CN111237055B - 一种发动机电子平衡轴的控制方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机电子平衡轴的控制方法、装置及系统，所述方法包括：在发动机装机时，锁止平衡轴相位和曲轴相位；在发动机启动之前，通过传感装置获取第一平衡轴相位信号和第一曲轴相位信号；判断两者是否一致；如果两者不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴和曲轴的相位一致；在发动机工作时，对平衡轴相位和曲轴相位进行相位差补；在发动机关闭之后，通过传感装置获取第二平衡轴相位信号和第二曲轴相位信号；判断两者是否一致；如果两者不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴和曲轴的相位一致，本发明能够通过驱动电机调整平衡轴，使平衡轴和曲轴的相位一致，提高了平衡性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机电子平衡轴的控制方法、装置及系统。
背景技术
发动机燃烧压力通过曲柄连杆机构对外输出。曲柄连杆机构工作时，由于各缸的燃烧均匀性以及轴系的本身的刚性，导致发动机在工作时产生异常的振动。为保证发动机在工作时能保证平衡性，所以在发动机上增加了平衡轴系统。平衡轴系统能有效的解决因曲轴本身的不平衡而导致的发动机工作时的异常振动。同时平衡轴系统需要有效的驱动保证与曲轴相位一致。
目前常见的驱动方式有齿轮驱动，链条驱动，常见的驱动方式虽然保证了曲轴相位和平衡轴相位一致，但同时带来了，齿轮，链条的噪声问题，并且驱动平衡轴也需要消耗曲轴的输出功。
目前，国内外市场上针对齿轮噪声问题，开发了树脂齿轮或者橡胶齿轮，这些齿轮能有效的降低齿轮传动的噪声问题，但是成本和可靠性仍然是一个很大的问题。
因此，研发一种新型的发动机电子平衡轴的控制方法、装置及系统是本领域技术人员所亟需解决的问题。
发明内容
1)针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种发动机电子平衡轴的控制方法、装置及系统，能够通过驱动电机调整平衡轴，使两者平衡轴和曲轴的相位一致，提高了平衡性和可靠性。
为了解决上述问题，本发明提供一种发动机电子平衡轴的控制方法，包括如下步骤：
在发动机装机时，锁止平衡轴相位和曲轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
在发动机启动之前，通过传感装置获取第一平衡轴相位信号和第一曲轴相位信号；
判断所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号是否一致；
如果所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
在发动机工作时，对平衡轴相位和曲轴相位进行相位差补；
在发动机关闭之后，通过传感装置获取第二平衡轴相位信号和第二曲轴相位信号；
判断所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号是否一致；
如果所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致，并且记录调整后的平衡轴相位和曲轴相位。
进一步地，所述第一平衡轴相位信号表征为当前一次发动机关闭之后，传感装置反馈的平衡轴相位信号。
进一步地，所述第一曲轴相位信号表征为当前一次发动机关闭之后，传感装置反馈的曲轴相位信号。
进一步地，所述对平衡轴相位和曲轴相位进行相位差补还包括：
在发动机工作时，通过传感装置获取当前平衡轴相位的信号和当前曲轴相位的信号；
判断所述当前的平衡轴相位信号和所述当前的曲轴相位信号是否一致；
如果所述当前的平衡轴相位信号和所述当前的曲轴相位信号不一致，计算出当前平衡轴相位与当前曲轴相位的差补值；
根据所述差补值，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致。
进一步地，所述相位差补包括相位信号跟随性差补和相位信号稳定性差补。
进一步地，所述第二平衡轴相位信号表征为在当前发动机关闭之后，传感装置反馈的平衡轴相位信号。
进一步地，所述第二曲轴相位信号表征为在当前发动机关闭之后，传感装置反馈的曲轴相位信号。
本发明还保护了一种发动机电子平衡轴的控制装置，包括：
相位锁止模块，用于在发动机装机时，锁止平衡轴相位和曲轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
第一相位信号获取模块，用于在发动机启动之前，通过传感装置获取第一平衡轴相位信号和第一曲轴相位信号；
第一判断模块，用于判断所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号是否一致；
第一执行模块，用于如果所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
相位差补模块，用于在发动机工作时，对平衡轴相位和曲轴相位进行相位差补；
第二相位信号获取模块，在发动机关闭之后，通过传感装置获取第二平衡轴相位信号和第二曲轴相位信号；
第二判断模块，用于判断所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号是否一致；
第二执行模块，用于如果所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致，并且记录调整后的平衡轴相位和曲轴相位。
本发明还保护了一种发动机电子平衡轴系统，包括：平衡重、平衡轴、信号监测装置、传感装置、驱动电机和上述所述的控制装置；
所述平衡重设置在所述平衡轴一端，所述驱动电机设置在所述平衡轴另一端；
所述信号监测装置设置在所述平衡轴上，所述信号监测装置用于实时监测所述平衡轴的相位，并且发送相位信号至所述传感装置；
所述传感装置和所述驱动电机均与所述控制装置电性连接，所述驱动电机用于根据所述传感装置传输的相位信号，调整所述平衡轴的相位。
进一步地，所述传感装置包括平衡轴传感器和曲轴传感器；
所述平衡轴传感器用于接收所述信号监测装置发送的平衡轴相位信号，并且发送平衡轴相位信号至所述控制装置；
所述曲轴传感器用于接收和发送曲轴相位信号至所述控制装置，所述曲轴传感器设有计数模块，所述计数模块用于记录发动机中曲轴转动的角度。
由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1)发明的一种发动机电子平衡轴的控制方法、装置及系统，能够获取平衡轴和曲轴的相位信息，通过驱动电机调整平衡轴，使两者的相位一致，提高了平衡性和可靠性；
2)发明的一种发动机电子平衡轴的控制方法、装置及系统，无需齿轮或者链条进行驱动，避免驱动时产生的噪音；
3)发明的一种发动机电子平衡轴的控制方法、装置及系统，无需齿轮或者链条进行驱动，减少了系统的重量，节约了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例提供的发动机电子平衡轴的控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的S105步骤的流程图；
图3是本发明实施例提供的发动机电子平衡轴的控制装置的示意图。
图4是本发明实施例提供的相位差补模块的示意图；
图5是本发明实施例提供的发动机电子平衡轴系统的示意图。
其中，1-平衡重，2-平衡轴，3-信号监测装置，4-传感装置，5-驱动电机，41-平衡轴传感器，42曲轴传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例一
本实施例提供了一种发动机电子平衡轴的控制方法，如图1所示，包括如下步骤：
S101.在发动机装机时，锁止平衡轴相位和曲轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
S102.在发动机启动之前，通过传感装置获取第一平衡轴相位信号和第一曲轴相位信号；
S103.判断所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号是否一致；
S104.如果所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
S105.在发动机工作时，对平衡轴相位和曲轴相位进行相位差补；
S106.在发动机关闭之后，通过传感装置获取第二平衡轴相位信号和第二曲轴相位信号；
S107.判断所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号是否一致；
S108.如果所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致，并且记录调整后的平衡轴相位和曲轴相位。
具体地，所述第一平衡轴相位信号表征为当前一次发动机关闭之后，传感装置反馈的平衡轴相位信号。
具体地，所述第一曲轴相位信号表征为当前一次发动机关闭之后，传感装置反馈的曲轴相位信号。
具体地，如图2所示，所述对平衡轴相位和曲轴相位进行相位差补还包括：
S201.在发动机工作时，通过传感装置获取当前平衡轴相位的信号和当前曲轴相位的信号；
S202.判断所述当前的平衡轴相位信号和所述当前的曲轴相位信号是否一致；
S203.如果所述当前的平衡轴相位信号和所述当前的曲轴相位信号不一致，计算出当前平衡轴相位与当前曲轴相位的差补值；
S204.根据所述差补值，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致。
具体地，所述相位差补包括相位信号跟随性差补和相位信号稳定性差补；
进一步地，当发动机运转时，在产生加速或减速的工况下，此时平衡轴相位与曲轴相位不能同步，导致平衡轴不到平衡作用或者起到相反作用，这样条件下，需要相位信号跟随性差补；
进一步地，当发动机运转时，由于燃烧压力导致的曲轴转速会发生波动，电机驱动的平衡轴为定速输出，势必导致平衡轴相位信号与曲轴相位信号之间的信号偏差，这样条件下，需要相位信号稳定性差补。
具体地，所述第二平衡轴相位信号表征为在当前发动机关闭之后，传感装置反馈的平衡轴相位信号。
具体地，所述第二曲轴相位信号表征为在当前发动机关闭之后，传感装置反馈的曲轴相位信号。
具体地，所述发动机电子平衡轴的控制装置，如图3所示，包括：
相位锁止模块10，用于在发动机装机时，锁止平衡轴相位和曲轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
第一相位信号获取模块20，用于在发动机启动之前，通过传感装置获取第一平衡轴相位信号和第一曲轴相位信号；
第一判断模块30，用于判断所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号是否一致；
第一执行模块40，用于如果所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
相位差补模块50，用于在发动机工作时，对平衡轴相位和曲轴相位进行相位差补；
第二相位信号获取模块60，在发动机关闭之后，通过传感装置获取第二平衡轴相位信号和第二曲轴相位信号；
第二判断模块70，用于判断所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号是否一致；
第二执行模块80，用于如果所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致，并且记录调整后的平衡轴相位和曲轴相位。
如图4所示，所述相位差补模块50还包括：
相位获取单元501，用于在发动机工作时，通过传感装置获取当前平衡轴相位的信号和当前曲轴相位的信号；
第三判断单元502，用于判断所述当前的平衡轴相位信号和所述当前的曲轴相位信号是否一致；
差补值计算单元503，用于如果所述当前的平衡轴相位信号和所述当前的曲轴相位信号不一致，计算出当前平衡轴相位与当前曲轴相位的差补值；
第三执行单元504，根据所述差补值，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致。
具体地，所述发动机电子平衡轴系统，如图5所示，包括：平衡重1、平衡轴2、信号监测装置3、传感装置4、驱动电机5和上述所述的控制装置；
所述平衡重1设置在所述平衡轴2一端，所述驱动电机5设置在所述平衡轴2另一端；
所述信号监测装置3设置在所述平衡轴2上，所述信号监测装置3用于实时监测所述平衡轴2的相位，并且发送相位信号至所述传感装置4；
所述传感装置4和所述驱动电机5均与所述控制装置电性连接，所述驱动电机5用于根据所述传感装置4传输的相位信号，调整所述平衡轴2的相位。
进一步地，所述传感装置4包括平衡轴传感器41和曲轴传感器42；
所述平衡轴传感器41用于接收所述信号监测装置发送的平衡轴相位信号，并且发送平衡轴相位信号至所述控制装置；
所述曲轴传感器42用于接收和发送曲轴相位信号至所述控制装置，所述曲轴传感器设有计数模块，所述计数模块用于记录发动机中曲轴转动的角度。
具体地，所述平衡重1和平衡轴2采用钢材，能够降低成本。
本实施例一提供一种发动机电子平衡轴的控制方法、装置及系统，能够获取平衡轴和曲轴的相位信息，通过驱动电机调整平衡轴，使两者的相位一致，提高了平衡性和可靠性，同时无需齿轮或者链条进行驱动，避免驱动时产生的噪音，减少了系统的重量，节约了成本。
要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为二系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。同样地，上述中发动机电子平衡轴的控制装置的各模块是指计算机程序或者程序段，用于执行某一项或多项特定的功能，此外，上述各模块的区分并不代表实际的程序代码也必须是分开的。此外，还可对上述实施例进行任意组合，得到其他的实施例。
在上述实施例中，对各实施例的描述都各有侧重，某各实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (9)
1.一种发动机电子平衡轴的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
在发动机装机时，锁止平衡轴相位和曲轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
在发动机启动之前，通过传感装置获取第一平衡轴相位信号和第一曲轴相位信号；
判断所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号是否一致；
如果所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
在发动机工作时，对平衡轴相位和曲轴相位进行相位差补，包括在发动机工作时，通过传感装置获取当前平衡轴相位的信号和当前曲轴相位的信号；判断所述当前的平衡轴相位信号和所述当前的曲轴相位信号是否一致；如果所述当前的平衡轴相位信号和所述当前的曲轴相位信号不一致，计算出当前平衡轴相位与当前曲轴相位的差补值；根据所述差补值，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
在发动机关闭之后，通过传感装置获取第二平衡轴相位信号和第二曲轴相位信号；
判断所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号是否一致；
如果所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致，并且记录调整后的平衡轴相位和曲轴相位。
2.根据权利要求1所述的一种发动机电子平衡轴的控制方法，其特征在于，所述第一平衡轴相位信号表征为当前一次发动机关闭之后，传感装置反馈的平衡轴相位信号。
3.根据权利要求1所述的一种发动机电子平衡轴的控制方法，其特征在于，所述第一曲轴相位信号表征为当前一次发动机关闭之后，传感装置反馈的曲轴相位信号。
4.根据权利要求1所述的一种发动机电子平衡轴的控制方法，其特征在于，所述相位差补包括相位信号跟随性差补和相位信号稳定性差补。
5.根据权利要求1所述的一种发动机电子平衡轴的控制方法，其特征在于，所述第二平衡轴相位信号表征为在当前发动机关闭之后，传感装置反馈的平衡轴相位信号。
6.根据权利要求1所述的一种发动机电子平衡轴的控制方法，其特征在于，所述第二曲轴相位信号表征为在当前发动机关闭之后，传感装置反馈的曲轴相位信号。
7.一种发动机电子平衡轴的控制装置，其特征在于，包括：
相位锁止模块(10)，用于在发动机装机时，锁止平衡轴相位和曲轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
第一相位信号获取模块(20)，用于在发动机启动之前，通过传感装置获取第一平衡轴相位信号和第一曲轴相位信号；
第一判断模块(30)，用于判断所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号是否一致；
第一执行模块(40)，用于如果所述第一平衡轴相位信号和所述第一曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
相位差补模块(50)，用于在发动机工作时，对平衡轴相位和曲轴相位进行相位差补，包括在发动机工作时，通过传感装置获取当前平衡轴相位的信号和当前曲轴相位的信号；判断所述当前的平衡轴相位信号和所述当前的曲轴相位信号是否一致；如果所述当前的平衡轴相位信号和所述当前的曲轴相位信号不一致，计算出当前平衡轴相位与当前曲轴相位的差补值；根据所述差补值，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致；
第二相位信号获取模块(60)，在发动机关闭之后，通过传感装置获取第二平衡轴相位信号和第二曲轴相位信号；
第二判断模块(70)，用于判断所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号是否一致；
第二执行模块(80)，用于如果所述第二平衡轴相位信号和所述第二曲轴相位信号不一致，通过驱动电机调整平衡轴相位，使平衡轴相位和曲轴相位一致，并且记录调整后的平衡轴相位和曲轴相位。
8.一种发动机电子平衡轴系统，其特征在于，包括：平衡重(1)、平衡轴(2)、信号监测装置(3)、传感装置(4)、驱动电机(5)和如权利要求7项所述的控制装置；
所述平衡重(1)设置在所述平衡轴(2)一端，所述驱动电机(5)设置在所述平衡轴(2)另一端；
所述信号监测装置(3)设置在所述平衡轴(2)上，所述信号监测装置(3)用于实时监测所述平衡轴(2)的相位，并且发送相位信号至所述传感装置(4)；
所述传感装置(4)和所述驱动电机(5)均与所述控制装置电性连接，所述驱动电机(5)用于根据所述传感装置(4)传输的相位信号，调整所述平衡轴(2)的相位。
9.根据权利要求8所述的一种发动机电子平衡轴系统，其特征在于，所述传感装置(4)包括平衡轴传感器(41)和曲轴传感器(42)；
所述平衡轴传感器(41)用于接收所述信号监测装置(3)发送的平衡轴相位信号，并且发送平衡轴相位信号至所述控制装置；
所述曲轴传感器(42)用于接收和发送曲轴相位信号至所述控制装置，所述曲轴传感器设有计数模块，所述计数模块用于记录发动机中曲轴转动的角度。
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