专利名称：双发动机汽车用双动力装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种双发动机汽车用双动力装置。
众所周知，汽车发动机的最大功率是按汽车的动力性能要求而定的以某种较大车速行驶的同时，还要具备足够的加速或爬坡的储备能力。而较经常的使用条件是在平路上以一般的车速等速行驶，发动机的负荷率很低，因而燃油消耗率较高。
在满足动力性能的要求、总功率不变的前提下，如果将一个单发动机换成两个发动机，并按汽车行驶需要选用发动机使用状况，就能提高发动机的负荷率，从而节约燃油。
目前，联邦德国出现一种双发动机的城市公共汽车样车(见《国外汽车》1987年二期“1990年的城市公共汽车传动系”一文)。它是在自动离合器和自动变速器的汽车原型的基础上改装设计而成。是先变速、后联机的。两个发动机分别带有自动离合器和自动变速器，变速器后接联机器。根据行驶需要选用单机传动或复合传动。两发动机换机和两变速器换挡用微机控制。这种双发动机汽车比单发动机汽车节油22％左右。
自动离合器、自动变速器，特别是自动变速器构造复杂，成本高；同时，传动效率低，比简单变速器的汽车多消耗燃油15％左右。虽然，在发达国家中普遍地采用，以减少挡位，降低驾驶员的劳动强度；但在我国，只有少数高级轿车才采用。因此，联邦德国的方案不能为我国及发展中国家汽车工业所接受。
本实用新型所谈到的双发动机汽车立足于我国汽车工业。在简单离合器、简单变速器的汽车原型基础上设计或改装设计而成。
本实用新型所谈到的双发动机汽车的特征还在于先联机、后变速；两个发动机都带有离合器，虽联机并接了底盘，但可参与驱动，也可不参与驱动；同时，只有一个简单变速器，不作自动换挡的安排，可仍然由驾驶员换挡。自动换机则由油门操纵机构在控制节气门开闭的同时，及时触动气动(或油压)装置控制两发动机的离合器来实现；不需要微机控制。这种双发动机汽车驾驶操作和单发动机汽车完全一样。如果选用的两个发动机不一样大，则可选用小机、大机或两机同时运行三种发动机使用状况；能更好地实现节约燃料的目的。
本实用新型的技术解决方案是采用一大、一小两个带离合器的发动机，通过联机器联在一起，用它替代单发动机联接并驱动汽车底盘。由油门操纵机构的凸轮或触块触动气动(或油压)装置控制两发动机的离合器自动换机。
本实用新型包括一个主体机构及一个调控机构。
图1是本实用新型所述的双动力装置主体机构及其与调控机构和汽车底盘的关系框图。
〔A〕为双动力装置主体机构，〔B〕为汽车底盘。大、小发动机〔1〕和〔2〕，分别带有换机用离合器〔3〕和〔4〕，用常啮合齿轮的联机器〔5〕联接，组成双动力装置主体机构〔A〕，通过底盘〔B〕的换挡用离合器〔6〕传至变速器〔7〕……直至车轮。
〔C〕为调控机构。其中，〔a〕为油门操纵机构，〔b〕为气动(或油压)装置。操动油门时，油门操纵机构〔a〕变更大、小发动机节气门的开度；同时，其中的凸轮或触块及时触动气动(或油压)装置〔b〕控制大、小发动机离合器，自动变换小机、大机或两机同时运行三种发动机使用状况；以提供克服地面及地形阻力，达到所需车速的功率。
本实用新型所述的双发动机汽车用双动力装置的主体机构和调控机构都有各自的技术要点和不同的设计方案。
主体机构中、大、小发动机可以是汽油机、柴油机，或转子发动机；甚至是复合的，如大机为转子式发动机，小机为活塞式发动机。
小发动机功率和大发动机功率的比值(功率分配比)对节油效果有影响。最佳功率分配比随发动机的类型和汽车的用途而不同。对于两发动机同为活塞式发动机的情况，公共汽车最佳功率分配比应为0.5－0.6，货车为0.6－0.8，小轿车为0.4－0.5。
大、小发动机可以同方向布置，如平行、并列；也可反方向布置，即背靠背；甚至相互斜置。如有必要，也可以将两个发动机合装在一个机体之内，即在一个机匣中，有两套缸体、两套运动机构。
两个同向布置的带离合器的发动机与联机器之间可分别联以斜方向的传动轴，以减小联机器齿轮的尺寸和数目。利用一根传动轴或一长、一短两根传动轴还可以将两个发动机一前、一后地布置。这能解决汽车前、后轴荷不均的问题，使发动机重量既不集中在前轴、也不集中在后轴。同时，还能解决两个发动机并列在一起装不进汽车两纵梁之间的问题。
联机器可以是圆柱齿轮传动的，也可以是圆锥齿轮传动的；前者用于发动机和汽车传动系平行的情况，后者用于发动机和汽车传动系垂直的情况。
通过齿轮的传动比联机器可协调改装车的发动机与底盘的转速矛盾。例如我国现在公共汽车的底盘是“借用”货车的底盘，其行驶速远低于原货车的设计值。发动机动力发挥不出来，油耗也有所增大。在改装成双发动机公共汽车时，加大联机器的传动比，减低设计行驶速度，便可以充分发挥发动机动力，并进一步降低油耗。
联机器应设置附件皮带轮带动发电机和气泵，以保证在任何发动机使用状况都有电和气的供应，而大、小发动机上不必再装发电机和气泵。必要时，发动机的其他附件的传动也可这样处理。
往往中型以上的汽车才有气泵，压力气源有供应。而小型汽车一般不用气泵。这时，气动装置可以用真空动力，即利用发动机节气门后的负压为动力源。
调控机构应实行下述两点设计措施来实现节油效果并保证在操纵过程中功率变换的单调性(向增大或减小单方向变换)和连续性(无跳跃)油门操纵机构应该是分段的，称分段油门操纵机构。其行程分为三段，分别和小机、大机和两机同时运行三种发动机使用状况相对应，分别控制小机、大机和两机的节气门开度。在每两个行程的交界处，触动气动(或油压)装置的气阀(或油阀)自动换机。
气动(或油压)装置的线路应该是逻辑线路，以使同一换机瞬间两机离合器的离合动作等不连续的过程能同步地产生。
本实用新型的积极效果在于大幅度地节约燃油。由计算机和人工计算结果表明本实用新型双动力装置的节油率一般在30％至40％之间。
根据我国典型的汽车用发动机性能以及长沙市12路公共汽车运行模式调研材料，跟踪并综合全天计算得出双发动机公共汽车在不考虑怠速时的节油率为32％(我国大部分城市公共汽车一到站发动机即熄火，无怠速运转)；计入怠速节油时的节油率为40％(仍有部分城市公共汽车到站后发动机怠速运转)。
按去程满载、回程空载及车速为55公里／小时的简化运行模式估算得出双发动机货车节油率大于30％。
按市内车速25公里／小时，市外车速65公里／小时；市内行车概率80％，市外行车概率20％的简化模式估算得出双发动机小轿车节油率大于40％。
本实用新型所述的双动力装置与联邦德国城市公共汽车传动系相比较，其优点是不用自动离合器、自动变速器，主体机构简单；不用微机调控，调控机构也简单。适应于我国汽车工业发展水平。在同种类发动机带动同类型汽车底盘的条件下，由于采用简单变速器，燃料消耗也较少。
以下结合附图对本实用新型的实施例加以详细叙述。
图2为同向布置、平行传动的双动力装置主体机构及其与底盘的联接关系示意图。
图3为反向布置、垂直传动的双动力装置主体机构及其与底盘的联接关系示意图。
图4为两发动机节气门和两发动机离合器动作程序图。
图5为分段油门操纵机构原理图。
图6为有压力气源的气动装置原理图。
实施例分为主体机构和调控机构两部分。
双动力装置主体机构的实施例是将解放牌货车及改装的公共汽车改装设计成双发动机货车及双发动机通道型或单车型公共汽车。
我国解放牌汽车发动机经过改造后，额定功率由95马力加大为115马力。在没有全盘加大底盘强度的条件下加大货车的功率将导致过大的功率储备和油耗的增大。又根据调研材料，通道型公共汽车有95马力也够了。对于单车型公共汽车更不成问题。故命题中各种双发动机汽车的总功率仍定为95马力。
对于双发动机货车和公共汽车，大、小发动机功率分配比可定为0.6。因此，选用太原内燃机厂生产的480Q型及哈尔滨东安机械厂生产的DA462型两种车用汽油机为大、小发动机。前者额定功率为60马力，后者额定功率为35马力。
双发动机货车及双发动机通道型公共汽车的双动力装置在汽车底盘上应该是前置的；而双发动机单车型公共汽车可以前置，也可以后置，对于前置的情况，双动力装置主体机构可采用同向布置、平行传动的方案，如图2所示。对于后置的情况，也可采用反向布置、垂直传动的方案，如图3所示。图2的发动机〔1〕和〔2〕的布置方向相同，与其离合器〔3〕和〔4〕相联的联机器〔5〕是圆柱齿轮传动的，而底盘的离合器〔6〕和变速器〔7〕沿平行发动机的方向传动。图3的发动机〔1〕和〔2〕的布置方向相反，与离合器〔3〕和〔4〕相联的联机器〔5〕是圆锥齿轮传动的。而底盘的离合器〔6〕和变速器〔7〕沿垂直发动机的方向传动。
480Q型发动机和DA462型发动机的外廓尺寸比解放牌汽车发动机外廓尺寸小很多。采用图2的同向布置的双动力装置主体机构时，可将两个发动机并列在两根汽车纵梁之间。两离合器与联机器之间还可联以传动轴〔8〕。这就可以减小联机齿轮数目和联机器尺寸至最小限度。采用图3的反向布置时，两发动机高度比原发动机高度小很多，冷却条件较好。这就大大地缓和了后置发动机冷却困难的问题。
DA462型发动机是微型车发动机。它的气缸是斜置的。和直立气缸的480Q型发动机并列在一起有较大的机间间隙。便于维修和拆装。
480Q型和DA462型两发动机总重258.2公斤，比原解放牌汽车发动机重量435公斤轻176.8公斤。考虑增加了联机器及气动装置，还会轻百多公斤。这就减轻了前轴的轴荷，对于公共汽车来说是颇有意义的。
双发动机货车设计车速不变，但两个发动机额定转速比原发动机额定转速高；通过计算，联机器的传动比(对大发动机)应为1.6。双发动机公共汽车的最大车速应降至50公里／小时，联机器的传动比(对大发动机)应为2.64。这样，双发动机公共汽车的扭矩有所增大(1.65倍)。
图2、图3中联机器〔5〕的壳体外还有一个附件皮带轮〔9〕用来带动发电机和气泵，以保证电和气的供应。
双动力装置调控机构实施例是有压力气源的汽油机双动力装置的调控机构。
为了设计油门操纵机构的节气门和离合器控制凸轮并设计气动装置应先画出两发动机节气门和两发动机离合器的动作程序曲线。图4所示四条曲线为小机节气门开度曲线〔E〕，大机节气门开度曲线〔F〕，小机离合器离合曲线〔G〕和大机离合器离合曲线〔H〕。横坐标上分布有九个时序点，各以时序号1、2、3……等符号表示。节气门开度曲线〔E〕和〔F〕的纵坐标表节气门开度的百分数，曲线成折线。离合器离合曲线〔G〕、〔H〕的纵坐标只有分离和接合两个离散点，曲线为不连续的水平线段，上水平线段表示分离，下水平线段(即横坐标轴线段)表示接合。现在来分析各个时序及时序之间时间间隔中应有的动作和各动作之间的关系。
时序1为准备时序，大、小机离合器均分离。时序2为小发动机发动之后离合器接合时序。时间间隔2－3为小机运行油门。这段时间中，小机节气门从怠速开度开到100％开度。大机没有接合，不运转。为了作运转准备，节气门可以停留在80％左右的开度。这个开度的大机功率和小机全油门功率相等，以便在下一个时序，大机取代小机运转时，功率不会突然地改变。时序3，大机离合器接合，与此同步，小机离合器分离。大机运转取代小机运转。时间间隔3－4为大机运行油门。节气门由80％左右的开度开到100％开度。小机已停转，为作准备，节气门可由100％开度逐渐关小至80％左右的开度。这一开度使大、小机总功率与大机全油门功率相等，以便在下一个时序两机同时运转取代大机运转时，功率不会突然改变。时序4，小机离合器接合，大、小机同时运转。与此同步，要求大机节气门突然关小至80％左右的开度。以便此时大、小发动机功率的总和与上一时序大机全油门功率相等。时间间隔4－5为两机同时运行油门。大、小机节气门都从80％左右的开度开到100％开度。时序5到时序9，应从两机同时运行油门回到大机运行油门、小机运行油门直至停机，因而和时序5到时序1相对称。但应注意虽曲线以时序5为界两边对称，但对称时序中的动作并不只是方向不同，而有性质上的区别。如时序6，与小机离合器分离的同时，大机节气门控制机件应有一个上跳动作，以免顶死在〔F〕曲线的垂直边D上。这要利用气动装置来进行工作；不象时序4，控制机件是自然落下的。
油门操纵机构的节气门控制凸轮应依据上述发动机节气门开度曲线来设计。由于油门操作有去程、有回程，曲线只用到时序点5就够了。到时序5就沿回程返回至1。
同一时序的离合器的离合变换及节气门开度的突然变动应同步进行。如时序3和时序7，大、小机离合器的动作应该同步进行。时序4和时序6，两机离合器的离合变换和大机节气门的突然动作应同步进行。这就要求气动装置的线路象电气开关组成的开关线路那样是逻辑线路。
图5说明分段油门操纵机构的工作原理。
油门踏板〔10〕的下面有齿条及齿轮运动副〔11〕。〔12〕是转动轴、轴上有四个凸轮。它们是大、小发动机节气门和离合器的控制凸轮。第一个凸轮〔13〕是小发动机节气门控制凸轮。它的凸耳顶起小发动机节气门控制摇臂〔14〕，拉紧拉线〔15〕，使小发动机节气门〔16〕打开；而节气门上的回位弹簧〔17〕使节气门〔16〕关小，这两种力使摇臂紧靠凸轮的凸耳表面上，由凸轮维持节气门预定的开度。沿箭头方向踏下油门踏板〔10〕时，凸轮转动，油门开度随之变化。当驾驶员放松油门踏板〔10〕时，油门踏板下面的油门回位弹簧〔18〕起作用，抬起踏板、凸轮、摇臂等都走回程，油门开度沿反的方向变化。第二凸轮〔19〕为大发动机节气门控制凸轮它通过大发动机节气门控制摇臂〔20〕、拉线〔21〕和大发动机节气门回位弹簧〔23〕控制大发动机节气门〔22〕。情况和前述相同。所不同的是凸轮的凸耳上有一个垂直边D。在放松油门踏板走回程时，摇臂〔20〕可能顶死在这个垂直边上。这就需要在大机节气门摇臂上装一个摇臂上跳气缸〔24〕，它在气动装置的控制下进行工作。第三、第四凸轮〔25〕、〔26〕分别抬起或落下气动装置中气阀〔27〕、〔28〕的阀芯，通过气动线路控制大、小发动机离合器自动换机。
有压力气源的气动装置工作原理可参考图6。其中，大、小发动机离合器动作气缸〔29〕、〔30〕及大机节气门摇臂上跳气缸〔24〕是执行元件。图中还绘有分段油门操纵机构的零件大、小机离合器控制凸轮〔25〕、〔26〕，大机节气门控制凸轮〔19〕、其上短销〔37〕及大机节气门控制摇臂〔20〕。除上述气动装置的执行元件和油门操纵机构控制零件，剩下的均为气动装置的控制元件和线路。图中有关大机节气门摇臂上跳的机件和元件处在时序6的状态，其余机件和元件均处于时序1的状态。下面按时序来分析气动装置的工作过程。
时序1，气阀〔28〕的阀芯处于凸轮〔26〕凸耳的下平面，上边气路有压。经过梭阀〔31〕，大机离合器控制阀〔32〕的弹簧受到压缩，给大机离合器动作气缸〔29〕供压，使大机离合器处于分离状态。下边气路无压力，气阀〔27〕和梭阀〔33〕也无压，小机离合器控制阀〔34〕的弹簧伸张，并供压给小机离合器动作气缸〔30〕使小机离合器也处于分离状态。时序2，凸轮〔26〕按箭头方向转动，气阀〔28〕被顶起，走到凸耳上表面位置。与此同时，凸轮〔25〕也在转动，但气阀〔27〕尚未动。这时，上气路卸压、下气路供气，通过梭阀〔31〕，大机离合器仍处于分离状态；通过梭阀〔33〕，小机离合器控制阀〔34〕的弹簧受到压缩，将小机离合器动作气缸〔30〕卸压，使小机离合器由分离状态转为接合。时序3，凸轮〔25〕再转动，气阀〔27〕的阀芯被顶起，走到凸耳上表面位置，使气路卸压，大、小机离合器分别通过气阀〔31〕、〔32〕及气阀〔33〕、〔34〕作一次由离变合(大机)和由合变离(小机)的变换。两者同步进行，时序4，大机节气门控制凸轮〔19〕沿箭头方向转动。大机节气门控制摇臂〔20〕相对地走到凸轮凸耳的上平面尽头并沿垂直边D落下，撞下气阀〔35〕的阀芯，所产生的气压经过双边气控气阀〔36〕及梭阀〔33〕压下气阀〔34〕，使小机离合器由分离变接合。这个接合动作和大机节气门控制摇臂〔20〕的落下是同步进行的。大机离合器方面由于梭阀〔33〕所挡，仍维持接合状态。时序5、大、小机离合器均无动静。时序6，在大机节气门控制摇臂〔20〕走回程回到凸轮〔19〕凸耳的下平面尽头将要碰到凸耳垂直边D时，固定在凸轮〔19〕上的短销子〔37〕将单向行程机控阀〔38〕的阀芯顶起来，使大机节气门控制摇臂上跳气缸〔24〕充气，将摇臂〔20〕抬起，并使它回到凸耳垂直边D的上平面。与此同时，气阀〔36〕卸压，经过梭阀〔33〕，使气阀〔34〕供气，小机离合器分离。时序7，凸轮〔25〕走回程，使气阀〔27〕的阀芯从凸耳上平面落下，接通气路，梭阀〔33〕和〔31〕均有了压力讯号，小机离合器由离变合，大机离合器由合变离，两者同步进行。时序8，气阀〔28〕的阀芯从凸耳的上平面落下，使小机离合器方面卸压，而大机离合器方面维持气压。结果，小机离合器分离，大机离合器维持原分离状态。时序9，气阀〔27〕〔28〕不再动。大、小机都保持分离状态。
上述各时序完成大，小机离合器所应有的各种离合动作和大机节气门摇臂上跳动作。而且，同一时序的大、小机离合器的离合动作及大机节气门的不连续的起落动作是同步进行的。
权利要求1.一种双发动机汽车用双动力装置，它包括一个带简单离合器[3]的大发动机[1]和一个带简单离合器[4]的小发动机[2]，一个包括简单离合器[6]和简单变速器[7]的汽车底盘[B]，一个油门操纵机构[a]和一套压力气源或负压气源的气动装置或油压装置[b]，其特征在于大、小发动机[1]和[2]的离合器[3]和[4]，分别通过传动轴[8]或直接地和一个联机器[5]联在一起，组成双动力装置主体机构[A]，再联接并驱动汽车底盘[B]；油门操纵机构[a]中设有凸轮或触块，它和气动或油压装置[b]组成双动力装置调控机构[C]，由凸轮或触块触动气动或油压装置控制大、小发动机的离合器自动换机。
2.根据权利要求1所述的双动力装置，其特征在于在其主体机构中小发动机功率和大发动机功率的比值当两发动机同为活塞式发动机时公共汽车为0.5～0.6，货车为0.6～0.8，小轿车为0.4～0.5。
3.根据权利要求1所述的双动力装置，其特征在于在其主体机构中联机器设有附件皮带轮〔9〕。
4.根据权利要求1所述的双动力装置，其特征在于在其调控机构中油门操纵机构是分段的，其行程分成三段，分别和小机、大机和两机同时运行三种发动机使用状态相对应。
5.根据权利要求1所述的双动力装置，其特征在于在其调控机构中气动或油压装置的线路是逻辑线路。
专利摘要一种双发动机汽车用双动力装置。它采用一大、一小两个带离合器的发动机，通过联轴器联在一起，用它替代单发动机联接并驱动底盘。由油门操纵机构的凸轮或触块触动气动(或油压)装置控制两发动机的离合器自动换机。该装置有小机、大机或两机同时运行三种发动机使用状况，能发出小、中、大三种全油门功率以自动适应不同行驶条件下的功率要求。因此，能提高发动机负荷率，节约燃油30％～40％。
文档编号B60K5/08GK2048437SQ88212540
公开日1989年11月29日 申请日期1988年5月4日 优先权日1988年5月4日
发明者周大觉 申请人:周大觉