CN111472886A - 一种燃烧室对置式自由活塞发动机 - Google Patents
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Abstract
一种燃烧室对置式自由活塞发动机，包括发动机本体和散热组件；散热组件包括扇风机构、散热栅板、冷却箱、冷却管、安装轴、曲柄和连杆；扇风机构和曲柄均设置在安装轴上，且扇风机构和曲柄沿横向分别交替设置有多个；扇风机构扇风方向朝向散热栅板和冷却管；连杆两端分别与曲柄和发动机本体的动力输出端转动连接；散热栅板、冷却箱和冷却管均设置在发动机本体外表面上；散热栅板沿横向并排设置有多个；冷却箱与冷却管连通；冷却管为蛇形管，且呈蛇形设置在多个散热栅板之间。本发明能及时、有效的散发热量，降低发动机运行的环境温度，保证发动机能稳定运行，保障了发动机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及增程器技术领域，尤其涉及一种燃烧室对置式自由活塞发动机。
背景技术
由于电动汽车所用化学电池能量密度较低，现有电动汽车的续航里程与燃油汽车仍有差距，而在电动汽车上面加装传统燃油发动机和发电机又会导致汽车重量大大增加，降低了经济性。自由活塞发动机具有高效率、低重量的优点，具有重要的研究价值。现有自由活塞发动机方案，根据活塞和气缸的布置一般可分为三种类型：单气缸单活塞，对置活塞单气缸，单活塞双气缸，双活塞双气缸。对于单气缸单活塞方案，活塞做功之后需要回弹装置才能开始下一循环，影响了可靠性；对于对置活塞单气缸方案，具有控制复杂，内外止点不容易控制的缺点；对于单活塞双气缸方案，由于活塞两侧都会承受高温，对材料耐温和强度要求比较高，技术难度较大；对于双活塞双气缸方案，由于两个活塞之间需要连杆装置来实现机械联动，所以距离较远，无法共用散热系统，且吸气管道和排气管道需要分开配置，加大了设计难度。
对于现有自由活塞发动机，发动机运行时产生的热量无法得到及时的散发，导致发动机长时间在高温环境中运行，发动机的运行稳定性无法得到有效保证，而且发动机的使用寿命会降低。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种燃烧室对置式自由活塞发动机，能及时、有效的散发热量，降低发动机运行的环境温度，保证发动机能稳定运行，保障了发动机的使用寿命。
(二)技术方案
本发明提供了一种燃烧室对置式自由活塞发动机，包括发动机本体和散热组件；
散热组件包括扇风机构、散热栅板、冷却箱、冷却管、安装轴、曲柄和连杆；扇风机构和曲柄均设置在安装轴上，且扇风机构和曲柄沿横向分别交替设置有多个；扇风机构扇风方向朝向散热栅板和冷却管；连杆两端分别与曲柄和发动机本体的动力输出端转动连接；散热栅板、冷却箱和冷却管均设置在发动机本体外表面上；散热栅板沿横向并排设置有多个；冷却箱与冷却管连通；冷却管为蛇形管，且呈蛇形设置在多个散热栅板之间。
优选的，发动机本体包括发动机模组、连接架和中间板；连接架为矩形环状结构，且位于发动机模组外周侧；中间板横向两端分别与连接架内侧面连接；发动机模组沿纵向并排设置有四组，且最外侧的发动机模组与相邻发动机模组对置设置，发动机模组包括盖板、第一缸体、第二缸体、滑动杆、活塞、连接片、移动杆、固定板和连接板；盖板、第一缸体和第二缸体依次连接；第一缸体内设置有燃烧室，第一缸体上设置有火花塞；第二缸体上设置有与燃烧室连通的流通口；最外侧的发动机模组中的滑动杆两端分别与连接架和活塞连接，中部的发动机模组中的滑动杆两端分别与活塞和中间板连接，滑动杆贯穿盖板并与盖板滑动连接；活塞滑动设置在燃烧室内；移动杆两端分别与连接片和连接板连接，移动杆贯穿固定板并与固定板滑动连接；固定板设置在第二缸体上。
优选的，同一发动机模组中的燃烧室沿横向并排设置有多个，四组发动机模组中的燃烧室的中心轴处于同一平面上。
优选的，第二缸体上设置有滑槽；移动杆上设置有挡台；挡台滑动设置在滑槽内部；挡台与固定板之间连接有弹性件。
优选的，弹性件为压缩弹簧，弹性件位于移动杆外周。
优选的，第一缸体上设置有用于嵌入安装冷却箱的安装槽。
优选的，散热栅板设置在第一缸体和第二缸体外表面上；冷却管与第一缸体和第二缸体外表面分别贴合；安装轴转动设置在第二缸体上。
优选的，盖板上设置有用于监测活塞移动速度的速度传感器，以及用于监测活塞位置的位置传感器，速度传感器和位置传感器通讯连接有控制器；控制器与火花塞控制连接。
优选的，扇风机构包括安装柱和扇叶；扇叶设置在安装柱上，扇叶绕安装柱中心轴均匀设置有多个；安装柱设置在安装轴上。
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明能及时、有效的散发热量，降低发动机运行的环境温度，保证发动机能稳定运行，保障了发动机的使用寿命。本发明中设置有散热栅板、冷却箱和冷却管，散热栅板扩大了发动机本体的散热面积，冷却箱向冷却管内输送冷却液，冷却液吸收发动机本体的热量，从而达到散热的目的，散热栅板和冷却管共同作用，有效提高了发动机本体的散热效果。发动机本体在运行时，动力经由动力输出端传递至连杆，连杆带动曲柄转动，曲柄带动安装轴转动，安装轴带动扇风机构转动，扇风机构向散热栅板和冷却管处吹风，在散热栅板和冷却管处制造空气负压，加速散热栅板和冷却管处的空气流通速度，从而加速散热栅板和冷却管的热量的散发，进而加速发动机本体的散热过程，从而能保证本发明的正常运行，提高本发明的运行时间和使用寿命。
附图说明
图1为本发明提出的一种燃烧室对置式自由活塞发动机的结构透视图。
图2为本发明提出的一种燃烧室对置式自由活塞发动机的第一种局部结构剖视图。
图3为本发明提出的一种燃烧室对置式自由活塞发动机的第二种局部结构剖视图。
图4为本发明提出的一种燃烧室对置式自由活塞发动机的第三种局部结构剖视图。
图5为本发明提出的一种燃烧室对置式自由活塞发动机的散热原理结构示意图。
附图标记：1、盖板；2、第一缸体；201、燃烧室；202、安装槽；3、第二缸体；301、流通口；4、连接架；5、中间板；6、扇风机构；7、散热栅板；8、冷却箱；9、冷却管；10、安装轴；11、曲柄；12、连杆；13、滑动杆；14、活塞；15、连接片；16、移动杆；17、挡台；18、弹性件；19、固定板；20、连接板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-5所示，本发明提出的一种燃烧室对置式自由活塞发动机，包括发动机本体和散热组件；
散热组件包括扇风机构6、散热栅板7、冷却箱8、冷却管9、安装轴10、曲柄11和连杆12；扇风机构6和曲柄11均设置在安装轴10上，且扇风机构6和曲柄11沿横向分别交替设置有多个；扇风机构6扇风方向朝向散热栅板7和冷却管9；连杆12两端分别与曲柄11和发动机本体的动力输出端转动连接；散热栅板7、冷却箱8和冷却管9均设置在发动机本体外表面上；散热栅板7沿横向并排设置有多个；冷却箱8与冷却管9连通；冷却管9为蛇形管，且呈蛇形设置在多个散热栅板7之间。
本发明能及时、有效的散发热量，降低发动机运行的环境温度，保证发动机能稳定运行，保障了发动机的使用寿命。本发明中设置有散热栅板7、冷却箱8和冷却管9，散热栅板7扩大了发动机本体的散热面积，冷却箱8向冷却管9内输送冷却液，冷却液吸收发动机本体的热量，从而达到散热的目的，散热栅板7和冷却管9共同作用，有效提高了发动机本体的散热效果。发动机本体在运行时，动力经由动力输出端传递至连杆12，连杆12带动曲柄11转动，曲柄11带动安装轴10转动，安装轴10带动扇风机构6转动，扇风机构6向散热栅板7和冷却管9处吹风，在散热栅板7和冷却管9处制造空气负压，加速散热栅板7和冷却管9处的空气流通速度，从而加速散热栅板7和冷却管9的热量的散发，进而加速发动机本体的散热过程，从而能保证本发明的正常运行，提高本发明的运行时间和使用寿命。
在一个可选的实施例中，发动机本体包括发动机模组、连接架4和中间板5；连接架4为矩形环状结构，且位于发动机模组外周侧；中间板5横向两端分别与连接架4内侧面连接；发动机模组沿纵向并排设置有四组，且最外侧的发动机模组与相邻发动机模组对置设置，发动机模组包括盖板1、第一缸体2、第二缸体3、滑动杆13、活塞14、连接片15、移动杆16、固定板19和连接板20；盖板1、第一缸体2和第二缸体3依次连接；第一缸体2内设置有燃烧室201，第一缸体2上设置有火花塞；第二缸体3上设置有与燃烧室201连通的流通口301；最外侧的发动机模组中的滑动杆13两端分别与连接架4和活塞14连接，中部的发动机模组中的滑动杆13两端分别与活塞14和中间板5连接，滑动杆13贯穿盖板1并与盖板1滑动连接；活塞14滑动设置在燃烧室201内；移动杆16两端分别与连接片15和连接板20连接，移动杆16贯穿固定板19并与固定板19滑动连接；固定板19设置在第二缸体3上。
需要说明的是，发动机本体包括四组发动机模组，四组发动机模组通过连接架4和中间板5传递动力，从而能保证四组发动机模组同步运行，结构稳定性高，提高了对燃料的利用率，进而提高了输出功率，更加节能环保；活塞14带动连接片15、移动杆16和连接板20移动，连接板20带动连杆12移动，从而能使连杆12带动曲柄11转动，进而实现曲柄11带动安装轴10转动的目的。
在一个可选的实施例中，同一发动机模组中的燃烧室201沿横向并排设置有多个，四组发动机模组中的燃烧室201的中心轴处于同一平面上。
需要说明的是，燃烧室201中心轴均位于同一平面上，则四组发动机模组中的活塞14均沿同一方向运行，结构牢靠性更高，运行过程更加可靠。
在一个可选的实施例中，第二缸体3上设置有滑槽；移动杆16上设置有挡台17；挡台17滑动设置在滑槽内部；挡台17与固定板19之间连接有弹性件18。
需要说明的是，弹性件18用于缓冲连接片15、移动杆16和挡台17的移动过程，当弹性件18被压缩在挡台17和固定板19之间时，弹性件18储存弹性势能，能在连接片15反向移动时推动挡台17沿同一方向移动，辅助连接片15、移动杆16和挡台17的复位运动。
在一个可选的实施例中，弹性件18为压缩弹簧，弹性件18位于移动杆16外周，弹性件18能在移动杆16外周侧稳定运行，不会脱落。
在一个可选的实施例中，第一缸体2上设置有用于嵌入安装冷却箱8的安装槽202，进而提高冷却箱8安装的牢靠性，保证冷却箱8稳定运行。
在一个可选的实施例中，散热栅板7设置在第一缸体2和第二缸体3外表面上；冷却管9与第一缸体2和第二缸体3外表面分别贴合；安装轴10转动设置在第二缸体3上。
需要说明的是，发动机运行时，热量主要集中在第一缸体2和第二缸体3上；散热栅板7和冷却管9均与第一缸体2和第二缸体3接触，则能更好的传输热量，提高散热效果。
在一个可选的实施例中，盖板1上设置有用于监测活塞14移动速度的速度传感器，以及用于监测活塞14位置的位置传感器，速度传感器和位置传感器通讯连接有控制器；控制器与火花塞控制连接。
需要说明的是，通过设置位置传感器、速度传感器和控制器，能监控活塞14的移动速度和位置，当位置传感器监测到活塞14到达预设的止点，且速度传感器监测到活塞14不动时，向控制器发送信号，判定活塞14处于静止状态，控制器控制火花塞点火，从而能精准控制火花塞的点火时间，提高发动机效率。
在一个可选的实施例中，扇风机构6包括安装柱和扇叶；扇叶设置在安装柱上，扇叶绕安装柱中心轴均匀设置有多个；安装柱设置在安装轴10上。
需要说明的是，安装轴10带动安装柱转动，安装柱带动多个扇叶转动，扇叶向散热栅板7和冷却管9吹风，更有利于散热栅板7和冷却管9的散热。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (9)
1.一种燃烧室对置式自由活塞发动机，其特征在于，包括发动机本体和散热组件；
散热组件包括扇风机构(6)、散热栅板(7)、冷却箱(8)、冷却管(9)、安装轴(10)、曲柄(11)和连杆(12)；扇风机构(6)和曲柄(11)均设置在安装轴(10)上，且扇风机构(6)和曲柄(11)沿横向分别交替设置有多个；扇风机构(6)扇风方向朝向散热栅板(7)和冷却管(9)；连杆(12)两端分别与曲柄(11)和发动机本体的动力输出端转动连接；散热栅板(7)、冷却箱(8)和冷却管(9)均设置在发动机本体外表面上；散热栅板(7)沿横向并排设置有多个；冷却箱(8)与冷却管(9)连通；冷却管(9)为蛇形管，且呈蛇形设置在多个散热栅板(7)之间。
2.根据权利要求1所述的一种燃烧室对置式自由活塞发动机，其特征在于，发动机本体包括发动机模组、连接架(4)和中间板(5)；连接架(4)为矩形环状结构，且位于发动机模组外周侧；中间板(5)横向两端分别与连接架(4)内侧面连接；发动机模组沿纵向并排设置有四组，且最外侧的发动机模组与相邻发动机模组对置设置，发动机模组包括盖板(1)、第一缸体(2)、第二缸体(3)、滑动杆(13)、活塞(14)、连接片(15)、移动杆(16)、固定板(19)和连接板(20)；盖板(1)、第一缸体(2)和第二缸体(3)依次连接；第一缸体(2)内设置有燃烧室(201)，第一缸体(2)上设置有火花塞；第二缸体(3)上设置有与燃烧室(201)连通的流通口(301)；最外侧的发动机模组中的滑动杆(13)两端分别与连接架(4)和活塞(14)连接，中部的发动机模组中的滑动杆(13)两端分别与活塞(14)和中间板(5)连接，滑动杆(13)贯穿盖板(1)并与盖板(1)滑动连接；活塞(14)滑动设置在燃烧室(201)内；移动杆(16)两端分别与连接片(15)和连接板(20)连接，移动杆(16)贯穿固定板(19)并与固定板(19)滑动连接；固定板(19)设置在第二缸体(3)上。
3.根据权利要求2所述的一种燃烧室对置式自由活塞发动机，其特征在于，同一发动机模组中的燃烧室(201)沿横向并排设置有多个，四组发动机模组中的燃烧室(201)的中心轴处于同一平面上。
4.根据权利要求3所述的一种燃烧室对置式自由活塞发动机，其特征在于，第二缸体(3)上设置有滑槽；移动杆(16)上设置有挡台(17)；挡台(17)滑动设置在滑槽内部；挡台(17)与固定板(19)之间连接有弹性件(18)。
5.根据权利要求4所述的一种燃烧室对置式自由活塞发动机，其特征在于，弹性件(18)为压缩弹簧，弹性件(18)位于移动杆(16)外周。
6.根据权利要求2所述的一种燃烧室对置式自由活塞发动机，其特征在于，第一缸体(2)上设置有用于嵌入安装冷却箱(8)的安装槽(202)。
7.根据权利要求6所述的一种燃烧室对置式自由活塞发动机，其特征在于，散热栅板(7)设置在第一缸体(2)和第二缸体(3)外表面上；冷却管(9)与第一缸体(2)和第二缸体(3)外表面分别贴合；安装轴(10)转动设置在第二缸体(3)上。
8.根据权利要求2所述的一种燃烧室对置式自由活塞发动机，其特征在于，盖板(1)上设置有用于监测活塞(14)移动速度的速度传感器，以及用于监测活塞(14)位置的位置传感器，速度传感器和位置传感器通讯连接有控制器；控制器与火花塞控制连接。
9.根据权利要求1所述的一种燃烧室对置式自由活塞发动机，其特征在于，扇风机构(6)包括安装柱和扇叶；扇叶设置在安装柱上，扇叶绕安装柱中心轴均匀设置有多个；安装柱设置在安装轴(10)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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