[發明專利]基于四沖程直線內燃機-直線電機的車用增程器

無效

• 申請號: 201410082194.4
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103939205A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 王哲;孫晨樂;顧旺旺;尹兆雷;李惠聰;余弢;丁宣;蔣盛飛;章桐
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F02B63/04
• 分類號: F02B63/04;F02B73/00;F02B23/04;H02K7/18
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 陳樹德

技術領域

本發明涉及一種應用于增程式電動汽車的增程器，具體是一種基于四沖程直線內燃機-直線電機的車用增程器，屬于車輛工程領域。

背景技術

以直線電機結合直線內燃機作為電動汽車增程器為增程式電動汽車的驅動電機、動力電池及其它輔助系統提供能量是一種高效、高功率密度的車用增程器技術。直線內燃機由于取消了曲柄連桿機構而具有摩擦力小、壓縮比可變、功率密度高等優點，其按照一個工作循環期間活塞往復運動的行程數可分為四沖程與二沖程兩種形式，兩種形式各有其優缺點：

（1）四沖程直線內燃機由于混合氣更加均勻，并且幾乎全部參加燃燒，故燃燒效率、燃油經濟性、排放性均優于二沖程直線內燃機。但四沖程直線內燃機的四個沖程中只有一個沖程是做功沖程，所以其功率密度較二沖程直線內燃機要低。此外，作為單缸運行時，四沖程直線內燃機轉速不均勻，工作不平穩。

（2）二沖程直線內燃機結構簡單、重量輕、體積小，而且每一次往復都點火，從而保證了很高的功率密度。但是由于傳統二沖程直線內燃機掃氣結構的存在，使其燃燒效率不高、燃油經濟性低下，并且排放性尤其是碳氫化合物排放性較差。

可見傳統四沖程直線內燃機在效率上具有優勢，而在功率密度上不足；傳統二沖程直線內燃機反之。而這些不足無疑將抵消作為電動汽車增程器高效、高功率密度的優勢，成為制約其在電動汽車上得以進一步應用的瓶頸。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提出一種新型的四沖程直線內燃機，發電機系統的可控氣門機構，在保留傳統四沖程直線內燃機經濟性、排放性較好等優勢的基礎上，通過在內燃機氣缸內的活塞兩側均設置氣室的手段，使內燃機每個往復都點火，并利用兩缸直線內燃機對置的形式使系統每個沖程都對外做功，從而使四沖程直線內燃機具備同二沖程直線內燃機同樣的功率密度，解決其作為單缸運行時轉速不均勻、工作不平穩的缺陷。本發明提出的新型四沖程直線內燃機同直線電機相結合，作為增程式電動汽車的增程器為電動汽車提供能量，將有效提高電動汽車的續駛里程。

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

一種基于四沖程直線內燃機-直線電機的車用增程器，其中，所述增程器由兩個四沖程直線內燃機和一個直線電機連接而成，其中兩個四沖程直線內燃機對置于直線電機兩側。

所述的四沖程直線內燃機由兩個進氣門、兩個排氣門、一個進氣管、一個排氣管、兩個氣室、一個活塞組成，其中兩個進氣門置于進氣管兩端，由彈簧機構控制開閉；兩個排氣門置于排氣管兩端，由彈簧機構控制開閉；活塞置于兩個氣室之間。

所述的直線電機由線圈、永磁體、齒輪、齒條組成，其中線圈布置永磁體兩側；齒條與永磁體連接；齒輪與齒條嚙合。

所述活塞通過連桿與永磁體相連。

具體來說，本發明包括為四個氣室、兩個進氣管、四個進氣門、兩個排氣管、四個排氣門、兩個活塞、兩個連桿、兩組永磁體、四組線圈、兩個齒條、一個齒輪組成的四沖程直線內燃機-直線電機的車用增程器。

進氣門一、排氣門一、進氣門二、排氣門二、進氣管一、排氣管一、氣室一、氣室二、活塞一組成左側四沖程直線內燃機。其中進氣門一、進氣門二置于進氣管一兩端，由彈簧機構控制開閉；排氣門一、排氣門二置于排氣管一兩端，由彈簧機構控制開閉；活塞一置于氣室一、氣室二之間。進氣門三、排氣門三、進氣門四、排氣門四、進氣管二、排氣管二、氣室三、氣室四、活塞二組成右側四沖程直線內燃機。其中進氣門三、進氣門四置于進氣管二兩端，由彈簧機構控制開閉；排氣門三、排氣門四置于排氣管二兩端，由彈簧機構控制開閉；活塞二置于氣室三、氣室四之間。活塞一通過連桿一與永磁體一相連，線圈一、線圈二布置于永磁體一兩側；活塞二通過連桿二與永磁體二相連，線圈三、線圈四布置于永磁體二兩側。齒條一與永磁體一相連，齒條二與永磁體二相連；齒輪分別與齒條一、齒條二嚙合。

與現有的二沖程及四沖程直線內燃機相比，本發明集聚了二者的優點，而消除了缺陷，在效率及功率密度上均具有明顯優勢，利于作為電動汽車高效發電裝置的推廣。

與現有技術相比，本發明的優越性在于：

（1）本發明通過對傳統四沖程直線內燃機中配氣機構、進排氣系統、燃油系統的重新布置與改進，在四沖程直線內燃機上實現了每個循環均做功，保持燃油經濟性、排放性的同時提高了系統的功率密度。

（2）齒輪齒條組成的機構一方面保證了兩側活塞運動的同步性，另一方面在直線內燃機發生異常失火時起到拖動活塞保持原有運動的作用。