專利名稱：雙發動機汽車用雙動力裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雙發動機汽車用雙動力裝置。
眾所周知，汽車發動機的最大功率是按汽車的動力性能要求而定的以某種較大車速行駛的同時，還要具備足夠的加速或爬坡的儲備能力。而較經常的使用條件是在平路上以一般的車速等速行駛，發動機的負荷率很低，因而燃油消耗率較高。
在滿足動力性能的要求、總功率不變的前提下，如果將一個單發動機換成兩個發動機，并按汽車行駛需要選用發動機使用狀況，就能提高發動機的負荷率，從而節約燃油。
目前，聯邦德國出現一種雙發動機的城市公共汽車樣車(見《國外汽車》1987年二期“1990年的城市公共汽車傳動系”一文)。它是在自動離合器和自動變速器的汽車原型的基礎上改裝設計而成。是先變速、后聯機的。兩個發動機分別帶有自動離合器和自動變速器，變速器后接聯機器。根據行駛需要選用單機傳動或復合傳動。兩發動機換機和兩變速器換擋用微機控制。這種雙發動機汽車比單發動機汽車節油22％左右。
自動離合器、自動變速器，特別是自動變速器構造復雜，成本高；同時，傳動效率低，比簡單變速器的汽車多消耗燃油15％左右。雖然，在發達國家中普遍地采用，以減少擋位，降低駕駛員的勞動強度；但在我國，只有少數高級轎車才采用。因此，聯邦德國的方案不能為我國及發展中國家汽車工業所接受。
本實用新型所談到的雙發動機汽車立足于我國汽車工業。在簡單離合器、簡單變速器的汽車原型基礎上設計或改裝設計而成。
本實用新型所談到的雙發動機汽車的特征還在于先聯機、后變速；兩個發動機都帶有離合器，雖聯機并接了底盤，但可參與驅動，也可不參與驅動；同時，只有一個簡單變速器，不作自動換擋的安排，可仍然由駕駛員換擋。自動換機則由油門操縱機構在控制節氣門開閉的同時，及時觸動氣動(或油壓)裝置控制兩發動機的離合器來實現；不需要微機控制。這種雙發動機汽車駕駛操作和單發動機汽車完全一樣。如果選用的兩個發動機不一樣大，則可選用小機、大機或兩機同時運行三種發動機使用狀況；能更好地實現節約燃料的目的。
本實用新型的技術解決方案是采用一大、一小兩個帶離合器的發動機，通過聯機器聯在一起，用它替代單發動機聯接并驅動汽車底盤。由油門操縱機構的凸輪或觸塊觸動氣動(或油壓)裝置控制兩發動機的離合器自動換機。
本實用新型包括一個主體機構及一個調控機構。
圖1是本實用新型所述的雙動力裝置主體機構及其與調控機構和汽車底盤的關系框圖。
〔A〕為雙動力裝置主體機構，〔B〕為汽車底盤。大、小發動機〔1〕和〔2〕，分別帶有換機用離合器〔3〕和〔4〕，用常嚙合齒輪的聯機器〔5〕聯接，組成雙動力裝置主體機構〔A〕，通過底盤〔B〕的換擋用離合器〔6〕傳至變速器〔7〕……直至車輪。
〔C〕為調控機構。其中，〔a〕為油門操縱機構，〔b〕為氣動(或油壓)裝置。操動油門時，油門操縱機構〔a〕變更大、小發動機節氣門的開度；同時，其中的凸輪或觸塊及時觸動氣動(或油壓)裝置〔b〕控制大、小發動機離合器，自動變換小機、大機或兩機同時運行三種發動機使用狀況；以提供克服地面及地形阻力，達到所需車速的功率。
本實用新型所述的雙發動機汽車用雙動力裝置的主體機構和調控機構都有各自的技術要點和不同的設計方案。
主體機構中、大、小發動機可以是汽油機、柴油機，或轉子發動機；甚至是復合的，如大機為轉子式發動機，小機為活塞式發動機。
小發動機功率和大發動機功率的比值(功率分配比)對節油效果有影響。最佳功率分配比隨發動機的類型和汽車的用途而不同。對于兩發動機同為活塞式發動機的情況，公共汽車最佳功率分配比應為0.5－0.6，貨車為0.6－0.8，小轎車為0.4－0.5。
大、小發動機可以同方向布置，如平行、并列；也可反方向布置，即背靠背；甚至相互斜置。如有必要，也可以將兩個發動機合裝在一個機體之內，即在一個機匣中，有兩套缸體、兩套運動機構。
兩個同向布置的帶離合器的發動機與聯機器之間可分別聯以斜方向的傳動軸，以減小聯機器齒輪的尺寸和數目。利用一根傳動軸或一長、一短兩根傳動軸還可以將兩個發動機一前、一后地布置。這能解決汽車前、后軸荷不均的問題，使發動機重量既不集中在前軸、也不集中在后軸。同時，還能解決兩個發動機并列在一起裝不進汽車兩縱梁之間的問題。
聯機器可以是圓柱齒輪傳動的，也可以是圓錐齒輪傳動的；前者用于發動機和汽車傳動系平行的情況，后者用于發動機和汽車傳動系垂直的情況。
通過齒輪的傳動比聯機器可協調改裝車的發動機與底盤的轉速矛盾。例如我國現在公共汽車的底盤是“借用”貨車的底盤，其行駛速遠低于原貨車的設計值。發動機動力發揮不出來，油耗也有所增大。在改裝成雙發動機公共汽車時，加大聯機器的傳動比，減低設計行駛速度，便可以充分發揮發動機動力，并進一步降低油耗。
聯機器應設置附件皮帶輪帶動發電機和氣泵，以保證在任何發動機使用狀況都有電和氣的供應，而大、小發動機上不必再裝發電機和氣泵。必要時，發動機的其他附件的傳動也可這樣處理。
往往中型以上的汽車才有氣泵，壓力氣源有供應。而小型汽車一般不用氣泵。這時，氣動裝置可以用真空動力，即利用發動機節氣門后的負壓為動力源。
調控機構應實行下述兩點設計措施來實現節油效果并保證在操縱過程中功率變換的單調性(向增大或減小單方向變換)和連續性(無跳躍)油門操縱機構應該是分段的，稱分段油門操縱機構。其行程分為三段，分別和小機、大機和兩機同時運行三種發動機使用狀況相對應，分別控制小機、大機和兩機的節氣門開度。在每兩個行程的交界處，觸動氣動(或油壓)裝置的氣閥(或油閥)自動換機。
氣動(或油壓)裝置的線路應該是邏輯線路，以使同一換機瞬間兩機離合器的離合動作等不連續的過程能同步地產生。
本實用新型的積極效果在于大幅度地節約燃油。由計算機和人工計算結果表明本實用新型雙動力裝置的節油率一般在30％至40％之間。
根據我國典型的汽車用發動機性能以及長沙市12路公共汽車運行模式調研材料，跟蹤并綜合全天計算得出雙發動機公共汽車在不考慮怠速時的節油率為32％(我國大部分城市公共汽車一到站發動機即熄火，無怠速運轉)；計入怠速節油時的節油率為40％(仍有部分城市公共汽車到站后發動機怠速運轉)。
按去程滿載、回程空載及車速為55公里／小時的簡化運行模式估算得出雙發動機貨車節油率大于30％。
按市內車速25公里／小時，市外車速65公里／小時；市內行車概率80％，市外行車概率20％的簡化模式估算得出雙發動機小轎車節油率大于40％。
本實用新型所述的雙動力裝置與聯邦德國城市公共汽車傳動系相比較，其優點是不用自動離合器、自動變速器，主體機構簡單；不用微機調控，調控機構也簡單。適應于我國汽車工業發展水平。在同種類發動機帶動同類型汽車底盤的條件下，由于采用簡單變速器，燃料消耗也較少。
以下結合附圖對本實用新型的實施例加以詳細敘述。
圖2為同向布置、平行傳動的雙動力裝置主體機構及其與底盤的聯接關系示意圖。
圖3為反向布置、垂直傳動的雙動力裝置主體機構及其與底盤的聯接關系示意圖。
圖4為兩發動機節氣門和兩發動機離合器動作程序圖。
圖5為分段油門操縱機構原理圖。
圖6為有壓力氣源的氣動裝置原理圖。
實施例分為主體機構和調控機構兩部分。
雙動力裝置主體機構的實施例是將解放牌貨車及改裝的公共汽車改裝設計成雙發動機貨車及雙發動機通道型或單車型公共汽車。
我國解放牌汽車發動機經過改造后，額定功率由95馬力加大為115馬力。在沒有全盤加大底盤強度的條件下加大貨車的功率將導致過大的功率儲備和油耗的增大。又根據調研材料，通道型公共汽車有95馬力也夠了。對于單車型公共汽車更不成問題。故命題中各種雙發動機汽車的總功率仍定為95馬力。
對于雙發動機貨車和公共汽車，大、小發動機功率分配比可定為0.6。因此，選用太原內燃機廠生產的480Q型及哈爾濱東安機械廠生產的DA462型兩種車用汽油機為大、小發動機。前者額定功率為60馬力，后者額定功率為35馬力。
雙發動機貨車及雙發動機通道型公共汽車的雙動力裝置在汽車底盤上應該是前置的；而雙發動機單車型公共汽車可以前置，也可以后置，對于前置的情況，雙動力裝置主體機構可采用同向布置、平行傳動的方案，如圖2所示。對于后置的情況，也可采用反向布置、垂直傳動的方案，如圖3所示。圖2的發動機〔1〕和〔2〕的布置方向相同，與其離合器〔3〕和〔4〕相聯的聯機器〔5〕是圓柱齒輪傳動的，而底盤的離合器〔6〕和變速器〔7〕沿平行發動機的方向傳動。圖3的發動機〔1〕和〔2〕的布置方向相反，與離合器〔3〕和〔4〕相聯的聯機器〔5〕是圓錐齒輪傳動的。而底盤的離合器〔6〕和變速器〔7〕沿垂直發動機的方向傳動。
480Q型發動機和DA462型發動機的外廓尺寸比解放牌汽車發動機外廓尺寸小很多。采用圖2的同向布置的雙動力裝置主體機構時，可將兩個發動機并列在兩根汽車縱梁之間。兩離合器與聯機器之間還可聯以傳動軸〔8〕。這就可以減小聯機齒輪數目和聯機器尺寸至最小限度。采用圖3的反向布置時，兩發動機高度比原發動機高度小很多，冷卻條件較好。這就大大地緩和了后置發動機冷卻困難的問題。
DA462型發動機是微型車發動機。它的氣缸是斜置的。和直立氣缸的480Q型發動機并列在一起有較大的機間間隙。便于維修和拆裝。
480Q型和DA462型兩發動機總重258.2公斤，比原解放牌汽車發動機重量435公斤輕176.8公斤。考慮增加了聯機器及氣動裝置，還會輕百多公斤。這就減輕了前軸的軸荷，對于公共汽車來說是頗有意義的。
雙發動機貨車設計車速不變，但兩個發動機額定轉速比原發動機額定轉速高；通過計算，聯機器的傳動比(對大發動機)應為1.6。雙發動機公共汽車的最大車速應降至50公里／小時，聯機器的傳動比(對大發動機)應為2.64。這樣，雙發動機公共汽車的扭矩有所增大(1.65倍)。
圖2、圖3中聯機器〔5〕的殼體外還有一個附件皮帶輪〔9〕用來帶動發電機和氣泵，以保證電和氣的供應。
雙動力裝置調控機構實施例是有壓力氣源的汽油機雙動力裝置的調控機構。
為了設計油門操縱機構的節氣門和離合器控制凸輪并設計氣動裝置應先畫出兩發動機節氣門和兩發動機離合器的動作程序曲線。圖4所示四條曲線為小機節氣門開度曲線〔E〕，大機節氣門開度曲線〔F〕，小機離合器離合曲線〔G〕和大機離合器離合曲線〔H〕。橫坐標上分布有九個時序點，各以時序號1、2、3……等符號表示。節氣門開度曲線〔E〕和〔F〕的縱坐標表節氣門開度的百分數，曲線成折線。離合器離合曲線〔G〕、〔H〕的縱坐標只有分離和接合兩個離散點，曲線為不連續的水平線段，上水平線段表示分離，下水平線段(即橫坐標軸線段)表示接合。現在來分析各個時序及時序之間時間間隔中應有的動作和各動作之間的關系。
時序1為準備時序，大、小機離合器均分離。時序2為小發動機發動之后離合器接合時序。時間間隔2－3為小機運行油門。這段時間中，小機節氣門從怠速開度開到100％開度。大機沒有接合，不運轉。為了作運轉準備，節氣門可以停留在80％左右的開度。這個開度的大機功率和小機全油門功率相等，以便在下一個時序，大機取代小機運轉時，功率不會突然地改變。時序3，大機離合器接合，與此同步，小機離合器分離。大機運轉取代小機運轉。時間間隔3－4為大機運行油門。節氣門由80％左右的開度開到100％開度。小機已停轉，為作準備，節氣門可由100％開度逐漸關小至80％左右的開度。這一開度使大、小機總功率與大機全油門功率相等，以便在下一個時序兩機同時運轉取代大機運轉時，功率不會突然改變。時序4，小機離合器接合，大、小機同時運轉。與此同步，要求大機節氣門突然關小至80％左右的開度。以便此時大、小發動機功率的總和與上一時序大機全油門功率相等。時間間隔4－5為兩機同時運行油門。大、小機節氣門都從80％左右的開度開到100％開度。時序5到時序9，應從兩機同時運行油門回到大機運行油門、小機運行油門直至停機，因而和時序5到時序1相對稱。但應注意雖曲線以時序5為界兩邊對稱，但對稱時序中的動作并不只是方向不同，而有性質上的區別。如時序6，與小機離合器分離的同時，大機節氣門控制機件應有一個上跳動作，以免頂死在〔F〕曲線的垂直邊D上。這要利用氣動裝置來進行工作；不象時序4，控制機件是自然落下的。
油門操縱機構的節氣門控制凸輪應依據上述發動機節氣門開度曲線來設計。由于油門操作有去程、有回程，曲線只用到時序點5就夠了。到時序5就沿回程返回至1。
同一時序的離合器的離合變換及節氣門開度的突然變動應同步進行。如時序3和時序7，大、小機離合器的動作應該同步進行。時序4和時序6，兩機離合器的離合變換和大機節氣門的突然動作應同步進行。這就要求氣動裝置的線路象電氣開關組成的開關線路那樣是邏輯線路。
圖5說明分段油門操縱機構的工作原理。
油門踏板〔10〕的下面有齒條及齒輪運動副〔11〕。〔12〕是轉動軸、軸上有四個凸輪。它們是大、小發動機節氣門和離合器的控制凸輪。第一個凸輪〔13〕是小發動機節氣門控制凸輪。它的凸耳頂起小發動機節氣門控制搖臂〔14〕，拉緊拉線〔15〕，使小發動機節氣門〔16〕打開；而節氣門上的回位彈簧〔17〕使節氣門〔16〕關小，這兩種力使搖臂緊靠凸輪的凸耳表面上，由凸輪維持節氣門預定的開度。沿箭頭方向踏下油門踏板〔10〕時，凸輪轉動，油門開度隨之變化。當駕駛員放松油門踏板〔10〕時，油門踏板下面的油門回位彈簧〔18〕起作用，抬起踏板、凸輪、搖臂等都走回程，油門開度沿反的方向變化。第二凸輪〔19〕為大發動機節氣門控制凸輪它通過大發動機節氣門控制搖臂〔20〕、拉線〔21〕和大發動機節氣門回位彈簧〔23〕控制大發動機節氣門〔22〕。情況和前述相同。所不同的是凸輪的凸耳上有一個垂直邊D。在放松油門踏板走回程時，搖臂〔20〕可能頂死在這個垂直邊上。這就需要在大機節氣門搖臂上裝一個搖臂上跳氣缸〔24〕，它在氣動裝置的控制下進行工作。第三、第四凸輪〔25〕、〔26〕分別抬起或落下氣動裝置中氣閥〔27〕、〔28〕的閥芯，通過氣動線路控制大、小發動機離合器自動換機。
有壓力氣源的氣動裝置工作原理可參考圖6。其中，大、小發動機離合器動作氣缸〔29〕、〔30〕及大機節氣門搖臂上跳氣缸〔24〕是執行元件。圖中還繪有分段油門操縱機構的零件大、小機離合器控制凸輪〔25〕、〔26〕，大機節氣門控制凸輪〔19〕、其上短銷〔37〕及大機節氣門控制搖臂〔20〕。除上述氣動裝置的執行元件和油門操縱機構控制零件，剩下的均為氣動裝置的控制元件和線路。圖中有關大機節氣門搖臂上跳的機件和元件處在時序6的狀態，其余機件和元件均處于時序1的狀態。下面按時序來分析氣動裝置的工作過程。
時序1，氣閥〔28〕的閥芯處于凸輪〔26〕凸耳的下平面，上邊氣路有壓。經過梭閥〔31〕，大機離合器控制閥〔32〕的彈簧受到壓縮，給大機離合器動作氣缸〔29〕供壓，使大機離合器處于分離狀態。下邊氣路無壓力，氣閥〔27〕和梭閥〔33〕也無壓，小機離合器控制閥〔34〕的彈簧伸張，并供壓給小機離合器動作氣缸〔30〕使小機離合器也處于分離狀態。時序2，凸輪〔26〕按箭頭方向轉動，氣閥〔28〕被頂起，走到凸耳上表面位置。與此同時，凸輪〔25〕也在轉動，但氣閥〔27〕尚未動。這時，上氣路卸壓、下氣路供氣，通過梭閥〔31〕，大機離合器仍處于分離狀態；通過梭閥〔33〕，小機離合器控制閥〔34〕的彈簧受到壓縮，將小機離合器動作氣缸〔30〕卸壓，使小機離合器由分離狀態轉為接合。時序3，凸輪〔25〕再轉動，氣閥〔27〕的閥芯被頂起，走到凸耳上表面位置，使氣路卸壓，大、小機離合器分別通過氣閥〔31〕、〔32〕及氣閥〔33〕、〔34〕作一次由離變合(大機)和由合變離(小機)的變換。兩者同步進行，時序4，大機節氣門控制凸輪〔19〕沿箭頭方向轉動。大機節氣門控制搖臂〔20〕相對地走到凸輪凸耳的上平面盡頭并沿垂直邊D落下，撞下氣閥〔35〕的閥芯，所產生的氣壓經過雙邊氣控氣閥〔36〕及梭閥〔33〕壓下氣閥〔34〕，使小機離合器由分離變接合。這個接合動作和大機節氣門控制搖臂〔20〕的落下是同步進行的。大機離合器方面由于梭閥〔33〕所擋，仍維持接合狀態。時序5、大、小機離合器均無動靜。時序6，在大機節氣門控制搖臂〔20〕走回程回到凸輪〔19〕凸耳的下平面盡頭將要碰到凸耳垂直邊D時，固定在凸輪〔19〕上的短銷子〔37〕將單向行程機控閥〔38〕的閥芯頂起來，使大機節氣門控制搖臂上跳氣缸〔24〕充氣，將搖臂〔20〕抬起，并使它回到凸耳垂直邊D的上平面。與此同時，氣閥〔36〕卸壓，經過梭閥〔33〕，使氣閥〔34〕供氣，小機離合器分離。時序7，凸輪〔25〕走回程，使氣閥〔27〕的閥芯從凸耳上平面落下，接通氣路，梭閥〔33〕和〔31〕均有了壓力訊號，小機離合器由離變合，大機離合器由合變離，兩者同步進行。時序8，氣閥〔28〕的閥芯從凸耳的上平面落下，使小機離合器方面卸壓，而大機離合器方面維持氣壓。結果，小機離合器分離，大機離合器維持原分離狀態。時序9，氣閥〔27〕〔28〕不再動。大、小機都保持分離狀態。
上述各時序完成大，小機離合器所應有的各種離合動作和大機節氣門搖臂上跳動作。而且，同一時序的大、小機離合器的離合動作及大機節氣門的不連續的起落動作是同步進行的。
權利要求1.一種雙發動機汽車用雙動力裝置，它包括一個帶簡單離合器[3]的大發動機[1]和一個帶簡單離合器[4]的小發動機[2]，一個包括簡單離合器[6]和簡單變速器[7]的汽車底盤[B]，一個油門操縱機構[a]和一套壓力氣源或負壓氣源的氣動裝置或油壓裝置[b]，其特征在于大、小發動機[1]和[2]的離合器[3]和[4]，分別通過傳動軸[8]或直接地和一個聯機器[5]聯在一起，組成雙動力裝置主體機構[A]，再聯接并驅動汽車底盤[B]；油門操縱機構[a]中設有凸輪或觸塊，它和氣動或油壓裝置[b]組成雙動力裝置調控機構[C]，由凸輪或觸塊觸動氣動或油壓裝置控制大、小發動機的離合器自動換機。
2.根據權利要求1所述的雙動力裝置，其特征在于在其主體機構中小發動機功率和大發動機功率的比值當兩發動機同為活塞式發動機時公共汽車為0.5～0.6，貨車為0.6～0.8，小轎車為0.4～0.5。
3.根據權利要求1所述的雙動力裝置，其特征在于在其主體機構中聯機器設有附件皮帶輪〔9〕。
4.根據權利要求1所述的雙動力裝置，其特征在于在其調控機構中油門操縱機構是分段的，其行程分成三段，分別和小機、大機和兩機同時運行三種發動機使用狀態相對應。
5.根據權利要求1所述的雙動力裝置，其特征在于在其調控機構中氣動或油壓裝置的線路是邏輯線路。
專利摘要一種雙發動機汽車用雙動力裝置。它采用一大、一小兩個帶離合器的發動機，通過聯軸器聯在一起，用它替代單發動機聯接并驅動底盤。由油門操縱機構的凸輪或觸塊觸動氣動(或油壓)裝置控制兩發動機的離合器自動換機。該裝置有小機、大機或兩機同時運行三種發動機使用狀況，能發出小、中、大三種全油門功率以自動適應不同行駛條件下的功率要求。因此，能提高發動機負荷率，節約燃油30％～40％。
文檔編號B60K5/08GK2048437SQ88212540
公開日1989年11月29日 申請日期1988年5月4日 優先權日1988年5月4日
發明者周大覺 申請人:周大覺