[发明专利]燃油发动机伺服加载装置及其动态寻优运行控制方法

权利要求书

1. 一种燃油发动机的伺服加载装置，其特征在于：

包括电机、伺服驱动器及主控单元，所述电机为永磁同步伺服电机、或开关磁阻电机、或无刷直流电机；电机的外转子(4)的轴与燃油发动机(1)的输出轴(2)直连；电机的外转子(4)内为内转子(5)，内转子(5)的轴为本装置的输出轴(7)；外转子(4)和内转子(5)二者其一嵌有永磁材料，另一个为绕制在铁芯上的绕组，绕组通过集电环(6)与伺服驱动器(8)连接；外转子(4)上安装有速度/位置传感器(3)，速度/位置传感器(3)与主控单元(9)和伺服驱动器(8)连接；内转子(5)的轴上安装有位置传感器(10)，位置传感器(10)与伺服驱动器(8)连接；主控单元(9)连接伺服驱动器(8)；燃油发动机(1)的油路上还安装流量传感器(11)，也与主控单元(9)连接；主控单元(9)内存储该燃油发动机(1)最佳效率运行曲线的相匹配的转速-扭矩数据以及曲线上各点的单位机械能油耗油值，还存储有自动寻优程序。

2. 一种燃油发动机伺服加载装置的动态寻优运行控制方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步燃油发动机(1)安装与其最大扭矩与最高转速相配的伺服加载装置，所述伺服加载装置包括电机、伺服驱动器及主控单元，所述电机为永磁同步伺服电机、或开关磁阻电机、或无刷直流电机；电机的外转子(4)的轴与燃油发动机(1)的输出轴(2)直连；电机的外转子(4)内嵌永磁材料，其内为内转子(5)，内转子(5)的轴为本装置的输出轴(7)；外转子(4)和内转子(5)二者其一嵌有永磁材料，另一个为绕制在铁芯上的绕组，绕组通过集电环(6)与伺服驱动器(8)连接；外转子(4)上安装有速度/位置传感器(3)，速度/位置传感器(3)与主控单元(9)和伺服驱动器(8)连接；内转子(5)的轴上安装有位置传感器(10)，位置传感器(10)与伺服驱动器(8)连接；主控单元(9)连接伺服驱动器(8)；燃油发动机(1)的油路上还安装流量传感器(11)，也与主控单元(9)连接；主控单元(9)内存储该燃油发动机(1)最佳效率运行曲线的相匹配的转速-扭矩数据以及曲线上各点的单位机械能油耗油值，还存储有自动寻优程序；

第二步当燃油发动机速度变化时，速度/位置传感器(3)实时监测外转子(4)的转速和位置，并将速度信号N(转数/分钟)实时送至主控单元(9)，将位置信号实时送到伺服驱动器(8)；位置传感器(10)实时监测内转子(5)的位置，并将位置信号实时送到伺服驱动器(8)；

第三步主控单元(9)根据当前速度信号N，依据预存的最佳效率曲线确定与之匹配的最佳扭矩T，并将该扭矩值T的设定送入伺服驱动器(8)，伺服驱动器(8)根据主控单元(9)送来的扭矩设定和位置传感器(10)送来的内转子5当前位置信号、速度/位置传感器(3)送来的外转子(4)当前位置信号控制内转子(5)或外转子(4)绕组的电流矢量，使燃油发动机(1)输出轴(2)承受扭矩T，内转子(5)的轴同时输出同样大小的扭矩T；

第四步在第三步得到的扭矩值T的基础上，主控单元(9)的自动寻优程序自动按寻优步距长dT增加或减小扭矩值，以T+dT的扭矩设定送入伺服驱动器(8)，伺服驱动器(8)根据主控单元(9)送来的扭矩设定和内转子(5)、外转子(4)的位置信号控制内转子(5)或外转子(4)绕组的电流矢量，控制燃油发动机(1)按扭矩T+dT试运行；

第五步主控单元(9)由油路上的流量传感器(11)获取在速度N、扭矩T+dT状态下dt时间内的耗油量，根据当前速度N、扭矩T+dT计算燃油发动机(1)在寻优测算时间dt内输出的机械能量，由此获得本次试运行期间燃油发动机(1)单位机械能消耗燃油值；

第六步比较转速为N的情况下寻优试运转扭矩T+dT下燃油发动机(1)单位机械能消耗燃油数据与主控单元(9)存储的转速为N的情况下最佳效率运行曲线上对应点的耗油数据，如果在寻优测算时间dt内试运行点单位机械能耗油量小于最佳效率线上的指标，则以T+dT取代原来的T存入主控单元(9)，主控单元(9)继续以上述方法再次寻优；反之，如果扭矩为T+dT试运行的单位机械能耗油量大于最佳效率运行曲线上的数据，则逆向寻优，主控单元(9)以扭矩T-dT送入伺服驱动器(8)，控制燃油发动机(1)输出轴扭矩试运行，并比较其耗油量；

如此反复循环、步步寻优、更新，保持最佳效率曲线的转速扭矩匹配数据不断更新为实际的最佳数据。