[发明专利]智能高效发动机及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机，尤其涉及一种热能转化效率高、噪音小且能够自动控制转速的智能高效发动机及控制方法。

背景技术

现有的内燃机通常是传统的活塞式发动机，因为其固有结构和原理限制，在效率、能源和环境等问题上存在先天的不足。例如：由活塞式发动机汽缸排出高温高压的气体，对内能是巨大的损失；活塞式发动机的曲柄连杆机构的剧烈振动，并引起噪声，再通过车厢内部的传播，这一系列的噪声污染引起驾乘人员的不适；由于燃烧条件的限制，燃油燃烧不充分，再加上其中燃料污染物的影响，燃烧产物中存在大量的氢氧化物和硫化物，这些物质对清洁排放和环境保护是致命的；活塞式发动机的结构复杂，制造和维修成本大；由于结构的缺陷，刹车时，活塞式发动机会发生熄火现象；而且传统的活塞式发动机只能使用单一的燃料，更换不同标号的燃料，对活塞式发动机的性能都会产生影响。另外，现有的内燃机没有智能调节油量功能，不易将转速控制在合理范围内；现有的内燃机没有利用热交换技术，大量热量散失。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种热能转化效率高、噪音小且能够自动控制转速的智能高效发动机及控制方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明所述智能高效发动机包括壳体、火花塞、喷油嘴、涡轮风扇、加压叶轮、永磁体、感应线圈、感应仪器、主轴、可控加油电泵、控制器，所述壳体内包括燃烧室、加压腔体和永磁体腔体，所述火花塞和所述喷油嘴设置于所述燃烧室的腔壁上，所述喷油嘴与所述可控加油电泵连接，所述可控加油电泵的控制输入端与所述控制器的加油信号输出端连接，所述涡轮风扇安装于所述燃烧室内并位于所述火花塞和所述喷油嘴的下方，所述加压叶轮安装于所述加压腔体内，所述加压腔体上设置有空气进气口，所述永磁体安装于所述永磁体腔体内，所述永磁体的外周安装有所述感应线圈，所述感应线圈的两端与所述感应仪器的输入端连接，所述感应仪器的输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述涡轮风扇、所述加压叶轮和所述永磁体均安装在所述主轴上。

涡轮风扇在运转过程中噪音极小，保证整个发动机的低噪音效果。由于涡轮风扇、加压叶轮和永磁体均安装在同一主轴上，其转速都相同，感应线圈可以将永磁体的转速信号转化为电流频率信号或电压信号，经感应仪器处理后传递给控制器，控制器便能够获取涡轮风扇的转速信息，也就是发动机的转速信息。控制器在经过计算比较后，根据需要控制可控加油电泵的电压或频率，从而控制喷油嘴的喷油量，达到控制涡轮风扇转速的目的。所以，整个系统通过实时监测发动机转速并实时控制发动机转速，实现了对发动机转速的自动控制。

作为优选技术方案，所述涡轮风扇的中部设置有空心柱状排气口，所述空心柱状排气口穿过所述壳体并位于所述壳体外面，与所述空心柱状排气口相对应的位置设置有热交换器；所述热交换器包括排气通道和进气通道，所述排气通道与所述壳体连接并与所述空心柱状排气口相对应，所述进气通道与所述空气进气口连接。

进一步，所述发动机还包括交直流转换器和蓄电池，所述交直流转换器的交流电源端与所述感应线圈的两端连接，所述交直流转换器的直流电源端与所述蓄电池连接，所述蓄电池还与所述控制器的信号输入端对应连接，所述交直流转换器的控制开关的信号线与所述控制器信号输入端对应连接。

为便于安装，所述感应线圈内嵌安装于所述壳体内壁。

具体地，所述感应仪器为频率计数器或电压表。

作为优选，所述加压叶轮为涡轮。

为减少热量损失，所述壳体的表面设有保温层。

本发明所述智能高效发动机的控制方法，首先在控制器中设定额定转速范围，所述额定转速范围的设定满足如下要求：通过加压叶轮送到燃烧室的空气略大于额定功率所需的空气；外界负荷增大，涡轮风扇的转速降低，控制器通过感应仪器检测到主轴转速降低，这时控制器向可控加油电泵发送指令，升高可控加油电泵的电压或增加可控加油电泵的频率，从而增加喷油嘴的喷油量，提高涡轮风扇的转速，直至达到设定的额定转速范围；外界负荷减小，涡轮风扇的转速升高，控制器通过感应仪器检测到主轴转速升高，这时控制器向可控加油电泵发送指令，降低可控加油电泵的电压或减小可控加油电泵的频率，从而减少喷油嘴的喷油量，降低涡轮风扇的转速，直至达到设定的额定转速范围。