CN102678305A - 一种汽车发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车发动机，包括机体、曲轴和空调发电机，所述的空调发电机包括定子和转子，所述的空调发电机布置在汽车发动机的前部，由汽车发动机的曲轴驱动，空调发电机定子的轴线与汽车发动机曲轴主轴颈的轴线同轴。本发明能够向车载空调系统提供电力，空调发电机布置在汽车发动机曲轴的前端，无需皮带驱动，发动机结构简单，便于车载空调系统采用整体布置结构。

Description

一种汽车发动机

[技术领域]

本发明涉及汽车，尤其涉及一种能够为汽车空调提供电力的汽车发动机。

[背景技术]

传统大中型客车采用的非独立式空调系统采用分体式布置，空调压缩机安装在发动机前端经曲轴皮带轮带动，空调风机由汽车发动机的曲轴皮带轮拖动DC24V发电机供电。车载空调系统采用分体式布置带来的缺点是，系统结构复杂、压缩机的管道很长，容易造成制冷剂泄漏，污染环境；汽车发动机结构复杂，曲轴皮带轮需要带动的附件多，容易出现故障。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，能够向车载空调电动压缩机提供电力，便于车载空调系统采用整体布置结构的汽车发动机。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种汽车发动机，包括机体和曲轴，其特征在于，包括空调发电机，所述的空调发电机包括定子和转子，所述的空调发电机布置在汽车发动机的前端，由汽车发动机的曲轴直接驱动空调发电机的转子，空调发电机转子的轴线与汽车发动机曲轴主轴颈的轴线同轴，在汽车发动机曲轴的前端安装有冷却风扇，空调发电机的外壳固定在发电机支撑架或者汽车车架上，空调发电机的转子安装在汽车发动机曲轴的前端轴的后轴颈上，由汽车发动机曲轴的前端轴的后轴颈驱动，冷却风扇布置在空调发电机的前方，空调发电机设置于发动机机体与冷却风扇之间。这样，可以通过发动机曲轴直接带动空调发电机的工作，给汽车空调提供稳定可靠的电力驱动空调电动压缩机工作，从而达到制冷或者制热的目的，这种通过曲轴直接带动空调发电机发电的结构形式，与传统的采用皮带轮带动机械压缩机工作的方式相比，空调电动压缩机和发动机之间没有机械传动机构，可以大幅度减少压缩机的机械磨损，降低了能量损耗，同时，结合汽车电瓶作为后备电源，也可以使汽车在停驶时依然可以达到使用空调制冷或者制热的效果，特别是这种通过发动机曲轴直接驱动空调发电机工作的结构形式，空调发电机工作效率高、能量损耗低、工作稳定可靠，汽车发动机通过空调发电机向车载空调系统提供电力，用以带动空调系统的压缩机和风机，空调发电机布置在汽车发动机的前部，由汽车发动机的曲轴直接驱动，无需皮带驱动，发动机结构简单，特别是将发电机设置在发动机和皮带轮之间，可以大幅度减少空调发电机所占用汽车发动机舱的空间，充分利用了皮带轮中部的内凹空腔，有利于对现有汽车进行改进。本发明有利于车载电动压缩机空调系统采用整体布置结构，压缩机的管道短，制冷剂不易泄漏，可以简化车载空调系统的结构、提高环保性能。

本发明另一技术方案如下，汽车发动机包括机体和曲轴，其特征在于包括空调发电机，所述的空调发电机包括定子和转子，所述的空调发电机布置在汽车发动机的前端，由汽车发动机的曲轴直接驱动空调发电机的转子，空调发电机转子的轴线与汽车发动机曲轴主轴颈的轴线同轴，在汽车发动机曲轴的前端安装有冷却风扇，空调发电机的转子安装在汽车发动机曲轴的前端轴的后轴颈上，由汽车发动机曲轴的前端轴的后轴颈驱动，冷却风扇布置在空调发电机的前方，空调发电机设置于发动机机体与冷却风扇之间，发电机外壳直接与发动机机体连接。这样，在上一技术方案所具备的优势上，本发明还具有发电机与发动机之间的位置准确，连接牢固可靠，不易松动，不易产生振动移位，可充分保证了系统的正常运转的优势。

本发明的特征还在于所述冷却风扇相邻发动机机体一侧内凹形成空调发电机安装腔体。这样，空调发电机可以安装到冷却风扇内凹空腔内，进一步减少了空调发电机在发动机舱内所占用的空间，有利于对现有汽车进行改进更换。

本发明的特征还在于冷却风扇相邻发动机机体一侧设置有封闭装置。这样，冷却风扇相邻发动机机体一侧设置有封闭装置后，可以有效地防止灰尘、雨水或者其他异物进入空调发电机内，能够对空调发电机起到良好的保护作用。

本发明的特征还在于所述封闭装置为柔性封闭装置。这样，可以有效地降低机械摩擦，同时，密封效果好。

本发明的特征还在于所述封闭装置为刚性封闭装置。这样，刚性封闭能够对发电机起到良好的固定限位作用，同时，密封性能好、使用寿命长、例如可采用油封轴承等封闭装置封闭后，基本上可以断绝灰尘、水汽等对空调发电机有严重损害的物质进入空调发电机内部，充分保证了空调发电机的安全性。

本发明的特征还在于所述空调发电机是永磁式直流发电机，所述的转子包括永磁体的磁极。这样，空调发电机的转子采用永磁体磁极极大地简化了发电机的结构，相对于励磁式发电机而言，具有空调发电机结构简单，工作性能稳定可靠的优点。

本发明的特征还在于所述空调发电机是单边永磁盘式直流发电机。这样，采用单边永磁盘式设置可以进一步降低发电机的厚度，节约空间，使得汽车发动机仓的有限空间得到更为合理的利用。

本发明的特征还在于所述空调发电机是两边永磁盘式直流发电机。这样，采用两边永磁盘式设置可以使发电机的磁场布置更加充分合理，使其没有或者仅有极少的磁场盲区，有利于提高空调发电机的效率。

本发明的特征还在于所述空调发电机是交流发电机。这样，发电机工作后，可以给空调电动压缩机及汽车上其他交流电设备供电。

本发明的特征还在于所述空调发电机是永磁同步发电机，这样，采用永磁体作为发电机的磁场形成部件，可以极大的简化发电机的结构，同时，发电机的磁场极其稳定可靠，发电机故障少，性能及效率稳定可靠。

本发明的特征还在于所述空调发电机是三相永磁同步发电机，这样，采用永磁体作为发电机的磁场形成部件，可以极大的简化发电机的结构，同时，发电机的磁场极其稳定可靠，发电机故障少，性能及效率稳定可靠，发电机工作后，可以给空调电动压缩机及汽车上其他三相电设备供电。

本发明的特征还在于所述空调发电机是单相永磁同步发电机，这样，采用永磁体作为发电机的磁场形成部件，可以极大的简化发电机的结构，同时，发电机的磁场极其稳定可靠，发电机故障少，性能及效率稳定可靠，发电机工作后，可以给空调电动压缩机及汽车上其他单相电设备供电。

本发明的特征还在于所述空调发电机是盘式永磁同步发电机。这样，对于汽车发动机仓有限的空间来说，盘式永磁同步发电机可以节约大量的发电机占用长度，从而可以使得在不大幅度改变汽车结构的前提下，对将现有汽车中所使用的机械压缩机进行改造成为电动压缩机空调成为可行。

本发明的特征还在于所述盘式永磁同步发电机的中间为转子，定子设置在转子的两边，转子固定在驱动轴上，圆盘转子两侧各有一圆盘定子，圆盘定子通过其定子铁心固定在发电机机壳上。这样，在同样面积的情况下，发电机的利用率达到了最大比率，发电机的效率高，能耗少。

本发明的特征还在于所述盘式永磁同步发电机为单定子、单转子结构，包括一个定子、一个转子和机壳，其定子和转子均为圆盘式，定子包括定子铁心、定子绕组，定子绕组嵌放在定子铁心中，定子通过定子铁心固定在机壳上，转子铁心的表面按极性分布并固定了永磁磁极，转子固定在驱动轴上。这样，可以进一步缩小发电机的尺寸，且发电机为单定子、单转子结构稳定可靠，使得发电机在高速运转过程中，不会受到汽车在行进过程中的颠簸影响，充分保证了发电机的效率。

本发明的特征还在于所述的空调发电机为双电压输出发电机，其中一电压线路专供空调电动压缩机使用。这样，因汽车空调电动压缩机功率大，需要高电压来保证低电流运行，而双电压输出的发电机可以在保证空调电动压缩机的正常运行的情况下，同时提供给汽车其他电气元件低电压电源，一个发电机解决了汽车各电气元件的电源问题。

本发明的特征还在于所述空调发电机在汽车发动机启动时，是发动机的启动马达，发动机启动后，自动转换为空调发电机。这样，采用上述空调发电机后，可以将汽车发动机启动马达省略，进一步节约了汽车发动机舱的空间，简化了汽车结构，有利于降低汽车成本并进一步简化汽车的结构，同时，还充分保证了汽车的系统运转稳定性。

本发明的特征还在于所述的空调发电机设置有改变转子转速的变速器。这样，可以使得在汽车发动机低转速运行时，空调发电机转子获得高转速，从而保证了电源的可靠性。

本发明的特征还在于所述空调发电机为空调电动压缩机发电机。这样，汽车空调电动压缩机的电源与汽车其他元件用电源分开，可以解决汽车电源电压低、功率低及供电不稳定的问题，目前，汽车电源一般为12V-24V，因汽车电器基本上都是小功率、弱电流电器，因此，这样的汽车电源无法匹配汽车空调电动压缩机，而采用变压器等方式来改变电路，也无法满足汽车空调大功率强电流的需要，而本方案采用空调发电机为汽车空调供电可以充分保证空调的电源稳定性，可以充分保证和满足汽车空调所需电压及电流，使得汽车空调可以正常稳定地工作。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明汽车发动机实施例1的结构示意图。

图2是本发明汽车发动机实施例2的结构示意图。

图3是本发明汽车发动机实施例3的结构示意图。

图4是本发明汽车发动机实施例4的结构示意图。

图5是本发明汽车发动机实施例5的结构示意图。

图6是本发明汽车发动机实施例6的结构示意图。

图7是本发明汽车发动机实施例7的结构示意图。

图8是本发明汽车发动机实施例8的结构示意图。

图9是本发明汽车发动机实施例9的结构示意图。

图10是本发明汽车发动机实施例10的结构示意图。

图11是本发明汽车发动机实施例11的结构示意图。

[具体实施方式]

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明如附图所示，包括空调发电机1、定子2、转子3、汽车发动机4、发动机的曲轴5、皮带轮6及发电机支撑架7，各附图中，编号相同的，其说明相同。图1所示的本发明汽车发动机的实施例1中，汽车发动机4包括机体和曲轴5，汽车发动机4还包括有空调发电机1，所述的空调发电机1包括定子2和转子3，所述的空调发电机1布置在汽车发动机4的前端，由汽车发动机4的曲轴5直接驱动空调发电机1的转子3，空调发电机1转子3的轴线与汽车发动机的曲轴5主轴颈的轴线同轴，在汽车发动机的曲轴5的前端安装有冷却风扇6，空调发电机1的外壳固定在发电机支撑架7上，空调发电机1的转子3安装在汽车发动机的曲轴5的前端轴的后轴颈上，由汽车发动机4的曲轴5驱动，冷却风扇6布置在空调发电机1的前方，空调发电机1设置于发动机机体与冷却风扇6之间。

图2所示的本发明汽车发动机的实施例2中，汽车发动机4包括机体和曲轴5，还包括空调发电机1，所述的空调发电机1包括定子2和转子3，所述的空调发电机1布置在汽车发动机4的前端，由汽车发动机4的曲轴5直接驱动空调发电机1的转子3，空调发电机1转子3的轴线与汽车发动机的曲轴5主轴颈的轴线同轴，在汽车发动机的曲轴5的前端安装有冷却风扇6，空调发电机1的转子3安装在汽车发动机的曲轴5的前端轴的后轴颈上，由汽车发动机的曲轴5驱动，冷却风扇6布置在空调发电机1的前方，空调发电机1设置于发动机机体与冷却风扇6之间，发电机外壳通过螺栓直接与发动机机体连接。

本发明的特征还在于所述冷却风扇6相邻发动机机体一侧内凹形成空调发电机1安装腔体8。如图3所示，冷却风扇6相邻发动机机体一侧内凹形成空调发电机1安装腔体8。

本发明的特征还在于冷却风扇6相邻发动机机体一侧设置有封闭装置9。如图4所示，冷却风扇6相邻发动机机体一侧设置有封闭装置9。

本发明的特征还在于所述封闭装置9为柔性封闭装置。如图5所示，所述封闭装置9为柔性封闭装置。

本发明的特征还在于所述封闭装置9为刚性封闭装置。如图4所示，所述封闭装置9为刚性封闭装置。

本发明的特征还在于所述的空调发电机1是永磁式直流发电机，所述的转子3包括永磁体的磁极。如图6所示，所述的空调发电机1是永磁式直流发电机，所述的转子3包括永磁体的磁极。

本发明的特征还在于所述的空调发电机1是单边永磁盘式直流发电机。如图7所示，所述的空调发电机1是单边永磁盘式直流发电机，该发电机的外壳为隔磁材料制成。

本发明的特征还在于所述的空调发电机1是两边永磁盘式直流发电机。如图8所示，空调发电机1是两边永磁盘式直流发电机。

本发明的特征还在于所述的空调发电机1是交流发电机。如图1-11所示，空调发电机1也可以为交流发电机。

本发明的特征还在于空调发电机1是永磁同步发电机。如图1-11所示，空调发电机1也可以为永磁同步发电机。

本发明的特征还在于空调发电机1是三相永磁同步发电机。如图1-11所示，空调发电机1也可以为三相永磁同步发电机。

本发明的特征还在于空调发电机1是单相永磁同步发电机。如图1-11所示，空调发电机1也可以为单相永磁同步发电机。

本发明的特征还在于空调发电机1是盘式永磁同步发电机。如图6、图7、图8、图9、图10所示，空调发电机1为盘式永磁同步发电机。

本发明的特征还在于空调发电机1是所述的盘式永磁同步发电机的中间为转子3，定子2设置在转子3的两侧，转子3固定在驱动轴上，圆盘转子3两侧各有一圆盘定子2，圆盘定子2通过其定子2铁心固定在发电机机壳上。如图8所示，盘式永磁同步发电机的中间为转子3，定子2设置在转子3的两边，转子3固定在曲轴5上，圆盘转子3两侧各有一圆盘定子2，圆盘定子2通过其定子2铁心固定在汽车发动机4机壳上。

同样地，盘式永磁发电机也可以为双转子3三定子2结构，如图10所示即为双转子3三定子2结构，其中，两个圆盘转子3分别设置在三个定子2之间，另外，也盘式永磁发电机还可以设置为双转子3、单定子2结构，如图14所示，两个转子3中间设置一个定子2。

本发明的特征还在于空调发电机1是所述的盘式永磁同步发电机为单定子2、单转子3结构，包括一个定子2、一个转子3和机壳，其定子2和转子3均为圆盘式，定子2包括定子2铁心、定子2绕组，定子2绕组嵌放在定子2铁心中，定子2通过定子2铁心固定在机壳上，转子3铁心的表面按极性分布并固定了永磁磁极，转子3固定在驱动轴上。如图6所示，盘式永磁同步发电机为单定子2、单转子3结构，包括一个定子2、一个转子3和机壳，其定子2和转子3均为圆盘式，定子2包括定子2铁心、定子2绕组，定子2绕组嵌放在定子2铁心中，定子2通过定子2铁心固定在机壳上，转子3铁心的表面按极性分布并固定了永磁磁极，转子3固定在驱动轴上。

本发明的特征还在于所述的空调发电机1为双电压输出发电机，其中一电压线路专供电动空调电动压缩机使用。如图10所示空调发电机1为双电压输出发电机，其中可设置至少两组转子3，从而可以产生不同电压输出。

本发明的特征还在于所述空调发电机1在汽车发动机4启动时，是发动机的启动马达，发动机启动后，自动转换为空调发电机1。如图1-11所示，所述空调发电机1在汽车发动机4启动时，可做为发动机的启动马达，发动机启动后，则自动转换为空调发电机1。

本发明的特征还在于所述的空调发电机1设置有改变转子3转速的变速器。

本发明的特征还在于所述空调发电机1为空调电动压缩机发电机，其专用于给汽车空调电动压缩机提供电源，特别是用于目前汽车传统的机械式压缩机空调系统改为电动压缩机空调系统提供电源，当然，也可以作为新式汽车电动压缩机空调系统的集成电源。

在本发明上述技术方案中，冷却风扇包括叶片及毂，叶片安装在毂上或者直接与毂为一体成型，其中，所述毂一端封闭，另一端开口并套装在发动机曲轴上，冷却风扇通过螺栓固定在发动机曲轴前端。

本发明所述空调发电机1达到下述技术指标：

峰值运行功率：15KW

额定运行功率：10KW

发电线电压：180-400V

最大反电动势：500V

最大线电流：85A

运行转速：700-3000rpm

极限运行转速：4500rpm

效率：65-95％

Claims (10)

1.一种汽车发动机，包括机体和曲轴，其特征在于，包括空调发电机，所述的空调发电机包括定子和转子，所述的空调发电机布置在汽车发动机的前端，由汽车发动机的曲轴直接驱动空调发电机的转子，空调发电机转子的轴线与汽车发动机曲轴主轴颈的轴线同轴，在汽车发动机曲轴的前端安装有冷却风扇，空调发电机的外壳固定在发电机支撑架或者汽车车架上，空调发电机的转子安装在汽车发动机曲轴的前端轴的后轴颈上，由汽车发动机曲轴的前端轴的后轴颈驱动，冷却风扇布置在空调发电机的前方，空调发电机设置于发动机机体与冷却风扇之间。

2.一种汽车发动机，包括机体和曲轴，其特征在于，包括空调发电机，所述的空调发电机包括定子和转子，所述的空调发电机布置在汽车发动机的前端，由汽车发动机的曲轴直接驱动空调发电机的转子，空调发电机转子的轴线与汽车发动机曲轴主轴颈的轴线同轴，在汽车发动机曲轴的前端安装有冷却风扇，空调发电机的转子安装在汽车发动机曲轴的前端轴的后轴颈上，由汽车发动机曲轴的前端轴的后轴颈驱动，冷却风扇布置在空调发电机的前方，空调发电机设置于发动机机体与冷却风扇之间，发电机外壳直接与发动机机体连接。

3.根据权利要求1所述的汽车发动机，其特征在于所述冷却风扇相邻发动机机体一侧内凹形成空调发电机安装腔体。

4.根据权利要求1所述的汽车发动机，其特征在于所述冷却风扇相邻发动机机体一侧设置有封闭装置。

5.根据权利要求4所述的汽车发动机，其特征在于所述封闭装置为柔性封闭装置；或者所述封闭装置为刚性封闭装置。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的汽车发动机，其特征在于，所述的空调发电机是永磁式直流发电机，所述的转子包括永磁体的磁极；或者所述的空调发电机是单边永磁盘式直流发电机；或者所述的空调发电机是两边永磁盘式直流发电机。

7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的汽车发动机，其特征在于所述的空调发电机是交流发电机；或者所述的空调发电机是永磁同步发电机；或者所述的空调发电机是三相永磁同步发电机；或者所述的空调发电机是单相永磁同步发电机；或者所述的空调发电机是盘式永磁同步发电机；或者所述的盘式永磁同步发电机的中间为转子，定子设置在转子的两边，转子固定在驱动轴上，圆盘转子两侧各有一圆盘定子，圆盘定子通过其定子铁心固定在发电机机壳上；或者所述的盘式永磁同步发电机为单定子、单转子结构，包括一个定子、一个转子和机壳，其定子和转子均为圆盘式，定子包括定子铁心、定子绕组，定子绕组嵌放在定子铁心中，定子通过定子铁心固定在机壳上，转子铁心的表面按极性分布并固定了永磁磁极，转子固定在驱动轴上。

8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的汽车发动机，其特征在于所述的空调发电机为双电压输出发电机，其中一电压线路专供电动空调压缩机使用。

9.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的汽车发动机，其特征在于所述的空调发电机在汽车启动时，是启动发动机的起动机。

10.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的汽车发动机，其特征在于所述的空调发电机设置有改变转子转速的变速器；或者所述空调发电机为空调电动压缩机供电的发电机。

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