CN212130616U - 一种压爆内燃式高副传动发电机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压爆内燃式高副传动发电机构，包括气缸体、活塞体和输出轴，所述输出轴与发电机连接，其中：所述的气缸体两端分别设置有气缸盖，所述活塞体的两端分别与对应的气缸盖之间形成气缸；且两端的气缸体及气缸盖上均设有与对应气缸贯通的排气孔、进气门和泵‑喷油嘴；所述的活塞体中段设有活塞齿条，所述输出轴对应该活塞齿条设置，且输出轴上设置有与活塞齿条相啮合的输出齿轮；所述的发电机上的发电机转子与气缸体之间设置有限位装置。本实用新型结构简单，制造维修成本低，采用“压爆燃”燃烧方式混合气得到充分燃烧，提高燃油经济性，排气污染低等特点，发电输出适用于各种汽车、机器人等需要独立电源的机械供电。

Description

一种压爆内燃式高副传动发电机构

技术领域

本实用新型涉及内燃发电机领域，特别指一种压爆内燃式高副传动发电机构。

背景技术

现有内燃发动机多是采用曲柄连杆机构将活塞顶的燃气压力即往复运动转变为旋转扭距输出，该曲柄连杆机构存在结构复杂，燃油效率低等缺点。随着科技的发展，发动机的一些油耗高、排气污染严重的缺点都在不断的改进之中，而发动机的曲轴、连杆机构制约了发动机的燃油有效利用率。

CN103573406A公开了一种双气缸对置式自由活塞内燃发电机，该发电机通过左侧的两自由活塞内燃机的气缸内同时爆发，推动两活塞组件向右侧运动。活塞组件中的齿条连杆带动换向齿轮转动，使与换向齿轮啮合的发电机动子向左运动，切割磁感线，产生电能输出。直至两活塞组件到达右侧气缸上止点，右侧两气缸内同时产生爆发压力，进入下一循环。该发电机是采用两组自由活塞内燃机与直线发电机并联的结构形式，通过换向齿轮实现了活塞组件与发电机动子同步反向运动，使所有活塞组件的惯性力与发电机动子的惯性力相平衡，解决了系统的振动问题。该发电机采用双气缸对置，连杆上有齿条带动换向轮，再带动发电机动子，其目的是为了使活塞与发电机动子方向相反，解决振动问题。该方案存在的问题有：直线发电机工作行程短，产出效益低。自由活塞在气缸工作无法控制，容易造成发动机停机，启动困难。且该发电机主要是通过采用两活塞组件结构解决运动件轴向上的振动问题，因此整体结构件大，同样存在燃烧不充分带来的排气污染问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种压爆内燃式高副传动发电机构。

本实用新型的技术方案是构造一种包括气缸体，设置在气缸内的活塞体，和连接活塞体并输送动能的输出轴的发电机构，所述输出轴与发电机连接，其中：所述的气缸体两端分别设置有气缸盖，所述活塞体的两端分别与对应的气缸盖之间形成气缸；且两端的气缸体及气缸盖上均设有与对应气缸贯通的排气孔、进气门和泵-喷油嘴；所述的活塞体中段设有活塞齿条，所述输出轴对应该活塞齿条设置，且输出轴上设置有与活塞齿条相啮合的输出齿轮；所述的发电机上的发电机转子与气缸体之间设置有限位装置。

优选的，所述的限位装置为电磁铁，且所述限位装置对应设置一组或者两组于发电机转子与气缸体之间。电磁铁限位结构可根据实际需要调节磁力大小，进而控制活塞体暂停的时间，延长气缸内气体燃烧时间以达到所需的爆燃力。限位装置的设置数量可根据活塞齿条与输出齿轮的大小，以及传动活塞体的行程长度来确定，以适应不同功率、行程的需要。

优选的，所述的排气孔设置在活塞体开始压缩气缸内气体起始端前的气缸体上，且活塞体外壁与排气孔底面接触密封；所述的进气门和泵-喷油嘴设置在气缸盖上。排气孔的设置用于在气缸压缩气体前完成排气、进气，压缩开始后行经的活塞体封住排气孔使得气缸形成密封的压缩空间。

优选的，所述的气缸体、活塞体与气缸盖设置一组或者两组，形成两气缸结构或者四气缸结构，所述输出轴设置在上、下气缸体内的活塞体之间，并同时与上、下活塞体齿条齿轮啮合传动。一组设计可形成两缸二冲程发动机结构，两组设计通过控制做功可形成二冲程发动机，和四缸四冲程发动机结构，以满足不同发电需求。

进一步的，所述的四气缸结构的气缸盖上还设有排气门，通过排气门的控制可转换成不同冲程的发电结构。

本实用新型利用发电机正反向旋转的惯性力和发电机内的限位电磁铁迫使活塞将刚点燃的混合气压在燃烧室内多燃烧一会，直到高温高压气体的膨胀力超过电磁力时突然释放。这种“爆燃”粗爆式的力在发电机大量发电输出的同时迅速消耗，活塞行至下止点时，混合气已基本燃烧完毕，动力增加、排放的有害气体减少。这种燃烧方式就叫“压爆燃”技术。而这种做功方式恰恰是原内燃发动机最怕发生的，一但“爆燃”活塞敲缸、功率不足、燃油消耗高、冷却液温度高等病害。

本实用新型的优点及有益效果：

本实用新型活塞、输出轴两缸共用，飞轮由发电机转子代替，升功率大，制造维修成本低，采用现有电控技术可在不做任何机械改动下随意调整气缸压缩比如即进气门迟关压缩比低，喷油时间、油量大小等。采用“压爆燃”燃烧方式混合气得到充分燃烧，提高燃油经济性，排气污染低等特点，发电输出适用于各种汽车、机器人等需要独立电源的机械供电。

本实用新型活塞体上的齿条带动的是发电机传动轮，目的是将活塞体的左右移动转为旋转扭矩，这种功能代替现有发动机曲轴连杆机构；齿轮是代替曲轴起到活塞与发电机转子相连的作用，活塞体做功传给发电机转子旋转发电，活塞体需要压缩时提供动力。双缸对置主要是为了取消现有发动机的活塞销，因为有活塞销活塞在爆燃时敲缸。本实用新型结构可完成现有发动机的所有功能，活塞齿条左右移动通过输出轴带动发电机转子正反时针旋转，活塞一行程转子约一圈，增加了发电机的工作行程，发电机转子又可代替发动机飞轮，向发电机输电又可作为起动机使用，简化了结构，优化了性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例1结构示意图。

图2是图1I-I剖面结构示意图。

图3是本实用新型活塞体的活塞齿条与输出轴的输出齿轮啮合结构示意图。

图4是本实用新型图2II-II剖面结构示意图。

图5是本实用新型实施例2结构示意图。

图6是本实用新型实施例2四冲程发动机各行程顺序示意图。

附图序号说明：

1、活塞体，1-1、活塞齿条，2、输出轴，2-1、输出齿轮，3、汽缸体，4、发电机，4-1、发电机转子，4-2、连接销，5、左排气孔，5’、右排气孔，6、左进气门，6’、右进气门，7、左泵—喷油嘴，7’、右泵—喷油嘴，8、左气缸盖，8’、右气缸盖，9、限位装置，10、排气门。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的几个实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被认为是“设置”或“连接”在另一个元件上，它可以是直接设置或连接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在于限制本实用新型。

实施例1：

如图1至4所示，本压爆内燃式高副传动发电机构包括气缸体3，设置在气缸内的活塞体1，和连接活塞体并输送动能的输出轴2，所述输出轴与发电机4连接。其中气缸体3两端分别设置有气缸盖，活塞体1的两端分别与对应的气缸盖之间形成气缸；且两端的气缸体3及气缸盖上均设有与对应气缸贯通的排气孔、进气门和泵-喷油嘴。活塞体1中段设有活塞齿条1-1，所述输出轴2对应该活塞齿条1-1设置，且输出轴2上设置有与活塞齿条1-1相啮合的输出齿轮2-1，见图3。发电机4中的发电机转子4-1与气缸体3之间设置有限位装置9。本例中，限位装置9为电磁铁，且限位装置对应设置一组发电机转子4-1与气缸体3之间，见图2、4。所述的排气孔设置在活塞体开始压缩气缸内气体起始端前的气缸体上，且活塞体外壁与排气孔底面接触密封；所述的进气门和泵-喷油嘴设置在气缸盖上。另外，活塞体、进气门、泵-喷油嘴、限位装置、发电机均连接控制部分，控制部分采用现有技术连接和控制，图未视。

控制部分的主要作用：

一、输入：

活塞体位置、活塞体速度、电瓶电容量(活塞与发电机联动活塞的位置速度可在转子上拾取)。

二、输出：

1、调节发电机转子上的励磁线圈电流大小，控制活塞体速度、位置。

2、控制进气门开关时间，早开达到换气完全、迟关调节气缸压缩比，可用各种燃油。

3、喷油时间及喷油量大小。适合采用HCCI技术，能精准控制燃烧点。

4、发动机起动时向发电机输入电流代替起动电机。活塞体未达到一定速度时，输入电流使活塞达到A点。

5、当电瓶充满电时自动停机，电量不足时启动发电机。

6、控制限位电磁铁电流大小，保证混合气燃烧完全，压力达到最大时突然释放。

具体的，本发电机针对现有发动机结构进行彻底改造，取消曲柄连杆机构即低副传动改用齿轮齿条传动即高副传动，只保留气缸、活塞并将两气缸合并一个装置中。如图1所示，是一台对置双缸二冲程内燃发电机示意图，本图只对本实用新型改进部分描述，发动机其它配气、供油、冷却、润滑等机构沿用原技术未作描述。它与原二冲程内燃机有所不同的是在气缸盖上安装有进气门和泵—喷油嘴，两气缸左右对置，A点为上止点，C点为下止点，B点为排气、压缩起始点，一个缸做功另一个缸换气压缩。本发电机结构通过气缸体3将两气缸左右对置，两活塞加工成头对外的活塞体1，活塞体1上加工或镶嵌一活塞齿条1-1与输出轴2齿轮配合并与发电机转子4-1连为一体。由图1可知，本发动机结构没有曲轴、连杆、飞轮，分别由图中的输出轴2、活塞体1、发电机转子4-1代替。气缸一个行程带动发电机转子4-1约为一圈，相互联动由电脑控制活塞体1速度、位置、发电量大小、进气门6开启、关闭时间，泵—喷油嘴7喷油时间、喷油量大小来实现发动机运行平稳，燃油功耗比高，排放有害气体低等优点。当左右活塞在气缸内喷油点火做功带动活塞齿条左右移动，输出轴正、反向时针旋转，发电机做功发电输出。

本实用新型具体结构原理：

1、活塞体的双活塞对置组装成一个零件，一头活塞在汽缸内做功，另一头活塞在汽缸内排气，进气压缩为喷油点火做功准备。

2、在汽缸左右燃烧做功时，活塞直接带动活塞齿条左右移，通过输出轴输出齿轮带动发电机转子正、反向旋转发电输出。

3、压爆内燃式高副传动发电机构中的发电机通过电脑电控技术伺服联动，控制活塞体在气缸内的速度、位置、暂停。

4、压爆内燃式高副传动发电机构采用“压爆燃”技术，发电机转子的惯性力与限位电磁铁的吸力共同迫使气缸活塞将刚燃烧的混合气压在燃烧室内，混合气体膨力超过电磁力时突然释放。

本实用新型工作原理，详见图1、2：

起动：控制部分的电脑控制，电瓶向发电机通电，发电机转子4-1顺时针旋转，通过输出轴2上的输出齿轮2-1带动活塞体1上的活塞齿条1-1向右移动，活塞体1向右推动进行右汽缸第一行程。

右缸第一行程：行程从C’点开始，右排气孔5’全开，排气完成，右进气门6’开始向右气缸内吹气。活塞体1继续向右移动至B’点时排气孔5’被遮盖，进气门6’也关闭，气缸内的纯空气受到压缩，压力和温度上升。当活塞接近A’点时，高压燃油从泵一喷嘴7’喷入右气缸内并着火燃烧，使右气缸内压力急剧升高。

右缸第二行程，高温高压气体急剧膨胀，此时发电机4内的限位装置9即限位电磁铁吸住发电机转子4-1，使活塞体暂停等待燃烧室内的混合气充分燃烧，膨胀力大于电磁铁吸力时突然释放产生“爆燃”的效果。推动活塞体1急剧从A’点向C’点(左)运动，带动发电机转子4-1反时针方向旋转发电做功向电瓶充电。活塞体在B’点时，排气孔5’开始排气，移至C’点时排气完成。进气门6’打开向右气缸内吹气完成第二行程。此时左汽缸已完成进气压缩喷油燃烧，准备进行第二行程，顺序同右气缸、左气缸做功发电机转子顺时针旋转。左、右气缸轮流喷油点火做功，发电机断续向电瓶充电，本实用新型是靠电力输出动力。

实施例2：

如图5所示，本实施例与实施例1结构基本相同，不同之处是本例中气缸体、活塞体与气缸盖设置两组，形成四气缸结构，输出轴2设置在上、下气缸体内的活塞体之间，并同时与上、下活塞体齿条齿轮啮合传动。四气缸结构的气缸盖上还设有排气门10。

本例启用排气门10，封闭排气孔5，就是一台四缸四冲程发动机，每冲程只有一个缸做功。点火喷油顺序如图6示意。

工作进、排气原理同原来的四冲程发动机，输出传动做功方式同实施例1二冲程发动机。

实施例3：

本例与实施例2结构相同，本例排气门10不启用是一台二冲程发动机，即一个行程两缸对角同时喷油做功，工作原理与实施例1基本相同。

实施例4：

本例与实施例2结构相同，本例排气门10不启用，控制部分电脑控制进气门6开、关时间就是一台四冲程发动机。进气门6只在压缩、做功行程关闭，进气、排气行程打开，向缸内吹气，排气孔5还是主要排气功能。每缸有两个行程的空气吹进气缸可降低气缸内温度，对于大功率低速发动机可采用风冷。工作原理与实施例1基本相同，行程点火顺序与实施例2基本相同。

本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种压爆内燃式高副传动发电机构，包括气缸体，设置在气缸内的活塞体，和连接活塞体并输送动能的输出轴，所述输出轴与发电机连接，其特征在于：

所述的气缸体两端分别设置有气缸盖，所述活塞体的两端分别与对应的气缸盖之间形成气缸；且两端的气缸体及气缸盖上均设有与对应气缸贯通的排气孔、进气门和泵-喷油嘴；

所述的活塞体中段设有活塞齿条，所述输出轴对应该活塞齿条设置，且输出轴上设置有与活塞齿条相啮合的输出齿轮；

所述的发电机上的发电机转子与气缸体之间设置有限位装置。

2.根据权利要求1所述的压爆内燃式高副传动发电机构，其特征在于所述的限位装置为电磁铁，且所述限位装置对应设置一组或者两组于发电机转子与气缸体之间。

3.根据权利要求1所述的压爆内燃式高副传动发电机构，其特征在于所述的排气孔设置在活塞体开始压缩气缸内气体起始端前的气缸体上，且活塞体外壁与排气孔底面接触密封；所述的进气门和泵-喷油嘴设置在气缸盖上。

4.根据权利要求1至3所述的任一压爆内燃式高副传动发电机构，其特征在于所述的气缸体、活塞体与气缸盖设置一组或者两组，形成两气缸结构或者四气缸结构，所述输出轴设置在上、下气缸体内的活塞体之间，并同时与上、下活塞体齿条齿轮啮合传动。

5.根据权利要求4所述的压爆内燃式高副传动发电机构，其特征在于所述的四气缸结构的气缸盖上还设有排气门。

Images