CN103386891B - 具有两个内燃发动机的增程器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有两个内燃发动机的增程器，其具有第一内燃发动机；和第二内燃发动机；电机的换能器，它设置在第一与第二内燃发动机之间；其中第一内燃发动机、第二内燃发动机与电机的换能器为了传递功率耦联。

Description

具有两个内燃发动机的增程器
技术领域
本发明涉及一种用于汽车、尤其电动汽车的增程器，它具有内燃发动机和电机的换能器。
背景技术
将电动汽车中通常由内燃机构成的附加设备称为增程器，它驱动发电机，用于给蓄能装置或电动机供应电能。
电动汽车是电马达驱动的汽车。为了实现它的能量供应，通常使用蓄电池组或电池组作为蓄能装置，它们可以位置固定地通过公共电网或者移动地通过增程器或太阳能模块充电。
在具有增程器的电动汽车中，增程器的内燃发动机通常在行驶期间无需司机直接作用地、尤其根据蓄能装置的充电状态启动和停止。通常利用电机的换能器（即电动机）来产生电能，该电动机通常是永久励磁的同步电机。该电机的换能器一般具有至少两个运行模式，它们通过相应的控制电子控制。发电机模式是增程器的标准运行。但是反过来，这个增程器也可以以发动机模式运行。这个发动机模式一般用于启动内燃发动机。
在此增程器应尽可能无振动地运行，用于保证电动汽车的最大限度平静运转。在此电动汽车的行驶感觉不会受到增程器的内燃发动机的干扰，这种感觉主要与驱动链中的内燃发动机的故障和与此相关的噪声和振动减小有关。
由AT505950已知一种用于延长电动汽车有效行驶距离范围的电流产生设备，其中内燃发动机发电机单元的偏心驱动轴的不平衡通过集成到发电机转子里面的第一平衡质量以及通过与驱动轴在第二端部范围中旋转连接的第二平衡质量进行平衡。
在内燃发动机的轴上在内燃发动机的两侧设置电机的换能器，它们 是轴平衡的，即具有与内燃发动机相同的轴，由此也减少了增程器的振动。此外在这里也可以规定，第一平衡质量设置在第一电机的换能器的转子上，第二平衡质量设置在第二电机的换能器的转子上，其中有利地使两个平衡质量中的至少一个与各自的转子组合地构成。
通过这种方式避免了由于轴弯曲产生的剪力，因为轴在两侧由电机的换能器支承。
如同在按照AT505950的系统中所示的那样，将轴朝对于内燃发动机的每个侧面在轴承上导引，它分别从侧面设置在内燃发动机上。但是轴由于电机的换能器的转子质量而弯曲，因为电机的换能器通常是悬浮的（悬浮地支承），用于避免轴支承的重复测定（）。因此在这种形式的增程器的发电机运行中只能有限地实现功率增加，因为通过轴的弯曲会把新的不平衡带到系统里面。
此外由于轴弯曲产生剪力，它们作用于轴承上。
发明内容
本发明的目的是，实现一种改进的增程器，它减少了上述的问题。
这个目的通过独立权利要求的理论实现。本发明的优选的设计方案在从属权利要求中给出。
按照本发明的增程器具有电机的换能器，它设置在第一与第二内燃发动机之间，其中第一内燃发动机、第二内燃发动机与电机的换能器为了传递功率耦联。
电机的换能器在本发明中的意义是用于使电能转换成机械能，和反向转换。尤其电动机和电的发电机属于这种换能器。根据传递功率的方向，在电机的换能器中区分为发动机运行和发电机运行，在发动机运行中功率从电侧传递到机械侧，在发电机运行中具有相反的功率流。
在本发明的意义中内燃发动机指的是热力发动机，它们通过燃烧过程将燃料的化学能转换成机械能。在内燃发动机运行时，一般通过在工作室里面燃烧时空气燃料混合物的膨胀从燃烧室挤出通常称为活塞的驱动部件，由此它使驱动轴身运动（优选旋转运动）之中。
在本发明的意义中汽车是移动的交通工具，它用于运输物品、工具 或人员，并且机械地驱动。
在本发明的意义中，电动汽车优选指的是一种汽车，它以来自蓄能装置（优选电化学的蓄能器）、蓄电池或电池的电能运行。如果蓄电池或电池排空，则必需通过电网或移动供电装置（优选增程器或者太阳能电池）再充电。电机的换能器集成在两个内燃发动机之间是有利的，所述电机的换能器的转子质量现在分布在两个轴承上，因为轴分别在电机的换能器的两侧支承在内燃发动机上。通过这种方式几乎可以克服电机的换能器的转子的轴的弯曲，这使增程器更好地平静运转。
在本发明的优选的设计方案中，所述第一内燃发动机和第二内燃发动机是回转式柱塞发动机的第一盘和第二盘。
在本发明的意义中，回转式柱塞发动机优选指的是一种装置，其中优选基本上呈三角形的活塞或转子在内燃发动机运行期间在其外壳里面围绕主轴进行旋转，其中柱塞围绕其自身的轴旋转，但是它也附加地优选在自身的圆轨迹上运动。换言之，柱塞围绕主轴进行行星式的运动。在把回转式柱塞发动机作为内燃发动机来使用的优点是，这种发动机与往复活塞发动机相比具有更好的平静运转。在优选的实施例中，这种回转式柱塞发动机是转子发动机。本发明也可以在具有两个、三个或多个并排设置的盘的回转式柱塞发动机中应用。此外，本发明也可以通过任何其它形式的内燃发动机、优选往复活塞发动机应用。
所述回转式柱塞发动机以特别优选的方式运行中具有良好的平静运转，因此汽车的乘客不会受到振动干扰。此外与常规的汽油发动机或柴油发动机相比，所述回转式柱塞发动机具有小得多的噪声。最终可以实现比往复活塞发动机高得多的转速。
在本发明的其它优选设计方案中，所述回转式柱塞发动机的第一和第二盘以电机的换能器的中心平面为基准基本对称或非对称地设置。
在本发明的另一优选设计方案中，所述回转式柱塞发动机的第一盘的转子与第二盘的转子相互间具有相同的旋转位置。但是按照另一优选设计方案，它们相互间也可以具有基本错置1至180°、优选45°、更优选90°且特别优选180°的旋转位置，其中所述耦联是旋转轴。
通过回转式柱塞发动机各个盘的摆动轨迹的各种不同布局以及回转 式柱塞发动机的转子相互间的各种不同旋转位置，可以根据增程器的设计实现质量平衡。因此通过轴上的衡重体，无需附加的质量平衡。此外同样可以根据增程器的配置，通过这些部件的各种不同布局实现更好的平静运转以及均匀的力矩走向。
在本发明的另一有利扩展结构中，所述第一内燃发动机的点火塞和第二内燃发动机的点火塞以这种方式设置，使得同时实现点火节拍。
由此可以实现，两个内燃发动机绝对同步地运转，并且不会由于不同的节拍产生振动。
在本发明的另一有利扩展结构中，所述第一内燃发动机的点火塞和第二内燃发动机的点火塞以这种方式设置，使得在时间上错开地实现点火节拍。
通过时间上错开的点火节拍，可以实现增程器的更均匀的力矩走向，因为不会在同一节拍中、而是在两个时间上错开的节拍中通过在两个内燃发动机中的点火来实现特别高的转矩。即，在两个内燃发动机经过的四个节拍中优选两次在不同的时刻点火。
附图说明
由借助于附图对优选实施例的以下描述给出了本发明的上述的以及其它的优点、特征和应用可能性。
图1示意性地示出了按照本发明的实施例的增程器。
具体实施方式
参照图1详细地解释了本发明的一个实施例。在此本发明以具有回转式柱塞发动机的增程器1为例描述，该回转式柱塞发动机具有上呈三角形的回转柱塞或者转子。在此回转式柱塞发动机的盘2、3分别形成第一和第二内燃发动机并且在图1中以这种方式示出，即盘2、3分别在图面中旋转，由此不仅看到转子6、7的三角形状，而且看到盘2、3的摆动轨迹形状。
增程器1具有回转式柱塞发动机的第一盘2和回转式柱塞发动机的第二盘3，它们是轴相同的，即，其转子6、7以同一轴5连接。在此转 子6、7行星式地围绕轴外壳运动。轴5连接两个盘2、3。在回转式柱塞发动机的两个盘2、3之间在轴5上设置电机的换能器的转子10。围绕电机的换能器4的这个转子10设置有电机的换能器4的定子9a、9b。
电机的换能器4是永久励磁的同步电机、优选是内极电机、优选是外极电机、还优选是异步电机且特别优选是磁阻电机。
电机的换能器4与控制电子11电连接，它用于控制电机的换能器4，并且必要时将由换能器产生的交流电或三相电流整流成直流，由此可以将它储存在电流回路、优选直流中间回路里面。相反，这个电流也可以通过控制电子的整流器在发动机模式中提供电能。
在图1中以电机的换能器4的中心平面M为基准示出盘2、3的摆动轨迹的对称布局。尤其摆动轨迹相同地定向。盘2、3与中心平面M的距离也相同地示出。但是也可以规定，盘2、3非对称地设置。优选盘2、3的摆动轨迹非对称地定向，并且与两个盘2、3的中心平面M的距离可以是不同的。
在图1中以180°错开地示出回转式柱塞发动机的盘2、3的转子6、7的旋转位置。但是，该旋转位置也可以只以90°或45°或以1°至180°的每个角度错置。此外转子6、7也可以与第一电机的换能器4的中心平面M对称地设置，它意味着，具有相同的旋转位置。
在图1中，回转式柱塞发动机的第一盘2的点火塞8a和第二盘3的点火塞8b以这种方式设置，使得同时实现回转式柱塞发动机的两个盘2、3的点火节拍。但是也可以优选地使它们这样设置，使得点火节拍在时间上错开地实现。
在发电机模式中，回转式柱塞发动机的两个盘2、3驱动电机的换能器4，由此使这个换能器作为发电机产生电能。在电机的换能器4的发动机模式中，这个换能器同时启动回转式柱塞发动机的两个盘2、3。但是电机的换能器优选只能启动一个盘2，然后由它单独驱动增程器。
发明涉及的增程器也可以在住宅中作为集中供暖站来用，或者在其它移动应用时作为发电机单元来用。
附图标记列表：
1增程器
2第一内燃发动机
3第二内燃发动机
4电机的换能器
5轴
6第一内燃发动机的转子
7第二内燃发动机的转子
8a、8b点火塞
9a、9b电机的换能器的定子
10电机的换能器的转子
11控制电子

Claims (10)

1.一种用于汽车的增程器(1)，其具有：
第一内燃发动机(2)；和
第二内燃发动机(3)；
电机的换能器(4)，它设置在第一与第二内燃发动机(2、3)之间；
其中第一内燃发动机(2)、第二内燃发动机(3)与电机的换能器(4)为了传递功率耦联。
2.如权利要求1所述的增程器(1)，其中所述第一内燃发动机(2)和第二内燃发动机(3)是回转式柱塞发动机的第一盘和第二盘。
3.如权利要求1或2所述的增程器(1)，其中所述耦联通过公共轴(5)实现。
4.如权利要求2所述的增程器(1)，其中所述回转式柱塞发动机的第一和第二盘(2、3)以电机的换能器(4)的中心平面(M)为基准相互间对称地设置。
5.如权利要求2所述的增程器(1)，其中所述回转式柱塞发动机的第一和第二盘(2、3)以电机的换能器(4)的中心平面(M)为基准相互间非对称地设置。
6.如权利要求2所述的增程器(1)，其中所述回转式柱塞发动机的第一盘(2)的转子(6)与第二盘(3)的转子(7)相互间具有相同的旋转位置，其中所述耦联是旋转轴。
7.如权利要求2所述的增程器(1)，其中所述回转式柱塞发动机的第一盘(2)的转子(6)与第二盘(3)的转子(7)相互间具有偏置1至180°的错置的旋转位置，其中所述耦联是旋转轴。
8.如权利要求2所述的增程器(1)，其中所述第一内燃发动机(2)的点火塞(8a)和第二内燃发动机(3)的点火塞(8b)以这种方式设置，使得同时实现点火节拍。
9.如权利要求2所述的增程器(1)，其中所述第一内燃发动机(2)的点火塞(8a)和第二内燃发动机(3)的点火塞(8b)以这种方式设置，使得在时间上错开地实现点火节拍。
10.一种汽车，其具有如权利要求1至9中任一项所述的增程器。
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