CN102369117A - 发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其用于增大电驱动车辆里程的发电设备(1),其具有内燃机(5)和发电机(6),该发电机与内燃机(5)的输出轴(7)同轴设置,内燃机(5)和发电机(6)位于冷却空气所流经的壳体(2,3)中。为了增大功率密度、使噪声排放最小化并能有紧凑的构造,内燃机(5)和发电机(6)设计成一个单元(10),并位于由内壳构成的大体管状的冷却室(4)中,在发电机(6)侧上,较佳为大致输出轴轴线(7′)的区域中,进气管道(8)通入冷却室(4),而在内燃机(5)侧上,较佳为输出轴轴线(7′)的区域内,排气管道(9)从冷却室(4)中伸出,而内燃机—发电机单元(10)经由消噪声的发动机轴承安装在壳体(2,3)中。

Description

发电设备
本发明涉及一种特别是用于增大电驱动车辆的里程发电设备,其具有内燃机和发电机,该发电机与内燃机的输出轴同轴设置,内燃机和发电机位于冷却空气流经的外壳中。
从US 2005/0279542 A1中已知可自行运作的便携式发电设备,为了增大电动车的里程而使用该发电设备。发电设备具有内燃机和与其同轴设置的发电机,内燃机和发电机位于同一外壳中。通过分隔壁分成两个区域的共同外壳由冷却空气流经,冷却空气在发电机区域流入外壳并在外壳的内燃机侧上的端部处流出外壳。发动机的转子和内燃机的输出轴具有风扇叶片以运送冷却空气。
US 7,049,707 B2公开了发电组件,其包括内燃机和发电机,它们经由共同的轴彼此连接。内燃机和发电机位于共同的外壳中,该外壳在内燃机侧上和发电机侧上具有用于冷却空气的进气开口,而冷却空气由风扇转子传送。
此外,在DE 39 30 901 A1中描述了包括旋转活塞内燃机和旋转活塞压缩机的机器设备。压缩机和发电机由内燃机经由皮带传动装置进行驱动。此外,内燃机经由万向节和本质上不可旋转但可纵向位移的驱动轴来驱动风扇叶轮。内燃机可经由位于风扇叶轮流中的换热器来冷却。该机器设备是在灾难事故情况下或为了军用目的而使用的可运送装置。
已知的发电设备的缺点是,它们相对不便操作且较重并占据大量安装空间。尽管已知力图通过消声外罩
Figure BPA00001445920200011
等来实现降低噪声,但典型的发电设备具有相对较高的运作噪声。因此,典型的发电设备只能有限地适用于机动车,尤其是电动车。
用作所谓的电动车增程器的发电设备能够以尽可能少的噪声来运行,占据极少的安装空间并具有较小的重量,但具有较高的功率密度。通过已知的发电设备仅能部分实现这些要求。
因此,本发明的任务是提供一种满足上述要求并具有较高功率密度和较低运行噪声的发电设备。此外,可紧凑地实施发电设备,并且其具有较小的重量,因而,它能够以简单的方式并用尽可能少的额外花费集成在典型的电动车方案中。
根据本发明这通过如下方式实现,即,内燃机和发电机以一个单元来实施,并位于壳体的大体管状的、由内壳构成的冷却室中,在发电机侧上,较佳地约在输出轴轴线区域中,进气管道通入冷却室,而在内燃机侧上,较佳地在输出轴轴线的区域内,排气管道从冷却室中伸出,而内燃机—发电机单元经由消噪声的发动机轴承安装在壳体中。
因此,内燃机—发电机被气流鞘包围,这对于噪音排放具有有利的影响。
为了进一步使运行噪声最小化并确保单元充分的冷却,有利的是,内燃机是水冷式的且至少一个空气/水换热器位于冷却室中,较佳地相对于输出轴轴线在内燃机的两侧上都设置一个空气/水换热器,内燃机较佳地实施成旋转活塞发动机。
如果以俯视图看进气管道、冷却室和排气管道设置成S形,则可以实现极其紧凑的构造。
为了实施足够大的冷却空气通过量,相对于气流,风扇位于冷却室中、发电机的上游,风扇的转子与输出轴轴线同轴设置,相对于气流,内燃机的进气管嘴较佳地位于在风扇出口的下游的冷却室中。这样,因为进气管嘴位于风扇转子的下游,所以已被预压缩的空气被吸入,这对于发动机性能有有利的影响。
如果内燃机的废气管道较佳地在输出轴轴线的区域内,且较佳地在空气/水换热器的下游通向排气管道,则可以实现极其紧凑和低噪声的方案。因为废气被注入冷却空气中,所以可以进一步降低噪声排放。
如果内燃机的提供力的部分和发电机的发电部分,尤其是发电机的转子,具有共同的轴,则可以实现极小的安装体积和最小的部件数目,尤其有利的是,发电机的转子连接到用于质量平衡的第一平衡质量或者与其形成一个单元。此外,在本发明的范围内,发电机的壳体和内燃机的输出侧壳体部分形成一个单元,并较佳地一体构造。这使实施例非常紧凑和低噪声。
此外,为了节省部件和安装空间,在非常低噪声的方案中,较佳地集成到壳体中的燃料箱位于冷却室、进气管道和排气管道的至少一侧上。
在本发明的另一实施例中,较佳地集成到壳体中的燃料箱位于冷却室、进气管道和排气管道的至少一侧上。因此,发电设备与燃料箱一起形成闭合的结构模块,并还可设计成可替换的模块,这种模块可如需要插入预先确定的车辆空间中或从其中移出。
如果较佳地与转子一体构造的第一平衡质量位于发电机的转子上,驱动轴较佳地在远离第一端的第二端上具有第二平衡质量,则可以实施节省空间的设计。
因为第一平衡质量集成到发电机的转子中,所以发电设备可以非常紧凑地实施并具有较低重量。
如果内燃机和发电机是水冷式的,内燃机的壳体和发电机的壳体具有集成的冷却通道,且内燃机的冷却通道和发电机的冷却通道无管路地彼此流体连接,则可以实现极为紧凑和低噪声的方案。尤其有利的是,发电机的壳体直接与内燃机的壳体连结,发电机的壳体较佳地与内燃机的壳体一体实施。
如果油泵位于驱动轴的第二端的区域中,该油泵的转子可旋转地连接到驱动轴,油泵较佳地位于内燃机和第二平衡质量之间,则可以有特别紧凑和轻质的构造。
下面根据附图更为详细地解释本发明。附图中:
图1以纵向剖视图示出根据本发明的发电设备;以及
图2以纵向剖视图示出发电设备的内燃机—发电机单元。
图1示出具有内壳2和外壳3的发电设备。内壳2形成冷却室4,在该冷却室中有内燃机5和发电机6,该发电机6可旋转地连接到内燃机5的输出轴7。在示例性的实施例中,内燃机5由旋转活塞发动机构成。冷却室4实施成以大体管状,在发电机侧上,进气管道8大致在输出轴轴线7′的区域内通入冷却室4内。在内燃机5侧上,排气管道9在输出轴轴线7′的区域内从冷却室4中伸出。进气管路8、冷却室4和排气管路9在图1中所示的剖视图中或在发电设备的俯视图中呈“S”形,因而,可以实现极为紧凑的包装。
由内燃机5和发电机6构成的内燃机—发电机单元10经由减振发动机轴承支承在内壳2中。由输出轴7驱动的风扇转子11位于通入冷却室4的进气管道8的嘴部8′侧上。在进气管路8、冷却室4和排气管路9中通过风扇转子11产生按照箭头S的气流,内燃机—发电机单元10具有围绕该单元呈鞘流
Figure BPA00001445920200041
形式的流体流。
内燃机5的进气管道12的进气开口12′位于风扇转子11的下游。由此,已由风扇转子11预压缩的空气可由内燃机5吸入,这对发动机性能具有有利的影响。
内燃机5实施成水冷式。冷却空气S所流经的空气/水换热器13在冷却室4中位于输出轴轴线7′的两侧上,以使内燃机5的冷却最优化。内燃机5的废气管路14的嘴部14′位于从冷却室4伸出的排出管路9的出口9′的区域内,因而,废气被直接引入冷却流S中并与冷却空气混合。这一方面允许冷却废气,另一方面有效地减少噪声排放。
燃料箱15集成到发电设备1中,在冷却室4的至少一侧上,在发电设备1的外壳3中。
如从图2中可认出,冷却剂泵16在输出轴7的第一端7a的区域内集成到内燃机—发电机单元10,而冷却剂泵的转子17可旋转地连接到输出轴7。冷却剂泵16位于内燃机—发电机单元10的朝向新鲜空气管路8的嘴部8′的那侧上。冷却水从冷却剂泵16到达发电机6的水室18和内燃机5的水室19(在图2中仅部分可见),然后供给到空气/水换热器13。内燃机1的壳体部分5a和发电机6的壳体6a直接彼此连结并具有共同的冷却系统30,发电机6和内燃机5的冷却管道18、19彼此直接流体连接,无需单独分开的管路。
内燃机—发电机单元10完全自行平衡,通过集成到发电机6的转子23中的第一平衡质量24和油泵22侧上的第二平衡质量21补偿偏心输出轴7的不平衡,该第二平衡质量可旋转地在第二端7b区域内连接到输出轴7。内燃机5的旋转活塞用附图标记20来表示。油泵22位于输出轴7与冷却剂泵16相对的那端上。
附图标记25表示发电机6的定子。
极其紧凑的发电设备1以模块化构造并因此在需要时能插入电动车的对应空间内以增大其里程。紧凑的构造和较高的功率密度允许发电设备作为增程器用于已存在的电动车方案中,而无须显著缩小可用空间和/或显著地增大总质量。

Claims (19)

1.一种尤其用于增大电驱动车辆里程的发电设备(1),所述发电设备具有内燃机(5)和发电机(6),所述发电机与所述内燃机(5)的输出轴(7)同轴设置,其中,内燃机(5)和发电机(6)设置在有冷却空气流经的壳体(2,3)内,其特征在于,内燃机(5)和发电机(6)构造成单元(10)并设置在大体管状、由内壳构成的冷却室(4)中,其中,在所述发电机(6)侧上,较佳地在大致输出轴轴线(7′)的区域内,进气管道(8)通入所述冷却室(4)中,而在所述内燃机(5)侧上,较佳地在所述输出轴轴线(7′)的区域内,排气管道(9)从所述冷却室(4)中伸出,且所述内燃机—发电机单元(10)经由消声发动机轴承支承于所述壳体(2,3)内。
2.如权利要求1所述的发电设备(1),其特征在于,所述内燃机(5)是水冷式的并在所述冷却室(4)中设置有至少一个空气/水换热器(13),较佳地相对于所述输出轴轴线(7′)在所述内燃机(5)的两侧上分别设置有空气/水换热器(13)。
3.如权利要求1或2所述的发电设备(1),其特征在于,在俯视图中,所述进气管道(8)、所述冷却室(4)和所述排气管道(9)设置成“S”形。
4.如权利要求1至3中任一项所述的发电设备(1),其特征在于,相对于气流(S),风扇设置在所述冷却室(4)中发电机(6)的上游,所述风扇的风扇转子(11)较佳地与所述输出轴轴线(7′)同轴设置。
5.如权利要求4所述的发电设备(1),其特征在于,相对于气流(S),所述内燃机(5)的进气管路(12)的进气开口(12′)位于所述冷却室(4)中、所述风扇的出口下游。
6.如权利要求1至5中任一项所述的发电设备(1),其特征在于,所述内燃机(5)的废气管路(14)较佳地在所述输出轴轴线(7′)的区域内、且较佳地在所述空气/水换热器(13)的下游通向所述排气管道(9)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的发电设备(1),其特征在于,所述内燃机(5)实施成旋转活塞发动机。
8.如权利要求1至7中任一项所述的发电设备(1),其特征在于,所述内燃机的提供力的部分和所述发电机(6)的发电部分,尤其是所述发电机(6)的转子,具有共同的轴。
9.如权利要求1至8中任一项所述的发电设备(1),其特征在于,所述发电机(6)的所述转子(23)连接到用于质量平衡的第一平衡质量(24)或与其形成一个单元。
10.如权利要求1至9中任一项所述的发电设备(1),其特征在于,所述发电机(6)的所述壳体(6a)和所述内燃机(5)的输出侧壳体部分(5a)形成一个单元,且较佳地一体构造。
11.如权利要求10所述的发电设备(10),其特征在于,所述内燃机(5)的所述输出侧壳体部分(5a)和所述壳体(6)具有共同的冷却系统(30)。
12.如权利要求1至11中任一项所述的发电设备(10),其特征在于,较佳地集成到所述壳体(2,3)中的燃料箱(15)位于所述冷却室(4)、所述进气管道(8)和所述排气管道(9)的至少一侧上。
13.如权利要求1至8中任一项所述的发电设备(10),其特征在于,它由便携式和可替换模块构成,且所述模块具有用于连接到电动车和安装到电动车内的对接单元和/或电气接口。
14.一种特别用于增大电驱动机动车里程的发电设备(1),所述发电设备具有内燃机(5),尤其是旋转活塞内燃机,以及与所述内燃机同轴设置的发电机(6),所述发电机具有可旋转地连接到所述驱动轴(7)的转子(23),与所述驱动轴一起旋转的至少一个平衡质量(24,21)位于所述内燃机(5)的所述驱动轴(7)上,其特征在于,第一平衡质量(24)位于所述发电机(6)的所述转子上,所述第一平衡质量较佳地与所述转子(23)一体构造。
15.如权利要求14所述的发电设备(1),所述转子(23)位于所述驱动轴(7)的第一端(7a)上,其特征在于,所述驱动轴(7)在远离所述第一端(7a)的第二端(7b)上具有第二平衡质量(21)。
16.如权利要求14或15所述的发电设备(1),其特征在于,冷却剂泵(16)在所述驱动轴(7)的所述第一端(7a)的区域内连结至所述发电机(6),所述冷却剂泵的转子(17)可旋转地连接到所述驱动轴(7)。
17.如权利要求14至16中任一项所述的发电设备(1),其特征在于,油泵(22)位于所述驱动轴(7)的所述第二端(7b)的区域中,所述油泵的转子可旋转地连接到所述驱动轴(7),所述油泵(22)较佳地位于所述内燃机(5)和所述第二平衡质量(21)之间。
18.如权利要求14至17中任一项所述的发电设备(1),其特征在于,所述内燃机(5)和所述发电机(6)是水冷式的,所述内燃机(5)的所述壳体(5a)和所述发电机(6)的所述壳体(6a)具有集成的冷却通道(18,19),且所述内燃机的所述冷却通道(19)和所述发电机(6)的所述冷却通道(18)无管路地彼此流体连接。
19.如权利要求18所述的发电设备(1),其特征在于,所述发电机(6)的所述壳体(6a)直接与所述内燃机(5)的所述壳体(5a)连结,所述发电机(6)的所述壳体(6a)较佳地与所述内燃机(5)的所述壳体(5a)一体构造。
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