气、电、油混合动力装置
技术领域
本发明涉及一种车用动力装置,尤其是一种包括空气压缩机、油气两用发动机、发电机的气、电、油混合动力装置。
背景技术
现有的车用动力装置,有机械动力装置和电动装置,机械动力装置利用发动机产生动力通过传动机构驱动车轮,发动机使用汽油、柴油等燃料,结构复杂,体积大,噪音大,密闭性差,化油器、电喷等燃烧不好浪费燃料,发动机的经济工况是在接近最大功率工况,实际上多数时间发动机是低于经济工况运行,低工况运行时一部分能量消耗在做无用功上,造成发动机耗油量大;刹车时能量白白浪费,电动装置利用电动机产生动力带动传动机构驱动车轮,电动机使用的电能一般来源于车载电池,目前还处于不成熟状态。
发明内容
本发明提供一种发动机始终在经济工况下运行,低工况运行时多余能量用来发电存储到蓄电池内,具有储能、节能、带能量回收的气、电、油混合动力装置。
本发明的目的是这样实现的:
一种气、电、油混合动力装置,包括油气两用发动机、发电机、离合器、变速器、轮毂电机、变流器、充电器、蓄电池、气体压缩机、集气球、储气罐:发动机3输出轴通过离合器11、变速器12与车轮1轴连接,发动机产生动力直接驱动车轮,发动机输出轴同时还通过离合器13、变速器14与发电机15轴连接,驱动车轮1上设有轮毂电机2;
发电机与变流器连接后,一路与充电器、蓄电池连接,另一路与切换器19连接,蓄电池引出端与切换器19连接,切换器19引出端与轮毂电机2连接;
空气压缩机包括高压缸24和低压缸23,低压缸23连接低压集气球27,低压集气球27通过分配开关28连接贮气罐29,高压缸24连接高压集气球25,高压集气球25通过分配开关26也与贮气罐29连接,贮气罐29出口通过分配开关30连接压缩空气输出集气球31,压缩空气输出集气球31出口通过空气管道5与发动机连接;电动机20与变速器21连接,变速器21与离合器22连接,离合器22与空气压缩机输入轴连接,车轮上的传动链32也与变速器21连接;
发动机还包括子缸发动机6,原来发动机称为母缸发动机,子缸发动机6与直线发电机连接,直线发电机包括固定线圈9和磁铁芯10,子缸与母缸共用一个气缸盖,子缸发动机通过固定支点7和连杆8与直线发电机磁铁芯10连接,直线发电机和蓄电池18、轮毂电机2连接;
发动机进排气系统包括进气管38、进气阀39、排气管41、排气阀42、进排气腔40,进、排气经过进、排气阀与一个进排气腔连接,共用一个进排气腔,进排气腔内设有带圆柱转芯35的气阀;也可将进排气腔分开,用圆柱转芯35直接作为进排气阀。
发动机进排气系统的进气阀39、排气阀42采用带圆柱转芯的气阀或球阀,进排气腔气阀为带圆柱转芯的气阀,进气球阀39的阀杆与进气传动杆51连接,排气球阀42的阀杆与排气传动杆50连接,进排气腔气阀转芯轴与进排气腔传动杆49连接,进气传动杆51、排气传动杆50、进排气腔传动杆49与主传动杆52采用蜗轮蜗杆连接,蜗轮蜗杆传动比根据进、排气阀阀芯和进排气腔转芯转速确定,主传动杆52通过传动齿轮47与间歇传动齿轮46啮合,主传动杆52端部还设有防逆转棘轮棘爪48,发动机43的曲轴44通过传动带或链45与间歇传动齿轮46连接,发动机主轴用曲轴锁定装置4将曲轴锁定,电机53通过传动带或链与间歇传动齿轮46连接,进排气传动杆51、52也可直接连接主轴传动系统。
发动机带圆柱转芯的气阀包括上片33、下片34、圆柱转芯35,圆柱转芯上设有长条通气孔37,上、下片接触面设有若干个半圆形凹槽,凹槽设有与圆柱转芯上相对应的长条通气孔36,上、下片连接在一起,半圆形凹槽合拢围若干个圆柱形中间空腔,圆柱转芯放置在中间空腔内;当圆柱转芯35转到一定位置时,圆柱转芯上长条通气孔37与凹槽的长条通气孔36连通。
变速器包括两个塔轮21-1、传动链21-2、拨叉21-3,两个塔轮21-1正反放置,传动链21-2与两个塔轮21-1连接,拨叉21-3位于两个塔轮的长条状缝隙中,调整拨叉21-3可以改变传动比,达到变速目的,两个塔轮为一组,一个变速器可放置两组或两组以上的塔轮,两组塔轮之间用齿轮或链条连接一起。
本发明的好处是:
设有空气蓄能装置,回收刹车和低工况时多余的能量储存在压缩空气罐中,向发动机提供压缩空气,提高发动机效率,采用具有转芯结构的进排气阀,结构简单,体积小,气密性好,通气量大,易检修,易制造,燃烧好,污染物排放少,采用子缸发动机和直线发电机,子缸可以单独工作,节油、燃烧好、排污少。
附图说明
图1本发明结构示意图
图2发动机进排气系统结构示意图
图3发动机进排气阀结构示意图
图4发动机进排气阀驱动机构结构示意图
图5间歇传动齿轮46啮合示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明详细说明:
如图所示,一种气、电、油混合动力装置,包括燃油和压缩空气两用的油气两用发动机、发电机、离合器、变速器、轮毂电机、变流器、充电器、蓄电池、气体压缩机、集气球、储气罐;发动机3输出轴通过离合器11、变速器12与车轮1轴连接,发动机产生动力直接驱动车轮,发动机输出轴同时还通过离合器13、变速器14与发电机15轴连接,在甩负荷时发动机动力全部用来发电,在低负荷时发动机动力可以部分驱动车轮,部分用来发电,即混合动力。驱动车轮1上设有轮毂电机2,发电机经过变流器后一路与充电器、蓄电池连接,另一路与切换器19连接,蓄电池引出端与切换器19连接,切换器19引出端与轮毂电机2连接,发电机15发出来交流电通过变流器17转换为直流电,由充电器16为蓄电池18充电,发电机l5发出来交流电通过变流器17转换为直流电和蓄电池18提供的直流电通过切换器19向轮毂电机2提供电源,驱动车轮也可以使用轮毂电机提供动力,这时发动机动力也是全部用来发电;发动机还包括子缸发动机6,原来发动机称为母缸发动机,子缸发动机6与直线发电机连接,直线发电机包括固定线圈9和磁铁芯10,子缸与母缸共用一个气缸盖,子缸发动机通过固定支点7和连杆8与直线发电机磁铁芯10连接,使直线发电机的磁铁芯10做直线往复运动发电,直线发电机可以和蓄电池18、轮毂电机2连接,可向蓄电池18充电及提供轮毂电机2电源。可以通过曲轴锁定装置4将母缸发动机活塞锁定在上止点位置,子缸单独工作,节油、燃烧好、排污少,如果压缩空气压力足够的情况下,可以用压缩空气驱动子缸工作,带动直线发电机。变速器包括两个塔轮21-1、传动链21-2、拨叉21-3,两个塔轮21-1正反放置,传动链21-2与两个塔轮21-1连接,拨叉21-3位于两个塔轮的长条状缝隙中,调整拨叉21-3可以改变传动比,达到变速目的,两个塔轮为一组,一个变速器可放置两组或两组以上的塔轮,两组塔轮之间用齿轮或链条连接一起。
空气压缩机分为高压缸24和低压缸23,低压缸23连接低压集气球27,低压集气球27通过分配开关28连接贮气罐29,高压缸24连接高压集气球25,高压集气球25通过分配开关26也与贮气罐29连接,贮气罐29出口通过分配开关30连接压缩空气输出集气球31,当贮气罐29内没有压力或压力较低时,低压缸23压缩后的低压空气进入贮气罐29内,随着压力提高,低压缸23压缩后的低压空气不能进入贮气罐29了,这时,高压缸24压缩后的高压空气进入贮气罐29内,贮气罐29通过分配开关30进入压缩空气输出集气球31,压缩空气输出集气球31出口通过空气管5与发动机连接;电动机20与变速器21连接,变速器21与离合器22连接,离合器22与空气压缩机输入轴连接,车轮上的传动链32或轴也与变速器21连接;电动机20可以驱动压缩机工作,也可以利用刹车等情况多余的能量驱动空气压缩机,具有能量回收作用及刹车防刨死效果。
发动机进排气系统包括进气管38、进气阀39、排气管41、排气阀42、进排气腔40,进、排气经过进、排气阀与一个进排气腔连接,共用一个进排气腔,进排气腔内设有带圆柱转芯35的气阀;也可将进排气腔分开,用圆柱转芯35直接作为进排气阀。
发动机进排气系统的进气阀39、排气阀42采用带圆柱转芯的气阀或球阀,进排气腔气阀为带圆柱转芯的气阀,进气球阀39的阀杆与进气传动杆51连接,排气球阀42的阀杆与排气传动杆50连接,进排气腔气阀转芯轴与进排气腔传动杆49连接,进气传动杆51、排气传动杆50、进排气腔传动杆49与主传动杆52采用蜗轮蜗杆连接,比凸轮传动性能可靠,蜗轮蜗杆传动比根据进、排气阀阀芯和进排气腔转芯转速确定,主传动杆52通过传动齿轮47与间歇传动齿轮46啮合,主传动杆52端部还设有防逆转棘轮棘爪48,发动机43的曲轴44通过传动带或链45与间歇传动齿轮46连接,发动机主轴可用曲轴锁定装置4将曲轴锁定,电机53通过传动带或链与间歇传动齿轮46连接。
进排气传动杆51、52也可直接连接主轴传动系统,改变传动比完成进排气过程,在进气阀同轴设有燃料开关阀,在进气同时喷入乙醇或液化气等与进入缸内的空气充分混合,在压缩末期将汽油或柴油喷入缸内再点火。
发动机带圆柱转芯的气阀包括上片33、下片34、圆柱转芯35,圆柱转芯上设有长条通气孔37,上、下片接触面设有若干个半圆形凹槽,凹槽设有与圆柱转芯上相对应的长条通气孔36,上、下片连接在一起,半圆形凹槽合拢围若干个圆柱形中间空腔,圆柱转芯放置在中间空腔内;当圆柱转芯35转到一定位置时,转芯通气孔和凹槽的通气孔连通或错开,本结构简单,气密性好,易检修,易制造,可以有四个接点,可安装双火花塞多点点火系统及双燃料缸内直喷技术。