[发明专利]一种同轴四缸四冲程自由活塞发电机

说明书

本发明涉及一种能源动力机械工程装置，具体涉及一种同轴四缸四冲程自由活塞发电机，属于能源动力领域。本发明的目的就是为了解决传统增程式内燃机能量转化效率低、二冲程自由活塞发电机排放高、已有四冲程自由活塞发电机侧向力突出的问题。本发明的自由活塞发电机使用四冲程的运行方式，进排气过程明显优于二冲程，可以高效地进行进排气，提高燃效效果，有效降低气体污染物的排放；还兼具了自由活塞发电机直线运动的特性，减少了曲轴等运动部件，有效的提高了内燃机的机械效率和功重比；由于运动部件上的四个活塞同轴布置，有效避免了侧向力的产生。

技术领域

本发明涉及一种能源动力机械工程装置，具体涉及一种同轴四缸四冲程自由活塞发电机，属于能源动力领域。

背景技术

随着电动车技术的不断发展，增程式电动车技术飞速进步，市场上已出现量产的增程式电动车。增程式电动汽车只有电机驱动一种方式，但是可以通过直接插电的方式充电，也可以使用内燃式增程器发电驱动电机，并将多产生的电能进行存储。已量产的增程式电动车增程器排量虽然不同，但均使用传统的内燃机作为动力源进行能量转换。增程式电动车电池模组小，纯电运行里程短，大部分运行时间需要启动内燃机式增程器，油耗并没有明显改善。而自由活塞发电机因较高的功重比和机械效率，在增程式电动车的应用上具有很大的潜力。

目前，大多数自由活塞发动机采用二冲程燃烧过程，虽然提高了功重比，但是燃烧效果差，CO、HC等气体污染物的排放量明显增加。有一少部分自由活塞发动机使用四冲程燃烧过程，但是活动部件不唯一，会导致额外的侧向力，控制难度高，难以实现稳定运行；还有一部分自由活塞发电机采用每侧两缸并列布局的方式，左右两侧共四个气缸，实现四冲程燃烧过程，这种结构也会在运动部件上产生侧向力，增大运动部件运行时的摩擦，影响机械效率和运动件使用寿命。故避免四冲程自由活塞发电机运行时不必要的侧向力，有效降低自由活塞发电机排放是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决传统增程式内燃机能量转化效率低、二冲程自由活塞发电机排放高、四冲程自由活塞发电机侧向力突出的问题，提出一种同轴四缸四冲程自由活塞发电机。该自由活塞发电机使用四冲程的运行方式，进排气过程明显优于二冲程，可以高效地进行进排气，提高燃效效果，有效降低气体污染物的排放；还兼具了自由活塞发电机直线运动的特性，减少了曲轴等运动部件，有效的提高了内燃机的机械效率和功重比；由于运动部件上的四个活塞同轴布置，有效避免了侧向力的产生。

本发明的目的通过下述技术方案实现。

一种同轴四缸四冲程自由活塞发电机，在同一轴线上安装四个气缸，通过安装环、连接杆、安装柱将四个气缸缸体固定连接，在同轴安装的同时保证四个气缸具有相同的运动特性。

在运动部件上安装发电机的动子，在固定部件上安装发电机的定子。在运动部件的圆柱面部分设计有8个开窗，保证固定部件通过开窗将四个缸体进行固定连接，同时通过开窗进行四个气缸的控制和进换气。

本发明中的四个气缸缸体通过固定部件同轴连接，四个活塞通过移动部件同轴连接，保证四个气缸的运动均发生在同一轴线上，有效避免了侧向力的产生。

本发明的四个活塞在运行时，按照第一活塞-第四活塞-第二活塞-第三活塞-第一活塞-第四活塞的顺序循环，依次进行燃烧。因为采用同轴的布局方式将四个活塞两两对称安装，所以在运行时，同侧的两个活塞同时运动到上止点，另外一侧的两个活塞则同时运动到下止点。

本发明中第一、第二气缸的燃烧室位于气缸的左侧，第三、第四气缸的燃烧室位于气缸的右侧。安装有四个活塞的运动部件每往复运动一次，每一个气缸都会经历二个冲程。所以每往复运动两次即可实现每个气缸的四个冲程。因为按照第一活塞-第四活塞-第二活塞-第三活塞的顺序循环做功，此自由活塞发电机在往复循环的四个冲程中均有动力，保证此自由活塞发电机四冲程的顺利运行。