柴汽電一體動(dòng)力機(jī)的制作方法
【專利摘要】活塞式內(nèi)燃機(jī)技術(shù)已持續(xù)了幾百年，就近三十年的發(fā)展，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了前幾百年的技術(shù)總和，普遍應(yīng)用的單一柴油或者汽油燃料內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)熟知，但還不屬于高可靠性機(jī)器，由某個(gè)單元性故障則會(huì)引發(fā)停機(jī)。永磁電動(dòng)力單元也有理論上成熟的技術(shù)可以借鑒，高矯頑力和高居里溫度永磁體為永磁磁電轉(zhuǎn)換技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。本發(fā)明申請(qǐng)是一種將柴、汽內(nèi)燃機(jī)共體并與永磁磁電動(dòng)力串聯(lián)為一體的機(jī)器，是一種高可靠性三元?jiǎng)恿υ?br>【專利說明】
柴汽電一體動(dòng)力機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明申請(qǐng)涉及內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域和永磁磁電動(dòng)力領(lǐng)域，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)環(huán)境綜合設(shè)計(jì)一種高可靠柴油、汽油和電力結(jié)構(gòu)一體又分別相對(duì)獨(dú)立控制的動(dòng)力元。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞式內(nèi)燃機(jī)技術(shù)已持續(xù)了幾百年，就近三十年的發(fā)展，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了前幾百年的技術(shù)總和，普遍應(yīng)用的單一柴油或者汽油燃料機(jī)已經(jīng)熟知，但還不屬于高可靠性機(jī)器，由某個(gè)單元性故障則會(huì)引發(fā)停機(jī)。永磁電動(dòng)力單元也有理論上的成熟技術(shù)可以借鑒。高矯頑力和高居里溫度永磁體為永磁磁電動(dòng)力轉(zhuǎn)換奠定了基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明申請(qǐng)是一種圍繞柴、汽內(nèi)燃機(jī)共體并與永磁磁電動(dòng)力串聯(lián)為一體的機(jī)器，是一種高可靠性三元?jiǎng)恿υ?br>[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:以活塞式直列4缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)為例，將1、3缸作為柴油機(jī)及柴油供油系統(tǒng)，2、4缸則為ECU閉環(huán)控制缸內(nèi)直噴汽油機(jī)供油點(diǎn)火系統(tǒng)，同時(shí)機(jī)器體后端并聯(lián)一臺(tái)永磁轉(zhuǎn)子無刷直流電動(dòng)機(jī)，永磁轉(zhuǎn)子安裝在內(nèi)燃機(jī)曲軸的輸出端，電動(dòng)機(jī)定子固定在內(nèi)燃機(jī)機(jī)殼上。
[0005]本發(fā)明申請(qǐng)的柴汽電一體機(jī)，也可以按照專利說明主要內(nèi)容柴、汽一體實(shí)施，此時(shí)，柴油機(jī)是純機(jī)械控制原理運(yùn)行，汽油機(jī)是ECU閉環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行。
[0006]本發(fā)明申請(qǐng)中的機(jī)器，柴油工作系統(tǒng)是純機(jī)械系統(tǒng)，包括油栗、高壓油栗、機(jī)械調(diào)速器、噴油器等，不采用任何電子控制方式。
[0007]本發(fā)明申請(qǐng)中的機(jī)器，汽油機(jī)為經(jīng)過參數(shù)修改適合本機(jī)工況的ECU控制閉環(huán)缸內(nèi)直噴工作系統(tǒng)。
[0008]兩個(gè)單獨(dú)的柴油、汽油機(jī)除燃油與控制系統(tǒng)有區(qū)別外，機(jī)器可共用進(jìn)氣排氣歧管，共用冷卻系統(tǒng)，共用潤(rùn)滑系統(tǒng)等一切單一燃料四行程發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的基本系統(tǒng)，渦輪增壓也可以共用一個(gè)系統(tǒng)。
[0009]區(qū)別于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，機(jī)器上串聯(lián)一臺(tái)無刷永磁轉(zhuǎn)子直流力矩電動(dòng)機(jī)，其永磁轉(zhuǎn)子安裝在曲軸輸出端，電動(dòng)機(jī)定子繞組與機(jī)體連接。
[0010]無刷永磁轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的作用主要有四個(gè)，一是啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，二是永磁轉(zhuǎn)子作為發(fā)動(dòng)機(jī)平衡塊，三是在需要強(qiáng)扭矩大功率輸出時(shí)提供動(dòng)力補(bǔ)充，四是在內(nèi)燃機(jī)單一失效或者全部失效后，提供全額動(dòng)力輸出。
[0011]系統(tǒng)中，無刷永磁直流電機(jī)配置獨(dú)立電池，正常內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)不介入工作，只接收和儲(chǔ)存由機(jī)器發(fā)電機(jī)的電量，保持大于9 O %的電量狀態(tài)，正常工作時(shí)大扭矩消耗電量亦可由發(fā)電機(jī)電量補(bǔ)充，電動(dòng)機(jī)各霍爾元件及自動(dòng)控制系統(tǒng)獨(dú)立于汽油機(jī)的ECU控制系統(tǒng)。
[0012]永磁電機(jī)的電池僅接收電機(jī)電量和專門提供永磁電機(jī)用電，不參與汽油機(jī)點(diǎn)火和電器控制，這樣，相當(dāng)于也是一臺(tái)獨(dú)立的電動(dòng)動(dòng)力單元。
[0013]由于機(jī)器由無刷永磁電機(jī)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，系統(tǒng)中汽油電路控制系統(tǒng)的電池可減少容量?jī)H供點(diǎn)火系統(tǒng)使用，可減輕重量和采用高可靠性能且耐久放置的封閉電池。
[0014]柴油機(jī)與汽油機(jī)的壓縮比不同，共用缸體曲軸及內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)時(shí)，可對(duì)柴油工作缸的曲軸半徑加大和改變缸蓋燃燒室容積來實(shí)現(xiàn)不同的壓縮比，曲軸連桿及凸輪軸氣門等元件也可分別按各自工況獨(dú)立設(shè)計(jì)。
[0015]整個(gè)機(jī)器系統(tǒng)工作轉(zhuǎn)速最佳設(shè)定在1500-3000轉(zhuǎn)每分，最高轉(zhuǎn)速設(shè)定為小于3500轉(zhuǎn)每分，這樣，能夠滿足柴、汽、電三機(jī)結(jié)合的轉(zhuǎn)速范圍。
[0016]柴汽機(jī)部分調(diào)整可以將汽油機(jī)節(jié)氣門與柴油機(jī)給油桿聯(lián)動(dòng)，電機(jī)則可由轉(zhuǎn)速傳感器等自動(dòng)介入工作。
[0017]可靠性:顯然，純機(jī)械柴油機(jī)系統(tǒng)，E⑶閉環(huán)汽油機(jī)系統(tǒng)，獨(dú)立電池供電電動(dòng)機(jī)，形成了相對(duì)獨(dú)立的三個(gè)動(dòng)力元，又同時(shí)共體在一個(gè)類似普通內(nèi)燃機(jī)的一體結(jié)構(gòu)，可大大提高機(jī)器的穩(wěn)定性，大大減少故障率。純機(jī)械系統(tǒng)沒有電子控制參與，可排除電控元件損壞造成的失效，同時(shí)可抵抗任何形式的電磁信號(hào)干擾。
[0018]我們以直升飛機(jī)動(dòng)力元為例，可大大提高飛行的可靠性，正常低空時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)器的三個(gè)動(dòng)力元，其中單一動(dòng)力元單獨(dú)有90%功率輸出即可滿足所驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的基本需求，這樣，在柴汽油系統(tǒng)正常工作時(shí)，各輸出45%的功率即可滿足動(dòng)力需求，升高空時(shí)，由于空氣量減少，內(nèi)燃機(jī)功率因數(shù)降低，柴汽功率之和仍然大于功率需求，直至電動(dòng)機(jī)參與，可以近乎三倍的動(dòng)力可給爬升空間留有余量。假設(shè)按照公認(rèn)的目前直升飛機(jī)的為海拔6000米，這樣的工況環(huán)境下，僅柴汽動(dòng)力元仍可保持足夠的動(dòng)力，電池電動(dòng)機(jī)仍然參與很少，電池及電動(dòng)機(jī)，在此更大的功能是當(dāng)內(nèi)燃機(jī)完全失效后，提供一定時(shí)間的動(dòng)力給螺旋槳使飛機(jī)平安降落。
[0019]其他高可靠性能機(jī)械上，皆可采用此動(dòng)力元，比如坦克，特種軍車，勘探車等。
[0020]經(jīng)過恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)排氣管升高，可實(shí)現(xiàn)較深涉水。
[0021]整機(jī)的電子控制盡可能做到插拔式模塊化，特別是電動(dòng)機(jī)動(dòng)力電池可以拆裝充電和維護(hù)。
[0022]該動(dòng)力機(jī)單元具有冷起車特性，不需要熱車，短時(shí)間可由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力直接啟動(dòng)行走，汽柴油機(jī)將依次升溫并短時(shí)間達(dá)到最大功率效應(yīng)。
[0023]該動(dòng)力機(jī)單元維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)僅需要有一定電量的動(dòng)力電池即可，也就是說，機(jī)器可以在特定條件下長(zhǎng)期放置而無須保養(yǎng)，僅需提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力電池即可啟動(dòng)。
[0024]相比現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)，減少了常規(guī)馬達(dá)啟動(dòng)機(jī)和平衡飛輪，用永磁電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)機(jī)器并由永磁轉(zhuǎn)子替代內(nèi)燃機(jī)平衡輪，整體重量并沒有增加很多，但重量功率比高于現(xiàn)代單一燃料內(nèi)燃機(jī)，機(jī)器的結(jié)構(gòu)及緊湊程度和現(xiàn)代單一燃料內(nèi)燃機(jī)區(qū)別不是很大。
[0025]作為普通應(yīng)用，顯然，這種發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)油品及電力要求均不高，柴汽油機(jī)的壓縮比亦不需要達(dá)到峰值甚至強(qiáng)調(diào)高功率輸出的調(diào)校，也就預(yù)示著這是一款傻瓜型的動(dòng)力單元，在人力成本越來越高的今天，這種機(jī)器尤其具有市場(chǎng)，在多版本合理的設(shè)計(jì)下，能夠達(dá)到較好的應(yīng)用。
[0026]本發(fā)明申請(qǐng)柴汽電系統(tǒng)結(jié)合方法，對(duì)V、W及星形活塞式內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)同樣適用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.以活塞式直列4缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)為例，將1、3缸改為柴油機(jī)及柴油供油系統(tǒng)，2、4缸則為ECU閉環(huán)缸內(nèi)直噴汽油機(jī)供油點(diǎn)火系統(tǒng)，同時(shí)，機(jī)器體后端并聯(lián)一臺(tái)永磁轉(zhuǎn)子無刷直流電動(dòng)機(jī)，永磁轉(zhuǎn)子安裝在內(nèi)燃機(jī)曲軸的輸出端，電動(dòng)機(jī)定子固定在內(nèi)燃機(jī)機(jī)殼上。2.本發(fā)明申請(qǐng)中的機(jī)器，柴油工作系統(tǒng)是純機(jī)械系統(tǒng)，包括油栗、高壓油栗、機(jī)械調(diào)速器、噴油器等，不采用任何電子控制方式。3.本發(fā)明申請(qǐng)中的機(jī)器，汽油機(jī)工作系統(tǒng)是經(jīng)過參數(shù)修改的適合本機(jī)工況的ECU控制的閉環(huán)缸內(nèi)直噴工作系統(tǒng)。4.兩個(gè)單獨(dú)的柴油、汽油除燃油與控制系統(tǒng)有區(qū)別外，機(jī)器可共用進(jìn)氣排氣歧管、共用冷卻系統(tǒng)、共用潤(rùn)滑系統(tǒng)等一切單一燃料四行程發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的基本系統(tǒng)，渦輪增壓也可以共用一個(gè)系統(tǒng)。5.區(qū)別于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，機(jī)器上串聯(lián)一臺(tái)無刷永磁轉(zhuǎn)子直流力矩電動(dòng)機(jī)，其永磁轉(zhuǎn)子安裝在機(jī)器曲軸的輸出端，電動(dòng)機(jī)定子繞組與機(jī)體連接。6.無刷永磁轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的作用主要有四個(gè)，一是啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，二是永磁轉(zhuǎn)子作為發(fā)動(dòng)機(jī)平衡塊，三是在需要強(qiáng)扭矩大功率輸出時(shí)提供動(dòng)力補(bǔ)充，四是在內(nèi)燃機(jī)單一失效或者全部失效后，提供全額動(dòng)力輸出。7.本發(fā)明申請(qǐng)柴汽電系統(tǒng)結(jié)合方法對(duì)V、W及星形活塞式內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)同樣適用。
【文檔編號(hào)】B64D27/02GK106042886SQ201610508011
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】李勇軍
【申請(qǐng)人】李勇軍