CN101985899A - 动力单元组发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力单元组发动机，包括至少两个动力单元和动力输出总轴，所述每一个动力单元分别经通断器与所述动力输出总轴连接。本发明能够实现高效、低污染的负荷响应，节能环保。

Description

动力单元组发动机
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种动力单元组发动机。
背景技术
传统发动机中，不论是活塞式还是其他形式的发动机都存在这如何高效率满足负载的变化的问题，即所谓负荷响应的问题。在这个方面，人们想了很多的办法，如调整发动机的进气量，调整供油量，可变压缩比，部分停缸等方案，但是这些方案中均存在多种问题。例如活塞式发动机，如采用调整进气量，则会影响压缩冲程完了时缸内气体的状态，如采用调整进油量，则会影响燃烧后的缸内高压工质的状态，如采用可变压缩比，则机构复杂，如采用部分停缸，则由于活塞仍在运动，所以仍消耗大量机械功，因此并不能实现真正意义的停缸。众所周知，负荷响应问题是影响发动机，特别是车辆用发动机效率和排放的最重要的问题之一，为此，急需发明一种新型发动机，使发动机能够在高工作效率和低排放的状态下能够满足负荷响应的要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
一种动力单元组发动机，包括至少两个动力单元和动力输出总轴，所述每一个动力单元分别经通断器与所述动力输出总轴连接。
所述通断器设为由齿轮A和齿轮B构成，所述齿轮A与所述动力单元的动力输出轴固连，所述齿轮B与所述动力输出总轴轴向滑动径向连动设置，所述齿轮B与所述齿轮A受控制机构控制相互啮合或分离。
设置齿轮A和齿轮B，所述齿轮A与所述动力单元1的动力输出轴固连，所述齿轮B与所述动力输出总轴共轴线非连动设置，所述齿轮A和所述齿轮B相啮合，所述通断器设为离合器，所述齿轮B经所述离合器与所述动力输出总轴分离或连动。
在所述齿轮A和/或所述齿轮B上设平衡块。
所述动力单元设为由气缸、活塞、连杆和曲轴构成的活塞往复式动力单元。
两个或两个以上所述动力单元设置在一个机体内。
所述动力单元设为转子发动机式动力单元。
所述动力单元设为涡轮式动力单元。
所述动力单元设为电动机。
在同一所述动力单元组发动机中，所述动力单元的类型设为不相同，和/或所述动力单元的输出功率设为不相同。
本发明所公开的动力单元组发动机的原理是让每个动力单元处于高效、低排放工作状态，由两个或多个这样的动力单元通过不同组合的形式共同对外输出动力，以满足负荷响应的要求(所谓负荷响应就是根据负荷的变化，调整发动机的输出功率)。通过这种方式，可以实现在需要高功率输出时，由多个动力单元在高效、低污染状态下共同输出动力，在需要低功率输出时，可由一个动力单元在高效、低污染状态下单独输出动力或由少数几个动力单元在高效、低污染状态下共同输出动力。每个动力单元的功率可相同，也可不同。
本发明所谓的动力单元是指能够单独对外输出动力的独立作功单元，动力单元可以是传统单个缸或多个缸的曲柄活塞往复式动力单元，可以是转子发动机动力单元，可以是电机动力单元，也可以是涡轮机动力单元。本发明所谓的动力单元组发动机中的动力单元可以是一种类型，也可以是不同类型的动力单元之间的不同组合，比如活塞往复式动力单元与电机动力单元之间的组合，或者涡轮机动力单元与电机动力单元之间的组合，或者活塞往复式动力单元、涡轮式动力单元、电机动力单元之间的组合，以及上述的动力单元与其它的动力单元的不同组合；每个动力单元输出的功率可以相同也可以不同，比如一个动力单元的功率是1kw，另一个动力单元是2kw，第三个动力单元是5kw，第四个动力单元是10kw，这样就可以组合出动力单元组发动机的输出功率为最小1kw，中间为2、3、5、6、7、10、11、12和15kw，最大为18kw的11种输出功率组合，优化好每一个动力单元的输出功率，可以大幅度提高发动机的效率。
本发明中所谓动力单元也可以是由多缸构成，多涡轮构成，多转子构成。；例如，为了实现动力单元自我动平衡，可以将两个活塞互成180度设置构成双缸机，此双缸机作为一个动力单元使用。
本发明所谓的通断器是指具有接通和断开动力传递功能的装置，所述通断器可以是通过滑动齿轮进行齿轮啮合的机械接通或分离装置，也可以是弹簧式、液压式或电磁式等离合器；所谓平衡块是指用来进行动平衡的质量块；所谓A与B连动是指A转动B必须转动；所谓A与B非连动是指A的转动不迫使B转动，B的转动也不迫使A转动；所谓控制机构是指控制所述动力单元与所述动力输出总轴之间的连动或非连动的装置。
所述动力单元可以是自我动平衡的机构，也可以是需要两个或两个以上动力单元按一定相位关系共同工作才能达到动平衡的机构，还可以是需要与设有平衡块的齿轮B相啮合才能实现自我平衡的机构。每个动力单元可以不设飞轮而在动力输出总轴设置飞轮；如果每个动力单元都具有飞轮，本身具有动平衡能力，则在动力输出总轴上不需要再设置飞轮。动力单元可以在一定范围内调整自身的输出功率，例如动力单元的进气量和/或喷油量可以进行调整，但调整的幅度可以大幅度减少，以维持动力单元在高效、低污染区工作。
本发明的有益效果如下：
本发明能够实现高效、低污染的负荷响应，节能环保。
附图说明
图1为本发明的实施例1的示意图；
图2为本发明的实施例2的示意图；
图3为本发明的实施例3的示意图；
图4为本发明的实施例4的示意图；
图5为本发明的实施例5的示意图；
图6为本发明的实施例6的示意图；
图7为本发明的实施例7的示意图；
图8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21和22为本发明的实施例7的示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的动力单元组发动机，包括至少两个动力单元1和动力输出总轴2，所述每一个动力单元1分别经通断器3与所述动力输出总轴2连接。
实施例2
如图2所示的动力单元组发动机，其与实施例1的区别在于：所述通断器3设为由齿轮A301和齿轮B302构成，所述齿轮A301与所述动力单元1的动力输出轴固连，所述齿轮B302与所述动力输出总轴2轴向滑动径向连动设置，所述齿轮B302与所述齿轮A301受控制机构303控制相互啮合或分离。在所述齿轮B302上设平衡块222。所述动力单元1设为由气缸、活塞、连杆和曲轴构成的活塞往复式动力单元100。两个或两个以上所述动力单元1设置在一个机体200内。在同一所述动力单元组发动机中，所述动力单元1的类型设为不相同，和/或所述动力单元1的输出功率设为不相同。
此外，所述动力单元还可以设为转子发动机式动力单元、涡轮式动力单元、或电动机。
实施例3
如图3所示的动力单元组发动机，其与实施例2的区别在于：设置齿轮A301和齿轮B302，所述齿轮A301与所述动力单元1的动力输出轴固连，所述齿轮B302与所述动力输出总轴2共轴线非连动设置，所述齿轮A301和所述齿轮B302相啮合，所述通断器3设为离合器333，所述齿轮B302经所述离合器333与所述动力输出总轴2分离或连动。
实施例4
如图4所示的动力单元组发动机，其与实施例2的区别在于：所述齿轮A301设为双联齿轮A401，所述齿轮B302设为双联齿轮B402，形成封闭的框架受力结构使得所述动力单元组发动机结构刚性、稳定性更好。
实施例5
如图5所示的动力单元组发动机，其与实施例2的区别在于：相邻的所述往复式动力单元100的曲轴相互套装在一起，使得发动机结构更加紧凑。
实施例6
如图6所示的动力单元组发动机，其与实施例2的区别在于：所述往复式动力单元100包含由两个气缸，每个气缸所对应的曲柄成180度设置，以达到更好的动平衡。
实施例7
如图7所示的动力单元组发动机，其与实施例1的区别在于：动力单元1设为由气缸、活塞、连杆和曲轴构成的往复式动力单元100，三个的往复式动力单元100共面、互成120度设置。
实施例8
如图8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21或22所示的动力单元组发动机，其与实施例1的区别在于：动力单元1设为由气缸、活塞、连杆和曲轴构成的往复式动力单元100，曲轴由曲轴销轴7、曲柄8和曲轴主轴9构成，即曲轴分体加工，这样可以将曲轴做得很小，使发动机结构更紧凑，容易实现发动机的小型化；而且可以使加工曲轴的设备简化，便于曲轴的加工生产。其中，图8中曲轴销轴7、曲柄8和曲轴主轴9三部分设为一体式；图9中曲轴销轴7单独加工，曲柄8和曲轴主轴9设为一体式，曲轴销轴7与曲柄8上的曲轴销轴孔固定连接(包括过盈配合连接、螺栓连接等)；图10中曲轴销轴7和曲柄8设为一体式，曲轴主轴9单独加工，曲轴主轴9与曲柄8上的曲轴主轴孔固定连接；图11中在每个往复式动力单元100中，曲轴销轴7与其中一个曲柄8、一个曲轴主轴9设为一体式，另一个曲柄8和另一个曲轴主轴9分别单独加工，加工好的单独曲柄8与单独的曲轴主轴9转动连接，与曲轴销轴7固定连接，单独的曲轴主轴9与机体固定连接；图12与图11的区别在于：两个曲柄8上都有曲轴销轴7，其中一个曲轴销轴7上有孔，另一个曲轴销轴7插入其孔内组成套装曲轴销轴结构，同时单独的曲轴主轴9与曲柄固定连接，与机体转动连接；图13与图12的区别在于：两个曲轴主轴9均为单独加工，曲轴销轴7与一个曲柄8设为一体式，曲轴销轴7与另一个曲柄8固定连接，两个曲柄8与两个曲轴主轴9均为转动连接，两个曲轴主轴9与机体固定连接；图14与图13的区别在于：曲轴销轴7单独加工，且曲轴主轴9与机体设为一体式；图15与图14的区别在于：两个曲轴主轴9与两个曲柄均固定连接，与机体均为转动连接；图16与图11的区别在于：单独加工的曲轴主轴9与曲柄8固定连接，与机体转动连接；图17、18和19中曲轴销轴7与连杆设为一体式；图20、21和图22中每个往复式动力单元100包括两组气缸、活塞、连杆和曲轴。

Claims (10)

1.一种动力单元组发动机，包括至少两个动力单元(1)和动力输出总轴(2)，其特征在于：所述每一个动力单元(1)分别经通断器(3)与所述动力输出总轴(2)连接。
2.如权利要求1所述动力单元组发动机，其特征在于：所述通断器(3)设为由齿轮A(301)和齿轮B(302)构成，所述齿轮A(301)与所述动力单元(1)的动力输出轴固连，所述齿轮B(302)与所述动力输出总轴(2)轴向滑动径向连动设置，所述齿轮B(302)与所述齿轮A(301)受控制机构(303)控制相互啮合或分离。
3.如权利要求1所述动力单元组发动机，其特征在于：设置齿轮A(301)和齿轮B(302)，所述齿轮A(301)与所述动力单元(1)的动力输出轴固连，所述齿轮B(302)与所述动力输出总轴(2)共轴线非连动设置，所述齿轮A(301)和所述齿轮B(302)相啮合，所述通断器(3)设为离合器(333)，所述齿轮B(302)经所述离合器(333)与所述动力输出总轴(2)分离或连动。
4.如权利要求2或3所述动力单元组发动机，其特征在于：在所述齿轮A(301)和/或所述齿轮B(302)上设平衡块(222)。
5.如权利要求1所述动力单元组发动机，其特征在于：所述动力单元(1)设为由气缸、活塞、连杆和曲轴构成的活塞往复式动力单元(100)。
6.如权利要求1所述动力单元组发动机，其特征在于：两个或两个以上所述动力单元(1)设置在一个机体(200)内。
7.如权利要求1所述动力单元组发动机，其特征在于：所述动力单元(1)设为转子发动机式动力单元。
8.如权利要求1所述动力单元组发动机，其特征在于：所述动力单元(1)设为涡轮式动力单元。
9.如权利要求1所述动力单元组发动机，其特征在于：所述动力单元(1)设为电动机。
10.如权利要求1所述动力单元组发动机，其特征在于：在同一所述动力单元组发动机中，所述动力单元(1)的类型设为不相同，和/或所述动力单元(1)的输出功率设为不相同。
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