[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的混合能量轉(zhuǎn)換裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110004561.5
• 申請(qǐng)日: 2011-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102116197A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮慧華;田春來(lái);袁晨恒;左正興;田小飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F02B63/04
• 分類(lèi)號(hào): F02B63/04;F02N11/14;F02N11/04;H02K7/18;H02J7/14
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的混合能量轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及一種集成氣體能量?jī)?chǔ)存裝置和發(fā)電裝置的混合能量轉(zhuǎn)換裝置，屬于熱能與動(dòng)力工程技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

現(xiàn)有內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組通常使用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)與發(fā)電機(jī)結(jié)合的方式。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)由于其固有的結(jié)構(gòu)和原理限制，在效率、能源和環(huán)境問(wèn)題上存在先天的不足。例如，曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶來(lái)的慣性力和不平衡性，使得機(jī)械和能量轉(zhuǎn)換傳遞效率大大降低，不可避免地造成整機(jī)的劇烈振動(dòng)，并引起噪聲；由于燃燒條件的限制，燃油燃燒不充分，再加上其中燃料污染物的影響，燃燒產(chǎn)物中存在大量的氮氧化物和硫化物，這些物質(zhì)對(duì)清潔排放和環(huán)境保護(hù)是致命的。同時(shí)，在發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，由于上述內(nèi)燃機(jī)缺陷，使得發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)很不穩(wěn)定，為此，增加了體積龐大的傳動(dòng)裝置以穩(wěn)定內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性，而且考慮到內(nèi)燃機(jī)散熱和系統(tǒng)控制的要求，又需要增加附件，例如冷卻系統(tǒng)，廢棄循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)電流調(diào)理系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組綜合匹配系統(tǒng)，這些系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，成本較高。從能源效率來(lái)看，由于上述問(wèn)題，從燃料化學(xué)能傳遞到內(nèi)燃機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，再由傳動(dòng)裝置傳遞到發(fā)電機(jī)動(dòng)力旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，最終轉(zhuǎn)化為電能輸出，整個(gè)能量鏈較長(zhǎng)，又由于傳熱、散熱、尾氣排放和機(jī)械摩擦等能量損耗，整機(jī)系統(tǒng)能量傳遞效率較低，代價(jià)較大，極大地浪費(fèi)寶貴的石油資源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率低，燃油燃燒不充分，振動(dòng)噪聲大，排放污染嚴(yán)重等問(wèn)題，提出一種基于直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的混合能量轉(zhuǎn)換裝置。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明的一種基于直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的混合能量轉(zhuǎn)換裝置，由直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)及火花塞、氣體蓄能器、直線(xiàn)發(fā)電機(jī)、直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)、蓄能電池和進(jìn)氣道噴油器構(gòu)成，其外部設(shè)備為用電負(fù)載和采用空氣壓力作為動(dòng)力的氣動(dòng)負(fù)載，直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的活塞與動(dòng)力傳動(dòng)軸、氣體蓄能器的活塞、直線(xiàn)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)軸和直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)軸同軸連接；蓄能電池通過(guò)兩組電纜分別與直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)和直線(xiàn)發(fā)電機(jī)相連；氣體蓄能器通過(guò)氣路與直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口相連，進(jìn)氣道噴油器將霧化燃油噴入氣體蓄能器與直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)相連的氣路，與氣體蓄能器噴出的壓縮空氣混合后形成油氣混合氣噴入直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口；直線(xiàn)發(fā)電機(jī)通過(guò)電纜與外部的用電負(fù)載相連；氣體蓄能器通過(guò)氣路與外部的氣動(dòng)負(fù)載相連。

本發(fā)明的一種基于直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的混合能量轉(zhuǎn)換裝置，利用點(diǎn)燃式二沖程汽油機(jī)工作原理，采用預(yù)混合燃燒方式，其工作過(guò)程分為冷機(jī)啟動(dòng)過(guò)程和運(yùn)行過(guò)程，分別為：

1)冷機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，蓄能電池驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)，直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的活塞向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣道噴油器將燃油噴入氣體蓄能器與直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)相連的氣路，并控制氣路打開(kāi)，向直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的汽缸供入油氣混合氣；當(dāng)直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，火花塞點(diǎn)燃預(yù)混合氣，啟動(dòng)直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)；

2)直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)后，進(jìn)入運(yùn)行過(guò)程，運(yùn)行過(guò)程為：當(dāng)直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，火花塞點(diǎn)燃預(yù)混合氣，所產(chǎn)生的能量推動(dòng)活塞向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的活塞通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)軸帶動(dòng)直線(xiàn)發(fā)電機(jī)的次級(jí)進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)切割磁場(chǎng)，生成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生電能，所產(chǎn)生的電能一部分提供給外部的用電負(fù)載，另一部分對(duì)蓄能電池充電；同時(shí)直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的活塞通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)軸推動(dòng)氣體蓄能器的活塞運(yùn)動(dòng)，壓縮氣體蓄能器內(nèi)的氣體，實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)，壓縮氣體一部分進(jìn)入氣體蓄能器與直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)連接的氣路，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣增壓功能，另一部分為外部啟動(dòng)負(fù)載提供能量；當(dāng)直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，蓄能電池為直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)提供能量，直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)軸推動(dòng)直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的活塞向上止點(diǎn)運(yùn)行，此時(shí)進(jìn)氣道噴油器將燃油噴入氣體蓄能器與直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)相連的氣路，并控制氣路打開(kāi)，向直線(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的汽缸供入油氣混合氣；當(dāng)內(nèi)燃機(jī)活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)，完成一個(gè)工作循環(huán)；本裝置運(yùn)行過(guò)程中按照此工作循環(huán)繼續(xù)運(yùn)行。

有益效果

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，易于生產(chǎn)，加工成本低，優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了從內(nèi)燃機(jī)燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為壓縮氣體的能量和電能，總體能量轉(zhuǎn)換效率高，其混合能量輸出特定適合多種應(yīng)用場(chǎng)合，可以利用氣體蓄能器內(nèi)的壓縮氣體能量實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的增壓，解決燃油燃燒不充分、排放污染嚴(yán)重等問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中箭頭的方向分別表示不同連接通路中對(duì)應(yīng)介質(zhì)的流向。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例