CN111156079B - 一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其是指一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，其包括发动机和发电机，所述发动机包括：缸体，缸体整体呈圆柱型，所述缸体内滑动连接有活塞板，所述活塞板固设有输出轴，所述输出轴的两端贯穿缸体且与缸体滑动连接，输出轴的一端连接发电机；进气组件，用于对所述缸体输送空气；供料组件，用于对所述缸体输送燃料；排气组件，用于排出所述缸体内燃烧后的废气。本发明发动机工作时可以带动输出轴来回移动，输出轴与发电机连接，可以将一部分机械能通过发电机转化为电能存储起来，本增程器发动机部分体积较小，占用空间较小，且对于能源的转化效率较高。

Description

一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其是指一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器。

背景技术

增程器一般指能够提供额外的电能，从而使电动汽车能够增加行驶里程的电动汽车零部件，传统意义上的增程器指发动机与发电机的组合。目前，现有的增程器发动机部分体积较大，占用空间，且对于能源的转化效率不高。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是现有的增程器发动机部分体积较大，占用空间，且对于能源的转化效率不高。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，采用了如下所述的技术方案：包括发动机和发电机，所述发动机包括：

缸体，所述缸体内滑动连接有活塞板，所述活塞板固设有输出轴，所述输出轴的两端贯穿缸体且与缸体滑动连接，输出轴的端部分别传动连接所述发电机；

进气组件，连接于所述缸体且用于对所述缸体输送空气；

供料组件，连接于所述缸体且用于对所述缸体输送燃料；

排气组件，设于所述缸体且用于排出所述缸体内燃烧后的废气，所述排气组件包括与所述第一燃烧室相通的第一排气通道和与所述第二燃烧室相通的第二排气通道。

进一步地，所述活塞板将缸体分割为第一燃烧室和第二燃烧室，所述进气组件包括分别设置于所述缸体两端的第一进气管和第二进气管，所述供料组件包括分别设置于所述缸体两端的第一供料管和第二供料管，所述排气组件包括与所述第一燃烧室相通的第一排气通道和与所述第二燃烧室相通的第二排气通道。

进一步地，所述输出轴设有内腔，所述输出轴且位于缸体内部设置有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口和第二出气口位于所述活塞板的两侧，所述输出轴且位于缸体外的部分设置有第一废气口和第二废气口，所述第一出气口、输出轴内腔、第一废气口形成所述第一排气通道，所述第二出气口、输出轴内腔、第二废气口形成所述第二排气通道；

所述排气组件还包括用于封闭或者打开第一出气口和第二出气口的开关件。

进一步地，所述输出轴外壁设置有滑槽，所述第一出气口和第二出气口位于所述滑槽内，所述开关件包括与滑槽滑动配合的滑动部、凸出于所述滑槽设置的第一推动部和第二推动部，所述第一推动部和第二推动部分别位于所述活塞板两侧；所述滑动部设置有第一排气孔和第二排气孔，当所述第一推动部抵接活塞板时，所述第二排气孔与第二出气口相通，所述第一出气口呈封闭状态；当所述第二推动部抵接活塞板时，所述第一排气孔与第一出气口相通，所述第二出气口呈封闭状态。

进一步地，所述输出轴周向设置有至少一个所述滑槽，所述滑槽的槽底内设置有所述第一出气口和第二出气口，所述滑槽内滑动连接有所述开关件。

进一步地，所述缸体的两端的内壁分别设置有第一开关缓冲块和第二开关缓冲块，所述第一开关缓冲块与所述第一推动部相对设置且能与所述第一推动部抵接配合，所述第二开关缓冲块与第二推动部相对设置且能与所述第二推动部抵接配合。

进一步地，所述缸体的两端分别设置有第一预热室与第二预热室，所述第一出气口与所述第一预热室相通，所述第二出气口与所述第二预热室相通，所述输出轴的两端分别穿出所述第一预热室与第二预热室；所述第一进气管、第一供料管设置于第一预热室内，所述第一预热室远离所述缸体的一端设置有第一进气嘴和第一进料嘴，所述第一进气管远离所述缸体的一端连接第一进气嘴，所述第一供料管远离所述缸体的一端连接第一进料嘴，所述第二进气管、第二供料管设置于第二预热室内，所述第二预热室远离所述缸体的一端设置有第二进气嘴和第二进料嘴，所述第二进气管远离所述缸体的一端连接第二进气嘴，所述第二供料管远离所述缸体的一端连接第二进料嘴。

进一步地，所述第一进气管、第一供料管在第一预热室内呈螺旋形设置，所述第二进气管、第二供料管在第二预热室内呈螺旋形设置。

进一步地，所述输出轴的两端分别设置有第一弹性储能件和第二弹性储能件，所述第一弹性储能件和第二弹性储能件用于回弹所述输出轴。

进一步地，所述输出轴的两端设置有用于连接发电机的传动组件，所述发电机包括直线型发电机和旋转型发电机。

与现有技术相比，本发明实施例主要有以下有益效果：本发明发动机工作时可以带动输出轴来回移动，输出轴与发电机连接，可以将一部分机械能通过发电机转化为电能存储起来，本增程器发动机部分体积较小，占用空间较小，且对于能源的转化效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例增程器的一个实施例立体结构示意图；

图2为本发明实施例增程器的一个实施例的半剖视图；

图3为图2中A处的放大示意图；

图4为本发明增程器的一个实施例的开关件的结构示意图；

图5为图1中发动机的内部示意图；

图6为图1中发电机的内部示意图。

附图标记说明：

100、发动机；200、发电机；201、永磁动子；202、承载杆；203、线圈绕组；10、缸体；11、第一燃烧室；12、第二燃烧室；13、输出轴；131、第一出气口；132、第二出气口；133、滑槽；134、第一废气口；135、第二废气口；14、活塞板；15、第一弹性储能件；16、第二弹性储能件；17、第一开关缓冲块；18、第二开关缓冲块；21、第一进气管；22、第二进气管；31、第一供料管；32、第二供料管；40、开关件；41、滑动部；42、第一推动部；43、第一排气孔；44、第二推动部；45、第二排气孔；51、第一预热室；52、第二预热室。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例

如图1所示，本实施例主要公开了一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，包括包括发动机100和发电机200，发动机100和发电机200之间通过传动组件连接。

如图1和图2所示，发动机100组要包括缸体10、进气组件、供料组件和排气组件，所述缸体10内滑动连接有活塞板14，所述活塞板14固设有输出轴13，所述输出轴13的两端贯穿缸体10且与缸体10滑动连接，输出轴13的端部传动连接所述发电机200；进气组件连接于所述缸体10且用于对所述缸体10输送空气；供料组件连接于所述缸体10且用于对所述缸体10输送燃料；排气组件设于所述缸体10且用于排出所述缸体10内燃烧后的废气。本发明发动机100工作时可以带动输出轴13来回移动，输出轴13与发电机200连接，可以将一部分机械能通过发电机200转化为电能存储起来，本增程器发动机100体积较小，占用空间较小，且对于能源的转化效率较高。

如图2和图5所述，所述活塞板14将缸体10分割为第一燃烧室11和第二燃烧室12，输出轴13与缸体10采用机械密封，输出轴13与缸体10滑动配合，所述进气组件包括分别设置于所述缸体10两端的第一进气管21和第二进气管22，所述供料组件包括分别设置于所述缸体10两端的第一供料管31和第二供料管32，所述排气组件包括与所述第一燃烧室11相通的第一排气通道和与所述第二燃烧室12相通的第二排气通道。在本实施例中，空气为压缩空气及燃料助剂的混合物。燃料可以为乙醇、甲醇、氢气、天燃气、汽油、柴油、乙炔、甲烷、可燃冰等及双氧水、过氧化钠等燃烧助剂。第一燃烧室11和第二燃烧室12内均设置有火花塞用于点燃燃料。

结合图2-图5所示，所述输出轴13设有内腔，所述输出轴13且位于缸体10内部设置有第一出气口131和第二出气口132，所述第一出气口131和第二出气口132位于所述活塞板14的两侧，所述输出轴13且位于缸体10外的部分设置有第一废气口134和第二废气口135，所述第一出气口131、输出轴13内腔、第一废气口134形成所述第一排气通道，所述第二出气口132、输出轴13内腔、第二废气口135形成所述第二排气通道；所述排气组件还包括用于封闭或者打开第一出气口131和第二出气口132的开关件40。具体地，通过开关件40，可以使燃烧室在进气、燃烧时出气口处于闭合状态，在排气时出气口处于打开状态，一方面可以保证燃料充分燃烧，另一方面可以方便排出气体。

结合图3和图4所示，所述输出轴13外壁设置有滑槽133，所述第一出气口131和第二出气口132位于所述滑槽133内，所述开关件40包括与滑槽133滑动配合的滑动部41、凸出于所述滑槽133设置的第一推动部42和第二推动部44，所述第一推动部42和第二推动部44分别位于所述活塞板14两侧；所述滑动部41设置有第一排气孔43和第二排气孔45，所述第一推动部42抵接活塞板14时，所述第二排气孔45与第二出气口132相通，所述第一出气口呈封闭状态；当所述第二推动部44抵接活塞板14时，所述第一排气孔43与第一出气口131相通，所述第二出气口呈封闭状态。具体地，第一推动部42和第二推动部44相互平行设置，第一推动部42与滑动部41呈T型垂直连接，第二推动部44与滑动部41呈T型垂直连接，第一排气孔43和第二排气孔45位于第一推动部42和第二推动部44之间，滑槽133呈长条状，滑槽133的两端分别设置有与滑动部41两端插接配合的限位槽。在本实施例中，为了提高第一燃烧室11和第二燃烧室12的排气效率，所述输出轴13周向设置有四个所述滑槽133，每个所述滑槽133的槽底内设置有所述第一出气口131和第二出气口132，每个所述滑槽133内滑动连接有所述开关件40。当第一燃烧室11内通入气体和燃料时，第一推动部42抵接活塞板14，滑动部41封闭第一出气口，第一出气口呈闭合状态，活塞板14朝第二燃烧室12方向移动，第二燃烧室12第二出气口132和第二排气孔45相通处于排废气状态；然后第一燃烧室11点火燃烧，第一燃烧室11体压强增大活塞板14进一步朝第二燃烧室12方向移动直到使第二推动部44抵活塞板14，此时第一出气口131和第一排气孔43相通处于排废气状态，第二燃烧室12通气和燃烧，活塞板14朝第一燃烧室11方向移动，第一燃烧室11进行排废气，第一燃烧室11和第二燃烧室12间歇性工作，以使输出轴13来回移动，以将缸体10内的热能转化为机械能。开关件40不需要电动控制就可以间接性打开和关闭第一出气口131和第二出气口132，结构简单，成本较低。

参照图5所示，为了避免活塞板14推动开关件40运动速度过快，是开关件40撞击缸体10损坏，所述缸体10的两端的内壁分别设置有第一开关缓冲块17和第二开关缓冲块18，所述第一开关缓冲块17与所述第一推动部42相对设置且能与所述第一推动部42抵接配合，所述第二开关缓冲块18与第二推动部44相对设置且能与所述第二推动部44抵接配合。在本实施例中第一开关缓冲块17和第二开关缓冲块18可以采用橡胶，在其他实施例中可以采用弹簧。并且，第一开关缓冲块17和第二开关缓冲块18具有回弹效果，当活塞板14推动第二推动部44撞击第二开关缓冲块18后，第二燃烧室12进气时，活塞板14朝第一燃烧室11方向移动，第二开关缓冲块18可以推动第二推动部44随活塞板14移动，避免惯性作用使第二出气口132呈打开状态，第一开关缓冲块17同理。

在本实施例中，如图2所示，为了进一步提高输出轴13的回弹效果，所述输出轴13的两端分别设置有第一弹性储能件15和第二弹性储能件16，所述第一弹性储能件15和第二弹性储能件16用于回弹所述输出轴13。第一弹性储能件15和第二弹性储能件16可以采用弹簧。

如图5所示，为了提高本发明的热效率，使热能得到充分利用，所述缸体10的两端分别设置有第一预热室51与第二预热室52，所述第一出气口与所述第一预热室51相通，所述第二出气口与所述第二预热室52相通，所述输出轴13的两端分别穿出所述第一预热室51与第二预热室52；所述第一进气管21、第一供料管31设置于第一预热室51内，所述第一预热室51远离所述缸体10的一端设置有第一进气嘴和第一进料嘴，所述第一进气管21远离所述缸体10的一端连接第一进气嘴，所述第一供料管31远离所述缸体10的一端连接第一进料嘴，所述第二进气管22、第二供料管32设置于第二预热室52内，所述第二预热室52远离所述缸体10的一端设置有第二进气嘴和第二进料嘴，所述第二进气管22远离所述缸体10的一端连接第二进气嘴，所述第二供料管32远离所述缸体10的一端连接第二进料嘴。第一预热室51与第二预热室52分别设置有排废气的通孔(图中没有显示)，通过排除的废气可以对燃料和空气进行预热，提高燃料的燃烧效率，也节约了能源。具体地，为了提高预热效果，所述第一进气管21、第一供料管31在第一预热室51内呈螺旋形设置，所述第二进气管22、第二供料管32在第二预热室52内呈螺旋形设置。

如图2和图6所示，所述输出轴13的两端设置有用于连接发电机200的传动组件，所述发电机200包括直线型发电机200和旋转型发电机200。具体地，在本实施例中，发电机200采用直线型发电机200，所述直线型发电机200包括固定在输出轴13上的承载杆202，固定在承载杆202上的永磁动子201，固定位置的发电机200外壳和在发电机200内作为定子的线圈绕组203。永磁动子201可以在发电机200外壳内来回运动且为多个，排布在承载杆202上。线圈绕组203也为多个，排布并固定在发动机100外壳内。永磁动子201的来回移动使线圈绕组203切割磁感线，产生磁通量的变化，以此实现发电，方便将发动机100的内能转化为电能，能源的转化效率高。在其他的实施中，发电机200可以采用旋转型发电机200，传动组件可以为连杆机构或者其他能够将直线运动转变为圆周运动的连接机构。

工作原理：

第一阶段，第一推动部42抵接活塞板14，第一出气口131呈闭合状态，第二燃烧室12第二出气口132和第二排气孔45相通处于排废气状态；当第一燃烧室11内通入气体和燃料时，第一燃烧室11点火燃烧，第一燃烧室11体压强增大活塞板14朝第二燃烧室12方向移动，第二燃烧室12体积减小，第二燃烧室12内的高温废气进入输出轴13内腔并通入到第一预热室51和第二预热室52内；直到第二推动部44抵接活塞板14及第二推动部44接触第二开关缓冲块18，此时第一出气口131和第一排气孔43相通，进行第二阶段。

第二阶段，第二推动部44和第二开关缓冲块18接触后，开关件40会被推向第一燃烧室11的方向，开关件40上的第一排气孔43和输出轴13上的第一出气口131逐渐形成导通状态，第一燃烧室11内高温气体逐渐排出，开关件40的滑动部41逐渐覆盖在第二排气孔45上，第二排气孔45逐渐关闭，此时第二弹性储能件16将使输出轴13减速，并将其机械能转换成弹性势能，活塞板14继续向第二开关缓冲块18运动。当第二排气孔45完全关闭时，第一排气孔43处于完全打开状态，此时第一燃烧室11内高温气体将迅速排出，高温气体会进入第一预热室51内，加热第一预热室51内的第一进气管21和第一供料管31；在第二燃烧室12内，通过高温加热的空气和燃料被迅速压入第二燃烧室12，并因为高温而快速的均匀混合。活塞板14继续向第二开关缓冲块18运动，直至其速度被第二弹性储能件16降为零，便进入第三阶段。

第三阶段，当活塞板14速度降为零后，停止向第二燃烧室12压入燃料和空气，第二进气管22和第二供料管32关闭，接着第二弹性储能件16会推动活塞板14向第一燃烧室11的方向运动；此时，第二燃烧室12的电火花塞迅速点火，第二燃烧室12内燃料被点燃，气体膨胀，迅速推动活塞板14向第一燃烧室11方向运动，在运动过程中，会将残余的少量高温气体排入第一预热室51内。当开关件40上的第一推动部42和第一开关缓冲块17接触时，进入第四阶段。

第四阶段，当第一推动部42和第一开关缓冲块17接触后，开关件40会被推向第二燃烧室12方向，开关件40上的第二排气孔45和输出轴13上的第二出气口132逐渐进入导通状态，第二燃烧室12内的高温气体逐渐排出，而开关件40的滑动部41逐渐覆盖在第一出气口131上，第一出气口131逐渐关闭，此时第一弹性储能件15将使输出轴13减速，并将输出轴13的机械能转换为弹性势能；活塞板14继续向第一开关缓冲块17运动，当第一出气口131完全关闭时，第二出气口132处于完全打开状态，此时第二燃烧室12内高温气体将迅速排出，高温气体会进入第二预热腔内，加热第二预热腔内的第二进气管22和第二供料管32；在第一燃烧室11内，通过高温加热的空气和燃料被迅速压入第一燃烧室11，并因为高温而快速的均匀混合；活塞板14继续向第二开关缓冲块18运动，直至其速度被第一弹性储能件15降为零；然后停止压入燃料和空气，第一进气管21和第一供料管31关闭；接着活塞板14会因为第一弹性势能储能件而向第二开关缓冲块18方向运动，此时第一燃烧室11的电火花塞迅速点火，第一燃烧室11内燃料迅速燃烧膨胀，并推动活塞板14向第二开关缓冲块18方向运动；之后便进入再次进入第一阶段。

综上所述，

第一燃烧室11和第二燃烧室12间歇性工作，以使输出轴13来回移动，以将缸体10内的热能转化为机械能，从而有利于电磁装置进行发电，进而方便将机械能转化为电能，本增程器发动机100部分体积较小，占用空间较小，且对于能源的转化效率较高。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，其特征在于：包括发动机和发电机，所述发动机包括：

缸体，所述缸体内滑动连接有活塞板，所述活塞板固设有输出轴，所述输出轴的两端贯穿缸体且与缸体滑动连接，输出轴的端部分别传动连接所述发电机；所述活塞板将缸体分割为第一燃烧室和第二燃烧室；

进气组件，连接于所述缸体且用于对所述缸体输送空气；

供料组件，连接于所述缸体且用于对所述缸体输送燃料；

排气组件，设于所述缸体且用于排出所述缸体内燃烧后的废气，所述排气组件包括与所述第一燃烧室相通的第一排气通道和与所述第二燃烧室相通的第二排气通道；

所述输出轴设有内腔，所述输出轴且位于缸体内部设置有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口和第二出气口位于所述活塞板的两侧，所述输出轴且位于缸体外的部分设置有第一废气口和第二废气口，所述第一出气口、输出轴内腔、第一废气口形成所述第一排气通道，所述第二出气口、输出轴内腔、第二废气口形成所述第二排气通道；

所述排气组件还包括用于封闭或者打开第一出气口和第二出气口的开关件；

所述输出轴外壁设置有滑槽，所述第一出气口和第二出气口位于所述滑槽内，所述开关件包括与滑槽滑动配合的滑动部、凸出于所述滑槽设置的第一推动部和第二推动部，所述第一推动部和第二推动部分别位于所述活塞板两侧；所述滑动部设置有第一排气孔和第二排气孔，当所述第一推动部抵接活塞板时，所述第二排气孔与第二出气口相通，所述第一出气口呈封闭状态；当所述第二推动部抵接活塞板时，所述第一排气孔与第一出气口相通，所述第二出气口呈封闭状态。

2.根据权利要求1所述的一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，其特征在于：所述进气组件包括分别设置于所述缸体两端的第一进气管和第二进气管，所述供料组件包括分别设置于所述缸体两端的第一供料管和第二供料管。

3.根据权利要求1所述的一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，其特征在于：所述输出轴周向设置有至少一个所述滑槽，所述滑槽的槽底内设置有所述第一出气口和第二出气口，所述滑槽内滑动连接有所述开关件。

4.根据权利要求1所述的一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，其特征在于：所述缸体的两端的内壁分别设置有第一开关缓冲块和第二开关缓冲块，所述第一开关缓冲块与所述第一推动部相对设置且能与所述第一推动部抵接配合，所述第二开关缓冲块与第二推动部相对设置且能与所述第二推动部抵接配合。

5.根据权利要求2所述的一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，其特征在于：所述缸体的两端分别设置有第一预热室与第二预热室，所述第一出气口与所述第一预热室相通，所述第二出气口与所述第二预热室相通，所述输出轴的两端分别穿出所述第一预热室与第二预热室；所述第一进气管、第一供料管设置于第一预热室内，所述第一预热室远离所述缸体的一端设置有第一进气嘴和第一进料嘴，所述第一进气管远离所述缸体的一端连接第一进气嘴，所述第一供料管远离所述缸体的一端连接第一进料嘴，所述第二进气管、第二供料管设置于第二预热室内，所述第二预热室远离所述缸体的一端设置有第二进气嘴和第二进料嘴，所述第二进气管远离所述缸体的一端连接第二进气嘴，所述第二供料管远离所述缸体的一端连接第二进料嘴。

6.根据权利要求5所述的一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，其特征在于：所述第一进气管、第一供料管在第一预热室内呈螺旋形设置，所述第二进气管、第二供料管在第二预热室内呈螺旋形设置。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，其特征在于：所述输出轴的两端分别设置有第一弹性储能件和第二弹性储能件，所述第一弹性储能件和第二弹性储能件用于回弹所述输出轴。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种单缸单冲程发动机驱动直线型增程器，其特征在于：所述输出轴的两端设置有用于连接发电机的传动组件，所述发电机包括直线型发电机。

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