CN118223984A - 一种摆动式内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种摆动式内燃机，涉及内燃机技术领域。一种摆动式内燃机，包括机体和两个发动机汽缸。机体内设置有连杆，连杆的两端分别与两个发动机汽缸的活塞连接，连杆上设置有永磁体，机体上设置有与永磁体匹配的绕组，绕组和永磁体组成直线电机，绕组连接有蓄电组件。连杆上设置有位置检测器，位置检测器用于检测活塞的位置，位置检测器连接有控制单元，两个发动机汽缸上设置有点火器，点火器均与控制单元连接。连杆上还设置有速度传感器，速度传感器与控制单元连接。该摆动式内燃机能够将热能可直接转换成机械能、电能或其它势能，大大降低了发动机的自身能量消耗，并大大提高了燃料的热能转化，同时能够实现稳定输出能量的目的。

Description

一种摆动式内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，具体而言，涉及一种摆动式内燃机。

背景技术

现在市场上出现的发动机基本都是内燃曲轴型发动机。发动机的曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动部分，发动机的曲柄连杆机构主要包括汽缸、活塞、连杆和曲轴等几部分，在作功冲程中，它将燃料燃烧产生的热能驱动活塞的直线往复运动转化成曲轴的旋转运动，从而把热能转变为机械能，以对外输出动力。在现有的发动机做功过程中，需要把活塞的来回摆动转换成曲轴的转动过程，存在着一定的能量损失，影响了发动机的工作效率；另外，曲柄连杆机构本身结构较复杂，加工和维修困难。目前在石油资源越来越紧张的情况下，提高发动机的工作效率也越来越重要，因此通过改变发动机结构来提高工作效率是亟需解决的问题。为了解决上述问题：专利公开号为：CN107091154A的专利公开了一种直线往复式活塞发动机，该发动机将活塞的直线运动直接转化成动力，节约了中间部分的能源消耗从而提高了发动机的效率。

但是，上述专利公开的技术方案至少还存在如下问题：该技术方案仅仅通过主轴的往复运动来输出动力，无法进行发电。同时，该发动机中每个气室内的燃烧是不可控的，无法做到精确控制主轴的行程，从而无法精确的控制主轴的动力输出，达到稳定发电的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摆动式内燃机，其能够将热能可直接转换成机械能、电能或其它势能，大大降低了发动机的自身能量消耗，并大大提高了燃料的热能转化，同时能够实现稳定输出能量的目的。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种摆动式内燃机，包括机体和两个发动机汽缸，两个发动机汽缸对称设置于机体两侧，且两个发动机汽缸的行程方向位于同一直线上，机体内设置有连杆，连杆的两端分别与两个发动机汽缸的活塞连接，连杆上设置有永磁体，机体上设置有与永磁体匹配的绕组，绕组和永磁体组成直线电机，绕组连接有蓄电组件；

连杆上设置有位置检测器，位置检测器用于检测活塞的位置，位置检测器连接有控制单元，两个发动机汽缸上设置有点火器，点火器均与控制单元连接；

连杆上还设置有速度传感器，速度传感器与控制单元连接。

在本发明的一些实施例中，上述任意发动机汽缸内设置有排气口和进气口，排气口和进气口分别位于活塞两侧。

在本发明的一些实施例中，上述任意发动机汽缸上开设有汽缸扫气室，汽缸扫气室连通有配气机构。

在本发明的一些实施例中，上述任意发动机汽缸上设置有冷却机构，用于实现对发动机汽缸的冷却。

在本发明的一些实施例中，上述连杆通过直线轴承设置于机体上。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明提供一种摆动式内燃机，包括机体和两个发动机汽缸。上述机体用于安装和承载其它部件。上述发动机汽缸是圆筒形空室，里面有一个由工作流体的压力或膨胀力推动的活塞。

两个上述发动机汽缸对称设置于上述机体两侧，且两个发动机汽缸的行程方向位于同一直线上，上述机体内设置有连杆，上述连杆的两端分别与两个发动机汽缸的活塞连接，上述连杆上设置有永磁体，上述机体上设置有与上述永磁体匹配的绕组，上述绕组和上述永磁体组成直线电机，上述绕组连接有蓄电组件。上述连杆上设置有位置检测器，上述位置检测器用于检测活塞的位置，上述位置检测器连接有控制单元，两个上述发动机汽缸上设置有点火器，上述点火器均与上述控制单元连接。上述连杆上还设置有速度传感器，上述速度传感器与上述控制单元连接。

上述连杆上的永磁体和机体上的绕组配合，可组成直线电机，通过连杆带动永磁体在绕组范围内做切割磁感线运动来完成发电。

上述连杆两端分别连接两个发动机汽缸内的活塞后，当一个发动机汽缸点火后，产生较大的动能推动活塞移动，在移动过程中活塞会带动连杆移动。此时，上述位置检测器和速度传感器会实时检测到活塞的位置信息和速度信息，并将检测到的各个信息实时传输到控制单元。上述控制单元接收到信息后根据预设的程序分析处理得到另一个发动机汽缸的点火信息，并控制对应的点火器执行点火。这样可采用直线式的汽缸结构，相比于传统的发动机检索了曲柄曲轴等零件，其压缩比可实现自由控制、体积可以做的非常紧凑小巧。此外，采用控制单元与其对应的位置检测器和速度传感器配合可进一步的提升能量输出稳定性，达到精确控制的目的。例如：为了描述方便规定两个发动机汽缸分别为左汽缸和右汽缸，当一个左汽缸点火后，产生较大的动能推动活塞向右移动后，活塞的位置达到右侧额定点火位置后，控制单元根据接收到的信息判断达到额定点火位置，此时，控制单元控制右汽缸对应的点火器进行点火。点火后，左汽缸停止产生压力，而右汽缸产生压力，但是在左汽缸的活塞以及连杆在惯性作用下继续带动右汽缸内的活塞向右移动，直到消耗完左汽缸产生的动能。此时因右汽缸已经点火，内部存在较大压力，可推动其内的活塞向左运动，使连杆到达左侧额定点火位置后，控制单元根据接收到的信息判断达到额定点火位置，此时，控制单元控制左汽缸对应的点火器进行点火，如此可实现稳定的往复运动，使连杆上的永磁体移动后与绕组配合进行发电。最后电力会存储在蓄电组件。在一些情况下，由于汽缸产生的动能过小或出现动能损失，动能不足以将火势推送至对应的额定点火位置时，此时，控制单元根据速度信息和位置信息可计算出该状态下能否达到对应的额定点火位置，并做出判断。若判断无法达到，则分析计算提前控制对应点火器点火的时效。最后，控制单元根据时效结果来控制对应点火器在时效范围内提前点火来维持连杆稳定的往复运动。

因此，该摆动式内燃机能够将热能可直接转换成机械能、电能或其它势能，大大降低了发动机的自身能量消耗，并大大提高了燃料的热能转化，同时能够实现稳定输出能量的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图。

图标：1-机体，2-发动机汽缸，3-连杆，4-永磁体，5-绕组，6-位置检测器，7-速度传感器，8-点火器，9-排气口，10-进气口，11-汽缸扫气室，12-驱动线圈，13-活塞，14-逆止阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参照图1和图2，图1所示为本发明实施例的结构示意图；图2为图1中A处的放大图。本实施例提供一种摆动式内燃机，包括机体1和两个发动机汽缸2。上述机体1用于安装和承载其它部件。上述发动机汽缸2是圆筒形空室，里面有一个由工作流体的压力或膨胀力推动的活塞13。

在本实施例中，两个上述发动机汽缸2对称设置于上述机体1两侧，且两个发动机汽缸2的行程方向位于同一直线上，上述机体1内设置有连杆3，上述连杆3的两端分别与两个发动机汽缸2的活塞13连接，上述连杆3上设置有永磁体4，上述机体1上设置有与上述永磁体4匹配的绕组5，上述绕组5和上述永磁体4组成直线电机，上述绕组5连接有蓄电组件。上述活塞13上设置有位置检测器6，上述位置检测器6用于检测活塞13的位置，上述位置检测器6连接有控制单元，两个上述发动机汽缸2上设置有点火器8，上述点火器8均与上述控制单元连接。上述连杆3上还设置有速度传感器7，上述速度传感器7与上述控制单元连接。

在本实施例中，上述连杆3上的永磁体4和机体1上的绕组5配合，可组成直线电机，通过连杆3带动永磁体4在绕组5范围内做切割磁感线运动来完成发电。

在本实施例中，上述连杆3两端分别连接两个发动机汽缸2内的活塞13后，当一个发动机汽缸2点火后，产生较大的动能推动活塞13移动，在移动过程中活塞13会带动连杆3移动。此时，上述位置检测器6和速度传感器7会实时检测到活塞13的位置信息和速度信息，并将检测到的各个信息实时传输到控制单元。上述控制单元接收到信息后根据预设的程序分析处理得到另一个发动机汽缸2的点火信息，并控制对应的点火器8执行点火。这样可采用直线式的汽缸结构，相比于传统的发动机检索了曲柄曲轴等零件，其压缩比可实现自由控制、体积可以做的非常紧凑小巧。

此外，采用控制单元与其对应的位置检测器6和速度传感器7配合可进一步的提升能量输出稳定性，达到精确控制的目的。例如：为了描述方便规定两个发动机汽缸2分别为左汽缸和右汽缸，左汽缸点火后，产生较大的动能推动活塞13向右移动后，连杆3的位置达到右侧额定点火位置后，控制单元根据接收到的信息判断达到额定点火位置，此时，控制单元控制右汽缸对应的点火器8进行点火。点火后，左汽缸停止产生压力，而右汽缸产生压力，但是在左汽缸的活塞13以及连杆3在惯性作用下继续带动右汽缸内的活塞13向右移动，直到消耗完左汽缸产生的动能。此时因右汽缸已经点火，内部存在较大压力，可推动其内的活塞13向左运动，使连杆3到达左侧额定点火位置后，控制单元根据接收到的信息判断达到额定点火位置，此时，控制单元控制左汽缸对应的点火器8进行点火，如此可实现稳定的往复运动，使连杆3上的永磁体4移动后与绕组5配合进行发电。最后电力会存储在蓄电组件。在一些情况下，由于汽缸产生的动能过小或出现动能损失，动能不足以将火势推送至对应的额定点火位置时，此时，控制单元根据速度信息和位置信息可计算出该状态下能否达到对应的额定点火位置，并做出判断。若判断无法达到，则分析计算提前控制对应点火器8点火的时效。最后，控制单元根据时效结果来控制对应点火器8在时效范围内提前点火来维持连杆3稳定的往复运动。

因此，该摆动式内燃机能够将热能可直接转换成机械能、电能或其它势能，大大降低了发动机的自身能量消耗，并大大提高了燃料的热能转化，同时能够实现稳定输出能量的目的。

在本实施例的一些实施方式中，任意上述发动机汽缸2内设置有排气口9和进气口10，上述排气口9和上述进气口10分别位于活塞13两侧。上述排气口9用于排出燃烧后产生的废气或压力产生后需要气体的进出，上述进气口10用于输入燃烧需要的气体或压力生产所需要气体进出。上述进气口10处设置有逆止阀14。

在本实施例的一些实施方式中，任意上述发动机汽缸2上开设有汽缸扫气室11。上述发动机汽缸2上的吹扫室主要用于实现对汽缸的吹扫，保证汽缸清洁。汽缸扫气室11连通有配气机构(图中未示出)。

在本实施例的一些实施方式中，任意上述发动机汽缸2上设置有冷却机构，用于实现对发动机汽缸2的冷却。该配气机构用于为汽缸扫气室11实现冷却发动机汽缸2提供配气。

在本实施例中，上述冷却机构主要用于实现对发动机汽缸2的冷却，可避免因此温度过高出现非正常运行的情况发生。具体的，在本实施例中，上述冷却机构包括风冷和水冷等冷却结构。上述冷却结构均为现有方案，若有不清楚，请参考现有技术。

在本实施例的一些实施方式中，上述连杆3通过直线轴承设置于上述机体1上。上述直线轴承用于安装连杆3，使连杆3能够实现沿其轴线方向的滑动。

在使用时，同样的，为了描述方便规定两个发动机汽缸2分别为左汽缸和右汽缸。工作时，通过控制单元控制左汽缸点火后，产生较大的动能推动活塞13向右移动后，活塞13的位置达到右侧额定点火位置后，控制单元根据接收到的信息判断达到额定点火位置，此时，控制单元控制右汽缸对应的点火器8进行点火。点火后，左汽缸停止产生压力，而右汽缸产生压力，但是在左汽缸的活塞13以及连杆3在惯性作用下继续带动右汽缸内的活塞13向右移动，直到消耗完左汽缸产生的动能。此时因右汽缸已经点火，内部存在较大压力，可推动其内的活塞13向左运动，使连杆3到达左侧额定点火位置后，控制单元根据接收到的信息判断达到额定点火位置，此时，控制单元控制左汽缸对应的点火器8进行点火，如此可实现稳定的往复运动，使连杆3上的永磁体4移动后与绕组5配合进行发电。最后电力会存储在蓄电组件。在一些情况下，由于汽缸产生的动能过小或出现动能损失，动能不足以将火势推送至对应的额定点火位置时，此时，控制单元根据速度信息和位置信息可计算出该状态下能否达到对应的额定点火位置，并做出判断。若判断无法达到，则分析计算提前控制对应点火器8点火的时效。最后，控制单元根据时效结果来控制对应点火器8在时效范围内提前点火来维持连杆3稳定的往复运动。

需要说明的是，在本实施例中，上述蓄电组件连接有或自带有蓄电量检测器，该蓄电量检测器与控制单元连接。该蓄电检测器将检测到的电量信息传输到控制单元，该控制单元则能够分析处理电量信息，并判断电量是否充满。例如，判断充满后，控制单元可控制蓄电组件断开或增加电阻进行消耗电能。

在其它实施例中，上述点火器8与蓄电组件连接，由蓄电组提供点火电源。进一步的，一些实施例中，上述机壳上设置有两个驱动线圈12，两个驱动线圈12均能与永磁铁配合，两个驱动线圈12分别位于绕组5两侧。两个驱动线圈12分别用于与永磁体4配合，通过该将两个驱动线圈12通电后可与永磁体4配合形成电机，该电机用于驱动连杆3往复运动。在往复运动稳定后，可通过启动点火器8点火来实现对连杆3的稳定驱动，使连杆3能够继续往复运动，同时，控制单元可控制两个驱动线圈12断电，并切换为发电模式进行正常的发电工作。

需要说明的是，在本实施例中，上述控制单元是一种现有的集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种摆动式内燃机，其特征在于，包括机体和两个发动机汽缸，两个所述发动机汽缸对称设置于所述机体两侧，且两个发动机汽缸的行程方向位于同一直线上，所述机体内设置有连杆，所述连杆的两端分别与两个发动机汽缸的活塞连接，所述连杆上设置有永磁体，所述机体上设置有与所述永磁体匹配的绕组，所述绕组和所述永磁体组成直线电机，所述绕组连接有蓄电组件；

所述连杆上设置有位置检测器，所述位置检测器用于检测活塞的位置，所述位置检测器连接有控制单元，两个所述发动机汽缸上设置有点火器，所述点火器均与所述控制单元连接；

所述连杆上还设置有速度传感器，所述速度传感器与所述控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的摆动式内燃机，其特征在于，任意所述发动机汽缸内设置有排气口和进气口，所述排气口和所述进气口分别位于活塞两侧。

3.根据权利要求1所述的摆动式内燃机，其特征在于，任意所述发动机汽缸上开设有汽缸扫气室，所述汽缸扫气室连通有配气机构。

4.根据权利要求1所述的摆动式内燃机，其特征在于，任意所述发动机汽缸上设置有冷却机构，用于实现对发动机汽缸的冷却。

5.根据权利要求1所述的摆动式内燃机，其特征在于，所述连杆通过直线轴承设置于所述机体上。