一种电动汽车使用的增程燃油发电机组的制作方法

本发明涉及一种电动汽车使用的增程燃油发电机组。

背景技术：

目前绝大部分汽车采用石油能源驱动，即燃油汽车，但石油的燃烧会对空气造成严重污染，而将电池作为汽车动力来源可大大降低对空气的污染，因此目前以电池作为动力来源的方案已经在一些汽车中得到了应用。

电池作为动力来源的方案虽然环保，但由于现有电池材料和技术的限制，已有的采用电池作为动力来源的小型电动汽车充满一次电行驶里程均在200公里左右，且充满一次电的时间也至少以小时计算，这就使得电动汽车的使用受到非常大的限制。即每次充满电池只能行驶200公里，但这还只是最经济的理论值，在实际使用中由于各种工况的不同，如开启空调里程将减少至150公里以下，因此使用过电动汽车的人都会有一种充电焦虑症，一般剩余电量里程指示小于50公里时就不敢再行驶了，因此实际每次充电后真正使用的里程仅在100公里左右。续航里程短而充电时间长是目前电动汽车不能普及的最重要因素。

为此，一些汽车厂商开始生产混合动力汽车，即在一辆车上同时配有两套动力系统，全燃油发动机和全电力驱动机组，然而自带了两套系统相对燃油或纯电动汽车一方面增加了自身重量和制造成本，另一方面因其不可能带与纯电动车相同数量的电池，所以，纯电情况下行驶里程一般控制在不足50公里，其作用只是通过在频繁停车启动时使用电力驱动刹车时将发电机发出的电回充给电池，来达到减少排放的效果。但多增加的重量在长期行驶中还是多损耗了燃油，实际这种汽车还是一种燃油动力汽车，只是作为一种环保的象征，没有也不可能得到普及。

此外目前亦有一类在纯电动汽车上发展而来的安装有增程发电设备的汽车，这种汽车内设有燃油发动机，但其仅用于发电，汽车的动力输出部分依旧完全依赖电动机。这类汽车能够在一定程度上缓解充电焦虑，然而实际使用中其对于能量的利用效率是非常低的。以燃油发动机综合燃油不超过35%的情况来计算，经过发电，再充电，放电至驱动电动机运转一系列损耗后，其转换成动力的效率通常连20%都不到。显然这种汽车的效率是无法与目前的纯燃油汽车相比的。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种发电效率更高的电动汽车使用的增程燃油发电机组，这种发电机组能直接作为电动汽车增程用充电装置，其发电效率远高于曲轴连杆式燃油发动机所带动的发电机，且体积更小，重量更轻。

本发明的技术方案是：一种电动汽车使用的增程燃油发电机组，包括发电机和带动发电机运转的燃油发动机，其特征在于所述发电机为内转子外定子结构，包括筒形发电机外壳、横置其内的圆筒转子和固定在发电机外壳两端的发电机端盖，发电机外壳内壁上固定有定子，而圆筒转子外壁上固定有磁钢；燃油发动机为两个且对置于发电机两端，每个燃油发动机均包括气缸头、连接气缸头的气缸套、设于气缸套内并与圆筒转子平行或同轴心布置的活塞及与活塞相连并伸入圆筒转子内的轴向运动构件，两端的发电机端盖之间固定有用于限定轴向运动构件沿活塞运行方向做直线运动的导向机构；而轴向运动构件为圆筒状结构且与圆筒转子同轴心设置，轴向运动构件上沿圆周设有至少一倾斜闭环的驱动沟槽，而圆筒转子内壁上安装有与驱动沟槽配合的滚动体，通过驱动沟槽侧壁与滚动体的接触以将轴向运动构件的直线往复运动转换为圆筒转子的连续旋转运动。

进一步的，本发明中两端的发电机端盖上均设有轴孔，所述导向机构包括两个与圆筒转子同轴心布置的导柱支架，这两个导柱支架分别穿过两端的轴孔并与相应端的发电机端盖通过螺纹连接件固定，还包括固定在这两个导柱支架之间的若干沿活塞运行方向平行布置的导柱，而每个所述轴向运动构件上均固定或一体设有配合套设在各导柱上的滑动导套；所述轴向运动构件上固定或者一体设有活塞连接柱，该活塞连接柱穿过导柱支架中心设有的开孔后与活塞相连；并且需要说明，当圆筒转子与活塞完全同轴心布置时，活塞连接柱直接与活塞轴心位置连接固定；而当圆筒转子与活塞平行布置时，活塞连接柱穿过开孔后可以既有偏心的连接支架与活塞连接固定。

同时本发明中所述圆筒转子的两端均固定有套于导柱支架外围的转子轴套，每个转子轴套均通过内圈的轴承旋转装配在相应端的导柱支架外围；或者每个转子轴套均通过外围的轴承旋转装配在相应端发电机端盖上所设有的轴承座内圈。

更进一步的，本发明中所述活塞连接柱与所述开孔内壁间设置有油封，或者所述转子轴套与轴孔内壁间设有油封，或者所述活塞连接柱与所述开孔内壁间设置有油封，而所述转子轴套与轴孔内壁间也设有油封，油封的设计能够增强发电机外壳内部的密封性；并且导柱关于圆筒转子的轴心呈中心对称设置，确保导柱的受力均衡性。

更进一步的，本发明中所述燃油发动机为四冲程燃油发动机，其气缸头上设有若干气门及控制各气门开合的摇臂，还包括摇臂驱动机构，该摇臂驱动机构包括一枢转装配在发电机端盖外侧和气缸套壳壁上并且与活塞平行设置的传动轴，所述转子轴套伸出相应端的轴孔并固定有正时齿轮，而传动轴一端固定有与正时齿轮啮合的传动轴齿轮，传动轴另一端则固定有第一伞齿轮，气缸头上通过支架枢转设有与传动轴垂直的凸轮轴，该凸轮轴上固定有与第一伞齿轮啮合的第二伞齿轮；同时凸轮轴上对应各气门上的摇臂设有作用于该摇臂一端的凸轮，而摇臂的另一端设有气门间隙调节螺钉，并通过该气门间隙调节螺钉与相应的安装有气门弹簧的气门相抵；并且气缸头和气缸套的壁内设有连通的发动机冷却水道。当实际应用至电动汽车上时，本发明中两端的四冲程燃油发动机均采用四气门形式，即两对进、排气门。

进一步的，本发明中所述发电机外壳的壁内设有围绕定子的定子冷却水道，或者圆筒转子外围隔空架设有磁钢支架，磁钢固定在磁钢支架上，而磁钢支架与圆筒转子外壁间形成冷却风道，而圆筒转子上固定有位于冷却风道两端的风叶；或者所述发电机外壳的壁内设有围绕定子的定子冷却水道，同时圆筒转子外围隔空架设有磁钢支架，磁钢固定在磁钢支架上，而磁钢支架与圆筒转子外壁间形成冷却风道，而圆筒转子上固定有位于冷却风道两端的风叶。

进一步的，出于轴向运动构件与圆筒转子之间受力平衡性和稳定性的考虑，每个轴向运动构件上的所述驱动沟槽为相同的两条以上，这些驱动沟槽沿轴向运动构件的轴向设置而不交叉，驱动沟槽之间相对轴向运动构件的圆周中心间隔任意角度；或者所述驱动沟槽为相同的两条以上，这些驱动沟槽在轴向运动构件的圆周上相对圆周中心间隔角度设置并交叉，且在轴向上无错开；或者所述驱动沟槽为相同的两条以上，这些驱动沟槽在轴向运动构件的圆周上相对圆周中心间隔角度设置并交叉，且在轴向上有错开。

进一步的，本发明中当所述燃油发动机为四冲程燃油发动机时，活塞进气和做功阶段每走一个行程对应的圆筒转子的转动角度均大于180度，以便加大活塞的进气及做功时间。

更进一步的，本发明中所述活塞进气和做功阶段时滚动体与同一段驱动沟槽的两侧壁分别接触滚动，该段驱动沟槽的两侧壁轮廓线形状不同，并且对应活塞进气阶段的侧壁轮廓线的初始斜度要大于对应活塞做功阶段的侧壁轮廓线初始斜度，以加快活塞下行初期的下行速度，使得同样的下行时间里更快的增加气缸套内的负压进入更多油气。

进一步的，本发明中所述滚动体为通过万向节安装在圆筒转子内壁上的球形滚动体，或者所述滚动体为安装在圆筒转子内壁上的滚轮，该滚轮的滚动面与驱动沟槽的两侧壁面接触滚动。

进一步的，本发明中所述轴向运动构件上未设置驱动沟槽的部分为镂空结构用以减轻重量。

本发明的工作原理说明如下：

需要说明本发明中轴向运动构件上的驱动沟槽的倾斜是相对于轴向运动构件（或圆筒转子）的轴心线而言，该驱动沟槽的“所在面”越贴近轴心线的垂直面，则其斜度越大，反之则其斜度越小，越平缓。

本发明中两端的燃油发动机是经过改造的特殊燃油发动机，其核心的改造点主要是针对活塞的输出端部分，原先常规的曲轴连杆式燃油发动机，活塞输出端直接与曲柄连杆传动机构连接进而驱动输出转轴旋转，而本案中则专门设计了轴向运动构件与圆筒转子的配合传动结构，这种传动结构能够将活塞的动力更加高效的转换为旋转动力输出，且由于是将发电机的圆筒转子直接作为原先的输出转轴，不仅进一步减小了动力损失，提高了传动效率，而且使得发电机和发动机之间的结合更加紧凑协调，从而缩减发电机组整体体积，简化部件，减小重量，节约成本。

原则上本发明中两端的燃油发动机可以采用任意冲程的燃油发动机，实际工作时，本发明中两端的燃油发动机工作后，驱动各自的轴向运动构件沿活塞运动方向相向运动，而轴向运动构件上面倾斜闭环设计的驱动沟槽侧壁推动圆筒转子的滚动体运动，使得圆筒转子能够连续旋转，从而将活塞的直线运动转换为圆筒转子的连续旋转运动，使得发电机连续发电。该过程中，活塞输出的动力只是通过轴向运动构件和圆筒转子之间的配合传动结构改变了方向，而完全没有被分解，除去很少一部分摩擦力，绝大部分动力被传递给圆筒转子输出。而且活塞做功的起始端及末端死点区很小，大部分能量被利用来发电。因此，从本身的结构来讲其能量的转换效率是非常高的，远高于通过采用曲轴连杆传动机构的常规燃油发动机。

其次，现有采用曲轴连杆传动机构的燃油发动机，以四冲程燃油发动机为例，其本身结构决定了其四个行程工作角度均被限制为180度，因此，活塞进气时间与做功时间都被固定，但从四个工作行程我们可以分析出同一排量的四冲程燃油发动机在四个工作行程中，如果气缸套内进入更多的油气或做功时间加长可以使发动机功率更大，在现有的采用曲轴连杆传动机构的发动机中人们只能通过提前开启延时关断进气门的方式尽量让更多的油气进入缸体，但本发明可以通过改变轴向运动构件上的驱动沟槽路径设计以增加进气阶段对应的转动角度（>180度），确保在发动机转速不变的前提下延长进气时的活塞下行时间，以便气缸套内进入更多的油气，提高发动机功率。当然我们还可以通过驱动沟槽的侧壁轮廓线的优化设计（提高侧壁轮廓线初始斜度）使活塞在下行初期加快下行速度，从而使同样下行时间里更快的增加缸内的负压，从而进入更多的油气，进一步提高发动机功率，进而提高由其带动的发电机的发电效率。

同时，对于四冲程燃油发动机而言，在其活塞的四个工作行程中，活塞做功行程也希望爆燃所产生的力有更多的时间作用在活塞上从而让更多的力传递给输出转轴（圆筒转子），而本发明中恰好活塞做功行程对应的驱动沟槽与进气行程对应的驱动沟槽为同一段，相互重合，故进气行程的转动角度增大（>180度）也同样使得做功行程的转动角度增大（>180度），从而让燃爆动力有更多时间作用在输出转轴（圆筒转子）上，以提高燃油的利用率和发动机的运行效能。由此可见，本发明的设计通过延长对应活塞进气和做功阶段的驱动沟槽路径长度，不但提高了同排量发动机的功率，也提高了发动机的效率，同时还使发动机最佳扭矩点的速度上移，提高了发动机最佳扭矩转速，进一步提高了发动机功率，也进而提高由其带动的发电机的发电效率。

本发明的优点是：

1.本发明发电机组发电的效率取决于两端燃油发动机较高的能量转换效率及动力输出，而本发明中两端的燃油发动机是经过改造的特殊燃油发动机，其核心的改造点主要是针对活塞的输出端部分，原先常规的燃油发动机，活塞输出端直接与曲柄连杆传动机构连接进而驱动输出转轴旋转，而本案中则专门设计了轴向运动构件与圆筒转子的配合传动结构以取代常规的曲轴连杆传动机构，这种轴向运动构件与圆筒转子的配合传动结构在工作时通过轴向运动构件上面倾斜闭环设计的驱动沟槽侧壁推动圆筒转子的滚动体运动，使得圆筒转子能够连续旋转，从而将活塞的直线运动转换为圆筒转子的连续旋转运动。该过程中，活塞输出的动力只是通过上述配合传动结构改变了方向，而完全没有被分解，除去很少一部分摩擦力，绝大部分动力被传递给圆筒转子输出。而且活塞做功的起始端及末端死点区很小，大部分能量被利用来发电。因此，从本身的结构来讲其能量的转换效率是非常高的，远高于常规的曲轴连杆式常规燃油发动机。

2.当本发明中燃油发动机为四冲程燃油发动机时，可以通过改变轴向运动构件上的驱动沟槽路径设计以增加进气阶段对应的圆筒转子的转动角度（>180度），确保在发动机转速不变的前提下延长进气时的活塞下行时间，以便缸内进入更多的油气，提高发动机功率。当然我们还可以通过驱动沟槽的侧壁轮廓线的优化设计（提高侧壁轮廓线初始斜度）使活塞在下行初期加快下行速度，从而使同样下行时间里更快的增加缸内的负压，从而进入更多的油气，进一步提高发动机功率。

3.对于四冲程燃油发动机而言，在其活塞的四个工作行程中，活塞做功行程也希望爆燃所产生的力有更多的时间作用在活塞上从而让更多的力传递给输出转轴（圆筒转子），而本发明中恰好活塞做功行程对应的驱动沟槽与进气行程对应的驱动沟槽为同一段，相互重合，故进气行程的转动角度增大（>180度）也同样使得做功行程的转动角度增大（>180度），从而让燃爆动力有更多时间作用在输出转轴（圆筒转子）上，以提高燃油的利用率和发动机的运行效能。由此可见，本发明的设计通过延长对应活塞进气和做功阶段的驱动沟槽路径长度，不但提高了同排量发动机的功率，也提高了发动机的效率，同时还使发动机最佳扭矩点的速度上移，提高了发动机最佳扭矩转速，进一步提高了发动机功率，也进而提高由其带动的发电机的发电效率。

综上所述，本发明中的燃油发动机与传统采用曲轴连杆传动机构的同排量发动机相比较而言，功率和效率均得到增加，经过测试功率增加20%以上，效率提升10~15%，效率理论值可达到40%以上；同时发动机整体重量也得到减轻，减轻达10%左右，体积也更小，而且结构更为简单，生产成本低于传统燃油发动机。

4．由于本发明中燃油发动机的工作效率从理论上来讲可以达到40%以上，当其被运用至电动汽车上后，以现有技术制造的电动机效率95%、发电机效率95%、锂电池的充电效率97%、放电效率97%来计算燃油发动机通过发电，充电，放电至驱动电动机运转而转换成动力的效率结果为0.95*0.95*0.97*0.97*0.4=34%，即本发明发电机组的实际综合燃油转换效率为34左右，而传统燃油发动机综合燃油不超过35%，相比传统燃油发动机燃油效率基本持平，但远远高于由传统燃油发动机所带动的发电机。以本发明结构所制成的双缸发动机的总排量为1升为例，如即使在完全没有电池参与的情况下，本发明发电机组的动力用作一般小型乘用车，行驶速度可达100公里/小时以上，可与燃油汽车同样使用，完全解决了充电焦虑及实际使用问题。

因此，从某种程度上来说，本发明提供的发电机组是在目前电动汽车的电池能量还不能达到人们对燃油汽车同样使用要求及习惯的情况下，最有可能替代全燃油汽车的一种动力驱动方案。

5.本发明提供的发电机组实际制造后的重量不超过一百公斤，安装至汽车上后对整车来讲不造成额外的重量。并且通过特别设计的燃油发动机能够确保对电池的充电时刻设置在发动机输出动力的效率最佳点上，进一步提高了发电机的效率。相对目前电动汽车上使用的增程发电设备，结构极为简单，造价也极低，重量轻，效率更高。由于可随时启动燃油发动机运行模式因此也可大大延长实际纯电动工作模式的时间。特别在城市使用时可基本保持纯电动模式，同时也能完全满足与燃油汽车同样使用的要求。

6.本发明中不仅将发电机的圆筒转子直接作为发动机输出端的输出转轴，进一步减小了发动机动力损失，提高了传动效率，而且同时还将该圆筒转子当做发动机的箱体，从而同时省略了传统的发动机箱体及输出转轴，这样设计使得发电机和发动机之间的结合更加紧凑协调，有助于缩减发电机组整体体积，节省零件，简化装配结构，减小重量，节约成本。

7.本发明中采用在发电机两端燃油发动机对置的形式，有利于相互抵消部件振动，降低噪音，提高发电机组整体运行的稳定性和可靠性。

综上所述，应用本发明发电机组作为增程发电装置的电动汽车几乎可以替代绝大部分以纯燃油发动机作为动力装置的汽车，从而更快推动电动汽车的普及。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明一种具体实施例的结构主剖视图；

图2为图1的a-a剖面图；

图3为本发明中转子轴套的另一种旋转安装结构的示意图；

图4为图1中摇臂驱动机构的轴向顶视图；

图5为图1中摇臂驱动机构中凸轮与摇臂配合结构示意图；

图6为图1中的轴向运动构件的立体结构示意图；

图7为图1中的轴向运动构件上的驱动沟槽沿圆周面展开后在平面上的实际分布示意图；

图8为本发明中圆筒转子转动角度与活塞运动轨迹曲线之间的关系图；

图9为常规四冲程燃油发动机中曲轴转动角度与其活塞运动轨迹曲线之间的关系图；

图10和图11分别为同排量燃油发动机前提下常规的曲轴连杆传动机构工作受力状态的力学模型示意图和本发明中的轴向运动构件与圆筒转子的配合传动结构工作受力状态的力学模型示意图；

图12为图10和11两种力学模型在发动机进气或做功的角度相同时（均为180度），输出端旋转方向驱动力随角度的变化曲线比较图；

图13为图10和11两种力学模型在发动机进气或做功的角度不同时（常规发动机依旧180度，而我们的发动机则大于180度），输出端旋转方向驱动力随角度的变化曲线比较图。

其中：1、发电机外壳；2、发电机端盖；2a、轴孔；2b、轴承座；3、定子；4、圆筒转子；5、磁钢；6、气缸头；7、气缸套；8、活塞；9、轴向运动构件；10、驱动沟槽；11、滚动体；12、导柱支架；12a、开孔；13、导柱；14、活塞连接柱；15、转子轴套；16、轴承；17、油封；18、进气门；19、排气门；20、进气门摇臂；21、排气门摇臂；22、进气管道；23、排气管道；24、气门弹簧；25、发动机冷却水道；26、传动轴；27、正时齿轮；28、传动轴齿轮；29、第一伞齿轮；30、第二伞齿轮；31、凸轮轴；32、凸轮；33、缸头盖；34、定子冷却水道；35、磁钢支架；36、冷却风道；37、风叶；38、滑动导套；39、第一沟槽曲线；40、第二沟槽曲线；41、第一滚动体初始位置点；42、第二滚动体初始位置点；43、气门间隙调节螺钉。

具体实施方式

实施例：下面结合图1~图13对本发明提供的这种电动汽车使用的增程燃油发电机组的具体实施方式及其工作原理做详细说明如下：

结合图1和图2所示，这种电动汽车使用的增程燃油发电机组同常规技术一样具有发电机和带动发电机运转的燃油发动机，但我们针对两者均进行了改进和特别设计。其中的发电机为内转子外定子结构，具有横置的筒形发电机外壳1和位于其内的圆筒转子4，发电机外壳1两端固定有发电机端盖2。发电机外壳1内壁上固定有定子3，而圆筒转子4用于固定与定子3相对的磁钢5。且本实施中所述发电机外壳1的壁内设有围绕定子3的定子冷却水道34，如图1和图2中所示，同时圆筒转子4外围隔空架设有磁钢支架35，磁钢5固定在磁钢支架35上，而磁钢支架35与圆筒转子4外壁间形成冷却风道36，而圆筒转子4上固定有位于冷却风道36两端的风叶37。

本发明中的燃油发动机均为四冲程燃油发动机，数量为两个且对置于发电机两端，每个燃油发动机均经过特殊设计，其具有气缸头6、连接气缸头6的气缸套7、设于气缸套7内并与圆筒转子4同轴心布置的活塞8及与活塞8相连并伸入圆筒转子4内的轴向运动构件9。两端的发电机端盖2之间固定有用于限定轴向运动构件9沿活塞8运行方向做直线运动的导向机构；而轴向运动构件9为圆筒状结构且与圆筒转子4同轴心设置，轴向运动构件9上沿圆周设有两条倾斜闭环的驱动沟槽10，而圆筒转子4内壁上安装有与各驱动沟槽10配合的滚动体11，通过驱动沟槽10侧壁与滚动体11的接触以将轴向运动构件9的直线往复运动转换为圆筒转子4的连续旋转运动。

并且如图1所示，本实施例中所述滚动体11为安装在圆筒转子4内壁上的滚轮，该滚轮的枢转轴垂直于驱动沟槽10的底面设计，因此滚轮的滚动面与驱动沟槽10的两侧壁面接触滚动。

依旧结合图1和图2所示，本实施例中两端的发电机端盖2上均设有轴孔2a，所述导向机构包括两个与圆筒转子4同轴心布置的导柱支架12，这两个导柱支架12分别穿过两端的轴孔2a并与相应端的发电机端盖2通过螺栓固定，还包括固定在这两个导柱支架12之间的四根沿活塞8运行方向平行布置的导柱13，这些导柱13均关于圆筒转子4的轴心呈中心对称设置。而每个所述轴向运动构件9上均一体设有四个滑动导套38，分别配合套设在各导柱13上。本实施例中所述轴向运动构件9上固定设有活塞连接柱14，该活塞连接柱14穿过导柱支架12中心设有的开孔12a后与活塞8的中心连接固定，如图1和图2所示。同时所述圆筒转子4的两端均固定有套于导柱支架12外围的转子轴套15，每个转子轴套15均通过内圈的轴承16旋转装配在相应端的导柱支架12外围。并且本实施例中所述活塞连接柱14与所述开孔12a内壁间设置有油封17，而所述转子轴套15与轴孔2a内壁间也设有油封17。

当然有关转子轴套15的旋转安装方式除了前述的方式，还可以采用其他装配方式。为了节省篇幅，我们不再另起实施例描述。具体如图3所示的另一种转子轴套的旋转安装结构，其中圆筒转子4两端的转子轴套15均通过外围的轴承16旋转装配在相应端发电机端盖2上所设有的轴承座2b内圈。这种安装结构中，我们同样在转子轴套15与轴孔2a内壁间也设置油封17。

再结合图1、图2、图4和图5所示，本实施例中两端的四冲程燃油发动机均采用四气门形式，即两对进、排气门18、19，设置在气缸头6上，并且进气门18上对应设置有进气门摇臂20，而排气门19上对应设置有排气门摇臂21。同时，气缸头6上对应进气门18设置有与其内腔连通的进气管道22，而对应排气门19则设置有与其内腔连通的排气管道23。同时本案中针对摇臂驱动机构进行改进设计，结合图1所示，这种摇臂驱动机构包括一枢转装配在发电机端盖2外侧和气缸套7壳壁上并且与活塞8平行设置的传动轴26，所述转子轴套15伸出相应端的轴孔2a并固定有正时齿轮27，而传动轴26一端固定有与正时齿轮27啮合的传动轴齿轮28，传动轴26另一端则固定有第一伞齿轮29，气缸头6上通过支架枢转设有与传动轴26垂直的凸轮轴31，该凸轮轴31上固定有与第一伞齿轮29啮合的第二伞齿轮30。

同时凸轮轴31上一体设置四个凸轮32，分别与两个进气门18和两个排气门19一一对应。对于进气门18而言，相应的凸轮32与进气门摇臂20一端作用，而进气门摇臂20另一端设有气门间隙调节螺钉43，并通过该气门间隙调节螺钉43与相应的安装有气门弹簧24的进气门18相抵。同样，对于排气门19而言，相应的凸轮32与排气门摇臂21一端作用，而排气门摇臂21另一端设有气门间隙调节螺钉43，并通过该气门间隙调节螺钉43与相应的安装有气门弹簧24的排气门19相抵。

并且所述气缸头6外部固定有缸头盖33将所述气门及其摇臂，以及摇臂驱动机构中的第一伞齿轮29、第二伞齿轮30、凸轮轴31及凸轮32都罩住。同时本实施例中气缸头6和气缸套7的壁内设有连通的发动机冷却水道25，如图1、图2和图5所示。

具体结合图6和图7所示，出于轴向运动构件9与圆筒转子4之间受力平衡性和稳定性的考虑，本实施例中的轴向运动构件9表面设置两条驱动沟槽10，并且这两条驱动沟槽10沿轴向运动构件9的轴向分布且不交叉，但两条驱动沟槽10依旧相对于轴向运动构件9的圆周中心间隔180度分布。我们将两条驱动沟槽10沿圆周面展开形成如图7所示的平面分布示意图，并且将其中一条驱动沟槽10展开后的曲线命名为第一沟槽曲线39，相应的圆筒转子4上安装的位于该驱动沟槽10内的滚动体11（滚轮）的初始位置点命名为第一滚动体初始位置点41；另一条驱动沟槽10展开后的曲线命名为第二沟槽曲线40，相应的圆筒转子4上安装的位于该驱动沟槽10内的滚动体11（滚轮）的初始位置点命名为第二滚动体初始位置点42。

由图7可以清楚的看到两条驱动沟槽10分别对应的展开后的第一沟槽曲线39和第二沟槽曲线40无交叉点，而对应其中的两个滚动体11的初始位置点41、42则在相应沟槽曲线内的同一位置，滚动体11在各自的沟槽曲线内滚动互不干涉。

并且如图6所示，本实施例中所述轴向运动构件9上未设置驱动沟槽10的部分为镂空结构用以减轻重量。

本发明发电机组发电的效率取决于两端燃油发动机较高的能量转换效率及动力输出，而本发明中两端的燃油发动机是经过改造的特殊燃油发动机，其核心的改造点主要是针对活塞8的输出端部分，原先常规的燃油发动机，活塞8输出端直接与曲柄连杆传动机构连接进而驱动输出转轴旋转，而本案中则专门设计了轴向运动构件9与圆筒转子4的配合传动结构以取代常规的曲轴连杆传动机构，这种轴向运动构件9与圆筒转子4的配合传动结构在工作时通过轴向运动构件9上面倾斜闭环设计的驱动沟槽10侧壁推动圆筒转子4的滚动体11运动，使得圆筒转子4能够连续旋转，从而将活塞8的直线运动转换为圆筒转子4的连续旋转运动进而发电。该过程中，活塞8输出的动力只是通过上述配合传动结构改变了方向，而完全没有被分解，除去很少一部分摩擦力，绝大部分动力被传递给圆筒转子4输出。而且活塞8做功的起始端及末端死点区很小，大部分能量被利用来发电。因此，从本身的结构来讲其能量的转换效率是非常高的，远高于通过采用曲轴连杆传动机构的常规燃油发动机。

下面我们进一步结合图8和图9对本发明中的燃油发动机工作情况进行说明，图8为本发明中圆筒转子4转动角度与活塞8运动轨迹曲线之间的关系图，横坐标为圆筒转子4分别对应四冲程燃油发动机进气、压缩、做功和排气四个阶段的转动角度，也称为工作角度，曲线则是活塞8的运动轨迹，其与本案中轴向运动构件9表面的驱动沟槽10的形状是对应关联的。而图9则是常规四冲程发动机中曲轴转动角度与其活塞运动轨迹曲线之间的关系图。

众所周知现有采用曲轴连杆传动机构的四冲程燃油发动机，其本身结构决定了其进气、压缩、做功和排气的四个阶段的行程曲轴工作角度均被限制为180度，如图9所示。因此，活塞8进气时间与做功时间都被固定，但从四冲程燃油发动机的四个工作行程我们可以分析出同一排量的气缸在四个工作行程中，如果缸内进入更多的油气或做功时间加长可以使发动机功率更大，在现有的曲轴连杆发动机中人们只能通过提前开启延时关断进气门的方式尽量让更多的油气进入缸体，但本发明通过轴向运动构件9上的驱动沟槽10的路径设计能够增加进气阶段对应的转动角度（>180度），如图8所示，确保在发动机转速不变的前提下延长进气时的活塞8下行时间，以便缸内进入更多的油气，提高发动机功率，进而提高发电效率。

同时，对于四冲程燃油发动机而言，在其活塞8的四个工作行程中，活塞8做功行程也希望爆燃所产生的力有更多的时间作用在活塞8上从而让更多的力传递给输出转轴（圆筒转子4），本发明中恰好活塞8做功行程对应的驱动沟槽10与进气行程对应的驱动沟槽10为同一段，相互重合，故进气行程的转动角度增大（>180度）也同样使得做功行程的转动角度增大（>180度），参见图8所示，从而让燃爆动力有更多时间作用在输出转轴（圆筒转子4）上，以提高燃油的利用率和发动机的运行效能，进而提高发电效率。由此可见，本发明的设计通过延长对应活塞8进气和做功阶段的驱动沟槽10路径长度，不但提高了同排量发动机的功率，也提高了发动机的效率，同时还使发动机最佳扭矩点的速度上移，提高了发动机最佳扭矩转速，进一步提高了发动机功率。

并且本发明中由于活塞8进气和做功阶段时滚动体11与同一段驱动沟槽10的两侧壁分别接触滚动，而我们进一步将该段驱动沟槽10的两侧壁轮廓线形状设计的不同，并且对应活塞8进气阶段的侧壁轮廓线的初始斜度要大于对应活塞8做功阶段的侧壁轮廓线初始斜度，从而加快了活塞8下行初期的下行速度，如图8所示（同样的工作角度内，进气阶段初期活塞8运行轨迹斜度要大于做功阶段，这意味着其速度加快），使得同样的下行时间里更快的增加缸内的负压进入更多油气，进一步提高发动机功率，进而提升发电机效率。

下面我们再结合图10~图13来比较同排量前提下本发明中的轴向运动构件9与圆筒转子4的配合传动结构和常规发动机中的曲轴连杆传动机构的做功情况。

图10和图11分别为同排量发动机前提下常规的曲轴连杆传动机构工作受力状态的力学模型示意图和本发明中的轴向运动构件9与圆筒转子4配合传动结构工作受力状态的力学模型示意图。图10和图11中的p均代表活塞输出的动力，f则代表两个力学模型输出端的旋转方向驱动力。其中图10中的f是p作用在曲轴上的一个分力，而图11中的f则是p经摩擦力损耗并转换方向后作用在输出转轴上的力。

再结合图12所示为图10和11两种力学模型在发动机进气或做功的角度相同时（均为180度），输出端旋转方向驱动力随角度的变化曲线比较图；图中横坐标t表示进气或做功行程内角度的变化。a曲线代表常规曲轴连杆传动机构力学模型的输出端旋转方向驱动力随角度的变化曲线，而b曲线则代表本案中的轴向运动构件9与圆筒转子4配合传动结构的力学模型的输出端旋转方向驱动力随角度的变化曲线。纵坐标f则表示两种力学模型的输出端旋转方向驱动力的大小，其中fmax1是常规曲轴连杆传动机构力学模型的f变化过程中的最大值，而fmax2是本案的力学模型f变化过程中的最大值。从图中可知两种力学模型的f肯定均小于p，且fmax2>fmax1。同时很显然，各角度下常规曲轴连杆驱动机构力学模型的f的稳定性和保持性也都不如本案。曲线与横坐标围成的图形面积可以表征为相应力学模型旋转方向驱动力的做功面积大小（旋转半径相等的情况下，横坐标同样可表示为旋转方向的驱动力走过的距离s），从图上可以清楚看出，在相同的做功行程内，曲线b总的做功高于曲线a。

图13为图10和11两种力学模型在发动机进气或做功的角度不同时（常规发动机依旧180度，而我们的发动机则大于180度），输出端旋转方向驱动力随角度的变化曲线比较图。同图12一样，图中横坐标t依旧表示进气或做功行程内角度的变化。a曲线代表常规曲轴连杆传动机构力学模型的输出端旋转方向驱动力随角度的变化曲线，而b曲线则代表本案中的轴向运动构件9和圆筒转子4配合传动结构的力学模型的输出端旋转方向驱动力随角度的变化曲线。纵坐标f则表示两种力学模型的输出端旋转方向驱动力的大小，其中fmax1是常规曲轴连杆传动机构力学模型的f变化过程中的最大值，而fmax2是本案力学模型的f变化过程中的最大值。从图中可知两种力学模型的f肯定均小于p，且fmax2>fmax1。同时很显然，各角度下常规曲轴连杆驱动机构力学模型的f的稳定性和保持性也都不如本案。曲线与横坐标围成的图形面积可以表征为相应力学模型旋转方向驱动力的做功面积大小（旋转半径相等的情况下，横坐标同样可表示为旋转方向的驱动力走过的距离s），从图上可以清楚看出，由于本案的做功角度增大，作用在输出转轴上的驱动力时间更长，做功距离也更长，故曲线b总的做功远高于曲线a。

实际上两条曲线a和b也可以看成是对应各自力学模型的能量转换效率曲线，从图12和图13所示并结合上面的分析可以明确本案中的燃油发动机的能量转换效率是远高于采用曲轴连杆传动机构的常规燃油发动机的，相应的本案的燃油发动机的功率和效率也更高。

综上所述，本发明中的燃油发动机与传统采用曲轴连杆传动机构的同排量发动机相比较而言，功率和效率均得到增加，经过测试功率增加20%以上，效率提升10~15%，效率理论值可达到40%以上；同时发动机整体重量也得到减轻，减轻达10%左右，体积也更小，而且结构更为简单，生产成本低于传统燃油发动机。由于本发明中燃油发动机的工作效率从理论上来讲可以达到40%以上，当其被运用至电动汽车上后，以现有技术制造的电动机效率95%、发电机效率95%、锂电池的充电效率97%、放电效率97%来计算燃油发动机通过发电，充电，放电至驱动电动机运转而转换成动力的效率结果为0.95*0.95*0.97*0.97*0.4=34%，即本发明发电机组的实际综合燃油转换效率为34左右，而传统燃油发动机综合燃油不超过35%，相比传统燃油发动机燃油效率基本持平，但远远高于由传统燃油发动机所带动的发电机。以本发明结构所制成的双缸发动机的总排量为1升为例，如即使在完全没有电池参与的情况下，本发明发电机组的动力用作一般小型乘用车，行驶速度可达100公里/小时以上，可与燃油汽车同样使用，完全解决了充电焦虑及实际使用问题。

因此，从某种程度上来说，本发明提供的发电机组是在目前电动汽车的电池能量还不能达到人们对燃油动力汽车同样使用要求及习惯的情况下，最有可能替代全燃油汽车的一种动力驱动方案。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。