CN204226012U - 内燃电磁空气发动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种内燃电磁空气发动机，它是将内燃活塞、压气活塞、直线电机的动子三者同轴连接，与内燃缸、压气缸、直线定子对应套装并能够上下滑动，它的进气门置于内燃缸顶部并由气动方式开关，排气门与常规的两冲程内燃机一样分布在内燃气缸壁上，由活塞上下滑行过程中开关；内燃活塞按两冲程工作，即内燃活塞膨胀驱动与之同轴连接的压气活塞和直线动子三者同步下行做功，下行完成后再由直线电机使内燃活塞和压气活塞同步上行，通过直线动子与内燃活塞交替进行上下往复运动完成内燃机进气、压缩、爆发、排气四个过程循环，使压气机输出压缩空气能作为外部气动机械或者车辆的动力源。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃电磁空气发动机，适用于机械拖动、车辆动力。
背景技术
常规的曲柄连杆机构内燃机是将热能转化为机械能，如果储存这些机械能则需要再拖动空压机，使得能量传输链变得亢长，不利于提高发动机的效率；由于常规两冲程内燃机的进气点和排气点部分重合出现串气，造成燃料浪费。
发明内容
本发明公开一种内燃电磁空气发动机，它是由内燃机、压气机、直线电机、储能系统、控制电路五大部分组成；所述的内燃机没有常规的两冲程内燃机的曲柄连杆机构，配气方法也不同于常规两冲程内燃机，它的进气门设置在内燃机的顶部，由PLC控制开启和关闭为内燃机供气；所述的压气机为活塞式压气机；它是将内燃机的活塞、压气机的活塞、直线电机的动子三者同轴连接，内燃活塞按两冲程工作，即内燃活塞膨胀驱动与之同轴连接的压气活塞和直线动子三者同步下行做功，下行完成后再由直线电机使内燃机活塞和压气机活塞同步上行；通过直线电机的动子与内燃机活塞交替上下行运动完成内燃机进气、压缩、爆发、排气四个过程循环，使活塞式压气机输出压缩空气，压缩空气由储能系统进行分配，为气动发电机、气动进气门提供的气源以及作为外部气动机械或者车辆的动力源；由于结构紧凑，没有亢长的动力传输链，有利于提高发动机的效率，再则由于直线电机易于控制，通过PLC来设定直线电机的工作状态，使内燃机的进气点和排气点错开能够避免出现串气所造成的燃料浪费。
本发明是由如下技术方案实现的：一种内燃电磁空气能发动机，包括：内燃机、与内燃机连接的压气机、与压气机连接的直线电机、为压气机储存和释放压缩空气的储能系统，为整机供电的控制电路五大部分；所述的内燃机外部设置有为其提供燃气的气动进气门，燃气点火装置；所述的储能系统包括：与压气机排气单向阀串联连接的电磁卸荷阀、压力传感器、储气罐、压力表，与储气罐连接的为蓄电池补充电能的气动发电机、为气动进气门供气的电磁阀；所述的控制电路包括：控制储能系统压力的压力传感器、分布在直线电机的定子两端的上止点传感器、下止点传感器、为整机提供智能化控制的PLC、为直线电机供电的启动器、为整机供电的蓄电池；其特征在于：所述的内燃机的活塞、压气机活塞、直线电机的动子三者同轴分布固定成一体结构，并与内燃机的气缸、压气机的缸套、直线电机的定子对应套装， 组成内燃机、压气机、直线电机三位一体结构；使内燃机的活塞、压气机的活塞、直线电机的动子能够同步上下滑动。
所述的内燃机的顶部设置有气动进气门，内燃机的排气门分布在内燃机的气缸壁上由活塞上下行关闭和打开；所述的气动进气门串联电磁阀和调节阀与储气罐连接，电磁阀由PLC间断供电使气动进气门开启或者关闭为内燃机提供混合燃气。
所述的压气机是活塞式压气机，压气机的排气管依次串联电磁卸荷阀、压力传感器与储气罐相连。
所述的储气罐还连接有为气动发电机供气的节流阀，节流阀由PLC控制使气动发电机工作与否；所述的电磁卸荷阀为两位三通阀，常态时保持压气机与储气罐相通，只有在启动发动机时电磁卸荷阀切换，与大气相通以降低启动负荷。
所述的直线电机的动子为圆柱型强磁体，直线的定子由嵌装线圈的空心矽钢片铁芯轴向分层套装在壳体内的组成，多个绕组引出线由壳体外延与启动器连接。
所述的上下止点传感器分别安装在直线定子两端，传感器的导线与PLC连接，为PLC提供内燃活塞上下止点的位置信号；所述的PLC为整机提供智能化控制，由启动按钮使发动机进入工作程序；所述的启动器与直线定子线圈连接，由PLC控制为直线电机供电，驱动同轴连接的内燃活塞、压气活塞往复运动实现内燃机点火，内燃机启动后即进入内燃和直线电机的复合运动，亦即内燃机只在下行时做功，上行则由直线电机驱动，如此往复循环使压气机进行压气作业。
本发明的积极效果
1.利用热能与电磁能交替作用使内燃活塞、压气活塞上下行完成对空气的吸气、压缩并将压缩后的空气存储于储气罐内备用，比常规内燃机的机械传动更有利于储存能量，节能效果显著。
2.直线电机可控性好，通过PLC控制可以调节内燃机的往复次数，而不是靠调节油门高低来实现。
3.燃气进气口设置在气缸上部，能够避免像常规两冲程发动机那样进排气会出现部分重合造成串气。
4.一台发动机能够同时为多台气动马达或者气缸供气。
5.可以多台发动机同时为一台气动马达供气。
6.可以在没有电源的场所作为压缩空气源驱动气动工具。
7.可以作为车辆动力，可以使用天然气、液化石油气等清洁能源。
8.运动部件少、结构简单，常规加工即可实现。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图中：1、内燃机：1-1、气缸，1-2、活塞，1-3、气动进气门，1-4、点火装置，1-5、排气管；2、压气机：2-1、缸套，2-2、活塞，2-3、进气单向阀，2-4、排气单向阀；3、直线电机：3-1、定子，3-2，动子，4、储能系统；4-1、电磁卸荷阀，4-2、压力传感器，4-3、储气罐，4-4、压力表，4-5、节流阀，4-6、气动发电机，4-7、阀门，4-8、电磁阀；5、控制电路：5-1、上止点传感器，5-2、下止点传感器，5-3、按钮，5-4、PLC，5-5、启动器，5-6、蓄电池。
具体实施方式
如图1所示：一种内燃电磁空气能发动机，包括：内燃机1、与内燃机1连接的压气机2、与压气机2连接的直线电机3、为压气机2储存和释放压缩空气的储能系统4，为整机供电的控制电路5五大部分；所述的内燃机1外部设置有为其提供燃气的气动进气门1-3，燃气点火装置1-4；所述的储能系统4包括：与压气机2的排气单向阀2-4串联连接的电磁卸荷阀4-1、压力传感器4-2、储气罐4-3、压力表4-4，与储气罐4-3连接的为蓄电池5-6补充电能的气动发电机4-6、为气动进气门1-3供气的电磁阀4-8；所述的控制电路5包括：控制储能系统4的压力传感器4-2、分布在直线电机3的定子3-1两端的上止点传感器5-1、下止点传感器5-2、为整机提供智能化控制的PLC 5-4、为直线电机3供电的启动器5-5、为整机供电的蓄电池5-6；其特征在于：所述的内燃机1的活塞1-2、压气机2的活塞2-2、直线电机3的动子3-2三者同轴分布固定成一体结构，并与内燃机1的气缸1-1、压气机2的缸套2-1、直线电机3的定子3-1对应套装，组成内燃机1、压气机2、直线电机3的三位一体结构，使内燃机1的活塞1-2、压气机2的活塞2-2、直线电机3的动子3-2能够同步上下滑动。
所述的内燃机1的顶部设置有气动进气门1-3，内燃机1的排气门分布在内燃机1的气缸1-1的壁上，由活塞1-2上下行关闭和打开；所述的气动进气门1-3串联电磁阀4-8和调节阀4-5与储气罐4-3连接，电磁阀4-8由PLC5-4间断供电使气动进气门1-3开启或者关闭为内燃机1提供混合燃气。
所述的压气机2是活塞式压气机，压气机2的排气单向阀2-4依次串联电磁卸荷阀4-1、压力传感器4-2与储气罐4-3相连；所述的储气罐4-3还连接有为气动发电机4-6供气的节流 阀4-5，节流阀4-5由PLC5-4控制使气动发电机4-6工作与否；所述的电磁卸荷阀4-1为两位三通阀。
如图1、2所示：所述的直线电机3的动子3-2为圆柱型强磁体，直线电机3的定子3-1由嵌装线圈的空心矽钢片铁芯轴向分层固定组成，多个绕组引出线外延与启动器5-5连接；所述的上下止点传感器5-1、5-2分别安装在直线电机3的定子3-1两端，传感器5-1、5-2的导线与PLC连接。
Claims (4)
1.一种内燃电磁空气发动机，包括：内燃机(1)、与内燃机(1)连接的压气机(2)、与压气机(2)连接的直线电机(3)、为压气机(2)储存和释放压缩空气的储能系统(4)，为整机供电的控制电路(5)五大部分；所述的内燃机(1)外部设置有为其提供燃气的气动进气门(1-3)，燃气点火装置(1-4)；所述的储能系统(4)包括：与压气机(2)的排气单向阀(2-4)串联连接的电磁卸荷阀(4-1)、压力传感器(4-2)、储气罐(4-3)、压力表(4-4)，与储气罐(4-3连接的为蓄电池(5-6)补充电能的气动发电机(4-6)、为气动进气门(1-3)供气的电磁阀(4-8)；所述的控制电路(5)包括：控制储能系统(4)的压力传感器(4-2)、分布在直线电机(3)的定子(3-1)两端的上止点传感器(5-1)、下止点传感器(5-2)、为整机提供智能化控制的PLC(5-4)、为直线电机(3)供电的启动器(5-5)、为整机供电的蓄电池(5-6)；其特征在于：所述的内燃机(1)的活塞(1-2)、压气机(2)的活塞(2-2)、直线电机(3)的动子(3-2)三者同轴分布固定成一体结构，并与内燃机(1)的气缸(1-1)、压气机(2)的缸套(2-1)、直线电机(3)的定子(3-1)对应套装，组成内燃机(1)、压气机(2)、直线电机(3)的三位一体结构，使内燃机(1)的活塞(1-2)、压气机(2)的活塞(2-2)、直线电机(3)的动子(3-2)能够同步上下滑动。
2.根据权利要求1所述的内燃电磁空气发动机，其特征在于：所述的内燃机(1)的顶部设置有气动进气门(1-3)，内燃机(1)的排气门分布在内燃机(1)的气缸(1-1)壁上；所述的气动进气门(1-3)串联电磁阀(4-8)和调节阀(4-5)与储气罐(4-3)连接，电磁阀(4-8)由PLC(5-4)间断供电使气动进气门(1-3)开启或者关闭为内燃机(1)提供混合燃气。
3.根据权利要求1所述的内燃电磁空气发动机，其特征在于：所述的压气机(2)是活塞式压气机，压气机(2)的排气单向阀(2-4)依次串联电磁卸荷阀(4-1)、压力传感器(4-2)与储气罐(4-3)相连；所述的储气罐(4-3)还连接有为气动发电机(4-6)供气的节流阀(4-5)，节流阀(4-5)由PLC(5-4)控制使气动发电机(4-6)工作与否；所述的电磁卸荷阀(4-1)为两位三通阀。
4.根据权利要求1所述的内燃电磁空气发动机，其特征在于：所述的直线电机(3)的动子(3-2)为圆柱型强磁体，直线电机(3)的定子(3-1)由嵌装线圈的空心矽钢片铁芯轴向分层固定组成，多个绕组引出线外延与启动器(5-5)连接；所述的上下止点传感器(5-1、5-2)分别安装在直线电机(3)的定子(3-1)两端，传感器(5-1、5-2)的导线与PLC(5-4)连接。
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| CN110726559A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-24 | 北京理工大学 | 基于快速压缩/压缩膨胀机的内燃机燃烧性能测试台架 |
| CN110778392A (zh) * | 2019-07-23 | 2020-02-11 | 上海交通大学 | 一种自由活塞式内燃机发电机 |
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