专利名称：发动机负荷管理装置和包括该装置的汽车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种负荷管理结构，尤其是涉及一种发动机的负荷管理装置和包括该装置的汽车。
背景技术：
在发动机中，节气门开度能控制可燃混合气的流量，改变发动机的转速和功率，以适应汽车不同的行驶需要，而传统的机械式节气门操纵装置是通过拉索或者拉杆来控制的，拉索或者拉杆一端连接油门踏板，另一端连接节气门活动板。在发动机处于工作状态时，节气门会随着踏板的逐渐踩下而开大，在这种情况下，发动机的管理系统不能调整节气门的位置，而只能对处于怠速或定速巡航状态的车辆进行控制，这样发动机控制系统就不能根据情况的不同而对车辆的全工况进行控制。
发明内容
本发明的目的是克服传统技术中不能对发动机负荷进行全工况管理的缺点，提供一种利用电子控制系统来控制节气门开关从而达到对发动机负荷进行管理的装置。
根据本发明的一个方面，提供一种发动机负荷管理装置，包括控制装置、电机、传动装置、传感器以及扭转弹簧，其中，所述控制装置与所述电机电气连接，该电机与所述传动装置机械连接，所述传动装置连接所述扭转弹簧的一端，所述传感器与控制装置电气连接。
根据本发明的另一个方面，提供一种使用所述发动机负荷管理装置的汽车，该汽车包括油门踏板传感器和节气门阀片，其特征在于，该汽车还包括发动机负荷管理装置，该管理装置包括控制装置、电机、传动装置、传感器、扭转弹簧，其中，所述油门踏板传感器与控制装置电气连接，所述控制装置与所述电机电气连接，该电机与所述传动装置机械连接，所述传动装置连接所述扭转弹簧的一端，所述扭转弹簧另一端连接所述节气门阀片，所述传感器与控制装置连接，它感测所述节气门阀片的开启度并将感测到的数据发送给控制装置。
本发明提供的发动机负荷管理装置能够通过对节气门阀片开启程度的控制对发动机的负荷进行全工况管理，有利于提高车辆的运转效率和节省燃油消耗。
图1是根据本发明的发动机负荷管理装置的示意图；图2是根据本发明优选实施方式的节气门阀片处于关闭状态的示意图；图3是根据本发明优选实施方式的节气门阀片处于开启状态的示意图；具体实施方式
图1所示为根据本发明的发动机负荷管理装置的示意图。如图所示，该发动机负荷管理装置包括控制装置700、电机100、传动装置200、传感器300以及扭转弹簧400，为更好地帮助理解本发明，图1中还包括了节气门阀片500、油门踏板传感器600以及其它装置800，这里，所述的其它装置800是指汽车中的空调、自动变速箱、平稳性动态控制装置、车速调节装置等。其中，所述控制装置700接收来自于油门踏板传感器600以及其它装置800的电信号，所述电机受所述控制装置700的控制，并且驱动所述传动装置200，所述传动装置200连接所述扭转弹簧400的一端，所述扭转弹簧400另一端连接所述节气门阀片500，所述传感器300感测所述节气门阀片500的开启度。图中带箭头的实线表示电信号的连接以及传送方向，不带箭头的连接线表示机械连接，带箭头的虚线一方面表示信息的走向，另一方面表示在实际中虚线两端的装置可以不直接连接。
所述控制装置700可以接收来自于所述油门踏板传感器600及其它装置800的电信号，并且能对接收到的电信号进行运算处理，通过运算处理得到节气门500需要开启的大小。更进一步地，所述控制装置700包含优先级选择单元701，用于当所述其它装置800的功能需求同时出现时，判断各功能需求的优先级，选择优先级最高的功能需求，并根据所选择的最高优先级确定所述节气们500的开启度。所述优先级是根据车辆中各装置对节气门开启度的需求来定的，某装置需求的节气们的开启度越大，则该装置的优先级越高。例如，当汽车中的空调优先级最高时，即空调需要的节气门开度大于其它装置需要的节气门开度时，所述控制装置700就按照空调的功能需求指示节气门的开启度。根据本发明的优选实施方式，所述控制装置700可以是汽车中的电子控制单元(ECU)，本领域的技术人员可以很容易地通过修改所述电子控制单元(ECU)中的控制程序而实现上述功能。
所述电机100可以根据所述控制装置700发出的指令正向或反向旋转，从而驱动所述传动装置200；所述传动装置200可以是齿轮或齿轮组，该传动装置200可以在所述电机100的控制下旋转控制所述扭转弹簧400，使该扭转弹簧400的扭矩发生变化；该扭转弹簧400由于扭矩的变化而带动所述节气门阀片500转动，从而实现节气门的开启度；所述传感器300可以是任何公知的能够直接感测所述节气门阀片500开启度或通过感测其它装置的位移而间接感测所述节气门阀片500开启度的节气门位置传感器，例如，由于所述传动装置200(例如齿轮或齿轮组)在控制扭转弹簧400旋转时也会有一定的角度变化，因此通过对所述传动装置200角度变化的感测，也可以间接获取所述节气门阀片500的开启度。
图2所示为根据本发明优选实施方式的发动机负荷管理装置的组成示意图。
图中，图1中所示的传动装置200包括第一传动齿轮201、第二传动齿轮202以及位置指示装置203，其中，所述第一传动齿轮201由电机100驱动，并且与第二传动齿轮202啮合，所述位置指示装置203在所述第二传动齿轮202上，所述第二传动齿轮连接到所述扭转弹簧400的一端，所述传感器300是节气门位置传感器，它能够感应所述位置指示装置203的位置。第一传动齿轮201由电机100驱动，并且带动第二传动齿轮202，所述第二传动齿轮202带动扭转弹簧400，从而所述节气门开关500在扭转弹簧400的控制下开启或关闭，所述传感器300根据位置指示装置203的位置获取与该位置对应的节气门阀片500的开启度。
所述第二传动齿轮202可以是常用的齿轮，在齿轮上固定有所述位置指示装置203，根据该位置指示装置203的不同，可以采用不同类型的传感器300。例如，所述位置指示装置203可以是反光度强于周围点的亮斑，所述传感器300可以包括发光装置(例如LED)和光强度接受阵列，所述发光装置照亮所述第二传动齿轮，所述光强度接受器接收反射回来的光线，并根据反射回来的光线亮度不同来确定所述第二传动齿轮旋转的角度，从而得到所述节气门阀片500的开启度。或者，所述位置指示装置203是诸如LED的发光装置，而所述传感器300是光强度接受阵列，根据该发光装置的位置，也可以很容易地获得所述节气门阀片500的开启度。
优选情况下，所述第二传动齿轮202采用扇形齿轮，所述位置指示装置203采用电刷，它一端固定在所述扇形齿轮上，另一端与所述传感器300接触；根据所采用的指示装置203的类型(电刷)所述传感器300可以采用可变电阻式节气门位置传感器，它能够感测所述指示装置203移动所带来的电阻值变化，从而根据电阻值变化得到所述指示装置203的位置，并进一步得到所述节气们阀片500的开启度。一般情况下，由于第二传动齿轮202需要转动的角度非常小，所以常用的扇形齿轮就可以完成所需的任务，而且常用的扇形齿轮与电刷是一体化结构，并且加工简单、性能可靠。
根据本发明的另一方面，提供一种使用所述发动机负荷管理装置的汽车，该汽车包括油门踏板传感器600和节气门阀片500，其特征在于，该汽车还包括发动机负荷管理装置，该管理装置包括控制装置700、电机100、传动装置200、传感器300以及扭转弹簧400，其中，所述油门踏板传感器600与所述控制装置700电气连接，所述控制装置700与所述电机100电气连接，该电机100与所述传动装置200机械连接，所述传动装置200连接所述扭转弹簧400的一端，所述扭转弹簧400另一端连接所述节气门阀片500，所述传感器300与所述控制装置700连接，它感测所述节气门阀片500的开启度并将感测到的数据发送给控制装置700。
所述控制装置700可以接收来自于所述油门踏板传感器600及其它装置800的电信号，并且能对接收到的电信号进行运算处理，通过运算处理得到节气门500需要开启的大小。更进一步地，所述控制装置700包含优先级选择单元701，用于当所述其它装置800的功能需求同时出现时，判断各功能需求的优先级，选择优先级最高的功能需求，并根据所选择的最高优先级确定所述节气们500的开启度。例如，当汽车中的空调优先级最高时，即空调需要的节气门开度大于其它装置需要的节气门开度时，所述控制装置700就按照空调的功能需求指示节气门的开启度。根据本发明的优选实施方式，所述控制装置700可以是汽车中的电子控制单元(ECU)，本领域的技术人员可以很容易地通过修改所述电子控制单元(ECU)中的控制程序而实现上述功能。
所述油门踏板传感器600是现有汽车上公知的能够探测油门踏板位置的传感器；所述电机100能够接收所述控制装置700的控制并进行正向和反向旋转；所述传动装置包括第一传动齿轮201和第二传动齿轮202，其中第一传动齿轮201是常用的齿轮，第二传动齿轮202是扇形齿轮；所述位置指示装置203是电刷，该电刷安装在所述的扇形齿轮上，与所述扇形齿轮为一体化结构，所述电刷与所述传感器300接触，能够将扇形齿轮的旋转角度传给所述传感器300；所述扇形齿轮的转动带动所述扭转弹簧400，所述扭转弹簧400扭力的变化带动汽车上节气门阀片500的转动；所述传感器300是可变电阻式节气门位置传感器，它能够根据电阻值的变化感测来自于所述电刷的位置信息并将感测到的位置信息发送给所述控制装置700，而所述电刷的位置信息可以放映出所述节气门阀片500转动的信息，从而汽车上的电子单元700可以获取到节气门阀片500的位置信息。
下面结合附图详细说明该发动机负荷管理装置的工作过程。上述的图2是节气门阀片500处于关闭状态时的示意图，图3是节气门阀片500处于开启状态时的示意图，虽然图3中的节期门阀片500比图2中的短，但需要理解的是，这只是对节气门阀片500的关闭和开启状态的示意性表示，本发明提供的发动机负荷管理装置只改变节气门阀片500的旋转角度来开启或关闭节气门阀片500，而不是通过改变节气门阀片500的长短来进行控制的。
当驾驶员踩下油门踏板时，油门踏板传感器600将驾驶员的操作意图转化为电信号并将该电信号提供给车辆的控制装置700，然后，该控制装置700对接收到的信号和其它系统(例如空调、发动机冷却装置等)传来的数据进行运算处理，并根据运算处理后的数据按照优先级对电子节气门发出相应的动作指令，也就是说，该控制装置700根据汽车上各系统对发动机功能的需求，通过计算来控制电机100正反的转动，电机100的转动驱动齿轮201和扇形齿轮202转动，当扇形齿轮202的转动压缩扭转弹簧400时，扭转弹簧400另一端连接的节气门阀片500就打开到相应的角度。由于第二传动齿轮202(扇形齿轮)上的位置指示装置203(电刷)能够将节气门阀片500的开启度反馈给车辆给所述控制装置700，从而使得控制装置700能够根据发动机的负荷来调节电机100的旋转，从而实现对节气门阀片500的开启度的控制。而当节气门体发生故障的时候，节气门阀片500会随着扭转弹簧400回归原位的扭力回到初始位置，发动机处于怠速状态，汽车可以缓慢行驶，以便开往维修区域。这样，通过本发明提供的发动机负荷管理装置，控制装置700就可以对车辆的发动机进行全工况管理。
上面的描述只是对本发明做出解释而不是来限定本发明的，任何本领域内技术人员根据本发明不经创造性劳动而做出的修改及变化都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种发动机负荷管理装置，包括控制装置、电机、传动装置、传感器以及扭转弹簧，其中，所述控制装置与所述电机电气连接，该电机与所述传动装置机械连接，所述传动装置连接所述扭转弹簧的一端，所述感器与所述控制装置电气连接。
2.根据权利要求1所述的发动机负荷管理装置，其中，所述控制装置包括优先级选择单元。
3.根据权利要求1或2所述的发动机负荷管理装置，其中，所述控制装置是汽车上的电子控制单元。
4.根据权利要求1所述的发动机负荷管理装置，其中，所述传动装置包括第一传动齿轮、第二传动齿轮以及位置指示装置，所述第一传动齿轮由所述电机驱动，并且与第二传动齿轮啮合，所述位置指示装置在所述第二传动齿轮上，所述第二传动齿轮连接到所述扭转弹簧的一端，所述传感器接收来自于所述位置指示装置的位置信息，并将接收到的位置信息发送给控制装置。
5.根据权利要求4所述的发动机负荷管理装置，其中，所述第二传动齿轮是扇形齿轮。
6.根据权利要求4所述的发动机负荷管理装置，其中，所述位置指示装置是电刷。
7.根据权利要求6所述的发动机负荷管理装置，其中，所述电刷与扇形齿轮为一体化结构。
8.根据权利要求6或7所述的发动机负荷管理装置，其中，所述传感器是电阻式节气门位置传感器。
9.一种汽车，该汽车包括油门踏板传感器和节气门阀片，其特征在于，该汽车还包括发动机负荷管理装置，该管理装置包括控制装置、电机、传动装置、传感器以及扭转弹簧，其中，所述油门踏板传感器与所述控制装置电气连接，所述控制装置与所述电机电气连接，该电机与所述传动装置机械连接，所述传动装置连接所述扭转弹簧的一端，所述扭转弹簧另一端连接所述节气门阀片，所述传感器与所述控制装置连接，它感测所述节气门阀片的开启度并将感测到的数据发送给所述控制装置。
10.根据权利要求9所述的汽车，其中，所述控制装置包括优先级选择单元。
11.根据权利要求9或10所述的汽车，其中，所述控制装置是汽车上的电子控制单元。
12.根据权利要求9所述的汽车，其中，所述传动装置包括第一传动齿轮、第二传动齿轮以及位置指示装置，所述第一传动齿轮由所述电机驱动，并且与第二传动齿轮啮合，所述位置指示装置在所述第二传动齿轮上，所述第二传动齿轮连接到所述扭转弹簧的一端，所述传感器接收来自于所述位置指示装置的位置信息，并将接收到的位置信息发送给控制装置。
13.根据权利要求12所述的汽车，其中，所述第二传动齿轮是扇形齿轮。
14.根据权利要求12所述的汽车，其中，所述位置指示装置是电刷。
15.根据权利要求14所述的汽车，其中，所述电刷与扇形齿轮为一体化结构。
16.根据权利要求14或15所述的汽车，其中，所述传感器是电阻式节气门位置传感器。
全文摘要
本发明提供一种发动机负荷管理装置，包括控制装置、电机、传动装置、传感器以及扭转弹簧，其中，所述控制装置与所述电机电气连接，该电机与所述传动装置机械连接，所述传动装置连接所述扭转弹簧的一端，所述传感器与所述控制装置电气连接。
文档编号F02D41/00GK1955448SQ200510114659
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月25日 优先权日2005年10月25日
发明者莫君 申请人:比亚迪股份有限公司