柴汽电一体动力机的制作方法
【专利摘要】活塞式内燃机技术已持续了几百年，就近三十年的发展，远远超过了前几百年的技术总和，普遍应用的单一柴油或者汽油燃料内燃机已经熟知，但还不属于高可靠性机器，由某个单元性故障则会引发停机。永磁电动力单元也有理论上成熟的技术可以借鉴，高矫顽力和高居里温度永磁体为永磁磁电转换技术奠定了基础。本发明申请是一种将柴、汽内燃机共体并与永磁磁电动力串联为一体的机器，是一种高可靠性三元动力元。
【专利说明】
柴汽电一体动力机
技术领域
[0001]本发明申请涉及内燃机技术领域和永磁磁电动力领域，结合现代技术环境综合设计一种高可靠柴油、汽油和电力结构一体又分别相对独立控制的动力元。
【背景技术】
[0002]活塞式内燃机技术已持续了几百年，就近三十年的发展，远远超过了前几百年的技术总和，普遍应用的单一柴油或者汽油燃料机已经熟知，但还不属于高可靠性机器，由某个单元性故障则会引发停机。永磁电动力单元也有理论上的成熟技术可以借鉴。高矫顽力和高居里温度永磁体为永磁磁电动力转换奠定了基础。
【发明内容】
[0003]本发明申请是一种围绕柴、汽内燃机共体并与永磁磁电动力串联为一体的机器，是一种高可靠性三元动力元。
[0004]本发明是这样实现的:以活塞式直列4缸内燃发动机为例，将1、3缸作为柴油机及柴油供油系统，2、4缸则为ECU闭环控制缸内直喷汽油机供油点火系统，同时机器体后端并联一台永磁转子无刷直流电动机，永磁转子安装在内燃机曲轴的输出端，电动机定子固定在内燃机机壳上。
[0005]本发明申请的柴汽电一体机，也可以按照专利说明主要内容柴、汽一体实施，此时，柴油机是纯机械控制原理运行，汽油机是ECU闭环系统运行。
[0006]本发明申请中的机器，柴油工作系统是纯机械系统，包括油栗、高压油栗、机械调速器、喷油器等，不采用任何电子控制方式。
[0007]本发明申请中的机器，汽油机为经过参数修改适合本机工况的ECU控制闭环缸内直喷工作系统。
[0008]两个单独的柴油、汽油机除燃油与控制系统有区别外，机器可共用进气排气歧管，共用冷却系统，共用润滑系统等一切单一燃料四行程发动机所具有的基本系统，涡轮增压也可以共用一个系统。
[0009]区别于传统内燃机，机器上串联一台无刷永磁转子直流力矩电动机，其永磁转子安装在曲轴输出端，电动机定子绕组与机体连接。
[0010]无刷永磁转子电动机的作用主要有四个，一是启动发动机，二是永磁转子作为发动机平衡块，三是在需要强扭矩大功率输出时提供动力补充，四是在内燃机单一失效或者全部失效后，提供全额动力输出。
[0011]系统中，无刷永磁直流电机配置独立电池，正常内燃机工作时不介入工作，只接收和储存由机器发电机的电量，保持大于9 O %的电量状态，正常工作时大扭矩消耗电量亦可由发电机电量补充，电动机各霍尔元件及自动控制系统独立于汽油机的ECU控制系统。
[0012]永磁电机的电池仅接收电机电量和专门提供永磁电机用电，不参与汽油机点火和电器控制，这样，相当于也是一台独立的电动动力单元。
[0013]由于机器由无刷永磁电机动机启动，系统中汽油电路控制系统的电池可减少容量仅供点火系统使用，可减轻重量和采用高可靠性能且耐久放置的封闭电池。
[0014]柴油机与汽油机的压缩比不同，共用缸体曲轴及内燃机系统时，可对柴油工作缸的曲轴半径加大和改变缸盖燃烧室容积来实现不同的压缩比，曲轴连杆及凸轮轴气门等元件也可分别按各自工况独立设计。
[0015]整个机器系统工作转速最佳设定在1500-3000转每分，最高转速设定为小于3500转每分，这样，能够满足柴、汽、电三机结合的转速范围。
[0016]柴汽机部分调整可以将汽油机节气门与柴油机给油杆联动，电机则可由转速传感器等自动介入工作。
[0017]可靠性:显然，纯机械柴油机系统，E⑶闭环汽油机系统，独立电池供电电动机，形成了相对独立的三个动力元，又同时共体在一个类似普通内燃机的一体结构，可大大提高机器的稳定性，大大减少故障率。纯机械系统没有电子控制参与，可排除电控元件损坏造成的失效，同时可抵抗任何形式的电磁信号干扰。
[0018]我们以直升飞机动力元为例，可大大提高飞行的可靠性，正常低空时，我们设计机器的三个动力元，其中单一动力元单独有90%功率输出即可满足所驱动动力的基本需求，这样，在柴汽油系统正常工作时，各输出45%的功率即可满足动力需求，升高空时，由于空气量减少，内燃机功率因数降低，柴汽功率之和仍然大于功率需求，直至电动机参与，可以近乎三倍的动力可给爬升空间留有余量。假设按照公认的目前直升飞机的为海拔6000米，这样的工况环境下，仅柴汽动力元仍可保持足够的动力，电池电动机仍然参与很少，电池及电动机，在此更大的功能是当内燃机完全失效后，提供一定时间的动力给螺旋桨使飞机平安降落。
[0019]其他高可靠性能机械上，皆可采用此动力元，比如坦克，特种军车，勘探车等。
[0020]经过恰当的进排气管升高，可实现较深涉水。
[0021]整机的电子控制尽可能做到插拔式模块化，特别是电动机动力电池可以拆装充电和维护。
[0022]该动力机单元具有冷起车特性，不需要热车，短时间可由电动机提供动力直接启动行走，汽柴油机将依次升温并短时间达到最大功率效应。
[0023]该动力机单元维护保养简单，启动仅需要有一定电量的动力电池即可，也就是说，机器可以在特定条件下长期放置而无须保养，仅需提供驱动动力电池即可启动。
[0024]相比现代内燃机，减少了常规马达启动机和平衡飞轮，用永磁电动机启动机器并由永磁转子替代内燃机平衡轮，整体重量并没有增加很多，但重量功率比高于现代单一燃料内燃机，机器的结构及紧凑程度和现代单一燃料内燃机区别不是很大。
[0025]作为普通应用，显然，这种发动机对油品及电力要求均不高，柴汽油机的压缩比亦不需要达到峰值甚至强调高功率输出的调校，也就预示着这是一款傻瓜型的动力单元，在人力成本越来越高的今天，这种机器尤其具有市场，在多版本合理的设计下，能够达到较好的应用。
[0026]本发明申请柴汽电系统结合方法，对V、W及星形活塞式内燃机结构同样适用。
【主权项】
1.以活塞式直列4缸内燃发动机为例，将1、3缸改为柴油机及柴油供油系统，2、4缸则为ECU闭环缸内直喷汽油机供油点火系统，同时，机器体后端并联一台永磁转子无刷直流电动机，永磁转子安装在内燃机曲轴的输出端，电动机定子固定在内燃机机壳上。2.本发明申请中的机器，柴油工作系统是纯机械系统，包括油栗、高压油栗、机械调速器、喷油器等，不采用任何电子控制方式。3.本发明申请中的机器，汽油机工作系统是经过参数修改的适合本机工况的ECU控制的闭环缸内直喷工作系统。4.两个单独的柴油、汽油除燃油与控制系统有区别外，机器可共用进气排气歧管、共用冷却系统、共用润滑系统等一切单一燃料四行程发动机所具有的基本系统，涡轮增压也可以共用一个系统。5.区别于传统内燃机，机器上串联一台无刷永磁转子直流力矩电动机，其永磁转子安装在机器曲轴的输出端，电动机定子绕组与机体连接。6.无刷永磁转子电动机的作用主要有四个，一是启动发动机，二是永磁转子作为发动机平衡块，三是在需要强扭矩大功率输出时提供动力补充，四是在内燃机单一失效或者全部失效后，提供全额动力输出。7.本发明申请柴汽电系统结合方法对V、W及星形活塞式内燃机结构同样适用。
【文档编号】B64D27/02GK106042886SQ201610508011
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】李勇军
【申请人】李勇军