CN201193565Y - 新型对峙式混合动力发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型对峙式混合动力发动机，包括内燃机、动圈动磁式三机一体直线电机和单向器组合运动转换装置，依靠预置的氧气补给系统，通过增氧强制喷射提高进气能力，采用低量或微量燃料的直喷引燃技术，提高燃烧效率；采用齿轮单向器运动转换装置，两边动力源的直线往复运动经齿条与单向器齿轮啮合后，作用力与力臂始终保持切向用力，极大地提高了运动转换效率。同时，在直线电机的作用下可以实现常压排放，因而具有充分利用燃烧后的废气能量、降低排气噪声的作用。该混合动力发动机克服现有内燃机和混合动力发动机存在的缺陷，提供一种对石油燃料和其它燃料的依赖小、消耗低、环境污染小，特别是效率高、能耗低的新型混合动力发动机。

Description

新型对峙式混合动力发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机领域，特别是一种混合动力发动机。

背景技术

石油资源的短缺和价格高涨以及环境污染逐渐加重，使人们急需找到替代石油的能源，或寻求环保节能的动力机械，因此各种电动发动机、油(气)电混合动力发动机、压缩空气发动机等应运而生。但是，目前的各种新型发动机有诸多难以克服的问题，比如由于自然吸气方式的局限，一直不能完全满足内燃机对进气数量的需求。各种增压技术、多气门技术等，虽然都有一定的效果，却均不能摆脱自然吸气条件下活塞泵吸能力的限制，更不能克服高温气缸的高蒸发效应对进气数量的排斥和阻碍。再比如传统的运动转换机构为曲轴连杆系统，在转换过程中能量损失和机械摩擦导致的使用寿命缩短一直没有很好的解决办法。特别是制造成本高、使用成本高且工序繁杂，更是现有发动机难以克服的弊端

发明内容

本实用新型混合动力发动机，是为了克服上述现有内燃机和混合动力发动机存在的缺陷，提供一种对石油燃料和其它燃料的依赖小、消耗低、环境污染小，特别是效率高、能耗低的新型混合动力发动机。

本实用新型混合动力发动机的技术方案：一种新型新型对峙式混合动力发动机，包括内燃机、动圈动磁式三机一体直线电机和单向器组合运动转换装置8，其特征为内燃机设置于单向器组合运动转换装置8的一侧，内燃机连杆7与单向器组合运动转换装置8的齿条10一端固结；动圈动磁式三机一体直线电机设置于与内燃机相对的单向器组合运动转换装置8的另一侧，直线电机连杆11与单向器组合运动转换装置8的齿条10另一端固结；内燃机喷油嘴2通过输油管23与高压油泵22连接，高压油泵22与燃料箱21连接；内燃机进气门3通过高压气体输气管20连接到储气罐17；动圈动磁式三机一体直线电机排气门15通过输气管16连接到储气罐17；储气罐17通过减压阀19与氧气瓶18连接。

内燃机采用二冲程内燃机。

本实用新型混合动力发动机，依靠预置的氧气补给系统，通过增氧强制喷射提高进气能力，采用低量或微量燃料的直喷引燃技术，提高燃烧效率。同时，在直线电机的作用下可以实现常压排放，因而具有充分利用燃烧后的废气能量、降低排气噪声的作用。

本实用新型混合动力发动机采用齿轮单向器运动转换装置，两边动力源的直线往复运动经齿条与单向器齿轮啮合后，作用力与力臂始终保持切向用力，极大地提高了运动转换效率。

直线电机作为空气压缩机，把压缩空气输送到储气罐。储气罐送气门与内燃机进气门经压力管固结。储气罐与一预置的氧气瓶连接，氧气瓶的强大压力经减压阀减压后为储气罐补充压力氧气，保证储气罐内气体压力为所需要并增大含氧量。储气罐内的气体压力依据内燃机燃爆所需气体压力设定，氧气通过减压阀自动补给。减压阀的压力设定为比储气罐内压力低，当储气罐因向内燃机供气而压力减小到这个特定点时就会自动为储气罐补气补压，从而使内燃机获得高氧、高压气体，氧气的助燃作用使燃料的燃烧效率会有很大提高，稀燃范围也得以拓宽。直线电机推挽力的协同作用，有利于充分利用内燃机做功即将终了时的剩余能量。压缩机的进气门设计在汽缸内侧，为多气门负压自然吸进。压缩气体时，在复位弹簧(或者控制电磁铁)作用下进气门关闭。排气门在储气罐气体压力作用下关闭，只有当压缩机内的压力大于储气罐内气体的压力时才能自动打开，压缩气体才能进入储气罐。

在不需要发动机输出大功率时，直线电机可以利用内燃机动力发电。

本实用新型还涉及在一定路况下直线电机作为发动机独立工作。

下面结合附图一说明工作过程：

图1为新型对峙式混合动力发动机结构图

图2为新型混合动力发动机的组合一结构图

图中，1火花塞，2喷油嘴，3内燃机进气门，4内燃机排气门，5燃烧室，6内燃机活塞，7内燃机连杆，8运动转换装置，9动力轴，10齿条，11直线电机连杆，12直线电机动子活塞，13直线电机气室，14直线电机进气门，15直线电机排气门，16输气管，17储气罐，18氧气瓶，19减压阀，20高压气体输气管，21燃料(油、天然气等)箱，22高压油泵，23输油管，24、25直线电机，26、27内燃机，28连杆插销。

如图1，新型对峙式混合动力发动机包括内燃机、动圈动磁式三机一体直线电机和单向器组合运动转换装置8，其特征为内燃机设置于单向器组合运动转换装置8的一侧，内燃机连杆7与单向器组合运动转换装置8的齿条10一端固结；动圈动磁式三机一体直线电机设置于与内燃机相对的单向器组合运动转换装置8的另一侧，直线电机连杆11与单向器组合运动转换装置8的齿条10另一端固结；内燃机喷油嘴2通过输油管23与高压油泵22连接，高压油泵22与燃料箱21连接；内燃机进气门3通过高压气体输气管20连接到储气罐17；动圈动磁式三机一体直线电机排气门15通过输气管16连接到储气罐17；储气罐17通过减压阀19与氧气瓶18连接。接通电源，直线电机进气门14和内燃机排气门4在控制电磁铁(或凸轮轴)的作用下打开，同时直线电机电磁线圈通电产生磁场，作用于动子活塞12向内燃机方向运动并抽吸空气进入气室13，经连杆推动内燃机活塞6向尾端运动并排出上次运动后残余废气。当内燃机活塞到达尾止点时，活塞位置传感器发出信号，直线电机首端截止返回线圈接通，内燃机进气门3在控制电磁铁(或凸轮轴)的作用下打开，储气罐17内的压力气体经高压输气管20喷入燃烧室5内，在直线电机拉力和气体推力作用下，内燃机活塞向直线电机方向运动。在适量压力气体进入燃烧室后，进气门关闭，燃料21经高压油(气)泵22增压后通过输油(气)管23、喷油(气)嘴2直接喷入燃烧室，随即火花塞1点火，混合压力油气燃烧爆发，内燃机活塞在爆发气体强大压力的推动下再次加速运动，通过内燃机连杆7到达运动转换装置8，经运动转换后由动力轴9输出旋转运动对外做功。

同时，内燃机的直线运动经运动转换装置的齿条10、电机连杆11推动直线电机动子活塞向电机尾端运动压缩空气，当气体被压缩到一定压力后推动排气门15自动打开，压缩空气经输气管16进入压力储气罐17以备内燃机使用。预置氧气瓶18作为增氧和补压装置，经减压阀19减压到适合压力进入储气罐。

当电机动子活塞到达尾止点时，动子位置传感器发送信号，尾端截止返回线圈接通，并且置于直线电机尾端的与动子磁极相反的安保永磁铁发挥磁性弹簧作用，没有排进储气罐的压缩空气发挥空气弹簧作用，一起推动动子活塞做返回运动，继而直线电机线圈顺次接通，动子活塞继续向前运动。直线电机排气门在汽缸负压和储气罐压力作用下自动关闭，进气门打开，吸进空气；内燃机排气门打开，经内燃机活塞推压排出废气。一次完整的往复运动结束，发动机正常运转。

以上述为核心，本实用新型混合动力发动机，经过对置组合可以有多种形式。

如图2所示当把两个内燃机对置组合以后，由以上所述，直线电机24、25作为电动机发挥启动作用，内燃机26、27正常运转后，直线电机就是空气压缩机或发电机。当路况需要直线电机独立工作时，连杆插销28分离，内燃机停止工作，直线电机独立工作。

根据负载大小和对于动力的总体要求，可将两组或多组混合动力发动机在同一个动力轴上依次固结组合就可以得到多种结构，其工作过程与核心结构相同。

本实用新型涉及新型的动圈动磁式三机一体直线电机、单向器组合运动转换装置本设计人已分别申请实用新型专利，申请号分别为200820019722.1和200820019150.7。

动圈动磁式三机一体直线电机的技术方案：本直线电机的结构包括动子、定子、安全与返回永磁铁、截止返回线圈和气缸体，其特征在于定子由多个线圈串联组成，呈环形环绕于气缸体外；动子由永磁铁与轻质活塞固结构成，位于气缸体内；活塞靠近气缸体内部前端一侧与电机连杆固结；气缸体内部前端设有截止返回线圈，尾端设有与动子永磁铁磁极相反的安全与返回永磁铁或电磁铁，并与机壳固结；尾端还设有进气门与排气门。

为防止磁泄漏对周围其他部件产生不利影响，整机由磁屏蔽外壳包裹。

单向器组合运动转换装置一种新型单向器，其特征为它包括依次固结为一体的齿轮、单向轴承、动力轴，与齿轮啮合的齿条，齿轮有效角θ取值范围为0—2π。

新型单向器单向轴承也可以是飞轮或棘轮，齿条的两端或一端设有连接动力源的连接部。

Claims (2)

1.一种新型对峙式混合动力发动机，包括内燃机、动圈动磁式三机一体直线电机和单向器组合运动转换装置(8)，其特征为内燃机设置于单向器组合运动转换装置(8)的一侧，内燃机连杆(7)与单向器组合运动转换装置(8)的齿条(10)一端固结；动圈动磁式三机一体直线电机设置于与内燃机相对的单向器组合运动转换装置(8)的另一侧，直线电机连杆(11)与单向器组合运动转换装置(8)的齿条(10)另一端固结；内燃机喷油嘴(2)通过输油管(23)与高压油泵(22)连接，高压油泵(22)与燃料箱(21)连接；内燃机进气门(3)通过高压气体输气管(20)连接到储气罐(17)；动圈动磁式三机一体直线电机排气门(15)通过输气管(16)连接到储气罐(17)；储气罐(17)通过减压阀(19)与氧气瓶(18)连接。

2.根据权利要求1所述的新型对峙式混合动力发动机，其特征在于内燃机为二冲程内燃机。

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