[发明专利]一种自由活塞式中央燃烧室

说明书

本发明公开了一种自由活塞式中央燃烧室，包括了燃烧室、气体弹簧室1和气体弹簧室2，整体结构相对气缸体中心轴线对称分布，设置在气缸体内侧的自由活塞由燃烧室活塞和气体弹簧活塞组成，其中燃烧室活塞包括进气活塞和排气活塞；气缸体中心轴线的两端设有进气口和排气口，进气活塞在气缸体中心轴线和进气口之间的气缸体内做往复运动，排气活塞运动于气缸体中心轴线与排气口之间；进气活塞的顶面和排气活塞的顶面对立构成燃烧室，气缸体内壁与自由活塞外端构成密闭的气体弹簧室，气缸体的侧壁上布置有补气口。本发明结构简单对称、利用效率高、动平衡特性好,增强了发动机的输出功率，并实现了对燃油消耗率和排放的同时降低。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，特别涉及一种自由活塞式中央燃烧室。

背景技术

在当今社会中，能源问题和环境问题已经成为全球普遍关注的焦点。探索新技术提高能源利用效率和减少污染物排放是未来汽车行业的发展趋势。近年来，内燃机的发展是以节能为中心，充分兼顾到排放和可靠性的要求，全面提高内燃机的性能。各国政府及汽车企业在改进的过程中，一方面积极致力于传统内燃机的改进，另一方面也在积极追求新技术、新动力形式以满足日益严格的排放法规和性能要求。在此种背景下，自由活塞式中央燃烧室内燃机以其具有结构紧凑、功率密度高、燃料适应性强、能量利用率高等优点被重视起来。由于自由活塞式中央燃烧室的特殊性，其动力输出主要以对置活塞往复运动的形式来向外输出机械能。自由活塞式中央燃烧室输出的动力可通过在进气活塞和排气活塞的两端加设直线负载，将输出的机械动力转化为电动机的转动、压气机的运动等；其中，主要应用于直线发电机的发电。目前，自由活塞式中央燃烧室内燃机已经在电动汽车的增程发电和大型车辆辅助发电方面得到广泛应用。

自由活塞式中央燃烧室取消了曲柄连杆凸轮等机构,进气活塞和排气活塞的顶面组成燃烧室，由于自由活塞式中央燃烧室长期工作于高速运转模式,并且没有独立的进排气冲程,换气过程中不可避免的出现了缸内残余废气无法及时排出和新鲜空气充量的短路损失等问题。在换气过程中进排气口同时打开，容易导致缸内换气不充分,整个换气过程结束后，缸内残余废气系数较大。同时,不仅影响了缸内气流运动规律,而且还影响缸内燃料与空气的充分混合及燃烧过程。自由活塞式中央燃烧室燃料喷射过程处于排气口关闭后的压缩过程,油气混合时间短。此外,燃烧室结构对混合气的形成与燃烧过程影响深刻,一方面影响着缸内流场的形式与分布、燃料喷雾的引导和燃烧过程的组织，另一方面影响整体结构运行中保持良好的动平衡特性。因此，对燃烧室结构的合理设计会对自由活塞式中央燃烧室内燃机的发展有很大的促进作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、换气效率高、运行动平衡特性好的自由活塞式中央燃烧室。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自由活塞式中央燃烧室，包括气缸体、进气活塞、排气活塞、第一气体弹簧活塞、第二气体弹簧活塞、喷油器和双火花塞，所述气缸体为左右贯穿的结构，其包括中间的小径段和两端的大径段，所述小径段的中间位置上设置有所述喷油器，所述小径段的一端上开设有进气口，另一端上开设有排气口，所述进气活塞的一端伸入小径段的一端内并可在小径段内在外止点与内止点之间轴向移动，在所述进气活塞移动的外止点所述进气口能够连通小径段内部和外界，在所述进气活塞移动的内止点所述进气活塞能够挡住所述进气口从而隔断小径段内部和外界的连通，所述进气活塞的另一端与第一气体弹簧活塞固定连接，所述第一气体弹簧活塞能够在大径内轴向移动，所述排气活塞的一端伸入小径段的另一端内并可在小径段内在外止点与内止点之间轴向移动，在所述排气活塞移动的外止点所述排气口能够连通小径段内部和外界，在所述排气活塞移动的内止点所述排气活塞能够挡住所述排气口从而隔断小径段内部和外界的连通，所述排气活塞的另一端与第二气体弹簧活塞固定连接，所述第二气体弹簧活塞能够在大径内轴向移动，两端的大径段上均开设有补气口，所述进气活塞与排气活塞的内止点之间形成燃烧室，所述燃烧室内设置有所述双火花塞，当所述进气活塞与排气活塞均从内止点向外止点移动时，所述排气口比进气口先被打开。