CN108515836A - 一种油电一体式汽车发动机系统 - Google Patents

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李天明
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Abstract

本发明涉及一种油电一体式汽车发动机系统，包括壳体、电动装置、油动装置、气缸套、活塞和曲轴；所述电动装置和所述油动装置均处于所述壳体内并分别通过电动和油动的方式驱动所述活塞做功；在所述壳体的外部设有通过转速传感器得到的所述飞轮的转动圈数来控制所述电动装置和/或所述油动装置运行的控制器，进而实现单独电动驱动所述活塞做功或单独油动驱动所述活塞做功或电动和油动同时驱动所述活塞做功。本发明的有益效果是：采用油电一体式结构，能量输出损耗小且节省布局空间；拥有平顺的加速性、极佳的静谧性；可根据不同的运行工况，使得汽车在纯电、纯油、油电混合三种工作模式间进行切换，有效节能，并且结构简单，制造成本低。

Description

一种油电一体式汽车发动机系统
技术领域
本发明涉及汽车发动机领域，具体涉及一种油电一体式汽车发动机系统。
背景技术
传统的油电混合动力汽车所采用的油电混合双擎动力的结构，其电动中的“电磁线圈”和油动中的“发动机”两大动力机构分别独立设置，导致混合动力汽车中的动力机构占据较大的空间，且能量输出损耗大。
发明内容
综上所述，为克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种油电一体式汽车发动机系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种油电一体式汽车发动机系统，包括壳体、电动装置、油动装置、气缸套、活塞和曲轴；所述气缸套处于所述壳体内，所述活塞可上下滑动的处于所述气缸套内，并且其一端伸出所述气缸套的外部；所述曲轴处于所述壳体内且对应所述活塞端部外侧的位置处，所述活塞远离所述气缸套的一端通过连杆连接并驱动所述曲轴转动做功；在所述曲轴的一端固定安装有与其同步转动的飞轮；
在所述壳体的内壁对应所述飞轮的位置处设有感应并计算飞轮转动圈数的转速传感器；所述电动装置和所述油动装置均处于所述壳体内并分别通过电动和油动的方式驱动所述活塞做功；在所述壳体的外部设有通过所述转速传感器得到的所述飞轮的转动圈数来控制所述电动装置和/或所述油动装置运行的控制器，进而实现单独电动驱动所述活塞做功或单独油动驱动所述活塞做功或电动和油动同时驱动所述活塞做功。
本发明的有益效果是：采用油电一体式结构，能量输出损耗小且节省布局空间；拥有平顺的加速性、极佳的静谧性；可根据不同的运行工况，使得汽车在纯电、纯油、油电混合三种工作模式间进行切换，有效节能；并且结构简单，制造成本低，日常维护保养方便。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步，所述飞轮的外周设有一圈轮齿，并且所述轮齿上设有相对所述转速传感器转动后产生方波的缺齿，所述转速传感器根据产生的方波计算出所述飞轮转动的圈数并发送给所述控制器，所述控制器根据所述飞轮转动的圈数判断出所述活塞处于所述气缸套内的上止点或者下止点。
进一步，所述电动装置包括电磁线圈和第一继电器；所述电磁线圈固定外接在所述气缸套的端部，并且所述电磁线圈套装在所述活塞的外部；所述电磁线圈通过第一供电线路连接汽车蓄电池，在所述第一供电线路上设有将其接通或者断开的第一继电器；
所述控制器在所述活塞处于所述气缸套内的下止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路接通，所述控制器在所述活塞处于所述气缸套内的上止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路断开，进而在所述电磁线圈通电后对所述活塞形成向上的拉力以实现单独电动驱动所述活塞做功。
采用上述进一步方案的有益效果是：实现单独电动驱动活塞做功。
进一步，所述电动装置还包括用于冷却所述电磁线圈的水套；所述水套包裹在所述电磁线圈的外周并与电磁线圈的外侧壁贴合，在所述水套上设有进水口和出水口。
采用上述进一步方案的有益效果是：水套中流动的冷水可以带走电磁线圈的热量，防止电磁线圈的热量过高烧坏。
进一步，所述油动装置包括油泵、进气门、排气门和火花塞；所述进气门的一端连接所述油泵的出口，其另一端连接在所述气缸套远离所述曲轴的一端用于将汽油混合气体输入气缸套内；所述火花塞处于所述气缸套远离所述曲轴的一端，并且其点火端穿入到所述气缸套内用于将压缩后的汽油混合气体点燃爆炸；所述排气门连接在所述气缸套远离所述曲轴的一端用于将汽油混合气体点燃爆炸做功后的尾气输出所述气缸套内；
所述油泵通过第二供电线路连接汽车蓄电池，在所述第二供电线路上设有将其接通或者断开的第二继电器；所述控制器控制所述第二继电器将所述第二供电线路接通，进而通过汽油混合气体在所述气缸套内爆炸后形成对所述活塞向下的推力以实现单独油动驱动所述活塞做功。
进一步，所述油动装置还包括链条、链轮和摇臂；所述链轮通过凸轮轴可转动的安装在所述气缸套远离所述曲轴的一端外侧，所述曲轴通过所述链条链接并驱动所述链轮；在所述凸轮轴上还设有用于间歇顶开所述进气门和所述排气门，进而使所述进气门和所述排气门间歇连通所述气缸套内部的摇臂。
采用上述进一步方案的有益效果是：实现单独油动驱动活塞做功。
进一步，所述控制器在所述活塞处于所述气缸套内的下止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路接通，所述控制器在所述活塞处于所述气缸套内的上止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路断开，并且同时所述控制器控制所述第二继电器将所述第二供电线路接通，进而实现电动和油动同时驱动所述活塞做功。
采用上述进一步方案的有益效果是：实现电动和油动同时驱动活塞做功。
进一步，所述曲轴外部设有将其隐蔽的曲轴箱。
附图说明
图1为本发明的整体的三维图；
图2为本发明除去水套和曲轴箱的三维图；
图3为图1的左视图；
图4为图2除去电磁线圈后的三维图；
图5为飞轮的三维图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、气缸套，2、活塞，3、曲轴，4、连杆，5、飞轮，6、轮齿，7、缺齿，8、电磁线圈，9、进气门，10、排气门，11、火花塞，12、链条，13、链轮，14、摇臂，15、凸轮轴，16、水套，17、进水口，18、出水口，19、曲轴箱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-4所示，一种油电一体式汽车发动机系统，包括壳体、电动装置、油动装置、气缸套1、活塞2和曲轴3。所述气缸套1处于所述壳体内，所述活塞2可上下滑动的处于所述气缸套1内，并且其一端伸出所述气缸套1的外部。所述曲轴3处于所述壳体内且对应所述活塞2端部外侧的位置处，所述曲轴3外部设有将其隐蔽的曲轴箱19。所述活塞2远离所述气缸套1的一端通过连杆4连接并驱动所述曲轴3转动做功。在所述曲轴3的一端固定安装有与其同步转动的飞轮5。
在所述壳体的内壁对应所述飞轮5的位置处设有感应并计算飞轮5转动圈数的转速传感器。如图5所示，所述飞轮5的外周设有一圈轮齿6，并且所述轮齿6上设有相对所述转速传感器转动后产生方波的缺齿7，所述转速传感器根据产生的方波计算出所述飞轮5转动的圈数并发送给所述控制器，所述控制器根据所述飞轮5转动的圈数判断出所述活塞2处于所述气缸套1内的上止点或者下止点。
所述电动装置和所述油动装置均处于所述壳体内并分别通过电动和油动的方式驱动所述活塞2做功。在所述壳体的外部设有通过所述转速传感器得到的所述飞轮5的转动圈数来控制所述电动装置和/或所述油动装置运行的控制器，进而实现单独电动驱动所述活塞2做功或单独油动驱动所述活塞2做功或电动和油动同时驱动所述活塞2做功。
所述电动装置包括电磁线圈8和第一继电器。所述电磁线圈8固定外接在所述气缸套1的端部，并且所述电磁线圈8套装在所述活塞2的外部。所述电磁线圈8通过第一供电线路连接汽车蓄电池，在所述第一供电线路上设有将其接通或者断开的第一继电器。所述控制器在所述活塞2处于所述气缸套1内的下止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路接通，所述控制器在所述活塞2处于所述气缸套1内的上止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路断开，进而在所述电磁线圈8通电后对所述活塞2形成向上的拉力以实现单独电动驱动所述活塞2做功。所述电动装置还包括用于冷却所述电磁线圈8的水套16，所述水套16包裹在所述电磁线圈8的外周并与电磁线圈8的外侧壁贴合，在所述水套16上设有进水口17和出水口18。
所述油动装置包括油泵、进气门9、排气门10和火花塞11。所述进气门9的一端连接所述油泵的出口，其另一端连接在所述气缸套1远离所述曲轴3的一端用于将汽油混合气体输入气缸套1内。所述火花塞11处于所述气缸套1远离所述曲轴2的一端，并且其点火端穿入到所述气缸套1内用于将压缩后的汽油混合气体点燃爆炸。所述排气门10连接在所述气缸套1远离所述曲轴2的一端用于将汽油混合气体点燃爆炸做功后的尾气输出所述气缸套1内。所述油泵通过第二供电线路连接汽车蓄电池，在所述第二供电线路上设有将其接通或者断开的第二继电器。所述控制器控制所述第二继电器将所述第二供电线路接通，进而通过汽油混合气体在所述气缸套1内爆炸后形成对所述活塞2向下的推力以实现单独油动驱动所述活塞2做功。所述油动装置还包括链条12、链轮13和摇臂14。所述链轮13通过凸轮轴15可转动的安装在所述气缸套1远离所述曲轴3的一端外侧，所述曲轴3通过所述链条12链接并驱动所述链轮13。在所述凸轮轴15上还设有用于间歇顶开所述进气门9和所述排气门10，进而使所述进气门9和所述排气门10间歇连通所述气缸套1内部的摇臂14。
所述控制器在所述活塞2处于所述气缸套内1的下止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路接通，所述控制器在所述活塞2处于所述气缸套1内的上止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路断开，并且同时所述控制器控制所述第二继电器将所述第二供电线路接通，进而实现电动和油动同时驱动所述活塞2做功。
该发动机系统可根据不同的运行工况，使得发动机在纯电、纯油、油电混合三种工作模式间进行切换，有效节能。具体如下：
(1)纯电即单独电动驱动活塞2做功
飞轮5在汽车启动马达的驱动下转动，飞轮5转动会同步带动缺齿7相对转速传感器转动并产生方波，传感器根据产生的方波计算出飞轮5转动的圈数并发送给控制器，控制器根据所述飞轮5转动的圈数判断出活塞2处于气缸套1内的上止点或者下止点。当活塞2到达气缸套1内的下止点时，控制器控制第一继电器动作通过汽车蓄电池向电磁线圈8供电，电磁线圈8通电形成磁力后上拉活塞2，驱动活塞2从气缸套1内的下止点开始上行；当活塞2到达气缸套1内的上止点时，控制器控制第一继电器动作，汽车蓄电池向电磁线圈8断电，电磁线圈8断电后失去磁力，活塞2在曲轴3转动的惯性驱动下，从气缸套1内的上止点开始下行。控制器按照上述方式周而复始的控制电磁线圈8的通电和断电，最终实现活塞2于气缸套1内上下滑动做功。上述过程中，控制器保持第二继电器将第二供电线路断开的状态，即在链条12的带动下，凸轮轴15会转动，但气缸套1内吸入的是空气，排除的是也空气，只有电磁线圈8做功，实现单独电动驱动活塞2做功。
(2)纯油即单独油动驱动活塞2做功
飞轮5在汽车启动马达的驱动下转动，从而带动曲轴3转动，曲轴3转动通过连杆4驱动活塞2下行，从而使气缸套1内形成一定的真空度。曲轴3转动的同时，通过链条12带动链轮13，从而使得凸轮轴15转动。凸轮轴15转动后，其上的摇臂14转动先顶开进气门6，并且控制器控制第二继电器将第二供电线路接通。油泵在第二供电线路接通后通电，从而将可燃的汽油混合气体通过进气门6进入气缸套1内。随着摇臂14的继续转动，进气门6在其弹簧的作用下复位关闭，接着火花塞11点燃可燃汽油混合气体，气体于气缸套1内急剧膨胀爆炸，推动活塞2下行直至下止点。活塞2到达下止点后，在曲轴3转动的惯性驱动下，从气缸套1内的下止点开始上行，并且在活塞2上行的同时，摇臂14转动再顶开排气门10，将气缸套1内的尾气排出。上述过程中，控制器保持第二继电器将第二供电线路接通的状态，实现活塞2于气缸套1内上下滑动做功，最终实现单独油动驱动活塞2做功。
(3)油电混合即电动和油动同时驱动活塞2做功
所述控制器在所述活塞2处于所述气缸套内1的下止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路接通，所述控制器在所述活塞2处于所述气缸套1内的上止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路断开，并且同时所述控制器控制所述第二继电器将所述第二供电线路接通。由于电动装置和油动装置两套装置的都是采用同一个控制器，当电动装置和油动装置同时工作时，油动装置驱动活塞2的做功段是从上止点到下止点的过程，电动装置驱动活塞2的做功段是从下止点到上止点，因此两个动力装置不会出现动力干涉问题，进而实现电动和油动同时驱动活塞2做功。
综上所述，本发明突破了传统的油电混合动力汽车所采用的油电混合双擎动力的结构，将“电动装置”和“油动装置”进行“融合”，真正实现了油电一体化。该发动机系统采用油电一体式结构，使其相比于常规混合动力汽车中的动力装置能量输出损耗小且节省布局空间，并通过其内部装配的电磁线圈和燃油式活塞连杆机构实现可靠稳定的动力输出，拥有平顺的加速性、极佳的静谧性。另外，该发动机系统可根据不同的运行工况，使得发动机在纯电、纯油、油电混合三种工作模式间进行切换，有效节能。最后，该发动机可装配太阳能供电系统，蓄电池储能管理系统，绿色环保，其结构简单，制造成本低，日常维护保养方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种油电一体式汽车发动机系统，其特征在于，包括壳体、电动装置、油动装置、气缸套(1)、活塞(2)和曲轴(3)；所述气缸套(1)处于所述壳体内，所述活塞(2)可上下滑动的处于所述气缸套(1)内，并且其一端伸出所述气缸套(1)的外部；所述曲轴(3)处于所述壳体内且对应所述活塞(2)端部外侧的位置处，所述活塞(2)远离所述气缸套(1)的一端通过连杆(4)连接并驱动所述曲轴(3)转动做功；在所述曲轴(3)的一端固定安装有与其同步转动的飞轮(5)；
在所述壳体的内壁对应所述飞轮(5)的位置处设有感应并计算飞轮(5)转动圈数的转速传感器；所述电动装置和所述油动装置均处于所述壳体内并分别通过电动和油动的方式驱动所述活塞(2)做功；在所述壳体的外部设有通过所述转速传感器得到的所述飞轮(5)的转动圈数来控制所述电动装置和/或所述油动装置运行的控制器，进而实现单独电动驱动所述活塞(2)做功或单独油动驱动所述活塞(2)做功或电动和油动同时驱动所述活塞(2)做功。
2.根据权利要求1所述的油电一体式汽车发动机系统，其特征在于，所述飞轮(5)的外周设有一圈轮齿(6)，并且所述轮齿(6)上设有相对所述转速传感器转动后产生方波的缺齿(7)，所述转速传感器根据产生的方波计算出所述飞轮(5)转动的圈数并发送给所述控制器，所述控制器根据所述飞轮(5)转动的圈数判断出所述活塞(2)处于所述气缸套(1)内的上止点或者下止点。
3.根据权利要求2所述的油电一体式汽车发动机系统，其特征在于，所述电动装置包括电磁线圈(8)和第一继电器；所述电磁线圈(8)固定外接在所述气缸套(1)的端部，并且所述电磁线圈(8)套装在所述活塞(2)的外部；所述电磁线圈(8)通过第一供电线路连接汽车蓄电池，在所述第一供电线路上设有将其接通或者断开的第一继电器；
所述控制器在所述活塞(2)处于所述气缸套(1)内的下止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路接通，所述控制器在所述活塞(2)处于所述气缸套(1)内的上止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路断开，进而在所述电磁线圈(8)通电后对所述活塞(2)形成向上的拉力以实现单独电动驱动所述活塞(2)做功。
4.根据权利要求3所述的油电一体式汽车发动机系统，其特征在于，所述电动装置还包括用于冷却所述电磁线圈(8)的水套(16)；所述水套(16)包裹在所述电磁线圈(8)的外周并与电磁线圈(8)的外侧壁贴合，在所述水套(16)上设有进水口(17)和出水口(18)。
5.根据权利要求3所述的油电一体式汽车发动机系统，其特征在于，所述油动装置包括油泵、进气门(9)、排气门(10)和火花塞(11)；所述进气门(9)的一端连接所述油泵的出口，其另一端连接在所述气缸套(1)远离所述曲轴(3)的一端用于将汽油混合气体输入气缸套(1)内；所述火花塞(11)处于所述气缸套(1)远离所述曲轴(2)的一端，并且其点火端穿入到所述气缸套(1)内用于将压缩后的汽油混合气体点燃爆炸；所述排气门(10)连接在所述气缸套(1)远离所述曲轴(2)的一端用于将汽油混合气体点燃爆炸做功后的尾气输出所述气缸套(1)内；
所述油泵通过第二供电线路连接汽车蓄电池，在所述第二供电线路上设有将其接通或者断开的第二继电器；所述控制器控制所述第二继电器将所述第二供电线路接通，进而通过汽油混合气体在所述气缸套(1)内爆炸后形成对所述活塞(2)向下的推力以实现单独油动驱动所述活塞(2)做功。
6.根据权利要求5所述的油电一体式汽车发动机系统，其特征在于，所述油动装置还包括链条(12)、链轮(13)和摇臂(14)；所述链轮(13)通过凸轮轴(15)可转动的安装在所述气缸套(1)远离所述曲轴(3)的一端外侧，所述曲轴(3)通过所述链条(12)链接并驱动所述链轮(13)；在所述凸轮轴(15)上还设有用于间歇顶开所述进气门(9)和所述排气门(10)，进而使所述进气门(9)和所述排气门(10)间歇连通所述气缸套(1)内部的所述摇臂(14)。
7.根据权利要求6所述的油电一体式汽车发动机系统，其特征在于，所述控制器在所述活塞(2)处于所述气缸套内(1)的下止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路接通，所述控制器在所述活塞(2)处于所述气缸套(1)内的上止点时控制所述第一继电器将所述第一供电线路断开，并且同时所述控制器控制所述第二继电器将所述第二供电线路接通，进而实现电动和油动同时驱动所述活塞(2)做功。
8.根据权利要求1至7任一项所述的油电一体式汽车发动机系统，其特征在于，所述曲轴(3)外部设有将其隐蔽的曲轴箱(19)。
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