CN106762189A - 电动汽车增程发动机的集成缸体*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车增程发动机的集成缸体***，缸体由传统气缸体和气缸盖集成在一起组成，缸体内布有若干个气缸，气缸周围设有水套，缸体顶部中心设有若干个凸轮轴承座，以安装一根凸轮轴用于直接驱动进气门和排气门开启和关闭；所述缸体设有进、排气门安装孔，进、排气门安装孔和进、排气门座中心和凸轮轴中心线在相同的垂直平面上；缸体设有集成排气歧管，且排气歧管集成于缸体内部；缸体的气门座与火花塞安装孔周围挖空成冷却水腔，以供冷却水循环。本发明的缸体主要围绕发动机为单个常态工作点情况进行设计的，所有结构都在单个工作点进行优化，使发动机效率最佳。本发明还具有结构简单，工艺性好，以及零部件数量少、重量轻的优点。

Description

电动汽车增程发动机的集成缸体***

技术领域

本发明涉及一种电动汽车增程发动机，具体涉及一种电动汽车增程发动机集成缸体结构。

背景技术

能源短缺和气候变暖已经成为全球性的问题。电动汽车具有能源来源广泛，结构简单，能源利用效率高以及排放少的特点，政府和汽车企业都投入了大量的资源进行研发和推广。然而，目前电动汽车的主要问题有：电池能量密度低，续航里程短，充电时间长且设施较少，以及电池成本高寿命短。增程式电动汽车恰好可以解决这些问题，是最理想的过渡方案。

电动汽车増程器***主要由发动机和发电机组成。当电池电量低于预定值时，发动机开始工作并驱动发电机发电，直接给驱动电机供电，多余的电量给电池充电。发动机在最佳效率点工作，设计缸体结构时只要在最佳效率点进行优化即可，而不需要考虑其它工况点。

电动汽车对增程发动机的要求有：1、效率高；2、结构简单，重量轻；3、不能过多增加成本；4、噪声和振动小。然而，目前许多汽车厂家生产的增程式电动汽车都是直接采用一般的小排量汽油机来驱动发电机发电，且基本都是变工况工作，而不是单个工况点。传统汽油机的实际工况点非常复杂，发动机的结构设计都要考虑整个转速和负荷下的性能要求，发动机结构参数都是高低速折中平衡的结果。传统汽油机的缸盖和缸体是分开的，这样主要是为了便于采用双凸轮轴结构和进气、排气门安装，以及清除积碳等考虑。而在增程式电动汽车中，发动机只有一个或者少数几个工作点，发动机只需驱动发电机发电即可，不需要直接输出动力，发动机的缸体结构设计完全可以不同于传统汽油机。同时，由于油品质量以及电控技术的提高，汽油机积碳问题大大减轻。因此，增程发动机缸体、缸盖完全可以集成到一起，并采用单根凸轮轴布局，从而降低零部件数量和质量，提高制造工艺性和降低成本。

传统汽油机的排气歧管都是单独设计制造，增加了零部件数量、重量和成本，也不便于空间布局。传统发动机缸体、缸盖的冷却***设计既要考虑冷启动和暖机工况，也要考虑高速大负荷工况，对任一工作点来说都不是最佳设计。

传统汽油机为了增加进气量提高充气效率，越来越多地采用四气门结构，进气门和排气门安装孔都具有较大的倾斜角度，不利于在进气行程形成适当强度的进气滚流（垂直涡流），不利于促进燃烧和减少爆燃倾向。

发明内容

本发明提出一种适合单点工作的电动汽车増程发动机用集成缸体，目的是提高増程器***的效率，尽可能降低电动汽车増程器的重量和成本，实现节能和减排。

本发明采用的技术方案如下：

一种电动汽车增程发动机的集成缸体***，包括缸体、缸体罩，其特征在于：所述缸体由传统气缸体和气缸盖集成在一起组成，缸体上面安装缸体罩，缸体下面通过螺栓连接上半曲轴箱；所述缸体内布有若干个气缸，气缸周围设有水套，冷却水从进水口进入水套，从出水口流出水套，实现冷却；所述缸体顶部中心设有若干个凸轮轴承座，以安装一根凸轮轴用于直接驱动进气门和排气门开启和关闭；所述缸体设有进、排气门安装孔，进、排气门安装孔和进、排气门座中心和凸轮轴中心线在相同的垂直平面上；所述缸体设有集成排气歧管，且排气歧管集成于缸体内部；所述缸体的气门座与火花塞安装孔周围挖空成冷却水腔，以供冷却水循环，降低气门表面温度，减少对新鲜充质加热，降低爆燃倾向。

所述气门座周围的冷却水腔和气缸周围的水套之间通过小开口相通，用于保证气缸部分的刚度和强度。

所述进气门座直径大于排气门座直径，以利于提高进气充气效率。

所述火花塞安装孔中心线和气缸中心线成18°夹角，用于避免火花塞安装和凸轮轴安装冲突。

所述缸体顶部设有机油供给管道，用于实现对凸轮轴承和凸轮的润滑。

所述缸体下端面设螺纹孔，以和曲轴箱相连。

本发明的有益效果是：本发明集成缸体完全不同于一般汽油机缸体、缸盖独立建造安装的做法，将传统缸体、缸盖集成为一体，采用单根凸轮轴布置，将排气歧管集成到缸体内，可以大大降低零部件数量和重量，改善电动车燃油经济性和延长续航里程。独特的水套设计可以在发动机可靠性，冷却散热和降低爆燃倾向之间达到最佳平衡，可以采用更高的压缩比以改善热效率。本发明具有结构简单，工艺性好，易实现以及成本低的特点。

附图说明

图1是本发明和缸体罩及上半曲轴箱的装配图；

图2是本发明沿凸轮轴承中心线的剖视图；

图3是本发明的进气侧视图；

图4是本发明的俯视图；

图5是集成缸体沿进气道和排气道的剖视图；

图6是本发明的仰视图；

图7是集成缸体沿某一火花塞安装孔的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明的电动汽车增程发动机的集成缸体***，所涉及缸体1集成了传统气缸体和气缸盖，上面安装缸体罩3，缸体1和曲轴箱部分分开，下面通过螺栓连接缸体1和上半曲轴箱2。

如图2所示，整个缸体1为两缸或三缸布局。第一至第三气缸1081，1082，1083周围设计冷却水套102，冷却液从右上侧入口107进入，经冷却水套102和气门周围水腔后从左下侧出口101流出，实现缸体和气门及气门座冷却。

如图3所示，采用单根凸轮轴方案。具体是：在缸体1顶部中心设有第一至第四凸轮轴承座1061，1062，1063，1064，以安装凸轮轴以驱动进气门和排气门开启和关闭。采用每缸两气门方案，即一个进气门和一个排气门，进、排气门安装和进、排气门座中心和凸轮轴中心线在相同的垂直平面上。如图4和图5所示，第一至第三进气道1091，1092，1093先和凸轮轴承中心线成60°夹角水平进入缸体，然后连通到气门座处，并且气门座处进气道越接近垂直越好。如图3和图6所示，气门安装孔中心线和气缸壁平行，便于安装气门。

第一至第三进气门座1041，1042，1043、第一至第三排气门座1051，1052，1053和第一至第三火花塞安装孔1121，1022，1023周围挖空作为冷却水腔103，实现对燃烧室顶部气门、气门座和火花塞实现散热冷却。此外，还实现了缸体的减重。

如图5和6所示，去掉传统的单独的排气歧管设计，以减少部件数量和实现减重。三根排气歧管完全集成在缸体内部，在内部汇集到排气总出口110，排气总出口外部设计有法兰，以安装排气总管。

如图5、6和7所示，为了避开安装在顶部中心的凸轮轴，火花塞安装孔中心线和气缸中心线成18°夹角。在空间布局允许的前提下，火花塞头部尽可能靠近燃烧室顶部中间位置，以免延长了火焰传播距离而过多影响抗爆震性能。

如图3，6所示，来自机油泵的机油经由进油孔113到达缸体顶部机油管道111，然后由各个小喷孔和凸轮轴承孔喷出，以实现对缸体顶部凸轮轴承和凸轮的润滑。然后，缸体顶部槽内的机油经由回油孔114回流到曲轴箱内。

Claims (6)

1.一种电动汽车增程发动机的集成缸体***，包括缸体（1）、缸体罩（3），其特征在于：所述缸体（1）由传统气缸体和气缸盖集成在一起组成，缸体（1）上面安装缸体罩（3），缸体（1）下面通过螺栓连接上半曲轴箱（2）；所述缸体（1）内布有若干个气缸，气缸周围设有水套（102），冷却水从进水口（107）进入水套（102），从出水口（101）流出水套，实现冷却；所述缸体（1）顶部中心设有若干个凸轮轴承座，以安装一根凸轮轴用于直接驱动进气门和排气门开启和关闭；所述缸体（1）设有进、排气门安装孔，进、排气门安装孔和进、排气门座中心和凸轮轴中心线在相同的垂直平面上；所述缸体（1）设有集成排气歧管，且排气歧管集成于缸体（1）内部；所述缸体（1）的进、排气门座与火花塞安装孔（112）周围挖空成冷却水腔（103），以供冷却水循环，降低气门表面温度，减少对新鲜充质加热，降低爆燃倾向。

2.根据权利要求1所述的电动汽车增程发动机的集成缸体***，其特征在于：所述进、排气门座周围的冷却水腔（103）和气缸周围的水套（102）之间通过小开口相通，用于保证气缸部分的刚度和强度。

3.根据权利要求1所述的电动汽车增程发动机的集成缸体***，其特征在于：所述进气门座直径大于排气门座直径，以利于提高进气充气效率。

4.根据权利要求1所述的电动汽车增程发动机的集成缸体***，其特征在于：所述火花塞安装孔中心线和气缸中心线成18°夹角，用于避免火花塞安装和凸轮轴安装冲突。

5.根据权利要求1所述的电动汽车增程发动机的集成缸体***，其特征在于：所述缸体（1）顶部设有机油供给管道（111），用于实现对凸轮轴承和凸轮的润滑。

6.根据权利要求1所述的电动汽车增程发动机的集成缸体***，其特征在于：所述缸体（1）下端面设螺纹孔，以和曲轴箱相连。