CN209795164U - 一种发动机增程器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机增程器，包括发动机和两个发电机，所述发动机为包括两个气缸的V型发动机，所述两个气缸呈90°布置，两个发电机分别位于发动机的两个气缸的下方，发动机的曲轴和两个发电机的转轴平行间隔布置，两个气缸和两个发电机共对称面，所述增程器还包括齿轮组，齿轮组包括套设在发动机曲轴一端的发动机齿轮和两个分别套设在两发电机转轴一端的发电机齿轮，两个发电机齿轮均和发动机齿轮啮合传动，发动机齿轮的外径是发电机齿轮外径的两倍。本实用新型整个布局结构充分利用了空间，使增程器实现整体集成化和模块化的设计；两个发电机对称平衡布局，起到了振动补偿的作用；实现了电动车的发电充电和增程功能。

Description

一种发动机增程器

技术领域

本实用新型属于电动汽车技术领域，具体为一种发动机增程器。

背景技术

电动汽车作为一种新能源交通工具，具有噪音低、能源利用效率高、无移动废弃排放物等特点。然而，由于现有动力电池的容量限制、电池的充电时间长和快充电池寿命短等问题，导致纯电动车的行驶里程短，仅能在有充电桩的场所使用，限制了电动车的发展。

增程器利用原有成熟的发动机技术补偿了电动车的不足，当车载电池电量低时增程器将自动启动并为其继续提供电能，在山坡地区上坡或者电动车承载重物时也可自动启动增程器，给电动车的电池提供能量增力，防止电瓶过放电缩短使用寿命，减少交通事故的发生率。增程式电动汽车的电池容量只需纯电动汽车的40％左右，电机直驱，无离合器和变速箱，结构简单，电池处于良性平台浅充放，保证了电池的使用寿命，发动机一直处于最佳工作状态，排放小、效率高。诸多优势使得增程式电动车越来越受到市场的青睐。

目前市面上的增程式电动汽车的增程器多采用发电机与直列发动机曲轴端直接连接的方式，此种设计导致增程器轴向尺寸长，占用空间大不易整车布局放置，特别是增程器发动机的不平衡力矩导致的高速运转时的抖动和启停时的震动，使得电动车的工作环境噪音较大、扰人、舒适性差；另外，由于发动机与发电机间的转速相同没有速比使得发动机和发电机的工作效率不能发挥到最佳。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种发动机增程器，整个布局结构充分利用了空间，使增程器实现整体集成化和模块化的设计；两个发电机对称平衡布局，起到了振动补偿的作用；实现了电动车的发电充电和增程功能。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种发动机增程器，包括发动机和两个发电机，所述发动机为包括两个气缸的V型发动机，所述两个气缸呈90°布置，两个发电机分别位于发动机的两个气缸的下方，发动机的曲轴和两个发电机的转轴平行间隔布置，两个气缸的对称面也是两个发电机的对称面，即，两个气缸和两个发电机共对称面，所述增程器还包括齿轮组，齿轮组包括套设在发动机曲轴一端的发动机齿轮和两个分别套设在两发电机转轴一端的发电机齿轮，两个发电机齿轮均和发动机齿轮啮合传动，发动机齿轮的外径是发电机齿轮外径的两倍。

发动机壳体与发电机的壳体压铸成一体形成所述增程器的外壳。

发动机齿轮的中心和两个发电机齿轮的中心连接成一等腰三角形，且发动机齿轮中心和一个发电机齿轮中心的连线与两个发电机齿轮中心连线的夹角为30°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：整个布局结构充分利用了空间，使增程器实现整体集成化和模块化的设计，降低了系统的成本；两个发电机左右对称的平衡布局设计起到了振动补偿的作用，有效消除了发动机的部分振动，大大减小了增程器的噪音；实现了电动车的发电增程功能，同时发电机也可实现发动机的启动功能。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的齿轮组结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例的发动机和发电机扭矩示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型提供的发动机增程器作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

一种发动机增程器，其特征在于，如图1和图2所示，包括发动机1、两个发电机2和齿轮组3，齿轮组3两端分别连接发动机1的曲轴和发电机2的转轴。所述发动机1为V型发动机，发动机1包括两个气缸，所述两个气缸呈一定角度布置，两个发电机2分别位于发动机1的两个气缸的下方，发动机1的曲轴和两个发电机2的转轴平行间隔布置，两个发电机2转轴的对称面和所述两个气缸的对称面相同。

发动机1采用了两缸V型布置方式，汽缸对向布置，可抵消一部分振动，使发动机1运转更平顺。为尽量降低发动机1的高度以提高所述增程器的稳定性和平衡性，把V夹角尽量做大，同时考虑布置空间问题，较佳的，所述两个气缸的V型夹角为90°，从侧面看汽缸呈V字形。如此布置，V型发动机1的高度和长度尺寸小，在汽车上布置起来较为方便。而且由于高度的降低迎风面越小风阻也减小，同时可以抵消运转时的震动，更加稳定。发动机1为汽油发动机。发动机1的曲轴在两个汽缸的对称面上。

发电机2为永磁同步发电机，两个发电机2分别位于所述两个汽缸的下方，关于发动机1的曲轴对称设置，换句话说，两个发电机2转轴的对称面也是两个汽缸的对称面，发动机1的曲轴和两个发电机2的转轴平行间隔布置。同一垂直于发动机1曲轴和两个发电机2转轴的平面上，发动机1曲轴的投影点和两个发电机2转轴的投影点连接成一等腰三角形，且发动机1曲轴投影点和一发电机2转轴投影点的连线与两个发电机2转轴投影点连线的夹角为30°。两发电机2的壳体与发动机1的壳体为一体压铸而成增程器的外壳。

为保证发动机1与发电机2均能达到最佳工作效率点，同时保证扭矩的传递和安装空间的运用，发动机1与发电机2之间通过齿轮组3传递扭矩和旋转，调整适当的发电机转轴和发动机曲轴的转速比，可使发动机1和发电机2达到较佳的工作效率点。当所述转速比为2时，即发电机转轴的转速是发动机曲轴的转速的两倍时，可以消除机子二阶振动，达到理想的减振效果。如图2所示，齿轮组3包括发动机齿轮31和两个发电机齿轮32，两个发电机齿轮32均和发动机齿轮31啮合传动，发动机齿轮31套设在发动机1的曲轴一端，两个发电机齿轮32分别套设在两个发电机2的转轴一端，发动机齿轮31的外径是发电机齿轮32的两倍，即发电机2的转轴的转速是发动机1的曲轴的转速的两倍，满足了电机的输出特性和最佳工作效率点。较佳的，发动机齿轮31与发动机1曲轴压装连接，两个发电机齿轮32分别与两个发电机2转轴压装连接。考虑到整车的安装空间和系统的稳定性及结合发动机1曲轴和两个发电机2转轴的位置，易知晓：发动机齿轮31的中心和两个发电机齿轮32的中心连接成一等腰三角形，且发动机齿轮31中心和一个发电机齿轮32中心的连线与两个发电机齿轮32中心连线的夹角为30°。

由于发电机2具有发电和电动功能，可以替代原系统的发电机和启动机，满足发动机1的启动需求，同时通过发动机1的运转带动发电机2实现大功率的发电，给电动车的电池包充电实现增程的功能。本系统的发电机2代替了原系统的发电机和启动机，发动机1壳体与发电机2外壳压铸成一体，系统整体设计紧凑。

发动机1工作时各种惯性力不能被完全平衡，使发动机1产生了振动，即发动机1的振动噪音主要是由于发动机1工作时的不平衡力矩产生的。增程器安装支撑点的力矩要平衡发动机1的动态工作力矩与发电机2的力矩之和，安装支撑点会影响安装的牢固耐久性和噪音的传递，因此减小发动机1和发电机2的力矩之和是改进噪音和保证所述支撑点安装可靠性的有效途径。通常的增程器发电机是与发动机同轴安装，转向相同且发动机曲轴与发电机转轴是刚性硬连接，如此安装具有如下缺陷：一方面由于发动机和发电机的同轴不利于减小增程器系统的不平衡力矩、系统的振动和噪音，对悬置和安装点的牢固性产生很大影响；另一方面由于发动机和发电机的刚性硬连接使发电机轴承承受很大的不平衡振动负荷。本增程器设计了两个平衡对称布置的发电机2并通过一级齿轮组3传动使发电机2转轴的转向与发动机1曲轴的转向相反，且发动机齿轮31的外径是发电机齿轮32外径的两倍，因此，两个发电机2的扭矩之和与发动机1的扭矩大小相等、方向相反，如图3所示。两个发电机2的扭矩有效的平衡了部分发动机1的惯性不平衡扭矩，使得系统的不平衡扭矩之和大大减小，同时对称布置的两个发电机2可以抵消部分负荷，因此系统振动和噪音得到很大的改善，另外由于齿轮组3的连接可以改善发电机2轴承的振动。

综上，所述增程器通过齿轮组3将发动机1的曲轴和两个发电机2的转轴连接，两发电机2的壳体与发动机1的壳体为一体压铸而成。发电机2和发动机1布置方式具有下述优点：其一是充分利用了发动机1两个V型气缸下方的空间；其二是发电机2设置两台，保证了发电机2的功率满足续航要求同时尽可能的增大了用于平衡发动机1的动态工作力矩的发电机2平衡力矩；其三是对称的两个发电机2有效的平衡了发动机1的振动，减小了发动机1工作时的振动。整个布局结构充分利用了空间，使增程器实现整体集成化和模块化的设计，降低了系统的成本；两个发电机左右对称的平衡布局设计起到了振动补偿的作用，有效消除了发动机的部分振动，大大减小了增程器的噪音；实现了电动车的自动启停功能和发电充电功能；克服和改善了传统增程器成本高、占用布置空间大和噪音大影响驾驶感受的问题，使得增程式电动车可以更好的推广和普及。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种发动机增程器，其特征在于，包括发动机(1)和两个发电机(2)，所述发动机(1)为包括两个气缸的V型发动机，所述两个气缸呈90°布置，两个发电机(2)分别位于发动机(1)的两个气缸的下方，发动机(1)的曲轴和两个发电机(2)的转轴平行间隔布置，两个气缸和两个发电机(2)共对称面，所述增程器还包括齿轮组(3)，齿轮组(3)包括套设在发动机(1)曲轴一端的发动机齿轮(31)和两个分别套设在两发电机(2)转轴一端的发电机齿轮(32)，两个发电机齿轮(32)均和发动机齿轮(31)啮合传动，发动机齿轮(31)的外径是发电机齿轮(32)外径的两倍。

2.根据权利要求1所述的发动机增程器，其特征在于：发动机(1)壳体与发电机(2)的壳体压铸成一体形成所述增程器的外壳。

3.根据权利要求1所述的发动机增程器，其特征在于：发动机齿轮(31)的中心和两个发电机齿轮(32)的中心连接成一等腰三角形，且发动机齿轮(31)中心和一个发电机齿轮(32)中心的连线与两个发电机齿轮(32)中心连线的夹角为30°。