CN205573606U - 小型油电混合动力发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型油电混合动力发动机，包括内燃机和驱动电机，所述内燃机的曲轴一端安装有离合器，另一端通过动力连接装置与所述驱动电机的输出轴连接，该动力连接装置包括连接盘，所述曲轴和输出轴分别连接到该连接盘两侧，曲轴与连接盘同步转动，在输出轴与连接盘配合位置并排设置两个单向超越离合器，两个该单向超越离合器的超越方向相反。本实用新型能够将发动机和电动机的两组输出动力有机结合，驱动电机集起动电机、充电磁电机与动力输出三功能为一体，完整保留了传统燃油发动机变速传动和脚起动等技术特点，具有结构简单新颖，通用性强，生产成本低等优点。

Description

小型油电混合动力发动机

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，涉及一种小型油电混合动力发动机。

背景技术

随着环保排放法规的越来越严，汽油价格长期处于高位，越来越多大中型城市出台了限摩令，以汽油为燃料的小型内燃机(如摩托车发动机)面临来自电动车的全面冲击，近年来，传统燃油摩托车的市场总量逐年在以10％左右的速度递减，而电动车的市场却年年高速增长已经远超常规燃油摩托车的总量。

虽然电动车在节能环保方面拥有天然的优势，但是其在续航里程短、充电不方便、电池寿命短、输出扭矩无法满足重载需求、需要另外增加变速机构来解决电机自身功率扭矩的不足、电机耐久性能不可靠易损坏、使用后期维护成本极高等方面的问题同样突出。因此，市场需要的是一种能够既能够解决环保排放问题、又能够满足多种变速档位动力输出、使用性能耐久可靠、无续航里程焦虑的发动机动力产品，无疑油电混合动力发动机是最佳的选择。

但市面上现有的油电混合技术主要是将驱动电机与发动机进行简单的功能嫁接，造成诸多的功能缺失，例如由于启动杆位置被电机占用，只能实现电起动、无法同时实现人工脚起动功能，如遇突发状况，容易导致发动机无法辅助起动，或是在电力驱动模式下，无法同时保留自充电续航功能。

另外，现有油电混合发动机由于是在传统燃油发动机基础上增加驱动电机，势必导致发动机结构复杂化，使发动机成本大幅上升，对于消费者和生产厂家而言，十分不利。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种能够将内燃机与驱动电机有机结合，并且结构简单，成本较低的小型油电混合动力发动机。

其技术方案如下：

一种小型油电混合动力发动机，包括内燃机和驱动电机，其关键在于：所述内燃机的曲轴一端安装有离合器，另一端通过动力连接装置与所述驱动电机的输出轴连接，该动力连接装置包括连接盘，所述曲轴和输出轴分别连接到该连接盘两侧，曲轴与连接盘同步转动，在输出轴与连接盘配合位置并排设置两个单向超越离合器，两个该单向超越离合器的超越方向相反。

采用以上结构，能够将内燃机与驱动电机两组输出动力的有机结合，当内燃机或驱动电机单独工作时，通过两个超越方向相反的单向超越离合器，使两组输出动力不会互相干扰，由于驱动电机通过动力连接装置直接连接到曲轴一端，可以利用驱动电机作为起动电机带动内燃机启动，内燃机工作或滑行时，能够带动驱动电机的输出轴高速转动，对驱动电机进行充电，从而将传统油电混合发动机上不可缺少的起动电机、充电磁电机和驱动电机三者从功能、结构上融为一体，减少了零件数量，降低了油电混合动力发动机的结构成本。

上述结构不会对内燃机主体结构产生影响，可以完美地继承和利用内燃机原有所有技术特点，不需要再额外增加变速增矩的机构，解决了目前市面上纯电动摩托车因为电机功率不足，驱动力不够，必须要单独设计变速机构导致成本增加的问题。

为确保曲轴和驱动电机输出轴与连接盘的可靠安装，所述连接盘中部设有连接轴孔，该连接轴孔具有分别与曲轴和输出轴配合的第一连接段和第二连接段，所述第一连接段中设有内花键与设置在曲轴端部的外花键配合。

所述连接盘为分体式结构，包括正对设置的第一连接盘和第二连接盘，该第一连接盘与第二连接盘固定连接，两个所述单向超越离合器分别安装在该第一连接盘与第二连接盘上，该结构有助于降低两个单向超越离合器的安装难度，从而简化发动机装配工艺，进一步降低生产成本。

所述输出轴上套设有弹性挡圈，该弹性挡圈位于两个单向超越离合器之间，在连接盘采用分体式结构时，用于限制两个单向超越离合器的轴向窜动。

所述内燃机上设有主副轴传动机构和脚启动机构，该结构在采用驱动电机驱动时仍能继承内燃机原有的传动特性，并且良好地保留了脚启动功能。

进一步地，所述连接盘外缘上设有至少一个沿径向向外凸出的凸包，所述连接盘外侧固设有点火角度信号传感器，该点火角度信号传感器与凸包的运动轨迹正对，由于连接盘与曲轴是同步转动的，该结构能够对内燃机点火角度进行检测，并利用驱动电机向内燃机点火系统供电，从而取代传统内燃机上的磁电机。

所述输出轴远离动力连接装置的一端套设有散热风扇，以确保驱动电机的散热性能。

有益效果：

1、将传统油电混合发动机上不可缺少的起动电机、充电磁电机与驱动电机三者从功能上、结构融为一体，不需要单独设置起动电机和磁电机，不但大大减少了相关的零件重复设计和使用，降低了故障发生率，同时又极大地降低了油电混合动力发动机的结构成本，结构简单巧妙，易于维修，并且可以根据用户需求设计各种功率的电机与之匹配。

2、因为其对传统小型内燃机的主体结构不需要做任何改动，故能够在传统小型内燃机上广泛运用，仅改动左曲柄处的联接与动力传递方式即可，特别是在摩托车发动机上，可以完美地继承和利用发动机原有的变速传动及脚启动功能，不需要再额外增加变速增矩的机构，解决了目前市面上纯电动摩托车因为电机功率不足，需要单独设计变速机构，导致成本增加的问题。

3、通用性强，仅需花很少的成本，更换一些专用附件，即可将原来的传统摩托车用燃油发动机改装成油电混合的新能源发动机，而无需全部重新购买新发动机，具有较大的经济价值和环保价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为内燃机、驱动电机与动力连接装置连接后的局部结构示意图；

图3为连接盘的结构示意图；

图4为另一形式的连接盘的结构示意图；

图5为图4的左视图；

图6为图4中连接盘与曲轴及驱动电机输出轴的安装结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示的一种小型油电混合动力发动机，包括内燃机1和驱动电机2，内燃机1上设有曲轴11，该曲轴11靠近右曲柄的一端套设有离合器12，靠近左曲柄的一端通过动力连接装置3与驱动电机2连接，曲轴11通过齿轮机构连接有主副轴传动机构13，在主副轴传动机构13下方设有脚启动机构14，主副轴传动机构13及脚启动机构14的安装结构与传统燃油发动机相同，在此不做赘述。

请参照图2，动力连接装置3包括连接盘31和安装在该连接盘31外的壳体34，壳体34的两侧分别与内燃机1的左曲轴箱1a和驱动电机2的上端盖24固定，曲轴11和驱动电机2的输出轴21则正对设置在连接盘31的两侧。

结合图3可以看出，连接盘31大致呈圆盘结构，为保证连接强度，其中部设有向两侧凸出的毂状凸起31a，在该连接盘31的中心位置沿轴向设有连接轴孔33，该连接轴孔33分为与曲轴11配合的第一连接段33a和与输出轴21配合的第二连接段33b，第一连接段33a和第二连接段33b可以相互连通也，可以是相对独立但同轴设置的两个孔。

曲轴11端部与第一连接段33a紧固，使连接盘31整体能够随曲轴11同步转动，本实施例中，在曲轴11端部加工有外花键，第一连接段33a中相应设有内花键，以确保曲轴11与第一连接段33a的配合。

在第二连接段33b与驱动电机2的输出轴21配合位置通过过盈压装有两个正对设置且超越方向相反的单向超越离合器32，即两个单向超越离合器32套装在输出轴21与第二连接段33b内孔间为过盈配合。

驱动电机2整体通过沿周向设置的连接螺栓25与动力连接装置3的壳体34固定，其输出轴21右端穿出下端盖26，并套设有一个散热风扇23，在散热风扇23外侧设有电机外罩27。

在连接盘31的外缘上设有沿径向向外凸出的凸包35，根据内燃机1点火形式的不同，凸包35的个数可以是一个或多个，均沿周向布置在连接盘31的靠近内燃机1的外缘上，在对应该凸包35旋转轨迹的外侧安装有点火角度信号传感器36，点火角度信号传感器36可以安装在曲轴箱1a靠近连接盘31的盘盖1b上，也可以直接设置在动力连接装置3的外壳34上，用于检测连接盘31的转动角度，并向点火系统传输点火角度信号。

图4和图5示出了连接盘31的另一种结构形式，该连接盘31采用分体式结构，包括正对设置的第一连接盘311和第二连接盘312，第一连接盘311和第二连接盘312正对的盘面上均设有沿周向均匀分布的连接孔31b，并通过双头螺栓37连接固定，该双头螺栓37一端与其中一侧的连接孔31b采用螺纹配合，另一端直接压装到另一侧对应的连接孔31b中，使第一连接盘311与第二连接盘312刚性地连接在一起。

在该第一连接盘311与第二连接盘312上各安装一个单向超越离合器32，相对与整体式的连接盘31，该结构能够降低两个单向超越离合器32的安装难度。

如图6所示，在连接盘31采用采用分体式结构时，宜在驱动电机2的输出轴21上套设一个弹性挡圈22，使该弹性挡圈22位于两个单向超越离合器32之间，以限制两个单向超越离合器32的轴向窜动。

本实用新型的工作原理如下：

在纯燃油模式下，当发动机在空挡静止时，通过智能控制器选择驱动电机2此时做为起动电机模式，当使用者按下电起动按钮开关后，电机在蓄电池电力的作用下使驱动电机2以某一预设的起动转速旋转，此时其中一单向超越离合器32(图中左侧)处于打滑状态，由于另一单向超越离合器32(图中右侧)的超越方向相反，因此输出轴21的旋转扭矩将通过左侧的单向超越离合器32传递至连接盘31，而连接盘31又通过其上的内花键孔将输出轴21的转矩传递给与之配合的曲轴11端部的花键上，从而使曲轴11带动曲柄连杆机构旋转，当曲柄连杆机构转速达到能够正常起动转速以上时，点火系统按照设计的点火角度点火，同时，智能控制器输出信号，使电磁阀工作，打开燃油开关，使燃油进入化油器中，通过进气管吸入发动机气缸内进行压缩点火，启动发动机并使发动机燃油状态下正常怠速燃烧。

此时的发动机曲轴11正常怠速转速已经远高于驱动电机21所提供起动转速，因此之前结合的单向超越离合器32(图中左侧)自动转换为了打滑状态，由于连接盘31与曲轴11仍然同步转动，在另一单向超越离合器32(图中右侧)作用下将转矩传递给与之配合的驱动电机2的输出轴21上，从而带动电机以高于其本身起动转速的转速进行旋转，此时，智能控制器检测到驱动电机2由之前的负载状态变为了空载旋转状态，智能控制器自动判定为此时电起动发动机燃烧已经成功，控制器会将驱动电机2自动从电起动模式切换至发电机模式下工作，即由发动机燃油燃烧产生的驱动力带动的曲轴旋转，从而带动驱动电机2实现发电功能，向蓄电池进行充电；当蓄电池电压达到设定的饱和电压时，智能控制器自动中断对蓄电池充电，电机处于发电状态的空载运行，使其仅被曲轴带动空转，防止充电过度，确保产品安全(过压保护)；当蓄电池电压低于设定的某一电压值(该值应低于饱和电压)时，控制器自动恢复电机对蓄电池的充电(欠压保护)。

同理，在纯电力驱动模式下，当使用者按下纯电驱动开关后，智能控制器将驱动电机2自动切换成电动驱动模式，在蓄电池电力的作用下，驱动电机2将按预设工作转速转动，如同在电起动的模式下一样，能够直接驱动曲柄连杆机构旋转，通过曲柄连杆机构将动力传递给离合器，再由离合器传递给发动机自身的变速档位机构，在使用者选择了合适的档位后，能够将动力传递输出。在纯电力驱动模式下，智能控制器会自动将发动机的燃油供油系统处于断开状态，点火系统也处于断开状态；为保护蓄电池，此模式状态下，智能控制器同样具有欠压保护。

综上所述，本实用新型中的驱动电机能够集传统油电混合发动机的启动电机、动力输出电机及充电发电机的三种功能为一体，因此不需要单独设置起动电机及充电发电机，从而优化了发动机结构，有效控制了产品成本。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种小型油电混合动力发动机，包括内燃机(1)和驱动电机(2)，其特征在于：所述内燃机(1)的曲轴(11)一端安装有离合器(12)，另一端通过动力连接装置(3)与所述驱动电机(2)的输出轴(21)连接，该动力连接装置(3)包括连接盘(31)，所述曲轴(11)和输出轴(21)分别连接到该连接盘(31)两侧，曲轴(11)与连接盘(31)同步转动，在输出轴(21)与连接盘(31)配合位置并排设置两个单向超越离合器(32)，两个该单向超越离合器(32)的超越方向相反。

2.根据权利要求1所述的小型油电混合动力发动机，其特征在于：所述连接盘(31)中部设有连接轴孔(33)，该连接轴孔(33)具有分别与曲轴(11)和输出轴(21)配合的第一连接段(33a)和第二连接段(33b)，所述第一连接段(33a)中设有内花键与设置在曲轴(11)端部的外花键配合。

3.根据权利要求2所述的小型油电混合动力发动机，其特征在于：所述连接盘(31)为分体式结构，包括正对设置的第一连接盘(311)和第二连接盘(312)，该第一连接盘(311)与第二连接盘(312)固定连接，两个所述单向超越离合器(32)分别安装在该第一连接盘(311)与第二连接盘(312)上。

4.根据权利要求3所述的小型油电混合动力发动机，其特征在于：所述输出轴(21)上套设有弹性挡圈(22)，该弹性挡圈(22)位于两个单向超越离合器(32)之间。

5.根据权利要求1所述的小型油电混合动力发动机，其特征在于：所述内燃机(1)上设有主副轴传动机构(13)和脚启动机构(14)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的小型油电混合动力发动机，其特征在于：所述连接盘(31)外缘上设有至少一个沿径向向外凸出的凸包(35)，所述连接盘(31)外侧固设有点火角度信号传感器(36)，该点火角度信号传感器(36)与凸包(35)的运动轨迹正对。

7.根据权利要求1所述的小型油电混合动力发动机，其特征在于：所述输出轴(21)远离动力连接装置(3)的一端套设有散热风扇(23)。