專利名稱：內(nèi)燃機智能變速發(fā)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源領(lǐng)域的內(nèi)燃機發(fā)電機組，以及環(huán)保和低碳經(jīng)濟領(lǐng)域，還涉及“自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的機電設(shè)備”和“一種電機調(diào)控的無級變速器”的應(yīng)用。“自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的機電設(shè)備”和“一種電機調(diào)控的無級變速器”是本人向國家專利局提出的專利申請之一。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機發(fā)電機組是應(yīng)用廣泛的機動電源。目前的科技水平已經(jīng)使得內(nèi)燃機和發(fā)電機的效率發(fā)揮到了極致，若再想進一步提高能源(燃料)的效率，減少排放污染物和溫室氣體的排放，只能另辟蹊徑。通常，內(nèi)燃機發(fā)電機組主要應(yīng)用于變負荷的臨時供電場合，而內(nèi)燃機發(fā)電機組的內(nèi)燃機與發(fā)電機之間的連接是采用固定傳動比的減速機構(gòu)。由于用電設(shè)備需要穩(wěn)定的電源工作頻率，所以發(fā)電機的轉(zhuǎn)速必須恒定在一個確定的轉(zhuǎn)速下，這樣，在變負荷的環(huán)境中內(nèi)燃機無法工作在其萬有特性曲線中燃油效率最佳工作區(qū)域的扭矩區(qū)間。隨著社會的發(fā)展，人們迫切內(nèi)燃機發(fā)電機組能夠更加節(jié)省燃料、更少地排放污染物和溫室氣體。本發(fā)明的目的在于提出一種更節(jié)省燃油并減少廢棄物和溫室氣體排放的內(nèi)燃機發(fā)電機組。一種電機調(diào)控的無級變速器

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的內(nèi)燃機智能變速發(fā)電機組:一內(nèi)燃機一無級變速裝置—發(fā)電機一控制電路其特征是:本發(fā)明由內(nèi)燃機通過無級變速裝置連接發(fā)電機而形成內(nèi)燃機發(fā)電機組；并通過智能調(diào)節(jié)無級變速裝置的傳動比和內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速，使內(nèi)燃機能夠根據(jù)機組的負荷自動運轉(zhuǎn)在即時負荷狀態(tài)下其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域，以實現(xiàn):在同樣負荷環(huán)境中，內(nèi)燃機更節(jié)省燃油、更少排放廢棄物和溫室氣體的目的。本發(fā)明是一個(或一組)“自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的機電設(shè)備”。本發(fā)明的無級變速裝置是“一種電機調(diào)控的無級變速器”。本發(fā)明的控制電路根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器測得的內(nèi)燃機以及發(fā)電機的實時扭矩和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，智能調(diào)節(jié)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速和無級變速裝置的傳動比；在保證發(fā)電機工作頻率不變的情況下，使該內(nèi)燃機始終運行在即時負荷狀態(tài)下其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。
本發(fā)明控制電路中的儲存調(diào)控電機反饋電量的電池能夠儲存調(diào)控電機訪客的電量或者在調(diào)控電機需要輸出功率時向調(diào)控電機供電；當調(diào)控電機會向電池反饋的電量超過電池儲存的容量時，控制電路能夠自動將富裕的電路輸向本機組的負荷，作為補充供電；或者當電池的電量不能滿足調(diào)控電機的需要時，本發(fā)電機組可以向電池補充電量或直接向調(diào)控電機提供能量。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:本發(fā)明采用“一種電機調(diào)控的無級變速器”為無級變速裝置，它可以對比其各轉(zhuǎn)矩傳感器獲取的轉(zhuǎn)矩參數(shù)來調(diào)節(jié)動力與負載之間的傳動比，使動力設(shè)備與負載之間獲得最優(yōu)的匹配，以實現(xiàn):在保證發(fā)電機工作頻率不變的情況下，使該內(nèi)燃機始終運行在即時負荷狀態(tài)下其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。且該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、容易控制、使用壽命長，適用范圍廣泛等優(yōu)點。


圖1是某內(nèi)燃機的萬有特性曲線2是本發(fā)明與組成(機械部分)的示意圖3是本發(fā)明的控制電原理圖(其中的無級變速器采用兩級行星齒輪的系統(tǒng))圖4是本發(fā)明調(diào)控區(qū)域在內(nèi)燃機的萬有特性曲線圖中的示意圖中:A是動力源B是負載C是行星齒輪系統(tǒng)Cl是第一級行星齒輪C2是第二級行星齒輪C-1是轉(zhuǎn)矩傳感器及其彈性傳動付(動力輸入端)C-2也是轉(zhuǎn)矩傳感器及其彈性傳動付(動力輸出端)D是調(diào)控電機及其傳動裝置D-1是調(diào)控電機的齒輪(共軸彈性傳動付)D-2是調(diào)控電機的轉(zhuǎn)矩信號傳感器D-3是調(diào)控電機的制動器E是控制電路的控制器e是儲存調(diào)控電機反饋電量的電池E-B是調(diào)控電機向饋電的升壓變壓器E-T是調(diào)節(jié)饋電量的可控硅E-Z是調(diào)控電機饋電的整流器①是電源線負極連接點②是電源線正極連接點③是調(diào)節(jié)調(diào)控電機饋電量的可控硅的控制線連接點④是調(diào)控電機制動器D-3的控制線連接點⑤是調(diào)控電機輸出動力的電源連接點之一
⑥是調(diào)控電機輸出動力的電源連接點之一⑦是調(diào)控電機轉(zhuǎn)矩傳感器信號線連接點⑧是本發(fā)明輸出轉(zhuǎn)矩的傳感器信號線連接點⑨是動力源輸入轉(zhuǎn)矩的傳感器信號線連接點⑩是對動力源的控制線連接點K是控制電路饋電電池的開關(guān)
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進一步的描述:附圖1所示的是某內(nèi)燃機的萬有特性曲線圖。從圖中我們可以看出:當該發(fā)動機運行在轉(zhuǎn)速1400 1900 (r/min)、扭矩輸出270 325 (N.m)、輸出功率為45 60KW時，油耗為282 (g/Kff.h);而輸出扭矩在55 70 (N.m)時油耗為580 (g/Kff.h)，超過282 (g/Kff.h)的一倍還多！為此我們將油耗在282(g/KW.h)的區(qū)域稱之為:該發(fā)動機萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。附圖3所示的是本發(fā)明的無級變速裝置采用兩級行星齒輪的系統(tǒng)的實施例。設(shè)定:臺內(nèi)燃機A是系統(tǒng)中的動力，萬有特性如圖4所示，額定輸出功率80Kw，最大輸出功率IOOKw,最大轉(zhuǎn)速3000r/min。發(fā)電機B是系統(tǒng)中的負載，額定輸出為80KVA、最大輸出為100KVA額定頻率50Hz額定電壓400V、三相供電，額定轉(zhuǎn)速1000r/min,應(yīng)用中的負荷需要在25 IOOKw之間波動。如果，內(nèi)燃機和發(fā)電機之間的連接還是采用固定傳動比的減速器，則內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速必須始終運行在3000r/min的狀態(tài)下！這樣，發(fā)電機才可能實現(xiàn)最大輸出，但是在負荷變動時，燃油消耗非常不經(jīng)濟。在本實施例中，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速仍然必須恒定在額定轉(zhuǎn)速上。但是，無級變速裝置的傳動比在1:1 1: 3之間可無級調(diào)節(jié)。這樣，控制電路可以根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器測得的內(nèi)燃機以及發(fā)電機的實時扭矩和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，智能調(diào)節(jié)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速和無級變速裝置的傳動比；在保證發(fā)電機工作頻率不變的情況下，使該內(nèi)燃機始終運行在即時負荷狀態(tài)下其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。調(diào)節(jié)效果為:當負荷為IOOKw的最大功率時，內(nèi)燃機在轉(zhuǎn)速為3000r/min ；當負荷為80Kw時，將內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速控制在2400r/min左右；
當負荷為70Kw時，將內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速控制在2000r/min左右；當負荷為60Kw時，將內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速控制在1800r/min左右；當負荷為50Kw時，將內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速控制在1600r/min左右；當負荷為40Kw時，將內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速控制在1350r/min左右；當負荷為30Kw時，將內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速控制在1200r/min左右；當負荷為25Kw時，將內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速控制在1000r/min左右。也就是說:當內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速按照圖4中的S線或S線周邊打斜線的區(qū)域來調(diào)節(jié)，內(nèi)燃機就能夠始終運行在即時負荷狀態(tài)下其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。本實施例中控制電路E根據(jù)無級變速裝置上的輸入轉(zhuǎn)矩傳感器C-1和輸出轉(zhuǎn)矩傳感器C-2獲取的輸入和輸出轉(zhuǎn)矩信號的對比后，控制內(nèi)燃機A的轉(zhuǎn)速和調(diào)控電機D的轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn):內(nèi)燃機始終運行于即時負荷狀態(tài)下其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域，同時，保證發(fā)電機的轉(zhuǎn)速始終運行于1000r/min的額定轉(zhuǎn)速在調(diào)控內(nèi)燃機A的轉(zhuǎn)速和無級變速裝置C的傳動比的過程中，調(diào)控電機會向電池反饋電量，或者需要電池向調(diào)控電機提供能量。當調(diào)控電機會向電池反饋的電量超過電池儲存的容量時，控制電路能夠自動將富裕的電路輸向本機組的負荷，作為補充供電；或者當電池的電量不能滿足調(diào)控電機的需要時，本發(fā)電機組可以向電池補充電量或直接向調(diào)控電機提供能量。以上僅為本發(fā)明的示例，不局限于此。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃機智能變速發(fā)電機組包括:一內(nèi)燃機、一無級變速裝置、一發(fā)電機、一控制電路，其特征在于:內(nèi)燃機通過無級變速裝置連接發(fā)電機而形成內(nèi)燃機發(fā)電機組；并通過智能調(diào)節(jié)無級變速裝置的傳動比和內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速，使內(nèi)燃機能夠根據(jù)機組的負荷自動運轉(zhuǎn)在即時負荷狀態(tài)下其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域，以實現(xiàn):在同樣負荷環(huán)境中，內(nèi)燃機更節(jié)省燃油、更少排放廢棄物和溫室氣體的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機智能變速發(fā)電機組，其特征是:它是一個(或一組)“自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的機電設(shè)備”。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機智能變速發(fā)電機組，特征是:其無級變速裝置是“一種電機調(diào)控的無級變速器”。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機智能變速發(fā)電機組，特征是:其控制電路根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器測得的內(nèi)燃機以及發(fā)電機的實時扭矩和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，智能調(diào)節(jié)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速和無級變速裝置的傳動比；在保證發(fā)電機工作頻率不變的情況下，使該內(nèi)燃機始終運行在即時負荷狀態(tài)下其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，特征是:其電路中的儲存調(diào)控電機反饋電量的電池能夠儲存調(diào)控電機訪客的電量或者在調(diào)控電機需要輸出功率時向調(diào)控電機供電；當調(diào)控電機會向電池反饋的電量超過電池儲存的容量時，控制電路能夠自動將富裕的電路輸向本機組的負荷，作為補充供電；或者當電池的電量不能滿足調(diào)控電機的需要時，本發(fā)電機組可以向電池補充電量或直接向調(diào)控電機提供能量。
全文摘要
內(nèi)燃機智能變速發(fā)電機組涉及能源領(lǐng)域的內(nèi)燃機發(fā)電機組，以及環(huán)保和低碳經(jīng)濟領(lǐng)域，還涉及“自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的機電設(shè)備”和“一種電機調(diào)控的無級變速器”的應(yīng)用。它包括內(nèi)燃機A、無級變速裝置C、發(fā)電機B、控制電路E。內(nèi)燃機智能變速發(fā)電機組采用“一種電機調(diào)控的無級變速器”為無級變速裝置，它可以對比其各轉(zhuǎn)矩傳感器獲取的轉(zhuǎn)矩參數(shù)來調(diào)節(jié)動力與負載之間的傳動比，使動力設(shè)備與負載之間獲得最優(yōu)的匹配，以實現(xiàn)在保證發(fā)電機工作頻率不變的情況下，使該內(nèi)燃機始終運行在即時負荷狀態(tài)下其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。且該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、容易控制、使用壽命長，適用范圍廣泛等優(yōu)點。
文檔編號H02K53/00GK103104360SQ20131004600
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者王建鈞 申請人:王建鈞