专利名称：汽车混合动力内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混合动力内燃机，特别是一种活塞工作缸和活塞发电机(电动机)集一体的新型内燃机。
目前，随着世界环保事业的不断发展，传统的4冲程内燃机由于结构的原因，在能量利用和效率提高都有局限性。本发明的目的是提供一种混合动力的新型内燃机。能量效率超过四冲程内燃机的效率，在燃料利用率、尾气排放水平，满足内燃机的国家排放标准。本发明的内燃机在发动机的结构上保留了二冲程内燃机的优良性能、简单可靠、制造简单、成本低。同时增加了活塞发电机(活塞电动机)组成混合动力内燃机。
本发明的技术方案是一种混合动力内燃机，保留二冲程内燃机的简单结构，增加单向吸入空气/扫出废气的活塞、汽缸装置；由一个工作汽缸一个单向(吸气/扫气)辅助汽缸组成，通过进气口吸入新鲜空气，辅助汽缸内的活塞上镶嵌有磁性材料，辅助汽缸外镶嵌有线圈。其特征在于是内燃机工作时辅助汽缸内的活塞上镶嵌磁性材料在往复运动时，线圈切割磁力线，根据电磁原理，线圈感应出电动势，活塞与线圈组成一个活塞发电机。在车载CPU控制下整流器对车载电池充电。当需要时活塞发电机可由电池提供电能，通过相位传感器、加速传感器在车载CUP的控制下变频调制器向线圈提供一个交变磁场，活塞与线圈组成一个活塞电动机与内燃机工作活塞同时输出动力，成为一个用电池能和燃料能混合动力输出的内燃机。
(I)内燃机工作汽缸(18)、辅助吸气缸(17)，利用共用的曲轴(6)连接驱动，二个气缸在曲轴(6)上的工作相位相差180度。活塞(11)与线圈(20)组成一个活塞发电机。
(II)当工作汽缸(18)的活塞(2)在汽缸的上行程顶点时，辅助吸气缸(17)的活塞(11)则在下行程顶点，反复运动。活塞(11)与线圈(20)组成的活塞发电机因此发出电能，通过整流器(24)对电池(26)充电。
(III)工作活塞(2)与汽缸(18)始终是利用燃料做功，活塞(11)和线圈(20)则可利用车载电池(26)提供电能经过变频调制器(22)对线圈(20)施加一个变化的电压，(与原电势反向)实现活塞电动机的功能，且相位与工作活塞(2)保持同步，工作活塞(2)与活塞(11)同时驱动曲轴(6)输出动力驱动汽车。
(IV)相位传感器(21)、变频调制器(22)、加速传感器(23)整流器(24)、电池(26)和车载CPU(25)组成了汽车混合动力内燃机的控制系统。
本发明的有益之处是保持了二冲程内燃机的基本结构，没有使用四冲程内燃机的进气门/排气门/时规正时凸轮轴等装置，大大降低了制造设备要求和产品成本，同时实现了最大化的燃料利用。《混合动力内燃机》满足四冲程内燃机的技术、经济指标，但保留了二冲程内燃机的简单结构，在内燃机内部增加了发电机、电动机功能。为内燃机制造业提供了低廉的设计制造成本的新产品。
《混合动力内燃机》采用闭环电子喷射控制装置；本发明的内燃机的排放指标在理论上超过《中华人民共和国国家标准GB14761-1999》。
本发明《混合动力内燃机》按一定排列结构就可设计制造新型多缸的《混合动力内燃机》，并可提供不同的动力功率要求的《混合动力内燃机》。
图1是本发明结构总2是本发明控制原理3是本发明多缸组合中1.喷油嘴 2.工作活塞 3.进气管 4.连杆 5.单向阀 6.曲轴7.排气阀 8.进气口 9.空气流量氧传感器 10.进气阀 11.活塞 12.排汽管 13.机油池 14.三元催化还原尾气装置 15.氧传感器 16.火花塞 17.辅助吸气缸 18.工作汽缸 19.磁性材料 20.线圈 21.相位传感器 22.变频调制器 23.加速传感器 24.整流器 25.车载CPU 26.电池实施例一种汽车混合动力内燃机，二冲程内燃机工作汽缸(18)对称的位置增加一个辅助吸气缸(17)，利用共用的曲轴(6)连接驱动，二个气缸相在曲轴(6)上的工作相位相差180度。当工作汽缸(18)的活塞(2)在汽缸的上行顶点时，辅助吸气缸(17)的活塞(11)则在下行顶点。工作活塞(2)与汽缸(18)在启动时通过吸气缸(17)推动，进入进气管(3)得到新鲜空气，燃料通过喷油嘴(1)直接喷射进工作汽缸(18)与空气混合，在合适的时刻火花塞(16)点火燃烧，在曲轴旋转360度即完成一次工作行程。辅助吸气缸(17)在曲轴(6)的驱动下通过活塞(11)下行产生负压打开进气阀(10)通过进气口(8)吸入新鲜空气，活塞(17)上行时进气阀(10)关闭，压缩空气打开排气阀(7)经过进气管(3)向工作汽缸(18)提供完全的新鲜空气，将工作汽缸(18)燃烧后形成的废气扫出汽缸(18)进入排气管(12)，在曲轴旋转360度实现了内燃机进气和扫废气功能。
氧传感器(15)、空气流量传感器(9)采用电子喷射闭环技术控制，将燃料通过喷油嘴(1)直接喷射进工作汽缸(18)与空气混合，在合适的时刻火花塞(16)点火燃烧做功。曲轴箱的机油池(13)与二个汽缸完全隔离，内燃机的润滑是在曲轴机油池(13)中保持适量的机油，曲轴旋转时飞溅起机油润滑曲轴(6)、两只连杆(4)和活塞(2)、(11)，机油不进入汽缸内参与燃烧。曲轴箱内的汽缸泄漏气体通过单向阀(5)进入进气管(3)，再次参与燃烧。三元催化还原尾气装置(14)将进入排气管(12)的尾气进行氧化还原反应，以达到更高的排放指标。
发电机及电动机功能实现(I)内燃机工作汽缸(18)、辅助吸气缸(17)，利用共用的曲轴(6)连接驱动，二个气缸在曲轴(6)上的工作相位相差180度。活塞(11)与线圈(20)组成一个活塞发电机。
(II)当工作汽缸(18)的活塞(2)在汽缸的上行程顶点时，辅助吸气缸(17)的活塞(11)则在下行程顶点，反复运动。活塞(11)与线圈(20)组成的活塞发电机因此发出电能，通过车载CPU(25)控制整流器(24)对电池(26)的充电量，实现内燃机剩余功率转换为电能储存在电池(26)中的目的。
(III)工作活塞(2)与汽缸(18)始终是利用燃料做功，活塞(11)和线圈(20)则可利用车载电池(26)提供电能经车载CPU(25)控制变频调制器(22)对线圈(20)施加一个变化的电压，(与原电势反向)用相位传感器(21)保证与工作活塞(2)同步，实现活塞电动机的功能，工作活塞(2)、活塞(11)同步驱动曲轴(6)实现混合动力输出，满足加速时要求内燃机提供高功率的目的。
(IV)相位传感器(21)、变频调制器(22)、加速传感器(23)整流器(24)、电池(26)和车载CPU(25)组成了汽车混合动力内燃机的控制系统。
(V)在内燃机不工作的情况下，可单独由电池(26)提供电能、通过相位传感器(21)、加速传感器(23)、在车载CPU(25)控制变频调制器(22)提供变频磁场，驱动活塞(11)与线圈(20)组成的活塞电动机，活塞(11)驱动内燃机曲轴(6)输出动力，实现汽车(零排放)的电动行驶。
有关点火时间的原理，与传统的二冲程发动机一样，闭环电子喷射控制装置已是公知的成熟技术，就不再详解了。
权利要求
1.一种汽车混合动力内燃机，由一个工作汽缸(18)、工作活塞(2)，一个辅助汽缸(17)，内有活塞(11)上镶嵌磁性材料(19)，汽缸(17)外镶嵌有线圈(20)，工作活塞(2)、活塞(11)与曲轴(6)联接，相位相差180度，其特征在于是内燃机工作时辅助汽缸(17)内的活塞(11)上镶嵌磁性材料(19)往复运动时，由于汽缸(17)外镶嵌的线圈(20)切割磁力线，根据电磁原理，线圈(20)感应出电动势，活塞(11)与线圈(20)组成一个活塞发电机。利用车载CPU(25)控制整流器(24)电能输出对车载电池(26)进行充电。
2.根据权利要求1，所述的汽车混合动力内燃机，当需要加大功率输出时可通过相位传感器(21)、加速传感器(23)、在车载CPU(25)控制变频调制器(22)由电池(26)提供电能，向线圈(20)提供一个交变磁场，驱动活塞(11)与线圈(20)组成一个活塞电动机与工作活塞(2)同时驱动曲轴(6)，实现电池能和燃料能的混合动力输出。
3.根据权利要求1，所述的汽车混合动力内燃机，在内燃机没有工作的情况下，可单独由电池(26)提供电能、通过相位传感器(21)、加速传感器(23)、在车载CPU(25)控制变频调制器(22)驱动活塞(11)与线圈(20)组成的活塞电动机，活塞(11)驱动内燃机曲轴(6)实现电动输出。
4.根据权利要求1，所述的汽车混合动力内燃机，按任意排列组合成如V型、直列、水平列就可设计制造多缸的汽车混合动力内燃机，提供不同的功率要求，应用在各类车辆上。
全文摘要
本发明涉及一种混合动力内燃机，特别是一种燃料工作缸和活塞发电机(电动机)集一体的新型内燃机。随着世界环保、能源发展趋势的需求，传统的4冲程内燃机由于结构的原因，在能量利用和效率提高都有局限性。本发明的目的是提供一种新型混合动力内燃机。能源效率超过四冲程内燃机，在燃料利用率、尾气排放水平，满足超过内燃机的国家排放标准。本发明在结构上保留了二冲程内燃机的优良性能，实现了四冲程内燃机工作原理独立的润滑系统，彻底的克服了二冲程内燃机使用混合燃料的问题。内燃机结构简单可靠、制造简单、成本低。内燃机实现了燃料工作和电动工作的混合动力方式，是新一代交通工具的环保节能型内燃机。
文档编号H02K7/18GK1766292SQ200410090228
公开日2006年5月3日 申请日期2004年10月27日 优先权日2004年10月27日
发明者罗宪安 申请人:罗宪安