22)套装在滑套(21)内，锁柱(24)插入滑套(21)侧壁上设有锁槽(21A)，并与滑柱(22)连接。
7.根据权利要求6所述的具有新型调速方法的发动机，其特征在于上述滑套(21)的端部设有定位凸台(21B)，滑柱(22)设有定位轴肩(22A)。
8.根据权利要求6所述的具有新型调速方法的发动机，其特征在于上述电子调速器A包括有脉冲-电压变换电路(A1)、放大电路(A2)、PID过程控制器(A3)、PWM控制器(A4)、整形电路(A5)，其中整形电路(A5)的输入端与设置在发动机输出轴上的速度传感器(A6)连接，整形电路(A5)的输出端与脉冲-电压变换电路(A1)的输入端连接，放大电路(A2)的输入端与脉冲-电压变换电路(A1)的输出端连接，放大电路(A2)的输出端与PID过程控制器(A3)的输入端连接，PID过程控制器(A3)的输出端与PWM控制器(A4)的输入端连接，PWM控制器(A4)的输出端与磁铁(14)的控制线圈连接。
9.根据权利要求8所述的具有新型调速方法的发动机，其特征在于上述脉冲-电压变换电路(A1)的输入端还连接有传感器失效保护电路(A7)。
10.根据权利要求9所述的具有新型调速方法的发动机，其特征在于上述脉冲-电压变换电路(A1)的输入端还连接有由线性化运算电路(A8)及电流取样电路(A9)组成的反馈回路，其中线性化运算电路(A7)的输出端与电流取样电路(A9)的输入端连接，电流取样电路(A9)的输出端与PWM控制器(A4)的输出端连接，线性化运算电路(A8)与电流取样电路(A9)之间还连接有外特性设定电路(A10)，线性化运算电路(A8)包括有怠速设定及恒速设定。
全文摘要
本发明是一种具有新型调速方法的发动机。包括有气缸(1)、油泵(2)、散热水箱(3)、散热风扇(4)、过滤器(5)、盛机油底壳(6)、主轴(7)、停车杆(8)、油门调节杆(9)及其传动机构等,散热风扇(4)置于散热水箱(3)的旁侧,油门调节杆(9)与油泵(2)连接,其中停车杆(8)上装设有可控制发动机的转速及进行开、关机的调速装置。本发明由于采用在停车杆上装设有可控制发动机的转速及进行开、关机的调速装置的结构,且调速装置包括有结构简单、比例式控制的电磁执行机构及电子调速器,执行机构的转角由PID调节器送来的PWM调宽脉冲进行比例控制,因此,其可确保开机供油灵活,怠速控制准确,带负荷变载运行时恒速精确,动态响应迅速,正常、事故停机利落。此外,本发明还设计增加了手动启停装置,在没有电子调速的情况下完全恢复机械调速及开、关机。
文档编号F02D31/00GK1363767SQ02114840
公开日2002年8月14日 申请日期2002年2月1日 优先权日2002年2月1日
发明者郑浩 申请人:广州三业科技有限公司