CN106593639A - 一种自由活塞式内燃机、内燃发电机及内燃压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自由活塞式内燃机、内燃发电机及内燃压缩机，涉及内燃机技术领域，可对压缩比实现有效控制，进而保证自由活塞式内燃机在不同工况下运行时都具有良好的运行性能。其中，该自由活塞式内燃机包括设置有气缸的气缸体和位于气缸体底部的连杆支撑体，连杆支撑体内设置有相互连通的动力传输主油道和控制油道；气缸内设有活塞，活塞的活塞杆伸出对应的气缸，并伸入动力传输主油道内，在动力传输主油道内进行往复运动；自由活塞式内燃机还包括控制机构，控制机构用于改变填充在控制油道中的液压油的容积。该自由活塞式内燃机用于保证自由活塞式内燃机在不同工况下运行时都具有良好的运行性能。

Description

一种自由活塞式内燃机、内燃发电机及内燃压缩机

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种自由活塞式内燃机、内燃发电机及内燃压缩机。

背景技术

自由活塞式内燃机一般包括有设置有气缸的气缸体、位于气缸体底部的连杆支撑体、以及设于气缸内的活塞。连杆支撑体内设置有动力传输主油道，动力传输主油道中有液压油，当某一活塞在气缸内向下运动时，可利用液压油的液压推动其他活塞向上运动，从而实现各活塞的交替运动。

而压缩比是自由活塞式内燃机中的一个重要参数，是指压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积的比值，其随着自由活塞式内燃机工况的变化而变化。以高压缩比设计的自由活塞式内燃机为例，在高负荷工况下，该自由活塞式内燃机中可燃混合气燃烧充分，燃烧效率高，能够达到高压缩比，使得自由活塞式内燃机在高负荷工况下的运行性能较高，且油耗较低；但是，在低负荷工况下，该自由活塞式内燃机中可燃混合气燃烧不充分，燃烧效率较低，其压缩比相对较低，导致该自由活塞式内燃机在低负荷工况下运行时性能不高，且油耗较大。因此，当该自由活塞式内燃机在低负荷工况下运行时，应增大其压缩比，以保证自由活塞式内燃机具有良好的运行性能。但是，现有的自由活塞式内燃机并不能对压缩比实现有效控制，从而无法保证自由活塞式内燃机在不同工况下都具有良好的运行性能。

发明内容

本发明提供了一种自由活塞式内燃机、内燃发电机及内燃压缩机，可对压缩比实现有效控制，进而保证自由活塞式内燃机在不同工况下运行时都具有良好的运行性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种自由活塞式内燃机，包括设置有气缸的气缸体和位于所述气缸体底部的连杆支撑体，所述连杆支撑体内设置有相互连通的动力传输主油道和控制油道；所述气缸内设有活塞，所述活塞的活塞杆伸出对应的气缸，并伸入所述动力传输主油道内，在所述动力传输主油道内进行往复运动；所述自由活塞式内燃机还包括控制机构，所述控制机构用于改变填充在所对应的控制油道中的液压油的容积。

在本发明的第一方面所提供的自由活塞式内燃机内，设有与动力传输主油道连通的控制油道，以及能够改变填充在控制油道中液压油的容积的控制机构。这样当控制机构控制填充在控制油道中液压油的容积增大时，控制油道内液压油的油量增多，动力传输主油道内的液压油的油量就相应减少，动力传输主油道内液压油所提供的液压就会相对降低，使得对应的活塞向上运动的距离缩短，从而增大了压缩后的气缸容积，即缩小了自由活塞式内燃机的压缩比。而当控制机构控制填充在控制油道中液压油的容积减小时，控制油道内液压油的油量减少，动力传输主油道内的液压油的油量就相应增多，动力传输主油道内液压油所提供的液压就会相对增大，使得对应的活塞向上运动的距离增长，从而减小了压缩后的气缸容积，即增大了自由活塞式内燃机的压缩比。因此，采用本发明所提供的自由活塞式内燃机，可对压缩比实现有效控制，进而保证自由活塞式内燃机在不同工况下运行时都具有良好的运行性能。

本发明第二方面提供了一种内燃发电机，包括如本发明的第一方面所述的自由活塞式内燃机。

本发明所提供的内燃发电机与本发明的第一方面所提供的自由活塞式内燃机的有益效果相同，此处不再赘述。

本发明第三方面提供了一种内燃压缩机，包括如本发明的第一方面所述的自由活塞式内燃机。

本发明所提供的内燃压缩机与本发明的第一方面所提供的自由活塞式内燃机的有益效果相同，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一所提供的自由活塞式内燃机的结构示意图；

图2为本发明实施例二所提供的内燃发电机的结构示意图。

附图标记说明：

1-气缸体； 2-连杆支撑体；

3-动力传输主油道； 4-控制油道；

5-活塞； 6-控制机构；

7-气缸盖； 8-火花塞；

9-气缸套； 10-进气门；

11-电磁驱动器； 12-排气口；

13-发电机动子； 14-发电机定子；

31'-流通部； 32'-导向部；

61'-控制塞； 62'-驱动机构。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种自由活塞式内燃机，该自由活塞式内燃机包括设置有气缸的气缸体1和位于气缸体1底部的连杆支撑体2，连杆支撑体2内设置有相互连通的动力传输主油道3和控制油道4。气缸内设有活塞5，活塞5的活塞杆伸出对应的气缸，并伸入动力传输主油道3内，在动力传输主油道3内进行往复运动。自由活塞式内燃机还包括控制机构6，控制机构6用于改变填充在控制油道4中的液压油的容积。

具体实施时，由于控制机构6能够改变填充在控制油道4内液压油的容积，这样当控制机构6控制填充在控制油道4内液压油的容积增大时，控制油道4内液压油的油量增多，动力传输主油道3内的液压油的油量就相应减少，动力传输主油道3内液压油所提供的液压就会相对降低，使得对应的活塞5向上运动的距离缩短，从而增大了压缩后的气缸容积，即缩小了自由活塞式内燃机的压缩比。而当控制机构6控制填充在控制油道4内液压油的容积减小时，控制油道4内液压油的油量减少，动力传输主油道3内的液压油的油量就相应增多，动力传输主油道3内液压油所提供的液压就会相对增大，使得对应的活塞5向上运动的距离增长，从而减小了压缩后的气缸容积，即增大了自由活塞式内燃机的压缩比。

通过本实施例提供的自由活塞式内燃机的具体实施过程可知，采用本实施例所提供的自由活塞式内燃机，可对压缩比实现有效控制，进而保证自由活塞式内燃机在不同工况下运行时都具有良好的运行性能。

具体的，自由活塞式内燃机中的控制机构6具体可包括滑动设置在控制油道4中的控制塞61'以及与控制塞61'相连的驱动机构62'。其中，驱动机构62'用于驱动控制塞61'在控制油道4中滑动。

结合图1，当驱动机构62'驱动控制塞61'朝向箭头方向滑动时，使得控制油道4内的液压油流入动力传输主油道3中，这样动力传输主油道3中的液压增大，从而控制对应的活塞5在气缸内运动的距离增大，即增大了压缩比。当驱动机构62'驱动控制塞61'背向箭头方向滑动时，使得动力传输主油道3中的液压油流入控制油道4内，这样动力传输主油道3中的液压减小，从而控制对应的活塞5在气缸内运动的距离减小，即减小了压缩比。

可选的，根据驱动方式的不同，驱动机构62'可为液压驱动机构、气动驱动机构、电动驱动机构或压电驱动机构，当然也可以采用其他可以实现驱动的机构，此处不再列举。

此外，当驱动机构62'驱动控制塞61'滑动到所需位置时，驱动机构62'进行锁止，这样可避免液压油产生的液压推动控制塞61'在控制油道4内发生移动，进而可更准确地控制压缩比。

优选的，连杆支撑体2的内部形成有空腔，驱动机构62'设于空腔内。这样可提高空间利用率，减小自用活塞式内燃机的体积。

另外，动力传输主油道3具体可包括相连的流通部31'和导向部32'，活塞5的活塞杆伸入导向部32'内。

可以理解的是，本实施例提供的自由活塞式内燃机还包括有气缸盖7、火花塞8以及气缸套9，气缸盖7设在气缸体1的顶端。

另外，气缸盖7的下端面、活塞5的上端面以及气缸套9的内壁形成燃烧室，火花塞8用于产生电火花以点燃燃烧室内的可燃混合气。

可选的，气缸体1与气缸盖7采用螺栓固定连接，气缸体1和连杆支撑体7也采用螺栓固定连接。

需要说明的是，气缸盖7、火花塞8以及气缸套9其在自由活塞式内燃机的作用与现有技术中的作用相同，在此不一一说明。

自由活塞式内燃机还包括有分别设于各气缸的顶部的进气门10、控制进气门10的电磁驱动器11、以及设于气缸的侧壁的排气口12。当活塞5运动至排气口12的上边缘时，对应气缸的电磁驱动器11控制对应的进气门10打开，可燃混合气进入气缸，活塞5继续向上运动压缩可燃混合气，对应的火花塞8点火，产生电火花，可燃混合气燃烧。可燃混合气产生的高压推动对应的活塞5向下运动，运动至排气口12的下边缘时，气缸内产生的废气从排气口12排出。进气门10和排气口12的设置，可以实现自由活塞式内燃机的单向进气和单向扫气，可提高扫气效率和可燃混合气的燃烧效率。

控制机构6还可包括控制器，控制器可根据对压缩比的需求，控制驱动机构62'，进而控制控制塞61'在控制油道4内滑动的距离。

实施例二

如图2所示，本实施例提供了一种内燃发电机，该内燃发电机包括实施例一所述的自由活塞式内燃机。

而在如上所述的自由活塞式内燃机中，增加了发电机动子13和发电机定子14结构。发电机动子13固定安装在活塞5的活塞杆的外壁上，发电机动子13为磁性结构。发电机定子14固定安装在气缸体1的内壁上。且发电机定子14上缠绕有定子线圈。

当活塞5进行往复运动时，活塞杆上的发电机动子13切割发电机定子14上的定子线圈，产生电流，进而产生电能。

可选的，发电机动子13与活塞5为一体结构，发电机定子14与气缸体1为一体结构。

采用本实施例所提供的内燃发电机，由于其包括实施例一所提供的自由活塞式内燃机，因此，该内燃发电机可对压缩比实现有效控制，进而保证了内燃发电机具有良好的运行性能。

实施例三

本实施例提供了一种内燃压缩机，包括实施例一所述的自由活塞式内燃机。

具体的，该内燃压缩机中的自由活塞式内燃机和压缩机通过发动机的连杆耦合连接至一起。

采用本实施例所提供的内燃压缩机，由于其包括实施例一所提供的自由活塞式内燃机，因此，该内燃压缩机可对压缩比实现有效控制，进而保证了内燃压缩机具有良好的运行性能。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种自由活塞式内燃机，其特征在于，包括设置有气缸的气缸体和位于所述气缸体的底部的连杆支撑体，所述连杆支撑体内设置有相互连通的动力传输主油道和控制油道；所述气缸内设有活塞，所述活塞的活塞杆伸出对应的气缸，并伸入所述动力传输主油道内，在所述动力传输主油道内进行往复运动；所述自由活塞式内燃机还包括控制机构，所述控制机构用于改变填充在所述控制油道中的液压油的容积。

2.根据权利要求1所述的自由活塞式内燃机，其特征在于，所述控制机构包括：

滑动设置在所述控制油道中的控制塞；

与所述控制塞相连的驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述控制塞在所述控制油道中滑动。

3.根据权利要求2所述的自由活塞式内燃机，其特征在于，所述驱动机构为液压驱动机构、气动驱动机构、电动驱动机构或压电驱动机构。

4.根据权利要求2所述的自由活塞式内燃机，其特征在于，所述连杆支撑体的内部形成有空腔，所述驱动机构设于所述空腔内。

5.根据权利要求4所述的自由活塞式内燃机，其特征在于，所述动力传输主油道包括相连的流通部和导向部；所述活塞的活塞杆伸入所述导向部内。

6.根据权利要求1所述的自由活塞式内燃机，其特征在于，所述自由活塞式内燃机还包括：

设于所述气缸的顶部并与所述气缸连通的进气门；

设于所述气缸的侧壁并与所述气缸连通的排气口。

7.根据权利要求2所述的自由活塞式内燃机，其特征在于，所述控制机构还包括与所述驱动机构连接的控制器，所述控制器用于控制所述驱动机构。

8.一种内燃发电机，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的自由活塞式内燃机。

9.根据权利要求8所述的内燃发电机，其特征在于，所述自由活塞式内燃机中，所述活塞的活塞杆的外壁固定安装有发电机动子，所述发电机动子为磁性结构，所述气缸体的内壁固定安装有发电机定子。

10.根据权利要求9所述的内燃发电机，其特征在于，所述发电机定子上缠绕有定子线圈；所述发电机动子与所述活塞为一体结构，所述发电机定子与所述气缸体为一体结构。

11.一种内燃压缩机，其特征在于，包括权利要求1～7任一项所述的自由活塞式内燃机。