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CN1675084A - 具有自动惯性行驶设备的车辆 - Google Patents

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CN1675084A CNA038196212A CN03819621A CN1675084A CN 1675084 A CN1675084 A CN 1675084A CN A038196212 A CNA038196212 A CN A038196212A CN 03819621 A CN03819621 A CN 03819621A CN 1675084 A CN1675084 A CN 1675084A
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Abstract

本发明公开了一种用于行驶车辆的设备。该设备能够通过以下方式获得非常有效的发动机系统：利用一种结构的惯性力，当车辆在预定的速度范围内行驶时，停止燃料的供给；该结构使用适用于车辆、船舶、自行车等等的各种发动机(汽油发动机、柴油机、复合发动机、燃料电池等等)。当车辆在低于目标速度的速度范围内行驶时，则供给燃料，从而基于反馈控制增加速度。

Description

具有自动惯性行驶设备的车辆
技术领域
本发明涉及一种用于行驶的车辆的装置，其能够通过以下方式获得非常有效的发动机系统：利用一种结构的惯性力，当车辆在预定的速度范围内行驶时，停止燃料的供给；该结构使用适用于车辆、船舶、自行车等等的各种发动机(汽油发动机、柴油机、复合发动机、燃料电池等等)。当车辆在低于目标速度的速度范围内行驶时，则供给燃料，从而基于反馈控制增加速度。
背景技术
作为与用于车辆的惯性行驶设备相关的传统技术，有日本专利申请Hei3-62753号、日本专利申请No.Hei 5-37242号、日本专利申请No.Hei 5-65885号、以及日本专利申请Hei 5-145339号。然而，由于没有任何涉及到将速度改变为反馈速度的反馈控制机构的技术，上述传统技术实际上并不适于工业领域。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种具有自动惯性行驶设备的车辆，其特征在于：使用加速踏板设定速度，行驶车辆的速度反馈到发电机或旋转变换器(rotation tranducer)的一特定检测对象，并在设定速度—检测速度比较器中进行比较，基于该比较的差值操作一燃料调节单元，控制该发动机的燃料的增加和减少，并获得加速度，在达到目标速度后，电磁离合器(electrodeclutch)分离，并且操作模式变换为空转模式，并且在速度降低到低于目标速度的允差值的情况下，电磁离合器接合，停止空转模式，并且操作模式变换成一设定速度检测比较操作。
附图说明
下面参考附图描述本发明的优选实施例。
图1为依照本发明的自动惯性行驶设备的第一实例的结构图；
图2为依照本发明的燃料调节单元的输出特性的第一实例的视图；
图3为依照本发明的加速踏板和制动踏板的速度特性的第一实例的视图；
图4为依照本发明的车辆速度特性的第一实例的视图；
图5为依照本发明的、基于发动机加速的自动惯性行驶设备(此后称作E-S UPS)的第一实例，在E-S连接(E-S connection)之前的结构图；
图6为依照本发明的E-S UPS的加速踏板特性和制动踏板特性的第一实例的视图；
图7为依照本发明的E-S UPS的速度控制过程的特性的第一实例的视图；
图8为依照本发明的ES UPS和低速电动机的第一实例的结构图；和
图9为依照本发明的用于ES UPS和低速电动机的速度控制过程的特性的第一实例的视图。
其中，附图标记说明如下：
1，31：加速踏板                2，32：制动踏板
3，33：离合器踏板              4，36：加法器减法器
5：空转命令单元                6：燃料调节单元
9：离合器                      10，44：电磁离合器
11，41，47：发电机或旋转变换器
12，40，46：转速转换器(revolution converter)
13，42：发动机
14，51：倾斜传感器             15：液压管
38：定位器                     39：燃料调节机构
16，45：制动器                 52：低速电动机
17：车轮(轮胎)                 53：开和关机构
18：空转转换器                 54：电池
19：离合器转换器               20：轴
21，43：变速箱             49：E-S连接比较器
50：快速加速传感器         22，31：放大器或放大机构
S1～S4：开关               E：发动机侧
Swa：触点(常闭)            S：轴侧
OR1～OR5：或门电路         AND：与门电路
C1～C6：触发器电路
具体实施方式
在常见的燃料发动机中，由于存在压缩过程，其需要保持一特定的转速(revolution)，并且所需燃料的量与发动机制动时同样多。在本发明中，由加速踏板等设定一目标速度。当检测到的速度位于目标速度的范围内时，离合器自动分离，这样发动机在空转模式下旋转。因此，可以显著地降低燃料消耗。
如图1所示，以下构造是保持理想的目标速度的基本所需。
在第一阶段，使用加速踏板1设定目标速度，并将其输入到设定速度—检测速度比较器8。
作为负值的反馈速度，转速被输入到该设定速度—检测速度比较器8中。当该设定速度之间的差值为正时，输出为正值。车轮的转速被输入到燃料调节单元6，这样发动机13的燃料供给量增加。
使用船舶时对船的速度进行检测。
当轴转速的负值的反馈速度大于设定速度时，附加的加减法器7的输出变成负值，这样，电磁离合器10自动分离并且该值被输入到空转转换器18，从而实现空转操作。由于风阻和车轮的摩擦阻力，速度变得越来越慢。当速度变得低于允差值(ΔS)，该设定速度—检测速度比较器8的输出变为正值，从而电磁离合器10接合，燃料的供给增加，由此运动物体的速度增加。电磁离合器10的接合使得发动机的转速接近预定设定速度。当由于某种原因需要降低速度时，踩下制动踏板2，制动器16通过液压管15作用于车轮，加减法器4计算该设定速度，从而设定了一个新的较低的速度。
当车辆下坡行驶时，使用发动机制动。在这种情况下，倾斜传感器14工作，同时离合器转换器19工作，这样电磁离合器10和发动机侧13以及车轮侧17连接在一起，由此发动机制动开始工作。
高速、中速、低速和后退操作通过使用由变速齿轮实现的变速箱来设定。放大器自动进行放大转换。当为变速箱的齿轮位置的低速设定的反馈速度为1时，假定中速的反馈速度为NM，则放大器自动设置为1/NM。即使发动机的转速没有变化，基于低速、中速和反馈速度之间差值，克服了反馈系统的紊乱。从而可以获得正常的车辆运转。
这里的电磁离合器代表一种诸如液压、流体、流体连接之类的典型的电磁离合器。
权利要求1记述了具有自动惯性行驶设备的车辆。
该车辆代表各种具有离合器或具有无离合器变速箱的车辆。
在图1中，※A代表具有低速、中速、高速和后退操作四个档的状态。具有四条线路，另一条公共的。即使发动机的转速没有变化，通过连接变速箱21和放大器22，由于传动比的不同而引起的反馈速度的不同相对于发动机的转速相匹配。即使档位(gear)置于一特定位置时，能够获得反馈控制。
这里，设定速度代表由加速器设定的速度。检测速度代表使用发电机检测到的速度并且被转换成反馈速度。该燃料调节机构代表发动机的燃料调节单元6和燃料调节结构。
权利要求2记述了离合器转换器19的联锁(interlock)，这样在下坡时能够进行发动机制动操作。
权利要求3记述了使用燃料电池的摩托艇、船舶、车辆和混和动力车辆。
在船舶中，对于车轮17、加速器1、制动器2、倾斜传感器14等等部件，车轮17的名字变化为推进器，并且无须改变倾斜传感器14的名字。加速器1和制动器变化为速度设定单元1和减速器2。
另外，还有针对船舶的速度检测方法。
权利要求4记述了用于在连接之前匹配发动机的转速和轴的转速的系统，其中在速度降低到允许范围之下时，通过将发动机和轴相连接以进行加速。
权利要求5记述了在进行了权利要求4的空转操作之后，速度减慢的结构，从而使用低速电动机52防止速度降低。
权利要求6记述了驱动力传递系统在变速箱的发动机和车辆之间控制驱动力转换的结构，其并不简单地代表离合器。
如图2中所示，其示出了目标速度的设定值和反馈速度的值相等的情况下，燃料调节单元的输出状态。
在上述构造中，涉及到时间的输出被区分成比例输出(Pop)和积分输出(Poi)。
如图3所示，当通过踩下加速器1使速度增加时，设定目标速度的值，然而该设定值被区分为基于踩下角度的存储的值，和仅当踩下加速器时设定的值。
在后一种情形中，当把脚移开时该设定速度急剧降低。另外，当该检测速度达到该设定速度之后，该电磁离合器10分离，并且操作模式变换成空转模式(第一设定速度)。当速度减小到低于允差值(ΔS)时，开始加速，并且速度降低到第一设定速度。上述方法重复执行，从而执行具有允差值(ΔS)变化的自动操作。
在上述状态中，当踩下制动器2时，该设定速度基于踩下角度而降低，这样设定一新的第二速度。当踩下角度和时间这两个因素合适的时候，减少度最有效。
在紧急制动中，在具有第三设定速度之后，使用加速器设定加速度，这样，设定了新的第四设定速度。
在依照本发明的行驶车辆中，燃料消耗率比传统行驶车辆下降20～35％。因此，可以获得大的能源节约效果，并且由于车辆造成的对大气温室效应和污染问题能够显著地降低。
对于代表了在反馈控制系统中使用的信息的数量的信号种类，有DC和AC电平或频率的高电平和低电平或数字信号。
加减法器7具有两个设定值，其中一个值为由加速器1设定的上限设定值，并且其中另一个值为在空转操作中基于速度减小的下限设定值。
通常，下限值在上限设定值设定之后自动设定。
在上面的状态中，当该设定值大于负值的反馈速度，并且在空转操作模式中速度降低，然后速度变得接近该下限设定速度时，需要增加发动机的转速至空转模式的运转速度。图5示出了上述操作的一种方法。
如图5所示，当踩下加速踏板81时，放大器34的放大基于变速箱43的传动比变换，并且输入到加减法器36中。轴的转速反馈到比较器37。该差值变成输出DF1，并且从检测器L1中输出一检测命令，并且从触发器C1输出至Q1。该值从Q5输入至或门OR2并输入至开关S1。
输出DF1由放大器A1放大，并通过切换器S1，从而操作该定位器38，并且控制燃料调节单元39的值的开度(opening degree)，从而车辆加速。当执行加速时，速度达到设定速度。通过电磁离合器44，该值被分成发动机侧E和轴侧S，并且由检测器L2输出惯性行驶命令，并且该操作模式变换成空转模式。
当车辆的速度由轴的阻力、风压等等而减速时，由检测器L3检测下限速度，并且在空转模式中，轴S和发动机E的转速在E-S连接比较器49中进行比较。该比较出的差值成为输出DF2并由放大器A1放大，通过开关S2。该差值被用来调整燃料调节机构39的值的开度，从而调整车辆加速和减速。
当发动机E和轴S的旋转相匹配时，检测器L4检测该匹配状态，并且输出E-S连接命令，电磁离合器44连接。
涉及该机构的构造如图5所示。
图6示出了图5的控制器、速度和时间，并且图7示出了图5中的控制器的详细构造和速度。
图8示出了一种机构，其中由低速电动机52精确地控制空转模式中速度的降低。
如图9中所示，低速电动机52在空转模式下运转，并且低速电动机的输出相当于发动机输出的1/5～1/10。
还具有其它的诸如0017、0018、0020和0021之类的机构。
在本发明中，使用电路来控制操作，优选地使用集成电路(IC)构造。使用多个IC，用以对检测值和输出值进行比较，从而检测电路的故障。
本发明非常适应于压缩过程。
相对于具有大的驱动力负载的发电机，可以显著地提高对于小负载的燃料消耗率。
本发明可以适用于绕组设备或起重机，且本发明的应用范围很宽。
在本发明应用于发电机等的情况下，由于需要以恒定的转速驱动发电机，因此需要速度转换器。
由于本发明在不脱离其精神和本质特征的情况下可以多种方式实施，应当理解上述实例并不受到前述任何细节的限制，除非另有说明，其宽泛地解释为落入到所附权利要求所限定的精神和范围内，并且因此所有落入到权利要求的范围和边界内的变化和修改，或其等同物均涵盖于所附权利要求中。

Claims (7)

1、一种具有自动惯性行驶设备的车辆，其特征在于：使用一加速踏板(1)设定一速度，运动物体(车辆)的速度反馈到发电机的一特定检测对象或旋转变换器(11)中，并在一设定速度一检测速度比较器(8)中进行比较，基于该比较的差值操作一燃料调节单元(6)，控制该发动机(13)的燃料的增加和减少，并获得加速度，在达到目标速度后，电磁离合器(10)分离，并且该操作模式变换为空转模式，并且在速度减少到低于目标速度的允许差值度的情况下，电磁离合器(10)连接，停止空转模式，并且操作模式变换成设定速度一检测比较操作。
2、如权利要求1所述的车辆，其中在自动惯性行驶设备的运行过程中，在倾斜传感器(14)检测到下坡的情况下，电磁离合器(10)自动接合，从而即使在惯性行驶模式中也能有效使用发动机制动。
3、一种具有自动惯性行驶设备的车辆或船舶，其特征在于：使用一速度设定单元(1)设定一速度，运行车辆的速度反馈到发电机的速度检测器并在一设定速度一检测速度比较器(8)中进行比较，一燃料调节单元(6)基于该比较的差值进行操作，并且控制发动机或燃料电池的燃料增加和减少机构，获得加速，在达到目标速度后，电磁离合器分离，操作模式转换为空转模式，在速度减少到低于目标速度的允许差值度的情况下，电磁离合器(10)连接，停止空转模式，并且操作模式转换成设定速度检测比较操作。
4、一种具有自动惯性行驶设备的车辆，其特征在于：使用一加速踏板(31)设定一速度，运动物体的速度反馈到诸如发电机或旋转变换器41之类的其它检测单元中，并在一设定速度一检测速度比较器中进行比较，用于燃料调节的定位器基于该比较的差值进行调节，车辆的速度增加或降低，并在达到目标速度后，电磁离合器(44)分离，操作模式转换为空转模式，并且在速度减小到低于目标速度的情况下，调整发动机E的转速，从而调整并计算轴S的转速，其后连接发动机侧E和轴侧S，车辆速度增加到目标速度，并且重复进行上述操作。
5、如权利要求4所述的车辆，其中在达到目标速度之后，一低速发动机52在空转模式下操作，从而使车辆速度的下降最小化。
6、如权利要求1～5中任何一项所述的车辆，其中位于变速箱或发动机与车辆之间的驱动力传递系统具有控制与电磁离合器(10)的运转相应的驱动力的功能。
7、一种包含具有压缩过程的发动机的发电设备，其特征在于：使用飞轮效应大的发电机或飞轮来提高惯性力，并且在速度增加到发电机的额定转速之上并达到目标速度之后，该操作模式变换成空转操作模式，这样，增大了小负载时的效率，其中使用速度转换器来保持额定速度。
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