CN105351096A - 水平全对置增程器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水平全对置增程器，属于发电设备领域及新能源汽车领域，包括内燃机和发电机，所述内燃机包括缸体和卡板，所述缸体和卡板可拆卸连接从而共同形成曲轴箱，所述曲轴箱上设置有可转动的曲轴和两个对称设置且轴线重合的活塞缸，所述曲轴包括曲拐，所述曲拐上连接有两个连杆，两个连杆均呈弯曲状且分别连接有活塞，两个活塞分别滑动连接于两个对称设置的活塞缸内，所述曲轴的输出端与发电机的转子固定连接。本水平全对置增程器可以有效减小增程器的体积，提高加工的便捷性，同时，本增程器还可以有效改善NVH问题，即提高设备运转时的平衡性，降低噪声，减弱振动，有效弥补现有技术的缺陷。

Description

水平全对置增程器

技术领域

本发明涉及发电设备领域及新能源汽车领域，具体而言，涉及一种水平全对置增程器。

背景技术

增程器通常由两部分组成：内燃机和增程器。其中，内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机，而发电机则是将内燃机输出的动力转化为电能的机械设备。

但是，现有的增程器大多存在结构复杂，加工麻烦，运转时噪声较大、振动剧烈且平衡性差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水平全对置增程器，以改善上述问题。

本发明是这样实现的：

本水平全对置增程器包括内燃机和发电机，所述内燃机包括缸体和卡板，所述缸体和卡板可拆卸连接从而共同形成曲轴箱，所述曲轴箱上设置有可转动的曲轴和两个对称设置且轴线重合的活塞缸，所述曲轴包括曲拐，所述曲拐上连接有两个连杆，两个连杆均呈弯曲状且分别连接有活塞，两个活塞分别滑动连接于两个对称设置的活塞缸内，所述发电机的机壳连接于所述曲轴箱上，所述曲轴的输出端与发电机的转子固定连接。

作为优选的，所述曲轴的输出端设置有法兰盘，所述法兰盘通过螺栓与所述发电机的转子连接。

采用法兰盘连接的目的在于其结构简单，连接稳定，可以有效实现曲轴和发电机的转子的同步转动，保证发电机的正常发电。

作为优选的，所述缸体的侧壁上设置有与所述发电机匹配的安装环，所述发电机通过螺栓连接于所述安装环上。

设置安装环的目的在于方便内燃机和发电机装配时的定位，同时提高整个增程器的结构稳定性。

作为优选的，所述曲轴箱上设置有用于活塞缸散热的冷却槽，所述冷却槽连通有冷却液进口和冷却液出口。

设置冷却槽的目的在于对处于工作状态的活塞缸进行冷却，从而避免其因温度过高而影响本水平全对置增程器的正常运行。

作为优选的，所述曲轴远离发电机的一端设置有正时齿轮，所述正时齿轮有两个，沿所述曲轴的长度方向间隔设置。

采用正时齿轮的目的在于其具有传动准确，结构紧凑，工作可靠，寿命长的特点，而设置两个的目的在于提高传动的稳定性和可靠性。

作为优选的，所述活塞的侧壁上设置有多个环形槽，所述环形槽内设置有密封圈，所述密封圈为聚四氟乙烯密封圈。

设置多个密封圈的目的在于避免燃烧产生的污染物穿过活塞和活塞缸之间的间隙进入曲轴箱，从而保证曲轴和连杆的正常工作，延长两者的使用寿命。

作为优选的，所述连杆包括依次连接的大头、杆身以及小头，所述大头与杆身的连接处以及杆身与小头的连接处均采用圆弧过渡。

设置圆弧的目的在于避免连杆内应力集中，优化连杆的力学性能，延长连杆的使用寿命。

作为优选的，所述连杆的大头设置有与所述曲拐匹配的连接孔，所述连接孔的边缘设置有与所述连杆一体成型的环形凸起。

设置环形凸起的目的在于减小连接于同一曲拐上的两个连杆之间的接触面积，减小两者之间的摩擦力，减缓两者之间的磨损，延长两者的使用寿命。

作为优选的，所述曲轴箱上设置有曲轴支座，所述曲轴支座上设置有安装孔，所述曲轴包括与所述安装孔匹配的轴颈，所述安装孔的内壁和轴颈之间设置有滑动轴承。

设置滑动轴承的目的在于使曲轴可以相对于曲轴支座平稳、可靠、无噪声地相对转动。

作为优选的，所述滑动轴承的侧壁上设置有润滑油孔，所述润滑油孔有多个，沿所述滑动轴承的长度方向和圆周方向间隔设置。

设置多个润滑油孔的目的在于使曲轴和滑动轴承的滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，从而可以大大减小两者之间的摩擦损失和表面磨损。同时，油膜还具有一定的吸振能力，可以提高曲轴和滑动轴承相对转动的平稳性。

本发明的有益效果是：

本水平全对置增程器采用活塞缸对称设置于曲轴两侧且一个曲拐连接两个连杆的结构，各部件之间连接紧凑，可以有效减小增程器的体积，提高加工的便捷性，同时，本增程器还可以有效改善NVH问题，即提高设备运转时的平衡性，降低噪声，减弱振动，有效弥补现有技术的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的水平全对置增程器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水平全对置增程器的另一角度的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的内燃机的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的内燃机的另一角度的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的内燃机的内部结构图；

图6为本发明实施例提供的内燃机的另一角度的内部结构图；

图7为本发明实施例提供的缸体的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的卡板的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的曲轴、连杆和活塞的连接示意图；

图10为本发明实施例提供的曲轴的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的连杆的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的连杆的另一角度的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的活塞的结构示意图。

附图标记汇总：

缸体100；活塞缸110；安装环120；

卡板200；曲轴300；曲拐350；

连杆400；活塞500；发电机600；

正时齿轮700。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-13，本水平全对置增程器包括内燃机和发电机600，所述内燃机包括缸体100和卡板200，所述缸体100和卡板200可拆卸连接从而共同形成曲轴箱，所述曲轴箱上设置有可转动的曲轴300和两个对称设置且轴线重合的活塞缸110，所述曲轴300包括曲拐350，所述曲拐350上连接有两个连杆400，两个连杆400均呈弯曲状且分别连接有活塞500，两个活塞500分别滑动连接于两个对称设置的活塞缸110内，所述发电机600的机壳连接于所述曲轴箱上，所述曲轴300的输出端与发电机600的转子固定连接。

其中，所述缸体100整体呈长方体形且其设置有缺口，所述卡板200整体也呈长方体形且与缺口匹配；所述缸体100和卡板200上分别设置有供所述曲轴300和连杆400转动的空腔，上述空腔与所述活塞缸110连通；所述曲轴箱的箱体上设置有多个安装孔，以便其与外部结构的连接；所述曲拐350的两侧设置有平衡块，以降低曲轴300高速旋转后的振动幅度和频率；所述曲拐350和连杆400之间设置有滑动轴承，以保证两者相对转动的流畅性；两个活塞缸110分别设置于缸体100上且分别位于曲轴300的两侧；两个活塞500的形状和尺寸相同且两者的轴线重合，两个连杆400弯曲的方向相反，从而使得两个连杆400远离曲轴300的一端的连线与两个活塞缸110的轴线重合；所述发电机600为现有技术，通常由定子、转子、端盖、电刷、机壳以及接线盒组成。

本水平全对置增程器的工作原理和过程是这样的：首先活塞500在燃烧产生的能量的推动下在活塞缸110内做直线往复运动；然后连杆400在活塞500的推动下在曲轴箱内运转；之后曲轴300在连杆400的推动下在曲轴箱内高速转动，最后告诉转动的曲轴300带动发电机600的转子转动从而进行发电。通过上述过程，燃烧产生的化学能就被转化为曲轴300的机械能，而曲轴300的机械能再被转化为电能，就可以为外界供电。

现有的增程器中的内燃机曲轴300一般是一个曲拐350连接一个连杆400，而多个活塞缸110则是仅仅沿一条直线间隔排列，导致其体积较大，结构复杂，加工困难，且NHV(即噪声、振动与声振粗糙度)问题突出，无法得到改善。而本技术方案提供的本水平全对置增程器采用一个曲拐350连接两个连杆400，这就从很大程度上简化了整个内燃机的结构，使其加工和装配更加方便，同时从很大程度上降低设备工作时的噪声和振动，提高其运转的平衡性，从而有效改善增程器的NVH问题。

本实施例中，所述曲轴300的输出端设置有法兰盘，所述法兰盘通过螺栓与所述发电机600的转子连接。

其中，所述法兰盘为圆盘状且其上设置有多个连接通孔，多个连接通孔沿圆周方向排列，多根螺栓分别穿过连接通孔且锁于发电机600的转子上。

采用法兰盘连接的目的在于其结构简单，连接稳定，可以有效实现曲轴300和发电机600的转子的同步转动，保证发电机600的正常发电。

本实施例中，所述缸体100的侧壁上设置有与所述发电机600匹配的安装环120，所述发电机600通过螺栓连接于所述安装环120上。

其中，所述安装环120的截面为长方形，所述截面为安装环120的轴向和径向共同所在平面；所述安装环120的内径与发电机600底部的尺寸匹配，以便发电机600卡入；所述发电机600的外壁上设置有安装凸起，所述安装凸起上设置有安装通孔，螺旋穿过所述安装通孔并锁紧于安装环120上，从而将发电机600安装于内燃机上。

设置安装环120的目的在于方便内燃机和发电机600装配时的定位，同时提高整个增程器的结构稳定性。

本实施例中，所述曲轴箱上设置有用于活塞缸110散热的冷却槽，所述冷却槽连通有冷却液进口和冷却液出口。

其中，所述冷却槽围绕所述活塞缸110设置，从而使冷却效果达到最优化；所述冷却液进口和冷却液出口分别设置于相应活塞缸110的两侧，以方便冷却液在冷却槽内的流动。

设置冷却槽的目的在于对处于工作状态的活塞缸110进行冷却，从而避免其因温度过高而影响本水平全对置增程器的正常运行。

本实施例中，所述曲轴300远离发电机600的一端设置有正时齿轮700，所述正时齿轮700有两个，沿所述曲轴300的长度方向间隔设置。

其中，所述正时齿轮700连接并驱动用于控制气门开闭的凸轮轴；两个正时齿轮700之间设置有限位套，所述正时齿轮700和限位套通过平键卡接于所述曲轴300的输出端上；两个正时齿轮700均设置有中心孔，所述中心孔周围设置有与所述正时齿轮700一体成型的加强环，以增加正时齿轮700的强度，延长其使用寿命。

采用正时齿轮700的目的在于其具有传动准确，结构紧凑，工作可靠，寿命长的特点，而设置两个的目的在于提高传动的稳定性和可靠性。

本实施例中，所述活塞500的侧壁上设置有多个环形槽，所述环形槽内设置有密封圈，所述密封圈为聚四氟乙烯密封圈。

其中，所述环形槽的横截面为长方形，以便加工；多个环形槽沿所述活塞500的高度方向均匀间隔设置；所述聚四氟乙烯材料具有优良的抗酸抗碱和耐高低温性能，可以很好地适合活塞500的工作环境，同时，它的摩擦系数极低，可以大大减小活塞500与活塞缸110之间的摩擦力，非常利于活塞500的高速运动。

设置多个密封圈的目的在于避免燃烧产生的污染物穿过活塞500和活塞缸110之间的间隙进入曲轴箱，从而保证曲轴300和连杆400的正常工作，延长两者的使用寿命。

需要说明的是，上述聚四氟乙烯密封圈也可以采用钢制活塞环代替。

本实施例中，所述连杆400包括依次连接的大头、杆身以及小头，所述大头与杆身的连接处以及杆身与小头的连接处均采用圆弧过渡。

其中，所述小头用于与活塞500连接，所述大头用于与曲轴300连接；所述小头上设置有与所述活塞销匹配的第一转动孔；所述大头包括与所述杆身一体成型的固定部和可拆卸连接于所述固定部上的活动部；所述杆身的横截面呈“工”字型，以增加整个连杆400的强度；所述杆身和小头部分相对于大头弯曲一定角度，以使连接于同一曲拐350上的两个连杆400以及上述两个连杆400对应的活塞500和活塞缸110可以完全对称设置。

设置圆弧的目的在于避免连杆400内应力集中，优化连杆400的力学性能，延长连杆400的使用寿命。

本实施例中，所述连杆400的大头设置有与所述曲拐350匹配的连接孔，所述连接孔的边缘设置有与所述连杆400一体成型的环形凸起。

其中，所述连接孔由所述固定部和活动部通过螺栓连接后共同形成；所述环形凸起的外侧边缘与大头表面采用斜面过渡，以增加连杆400的强度。

设置环形凸起的目的在于减小连接于同一曲拐350上的两个连杆400之间的接触面积，减小两者之间的摩擦力，减缓两者之间的磨损，延长两者的使用寿命。

本实施例中，所述曲轴箱上设置有曲轴支座，所述曲轴支座上设置有安装孔，所述曲轴300包括与所述安装孔匹配的轴颈，所述安装孔的内壁和轴颈之间设置有滑动轴承。

其中，所述曲轴支座可以一体成型于所述曲轴箱上，也可以可拆卸连接于所述曲轴箱上；所述缸体100和卡板200上分别设置有半圆柱形槽结构，两者的半圆柱形槽相互配合从而形成所述安装孔；所述安装孔的内壁上设置有两个半圆环形的滑动轴承，两个滑动轴承分别设置于所述缸体和卡板200上；所述滑动轴承的内壁上设置有减摩材料层，以减小曲轴支座和曲轴300之间的摩擦力。

设置滑动轴承的目的在于使曲轴300可以相对于曲轴支座平稳、可靠、无噪声地相对转动。

本实施例中，所述滑动轴承的侧壁上设置有润滑油孔，所述润滑油孔有多个，沿所述滑动轴承的长度方向和圆周方向间隔设置。

其中，多个润滑油孔均呈圆形，以方便加工成型；所述润滑油孔可以为通孔，也可以为设置于所述滑动轴承内壁上的盲孔；所述润滑油孔内可以储存一定量的润滑油，所述曲轴300相对于滑动轴承转动时，上述润滑油可以接触并润滑曲轴300表面。

设置多个润滑油孔的目的在于使曲轴300和滑动轴承的滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，从而可以大大减小两者之间的摩擦损失和表面磨损。同时，油膜还具有一定的吸振能力，可以提高曲轴300和滑动轴承相对转动的平稳性。

本水平全对置增程器采用活塞缸110对称设置于曲轴300两侧且一个曲拐350连接两个连杆400的结构，各部件之间连接紧凑，可以有效减小增程器的体积，提高加工的便捷性，同时，本增程器还可以有效改善NVH问题，即提高设备运转时的平衡性，降低噪声，减弱振动，有效弥补现有技术的缺陷。

最后，需要说明的是，根据实际需求，本实施例中的活塞缸110也可以为4、6或者8个，相应地，所述连杆400和活塞500也为4、6或者8个。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水平全对置增程器，其特征在于，包括内燃机和发电机，所述内燃机包括缸体和卡板，所述缸体和卡板可拆卸连接从而共同形成曲轴箱，所述曲轴箱上设置有可转动的曲轴和两个对称设置且轴线重合的活塞缸，所述曲轴包括曲拐，所述曲拐上连接有两个连杆，两个连杆均呈弯曲状且分别连接有活塞，两个活塞分别滑动连接于两个对称设置的活塞缸内，所述发电机的机壳连接于所述曲轴箱上，所述曲轴的输出端与发电机的转子固定连接。

2.根据权利要求1所述的水平全对置增程器，其特征在于，所述曲轴的输出端设置有法兰盘，所述法兰盘通过螺栓与所述发电机的转子连接。

3.根据权利要求1所述的水平全对置增程器，其特征在于，所述缸体的侧壁上设置有与所述发电机匹配的安装环，所述发电机通过螺栓连接于所述安装环上。

4.根据权利要求1所述的水平全对置增程器，其特征在于，所述曲轴箱上设置有用于活塞缸散热的冷却槽，所述冷却槽连通有冷却液进口和冷却液出口。

5.根据权利要求1所述的水平全对置增程器，其特征在于，所述曲轴远离发电机的一端设置有正时齿轮，所述正时齿轮有两个，沿所述曲轴的长度方向间隔设置。

6.根据权利要求1所述的水平全对置增程器，其特征在于，所述活塞的侧壁上设置有多个环形槽，所述环形槽内设置有密封圈，所述密封圈为聚四氟乙烯密封圈。

7.根据权利要求1所述的水平全对置增程器，其特征在于，所述连杆包括依次连接的大头、杆身以及小头，所述大头与杆身的连接处以及杆身与小头的连接处均采用圆弧过渡。

8.根据权利要求7所述的水平全对置增程器，其特征在于，所述连杆的大头设置有与所述曲拐匹配的连接孔，所述连接孔的边缘设置有与所述连杆一体成型的环形凸起。

9.根据权利要求1所述的水平全对置增程器，其特征在于，所述曲轴箱上设置有曲轴支座，所述曲轴支座上设置有安装孔，所述曲轴包括与所述安装孔匹配的轴颈，所述安装孔的内壁和轴颈之间设置有滑动轴承。

10.根据权利要求9所述的水平全对置增程器，其特征在于，所述滑动轴承的侧壁上设置有润滑油孔，所述润滑油孔有多个，沿所述滑动轴承的长度方向和圆周方向间隔设置。