本發(fā)明涉及內(nèi)燃機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自由活塞式內(nèi)燃機及內(nèi)燃發(fā)電機。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的內(nèi)燃機組發(fā)電機及分布式能源系統(tǒng)所使用的原動機大多采用四沖程往復(fù)式內(nèi)燃機，這種內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、噪音振動大、燃料單一、使用壽命短，難以滿足發(fā)電機及分布式能源系統(tǒng)小型化以及環(huán)境友好性的需求。

為了滿足機型小型化以及燃料多元化要求，現(xiàn)有的自由活塞式內(nèi)燃機由左、右兩端氣缸及活塞、進氣通道、排氣口等組成，該內(nèi)燃機用于將燃燒的能量轉(zhuǎn)換為往復(fù)運動的動能，自由活塞式內(nèi)燃機的活塞的運動規(guī)律由氣缸內(nèi)氣體的壓力決定，使得內(nèi)燃機的壓縮比不穩(wěn)定，造成內(nèi)燃機運行不穩(wěn)定，甚至?xí)霈F(xiàn)失火或者爆震的現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供一種自由活塞式內(nèi)燃機及內(nèi)燃發(fā)電機，能夠?qū)λ龌钊鶑?fù)運動過程中的下止點位置進行限定，從而使得所述內(nèi)燃機的壓縮比相對較為穩(wěn)定。

為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明實施例提供一種自由活塞式內(nèi)燃機，包括：

氣缸，所述氣缸包括缸體，設(shè)置在所述缸體內(nèi)的活塞以及與所述活塞的下端面固定連接的活塞桿；

所述缸體內(nèi)還設(shè)置有限位部件，所述限位部件用于對所述活塞的下止點進行限位。

優(yōu)選的，所述限位部件包括設(shè)置在所述缸體內(nèi)壁上的限位凸起，以及設(shè)置在所述限位凸起與所述活塞的下端面之間的彈性部件，所述彈性部件用于對所述活塞和所述限位凸起之間的作用力進行緩沖。

可選的，所述限位凸起為圓環(huán)形板狀結(jié)構(gòu)，所述圓環(huán)形板狀結(jié)構(gòu)的外周面與所述缸體內(nèi)壁的內(nèi)周面固定連接，所述彈性部件設(shè)置在所述圓環(huán)形板狀結(jié)構(gòu)朝向所述活塞的表面上。

進一步的，所述彈性部件為彈簧，所述彈簧的一端與所述限位凸起固定連接，另一端為自由端，所述彈簧的延伸方向與所述活塞的往復(fù)運動方向一致。

可選的，所述彈簧的自由端與所述活塞的下端面之間還設(shè)置有擋板，所述擋板貼合設(shè)置在所述活塞的下端面上。

優(yōu)選的，所述彈簧為至少兩個，且均勻分布于所述限位凸起上。

進一步的，所述彈簧為圓柱型螺旋彈簧。

優(yōu)選的，所述氣缸為兩個，且并排對稱設(shè)置；

每一個所述活塞桿的一端與相對應(yīng)設(shè)置的活塞固定連接，另一端位于所述缸體的外部且與傳動機構(gòu)連接；

所述傳動機構(gòu)用于將一個活塞做往復(fù)運動時所產(chǎn)生的作用力反作用于另一個活塞，帶動其向相反的方向運動。

可選的，兩個所述活塞桿位于所述缸體外部且相對設(shè)置的兩個面上設(shè)置有齒狀結(jié)構(gòu)；

所述傳動機構(gòu)設(shè)置在位于所述缸體外部的兩個所述活塞桿之間，包括齒輪軸以及套設(shè)在所述齒輪軸外表面上的齒輪，所述齒輪分別與兩個所述活塞桿的下部的齒狀結(jié)構(gòu)嚙合連接。

優(yōu)選的，所述氣缸還包括與所述缸體的上端面連接的上缸蓋，所述上缸蓋上設(shè)置有一個與所述氣缸連通的進氣通道，所述進氣通道的入口處設(shè)置有進氣門；

所述缸體靠近所述下止點位置處設(shè)置有至少兩個排氣口，所述排氣口用于在所述活塞下行至所述下止點時，對所述缸體內(nèi)產(chǎn)生的廢氣進行排放。

另一方面，本發(fā)明實施例提供一種自由活塞式內(nèi)燃發(fā)電機，包括如上所述的內(nèi)燃機；

所述缸體內(nèi)壁上設(shè)置有發(fā)電機定子，所述活塞桿上設(shè)置有發(fā)電機動子，所述發(fā)電機定子和所述發(fā)電機動子之間存在間隙，所述發(fā)電機定子可在所述活塞做往復(fù)運動時切割所述發(fā)電機動子產(chǎn)生的磁感線而進行發(fā)電。

本發(fā)明實施例提供了一種自由活塞式內(nèi)燃機及內(nèi)燃發(fā)電機，通過在所述氣缸內(nèi)設(shè)置限位部件，能夠在所述活塞做往復(fù)運動時，對所述活塞的下止點進行限位，能夠?qū)λ龌钊谒鰵飧變?nèi)的行程進行限定，從而能夠?qū)λ鰞?nèi)燃機的壓縮比進行限定，使得所述內(nèi)燃機能夠穩(wěn)定運行?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中活塞的運動規(guī)律由氣缸內(nèi)氣體的壓力決定使得所述內(nèi)燃機的壓縮比不穩(wěn)定，以及運行不穩(wěn)定的缺陷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種自由活塞式內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種自由活塞式內(nèi)燃發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例提供的一種自由活塞式內(nèi)燃機及內(nèi)燃發(fā)電機進行詳細描述。

一方面，本發(fā)明實施例提供一種自由活塞式內(nèi)燃機，參見圖1，包括：

氣缸1，所述氣缸1包括缸體，設(shè)置在所述缸體內(nèi)的活塞2以及與所述活塞2的下端面固定連接的活塞桿3；

所述缸體內(nèi)還設(shè)置有限位部件4，所述限位部件4用于對所述活塞2的下止點進行限位。

本發(fā)明實施例提供了一種內(nèi)燃機，通過在所述氣缸1內(nèi)設(shè)置限位部件4，能夠在所述活塞2做往復(fù)運動時，對所述活塞2的下止點進行限位，能夠?qū)λ龌钊?在所述氣缸1內(nèi)的行程進行限定，從而能夠?qū)λ鰞?nèi)燃機的壓縮比進行限定，使得所述內(nèi)燃機能夠相對穩(wěn)定運行。克服了現(xiàn)有技術(shù)中活塞的運動規(guī)律由氣缸內(nèi)氣體的壓力決定使得所述內(nèi)燃機的壓縮比不穩(wěn)定，以及運行不穩(wěn)定的缺陷。

其中，對所述限位部件4的具體結(jié)構(gòu)不做限定，只要能夠?qū)λ龌钊?的下止點位置進行限定即可。

本發(fā)明的一實施例中，所述限位部件4包括設(shè)置在所述缸體內(nèi)壁上的限位凸起41，以及設(shè)置在所述限位凸起41與所述活塞2的下端面之間的彈性部件42，所述彈性部件42用于對所述活塞2和所述限位凸起41之間的作用力進行緩沖。

在本發(fā)明實施例中，通過限位凸起41，能夠?qū)λ龌钊?的下行運動進行阻擋，所述限位凸起41和所述活塞2之間發(fā)生碰撞，通過設(shè)置彈性部件42，能夠?qū)λ鱿尬煌蛊?1和所述活塞2之間的作用力進行緩沖，提高所述內(nèi)燃機的運行穩(wěn)定性。

其中，對所述限位凸起41的結(jié)構(gòu)不做限定，只要能夠?qū)λ龌钊?進行阻擋，并能夠與所述彈性部件42接觸即可。

本發(fā)明的又一實施例中，所述限位凸起41為圓環(huán)形板狀結(jié)構(gòu)，所述圓環(huán)形板狀結(jié)構(gòu)的外周面與所述缸體內(nèi)壁的內(nèi)周面固定連接，所述彈性部件42設(shè)置在所述圓環(huán)形板狀結(jié)構(gòu)朝向所述活塞2的表面上。

在本發(fā)明實施例中，所述限位凸起41與所述彈性部件42為面接觸，且在對所述活塞2進行限位時，所述限位凸起41受力較為均勻。

其中，對所述彈性部件42不做限定，所述彈性部件42可以為氣墊、彈簧或者其他可以起到緩沖作用的部件。

優(yōu)選的，所述彈性部件42為彈簧，所述彈簧42的一端與所述限位凸起41固定連接，另一端為自由端，所述彈簧42的延伸方向與所述活塞2的往復(fù)運動方向一致。

需要說明的是，所述活塞2在做往復(fù)運動的過程中，所述活塞2到達下止點的位置與所述彈簧42的彈力有關(guān)，為了對所述下至點的位置進行固定，所述彈簧42可以僅僅起到緩沖作用，這時，所述彈簧42可以滿足如下條件，即在各個工況下所述彈簧42均能夠被壓縮至最短。

優(yōu)選的，當所述內(nèi)燃機怠速時，所述彈簧42可被壓縮至最短。怠速是指發(fā)動機在無負荷的情況下運轉(zhuǎn)，只需克服自身內(nèi)部機件的摩擦阻力，不對外輸出功率，維持發(fā)動機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速被稱為怠速，由于怠速時所述彈簧42能夠被壓縮至最短，在其他工況下，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速均大于怠速工況下的轉(zhuǎn)速，因此，在其他工況時所述彈簧42也可被壓縮至最短，從而能夠?qū)ο轮裹c的位置進行固定。

本發(fā)明的一實施例中，所述彈簧42的自由端與所述活塞2的下端面之間還設(shè)置有擋板5，所述擋板5貼合設(shè)置在所述活塞2的下端面上。通過在所述彈簧42的自由端和所述活塞2的下端面之間設(shè)置擋板5，在所述彈簧42被壓縮時與所述擋板5充分接觸，同時，所述擋板5設(shè)置在所述活塞2的下端面，還能夠阻擋用于潤滑活塞2飛濺出的機油。

其中，對所述彈簧42的個數(shù)不做限定，所述彈簧42可以為一個，也可以為多個。

本發(fā)明的一實施例中，所述彈簧42為至少兩個，且均勻分布于所述限位凸起41上。通過在所述限位凸起41上均勻布置多個彈簧42，能夠更好地對所述活塞2和所述限位凸起41之間的作用力進行緩沖。

其中，對所述彈簧42的形狀不做限定，所述彈簧42可以為錐形，也可以為圓柱形，可以為Z形，也可以為螺旋狀。

本發(fā)明的又一實施例中，所述彈簧42為圓柱型螺旋彈簧。由于圓柱形螺旋彈簧在壓縮方向上受力比較均勻，能夠避免發(fā)生彈簧42錯位而使得下止點位置發(fā)生變動。

其中，對所述氣缸1的個數(shù)不做限定，當所述氣缸1為兩個以上時，對所述氣缸1的相對位置關(guān)系也不做限定，可以分別針對不同的氣缸1，對所述活塞2的下止點的位置進行限定。

本發(fā)明的一實施例中，所述氣缸1為兩個，且并排對稱設(shè)置；

每一個所述活塞桿3的一端與相對應(yīng)設(shè)置的活塞2固定連接，另一端位于所述缸體的外部且與傳動機構(gòu)6連接；

所述傳動機構(gòu)6用于將一個活塞2做往復(fù)運動時所產(chǎn)生的作用力反作用于另一個活塞2，帶動其向相反的方向運動。

通過將兩個氣缸1并排對稱設(shè)置，并在所述活塞2做往復(fù)運動時，通過傳動機構(gòu)6配合作用，使得兩個活塞2上下往復(fù)運動，當一個氣缸內(nèi)燃燒氣體爆發(fā)，相對應(yīng)的活塞2下行至下止點的過程中，所述活塞2將向下運動的作用力傳遞給所述傳動機構(gòu)6，所述傳動機構(gòu)6利用杠桿原理將該作用力反作用于另一個活塞2，使其向相反的方向運動至上止點，以此能夠?qū)λ鰞?nèi)燃機的壓縮比進行固定。

其中，對所述傳動機構(gòu)6的結(jié)構(gòu)不做限定，只要能夠?qū)崿F(xiàn)將一個活塞2傳遞的作用力反作用于另一個活塞2，并帶動其運行相同的行程即可。

本發(fā)明的又一實施例中，兩個所述活塞桿3位于所述缸體外部且相對設(shè)置的兩個面上設(shè)置有齒狀結(jié)構(gòu)；

所述傳動機構(gòu)6設(shè)置在位于所述缸體外部的兩個所述活塞桿3之間，包括齒輪軸61以及套設(shè)在所述齒輪軸61外表面上的齒輪62，所述齒輪62分別與兩個所述活塞桿3的下部的齒狀結(jié)構(gòu)嚙合連接。

通過回轉(zhuǎn)齒輪，能夠在一個活塞2向下運動至下止點時，帶動另一個活塞2運動至上止點，能夠?qū)λ錾现裹c和下止點的位置進行固定，從而能夠固定所述內(nèi)燃機的壓縮比。

當然，所述氣缸1還可以為三個以上，并且兩兩并排對稱設(shè)置，每兩個活塞桿3之間設(shè)置一個所述傳動機構(gòu)6，這樣，同樣能夠?qū)λ鰞?nèi)燃機的壓縮比進行固定。

本發(fā)明的又一實施例中，所述氣缸1還包括與所述缸體的上端面連接的上缸蓋11，所述上缸蓋11上設(shè)置有一個與所述氣缸1連通的進氣通道7，所述進氣通道7的入口處設(shè)置有進氣門；

所述缸體靠近所述下止點位置處設(shè)置有至少兩個排氣口8，所述排氣口8用于在所述活塞2下行至所述下止點時，對所述缸體內(nèi)產(chǎn)生的廢氣進行排放。

在本發(fā)明實施例中，單進氣口7進氣，多排氣口8排氣，能夠?qū)崿F(xiàn)單向掃氣，從而能夠提高掃氣效率和燃燒效率。

另一方面，本發(fā)明實施例提供一種內(nèi)燃發(fā)電機，參見圖2，包括如上所述的自由活塞式內(nèi)燃機；

所述缸體1內(nèi)壁上設(shè)置有發(fā)電機定子9，所述活塞桿3上設(shè)置有發(fā)電機動子10，所述發(fā)電機定子9和所述發(fā)電機動子10之間存在間隙，所述發(fā)電機定子9可在所述活塞2做往復(fù)運動時切割所述發(fā)電機動子10產(chǎn)生的磁感線而進行發(fā)電。

本發(fā)明實施例提供了一種內(nèi)燃發(fā)電機，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)燃機和發(fā)電機的一體化結(jié)構(gòu)，節(jié)省空間，實現(xiàn)內(nèi)燃發(fā)電機的緊湊設(shè)計，同時，通過對所述自由活塞式內(nèi)燃機的上、下止點位置進行固定，能夠固定所述自由活塞式內(nèi)燃機的壓縮比，使得內(nèi)燃發(fā)電機能夠穩(wěn)定運行。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。