專利名稱：一種均質壓燃燃燒方式的混合動力裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械工程，一種混合動力裝置，尤其涉及一種自由活塞的燃料輸送系統及燃燒方式。
背景技術：
目前，國、內外對混合動力裝置已有一定研究，與本新型專利相關的公知的混合動力裝置是在原有的發動機基礎上串聯或并聯一套發電裝置，二者在不同工況下協調運轉，進而可達到高效、省油、環保的效果。但上述混合動力裝置仍沒有擺脫原有發動機的連桿、曲軸等裝置，這些裝置之間的摩擦會影響發動機的效率，隨著近年來對線性發電機的研究，將自由活塞發動機與線性發電機相結合而構成的混合動力裝置，省去了原有發動機的連桿、曲軸等裝置，減少了機械摩擦，可大大提高發電效率，明顯的例子是專利申請GB95193464.3提出的線性發電機，但其燃燒裝置及方式效率不高，且排放也不是很有效，另外，其發電裝置轉換的能量也相應比較低。
發明內容
本實用新型克服了以上技術和缺點，提供一種可以提高燃燒效率、降低尾氣排放的一種均質壓燃燃燒方式的混合動力裝置。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是本裝置所采用的燃燒方式是HCCI均質充量壓縮點火方式，可采用天然氣到柴油等多種燃料，一般情況下可采用天然氣與二甲醚的預混燃氣，如圖1所示，預混燃氣與空氣從裝有單向閥的進氣孔被吸入，隨后進入燃燒室，之后通過壓縮點火，推動活塞運動；而在電能轉換裝置上，采用扁平式永磁直線發電機，其具體結構如圖3，其效率超過90％，比功率約0.55Kw/Kg，功率因數接近1，制造成本中等，永磁體裝在自由活塞連桿上，與活塞一起運動，運動過程中切割線圈固定繞組，從而產生電流。
本實用新型的有益效果是，可以有效地提高燃料利用率，提高燃燒效率，降低尾氣排放，提高電能的轉換。
圖1是本實用新型的縱剖面構造圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是圖2的B-B剖視圖。
圖4是圖1的C-C剖視圖。
圖中1.混合動力裝置，2.交流線圈繞組，3.永磁體，4.氣缸缸體，5.活塞，6.燃燒室，7.排氣孔，8.輔助單向閥，9.進氣管，10.滾動軸承，11.輔助活塞，12.燃料單向閥，13.輔助汽缸，14.空氣單向進氣閥，15.滾動支撐裝置，16.彈性元件，17.步進電動機，18.擋板，2’鐵芯，4’與活塞連接在一起的叉件。
具體實施方式
如圖所示，(1)表示本實用新型的一種均質壓燃燃燒方式的混合動力裝置，其具體運行過程為自由活塞(5)在氣缸(4)內運動，永磁體(3)裝在活塞連桿上，與活塞(5)一起運動，永磁體(3)在活塞(5)的壓縮沖程和膨脹沖程中周期性的與布置在氣缸(4)上的交流線圈繞組(2)作相對切割運動，從而產生電流。活塞(5)的運動在一個方向上是由壓縮氣體膨脹和燃料燃燒的作用產生的，在另一個方向上是在用來恢復機械能的裝置作用下產生的，如采用彈性元件(16)，預混合氣在缸體一端的燃燒室(6)中燃燒產生高壓將活塞(5)推向裝在缸體另一端的彈性元件(16)，將其壓縮，彈性元件(16)再膨脹，以恢復等量“吸收”的動能，使活塞(5)完成給定的向燃燒室方向返回的壓縮沖程。
本裝置中自由活塞發動機燃燒方式采用的是均質充量壓燃(HCCI)燃燒方式，如圖1，輔助活塞(11)通過滾動軸承(10)與發動機活塞(5)通過特殊叉件(4’)連成一體，它的運動與活塞(5)的運動是同步的。預混合氣通過與活塞(5)連成一體的用于導輸預混合氣的輔助活塞(11)經對應于輔助活塞(11)的輔助氣缸(13)及與輔助氣缸相連通的進氣管(9)被壓入燃燒室(6)，輔助活塞(11)在活塞(5)的壓縮階段通過固定在相關輔助氣缸(13)上的與進氣管(9)口布置在輔助氣缸(13)同側的燃料單向閥(12)和空氣單向進氣閥(14)將燃氣和空氣吸進混合室，在輔助活塞(11)作用下通過位于燃燒室(6)上的與進氣管(9)相連通的輔助單向閥(8)將預混合氣壓進燃燒室(6)，而輔助單向閥(8)需有一定壓力設定，防止吸入燃氣發生倒流現象。其中，預混合氣是通過燃料單向閥(12)將燃料引入以及通過空氣單向閥(14)將空氣引入并將二者均勻混合，即生成預混合氣。當活塞(5)運行到一定程度，燃燒室(6)內達到一定壓力后，預混合氣發生燃燒，推動活塞(5)實現膨脹運動。燃燒廢氣通過布置在氣缸周邊的排氣孔(7)排出。
本裝置中通過步進電機(17)可調節彈性元件(16)在活塞(5)運動軸線方向上的位置，從而使得該裝置具有可變壓縮比并能實現該裝置的啟動過程。
通過本裝置的整個運行過程獲知，實施本裝置的關鍵技術在于自由活塞發動機的均質壓燃燃燒方式的具體結構。
該燃燒方式的具體結構是這樣的在發動機下方布置一輔助氣缸(13)，輔助氣缸(13)內布置有與之對應的輔助活塞(11)，輔助活塞(11)通過特殊叉件(4’)與活塞(5)相連，在輔助氣缸(13)壁上布置有燃料單向閥(12)和空氣單向進氣閥(14)及進氣管(9)。
進氣管(9)的另一端通過輔助單向閥(8)與燃燒室(6)相連。
其中特殊叉件(4’)其具體結構是活塞連桿通過滾動軸承(10)與布置在氣缸(4)壁面上的滾動支撐裝置(15)相連接，構成該特殊叉件(4’)，從而實現輔助活塞(11)與活塞(5)的連接。
權利要求1.一種均質壓燃燃燒方式的混合動力裝置，它包括混合動力裝置(1)，交流線圈繞組(2)，永磁體(3)，氣缸缸體(4)，活塞(5)，燃燒室(6)，排氣孔(7)，輔助單向閥(8)，進氣管(9)，滾動軸承(10)，輔助活塞(11)，燃料單向閥(12)，輔助汽缸(13)，空氣單向進氣閥(14)，滾動支撐裝置(15)，彈性元件(16)，步進電動機(17)，擋板(18)，鐵芯(2’)，與活塞連接在一起的叉件(4’)；其特征是在發動機下方布置一輔助氣缸(13)，輔助氣缸(13)內布置有與之對應的輔助活塞(11)，輔助活塞(11)通過特殊叉件(4’)與活塞(5)相連，在輔助氣缸(13)壁上布置有燃料單向閥(12)和空氣單向進氣閥(14)及進氣管(9)。
2.根據權利要求1所述的均質壓燃燃燒方式的混合動力裝置，其特征是進氣管(9)的另一端通過輔助單向閥(8)與燃燒室(6)連通。
3.根據權利要求1所述的均質壓燃燃燒方式的混合動力裝置，其特征是所述的特殊叉件(4’)其具體結構是活塞連桿通過滾動軸承(10)與布置在氣缸(4)壁面上的滾動支撐裝置(15)相連接。
專利摘要本實用新型涉及均質壓燃燃燒方式的混合動力裝置，尤其涉及一種自由活塞的燃料輸送系統及燃燒方式。其特征是發動機下方布置一輔助氣缸，輔助氣缸內布置有與之對應的輔助活塞，輔助活塞通過特殊叉件與活塞相連，在輔助氣缸壁上布置有燃料單向閥和空氣單向進氣閥及進氣管。其優點是可以有效地提高燃料利用率，提高燃燒效率，降低尾氣排放，提高電能的轉換。
文檔編號F02M37/08GK2707990SQ20042006242
公開日2005年7月6日 申請日期2004年7月6日 優先權日2004年7月6日
發明者宋旭, 顧偉, 王謙 申請人:江蘇大學