[发明专利]对置四冲程自由活塞内燃-直线发电集成装置

说明书

 

技术领域

本发明属于内燃机发电技术领域，特别是一种可以将燃料的化学能直接转化为电能输出的对置四冲程自由活塞内燃-直线发电集成装置。

背景技术

保护环境和节约资源的两大主题推动着人类对能量转化效率高、保护环境好的新型能量转化装置的探索和研究。自由活塞发动机（Free-Piston with Linear Generator）或称为直线内燃机（Linear Combustion Engine）是近30年来发展起来的新型动力系统，系统中自由活塞的往复运动主要转化为两种能量，一种是电能；另一种是液压能。

国内外自由活塞发动机普遍采用的二冲程工作循环，在经济性和环保等方面都存在不足，同时在着火和燃烧方面也存在问题。为此，中国发明专利“内燃-直线发电集成动力系统”（专利号：ZL2007 10019410.0）公开了一种内燃-直线发电集成动力系统，其采用四冲程工作循环，包括四行程内燃机、具有发电工作模式和电动工作模式的直线电机、可逆电能存储装置、连接直线电机和可逆电能存储装置的电力控制单元、分别与四行程内燃机的配气机构、点火装置和电力控制单元连接的电控单元，直线电机的动子与内燃机活塞固定相连，在直线电机动子上面具有位置检测元件，该位置检测元件与电控单元相连，具体结构如图1所示。该集成动力系统能够实现内燃机的低压缩比与高膨胀比运行，系统效率高。

但是，上述四冲程内燃-直线发电集成动力系统仍存在动平衡特性不够好和扫气效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对置四冲程自由活塞内燃-直线发电集成装置，运行动平衡特性好、扫气效率高。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种对置四冲程自由活塞内燃-直线发电集成装置包括四行程内燃机、具有发电工作模式和电动工作模式的直线电机、可逆电能存储装置、连接直线电机和可逆电能存储装置的电力单元、分别与四行程内燃机的配气机构、点火装置和电力单元连接的电控单元，直线电机的动子与内燃机的活塞固定相连，在直线电机动子上设有位置检测元件，该位置检测元件与电控单元相连，所述四行程内燃机的燃烧室缸体两端开口，其内对称设置有两个活塞，直线电机也为对称设置的两个。

本发明与现有技术相比，其显著优点： 

1、动平衡特性好：由于左右两个活塞运动方向完全相反，可以很好地保持动平衡特性；

2、扫气效率高：应用四冲程内燃机工作原理可以很好的减少二冲程扫气过程的损失；同时，由于省略了曲轴连杆机构、齿轮箱等，可以减少能量的传递环节，能量转换效率高。

附图说明

图1是现有技术内燃-直线发电集成动力系统的结构示意图。

图2是本发明对置四冲程自由活塞内燃-直线发电集成装置的结构示意图。

图中，1 四行程内燃机，11 燃烧室缸体，12、121、122活塞，13 配气机构，14 点火装置，2、21、22 直线电机，201、211、221 动子，202、212、222 位置检测元件，3 可逆电能存储装置， 4 电力单元，5 电控单元，61、62回弹装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图2所示，本发明对置四冲程自由活塞内燃-直线发电集成装置，包括燃烧室缸体11两端开口、其内对称设置有两个活塞121、122的四行程内燃机1、两个具有发电工作模式和电动工作模式的直线电机21、22、可逆电能存储装置3、连接直线电机和可逆电能存储装置的电力单元4分别与四行程内燃机的配气机构13、点火装置14和电力单元4连接的电控单元5，第一直线电机21的动子211与第一活塞121固定相连，第二直线电机22的动子221与第二活塞122固定相连，在每个直线电机动子211、221上设有位置检测元件212、222，该位置检测元件212、222与电控单元5相连。

本发明的技术方案，由于左右两个活塞运动方向完全相反，可以很好地保持动平衡特性；

同时，由于应用四冲程内燃机工作原理可以很好的减少二冲程扫气过程的损失；而且，由于省略了曲轴连杆机构、齿轮箱等，可以减少能量的传递环节，能量转换效率高。

在各直线电机21、22远离活塞121、122的一端各固定连接一回弹装置61、62，所述回弹装置61、62远离直线电机21、22的一端位置固定。

所述回弹装置61、62可以为弹簧。

回弹装置的设置进一步提高了装置的平衡特性和扫气效率。