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CN107076038A - 用于监测发动机驱动式发电机中的燃料液位的系统和方法 - Google Patents

用于监测发动机驱动式发电机中的燃料液位的系统和方法 Download PDF

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CN107076038A
CN107076038A CN201580060394.2A CN201580060394A CN107076038A CN 107076038 A CN107076038 A CN 107076038A CN 201580060394 A CN201580060394 A CN 201580060394A CN 107076038 A CN107076038 A CN 107076038A
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Abstract

提供了一种监测燃料液位的发动机驱动式焊接发电机(12)。发动机驱动式焊接发电机(12)包括燃料液位监测系统(50)，其配置成测量发动机驱动式焊接发电机(12)的燃料箱(40)中的剩余燃料液位、确定发动机驱动式焊接发电机(12)的发动机(14)的燃料使用率，以及基于剩余燃料液位和发动机(14)的燃料使用率计算发动机(14)的剩余运行时间。

Description

用于监测发动机驱动式发电机中的燃料液位的系统和方法
背景技术
本发明概括地涉及发动机驱动式发电机，并且更具体地涉及用于监测发动机驱动式发电机中的燃料液位的系统和方法。
焊接是在各个行业和应用中越来越普遍的工艺。虽然此类工艺在某些背景中可为自动的，但是许多应用仍然存在手动焊接操作，该操作通常依赖于发动机驱动式发电机的使用以对焊接工艺供电。发动机驱动式发电机通常包括内部部件，诸如协作产生用于焊接操作的合适电力输出的电路、发电机和发动机。取决于所执行的焊接操作，此类电力输出可以是交流(AC)电或直流(DC)电。另外，电力可以适用于特定应用，诸如金属惰性气体(MIG)焊接、钨惰性气体(TIG)焊接、焊条焊接等。
液体燃料通常用作可燃材料以操作发动机驱动式发电机的发动机。可以理解，液体燃料可容纳在发动机驱动式发电机的燃料箱内。发动机驱动式发电机可以进一步包括指示燃料箱中剩余的大概燃料液位的燃料表，诸如观测计或电子测量仪。例如，观测计或电子测量仪可以指示燃料箱大概装满1/4、1/2或3/4。遗憾的是，现有的燃料表没有对操作者提供用于指示燃料箱中剩余多少燃料的更有用度量。因此，需要一种更精确地且更方便地向操作者传达发动机驱动式发电机中的燃料箱的燃料液位的系统。
发明内容
在一个实施例中，发动机驱动式发电机包含发动机、发电机、燃料箱，以及燃料液位监测系统，其中所述发电机配置成由发动机驱动；所述燃料箱配置成对发动机供应燃料；所述燃料液位监测系统配置成测量燃料箱中的剩余燃料液位、确定发动机的燃料使用率，以及基于剩余燃料液位和发动机的燃料使用率计算发动机的剩余运行时间。
在另一个实施例中，一种方法包括测量发动机驱动式发电机的燃料箱中的剩余燃料液位、确定发动机驱动式发电机的燃料使用率，以及基于剩余燃料液位和发动机驱动式发电机的燃料使用率确定发动机驱动式发电机的剩余运行时间。
在另一个实施例中，一种系统包括发动机驱动式焊接发电机，其具有燃料液位监测系统，该燃料液位监测系统配置成测量发动机驱动式焊接发电机的燃料箱中的剩余燃料液位、确定发动机驱动式焊接发电机的发动机的燃料使用率，以及基于剩余燃料液位和发动机的燃料使用率计算发动机的剩余运行时间。
附图说明
当参考附图阅读以下具体实施方式时，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，其中在所有附图中相同的符号表示相同的部件，其中：
图1是根据本公开的方面便携式发动机驱动式焊接发电机系统的一个实施例的透视图，该系统可以采用用于监测燃料液位的装置；
图2是便携式发动机驱动式焊接发电机系统的燃料液位监测系统的一个实施例的示意图；
图3是便携式发动机驱动式焊接发电机系统的燃料液位监测系统的一个实施例的示意图；以及
图4是用于监测便携式发动机驱动式焊接发电机系统中的燃料液位的方法。
具体实施方式
本公开的实施例涉及一种具有燃料液位监测系统的便携式发动机驱动式焊接发电机。具体地，燃料液位监测系统可以配置成基于燃料液位、施加负荷和/或其它变量计算并且传达预测的可用剩余运行时间。例如，燃料液位监测系统可以确定便携式发动机驱动式焊接发电机的燃料箱中的剩余燃料量、确定便携式发动机驱动式焊接发电机在当前负荷下或在先前时间段期间的燃料使用量，并且接着基于剩余燃料量计算便携式发动机驱动式焊接发电机可操作的剩余时间量。所计算的剩余运行时间接着可以显示在显示器或用户界面上以对用户提供有用度量，其指示便携式发动机驱动式焊接发电机的燃料箱中的剩余燃料量。
现在参考附图，图1说明根据本技术的示例性实施例便携式发动机驱动式焊接发电机系统10，其具有与外壳16中的发动机14驱动地耦接的发电机12。如下文详细地讨论，系统10可以包括燃料液位监测系统，其配置成基于焊接发电机系统10的燃料液位指示焊接发电机系统10的剩余运行时间。例如，系统10可以包括一种系统，其配置成测量系统10的燃料箱中的燃料量并且随后基于系统10的先前和/或当前负荷计算系统10的剩余运行时间。可以理解，所公开的实施例可以在多种机电系统(包括焊接系统、非焊接系统、马达-发电机系统等)中使用。
外壳16包括一个便携式系统中的多个功能件以提高生产率并且减少空间消耗。具体地，系统10配置成输出用于多种应用(包括焊接、切割、电池充电、跳跃启动等)的电力。另外，系统10包括用于基于系统10的各种反馈调整输出的智能(例如，软件和/或硬件中的逻辑)以及从系统10接收电力的外部装置。例如，系统10不会随机地对焊接和/或充电提供输出电力，相反地，系统10分析各种参数、执行各种逻辑并且接收所感测的反馈以做出关于输出的智能决定。然而，在某些实施例中，系统10可以提供输出电力但不调整或分析任何参数或反馈。外壳16包括前板18、后板20、右侧22以及左侧24，其全部接合基座26以完成外壳16。外壳16保护发动机14和发电机12免受灰尘、碎片和粗率的处理。外壳16还减少噪声并且通过促使空气遍布外壳16的内部体积而防止热空气经由前板18上的冷空气入口28再循环来帮助冷却发动机14。在某些实施例中，后板20还可以包括用于空气吸入和/或排气流的空气入口。
控制系统调节由发电机12供应的电力并且允许其用于其它装置或工具的焊接工艺和/或辅助电力。前板18可以包括各种控制输入、指示器、显示器、电气输出等。在一个实施例中，前板18可以包括各种指示器30以提供反馈至用户。例如，指示器30可以包括显示器(例如，LCD)32以显示电压、安培数、空气压力等。如下文详细地讨论，显示器32可以基于系统10的燃料箱中的所测量的燃料量和/或基于系统10的负荷来显示系统10的所计算的剩余运行时间。另外，在某些实施例中，用户输入34可以包括针对操作模式、输出液位或类型等配置的触摸屏、旋钮和/或按钮。例如，用户输入34可以包括可旋转以选择操作模式(诸如DC焊接、AC焊接、电池充电或工具操作)的刻度盘。前板18的实施例包括任何数量的输入和输出，诸如焊接方法、油压、油温以及系统电力。
发动机14提供输出动力(例如，机械输出)以驱动焊接发电机12。在某些实施例中，来自发动机14的动力经由驱动轴操作发电机12。驱动轴可以直接或间接耦接至一个或多个从动机构。例如，间接耦接可以包括皮带和滑轮系统、齿轮系统或链和链轮系统。在本实施例中，驱动轴直接耦接至发电机12。然而，任一设置均可用于发动机14与发电机12之间的连接。
在一个实施例中，发动机14可以包括燃烧发动机，该燃烧发动机由燃气或柴油、LP燃料、天然气或其它燃料提供动力并且驱动一个或多个驱动轴。例如，发动机14可以包括工业气体/柴油发动机，其配置成输出从约9马力(Hp)至约30Hp的任意马力。通常，此发动机14的重量可以随着发动机14的大小和Hp额定值而改变。例如，23Hp发动机的重量可以约为100lbs，而类似的9Hp发动机的重量可以小于约50lbs。因此，便携式系统10可以受益于较小发动机14的使用。
如先前所讨论，实施例可以包括耦接至发动机14的发电机12。因此，发电机12可以将发动机14的动力输出(例如，机械能)转换为电能。通常，发电机12包括配置成将旋转磁场转换为电流的装置(例如，AC发电机)。发电机12包括转子(发电机的旋转部分)和定子(发电机的静止部分)。例如，发电机12的转子可以包括发动机14的旋转驱动轴，其设置在单个定子中，配置成从磁场的旋转产生电流(例如，焊接电流)。在一个实施例中，发电机可以包括配置成提供有利焊接特性的四极转子和三相焊接输出。另外，发电机12可以包括转子和/或定子中的多个独立绕组部分，使得发电机12配置成输出具有不同特性的多个电气输出。例如，发电机12可以包括配置成驱动焊接电流至焊机的第一部分以及配置成驱动用于其它AC输出的电流的第二部分。在一些实施例中，多个发电机12可以连接至驱动轴。
如图1中所描绘，外壳16包括各种罩板以实现维护、修复等。例如，侧罩板34配置成附接至外壳16的相对侧。外壳16的顶部包括罩板或舱口36，其二者在系统10的部件上方的开启位置与关闭位置之间均是可旋转的。顶部舱口36可旋转开启以使得能够接近发动机14。类似地，侧罩板34可旋转开启以使得能够接近发动机14、滤油器、火花塞等。
所说明的系统10还包括各种外部连接件38。外部连接件38可以包括配置成提供接入由系统10产生的电力的各种出口和耦接器。例如，外部连接件38可以包括AC电输出和DC电输出，其可以耦接至各种装置和工具。例如，AC电输出可以提供辅助电力至集成在系统10内或耦接至该系统的各种装置或工具。DC电输出可耦接至各种焊接和切割工具，诸如焊炬。焊接装置可以经由外部连接件38从发电机12接收电流。可以理解，焊炬可以包括各种焊接装置，诸如TIG(钨极惰性气体)焊炬、MIG(金属极惰性气体)焊枪或等离子切割焊炬。系统10还可以包括将焊炬连接至外部连接件38的焊接电缆。另外，系统10可以包括焊接装置的操作所必需的其它部件(诸如送丝器、保护气体供应器和/或任何其它部件，或其组合)。
系统10还包括存放提供至发动机14的燃料的燃料箱40。燃料箱40包括用于向燃料箱40添加燃料的开口。燃料盖42用于遮盖燃料箱40的开口并且使得能够接近燃料箱40以进行燃料补给。如上文所提及，系统10的控制系统配置成基于焊接发电机系统10的燃料箱40中的燃料液位计算焊接发电机系统10的剩余运行时间。如下文详细地讨论，控制系统可以使用燃料箱40中的所测量的燃料液位并且随后使用系统10的过去、当前或其它所测量的负荷来计算系统10的剩余运行时间。此后，系统40的所计算的剩余运行时间可以用系统10的前板18上的显示器32来显示和/或以另一种方式向操作者显示或传达。
图2是说明可以与系统10集成的控制系统50(例如，燃料液位监测系统)的一个实施例的示意图。如上文所提及，控制系统50可以配置成测量系统10的燃料箱40中的燃料液位、基于燃料箱40中的燃料液位且基于系统10的近来燃料使用来计算系统10的剩余运行时间，并且接着向系统10的操作者传达系统10的剩余运行时间。在所说明的实施例中，控制系统50配置成与系统10的发动机14一起使用，其中发动机14是电气燃料注入式发动机。
如所示，控制系统50包括燃料控制单元52(例如，电子控制单元)。燃料控制单元52包括处理器54、存储器56以及内部时钟58。可以理解，燃料控制单元52可以是发动机14的电气燃料注入系统的部件。然而，在其它实施例中，燃料控制单元52可以是与发动机14或系统10的另一个部件集成的单独部件。控制系统50还包括一个或多个传感器60，诸如燃料传感器62(例如，燃料表发送单元)。
在操作中，燃料控制单元52可以从燃料传感器62接收燃料液位测量值。即，燃料传感器62可以传达燃料箱40中在给定时间的剩余燃料液位。燃料控制单元52还监测在预定时间量期间系统10的平均燃料使用。例如，燃料控制单元52可以连续地测量由燃料传感器62检测的剩余燃料液位并且将具有(例如，由内部时钟58确定的)时间戳记的燃料液位存储在存储器56中。此后，处理器54可以使用所记录的燃料液位和相关时间戳记来计算在预定时间量期间的燃料使用。测量燃料使用的预定时间量可以进一步由用户或操作者调整。例如，预定时间量可以约为2分钟、5分钟、10分钟或任何其它合适的时间量。
基于由燃料传感器62测量的当前燃料液位以及预定时间量期间的燃料使用，处理器54接着可以计算系统10的剩余运行时间。系统10的所计算的剩余运行时间接着以显示器32或另一种方式传达至操作者或用户。例如，显示器32可以显示系统10具有5分钟、10分钟、30分钟、1小时、1小时30分钟等剩余运行时间直至燃料箱40为空。另外，在某些实施例中，系统10可以包括报警器64。例如，报警器64可以是视觉报警器(诸如LED)和/或听觉报警器(诸如扬声器或喇叭)。当所计算的剩余运行时间达到预定阈值时，燃料控制单元52可以启动报警器。例如，当系统10的剩余运行时间达到30分钟和/或下降至30分钟以下时可以启动报警器64。
图3是说明可以与系统10集成的控制系统50(例如，燃料液位监测系统)的一个实施例的示意图。如上文所提及，控制系统50可以配置成测量系统10的燃料箱40中的燃料液位、基于燃料箱40中的燃料液位且基于系统10上的负荷来计算系统10的剩余运行时间，并且接着向系统10的操作者传达系统10的剩余运行时间。在所说明的实施例中，控制系统50配置成与系统10的发动机14一起使用，其中发动机14包括化油器66。
如所示，控制系统50包括控制板68(例如，印刷电路板)。控制板68包括处理器70、存储器72以及内部时钟74。控制系统50还包括各种传感器76。具体地，控制系统50包括燃料传感器78、发动机输出传感器80以及发电机输出传感器82。以下文描述的方式，控制板68利用来自各种传感器76的反馈来计算系统10的所估计的剩余运行时间。
在操作中，控制板68可以从燃料传感器78接收燃料液位测量值。即，燃料传感器78可以传达在给定时间燃料箱40中的剩余燃料液位。控制板68可以连续地测量由燃料传感器78检测的剩余燃料液位并且将具有(例如，由内部时钟74确定的)时间戳记的燃料液位存储在存储器72中。控制板68还可以记录在系统10的操作期间发动机14和/或发电机12的所检测的电力输出。例如，发动机输出传感器80可以测量发动机14的输出轴的速度(例如，每分钟转数)。附加地或替代地，发电机输出传感器82可以测量发电机12的输出，诸如发电机12的输出电流。
为了确定系统10的估计的剩余运行时间，控制板68的处理器70可以使发动机14和/或发电机12的所测量的输出与如燃料使用映射确定的燃料使用值相关。具体地，燃料使用映射可以存储在存储器72上且燃料使用映射可以包括发动机14和/或发电机12的输出的列表，其中每个发动机14和/或发电机12的输出具有相关燃料使用率(例如，加仑/分钟、公升/分钟等)。因此，处理器70可以将发动机14和/或发电机12的所测量的输出映射至发动机14的当前燃料使用率。此后，处理器70可以使用当前燃料使用率和燃料箱40中的所测量(例如，由燃料传感器78测量)的剩余燃料来计算系统10的所估计的剩余运行时间。
由处理器70计算的系统10的所估计的剩余运行时间接着以显示器32或另一种合适方式传达至操作者或用户。例如，显示器32可以显示系统10具有5分钟、10分钟、30分钟、1小时、1小时30分钟等剩余运行时间直至燃料箱40为空。另外，在所说明的实施例中，系统10还包括报警器64。如上文所讨论，报警器64可以是视觉报警器(诸如LED)和/或听觉报警器(诸如扬声器或喇叭)。当所计算的剩余运行时间达到预定阈值时，控制板68可以启动报警器。例如，当系统10的剩余运行时间达到30分钟和/或下降至30分钟以下时可以启动报警器64。
图4是用于确定系统10的所估计的剩余运行时间的方法84的流程图。如下文所述，方法84可以使用参考图2描述的控制系统50(例如，燃料液位监测系统)的实施例(即，发动机14是电气燃料注入式的)、参考图3描述的控制系统50的实施例(即，发动机14包括化油器66)或控制系统50和发动机14的另一个合适的实施例来完成。
首先，如框86所指示，测量系统10的燃料箱40中剩余燃料量。如上文所讨论，燃料传感器(例如，燃料传感器62或78)可以测量燃料箱40中的剩余燃料液位。所测量的剩余燃料量可以存储在控制系统50的存储器(诸如燃料控制单元52的存储器56或控制板68的存储器72)内。
随后，如由框88所指示，接着确定在先前时间段期间或在当前负荷下由发动机14使用的燃料量。例如，在具有燃料控制单元52的控制系统50的实施例中，燃料控制单元52可以连续地测量由燃料传感器62检测的剩余燃料液位并且将具有(例如，由内部时钟58确定的)时间戳记的燃料液位存储在存储器56中。此后，处理器54可以使用所记录的燃料液位和相关时间戳记来计算预定时间量期间的燃料使用。可替代地，在具有控制板68的控制系统50的实施例中，控制板68的处理器70可以使发动机14和/或发电机12的所测量(例如，由发动机输出传感器80和/或发电机输出传感器82测量)的输出与由存储在控制板68的存储器72上的燃料使用映射确定的燃料使用值相关。
一旦控制系统50确定燃料箱40中的剩余燃料液位以及发动机14的燃料使用，控制系统50的处理器(例如，处理器54或70)接着可以计算系统10的所估计的剩余运行时间，如由框90所指示。一旦计算所估计的剩余运行时间，可以向用户或操作者传达剩余运行时间的值。例如，如由框92所指示，剩余运行时间可以显示在系统10的显示器32上。在某些实施例中，当剩余运行时间下降至预定阈值以下时，控制系统50还可以启动系统10的报警器(例如，报警器64)。
如上文详细地描述，本公开的实施例涉及具有燃料液位监测系统50的便携式发动机驱动式焊接发电机系统10。具体地，燃料液位监测系统50可以配置成基于燃料液位、施加负荷和/或其它变量计算并且传达预测的可用剩余运行时间。例如，燃料液位监测系统50可以确定便携式发动机驱动式焊接发电机10的燃料箱40中的剩余燃料量、确定在当前负荷下或在先前时间段期间便携式发动机驱动式焊接发电机系统10的燃料使用量，并且接着基于剩余燃料量计算便携式发动机驱动式焊接发电机系统10可操作的剩余时间量。所计算的剩余运行时间接着可以显示在系统10的显示器32或用户界面上以对用户提供有用度量，其指示便携式发动机驱动式焊接发电机系统10的燃料箱中40的剩余燃料量。
虽然本文仅说明和描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员可想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求书旨在涵盖落入本发明的真实精神内的所有此类修改和改变。

Claims (20)

1.一种发动机驱动式发电机，包括：
发动机；
配置成由所述发动机驱动的发电机；
配置成对所述发动机供应燃料的燃料箱；以及
燃料液位监测系统，所述燃料液位监测系统配置成测量所述燃料箱中的剩余燃料液位、确定所述发动机的燃料使用率，以及基于所述剩余燃料液位和所述发动机的所述燃料使用率计算所述发动机的剩余运行时间。
2.根据权利要求1所述的发动机驱动式发电机，其中所述燃料液位监测系统包括燃料控制单元，且所述发动机包括电气燃料注入式发动机。
3.根据权利要求2所述的发动机驱动式发电机，其中所述燃料液位监测系统包括：
燃料传感器，所述燃料传感器配置成测量所述燃料箱中的所述剩余液位；以及
存储器，所述存储器配置成存储具有对应时间戳记的所述剩余燃料液位的值；以及
处理器，所述处理器配置成基于所述剩余燃料液位的所述值以及所述对应时间戳记计算所述发动机的所述燃料使用率。
4.根据权利要求3所述的发动机驱动式发电机，其中所述处理器配置成基于所述剩余燃料液位的所述值以及所述对应时间戳记计算在预定时间段期间所述发动机的所述燃料使用率。
5.根据权利要求4所述的发动机驱动式发电机，其中所述处理器配置成基于所述剩余燃料液位和所述发动机的所述燃料使用率计算所述发动机的所述剩余运行时间。
6.根据权利要求1所述的发动机驱动式发电机，其中所述燃料液位监测系统包括印刷电路板，且所述发动机包括化油器。
7.根据权利要求6所述的发动机驱动式发电机，其中所述燃料液位监测系统包括：
燃料传感器，所述燃料传感器配置成测量所述燃料箱中的所述剩余液位；以及
发电机输出传感器，所述发电机输出传感器配置成测量所述发电机的电流输出；以及
包括燃料使用映射的存储器，其中所述燃料使用映射包括多个当前输出值，其中所述多个当前输出值中的每一个对应于相应的燃料使用率。
8.根据权利要求7所述的发动机驱动式发电机，其中所述燃料液位监测系统包括处理器，所述处理器配置成基于由所述燃料传感器测量的所述剩余燃料液位以及与由所述发电机输出传感器测量的所述发电机的当前输出对应的所述燃料使用率来计算所述发动机的所述剩余运行时间。
9.根据权利要求1所述的发动机驱动式发电机，包括显示器，所述显示器配置成显示由所述燃料液位监测系统计算的所述发动机的所述剩余运行时间。
10.根据权利要求1所述的发动机驱动式发电机，包括报警器，其中所述燃料液位监测系统配置成当所述发动机的所述剩余运行时间下降至预定阈值以下时启动所述报警器。
11.根据权利要求10所述的发动机驱动式发电机，其中所述报警器是视觉报警器、听觉报警器或二者。
12.一种方法，包括：
测量发动机驱动式发电机的燃料箱中的剩余燃料液位；
确定所述发动机驱动式发电机的燃料使用率；以及
基于所述剩余燃料液位和所述发动机驱动式发电机的所述燃料使用率来计算所述发动机驱动式发电机的剩余运行时间。
13.根据权利要求12所述的方法，其中确定所述发动机驱动式发电机的燃料使用率包括将具有对应时间戳记的所述剩余燃料液位的值存储在存储器中，以及基于所述剩余燃料液位的所述值以及所述对应时间戳记来计算在预定时间段期间所述发动机驱动式发电机的所述燃料使用率。
14.根据权利要求12所述的方法，其中确定所述发动机驱动式发电机的燃料使用率包括参照存储在所述发动机驱动式发电机的存储器上的燃料使用映射以使所述发动机驱动式发电机的发电机的所测量的电流输出与对应的燃料使用率相关。
15.根据权利要求12所述的方法，包括在所述发动机驱动式发电机的显示器上显示所述发动机驱动式发电机的所述剩余运行时间。
16.根据权利要求12所述的方法，包括当所述发动机驱动式发电机的所述剩余运行时间下降至预定阈值以下时致动所述发动机驱动式发电机的报警器。
17.一种系统，包括：
发动机驱动式焊接发电机，包括：
燃料液位监测系统，所述燃料液位监测系统配置成测量所述发动机驱动式焊接发电机的燃料箱中的剩余燃料液位、确定所述发动机驱动式焊接发电机的发动机的燃料使用率，以及基于所述剩余燃料液位和所述发动机的所述燃料使用率计算所述发动机的剩余运行时间。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述发动机包括电气燃料注入式发动机或化油器。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述发动机驱动式焊接发电机包括配置成显示所述发动机的所述剩余运行时间的显示器。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述发动机驱动式焊接发电机包括报警器，且所述燃料液位监测系统配置成当所述发动机的所述剩余运行时间下降至预定阈值以下时启动所述报警器。
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