CN104653286B - 发动机及具有该发动机的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机及具有该发动机的车辆。所述发动机包括气缸体，所述气缸体包括多个气缸和曲轴箱；曲轴，所述曲轴设在所述曲轴箱内，且所述曲轴包括多段主轴颈、多段连杆轴颈和至少一段转子轴颈，每段所述连杆轴颈均连接在相邻的两个所述主轴颈之间且与一个所述气缸对应，每段所述转子轴颈均连接在相邻的两个所述主轴颈之间且与一个所述气缸对应，所述转子轴颈与所述主轴颈同轴布置；电机，所述电机包括转子和定子，所述转子同轴地固定在所述转子轴颈上。根据本发明实施例的发动机，布置更容易，驱动效率高、故障率低且充分利用了曲轴箱内的空间。

Description

发动机及具有该发动机的车辆

技术领域

本发明涉及车辆领域，具体而言，涉及一种发动机及具有该发动机的车辆。

背景技术

相关技术中，车辆的电机由发动机的曲轴皮带轮通过多楔带驱动，发动机的曲轴皮带轮需要带动很多附件，如空调压缩机、机械水泵、张紧器等，容易出现异响等故障，电机的这种驱动方式以及布置方式存在改进空间。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电机直接由曲轴驱动且转子布置在曲轴箱内的发动机。

本发明的另一个目的在于提出一种具有该发动机的车辆。

为了实现上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出一种发动机。所述发动机包括：气缸体，所述气缸体包括多个气缸和曲轴箱；曲轴，所述曲轴设在所述曲轴箱内，且所述曲轴包括多段主轴颈、多段连杆轴颈和至少一段转子轴颈，每段所述连杆轴颈均连接在相邻的两个所述主轴颈之间且与一个所述气缸对应，每段所述转子轴颈均连接在相邻的两个所述主轴颈之间且与一个所述气缸对应，所述转子轴颈与所述主轴颈同轴布置；电机，所述电机包括转子和定子，所述转子同轴地固定在所述转子轴颈上。

根据本发明实施例的发动机，通过将所述电机的转子、所述电机的定子、所述转子轴颈和所述主轴颈均同轴布置，使所述电机的转子由所述曲轴直接驱动，驱动效率高且节省了传动部件（例如，皮带轮），进而减少了皮带轮驱动的零部件的数量，降低了所述发动机的附件轮系出现故障的风险，进一步降低所述发动机的制造成本。同时，所述转子布置在所述曲轴箱内，充分利用了所述曲轴箱的空间，使所述发动机更容易地布置在车辆上。

根据本发明的一个实施例，所述转子轴颈的直径小于所述主轴颈的直径，从而使所述转子的尺寸增大，进而能增加所述电机的发电效率。

根据本发明的一个实施例，所述转子沿周向分为多段。这样，组装所述发动机时，所述转子可以方便地套设固定在所述转子轴颈外。

进一步地，所述多段通过环氧树脂首尾相接。

根据本发明的一个实施例，所述定子固定在所述曲轴箱的内壁上。

进一步地，所述发动机还包括：安装支架，所述安装支架螺栓固定在所述曲轴箱的内壁上，所述定子螺栓固定在所述安装支架上。这样，所述定子的固定更简单且拆装方便。

可选地，所述电机为发电机-起动机一体机。

有利地，所述转子与所述曲轴一体形成。

进一步地所述发动机还包括轴瓦，所述轴瓦固定在所述转子轴颈与所述转子之间，且所述轴瓦与所述转子过盈配合。由此可以防止所述转子与所述转子轴颈之间的摩擦损耗所述转子的永磁体材料。

根据本发明第二方面的实施例提出一种车辆。所述车辆包括：根据第一方面所述的发动机。根据本发明实施例的车辆通过设置上述发动机，从而具有所述发动机的布置容易且所述电机由所述曲轴直接驱动，所述电机的结构简单、故障率低且起动转矩增大等优点。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的发动机的局部结构示意图；

图2是根据本发明实施例的发动机的局部剖视图；

图3是根据本发明实施例的发动机的横截面的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的发动机的局部结构示意图，示出了安装支架。

附图标记说明：

发动机100、曲轴箱1、曲轴箱1的内壁11、连杆6、曲轴2、主轴颈21、连杆轴颈22、转子轴颈23、曲柄24、平衡重25、电机3、转子31、多段子永磁体311、定子32、容纳孔321、安装支架4、螺栓5

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语上”、“下”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照图1-图4描述根据本发明实施例的发动机100。如图1-图4所示，根据本发明实施例的发动机100包括气缸体、曲轴2和电机3。

气缸体包括多个气缸（未示出）和曲轴箱1。曲轴2设在曲轴箱1内，且曲轴2包括多段主轴颈21、多段连杆轴颈22和至少一段转子轴颈23。每段连杆轴颈22均连接在相邻的两个主轴颈21之间，且每段连杆轴颈22与一个气缸对应。每段转子轴颈23均连接在相邻的两个主轴颈21之间，且每段转子轴颈23与一个气缸对应。

电机3包括转子31和定子32，转子31同轴地固定在转子轴颈23上。有利地，转子31可以与曲轴2一体形成。根据电机3的工作原理定子32固定，且定子32与转子31同轴并套设在转子31外，转子31可在定子32形成的磁场内做运动。

根据本发明实施例的曲轴2在传统发动机的曲轴上做了较大改进，将传统曲轴的至少一个连杆轴颈的对应位置处设计为与主轴颈21同轴的转子轴颈23，为电机3的转子31的提供了支撑。

也就是说，根据本发明实施例的发动机100，通过将电机3的转子31、电机3的定子32、转子轴颈23和主轴颈21均同轴布置，使电机3的转子31由曲轴2直接驱动，驱动效率高且节省了传动部件（例如，皮带轮），进而减少了皮带轮驱动的零部件的数量，降低了发动机100的附件轮系出现故障的风险，进一步降低发动机100的制造成本。同时，转子31布置在曲轴箱1内，充分利用了曲轴箱1的空间，使发动机100更容易地布置在车辆上。

可以理解的是，如图1所示，发动机100包括活塞连杆组、进排气门机构、火花塞、点火线圈等点火系统以及喷油器等喷油系统的零部件。连杆6的两端分别与连杆轴颈22和活塞（未示出）相连，活塞设在气缸内。曲轴2的旋转运动通过连杆6传递到活塞，带动活塞在气缸内作往复运动。

在本发明的一个实施例中，气缸的数量与连杆轴颈22以及转子轴颈23的数量之和相等，转子轴颈23与主轴颈21同轴布置。也就是说，连杆轴颈22的数量与转子轴颈23的数量相加之和等于气缸的数量。

多个气缸中与连杆轴颈22对应的气缸内设有活塞，且连杆6连接在相应的连杆轴颈22与活塞之间。多个气缸中与转子轴颈23对应的气缸内不设活塞，也没有连杆6连接在转子轴颈23与活塞之间，同时也不设置与该气缸对应的进排气门机构、火花塞、点火线圈等点火系统以及喷油器等喷油系统的零部件。这样，可以更方便电机3的布置。

当发动机100内包括一个电机3时，气缸的数量为N个,连杆轴颈22的数量为（N-1）个，转子轴颈23的数量为1。相应地，发动机100包括（N-1）组活塞连杆组。当然，电机3的个数并不一定是一个，当一个电机3产生的电能不能满足车辆内的电器部件所需要的电力时，或一个电机3产生的起动转矩不能起动发动机100时，也可根据需要布置多个电机3。相应地，转子轴颈23的数量以及与转子轴颈23对应的气缸的数量均需要增加。

此外，转子轴颈23的布置位置，可以根据气缸的数量、发动机100的点火顺序、以及车辆的性能要求而确定。

在本发明的一个实施例中，电机3可以为发电机-起动机一体机。这样，当发动机100工作时，曲轴2的旋转运动带动同轴布置且固定在转子轴颈23上的转子31在定子32形成的磁场中做运动，从而将曲轴2的旋转运动的动能转化为电机3的电能，为车辆内的电器部件提供电力或为或为蓄电池充电。

当需要起动发动机100时，电机3可以作为起动机使用。电机3通过将车辆的蓄电池储存的电能转变为机械能带动发动机100的曲轴2以足够高的转速运转，带动活塞在气缸内开始上下运动，使发动机100进入工作循环，然后顺利起动发动机100。同时，电机3可以直接驱动曲轴2转动，因而在电机3起动发动机100的过程中，减少了起动时动能的损失，提高了起动转矩。

在本发明的一个实施例中，转子轴颈23的直径可以小于主轴颈21的直径。曲轴箱1内的空间有限，转子轴颈23减小，则固定在转子轴颈23外的电机3的转子31的尺寸增大，从而能增加电机3的发电效率和起动转矩。

转子31可以沿它的周向分为多段。这样，组装发动机100时，转子31可以方便地套设固定在转子轴颈23外。具体地，转子31的多段可以通过环氧树脂首尾相接。当然，转子31的多段也可以通过其它形式首尾相接，例如螺接。

可选地，电机3可以为内转子式永磁同步电机。也就是说，转子31采用永磁体。如图3所示，永磁体沿周向可以包括多段子永磁体311，多段子永磁体311可以通过环氧树脂首尾相接的固定在一起。在本发明的一个具体示例中，将转子31安装到转子轴颈23上时，围绕转子轴颈23可以将多个子永磁体311组合成圆套筒型（或瓦片型或扇状型）的结构。

进一步地，发动机100还可以包括轴瓦，轴瓦可以固定在转子轴颈23与转子31之间，且轴瓦与转子31过盈配合。这样可以防止转子31与转子轴颈23之间的摩擦损耗转子31的永磁体材料。

在本发明的一个可选的示例中，定子32可以固定在曲轴箱1的内壁11上。具体而言，定子32可以固定在与转子轴颈23相对应的曲轴箱1的内壁11上，从而在曲轴2旋转时可以避免定子32与平衡重25发生干涉。

图4所示为发动机100的局部结构示意图。以发动机100包括三个气缸为例，图4示出了三个气缸中的前两个气缸对应的曲轴2、曲轴箱1以及电机3的结构以及布置形式。其中，电机3的转子31布置在与三个气缸中的位于中间的气缸对应的转子轴颈23上。

图4仅为发动机100的一个示例。也就是说，发动机100包括三个气缸时，电机3的转子31可以根据发动机100的实际需求布置在与其他气缸对应的转子轴颈23上。

在本发明的另一个可选的示例中，如图4所示，发动机100还可以包括安装支架4。安装支架4可以螺栓5固定在曲轴箱1的内壁11上，定子32可以螺栓5固定在安装支架4上。这样，定子32的固定更简单且拆装方便。定子32、转子31均固定在曲轴箱1内，节省了发动机100的外部空间，使发动机100的布置更容易。

如图1所示，相邻两个主轴颈21中的其中一个主轴颈21的一端，与设在相邻两个主轴颈21之间的连杆轴颈22的一端之间连接有平衡重25，相邻两个主轴颈21中的另一个主轴颈21的一端与设在该相邻两个主轴颈21之间的连杆轴颈22的另一端之间连接有曲柄24。

定子32内设有容纳转子31的容纳孔321，为了定子32能容易地穿过曲轴2套设在转子31外，容纳孔321与平衡重25适配。具体而言，将定子32组装到曲轴箱1内时，容纳孔321应保证定子32可以穿过曲轴2。

本发明还提供了一种车辆。所述车辆包括上述实施例所述的发动机100，从而使发动机100的布置容易且电机3由曲轴2直接驱动，发动机100的结构简单、故障率低且起动转矩增大。

根据本发明实施例的发动机100的其他构成例如连杆6和活塞等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种发动机，其特征在于，包括：

气缸体，所述气缸体包括多个气缸和曲轴箱；

曲轴，所述曲轴设在所述曲轴箱内，且所述曲轴包括多段主轴颈、多段连杆轴颈和至少一段转子轴颈，每段所述连杆轴颈均连接在相邻的两个所述主轴颈之间且与一个所述气缸对应，每段所述转子轴颈均连接在相邻的两个所述主轴颈之间且与一个所述气缸对应，所述转子轴颈与所述主轴颈同轴布置；

电机，所述电机包括转子和定子，所述转子同轴地固定在所述转子轴颈上；

所述转子轴颈的直径小于所述主轴颈的直径，固定在所述转子轴颈外的所述转子的尺寸增大；

与所述转子轴颈对应的所述气缸内不设活塞和连杆。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，

所述转子沿周向分为多段。

3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，

所述多段通过环氧树脂首尾相接。

4.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，

所述定子固定在所述曲轴箱的内壁上。

5.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，还包括：安装支架，所述安装支架螺栓固定在所述曲轴箱的内壁上，所述定子螺栓固定在所述安装支架上。

6.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述电机为发电机-起动机一体机。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的发动机，其特征在于，

所述转子与所述曲轴一体形成。

8.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，还包括轴瓦，所述轴瓦固定在所述转子轴颈与所述转子之间，且所述轴瓦与所述转子过盈配合。

9.一种车辆，其特征在于，包括：

根据权利要求1-8中任一项所述的发动机。