一種四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種動(dòng)力裝置系統(tǒng)，具體是一種四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自由活塞內(nèi)燃機(jī)是指活塞運(yùn)動(dòng)不受曲軸連桿機(jī)械約束的一種特種直線運(yùn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比，它省去了曲軸式內(nèi)燃機(jī)中將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)目少、重量輕、成本低、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)；在受力和運(yùn)動(dòng)方面，活塞與缸體間無側(cè)向力作用，摩擦力小，從而延長了內(nèi)燃機(jī)的壽命；另一方面只有做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的活塞組件，內(nèi)燃機(jī)的起停相對容易；此外由于壓縮比可變，易于使用其它代用燃料。因此，自由活塞內(nèi)燃機(jī)具有廣闊的發(fā)展前景。
[0003]目前國內(nèi)外已有的自由活塞內(nèi)燃機(jī)均采用兩沖程結(jié)構(gòu)，即內(nèi)燃機(jī)沒有單獨(dú)的進(jìn)氣和排氣沖程，僅在膨脹沖程末期完成換氣過程；也沒有曲軸箱，因而其掃氣過程需要消耗額外的能量；進(jìn)一步的，其掃氣過程造成的可燃混合氣短路損失也非常嚴(yán)重，油耗較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)，具備獨(dú)立的進(jìn)、排氣沖程，能夠有效的避免可燃混合氣的短路損失，降低油耗，且對外輸出直線往復(fù)動(dòng)力，既可用來驅(qū)動(dòng)直線發(fā)電機(jī)又可作為液壓泵的動(dòng)力源。
[0005]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明通過提供一種四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)，包括:一缸體，包括四個(gè)氣缸；一進(jìn)氣閥組，包括四個(gè)電控進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，分別位于所述四個(gè)氣缸中；一排氣閥組，包括四個(gè)電控排氣機(jī)構(gòu)，分別位于所述四個(gè)氣缸中；一噴嘴組，包括四個(gè)電控噴嘴，分別位于所述四個(gè)氣缸中；一活塞組，包括四個(gè)活塞，分別置于所述四個(gè)氣缸中；一連桿組，包括四根連桿，分別連接所述四個(gè)活塞；一動(dòng)力輸出塊，連接所述四根連桿，共同組成該內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的唯一運(yùn)動(dòng)部件；一位置傳感器，用于確定所述運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)時(shí)位置；一控制單元，電連接于進(jìn)氣閥組、排氣閥組、噴嘴組及位置傳感器，根據(jù)位置傳感器的信號判斷運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)時(shí)位置，進(jìn)而分別控制進(jìn)氣閥組、排氣閥組、噴嘴組中的各個(gè)子部件的開閉狀
O
[0006]優(yōu)選地，所述四個(gè)氣缸分別位于平面坐標(biāo)的四個(gè)象限內(nèi)，呈中心對稱。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1.本發(fā)明的四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)，其具備獨(dú)立的進(jìn)、排氣沖程，能夠有效的避免可燃混合氣的短路損失，降低油耗；
2.本發(fā)明的四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)、排氣過程不需要消耗額外的能量；
3.此外，該自由活塞內(nèi)燃機(jī)利用高壓噴嘴進(jìn)行燃料缸內(nèi)直接噴射，可以靈活調(diào)節(jié)噴油時(shí)刻，能保障該自由活塞內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)的工況。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例一的四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例二的四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0010]優(yōu)詵實(shí)施例一
本實(shí)施例主要描述了所發(fā)明的四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動(dòng)直線發(fā)電機(jī)的應(yīng)用，其包括:
一缸體，包括四個(gè)氣缸401，401，403，404 ;—進(jìn)氣閥組，包括四個(gè)電控進(jìn)氣機(jī)構(gòu)101，102，103，104，分別位于上述四個(gè)氣缸401，401，403，404中；一排氣閥組，包括四個(gè)電控排氣機(jī)構(gòu)201，202，203，204，分別位于上述四個(gè)氣缸401，401，403，404中；一噴嘴組，包括四個(gè)電控噴嘴301，302，303，304，分別位于上述四個(gè)氣缸401，401，403，404中；一活塞組，包括四個(gè)活塞601，602，603，604，分別置于上述四個(gè)氣缸401，401，403，404中；一連桿組，包括四根連桿501，502，503，504，分別連接上述活塞601，602，603，604 ;—位置傳感器8 ; 一控制單元7，電連接于該進(jìn)氣閥組、該排氣閥組、該噴嘴組及該位置傳感器8 ;—?jiǎng)恿敵鰤K9，連接該四根連桿501，502，503，504 永磁體10，其中該永磁體直接布置在上述動(dòng)力輸出塊9的外表面；一發(fā)電機(jī)鐵芯12,其中該鐵芯將上述動(dòng)力輸出模塊和永磁體10包覆；一發(fā)電機(jī)線圈11，其中該發(fā)電機(jī)線圈置于上述發(fā)電機(jī)鐵芯12內(nèi)，布置在上述永磁體10的外面。
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。如圖2所示，自由活塞內(nèi)燃機(jī)本體依靠氣缸401、402、403、404中的工質(zhì)依次進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣循環(huán)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)動(dòng)力輸出塊9做左右往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，布置于該運(yùn)動(dòng)部件上的永磁體10即會在含有線圈11的鐵芯12中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象，線圈11中會產(chǎn)生交變的磁場進(jìn)而產(chǎn)生交變的感應(yīng)電壓輸出。
[0012]優(yōu)詵實(shí)施例二
本實(shí)施例主要描述了所發(fā)明的四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)作為液壓泵的動(dòng)力源，其包括:一缸體，包括四個(gè)氣缸401，401，403，404 ;—進(jìn)氣閥組，包括四個(gè)電控進(jìn)氣機(jī)構(gòu)101，102，103，104，分別位于上述四個(gè)氣缸401，401，403，404中；一排氣閥組，包括四個(gè)電控排氣機(jī)構(gòu)201，202，203，204，分別位于上述四個(gè)氣缸401，401，403，404中；一噴嘴組，包括四個(gè)電控噴嘴301，302，303，304，分別位于上述四個(gè)氣缸401，401，403，404中；一活塞組，包括四個(gè)活塞601，602，603，604，分別置于上述四個(gè)氣缸401，401，403，404中；一連桿組，包括四根連桿501，502，503，504，分別連接上述活塞601，602，603，604 ;—位置傳感器8 ; 一控制單元7，電連接于該進(jìn)氣閥組、該排氣閥組、該噴嘴組及該位置傳感器8 ;—?jiǎng)恿敵鰤K9，連接該四根連桿501，502，503，504 液壓腔10，被上述動(dòng)力輸出塊分為左右兩部分；一低壓液壓系統(tǒng)21，其中充滿低壓液體；一高壓液壓系統(tǒng)22，其中充滿高壓液體用于對外提供液壓能；四個(gè)單向閥131、132、133、134。
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。如圖3所示，自由活塞內(nèi)燃機(jī)本體依靠氣缸401、402、403、404中的工質(zhì)依次進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣循環(huán)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)動(dòng)力輸出塊9做左右往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；在圖3所示位置，假設(shè)運(yùn)動(dòng)部件向右運(yùn)動(dòng)，則液壓腔10左側(cè)的體積會逐步變大，腔內(nèi)壓力降低，單向閥131兩側(cè)壓差超過其閥值時(shí)，單向閥131打開，低壓液壓系統(tǒng)21中的液體隨即通過單向閥131進(jìn)入液壓腔10左側(cè)；而液壓腔10右側(cè)的體積會逐步縮小，之前進(jìn)入其中的液體受到壓縮，壓力不斷升高，超過單向閥134的開啟閥值后，單向閥134開啟，高壓液體隨即通過單向閥134進(jìn)入高壓液壓系統(tǒng)22;在這種循環(huán)下，低壓液體由低壓液壓系統(tǒng)21變?yōu)楦邏阂后w了源源不斷的進(jìn)入高壓液壓系統(tǒng)22進(jìn)而對外做功。
[0014]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，包括: 一缸體，包括四個(gè)氣缸； 一進(jìn)氣閥組，包括四個(gè)電控進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，分別位于所述四個(gè)氣缸中； 一排氣閥組，包括四個(gè)電控排氣機(jī)構(gòu)，分別位于所述四個(gè)氣缸中； 一噴嘴組，包括四個(gè)電控噴嘴，分別位于所述四個(gè)氣缸中； 一活塞組，包括四個(gè)活塞，分別置于所述四個(gè)氣缸中； 一連桿組，包括四根連桿，分別連接所述四個(gè)活塞； 一動(dòng)力輸出塊，連接所述四根連桿，共同組成該內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的唯一運(yùn)動(dòng)部件； 一位置傳感器，用于確定所述運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)時(shí)位置； 一控制單元，電連接于進(jìn)氣閥組、排氣閥組、噴嘴組及位置傳感器，根據(jù)位置傳感器的信號判斷運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)時(shí)位置，進(jìn)而分別控制進(jìn)氣閥組、排氣閥組、噴嘴組中的各個(gè)子部件的開閉狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述四個(gè)氣缸分別位于平面坐標(biāo)的四個(gè)象限內(nèi)，呈中心對稱。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述四個(gè)氣缸內(nèi)的工質(zhì)依次獨(dú)立地進(jìn)行著吸氣、壓縮、膨脹、排氣過程，且相互不重復(fù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四沖程自由活塞內(nèi)燃機(jī)，其包括一缸體，包括四個(gè)氣缸；一進(jìn)氣閥組，包括四個(gè)電控進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，分別位于上述四個(gè)氣缸中；一排氣閥組，包括四個(gè)電控排氣機(jī)構(gòu)，分別位于上述四個(gè)氣缸中；一噴嘴組，包括四個(gè)電控噴嘴，分別位于上述四個(gè)氣缸中；一活塞組，包括四個(gè)活塞，分別置于上述四個(gè)氣缸中；一連桿組，包括四根連桿，分別連接上述四個(gè)活塞；一動(dòng)力輸出塊，連接上述四根連桿，共同組成該內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的唯一運(yùn)動(dòng)部件，用于對外提供直線往復(fù)動(dòng)力；一位置傳感器，用于確定上述運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)時(shí)位置；一控制單元，電連接于該進(jìn)氣閥組、該排氣閥組、該噴嘴組及該位置傳感器。
【IPC分類】F02B71/00
【公開號】CN105626255
【申請?zhí)枴緾N201410694337
【發(fā)明人】李慶峰, 陳煒, 周紅亮, 馬忠俊, 汪平江, 黃志偉
【申請人】中國艦船研究設(shè)計(jì)中心
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月27日