CN102477899A - 带有壳体的发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发电机组，其特别适合用作电驱动机动车(电动车辆)中的增程器。在该发电机组中，内燃机和电机械能量转换器至少分区域地被壳体包围。通过该壳体尤其可以降低对环境的声音发射。所述发电机组的内燃机具有至少一个进气装置、一个废气排出装置和一个传动轴。气流可以经气流进入装置流入所述壳体中，该气流可以用于冷却所述内燃机。所述气流基本上是侧面地进入所述壳体，并且以一可预先规定的相对于传动轴的角度α进入所述内燃机。

Description

带有壳体的发电机组
技术领域
本发明涉及一种发电机组，其特别适合用作电驱动机动车中的增程器且其优选具有旋转式活塞发动机，尤其是具有转子活塞发动机。
背景技术
在对为延长有效行驶距离而具有借助于内燃机驱动的发电机(增程器)的电驱动机动车的开发中，出现了一些技术问题，其在车辆制造中迄今只有很小的意义。
对于以常规方式由内燃机驱动的机动车，行驶过程中往复活塞发动机通过传动装置与主动轮机械连接。行驶中不断地从往复活塞发动机中发出噪音和振动，其实质上是受荷载的影响，尤其是受转速的影响。
在带有电驱动和增程器的机动车中，内燃机在行驶过程中一般不通过驾驶员的直接作用来启动和关闭，优选地是取决于电池充电状态来启动和关闭。由于内燃机的这种不直接取决于机动车的行驶状态的运行特性，使得对于振动性能和噪音性能(NVH)提出了特别高的要求。如果与机动车的行驶状态无关地由增程器装置产生额外的噪音和/或振动，机动车的乘员就会感觉到被干扰。
从现有技术中公知有一种内燃机，尤其是一种转子式活塞发动机，其与电机械能量转换器相耦联。从DE 9100340U1中已经公知了一种内燃机与发电机的组合，其中该组合由消音壳体包绕并且该壳体可以由水从中流过。
DE 2346820 A1公开了一种机组，其具有内燃机和发电机，并且安排在一外壳中。在此流动有冷空气，该冷空气是由鼓风机向该外壳中输送的，在从该外壳流出时流过安排在单独箱体中的排气管并且在此进行冷却。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于发电机组的优化了的壳体，该发电机组尤其适合用作机动车中的增程器。
本发明的该目的主要是通过权利要求1所述的一种装置来达到，该装置的优选的方案主要通过从属权利要求来描述。
本发明涉及一种发电机组，其特别适合用作电驱动机动车(电动车辆)中的增程器。在该发电机组中，内燃机和电机械能量转换器至少分区域地由壳体包绕。通过该壳体，尤其可以降低对环境的声音发射。所述发电机组的内燃机具有至少一个进气装置、一个废气排出装置和一个传动轴。气流可以经气流进入装置流入所述壳体中，该气流可以用于冷却所述内燃机。所述气流基本上侧面地进入所述壳体，并且以一可预先规定的相对于传动轴为α的角度地进入所述内燃机。
下面参照带有转子活塞发动机的增程器来说明本发明，在该发动机中基本呈三角形的活塞运转在安排在马达壳体中的偏心轴上。然而本发明还可以用于带有两个、四个或者更多活塞角(Kolbenecken)的转子活塞发动机，并且一般地还可以用于具有在所述壳体内中心运转的旋转式活塞的旋转式活塞发动机。此外本发明还可以用于带有两个、三个或者更多相邻布置的活塞的旋转式活塞发动机。
本发明意义上的电驱动车辆应理解成是一种一般通过至少一个电动马达驱动的机动车。这样一种电动马达尤其可被理解为电机械能量转换器，其中可以通过电机械能量转换器把电能转换成机械能，并且反之亦然。由所述发电机组提供的电能一般用于延长所述电机动车的有效行程。
本发明意义上的发电机组应理解为是这样一种装置，其把化学能量，尤其是通过一种放热反应产生的能量，首先转换成机械能，然后转换成电能。为了将化学能量转换成机械能，尤其是应采用内部燃烧的内燃机。内部燃烧的内燃机优选地是构成为往复式活塞或者旋转式活塞发动机，或者说构成为转子式活塞发动机。为了把这种机械能转换成电能，优选的是在发电机运行中使用电机械能量转换器。
本发明意义上的增程器应理解为一种具有至少一个内燃机和至少一个电机械能量转换器的装置。在此所述内燃机和所述电机械能量转换器基本上具有相同的额定功率。所述增程器尤其是用于延长所述电驱动车辆的有效行程。为了使电动车亮的有效行程得到延长，优选的是在所述内燃机中把化学能量转换成机械能并且优选的是直接传输到所述电机械能量转换器。在该电机械能量转换器中把所述机械能转换成电能，然后输送到储能装置中存储起来和/或输送连接到至少一个电动马达中。此外，优选的是所述电机械能量转换器可以直接或者间接地与所述内燃机的一个传动轴相耦联，优选的是所述内燃机的传动轴与所述电机械能量转换器的传动轴相互同轴地布置，尤其优选的是所述电机械能量转换器和所述内燃机具有一共同的轴以进行功率传输。
本发明意义上的壳体应理解为这样一种壁，其至少分区域地包绕或者遮盖所述内燃机，优选的是还至少分区域地包绕或者遮盖所述电机械能量转换器。优选地，所述壳体基本上完全地包绕或者遮盖这两个机器。优选的是所述壳体构成基本封闭的空间，尤其是用于声音衰减，然而该基本封闭的空间应能够可以向内燃机输送空气和从内燃气中排出气体，尤其应可以排出所述内燃机的废气。优选地，可以通过该壳体来降低从所述发电机组向环境发出的空气声(Luftschalls)。此外优选的是，所述壳体设置成用于阻挡这两个机器的环境影响，或者说降低其对环境的影响。优选的是，通过所述壳体来影响在内燃机运行过程中产生的热向壳体外部的区域中放出，尤其是减小或者阻止该热量的释放。为了能够进入气流，所述壳体具有气流进入装置。在所述内燃机运行中产生的废气可以通过至少一个排气装置从所述壳体中排出。
本发明意义中的内燃机应理解为这样一种装置，其通过放热反应，优选的是以内部燃烧，把化学能量转换成机械能。此外优选的是，内燃机应理解为一种往复式活塞发动机、优选的是旋转式活塞发动机，特别优选的是转子式活塞发动机。优选的是在转子活塞发动机中，基本呈三角形的活塞在马达壳中进行行星样的运动。为此，所述转子尤其是支承在设计成偏心轴的传动轴上。优选的是所述偏心轴在壳体中运转。本发明还可以用在有两个、四个或者更多活塞角的转子式活塞中，并且尤其可以用于具有在壳体内中心地运转的旋转活塞的旋转活塞发动机和往复活塞发动机。此外，本发明还可以用于带有两个、三个或者更多毗邻安排的活塞的旋转活塞发动机。
本发明意义中的电机械能量转换器应理解为把机械能转换成电能并且可以把电能转换成机械能的机器。优选的是，所述电机械能量转换器具有传动轴。此外优选的是，所述电机械能量转换器实施为一个发电机，尤其优选的是隐极式(innenpolig)发电机。
本发明意义上的进气装置应理解为这样一种装置，即从壳体周围发出的空气或者从壳体内部发出的空气通过该装置进入所述内燃机中。优选的是，这种空气用于在内燃机内部的放热反应。优选的是，所述进气装置构造成燃烧室壁内的空隙。进一步优选的是，进气装置可以通过控制装置来进行关闭或者打开。通过所述进气装置的空气流入优选的是通过内燃机的活塞来控制，尤其是通过活塞的边缘来控制。
本发明意义上的废气排出装置应理解为这样一种装置，即在放热反应中、尤其是在内燃机内产生的废气可以通过该装置从其中排出。优选的是，废气排出装置构造成为内燃机壁中的空隙。进一步优选的是，废气排出装置可以通过控制装置来进行关闭或者打开，优选的是通过阀门来控制。通过所述废气排出装置的废气排出也可以是通过内燃机的活塞控制的。
本发明意义上的内燃机的传动轴应理解为这样一种轴，即在放热反应中产生的机械能至少部分地传递到该轴上。所述机械能可以以所述传动轴的转速和转矩的形式取得。优选的是所述传动轴构造成为偏心轴。进一步优选的是在所述传动轴上支承一活塞，优选的是该活塞是滚动支承的，特别优选的是其借助于滚针轴承(Nadellager)支承。优选的是该传动轴支承在所述内燃机的壳体中，优选的是滚动支承。
本发明意义上的气流进入装置应理解为这样一种装置，即气流可以通过该装置流入到所述壳体中。尤其是，通过该气流进入装置可以阻止在壳体内尤其是在内燃机运行过程中产生的噪音从壳体向外发出，或者至少是使之难于向外发出。优选的是，通过气流进入装置来降低或者优选的是防止气流流入壳体时的噪音。
本发明意义上的气流排出装置应理解为这样一种装置，即气流可以通过该装置从壳体中流出。尤其是，通过该气流排出装置可以阻止在壳体内尤其是在内燃机运行过程中产生的噪音从壳体向外发出，或者至少是使之难于向外发出。优选的是，通过气流进入装置来降低或者优选的是防止气流流入壳体时的噪音。优选的是这样安排气流排出装置，使其能够至少分区域地包绕排气装置，进一步优选的是所述气流排出装置设置在壳体外部从而使得一种简化的壳体构造成为可能。
本发明意义上的通风装置应理解为这样一种设置，即其可用于产生气流。所述通风装置尤其是产生一种从壳体外至壳体内的气流，或者是产生沿着所述内燃机方向的气流。
本发明意义上的排气装置应理解为这样一种装置，即能够通过该装置从壳体中导出运行过程中在内燃机中产生的废气。为此，所述排气装置应直接或者间接地与废气排出装置连接。优选的是，在所述排气装置中净化所述废气，进一步优选的是，所述排气装置起到废气声音衰减器的作用。
在一优选的实施方式中，气流的至少一部分通过进气装置借助于通风装置送入所述壳体中。通过所述通风装置尤其能够按需要调节送入壳体中的气流。因此，至少可以降低所述噪音发射，从而提供一种优化了的发电机组。
在一优选的实施方式中，该进气装置由遮盖装置遮盖。这样的遮盖装置优选的是设计成翻板，尤其优选的是设计成至少单侧开放的翻板。进一步优选的是，所述遮盖装置具有一种蘑菇样(pilzartig)的构造。通过这种遮盖装置可以至少使空气声难于从所述壳体中发出，从而提供一种优化了的发电机组。
在一进一步优选的实施方式中，空气通过内燃机的进气装置流入其中，且把空气从壳体的内空间抽吸到内燃机中。通过抽入放热反应用的空气，可以在不使用通风装置的情况下，通过进气装置达到气流，从而可以把通风装置的尺寸做小，或者优选的是可以完全地取消通风装置。由于不使用通风装置或者缩小了通风装置，从而可以在空气流入壳体中时产生较少的噪音发射，从而提供一种优化了的发电机组。
在一优选的实施方式中，所述气流进入装置至少分区域地具有基本呈管状的构造。此处，管状构造应理解为，流入壳体中的气流至少分区域地由壁封闭，优选的是完全地由一个壁封闭。通过气流进入装置的管状构造可以在流入壳体中时有目标地控制所述气流，从而避免不必要的噪音发射。从而通过气流进入装置的管状构造提供一种优化了的发电机组。
在一优选的实施方式中，所述气流进入装置具有多个气流转向装置。该气流转向装置应理解为是管道弯曲或者是空气引导件，其优选布置在一管子内部。优选的是，在两个气流转向装置上把所述气流相应地转最小30°、最大120°的角。进一步优选的是，通过另一个气流转向装置把所述气流转最小60°、最大210°的角。优选的是可以通过气流转向装置在气流进入壳体中时达到一种虹吸管样的气流分布。尤其是通过所述气流转向装置使得至少难于从所述壳中发出声音发射，或者优选的是防止从所述壳中发出声音发射，从而提供一种优化了的发电机组。
在一优选的实施方式中，所述内燃机具有点火装置。在此所述点火装置还应理解为一种譬如在使用柴油时优选采用的预热装置(Glüheinrichtung)，优选的是，理解为火花塞。优选的是所述内燃机与其点火装置沿着气流进入装置的方向对齐，于是，优选的是进入的气流基本在点火装置的区域中涌向内燃机。在所述点火装置的区域中可能出现较高的声音发射和/或出现所述内燃机的较高的温度。如果在其点火装置的区域中所述内燃机受到气流的冲击，就可以在该区域中产生气垫或者说气流，这种气垫或者说气流尤其是在该区域中影响所述内燃机的温度，优选的是降低所述内燃机的温度，并且从而提供一种优化了的发电机组。
附图说明
本发明的其它特征、优点和实施方式参照下面的附图说明给出。在附图中：
图1是带有一气流进入装置和一气流放出装置的发电机组的剖面图，
图2是带有气流进入装置、废气排出装置和点火装置的一个转子活塞内燃机的长短辐旋轮线/余摆线区域的剖面图，
图3是气流进入装置的不同实施方式，
图4是剖开的发电机组的俯视图。
具体实施方式
在图1中示出经所述发电机组的一个剖面。在此，气流3a侧面经遮盖装置4通过通风装置5流入壳体1。在壳体1中把内燃机2布置成能够使其在其点火装置(图中未示出)的区域中被气流3a冲击。在该实施例中示出了一个带有转子活塞9的转子活塞技术类型的内燃机。其中，传动轴6相对于气流3a呈直角。气流3a在经气流排出装置7和壳体1流出之前，基本上是流过壳体1的。气流排出装置7位于壳体1的外部，但与其气体密封地连接。气流排出装置7具有声音衰减装置17。通过声音衰减装置17一方面可以衰减流出的气流3的噪音，另一方面使得内燃机2的声音发射难于从壳体2发出。内燃机2运行所需要的空气通过进气装置11进入所述内燃机。在内燃机2内部的燃烧过程中产生的废气通过废气排出装置12流出内燃机2并且由排气装置8排出壳体1。排气装置8由气流排出装置7包绕。通过安排排气装置8和气流排出装置7，一方面达到在内燃机2长时间运行后发热的排气装置8相对于壳体1的热隔离，另一方面通过排气装置8周围所形成的气罩使得能够有一个附加的噪音衰减。
在图2中示出经转子活塞发动机的长短辐旋轮线/余摆线区域的示意的剖面。在此图中可以在长短辐旋轮线/余摆线轨迹10内部看到三角形的转子活塞9。长短辐旋轮线/余摆线轨迹10在该剖面区域中由进气装置11和废气排出装置12以及点火装置13来中断。气流3在点火装置13的区域中侧面地冲击内燃机2。尤其是在长短辐旋轮线/余摆线轨迹10的间断区域中可产生加强的声音发射。
图3中示意出气流进入装置14的许多可能的实施方式中的两个可能的实施方式。图3a)示出气流3经之进入的带有两个气流转向装置15的气流进入装置14。该气流进入装置14具有管状构造。气流3通过这两个气流转向装置15被螺旋式地转向。尤其是通过气流3的这种螺旋式转向使得从所述壳体发出的声音发射难于经气流进入装置14向外发出。
在图3b)中示出带有三个气流转向装置15的气流进入装置14。在该实施方式中气流3基本以与其再从气流进入装置流出的角度相同的角度进入气流进入装置14。通过气流转向装置15可以多重地转向气流3，并且从而使得声音发射难于从壳体1向外经气流进入装置14发出。
图4中用剖视图从上往下示出了所述发电机组的一个示意图。在此可以看出气流3a如何通过气流进入装置14流入壳体1中。在此气流3a以角α冲击内燃机2。在此α基本是一直角。角α处于内燃机2的传动轴6与气流3a的流动方向之间，如同该气流基本上冲击内燃机2那样。在此内燃机2的从动轴6同时是电机械能量转换器16的主动轴。内燃机2通过排气装置8把燃油燃烧时产生的废气从壳体1排出。气流3在壳体1与排气装置8之间流出壳体1。在此气流3流经气流排出装置7。气流排出装置7具有声音衰减装置17。通过该声音衰减装置17，不仅可以衰减流出的气流3的噪音，还能够降低内燃机2的从壳体1出来的声音发射。
附图标记列表：
1壳体
2内燃机
3气流
4遮盖装置
5通风装置
6传动轴
7气流排出装置
8排气装置
9转子活塞(Kreiskolben)
10长短辐旋轮线/余摆线轨迹(Trochoidenlaufbahn)
11进气装置
12废气放出装置
13点火装置
14气流进入装置
15气流转向装置
16电机械能量转换器
17声音衰减装置

Claims (12)

1.发电机组，其特别适合用作电驱动机动车中的增程器，其中，在该发电机组中，内燃机(2)和电机械能量转换器(16)至少分区域地由壳体(1)包围着，并且其中所述内燃机(2)具有至少一个进气装置(11)、一个废气排出装置(12)和传动轴(6)，其特征在于，气流(3)可以经气流进入装置(14)流入所述壳体(1)中，并且所述气流(3)基本上是侧面地进入所述壳体，并且以可预先规定的相对于传动轴(6)的角α进入所述内燃机(2)。
2.如权利要求1所述的发电机组，其特征在于，所述气流(3)的至少一部分通过通风装置(5)送入所述壳体中。
3.如权利要求2所述的发电机组，其特征在于，所述通风装置(5)由遮盖装置(4)遮盖。
4.如上述权利要求之任一项所述的发电机组，其特征在于，所述气流(3)至少部分地在排气装置(8)的区域中通过气流排出装置(7)从壳体(1)中排出，其中所述气流排出装置(7)至少分区域地包绕所述排气装置(8)。
5.如上述权利要求之任一项所述的发电机组，其特征在于，所述气流排出装置(7)具有声音衰减装置(17)并且尤其布置在所述壳体(1)的外部。
6.如上述权利要求之任一项所述的发电机组，其特征在于，所述内燃机(2)的进气装置(11)至少部分地从壳体(1)的内部空间抽取空气，并且该空气至少部分地通过所述废气排出装置(8)从所述内燃机(2)中排出，并且通过排气装置(7)从所述壳体(1)中流出。
7.如上述权利要求之任一项所述的发电机组，其特征在于，所述气流进入装置(14)至少分区域地具有基本呈管状的构造。
8.如权利要求7所述的发电机组，其特征在于，所述气流进入装置(14)具有多个气流转向装置(15)。
9.如权利要求7或8所述的发电机组，其特征在于，所述气流(3)流经多个气流转向装置(15)并且以与其流入时相同的角度从所述气流进入装置(14)中流出。
10.如上述权利要求之任一项所述的发电机组，其特征在于，所述气流进入装置具有声音衰减装置。
11.如上述权利要求之任一项所述的发电机组，其特征在于，所述内燃机(2)具有点火装置(13)，并且所述内燃机(2)与所述点火装置(13)沿着所述气流进入装置(14)的方向对齐。
12.如上述权利要求之任一项所述的发电机组，其特征在于，所述内燃机(2)是旋转式活塞发动机，尤其是转子活塞发动机。
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