CN102705074A - 混合动力装置 - Google Patents

Abstract

一种混合动力装置，包括汽缸、活塞、连杆、第一磁性组件、第二磁性组件及控制器；所述汽缸包括气缸盖和气缸体，所述汽缸盖和所述气缸体结合起来构成一燃烧室，所述活塞活动地安装在所述燃烧室内并与所述连杆连接；所述第一磁性组件装设在所述气缸盖内或所述气缸体底部，所述第二磁性组件装设在所述活塞内；所述第一磁性组件和所述第二磁性组件至少一个为线圈，而所述控制器控制所述线圈的电流方向。本发明的混合动力装置将传统发动机系统与电力驱动系统整合一起，相较现有的混合动力装置，其结构简单。

Description

混合动力装置

技术领域

本发明涉及一种混合动力装置，特别是涉及一种油电混合动力装置。

背景技术

    当前普遍使用的燃油发动机汽车排放废气污染环境。20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值，专家估计在10年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车（除非燃料电池技术有重大突破）。

    现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法，开发了一种混合动力装置（Hybrid-ElectricVehicel，缩写HEV）的汽车。所谓混合动力装置就是有两套动力系统，一套是采用燃油的发动机系统，另一套是用电的驱动电机系统。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者“并肩战斗”，取长补短，汽车的热效率可提高10%以上，废气排放可改善30%以上。

    但现有的混合动力汽车，发动机系统与电力驱动系统是分离的，通过串联或并联的方式连接，其结构复杂，成本较高。

发明内容

本发明提供一种将传统发动机系统与电力驱动系统整合一起的混合动力装置，其结构简单。

为达上述优点，本发明提供一种混合动力装置，包括汽缸、活塞、连杆、第一磁性组件、第二磁性组件及控制器；所述汽缸包括气缸盖和气缸体，所述汽缸盖和所述气缸体结合起来构成一燃烧室，所述活塞活动地安装在所述燃烧室内并与所述连杆连接；所述第一磁性组件装设在所述气缸盖内或所述气缸体底部，所述第二磁性组件装设在所述活塞内；所述第一磁性组件和所述第二磁性组件至少一个为线圈，而所述控制器控制所述线圈的电流方向。

在本发明的一个实施例中，所述第二磁性组件为线圈，所述连杆内部中空，所述第二磁性组件的接头通过所述连杆与外界电源连接。

在本发明的一个实施例中，所述活塞内部为中空并具有一内壁，所述第二磁性组件与所述活塞内壁之间设有隔热材料。

在本发明的一个实施例中，所述混合动力装置还包括第三磁性组件，所述第三磁性组件装设在所述气缸体内；所述第一磁性组件吸引/排斥所述第二磁性组件的同时，所述第三磁性组件排斥/吸引所述第二磁性组件。

在本发明的一个实施例中，所述第一磁性组件和所述第三磁性组件为永久磁体。

在本发明的一个实施例中，所述气缸盖包括顶壁，所述第一磁性组件装设在所述顶壁内；所述气缸体包括底壁，所述第三磁性组件装设在所述底壁内。

在本发明的一个实施例中，所述第一磁性组件及所述第三磁性组件为线圈。

在本发明的一个实施例中，所述第一磁性组件及所述第三磁性组件为线圈，所述第二磁性组件为永久磁体。

在本发明的一个实施例中，所述气缸盖包括中空的第一周壁，所述第一磁性组件设置在所述第一周壁内并环绕所述燃烧室的上部；所述气缸体包括中空的第二周壁，所述第三磁性组件设置在所述第二周壁内并环绕所述燃烧室的下部。

本发明的混合动力装置在传统的发动机基础上增设第一磁性组件、第二磁性组件及控制器；第一磁性组件、第二磁性组件至少其中一个为线圈，控制器控制线圈的电流方向和强度，使第一磁性组件交替吸引/排斥第二磁性组件，从而使活塞上下往复运动。因此，本发明的混合动力装置不仅可以通过燃烧燃油推动活塞上下运动，还能通过电能推动活塞上下运动。也就是，本发明的混合动力装置除具有传统发动机的功能外还具有电动机的功能。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明第一实施例的混合动力装置的单缸结构示意图。

图2是本发明第一实施例的混合动力装置的多缸结构示意图。

图3是本发明第二实施例的混合动力装置的单缸结构示意图。

图4是本发明第三实施例的混合动力装置的单缸结构示意图。

具体实施方式

本发明的混合动力装置为油电混合动力装置。为了方便说明，本发明的混合动力装置以应用在汽车上举例说明，但这并不限制本发明的混合动力装置可以应用在其它需要动力的设备上。

 

第一实施例

请参照图1和图2，本发明的混合动力装置100包括汽缸1、活塞30、连杆40、曲轴60、第一磁性组件16a、第二磁性组件26a、第三磁性组件32a及控制器（图未示）。汽缸1包括气缸盖10和气缸体20，气缸盖10和气缸体20结合起来构成一燃烧室50。气缸盖10包括顶壁12和第一周壁14，其中顶壁12设有进气歧管122，第一周壁14设有排气歧管142。气缸体20包括底壁22和第二周壁24，底壁22开设一通孔222以供连杆40穿过。活塞30可活动地安装在燃烧室50内。活塞30内部形成一容置腔31，容置腔31具有一内壁34。连杆40内部为中空。曲轴60位于气缸体20的下方并通过连杆40与活塞30连接。曲轴60的一端与飞轮70（请参照图2）连接。第一磁性组件16a装设在气缸盖10内，第二磁性组件26a装设在活塞30的容置腔31内，第三磁性组件32a装设在气缸体20内。

在本实施例中，第一磁性组件16a、第二磁性组件26a及第三磁性组件32a均为线圈。控制器控制线圈的电流方向和大小。气缸盖10的第一周壁14为中空，第一磁性组件16a设置在第一周壁14内并环绕燃烧室50的上部。气缸体20的第二周壁24为中空，第三磁性组件32a设置在第二周壁24内并环绕燃烧室50的下部。

优选地，第二磁性组件26b与所述活塞30内壁34之间设有隔热材料36。

采用电力驱动有二种方式，一种是对第一磁性组件16a和第三磁性组件32a输入方向相同的交替电流，对第二磁性组件26a输入恒向电流，第一磁性组件16a和第三磁性组件32a的极性交替变化，从而第一磁性组件16a和第三磁性组件32a可以交替吸引/排斥第二磁性组件26a，使活塞30上下往复运动；另一种是对第一磁性组件16a和第三磁性组件32a输入方向相同的恒向电流，对第二磁性组件26a输入交替电流，第一磁性组件16a面向活塞30的一端和第三磁性组件32a面向活塞30的一端极性相同，第二磁性组件26a二端的极性交替变化，从而第一磁性组件16a交替吸引/排斥第二磁性组件26a的同时，第三磁性组件32a交替排斥/吸引第二磁性组件26a，使活塞30上下往复运动。

采用内燃机工作时，活塞30向下运动，空气从进气管吸入，将油喷入燃烧室50与空气混合，活塞30向上运动，将混合气体压缩，点燃混合气体，气体膨胀推动活塞30向下运动，从而带动曲轴60转动。

因为采用内燃机工作时，首先需要动力推动活塞30向下运动而吸入空气，所以汽车启动时，可以先通过电力驱动活塞30往复运动来带动曲轴60及飞轮70转动，然后利用飞轮70的惯性带动曲轴60转动，使活塞30向下运动吸入空气，从而过渡到采用内燃机工作。优选地，当转速达到预设值时或汽车处于爬坡状态时，采用内燃机工作，这样可以提高汽车的热效率。

本发明的混合动力装置100可以是单缸或多缸结构，汽缸的数量视需要而定。图1显示了混合动力装置100的单缸结构，而图2显示了混合动力装置100的四缸结构。

 

第二实施例

在本实施例中，第一磁性组件16b和第三磁性组件32b为永久磁体，第二磁性组件26b为线圈。第一磁性组件16b装设在顶壁12内，第二磁性组件26b装设在底壁22内，且第一磁性组件16b面向活塞30的一端极性与第二磁性组件26b面向活塞30的一端极性相同。与控制器连接的电路通过连杆40的中空部与第二磁性组件26b的接头电连接。

采用电力工作时，活塞30内部的线圈26b通入交替电流，线圈26b二端的极性交替变化。当线圈26b靠近气缸盖10一端的磁性与第一磁性组件16b的磁性相互吸引，而线圈26b另一端的磁性与第三磁性组件32b的磁性相互排斥，活塞30向上运动，活塞30通过连杆40带动曲轴60转动，曲轴60再带动飞轮70转动。当线圈26b靠近气缸盖10一端的磁性与第一磁性组件16b的磁性相互排斥，而线圈26b另一端的磁性与第三磁性组件32b的磁性相互吸引，活塞30向下运动，活塞30通过连杆40带动曲轴60转动，曲轴60再带动飞轮70转动。线圈26b电流交替一次，连杆40带动曲轴60转动一圈。

 

第三实施例

本实施例中，第一磁性组件16C和第三磁性组件32C为线圈，第二磁性组件26c为永久磁体。气缸盖10的第一周壁14为中空，第一磁性组件16C设置在第一周壁14内并环绕燃烧室50的上部。气缸体20的第二周壁24为中空，第三磁性组件32C设置在第二周壁24内并环绕燃烧室50的下部。第二磁性组件26c可以包括一个或多个永久磁体。

    当第二磁性组件26c只包括单个永久磁体时，永久磁体的二极位于活塞30的二端。对第一磁性组件16C和第三磁性组件32C输入方向相同的交替电流，从而第一磁性组件16C交替吸引/排斥第二磁性组件26c的同时，第三磁性组件32C交替排斥/吸引第二磁性组件26c，使活塞30上下往复运动。

当第二磁性组件26c只包括多个永久磁体时，例如二个，这些永久磁体分别位于活塞30的二端，面向第一磁性组件16C和面向第三磁性组件32C的极性可以相同或相反。如果极性相同则对第一磁性组件16C和第三磁性组件32C输入方向相反的交替电流，反之，对第一磁性组件16C和第三磁性组件32C输入方向相同的交替电流，从而第一磁性组件16C交替吸引/排斥第二磁性组件26c的同时，第三磁性组件32C交替排斥/吸引第二磁性组件26c，使活塞30上下往复运动。

    可以理解，本发明的混合动力装置100在传统的发动机基础上增设第一磁性组件16a、16b、16c，第二磁性组件26a、26b、26c、第三磁性组件32a、32b、32c及控制器；第二磁性组件26a、26b、26c或/及第一磁性组件16a、16b、16c，第三磁性组件32a、32b、32c为线圈，控制器控制线圈的电流方向和强度，使第一磁性组件16a、16b、16c和第三磁性组件32a、32b、32c交替吸引/排斥第二磁性组件26a、26b、26c，从而使活塞30上下往复运动。因此，本发明的混合动力装置100不仅可以通过燃烧燃油推动活塞30上下运动，还能通过电能推动活塞30上下运动。也就是，本发明的混合动力装置100除具有传统发动机的功能外还具有电动机的功能。

可以理解，上述各实施例为本发明的优选方案，在动力要求不高或电流强度很高时，可以省略第一磁性组件16a、16b、16c和第三磁性组件32a、32b、32c中的其中一个，第一磁性组件16a、16b、16c或第三磁性组件32a、32b、32c与第二磁性组件26a、26b、26c配合同样可使活塞30上下往复运动。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种混合动力装置，包括汽缸、活塞和连杆，所述汽缸包括气缸盖和气缸体，所述汽缸盖和所述气缸体结合起来构成一燃烧室，所述活塞活动地安装在所述燃烧室内并与所述连杆连接，其特征在于：所述混合动力装置还包括第一磁性组件、第二磁性组件及控制器，所述第一磁性组件装设在所述气缸盖内或所述气缸体底部，所述第二磁性组件装设在所述活塞内；所述第一磁性组件和所述第二磁性组件至少一个为线圈，而所述控制器控制所述线圈的电流方向。

2.如权利要求1所述的混合动力装置，其特征在于：所述第二磁性组件为线圈，所述连杆内部中空，所述第二磁性组件的接头通过所述连杆与外界电源连接。

3.如权利要求2所述的混合动力装置，其特征在于：所述活塞内部为中空并具有一内壁，所述第二磁性组件与所述活塞内壁之间设有隔热材料。

4.如权利要求2所述的混合动力装置，其特征在于：所述混合动力装置还包括第三磁性组件，所述第三磁性组件装设在所述气缸体内；所述第一磁性组件吸引/排斥所述第二磁性组件的同时，所述第三磁性组件排斥/吸引所述第二磁性组件。

5.如权利要求4所述的混合动力装置，其特征在于：所述第一磁性组件和所述第三磁性组件为永久磁体。

6.如权利要求5所述的混合动力装置，其特征在于：所述气缸盖包括顶壁，所述第一磁性组件装设在所述顶壁内；所述气缸体包括底壁，所述第三磁性组件装设在所述底壁内。

7.如权利要求4所述的混合动力装置，其特征在于：所述第一磁性组件及所述第三磁性组件为线圈。

8.如权利要求4所述的混合动力装置，其特征在于：所述第一磁性组件及所述第三磁性组件为线圈，所述第二磁性组件为永久磁体。

9.如权利要求7或8任一项所述的混合动力装置，其特征在于：所述气缸盖包括中空的第一周壁，所述第一磁性组件设置在所述第一周壁内并环绕所述燃烧室的上部；所述气缸体包括中空的第二周壁，所述第三磁性组件设置在所述第二周壁内并环绕所述燃烧室的下部。

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