專利名稱：一種均質(zhì)壓燃燃燒方式的混合動(dòng)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械工程，一種混合動(dòng)力裝置，尤其涉及一種自由活塞的燃料輸送系統(tǒng)及燃燒方式。
背景技術(shù)：
目前，國、內(nèi)外對混合動(dòng)力裝置已有一定研究，與本新型專利相關(guān)的公知的混合動(dòng)力裝置是在原有的發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上串聯(lián)或并聯(lián)一套發(fā)電裝置，二者在不同工況下協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而可達(dá)到高效、省油、環(huán)保的效果。但上述混合動(dòng)力裝置仍沒有擺脫原有發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿、曲軸等裝置，這些裝置之間的摩擦?xí)绊懓l(fā)動(dòng)機(jī)的效率，隨著近年來對線性發(fā)電機(jī)的研究，將自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)與線性發(fā)電機(jī)相結(jié)合而構(gòu)成的混合動(dòng)力裝置，省去了原有發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿、曲軸等裝置，減少了機(jī)械摩擦，可大大提高發(fā)電效率，明顯的例子是專利申請GB95193464.3提出的線性發(fā)電機(jī)，但其燃燒裝置及方式效率不高，且排放也不是很有效，另外，其發(fā)電裝置轉(zhuǎn)換的能量也相應(yīng)比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型克服了以上技術(shù)和缺點(diǎn)，提供一種可以提高燃燒效率、降低尾氣排放的一種均質(zhì)壓燃燃燒方式的混合動(dòng)力裝置。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本裝置所采用的燃燒方式是HCCI均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火方式，可采用天然氣到柴油等多種燃料，一般情況下可采用天然氣與二甲醚的預(yù)混燃?xì)?，如圖1所示，預(yù)混燃?xì)馀c空氣從裝有單向閥的進(jìn)氣孔被吸入，隨后進(jìn)入燃燒室，之后通過壓縮點(diǎn)火，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)；而在電能轉(zhuǎn)換裝置上，采用扁平式永磁直線發(fā)電機(jī)，其具體結(jié)構(gòu)如圖3，其效率超過90％，比功率約0.55Kw/Kg，功率因數(shù)接近1，制造成本中等，永磁體裝在自由活塞連桿上，與活塞一起運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中切割線圈固定繞組，從而產(chǎn)生電流。
本實(shí)用新型的有益效果是，可以有效地提高燃料利用率，提高燃燒效率，降低尾氣排放，提高電能的轉(zhuǎn)換。


圖1是本實(shí)用新型的縱剖面構(gòu)造圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是圖2的B-B剖視圖。
圖4是圖1的C-C剖視圖。
圖中1.混合動(dòng)力裝置，2.交流線圈繞組，3.永磁體，4.氣缸缸體，5.活塞，6.燃燒室，7.排氣孔，8.輔助單向閥，9.進(jìn)氣管，10.滾動(dòng)軸承，11.輔助活塞，12.燃料單向閥，13.輔助汽缸，14.空氣單向進(jìn)氣閥，15.滾動(dòng)支撐裝置，16.彈性元件，17.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，18.擋板，2’鐵芯，4’與活塞連接在一起的叉件。
具體實(shí)施方式
如圖所示，(1)表示本實(shí)用新型的一種均質(zhì)壓燃燃燒方式的混合動(dòng)力裝置，其具體運(yùn)行過程為自由活塞(5)在氣缸(4)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，永磁體(3)裝在活塞連桿上，與活塞(5)一起運(yùn)動(dòng)，永磁體(3)在活塞(5)的壓縮沖程和膨脹沖程中周期性的與布置在氣缸(4)上的交流線圈繞組(2)作相對切割運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電流?；钊?5)的運(yùn)動(dòng)在一個(gè)方向上是由壓縮氣體膨脹和燃料燃燒的作用產(chǎn)生的，在另一個(gè)方向上是在用來恢復(fù)機(jī)械能的裝置作用下產(chǎn)生的，如采用彈性元件(16)，預(yù)混合氣在缸體一端的燃燒室(6)中燃燒產(chǎn)生高壓將活塞(5)推向裝在缸體另一端的彈性元件(16)，將其壓縮，彈性元件(16)再膨脹，以恢復(fù)等量“吸收”的動(dòng)能，使活塞(5)完成給定的向燃燒室方向返回的壓縮沖程。
本裝置中自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒方式采用的是均質(zhì)充量壓燃(HCCI)燃燒方式，如圖1，輔助活塞(11)通過滾動(dòng)軸承(10)與發(fā)動(dòng)機(jī)活塞(5)通過特殊叉件(4’)連成一體，它的運(yùn)動(dòng)與活塞(5)的運(yùn)動(dòng)是同步的。預(yù)混合氣通過與活塞(5)連成一體的用于導(dǎo)輸預(yù)混合氣的輔助活塞(11)經(jīng)對應(yīng)于輔助活塞(11)的輔助氣缸(13)及與輔助氣缸相連通的進(jìn)氣管(9)被壓入燃燒室(6)，輔助活塞(11)在活塞(5)的壓縮階段通過固定在相關(guān)輔助氣缸(13)上的與進(jìn)氣管(9)口布置在輔助氣缸(13)同側(cè)的燃料單向閥(12)和空氣單向進(jìn)氣閥(14)將燃?xì)夂涂諝馕M(jìn)混合室，在輔助活塞(11)作用下通過位于燃燒室(6)上的與進(jìn)氣管(9)相連通的輔助單向閥(8)將預(yù)混合氣壓進(jìn)燃燒室(6)，而輔助單向閥(8)需有一定壓力設(shè)定，防止吸入燃?xì)獍l(fā)生倒流現(xiàn)象。其中，預(yù)混合氣是通過燃料單向閥(12)將燃料引入以及通過空氣單向閥(14)將空氣引入并將二者均勻混合，即生成預(yù)混合氣。當(dāng)活塞(5)運(yùn)行到一定程度，燃燒室(6)內(nèi)達(dá)到一定壓力后，預(yù)混合氣發(fā)生燃燒，推動(dòng)活塞(5)實(shí)現(xiàn)膨脹運(yùn)動(dòng)。燃燒廢氣通過布置在氣缸周邊的排氣孔(7)排出。
本裝置中通過步進(jìn)電機(jī)(17)可調(diào)節(jié)彈性元件(16)在活塞(5)運(yùn)動(dòng)軸線方向上的位置，從而使得該裝置具有可變壓縮比并能實(shí)現(xiàn)該裝置的啟動(dòng)過程。
通過本裝置的整個(gè)運(yùn)行過程獲知，實(shí)施本裝置的關(guān)鍵技術(shù)在于自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的均質(zhì)壓燃燃燒方式的具體結(jié)構(gòu)。
該燃燒方式的具體結(jié)構(gòu)是這樣的在發(fā)動(dòng)機(jī)下方布置一輔助氣缸(13)，輔助氣缸(13)內(nèi)布置有與之對應(yīng)的輔助活塞(11)，輔助活塞(11)通過特殊叉件(4’)與活塞(5)相連，在輔助氣缸(13)壁上布置有燃料單向閥(12)和空氣單向進(jìn)氣閥(14)及進(jìn)氣管(9)。
進(jìn)氣管(9)的另一端通過輔助單向閥(8)與燃燒室(6)相連。
其中特殊叉件(4’)其具體結(jié)構(gòu)是活塞連桿通過滾動(dòng)軸承(10)與布置在氣缸(4)壁面上的滾動(dòng)支撐裝置(15)相連接，構(gòu)成該特殊叉件(4’)，從而實(shí)現(xiàn)輔助活塞(11)與活塞(5)的連接。
權(quán)利要求1.一種均質(zhì)壓燃燃燒方式的混合動(dòng)力裝置，它包括混合動(dòng)力裝置(1)，交流線圈繞組(2)，永磁體(3)，氣缸缸體(4)，活塞(5)，燃燒室(6)，排氣孔(7)，輔助單向閥(8)，進(jìn)氣管(9)，滾動(dòng)軸承(10)，輔助活塞(11)，燃料單向閥(12)，輔助汽缸(13)，空氣單向進(jìn)氣閥(14)，滾動(dòng)支撐裝置(15)，彈性元件(16)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(17)，擋板(18)，鐵芯(2’)，與活塞連接在一起的叉件(4’)；其特征是在發(fā)動(dòng)機(jī)下方布置一輔助氣缸(13)，輔助氣缸(13)內(nèi)布置有與之對應(yīng)的輔助活塞(11)，輔助活塞(11)通過特殊叉件(4’)與活塞(5)相連，在輔助氣缸(13)壁上布置有燃料單向閥(12)和空氣單向進(jìn)氣閥(14)及進(jìn)氣管(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均質(zhì)壓燃燃燒方式的混合動(dòng)力裝置，其特征是進(jìn)氣管(9)的另一端通過輔助單向閥(8)與燃燒室(6)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均質(zhì)壓燃燃燒方式的混合動(dòng)力裝置，其特征是所述的特殊叉件(4’)其具體結(jié)構(gòu)是活塞連桿通過滾動(dòng)軸承(10)與布置在氣缸(4)壁面上的滾動(dòng)支撐裝置(15)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及均質(zhì)壓燃燃燒方式的混合動(dòng)力裝置，尤其涉及一種自由活塞的燃料輸送系統(tǒng)及燃燒方式。其特征是發(fā)動(dòng)機(jī)下方布置一輔助氣缸，輔助氣缸內(nèi)布置有與之對應(yīng)的輔助活塞，輔助活塞通過特殊叉件與活塞相連，在輔助氣缸壁上布置有燃料單向閥和空氣單向進(jìn)氣閥及進(jìn)氣管。其優(yōu)點(diǎn)是可以有效地提高燃料利用率，提高燃燒效率，降低尾氣排放，提高電能的轉(zhuǎn)換。
文檔編號F02M37/08GK2707990SQ20042006242
公開日2005年7月6日 申請日期2004年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月6日
發(fā)明者宋旭, 顧偉, 王謙 申請人:江蘇大學(xué)