一种汽车电磁冲压发动机的制作方法

[0001]
本申请涉及发动机的领域，尤其是涉及一种汽车电磁冲压发动机。


背景技术：

[0002]
目前，在全球自然资源日异紧缺和全球环境治理的的大背景下，燃油、燃气的民用交通工具的淘汰已成必然。各国都在寻找替代能源，而目前来看，电磁因为其经济、清洁等特点，受到了广泛关注，几乎成为了唯一首选。当前道路上行驶的新能源纯电动汽车，一般都是采用主动电机、或轮毂电机驱动。此为上世纪八、九十年代美、日等国的技术，因其致命的几大缺点，一直得不到推广。主要原因如下：其一、电机的能效比一般都是1：1，在汽车上使用甚至会更低，导致能耗过大，续航能力不足；其二、在爬坡或复杂路面时会出现动力不足。甚至因长时间过载而烧毁电机；其三、轮毂部分因悬挂和刹车系统，空间本来就小。如再加上电机驱动及其附属部件，会导致其结构太过于拥挤、复杂，又工作在非减震状态，故障率无法确定；其四、对经过时间考验的、相对安全可靠的整车行驶和悬挂系统改动过大 ，机械安全隐患无法保证。所以，目前的纯电动汽车只能是过度产品，无法让广大汽车用户所接受。
[0003]
而电磁因为其清洁、能效比高、可控性、以及可操作性，确实可以成为替代燃油的良选，因此，电磁发动机的设计越发重要。但是，目前在很多电磁发动机的相关技术中，虽然在动态和扭矩上基本达到了要求，但其机械结构与现有燃油发动机的结构差异很大，故而离实际装车差距很大，不利于推广使用。


技术实现要素：

[0004]
为了加快电磁发动机的推广使用，本申请提供一种汽车电磁冲压发动机。
[0005]
本申请提供的一种汽车电磁冲压发动机采用如下的技术方案：一种汽车电磁冲压发动机，包括缸体、滑动安装于缸体内的活塞以及安装于缸体上的曲柄连杆结构，所述缸体上固定有励磁线圈，所述活塞穿设于所述励磁线圈内；所述缸体上还设有用于为所述励磁线圈供电的供电系统以及用于控制所述供电系统通断电的控制系统。
[0006]
通过采用上述技术方案，当控制系统控制供电系统为励磁线圈通电时，励磁线圈内形成电磁场，使得活塞在电磁效应的作用下于缸体内滑动，从而驱动了曲柄连杆机构，使得发动机输出动力；上述汽车电磁冲压发动机保留了燃油发动机中的缸体、活塞以及曲柄连杆机构，仅仅去除了燃油发动机的燃烧部分结构，与燃油发动机的结构差异不大，故而便于主机厂生产制造并实际测试装车，有利于加快电磁发动机的推广和使用。
[0007]
优选的，所述供电系统包括与所述励磁线圈电连接的电容模组、与所述电容模组电连接的用于为电容模组充电的蓄电池、用于调节所述蓄电池输出功率的功率调节器、安装于所述功率调节器上的可调电位器，所述功率调节器连接于所述蓄电池与所述电容模组
之间；所述可调电位器用于与汽车油门踏板相连接。
[0008]
通过采用上述技术方案，当该汽车电磁冲压发动机装车后，使用者通过控制汽车油门踏板即可调节可调电位器，从而调节了功率调节器，调节了蓄电池充入电容模组内的功率，进而调节了发动机的转速，故而该汽车电磁冲压发动机的使用环境与燃油发动机的使用环境一致，便于使用者熟悉操作，适用性好，进一步加快电磁发动机的推广和使用。
[0009]
优选的，所述控制系统包括电连接于所述励磁线圈与所述电容模组之间的继电器模组、以及与所述继电器模组电连接的ecu，所述ecu用于接收汽车发电机的电压信号以及所述曲柄连杆机构的转角同步信号并发送通断信号至所述继电器模组中控制继电器模组通断。
[0010]
通过采用上述技术方案，ecu根据汽车发电机的电压信号以及曲柄连杆机构的转角同步信号控制继电器模组的通断，从而实现电容模组对缸体上多个励磁线圈的持续性放电，使得缸体内的多个活塞不断循环做冲压运动，实现该汽车电磁冲压发动机的持续动力输出。
[0011]
优选的，所述供电系统还包括与所述功率调节器正极连接的正极并联端子、与所述功率调节器负极连接的公共并联端子以及与所述励磁线圈一端连接的供电端子，所述励磁线圈另一端与所述公共并联端子连接；所述继电器模组包括若干个电磁继电器，所述电磁继电器的常闭端与所述正极并联端子连接，所述电磁继电器的常开端与所述供电端子连接；所述电容模组包括若干个电容器，所述电容器一端与所述电磁继电器接线端连接，电容器另一端与公共并联端子连接，且所述电容模组中的若干个电容器与所述继电器模组中的若干个电磁继电器一一对应，且若干个所述电磁继电器均与所述ecu电连接。
[0012]
通过采用上述技术方案，电容模组每个电容器相对应的继电器未工作时，都是通过其常闭端接入功率调节器输出端的正极并联端子进行充电，电容器同时也接入公共并联端子，在相对应的电磁继电器受控于ecu指令而吸合时，单个电容器由充电状态转为放电状态，将已充满的功率电压输送至励磁线圈，使其产生瞬间强磁，推动活塞做冲压运动，通过原曲轴连杆机构输出动力，然后再由电容模组里的另一个电容接着做重复工作，如此周而复始，实现连续运转，工作稳定，控制逻辑简单有效。
[0013]
优选的，所述电容模组的每个所述电容器中均安装有充电保险丝以及led工作指示灯。
[0014]
通过采用上述技术方案，当单个电磁继电器或电容器出现故障时，充电保险丝熔断，且led指示灯亮起，从而保护电容模组的其他电容器，也方便维修人员维修或更换对应的电容器以及电磁继电器。
[0015]
优选的，所述供电系统包括蓄电池、用于调节所述蓄电池输出功率的功率调节器、安装于所述功率调节器上的可调电位器；所述可调电位器用于与汽车油门踏板相连接；所述控制系统包括继电器模组、以及与所述继电器模组电连接的ecu，所述ecu用于接收汽车发电机的电压信号以及所述曲柄连杆机构的转角同步信号并发送通断信号至所述继电器模组中控制继电器模组通断；所述供电系统还包括与所述功率调节器正极连接的正极并联端子、与所述功率调节器负极连接的公共并联端子以及与所述励磁线圈一端连接的供电端子，所述励磁线圈另一端与所述公共并联端子连接；所述继电器模组包括若干个电磁继电器，所述电磁继电器的常闭端与所述正极并联端子连接，所述电磁继电器的常开端与所述
供电端子连接；所述电磁继电器接线端连接与公共并联端子连接。
[0016]
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.该汽车电磁冲压发动机保留了燃油发动机中的缸体、活塞以及曲柄连杆机构，仅仅去除了燃油发动机的燃烧部分结构，与燃油发动机的结构差异不大，故而便于主机厂生产制造并实际测试装车，有利于加快电磁发动机的推广和使用；2.电容模组每个电容器相对应的继电器未工作时，都是通过其常闭端接入功率调节器输出端的正极并联端子进行充电，电容器同时也接入公共并联端子，在相对应的电磁继电器受控于ecu指令而吸合时，单个电容器由充电状态转为放电状态，将已充满的功率电压输送至励磁线圈，使其产生瞬间强磁，推动活塞做冲压运动，通过原曲轴连杆机构输出动力，然后再由电容模组里的另一个电容接着做重复工作，如此周而复始，实现连续运转，工作稳定，控制逻辑简单有效。
附图说明
[0017]
图1是申请实施例1的汽车电磁冲压发动机的结构示意图。
[0018]
图2是申请实施例1的蓄电池与功率调节器的连接结构示意图。
[0019]
图3是申请实施例1的供电系统与励磁线圈的连接结构示意图。
[0020]
图4是申请实施例1的控制系统的结构示意图。
[0021]
图5是申请实施例2的供电系统与励磁线圈的连接结构示意图。
[0022]
附图标记说明：1、缸体；11、励磁线圈；2、活塞；3、曲柄连杆机构；41、电容模组；411、电容器；42、蓄电池；43、功率调节器；44、可调电位器；45、正极并联端子；46、公共并联端子；47、供电端子；5、控制系统；51、继电器模组；511、电磁继电器；52、ecu。
具体实施方式
[0023]
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
[0024]
本申请实施例公开一种汽车电磁冲压发动机。
[0025]
实施例1。
[0026]
参照图1，汽车电磁冲压发动机包括缸体1、活塞2、曲柄连杆机构3、供电系统、控制系统5、发电机、启动机以及转角同步线圈。其中，在本申请中，缸体1、曲柄连杆机构3、发电机、启动机以及转角同步线圈均保留为常用汽车燃油发动机的部件，也可以说，本申请去除了原汽车燃油发动机除燃烧部分的所有机构，去除的机构包括原汽车燃油发动机的燃烧室、供油系统、换气系统、排气系统以及高压点火系统，本申请的技术方案改为电磁线圈作为动力源，对原汽车燃油发动机的改动量较小，故而便于主机厂生产制造并实际测试装车，有利于加快电磁发动机的推广和使用。
[0027]
如图1所示，缸体1可选为四缸发动机的缸体1，活塞2可选为碳钢材质，且活塞2设有四个并分别滑动安装于缸体1上的四个腔室内，此外，活塞2与曲柄连杆机构3的连杆端部转动安装。缸体1上设有四组励磁线圈11，四组励磁线圈11分别套设安装在缸体1的四个腔室上，且励磁线圈11与缸体1固定，故而当活塞2于缸体1内滑动时，活塞2不断于励磁线圈11内穿设运动，且当励磁线圈11通电时，励磁线圈11内形成瞬间强磁，推动活塞2于缸体1内做冲压运动，从而带动曲柄连杆机构3运动，使得发动机输出动力。
[0028]
如图2、图3所示，供电系统包括电容模组41、蓄电池42、功率调节器43、可调电位器44、正极并联端子45、公共并联端子46、供电端子47。电容模组41包括多个电容器411，每个电容器411内均设有微型充电保险丝和led工作指示灯，微型充电保险丝与led工作指示灯依次串联连接于电容器411负极与公共并联端子46之间。功率调节器43可选为常用的电力调整器，蓄电池42正极与负极分别与功率调节器43上的两个输入端子连接，且功率调节器43的正极与正极并联端子45连接，功率调节器43的负极与公共并联端子46连接。功率调节器43为移相控制型，可调电位器44连接于功率调节器43与汽车油门踏板之间，当使用者踩踏汽车油门踏板时，可调电位器44调节功率调节器43，从而实现蓄电池42通过功率调节器43输出至公共并联端子46和正极并联端子45之间的功率大小的调节。
[0029]
参照图4，控制系统5包括继电器模组51以及ecu52，继电器模组51包括数目与电容模组41内电容器411数目一致的电磁继电器511，且继电器模组51内的电磁继电器511与电容模组41内的电容器411一一对应连接。结合图2、图3所示，电磁继电器511的常闭端与正极并联端子45连接，电磁继电器511的公共接线端与电容器411正极连接，电磁继电器511的常开端与供电端子47连接，而电容器411的负极与公共并联端子46连接。此外，励磁线圈11一端与供电端子47连接，另一端与公共并联端子46连接。当电磁继电器511未工作时，蓄电池42通过功率调节器43为对应电磁继电器511的电容器411充电；而当电磁继电器511启动时，电容器411与对应的励磁线圈11形成通路，使得对应的励磁线圈11内通过瞬时电流，从而使得励磁线圈11内形成用于驱动活塞2移动的瞬时强磁。此外，ecu52与继电器模组51内的每个电磁继电器511的线圈连接，ecu52发送信号至电磁继电器511，即可启动电磁继电器511，且ecu52的两个接收端还分别与发电机以及转角同步线圈电连接，用以接收发电机信号以及曲柄连杆机构3的转角同步信号，并根据这两个信号发送信号至继电器模组51内控制相应的电磁继电器511启动。
[0030]
为防止自主励磁启动时，发动机反转；或上次停车后，活塞2的停止位不对，发动机无法启动，本申请的技术方案仍然采用启动电机启动。当启动机启动发动机曲轴开始转动时，带动了发电机开始初步工作。此时，初步工作的发电机传递出的持续的正向正常转动的电信号发送至ecu52，此时ecu52判断目前发动机处于良好启动状态，可以正常励磁。另外，在行车过程中难免会有拖档现象，一旦发生拖档，发动机就会因过载而难以正常运转，导致发电机也因转速过慢而停止发电，发送给ecu52的电信号也随之停止，ecu52也随之停止励磁工作，有利于防止因拖档导致励磁线圈11过载而烧毁。
[0031]
而当发动机正常启动时，ecu52在接受到发电机启动信号后，转角同步线圈信号也随后到达ecu52，ecu52接收到第一个转角同步信号后，控制ka1电磁继电器511吸合，吸合后的ka1电磁继电器511将电容模组41里的1号电容器411与a组两个励磁线圈11接通。发动机曲轴转角90度后同步信号消失，ka1电磁继电器511断开，1号电容器411回到充电状态。发动机曲轴推进到180度时，第二个转角同步线圈信号到达ecu52，ecu52控制ka2电磁继电器511吸合，接通电容模组41里的2号电容器411与b组的两个励磁线圈11。而发动机曲轴转动360度时又是第一个转角同步线圈工作，发送信号到ecu52控制ka3电磁继电器511。如此依次循环工作，实现缸体1内励磁线圈11的循环通电，从而实现发动机的持续动力输出。而继电器模组51里的每个电磁继电器511和电容模组41里的每个电容是相对应的，且电磁继电器511数量以及单个电容的容量,按照发动机最高转速和最大扭矩的需要来增减以及调整。
[0032]
本申请实施例1一种汽车电磁冲压发动机的实施原理为：当控制系统5控制供电系统为励磁线圈11通电时，励磁线圈11内形成电磁场，使得活塞2在电磁效应的作用下于缸体1内滑动，从而驱动了曲柄连杆机构3，使得发动机输出动力；上述汽车电磁冲压发动机保留了燃油发动机中的缸体1、活塞2以及曲柄连杆机构3，仅仅去除了燃油发动机的燃烧部分结构，与燃油发动机的结构差异不大，故而便于主机厂生产制造并实际测试装车，有利于加快电磁发动机的推广和使用。
[0033]
实施例2。
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本实施例与实施例1的区别仅在于：去除电容模组41，将继电器模组51中的电磁继电器511公共接线端直接与公共并联端子46连接，ecu52直接控制继电器模组51中的四个电磁继电器511分别控制缸体1中四组励磁线圈11的供电。
[0035]
本申请实施例2一种汽车电磁冲压发动机的实施原理为：当发动机正常启动时，ecu52在接受到发电机启动信号后，转角同步线圈信号也随后到达ecu52，ecu52接收到第一个转角同步信号后，控制ka1和ka4电磁继电器511吸合，吸合后的ka1和ka4电磁继电器511将功率调节器43的正极并联端子45与b组两个缸的励磁线圈11相连接，发动机曲轴转角90度后同步信号消失，ka1和ka4电磁继电器511断开，b组停止励磁。曲轴推进到180度时，第二个转角同步线圈信号到达ecu52，ecu52控制ka2和ka3电磁继电器511吸合，将功率调节器43正极并联端子45与a组两个缸的励磁线圈11相连接，曲轴转动360度时又是第一个转角同步线圈工作，发送信号到ecu52控制ka1和ka4电磁继电器511。如此依次循环工作，实现缸体1中励磁线圈11的循环通电，从而实现发动机的持续动力输出。
[0036]
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。