[發明專利]一種催化燃燒式微型HCCI自由活塞發電機

有效

• 申請號: 201610010244.7
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105649679B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 王謙;張迪;何志霞
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F01B23/10
• 分類號: F01B23/10;F16J10/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種催化燃燒式微型HCCI自由活塞發電機，包括高壓儲能器、氣缸、低壓油箱、電流逆變器、導線、第一開關、負載、第二開關和蓄電池；氣缸包括燃燒室、活塞、壓氣腔、柱塞和柱塞腔；燃燒室位于對置的磁性活塞之間；燃燒室上方設有排氣口、掃氣口和噴油器，燃燒室下方設有進氣總管；進氣總管的進口處設有簧片閥；每個磁性活塞的另一端連接柱塞；磁性活塞和柱塞之間腔體構成壓氣腔；高壓儲能器通過高壓電磁閥連接柱塞腔上端；低壓油箱通過低壓電磁閥連接柱塞腔下端；氣缸外部設有螺線圈；螺線圈通過導線與電流逆變器、第二開關和蓄電池串聯，第二開關和蓄電池再與第一開關和負載并聯。該微型發電機結構簡化，能夠獲得更大的能量密度。

技術領域

本發明屬于內燃機和發電機微動力系統領域，尤其是涉及一種催化燃燒式微型HCCI自由活塞發電機。

背景技術

以碳氫化合物為燃料的微動力系統以其能量密度高、體積小等優點，受到了國內外學者廣泛的關注與研究。但伴隨著科學研究工作進展的深入，開發新型的微型動力系統過程中，科學研究工作者面臨了各式各樣的困難與挑戰。燃燒室體積急劇減小，微燃燒室內部的燃燒環境以及燃燒條件等都發生了改變。帶來了許多嚴重制約微型動力裝置發展的一系列難題。例如，縮小的燃燒室體積導致較大面容比帶來的傳熱損失；微燃燒室預混合氣體駐留時間不夠，帶來的難以實現連續的化學反應；火焰淬熄；微小型燃燒室內燃燒不穩定等。這些難題嚴重地制約了微動力裝置的開發工作。

均質充量壓縮燃燒方式是一種新型燃燒方式，它采用均質充量空氣與燃料混合，燃燒室內多點著火，試驗證明與傳統的燃燒方式相比較，均質充量壓縮燃燒方式具有較高的燃燒效率，低NOx和PM排放等優點，很好地解決了微型動力裝置所存在的難題。但是目前發電機和微型HCCI自由活塞發動機相結合的專利和技術較少。許多自由活塞發電機在其標準配置中受限制于兩沖程操作原理,每次往復循環需要動力沖程以維持發動機運作，如美國專利US2900592,美國專利US4924956,而專利CN201110427677.X,美國專利US6541875等則忽略了自由活塞運動穩定性的控制，活塞充分高的動能諸如由于快速負載減少可能導致在該活塞和汽缸蓋之間的機械接觸，造成損壞，反之負載增加則可能導致熄火。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種催化燃燒式微型HCCI自由活塞發電機，采用兩組自由活塞內燃機與發電機并聯的結構形式，使微型發電機的結構簡化，避免了機械傳動所造成的摩擦損失和耗損，進而獲得更大的能量密度。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種催化燃燒式微型HCCI自由活塞發電機，包括高壓儲能器、高壓電磁閥、氣缸、低壓油箱、低壓電磁閥、電流逆變器、導線、第一開關、負載、第二開關和蓄電池；所述氣缸包括燃燒室、一對對置的活塞、一對壓氣腔、一對柱塞和一對柱塞腔；所述燃燒室位于對置的磁性活塞之間；燃燒室上方設有排氣口、掃氣口和噴油器，燃燒室下方設有進氣總管；進氣總管的進口處設有簧片閥；每個磁性活塞的另一端連接柱塞；磁性活塞和柱塞之間腔體構成壓氣腔；高壓儲能器通過高壓電磁閥連接柱塞腔上端；低壓油箱通過低壓電磁閥連接柱塞腔下端；氣缸外部設有螺線圈；所述螺線圈通過導線與電流逆變器、第二開關和蓄電池串聯，第二開關和蓄電池再與第一開關和負載并聯。

進一步的，所述柱塞和壓氣腔之間還設有回位油箱。

進一步的，所述排氣口設有增壓閥，所述掃氣口設有減壓閥。

進一步的，所述高壓儲能器和低壓油箱之間設有溢流閥。

進一步的，所述燃燒室的底部和活塞端面均布置有催化劑層。

進一步的，所述磁性活塞由磁性能極好且電阻率高的耐熱材料。

進一步的，所述磁性活塞的材質為衫鉆或鋁鎳鉆。

進一步的，所述高壓電磁閥設有電子控制單元EPR-P1。

本發明的有益效果：