微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)組件和發(fā)電轉(zhuǎn)子，所述發(fā)動(dòng)機(jī)組件為軸向活塞式，利用凸輪為功率轉(zhuǎn)化部件將活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述發(fā)電轉(zhuǎn)子直接與凸輪相連，發(fā)動(dòng)機(jī)組件中的兩個(gè)氣缸本體分別對(duì)置于凸輪的兩邊。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、控制簡(jiǎn)單、工作可靠性高、效率高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到微型發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，特指一種高功率密度的微小型熱動(dòng)力移動(dòng)發(fā)電裝置，尤其指的是功率范圍為100W到1000W，裝置重量在1.5Kg以下，體積小于0.002m3的便攜式發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著個(gè)人便攜式數(shù)字化設(shè)備的日益普及其性能的提升，對(duì)于便攜式能源設(shè)備的需求越來(lái)越大，傳統(tǒng)的化學(xué)電池已經(jīng)不能夠滿足。國(guó)內(nèi)外許多科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)展或正在開(kāi)展新概念微型小型移動(dòng)電源的設(shè)計(jì)，相關(guān)的基礎(chǔ)研究表明利用微型發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)電源其理論上的功率密度為現(xiàn)有的蓄電池的近100倍，且可以添加燃料重復(fù)利用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置主要由兩類:一類為采用燃?xì)馔苿?dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，這一類微型發(fā)電系統(tǒng)與供電對(duì)象的主板連接在一起，容易產(chǎn)生高溫對(duì)于電路造成一定的影響；另一類是以小型化的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，為了取得較高的功率密度，這一類設(shè)備的轉(zhuǎn)速較高，易產(chǎn)生較大的振動(dòng)與噪聲。微小型的發(fā)電設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸尺度較小，燃燒情況與常規(guī)尺度發(fā)動(dòng)機(jī)有較大不同，因而提高其燃燒效率也是國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的重點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、控制簡(jiǎn)單、工作可靠性高、效率高的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)組件和發(fā)電轉(zhuǎn)子，所述發(fā)動(dòng)機(jī)組件為軸向活塞式，利用凸輪為功率轉(zhuǎn)化部件將活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述發(fā)電轉(zhuǎn)子直接與凸輪相連，發(fā)動(dòng)機(jī)組件中的兩個(gè)氣缸本體分別對(duì)置于凸輪的兩邊。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述發(fā)電轉(zhuǎn)子的兩端通過(guò)兩個(gè)支撐軸承分別與兩個(gè)氣缸本體連接。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述凸輪為雙作用端面凸輪。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述雙作用端面凸輪的型線為正弦曲線。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述氣缸本體上布置有四個(gè)氣缸，分成兩類，即動(dòng)力氣缸和輔助氣缸，沿著氣缸本體的軸向方向呈間隔分布；所述動(dòng)力氣缸的上部密閉，為工作容積；所述輔助氣缸的活塞上部及下部均為密閉容積，分別為增壓氣缸和再膨脹氣缸。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述輔助氣缸的直徑為動(dòng)力氣缸的1.414倍。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中包括四個(gè)活塞連桿組，分別為兩個(gè)動(dòng)力活塞連桿組和兩個(gè)輔助活塞連桿組；活塞連桿的兩頭分別通過(guò)銷軸與活塞鉸接，每個(gè)活塞連桿上固定的兩個(gè)活塞為等直徑活塞；滾輪通過(guò)滾輪銷軸鉸接在連桿的中部。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述滾輪上開(kāi)設(shè)有滾輪儲(chǔ)油槽和滾輪出油孔；所述滾輪銷軸的外表面上設(shè)有銷軸周面進(jìn)油孔，所述滾輪銷軸的端面上沿著軸向方向開(kāi)設(shè)有銷軸端面進(jìn)油孔。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述輔助氣缸進(jìn)氣口的外部通路上安裝有化油器，所述化油器包括化油器本體及油門(mén)調(diào)節(jié)螺母、進(jìn)氣口、油針、進(jìn)油口、混合燃?xì)獬隹冢鲞M(jìn)氣口、進(jìn)油口、混合燃?xì)獬隹诰O(shè)置于化油器本體上。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述氣缸本體的兩端分別為氣缸頂蓋和氣缸底座，在每個(gè)氣缸本體上還設(shè)有電熱頭和排氣管。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0017]1、本發(fā)明的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，采用集成化設(shè)計(jì)思想，將發(fā)電系統(tǒng)的熱動(dòng)力部分及發(fā)電部分有機(jī)的結(jié)合成了一個(gè)整體，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)合為一體，有效地減小了發(fā)電系統(tǒng)的體積和重量，集成度較高，有利于優(yōu)化發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。一體化的設(shè)計(jì)使得發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有著較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可以有效地減小發(fā)動(dòng)機(jī)的速度波動(dòng)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)更為平穩(wěn)。
[0018]2、本發(fā)明采用凸輪驅(qū)動(dòng)的軸向活塞發(fā)動(dòng)機(jī)作為發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力部分，有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率密度大等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)置的布置形式使得發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)稱，受力特性好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
[0019]3、本發(fā)明的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，采用凸輪作為發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)件，通過(guò)設(shè)計(jì)凸輪型線，使得活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的做功規(guī)律，能夠有效的提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率和排放特性，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能。
[0020]4、本發(fā)明的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，提出的三沖程的做功形式，在原有二沖程的基礎(chǔ)之上，增加了進(jìn)氣增壓和再膨脹沖程。增壓沖程使得發(fā)動(dòng)機(jī)掃氣效果得到了提升，再膨脹過(guò)程使得燃?xì)獾膬?nèi)能得到了進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化，提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明中氣缸本體的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明中氣缸本體的動(dòng)力氣缸局部原理示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明中氣缸本體的輔助氣缸局部原理示意圖。
[0025]圖5是本發(fā)明中氣缸本體與氣缸底座之間的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖6是本發(fā)明中氣缸底座的結(jié)構(gòu)原理不意圖。
[0027]圖7是本發(fā)明中發(fā)電轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0028]圖8是本發(fā)明中凸輪的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0029]圖9是本發(fā)明中燃燒室部分的結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0030]圖10是本發(fā)明中輔助活塞連桿組的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0031]圖11是本發(fā)明中動(dòng)力活塞連桿組的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0032]圖12是本發(fā)明中滾輪的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0033]圖13是本發(fā)明中滾輪銷軸的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0034]圖14是本發(fā)明中滾輪銷軸的局部剖視示意圖。
[0035]圖15是本發(fā)明中化油器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0036]圖例說(shuō)明
[0037]1、發(fā)電轉(zhuǎn)子；2、支撐軸承；3、氣缸本體；4、氣缸底座；5、化油器；6、頂蓋螺釘；7、電熱頭；8、排氣管；9、輔助氣缸排氣管道；10、動(dòng)力氣缸；11、輔助氣缸；12、輔助氣缸進(jìn)氣口 ；13、底座連接法蘭；14、連桿導(dǎo)向槽；15、動(dòng)力氣缸排氣口 ；16、動(dòng)力氣缸進(jìn)氣口 ；17、增壓氣缸排氣口 ；18、轉(zhuǎn)子磁極；19、凸輪型面；20、輔助活塞；21、動(dòng)力活塞；23、滾輪銷軸；24、滾輪；25、輔助連桿；26、動(dòng)力連桿；27、滾輪儲(chǔ)油槽；28、銷軸周面進(jìn)油孔；29、銷軸端面進(jìn)油孔；30、滾輪出油孔；31、油門(mén)調(diào)節(jié)螺母；32、進(jìn)氣口 ；33、油針；34、進(jìn)油口 ；35、混合燃?xì)獬觥酢?br>
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)組件和發(fā)電轉(zhuǎn)子1，發(fā)動(dòng)機(jī)組件為軸向活塞式，利用凸輪(如端面圓柱凸輪)為主要功率轉(zhuǎn)化部件，將活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。軸向活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸平行周向布置的氣缸軸線，有著結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，用做小型化移動(dòng)發(fā)電裝置的動(dòng)力源較為適合。發(fā)電轉(zhuǎn)子I直接與凸輪相連，有機(jī)結(jié)合在一起。發(fā)動(dòng)機(jī)組件采用對(duì)置式的布置結(jié)構(gòu)，將兩個(gè)氣缸本體3分別對(duì)置于凸輪的兩邊。發(fā)電轉(zhuǎn)子I的兩端通過(guò)兩個(gè)支撐軸承2分別與兩個(gè)氣缸本體3連接。凸輪固接在發(fā)電轉(zhuǎn)子I的內(nèi)部，為雙作用端面凸輪；雙作用端面凸輪的兩個(gè)作用面分別與氣缸本體3中連桿上鉸接的兩個(gè)滾輪24接觸，雙作用端面凸輪的兩個(gè)端面的中心線為一正弦曲線，連桿通過(guò)滾輪24驅(qū)動(dòng)雙作用端面凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖7所示，發(fā)電轉(zhuǎn)子I的側(cè)面上設(shè)有轉(zhuǎn)子磁極18。如圖8所示，凸輪上設(shè)有凸輪型面19。
[0040]本實(shí)施例中，氣缸本體3的兩端分別為氣缸頂蓋和氣缸底座4，氣缸頂蓋通過(guò)頂蓋螺釘6固定于氣缸本體3上,在每個(gè)氣缸本體3上還設(shè)有化油器5、電熱頭7和排氣管8。
[0041]如圖2?圖6所不,發(fā)動(dòng)機(jī)組件的每個(gè)氣缸本體3上布置有四個(gè)氣缸,分為兩類，即包括動(dòng)力氣缸10和輔助氣缸11，沿著氣缸本體3的軸向方向呈間隔分布。動(dòng)力氣缸10上設(shè)有動(dòng)力氣缸排氣口 15和動(dòng)力氣缸進(jìn)氣口 16，輔助氣缸11上設(shè)有輔助氣缸進(jìn)氣口 12、輔助氣缸排氣管道9和增壓氣缸排氣口 17。動(dòng)力氣缸10的上部密閉，為工作容積。輔助氣缸11的活塞上部及下部均為密閉容積，分別為增壓氣缸和再膨脹氣缸。在本實(shí)例中，氣缸本體3設(shè)計(jì)為圓柱型，將四個(gè)一組、軸線平行于氣缸本體3軸線的氣缸沿著氣缸本體3的周向布置，位置相差90°的兩個(gè)氣缸直徑不同，相差180°的兩個(gè)氣缸直徑相同。將這樣的兩組氣缸本體3對(duì)置，中間通過(guò)固定裝置保證氣缸本體3的徑向固定。在對(duì)置的兩組氣缸本體3中，直徑相同的氣缸相對(duì)設(shè)置。
[0042]本實(shí)施例中，輔助氣缸11的直徑為動(dòng)力氣缸10的1.414倍。
[0043]如圖5所示，本發(fā)明中氣缸本體3通過(guò)底座連接法蘭13與氣缸底座4相連，且底座連接法蘭13與氣缸本體3之間的連接體上設(shè)有連桿導(dǎo)向槽14。
[0044]發(fā)動(dòng)機(jī)組件中包括四個(gè)活塞連桿組，分別為兩個(gè)動(dòng)力活塞連桿組和兩個(gè)輔助活塞連桿組?；钊B桿的兩頭分別通過(guò)銷軸與活塞鉸接，每個(gè)活塞連桿上固定的兩個(gè)活塞為等直徑活塞。兩個(gè)滾輪24通過(guò)滾輪銷軸23鉸接在連桿的中部。在本實(shí)施例中，如圖9、圖10和圖11所示，兩個(gè)等直徑的輔助活塞20連接于輔助連桿25的兩端，兩個(gè)等直徑的動(dòng)力活塞21連接于動(dòng)力連桿26的兩端。
[0045]如圖12、圖13和圖14所示，滾輪24上開(kāi)設(shè)有滾輪儲(chǔ)油槽27和滾輪出油孔30 ;滾輪銷軸23的外表面上設(shè)有銷軸周面進(jìn)油孔28，滾輪銷軸23的端面上沿著軸向方向開(kāi)設(shè)有銷軸端面進(jìn)油孔29。
[0046]如圖15所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)輔助氣缸11進(jìn)氣口的外部通路上，安裝有化油器5。本發(fā)明中的化油器5包括化油器本體及油門(mén)調(diào)節(jié)螺母31、進(jìn)氣口 32、油針33、進(jìn)油口 34、混合燃?xì)獬隹?35，進(jìn)氣口 32、進(jìn)油口 34、混合燃?xì)獬隹?35均設(shè)置于化油器本體上，燃料和空氣通過(guò)化油器5混合之后形成了混合燃?xì)獗晃氚l(fā)動(dòng)機(jī)增壓氣缸?；推?上的油針33可以控制混合燃?xì)獾臐舛取；推?上裝有閥芯，可以通過(guò)調(diào)劑閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)的角度的大小，控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口阻力的大小。發(fā)動(dòng)機(jī)再膨脹氣缸的排氣口，通過(guò)內(nèi)部孔道與排氣管8相連接，再膨脹氣缸排除的氣體再做功之后，排氣的溫度和壓力在這里進(jìn)一步的降低。
[0047]凸輪的作用面為圓柱的端面，凸輪在加工之后經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)和表面硬化處理，使得作用表面的強(qiáng)度和耐磨性大大提高。凸輪的雙作用面經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，能夠分別與連桿上的兩個(gè)滾輪24接觸，這樣可以消除在連桿運(yùn)動(dòng)換向時(shí)的沖擊。凸輪的型線可以是正弦曲線或是某一類具有特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的曲線。雙作用端面凸輪的型線為一類能夠?qū)崿F(xiàn)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的曲線，雙作用端面凸輪的型線以正弦曲線為較優(yōu)選擇。
[0048]凸輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)四個(gè)連桿活塞組運(yùn)動(dòng)，每個(gè)連桿的運(yùn)動(dòng)之間有90°的相位差，當(dāng)動(dòng)力連桿26速度較大的時(shí)候，輔助連桿25的速度較小。正弦規(guī)律的凸輪中心線可以由如下的方程描述:

X - rsin.(；K)
[0049]].V = /.cos( 7) ,(()</< 2π)
zγ)
[0050]式中:r為凸輪型線所在的圓的半徑，h是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的行程。
[0051]利用上式計(jì)算得到的僅是凸輪的理論型線，為了得到發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪的實(shí)際曲面需要進(jìn)一步更為精確的計(jì)算。
[0052]滾輪24的軸線與凸輪軸線相互垂直，滾輪24外表面上的任意一點(diǎn)與滾輪24軸線的距離為r，與凸輪中軸線的距離為1，理想條件下滾輪24表面與凸輪作用面之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，滾輪24轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度Θ，與凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω之間有:ω = ΓΘ ' /I。根據(jù)此關(guān)系式，若給定滾輪24外端面的直徑(d2)和外端面中心點(diǎn)距凸輪中心線的距離(I2)，那么凸輪上任意一點(diǎn)的直徑可以寫(xiě)為d = l2d2/l。
[0053]根據(jù)凸輪與滾輪24之間純滾動(dòng)摩擦的要求，凸輪作用面為一復(fù)雜曲面。凸輪的外表面可以由兩個(gè)圓錐形的刀具按照一定正弦曲線的路徑切削形成。
[0054]具體應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明所使用的燃料為甲醇，在溫度較高并附著有催化劑的電熱絲的作用下壓燃。氣缸本體3頂部有電熱頭7，其電熱絲為鉬絲，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候利用外接電源，將電熱絲加熱到紅熱狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力活塞21上行的過(guò)程，壓縮混合燃?xì)?，使得混合燃?xì)獾臏囟群蛪簭?qiáng)上升，接近壓縮沖程末期的時(shí)候，在電熱絲的作用下，混合氣體燃燒，并且釋放大量的熱量，使得燃燒室內(nèi)壓力和溫度急劇上升，推動(dòng)動(dòng)力活塞21向下運(yùn)動(dòng)?；钊ㄟ^(guò)連桿推動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也推動(dòng)對(duì)置的動(dòng)力氣缸10的活塞上行，壓縮混合氣體。該發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于由連桿推動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)向外做功，不需要由凸輪推動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)沖擊和振動(dòng)減小。
[0055]發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力缸為傳統(tǒng)二沖程工作循環(huán)，由活塞的位置來(lái)控制進(jìn)排氣口的開(kāi)閉。發(fā)動(dòng)機(jī)輔助氣缸11被活塞一分為二，上部為再膨脹氣缸，下部為增壓氣缸。由于輔助活塞20和與之配套的動(dòng)力活塞21的運(yùn)動(dòng)存在90°的相位差。當(dāng)輔助活塞20快速下行的時(shí)候，動(dòng)力活塞21基本處在下止點(diǎn)位置。此時(shí),動(dòng)力氣缸10的排氣口打開(kāi),動(dòng)力缸內(nèi)的氣體經(jīng)過(guò)內(nèi)部氣道進(jìn)入輔助活塞20上部的再膨脹氣缸。由于此時(shí)輔助活塞20快速下行，從動(dòng)力缸內(nèi)排出的氣體再次做功，溫度和壓強(qiáng)進(jìn)一步降低。而輔助氣缸11下部增壓氣缸內(nèi)的混合氣體在活塞的壓縮之下通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入到動(dòng)力氣缸10內(nèi)，形成掃氣作用，將動(dòng)力氣缸10內(nèi)的廢氣置換成新鮮的混合燃?xì)狻ｋS著輔助活塞20快速下行接近下止點(diǎn)位置，動(dòng)力缸中的活塞快速上行，將動(dòng)力缸的進(jìn)排氣口封閉，輔助氣缸11的排氣口打開(kāi)，燃燒后的廢氣通過(guò)排氣口排出。當(dāng)動(dòng)力活塞21開(kāi)始向下止點(diǎn)位置快速下行的時(shí)候，輔助氣缸11中活塞上行至上止點(diǎn)位置，此時(shí)，輔助氣缸11的進(jìn)氣口打開(kāi)，在外界大氣壓的作用下，混合燃?xì)獗晃朐鰤簹飧住０l(fā)動(dòng)機(jī)的輔助氣缸11的橫截面積是動(dòng)力氣缸10的兩倍,在同樣的行程下,可以有效的對(duì)動(dòng)力氣缸10進(jìn)行掃氣，吹出燃燒后的氣體，吹進(jìn)混合燃?xì)狻Ｔ趻邭膺^(guò)程結(jié)束的時(shí)候，動(dòng)力氣缸10內(nèi)的氣體壓力要大于大氣壓,能夠有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度。上述發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，可以概括為三沖程，即在原有二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)之上，在進(jìn)氣口之前增加了混合燃?xì)庠鰤簺_程，在排氣口之后增加了再膨脹沖程。三沖程的設(shè)計(jì)是為了在不大幅降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度的前提下，有效的減小發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣噪聲。
[0056]發(fā)動(dòng)機(jī)三沖程的工作過(guò)程是由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體上的各種孔道以及發(fā)動(dòng)機(jī)特殊的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。凸輪的雙作用曲面的輪廓決定了活塞特殊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，四個(gè)氣缸在空間上均勻分布的布置形式?jīng)Q定了發(fā)動(dòng)機(jī)任意一側(cè)機(jī)體內(nèi)四個(gè)活塞之間的相位之差。發(fā)動(dòng)機(jī)活塞裙部的長(zhǎng)度滿足一定的要求，使得活塞可以有效地將進(jìn)排氣口密閉、排氣口打開(kāi)。在動(dòng)力氣缸10的底部，沿著圓周方面分別開(kāi)有兩個(gè)狹長(zhǎng)的氣口，即動(dòng)力氣缸排氣口 15和動(dòng)力氣缸進(jìn)氣口 16，其中動(dòng)力氣缸進(jìn)氣口 16開(kāi)始位置要比動(dòng)力氣缸排氣口 15開(kāi)始位置低，動(dòng)力氣缸排氣口 15結(jié)束位置要比動(dòng)力氣缸排氣口 15高。輔助氣缸11的中部在周向方向上分別開(kāi)有輔助氣缸進(jìn)氣口 12和增壓氣缸排氣口 17，增壓氣缸排氣口 17在上，輔助氣缸進(jìn)氣口 12在下，與動(dòng)力氣缸10的進(jìn)排氣口不同的是，輔助氣缸11的進(jìn)排氣口在氣缸軸線方向上沒(méi)有交疊的部分，輔助活塞20的長(zhǎng)度和進(jìn)排氣口開(kāi)的位置，可以保證在輔助活塞20處于上止點(diǎn)的時(shí)候，排氣口完全打開(kāi)，進(jìn)氣口是完全封閉；在輔助活塞20位于下止點(diǎn)的時(shí)候，進(jìn)氣口完全打開(kāi)，排氣口完全封閉。動(dòng)力氣缸10的排氣口通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的內(nèi)部孔道與輔助氣缸11上部的再膨脹氣缸連通，通氣口位于再膨脹氣缸的頂部。動(dòng)力缸的進(jìn)氣口通過(guò)機(jī)體內(nèi)部孔道與發(fā)動(dòng)機(jī)輔助氣缸11的增壓氣缸聯(lián)通，通氣口開(kāi)在增壓氣缸的底部，這兩個(gè)連通的氣口始終保持著開(kāi)啟狀態(tài)。
[0057]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括發(fā)動(dòng)機(jī)組件和發(fā)電轉(zhuǎn)子(1)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)組件為軸向活塞式，利用凸輪為功率轉(zhuǎn)化部件將活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述發(fā)電轉(zhuǎn)子⑴直接與凸輪相連，發(fā)動(dòng)機(jī)組件中的兩個(gè)氣缸本體⑶分別對(duì)置于凸輪的兩邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述發(fā)電轉(zhuǎn)子(I)的兩端通過(guò)兩個(gè)支撐軸承(2)分別與兩個(gè)氣缸本體(3)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述凸輪為雙作用端面凸輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述雙作用端面凸輪的型線為正弦曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述氣缸本體(3)上布置有四個(gè)氣缸，分成兩類，即動(dòng)力氣缸(10)和輔助氣缸(11)，沿著氣缸本體(3)的軸向方向呈間隔分布；所述動(dòng)力氣缸(10)的上部密閉，為工作容積；所述輔助氣缸(11)的活塞上部及下部均為密閉容積，分別為增壓氣缸和再膨脹氣缸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述輔助氣缸(11)的直徑為動(dòng)力氣缸(10)的1.414倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中包括四個(gè)活塞連桿組，分別為兩個(gè)動(dòng)力活塞連桿組和兩個(gè)輔助活塞連桿組；活塞連桿的兩頭分別通過(guò)銷軸與活塞鉸接，每個(gè)活塞連桿上固定的兩個(gè)活塞為等直徑活塞；滾輪通過(guò)滾輪銷軸鉸接在連桿的中部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述滾輪(24)上開(kāi)設(shè)有滾輪儲(chǔ)油槽(27)和滾輪出油孔(30);所述滾輪銷軸(23)的外表面上設(shè)有銷軸周面進(jìn)油孔(28)，所述滾輪銷軸(23)的端面上沿著軸向方向開(kāi)設(shè)有銷軸端面進(jìn)油孔(29)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述輔助氣缸(11)進(jìn)氣口的外部通路上安裝有化油器(5)，所述化油器(5)包括化油器本體及油門(mén)調(diào)節(jié)螺母(31)、進(jìn)氣口(32)、油針(33)、進(jìn)油口(34)、混合燃?xì)獬隹?35)，所述進(jìn)氣口(32)、進(jìn)油口(34)、混合燃?xì)獬隹?35)均設(shè)置于化油器本體上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微小型熱動(dòng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述氣缸本體(3)的兩端分別為氣缸頂蓋和氣缸底座(4)，在每個(gè)氣缸本體(3)上還設(shè)有電熱頭(7)和排氣管⑶。
【文檔編號(hào)】F02B63/04GK104179570SQ201410325266
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】徐小軍, 張皓月, 潘存云, 張雷, 王榮, 周發(fā)亮, 陳錦州, 李文敏 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)