[發(fā)明專利]一種四沖程一體式自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)及工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810642745.6
• 申請(qǐng)日: 2018-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN108915863A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王謙;張亮;盧鵬;何志霞;柏金;鐘汶君;玄鐵民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): F02B71/00
• 分類號(hào): F02B71/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種四沖程一體式自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)及工作方法，該裝置主體包括四個(gè)相互獨(dú)立的燃燒室，一個(gè)啞鈴型活塞；還包括噴油器，進(jìn)氣道，C型旋轉(zhuǎn)閥門，排氣道等。所述的四個(gè)燃燒室中包含兩個(gè)環(huán)形燃燒室，這兩個(gè)環(huán)形燃燒室相互獨(dú)立，但公用一個(gè)排氣道和一個(gè)進(jìn)氣道。所述C型旋轉(zhuǎn)閥門可控制氣道開閉。本發(fā)明的一種四沖程一體式自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，完成四個(gè)沖程實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作循環(huán)。每個(gè)活塞行程內(nèi)均有一個(gè)氣缸在進(jìn)氣，一個(gè)氣缸壓縮，一個(gè)氣缸燃燒和一個(gè)氣缸在排氣。四個(gè)氣缸依次做功推動(dòng)活塞自由運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣道與排氣道的開通和關(guān)閉由C型旋轉(zhuǎn)閥門控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地說，是一種可實(shí)現(xiàn)四沖程運(yùn)動(dòng)的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，即將傳統(tǒng)的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)由兩氣缸增加到四氣缸，同時(shí)采用C形旋轉(zhuǎn)閥取代進(jìn)排氣門實(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣過程精確控制。

背景技術(shù)

活塞發(fā)動(dòng)機(jī)作為一種高效熱力機(jī)械在國(guó)民生產(chǎn)和生活中占有重要地位，其中自由活塞發(fā)動(dòng)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件少，功率密度大而備受關(guān)注。但目前的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)只有兩個(gè)氣缸，一個(gè)工作循環(huán)只有兩個(gè)沖程，兩氣缸依次做功，屬于兩沖程活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的范疇。由于燃料采用進(jìn)氣道噴射，并輔以電火花點(diǎn)燃，壓縮比不高，熱效率低，經(jīng)濟(jì)性差。進(jìn)氣排氣在一個(gè)沖程內(nèi)完成，排氣時(shí)容易造成燃料流失，進(jìn)氣量有限，難以實(shí)現(xiàn)充分燃燒，污染物排放高。由此同時(shí)，現(xiàn)有的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)多采用普通往復(fù)式氣門結(jié)構(gòu)，響應(yīng)遲緩，不利于實(shí)現(xiàn)精確控制，且導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)體積過大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，提供一種四沖程單體自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種四沖程一體自由式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，包括缸體、燃燒室一、燃燒室二、環(huán)形燃燒室三、環(huán)形燃燒室四和活塞；所述缸體內(nèi)設(shè)置有活塞；所述活塞結(jié)構(gòu)為中間窄兩頭寬的啞鈴結(jié)構(gòu)；所述活塞與缸體之間形成四個(gè)燃燒室，這四個(gè)燃燒室包括位于缸體兩端的燃燒室一和燃燒室二，沿缸體中心左右兩側(cè)設(shè)置的環(huán)形燃燒室三和環(huán)形燃燒室四；

所述燃燒室一左端面上分別設(shè)有進(jìn)氣道一和排氣道一，所述進(jìn)氣道一和排氣道一位于同一水平高度；且C形旋轉(zhuǎn)閥T1設(shè)置在進(jìn)氣道一和排氣道一貫通的中點(diǎn)；所述燃燒室一最左側(cè)的上端頂部設(shè)有噴油器一，下端底部設(shè)有火花塞一；

所述燃燒室二右端面上分別設(shè)有進(jìn)氣道二和排氣道二，且進(jìn)氣道二和排氣道二同一水平高度；且C形旋轉(zhuǎn)閥T2設(shè)置在進(jìn)氣道二和排氣道二貫通的中點(diǎn)；所述燃燒室二最右側(cè)的上端頂部設(shè)有噴油器二，下端底部火花塞二；

所述環(huán)形燃燒室三的最右側(cè)的上端頂部設(shè)有噴油器三，下端底部火花塞三；所述環(huán)形燃燒室四的最左側(cè)的上端頂部設(shè)有噴油器四和下端底部火花塞四；所述環(huán)形燃燒室三的最右端與環(huán)形燃燒室四的最左端的結(jié)合位置的上端面的中間分別設(shè)有氣道和C形旋轉(zhuǎn)閥，上端為進(jìn)氣道M，其通往環(huán)形燃燒室三和環(huán)形燃燒室四的中點(diǎn)設(shè)有C形旋轉(zhuǎn)閥M1；環(huán)形燃燒室三的最右端與環(huán)形燃燒室四的最左端的結(jié)合位置的下端面的中間分別設(shè)有氣道和C形旋轉(zhuǎn)閥，下端為排氣道M、其通往環(huán)形燃燒室三和環(huán)形燃燒室四的中點(diǎn)設(shè)有C形旋轉(zhuǎn)閥M2。

進(jìn)一步的，所述C形旋轉(zhuǎn)閥T1、C形旋轉(zhuǎn)閥T2、C形旋轉(zhuǎn)閥M1和C形旋轉(zhuǎn)閥M2均為旋轉(zhuǎn)式三通控制閥；該旋轉(zhuǎn)式三通控制閥包括一個(gè)三通管道和一個(gè)半月形圓柱體；三管道呈T形垂直布置，其軸線相交于一點(diǎn)O，且三管道并存于同一平面A內(nèi)，半月形圓柱腔體軸線垂直于平面A且通過O點(diǎn)。

進(jìn)一步的，C形旋轉(zhuǎn)閥包括四個(gè)相位，即0°，90°，180°，270°。

進(jìn)一步的，C形旋轉(zhuǎn)閥T1和C形旋轉(zhuǎn)閥M1在每個(gè)行程完成后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，C形旋轉(zhuǎn)閥T2和C形旋轉(zhuǎn)閥M2在每個(gè)行程完成后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。

進(jìn)一步的，所述噴油器一、噴油器二和噴油器三的噴射燃料為柴油或者生物柴油或者兩者的混合物。

一種四沖程一體式自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方法，按照工作過程包括活塞行程I階段、活塞行程II階段、活塞行程III階段和活塞行程IV階段四個(gè)階段；