一種四沖程自由活塞內燃機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種動力裝置系統，具體是一種四沖程自由活塞內燃機，屬于內燃機技術領域。
【背景技術】
[0002]自由活塞內燃機是指活塞運動不受曲軸連桿機械約束的一種特種直線運動內燃機。與傳統內燃機相比，它省去了曲軸式內燃機中將活塞的往復運動轉換為旋轉運動的曲柄連桿機構，具有結構簡單、零件數目少、重量輕、成本低、機械效率高等優點；在受力和運動方面，活塞與缸體間無側向力作用，摩擦力小，從而延長了內燃機的壽命；另一方面只有做往復直線運動的活塞組件，內燃機的起停相對容易；此外由于壓縮比可變，易于使用其它代用燃料。因此，自由活塞內燃機具有廣闊的發展前景。
[0003]目前國內外已有的自由活塞內燃機均采用兩沖程結構，即內燃機沒有單獨的進氣和排氣沖程，僅在膨脹沖程末期完成換氣過程；也沒有曲軸箱，因而其掃氣過程需要消耗額外的能量；進一步的，其掃氣過程造成的可燃混合氣短路損失也非常嚴重，油耗較高。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術的不足，本發明提供一種四沖程自由活塞內燃機，具備獨立的進、排氣沖程，能夠有效的避免可燃混合氣的短路損失，降低油耗，且對外輸出直線往復動力，既可用來驅動直線發電機又可作為液壓泵的動力源。
[0005]為了達到上述發明目的，本發明通過提供一種四沖程自由活塞內燃機，包括:一缸體，包括四個氣缸；一進氣閥組，包括四個電控進氣機構，分別位于所述四個氣缸中；一排氣閥組，包括四個電控排氣機構，分別位于所述四個氣缸中；一噴嘴組，包括四個電控噴嘴，分別位于所述四個氣缸中；一活塞組，包括四個活塞，分別置于所述四個氣缸中；一連桿組，包括四根連桿，分別連接所述四個活塞；一動力輸出塊，連接所述四根連桿，共同組成該內燃機系統的唯一運動部件；一位置傳感器，用于確定所述運動部件的實時位置；一控制單元，電連接于進氣閥組、排氣閥組、噴嘴組及位置傳感器，根據位置傳感器的信號判斷運動部件的實時位置，進而分別控制進氣閥組、排氣閥組、噴嘴組中的各個子部件的開閉狀
O
[0006]優選地，所述四個氣缸分別位于平面坐標的四個象限內，呈中心對稱。
[0007]與現有技術相比，本發明的優點在于:
1.本發明的四沖程自由活塞內燃機，其具備獨立的進、排氣沖程，能夠有效的避免可燃混合氣的短路損失，降低油耗；
2.本發明的四沖程自由活塞內燃機的進、排氣過程不需要消耗額外的能量；
3.此外，該自由活塞內燃機利用高壓噴嘴進行燃料缸內直接噴射，可以靈活調節噴油時刻，能保障該自由活塞內燃機運行在最經濟的工況。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明的四沖程自由活塞內燃機的結構示意圖；
圖2是本發明優選實施例一的四沖程自由活塞內燃機的結構示意圖；
圖3是本發明優選實施例二的四沖程自由活塞內燃機的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合【附圖說明】本發明的優選實施例。
[0010]優詵實施例一
本實施例主要描述了所發明的四沖程自由活塞內燃機直接驅動直線發電機的應用，其包括:
一缸體，包括四個氣缸401，401，403，404 ;—進氣閥組，包括四個電控進氣機構101，102，103，104，分別位于上述四個氣缸401，401，403，404中；一排氣閥組，包括四個電控排氣機構201，202，203，204，分別位于上述四個氣缸401，401，403，404中；一噴嘴組，包括四個電控噴嘴301，302，303，304，分別位于上述四個氣缸401，401，403，404中；一活塞組，包括四個活塞601，602，603，604，分別置于上述四個氣缸401，401，403，404中；一連桿組，包括四根連桿501，502，503，504，分別連接上述活塞601，602，603，604 ;—位置傳感器8 ; 一控制單元7，電連接于該進氣閥組、該排氣閥組、該噴嘴組及該位置傳感器8 ;—動力輸出塊9，連接該四根連桿501，502，503，504 永磁體10，其中該永磁體直接布置在上述動力輸出塊9的外表面；一發電機鐵芯12,其中該鐵芯將上述動力輸出模塊和永磁體10包覆；一發電機線圈11，其中該發電機線圈置于上述發電機鐵芯12內，布置在上述永磁體10的外面。
[0011]下面結合附圖對本發明的具體實施作進一步描述。如圖2所示，自由活塞內燃機本體依靠氣缸401、402、403、404中的工質依次進行進氣、壓縮、膨脹、排氣循環進而驅動動力輸出塊9做左右往復直線運動，布置于該運動部件上的永磁體10即會在含有線圈11的鐵芯12中往復運動。根據法拉第電磁感應現象，線圈11中會產生交變的磁場進而產生交變的感應電壓輸出。
[0012]優詵實施例二
本實施例主要描述了所發明的四沖程自由活塞內燃機作為液壓泵的動力源，其包括:一缸體，包括四個氣缸401，401，403，404 ;—進氣閥組，包括四個電控進氣機構101，102，103，104，分別位于上述四個氣缸401，401，403，404中；一排氣閥組，包括四個電控排氣機構201，202，203，204，分別位于上述四個氣缸401，401，403，404中；一噴嘴組，包括四個電控噴嘴301，302，303，304，分別位于上述四個氣缸401，401，403，404中；一活塞組，包括四個活塞601，602，603，604，分別置于上述四個氣缸401，401，403，404中；一連桿組，包括四根連桿501，502，503，504，分別連接上述活塞601，602，603，604 ;—位置傳感器8 ; 一控制單元7，電連接于該進氣閥組、該排氣閥組、該噴嘴組及該位置傳感器8 ;—動力輸出塊9，連接該四根連桿501，502，503，504 液壓腔10，被上述動力輸出塊分為左右兩部分；一低壓液壓系統21，其中充滿低壓液體；一高壓液壓系統22，其中充滿高壓液體用于對外提供液壓能；四個單向閥131、132、133、134。
[0013]下面結合附圖對本發明的具體實施作進一步描述。如圖3所示，自由活塞內燃機本體依靠氣缸401、402、403、404中的工質依次進行進氣、壓縮、膨脹、排氣循環進而驅動動力輸出塊9做左右往復直線運動；在圖3所示位置，假設運動部件向右運動，則液壓腔10左側的體積會逐步變大，腔內壓力降低，單向閥131兩側壓差超過其閥值時，單向閥131打開，低壓液壓系統21中的液體隨即通過單向閥131進入液壓腔10左側；而液壓腔10右側的體積會逐步縮小，之前進入其中的液體受到壓縮，壓力不斷升高，超過單向閥134的開啟閥值后，單向閥134開啟，高壓液體隨即通過單向閥134進入高壓液壓系統22;在這種循環下，低壓液體由低壓液壓系統21變為高壓液體了源源不斷的進入高壓液壓系統22進而對外做功。
[0014]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。
【主權項】
1.一種四沖程自由活塞內燃機，其特征在于，包括: 一缸體，包括四個氣缸； 一進氣閥組，包括四個電控進氣機構，分別位于所述四個氣缸中； 一排氣閥組，包括四個電控排氣機構，分別位于所述四個氣缸中； 一噴嘴組，包括四個電控噴嘴，分別位于所述四個氣缸中； 一活塞組，包括四個活塞，分別置于所述四個氣缸中； 一連桿組，包括四根連桿，分別連接所述四個活塞； 一動力輸出塊，連接所述四根連桿，共同組成該內燃機系統的唯一運動部件； 一位置傳感器，用于確定所述運動部件的實時位置； 一控制單元，電連接于進氣閥組、排氣閥組、噴嘴組及位置傳感器，根據位置傳感器的信號判斷運動部件的實時位置，進而分別控制進氣閥組、排氣閥組、噴嘴組中的各個子部件的開閉狀態。2.根據權利要求1所述的四沖程自由活塞內燃機，其特征在于，所述四個氣缸分別位于平面坐標的四個象限內，呈中心對稱。3.根據權利要求1或2所述的四沖程自由活塞內燃機，其特征在于，所述四個氣缸內的工質依次獨立地進行著吸氣、壓縮、膨脹、排氣過程，且相互不重復。
【專利摘要】本發明公開了一種四沖程自由活塞內燃機，其包括一缸體，包括四個氣缸；一進氣閥組，包括四個電控進氣機構，分別位于上述四個氣缸中；一排氣閥組，包括四個電控排氣機構，分別位于上述四個氣缸中；一噴嘴組，包括四個電控噴嘴，分別位于上述四個氣缸中；一活塞組，包括四個活塞，分別置于上述四個氣缸中；一連桿組，包括四根連桿，分別連接上述四個活塞；一動力輸出塊，連接上述四根連桿，共同組成該內燃機系統的唯一運動部件，用于對外提供直線往復動力；一位置傳感器，用于確定上述運動部件的實時位置；一控制單元，電連接于該進氣閥組、該排氣閥組、該噴嘴組及該位置傳感器。
【IPC分類】F02B71/00
【公開號】CN105626255
【申請號】CN201410694337
【發明人】李慶峰, 陳煒, 周紅亮, 馬忠俊, 汪平江, 黃志偉
【申請人】中國艦船研究設計中心
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月27日