本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車增程發(fā)動(dòng)機(jī)，具體涉及一種電動(dòng)汽車增程發(fā)動(dòng)機(jī)集成缸體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

能源短缺和氣候變暖已經(jīng)成為全球性的問題。電動(dòng)汽車具有能源來源廣泛，結(jié)構(gòu)簡單，能源利用效率高以及排放少的特點(diǎn)，政府和汽車企業(yè)都投入了大量的資源進(jìn)行研發(fā)和推廣。然而，目前電動(dòng)汽車的主要問題有：電池能量密度低，續(xù)航里程短，充電時(shí)間長且設(shè)施較少，以及電池成本高壽命短。增程式電動(dòng)汽車恰好可以解決這些問題，是最理想的過渡方案。

電動(dòng)汽車増程器系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組成。當(dāng)電池電量低于預(yù)定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，直接給驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，多余的電量給電池充電。發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳效率點(diǎn)工作，設(shè)計(jì)缸體結(jié)構(gòu)時(shí)只要在最佳效率點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化即可，而不需要考慮其它工況點(diǎn)。

電動(dòng)汽車對增程發(fā)動(dòng)機(jī)的要求有：1、效率高；2、結(jié)構(gòu)簡單，重量輕；3、不能過多增加成本；4、噪聲和振動(dòng)小。然而，目前許多汽車廠家生產(chǎn)的增程式電動(dòng)汽車都是直接采用一般的小排量汽油機(jī)來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，且基本都是變工況工作，而不是單個(gè)工況點(diǎn)。傳統(tǒng)汽油機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)非常復(fù)雜，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都要考慮整個(gè)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下的性能要求，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)都是高低速折中平衡的結(jié)果。傳統(tǒng)汽油機(jī)的缸蓋和缸體是分開的，這樣主要是為了便于采用雙凸輪軸結(jié)構(gòu)和進(jìn)氣、排氣門安裝，以及清除積碳等考慮。而在增程式電動(dòng)汽車中，發(fā)動(dòng)機(jī)只有一個(gè)或者少數(shù)幾個(gè)工作點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)只需驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電即可，不需要直接輸出動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完全可以不同于傳統(tǒng)汽油機(jī)。同時(shí)，由于油品質(zhì)量以及電控技術(shù)的提高，汽油機(jī)積碳問題大大減輕。因此，增程發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋完全可以集成到一起，并采用單根凸輪軸布局，從而降低零部件數(shù)量和質(zhì)量，提高制造工藝性和降低成本。

傳統(tǒng)汽油機(jī)的排氣歧管都是單獨(dú)設(shè)計(jì)制造，增加了零部件數(shù)量、重量和成本，也不便于空間布局。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)既要考慮冷啟動(dòng)和暖機(jī)工況，也要考慮高速大負(fù)荷工況，對任一工作點(diǎn)來說都不是最佳設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)汽油機(jī)為了增加進(jìn)氣量提高充氣效率，越來越多地采用四氣門結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣門和排氣門安裝孔都具有較大的傾斜角度，不利于在進(jìn)氣行程形成適當(dāng)強(qiáng)度的進(jìn)氣滾流（垂直渦流），不利于促進(jìn)燃燒和減少爆燃傾向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種適合單點(diǎn)工作的電動(dòng)汽車増程發(fā)動(dòng)機(jī)用集成缸體，目的是提高増程器系統(tǒng)的效率，盡可能降低電動(dòng)汽車増程器的重量和成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和減排。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種電動(dòng)汽車增程發(fā)動(dòng)機(jī)的集成缸體系統(tǒng)，包括缸體、缸體罩，其特征在于：所述缸體由傳統(tǒng)氣缸體和氣缸蓋集成在一起組成，缸體上面安裝缸體罩，缸體下面通過螺栓連接上半曲軸箱；所述缸體內(nèi)布有若干個(gè)氣缸，氣缸周圍設(shè)有水套，冷卻水從進(jìn)水口進(jìn)入水套，從出水口流出水套，實(shí)現(xiàn)冷卻；所述缸體頂部中心設(shè)有若干個(gè)凸輪軸承座，以安裝一根凸輪軸用于直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門和排氣門開啟和關(guān)閉；所述缸體設(shè)有進(jìn)、排氣門安裝孔，進(jìn)、排氣門安裝孔和進(jìn)、排氣門座中心和凸輪軸中心線在相同的垂直平面上；所述缸體設(shè)有集成排氣歧管，且排氣歧管集成于缸體內(nèi)部；所述缸體的氣門座與火花塞安裝孔周圍挖空成冷卻水腔，以供冷卻水循環(huán)，降低氣門表面溫度，減少對新鮮充質(zhì)加熱，降低爆燃傾向。

所述氣門座周圍的冷卻水腔和氣缸周圍的水套之間通過小開口相通，用于保證氣缸部分的剛度和強(qiáng)度。

所述進(jìn)氣門座直徑大于排氣門座直徑，以利于提高進(jìn)氣充氣效率。

所述火花塞安裝孔中心線和氣缸中心線成18°夾角，用于避免火花塞安裝和凸輪軸安裝沖突。

所述缸體頂部設(shè)有機(jī)油供給管道，用于實(shí)現(xiàn)對凸輪軸承和凸輪的潤滑。

所述缸體下端面設(shè)螺紋孔，以和曲軸箱相連。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明集成缸體完全不同于一般汽油機(jī)缸體、缸蓋獨(dú)立建造安裝的做法，將傳統(tǒng)缸體、缸蓋集成為一體，采用單根凸輪軸布置，將排氣歧管集成到缸體內(nèi)，可以大大降低零部件數(shù)量和重量，改善電動(dòng)車燃油經(jīng)濟(jì)性和延長續(xù)航里程。獨(dú)特的水套設(shè)計(jì)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性，冷卻散熱和降低爆燃傾向之間達(dá)到最佳平衡，可以采用更高的壓縮比以改善熱效率。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，易實(shí)現(xiàn)以及成本低的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明和缸體罩及上半曲軸箱的裝配圖；

圖2是本發(fā)明沿凸輪軸承中心線的剖視圖；

圖3是本發(fā)明的進(jìn)氣側(cè)視圖；

圖4是本發(fā)明的俯視圖；

圖5是集成缸體沿進(jìn)氣道和排氣道的剖視圖；

圖6是本發(fā)明的仰視圖；

圖7是集成缸體沿某一火花塞安裝孔的剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，本發(fā)明的電動(dòng)汽車增程發(fā)動(dòng)機(jī)的集成缸體系統(tǒng)，所涉及缸體1集成了傳統(tǒng)氣缸體和氣缸蓋，上面安裝缸體罩3，缸體1和曲軸箱部分分開，下面通過螺栓連接缸體1和上半曲軸箱2。

如圖2所示，整個(gè)缸體1為兩缸或三缸布局。第一至第三氣缸1081，1082，1083周圍設(shè)計(jì)冷卻水套102，冷卻液從右上側(cè)入口107進(jìn)入，經(jīng)冷卻水套102和氣門周圍水腔后從左下側(cè)出口101流出，實(shí)現(xiàn)缸體和氣門及氣門座冷卻。

如圖3所示，采用單根凸輪軸方案。具體是：在缸體1頂部中心設(shè)有第一至第四凸輪軸承座1061，1062，1063，1064，以安裝凸輪軸以驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門和排氣門開啟和關(guān)閉。采用每缸兩氣門方案，即一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門，進(jìn)、排氣門安裝和進(jìn)、排氣門座中心和凸輪軸中心線在相同的垂直平面上。如圖4和圖5所示，第一至第三進(jìn)氣道1091，1092，1093先和凸輪軸承中心線成60°夾角水平進(jìn)入缸體，然后連通到氣門座處，并且氣門座處進(jìn)氣道越接近垂直越好。如圖3和圖6所示，氣門安裝孔中心線和氣缸壁平行，便于安裝氣門。

第一至第三進(jìn)氣門座1041，1042，1043、第一至第三排氣門座1051，1052，1053和第一至第三火花塞安裝孔1121，1022，1023周圍挖空作為冷卻水腔103，實(shí)現(xiàn)對燃燒室頂部氣門、氣門座和火花塞實(shí)現(xiàn)散熱冷卻。此外，還實(shí)現(xiàn)了缸體的減重。

如圖5和6所示，去掉傳統(tǒng)的單獨(dú)的排氣歧管設(shè)計(jì)，以減少部件數(shù)量和實(shí)現(xiàn)減重。三根排氣歧管完全集成在缸體內(nèi)部，在內(nèi)部匯集到排氣總出口110，排氣總出口外部設(shè)計(jì)有法蘭，以安裝排氣總管。

如圖5、6和7所示，為了避開安裝在頂部中心的凸輪軸，火花塞安裝孔中心線和氣缸中心線成18°夾角。在空間布局允許的前提下，火花塞頭部盡可能靠近燃燒室頂部中間位置，以免延長了火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x而過多影響抗爆震性能。

如圖3，6所示，來自機(jī)油泵的機(jī)油經(jīng)由進(jìn)油孔113到達(dá)缸體頂部機(jī)油管道111，然后由各個(gè)小噴孔和凸輪軸承孔噴出，以實(shí)現(xiàn)對缸體頂部凸輪軸承和凸輪的潤滑。然后，缸體頂部槽內(nèi)的機(jī)油經(jīng)由回油孔114回流到曲軸箱內(nèi)。