CN112895919A - 一种应用于电动汽车的甲醇增程器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于电动汽车的甲醇增程器，主要涉及新能源电动汽车领域，其主要特征在于采用一种甲醇/柴油双燃料柴油机燃油供给方法的甲醇发动机代替传统发动机机，充分利用甲醇这种清洁燃料来改善发动机排放等性能，也为甲醇的发展应用提供了新方向。发动机与发电机之间通过一种结构简单的甩块离合器自动完成动力传递，在发动机启停或怠速热机等低速工况切断与发电机的动力传递，减小发动机启停时瞬间转矩过大对发电机寿命的影响，离合器达到工作转速后可以可靠传递动力。采用永磁同步发电机与通用变频器的组合扩大永磁同步发电机的工作转速范围，时刻保证甲醇发动机在不同工况中处于高效工作状态，减少燃料消耗，提高电动汽车续航里程。

Description

一种应用于电动汽车的甲醇增程器
技术领域
本发明涉及新能源电动汽车领域，具体涉及一种应用于电动汽车的甲醇增程器。
背景技术
随着国家蓝天保卫战号角的吹响，各行各业纷纷节能减耗，汽车行业作为其中重要成员更是首当其冲。传统汽车的发动机是以汽油和柴油为主要燃料，并且汽车保有量增长迅猛，给环境带来巨大压力，而且石油是不可再生能源，为汽车寻求新型燃料是必然趋势，电动汽车是未来最有可能的发展方向，但目前的遇到的问题颇多，混合动力汽车作为中间过渡阶段重要发展方向被广泛应用，增程式汽车就是其中一种。
目前增程式汽车采用的还是传统汽油发动机，燃料的问题依然存在，而甲醇作为一种清洁燃料已经被应用到部分内燃机上，而且前景光明。甲醇作为内燃机的燃料，传统内燃机不需要做大的改动就可以实现，而且甲醇具有蒸发潜热大且蒸发压力小，可提高发动机热效率和安全性，但这也造成甲醇发动机冷启动困难，但这些问题是可以克服的，其开发价值巨大，所以促进甲醇发动机在增程器的应用具有很重要的意义。
增程器在发动机启停时或在发动机怠速工况时，发动机直接与发电机相连，对发电机寿命会产生不好的影响，并且发动机启停瞬间产生的扭矩过大也有可能对发电机寿命产生的影响，为解决这一问题在发动机与发电机中间加装动力传输装置显得尤为重要，同时增程器采用普通发电机时只能在固定转速下才能持续输出稳定的工作电压，这在很大程度限制了增程器性能的发挥，因此，增程器的发展是迫切需要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于电动汽车的甲醇增程器；纯电动汽车由于动力电池技术方面的限制，导致电动汽车的续航里程、电池寿命明显不能达到预期目标，混合动力汽车是从传统汽车向纯电动汽车发展过渡阶段的一个重要方向，增程式汽车作为其中重要一员，可以解决电动汽车当前面临一些问题，增程器作为增程式汽车的重要部件急需发展，目前增程器还是采用传统汽油机，这种增程器解决其排放问题比较困难而且成本较高，因此高效、清洁的增程器是未来发展方向，本发明中的甲醇增程器不仅可以解决上述电动汽车的问题，与传动汽油增程器还相比可以降低增程器排放，采用简单的机械式自动甩块离合器实现发动机与发电机之间的动力传递，可以显著提升增程式汽车优势。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于电动汽车的甲醇增程器，所述的甲醇增程器主要包括甲醇发动机、甩块离合器总成、永磁变频发电机；所述甲醇发动机包括发动机散热器、发动机点火控制开关、甲醇油箱和甲醇过滤器；所述甩块离合器总成主要包括飞轮端连接盘、甩块导向槽、离合器甩块盘毂、离合器甩块、离合器弹簧、离合器盖；所述永磁变频发电机包括永磁同步发电机、通用型变频器，永磁同步发电机主要结构一般包括转子、定子、定子齿槽、定子绕组、永磁同步发电机输入转轴、永磁体、永磁同步发电机外壳；所述甲醇发动机的是通过螺栓与飞轮端连接盘连接；所述甩块离合器的甩块总成盘毂通过平键与飞轮端连接盘连接，甩块离合器盖通过花键与永磁同步发电机的输入转轴连接。
所述甲醇发动机采用一种甲醇/柴油缸内双燃料喷射的甲醇发动机，该种发动机主要是采用了一种甲醇/柴油双燃料柴油机燃油供给方法，采用柴油引燃甲醇预混合气的工作方式。
所述发动机散热器为甲醇发动机配套原件，设置在甲醇发动机风扇一侧，通过橡胶管路与甲醇发动机相连。
所述发动机点火控制开关与甲醇发动机机身上的起动电机电连接。
所述甲醇油箱和甲醇过滤器的布置位置应高于甲醇发动机高压油泵的位置并且甲醇油箱和甲醇过滤器之间以及甲醇过滤器和甲醇发动机之间均采用不锈钢管连接。
所述飞轮端连接盘为三段阶梯轴的形式，一端与甲醇发动机的飞轮连接，另一端与甩块离合器的甩块总成盘毂连接并且外端加工有定位平键槽和定位挡圈槽。
所述永磁变频发电机是采用一种现有的功率为18~30kw的永磁同步发电机，并匹配一种三相通用型变频器配合使用。
本发明具有以下有益效果：
1、甲醇增程器采用一种甲醇/柴油缸内双燃料喷射的甲醇发动机，发动机以甲醇作为主燃料，甲醇具有良好的物化性质，是公认的清洁燃料，甲醇自身含氧可以促进燃料充分燃烧提高发动机热效率，可以明显降低发动机有害物质排放，不易挥发性可提升汽车安全性能，甲醇增程器的应用还可以降低石油能源压力，也为甲醇的发展提供了新的发展方向。
2、采用甩块离合器传递甲醇发动机与永磁同步发电机之间的动力，不仅结构简单，可以可靠实现预期功能，而且后期维护比较方便，成本也比较低。
3.采用永磁同步发电机与通用型变频器的组合，同时兼顾了永磁同步发电机体积小、重量轻、发电效率高和变频器的优点，减小同此同步发电机转速变化对输出电压的影响，使增程器可以在不同转速下稳定工作。
附图说明
图1是本发明甲醇增程器结构示意图。
图2是本发明甩块离合器飞轮端连接盘结构示意图（主视图）。
图3是本发明甩块离合器飞轮端连接盘结构示意图（侧视图）。
图4是本发明图2中A处局部放大示意图。
图5是本发明甩块离合器甩块总成结构示意图。
图6是本发明甩块离合器盖的结构示意图。
图7是本发明永磁同步发电机的结构模型示意图。
图中：1-发动机冷却水散热器，2-甲醇发动机，3-发动机点火控制开关，4-油门控制器，5-甩块离合器总成，6-永磁变频发电机，7-通用型变频器，8-甲醇油箱，9-甲醇过滤器，10-甩块离合器定位键槽，11-飞轮端连接盘，12-甩块总成的定位轴肩，13-连接螺栓孔，14-甩块总成定位挡圈槽，15-甩块导向槽，16-导向杆，17-甩块弹簧吊耳，18-甩块弹簧，19-甩块总成定位键槽，20-甩块总成盘毂，21-甩块摩擦片，22-弹簧定位孔，23-甩块，24-甩块离合器盖，25-离合器盖安装盘毂，26-内花键，27-离合器盖摩擦片，28-永磁同步发电机，29-永磁体，30-定子齿槽，31-转子，32-永磁同步发电机外壳，33 -定子，34-绕组，35-输入转轴，36-永磁同步发电机机脚。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优势更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述，显然所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性改变的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护范围。
如图1~7所示，本发明实施例提供了一种应用于电动汽车的甲醇增程器，主要包括甲醇发动机2、甩块离合器总成5、永磁变频发电机6。所述的甲醇发动机2除本体外还包括发动机冷却水散热器1、不锈钢油箱8、甲醇过滤器9、油门控制器4、发动机点火控制开关3；所述甩块离合器总成5主要包括飞轮端连接盘11、离合器甩块总成盘毂20、离合器甩块23、离合器弹簧18、离合器盖24等；所述永磁变频发电机6包括永磁同步发电机28、通用型变频器7，永磁同步发电机28主要结构一般包括永磁同步发电机输入转轴35、永磁同步发电机转子31、永磁同步发电机定子33、永磁同步发电机定子齿槽30、永磁同步发电机定子绕组34、永磁同步发电机外壳32等。
具体的，如图1所示，所述的甲醇发动机2是基于一种甲醇/柴油缸内双燃料喷射柴油机，该种柴油机主要是采用了一种甲醇/柴油双燃料柴油机燃油供给方法，甲醇发动机2的着火方式延续原柴油机的压燃式，利用柴油引燃甲醇预混合气的工作方式，解决甲醇发动机2低温冷启动问题，实现甲醇发动机2的功能；所述发动机散热器1为发动机配套原件，设置在甲醇发动机风扇一侧，通过橡胶管路与发动机相连；所述发动机点火控制开关3与甲醇发动机2机身上的起动电机电连接； 所述甲醇油箱8和甲醇过滤器9的位置应高于甲醇发动机高压油泵的位置并且甲醇油箱8和甲醇过滤器9之间以及甲醇过滤器9和甲醇发动机2之间均采用不锈钢管连接；所述甲醇发动机与飞轮连接盘11的大端通过螺栓连接。
具体的，如图2~6所示，所述甩块离合器总成5是一种广泛应用于摩托车的自动离合器，工作时主要是通过甩块23和甩块离合器壳24之间产生的摩擦力矩来实现甲醇发动机2与永磁同步发电机28之间的动力传递，甩块离合器5可靠工作的预设转速一般设置为甲醇发动机2怠速工况转速的1.25~1.45倍，工作时摩擦力矩由弹簧18的拉力和甩块23的离心力共同决定；所述甩块离合器5在甲醇发动机2启停时或甲醇发动机2处于怠速热机状态时，甩块离合器5会切断甲醇发动机2与永磁变频发电机6之间的动力传输，减小甲醇发动机2不稳定工况对永磁变频发电机6的影响，在甩块离合器5达到预设工作转速时，甲醇发动机2输出的动力通过甩块离合器5可靠传递给永磁变频发电机6；飞轮连接盘11的小端与离合器的甩块总成盘毂20通过平键连接，并通过飞轮连接盘中间轴轴肩12和挡圈14定位，离合器盖24通过花键与永磁变频发电机输入转轴35连接，同样通过轴肩和挡圈定位。
具体的，如图7所示，所述永磁变频发电机6采用一种现有的功率为18~30kw的永磁同步发电机28，并匹配一种通用型三相变频器，使与甲醇发动机2相匹配的永磁同步发电机28可以实现在甲醇发动机2不同工况转速下都输出稳定的工作电压。
本发明具体工作过程如下：甲醇发动机2可以通过启动开关一键启动，甲醇发动机2采用柴油引燃甲醇预混合气的方式工作，甲醇发动机2在启停时或甲醇发动机处于怠速热机状态时，转速低于工作转速，甩块离合器5会切断甲醇发动机2与永磁变频发电机5之间的动力传递，在达到甩块离合器5预定工作转速后，甲醇发动机2输出的动力通过甩块离合器5可靠地传递到永磁同步发电机输入转轴35，从而带动永磁同步发电机28工作，当永磁同步发电机28转速发生变化时，永磁同步发电机28的输出电压在三相通用型变频器7的作用下保持稳定。
最后应说明的是：上述内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明只局限于这些说明；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明方法构思的前提下，对其中部分技术特征进行修改或等同替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种应用于电动汽车的甲醇增程器，其特征在于：所述的甲醇增程器主要包括甲醇发动机(2)、甩块离合器总成(5)、永磁变频发电机(6)；所述甲醇发动机（2）包括发动机散热器(1)、发动机点火控制开关(3)、甲醇油箱(8)和甲醇过滤器(9)；所述甩块离合器总成(5)主要包括飞轮端连接盘(11)、甩块导向槽(15)、离合器甩块盘毂(20)、离合器甩块(23)、离合器弹簧(18)、离合器盖(24)；所述永磁变频发电机(6)包括永磁同步发电机（28）、通用型变频器（7），永磁同步发电机（28）主要结构一般包括转子(31)、定子(33)、定子齿槽(30)、定子绕组(34)、永磁同步发电机输入转轴(35)、永磁体(29)、永磁同步发电机外壳(32)；所述甲醇发动机(2)的是通过螺栓与飞轮端连接盘(11)连接；所述甩块离合器的甩块总成盘毂(20)通过平键与飞轮端连接盘(11)连接，甩块离合器盖(24)通过花键与永磁同步发电机的输入转轴（35）连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电动汽车的甲醇增程器，其特征在于：所述甲醇发动机（2）采用一种甲醇/柴油双燃料柴油机燃油供给方法的甲醇发动机，该种发动机主要是采用了一种甲醇/柴油双燃料柴油机燃油供给方法，采用柴油引燃甲醇预混合气的工作方式；
所述发动机散热器(1)为甲醇发动机（2）配套原件，设置在甲醇发动机（2）风扇一侧，通过橡胶管路与甲醇发动机（2）相连；
所述发动机点火控制开关(3)与甲醇发动机（2）机身上的起动电机电连接；
所述甲醇油箱(8)和甲醇过滤器(9)的布置位置应高于甲醇发动机高压油泵的位置并且甲醇油箱(8)和甲醇过滤器(9)之间以及甲醇过滤器(9)和甲醇发动机（2）之间均采用不锈钢管连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用于电动汽车的甲醇增程器，其特征在于：所述飞轮端连接盘(11)为三段阶梯轴的形式，一端与甲醇发动机（2）的飞轮连接，另一端与甩块离合器的甩块总成盘毂(20)连接并且外端加工有定位平键槽（11）和定位挡圈槽(14)。
4.根据权利要求1所述的一种应用于电动汽车的甲醇增程器，其特征在于：所述永磁变频发电机（6）是采用一种现有的功率为18~30kw的永磁同步发电机（28），并匹配一种三相通用型变频器（7）配合使用。
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