CN103573375B - 一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统，属于能源动力领域。主要包括：活塞、连杆、单向阀、散热器。两侧的活塞分别与连杆刚性连接，形成一个活塞组件。在活塞组件内部开设油道；在油道上任意位置设有油腔；单向阀在油腔内左右移动；散热器固定在气缸与发电机之间；散热器中部开有通孔，用于连杆的通过；散热器表面有散热片；散热器内部中空，用于存储冷却油；在连杆与散热器内冷却油接触部分分别开有进油口与出油口；该系统，借助单向阀自身的惯性进行泵油，不需要额外驱动装置。通过活塞组件内部的油道即实现了冷却油的循环，降低了整个活塞连杆组和直线发电机的热负荷。

Description

一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统

技术领域

本发明涉及一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统，属于能源动力领域。

背景技术

现有的内燃发电机一般结构为往复式内燃机通过曲柄连杆机构与旋转电机相连，包括二冲程和四冲程两类热力循环方式，其缺点是结构复杂、体积较大、热效率低，尾气排放污染物较多。自由活塞内燃发电机是近年来兴起的一种新型动力装置,由自由活塞式内燃发动机和直线发电机直接耦合而成，它将自由活塞与直线电机动子直接固连，形成唯一的运动部件——活塞组件。系统运行时，缸内气体燃烧膨胀作功，推动活塞并带动发电机动子运动，继而产生电能，最终通过较短的传递路径将燃料化学能直接转换为电能。它具有众多潜在性能优势，如机械摩擦损失少，结构紧凑体积小，能量传递路径短，燃烧排放质量好等。

活塞是自由活塞内燃发电机的核心构件,在运行中承受相当高的机械负荷和热负荷,其通过连杆与直线电机动子直接相连,其热负荷直接传递到直线电机动子上,影响了直线电机的性能,使整个动力系统无法稳定运行。因此,对自由活塞内燃发电机活塞的冷却十分必要。如果用传动内燃机活塞的冷却方式对自由活塞发电机的活塞进行冷却，由于没有曲轴和油底壳，冷却用油无法通过飞溅的方式完成循环。另外，如附加独立驱动的泵油装置与外接管路，这样不但零件多，成本高，而且降低了系统工作可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有自由活塞内燃发电机活塞冷却困难的问题，提供一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统，主要包括:活塞、连杆、单向阀、散热器。

所述活塞为内部设有油腔和油道的活塞；

所述连杆为内部设有油道的连杆

连接关系为：两侧的活塞分别与连杆刚性连接，形成一个活塞组件。在活塞组件内部开设油道；在油道上任意位置设有油腔；单向阀在油腔内左右移动；散热器固定在气缸与发电机之间；散热器中部开有通孔，用于连杆的通过；散热器表面有散热片；散热器内部中空，用于存储冷却油；在与散热器内冷却油接触的连杆部分分别开有进油口与出油口；连杆相对于散热器往复运动，需保证进油口与出油口一直与散热器内部冷却油接触；由于发动机设计行程可知，则需保证散热器的长度大于发动机的设计行程；

所述单向阀的质量越大，则冷却油的流速越高，可根据活塞要求的工作温度范围选取合适的单向阀质量参数。

工作过程：

自由活塞内燃发电机左右两气缸交替爆发，爆发压力推动整个活塞组件往复运动，由于惯性力的作用，活塞内部油腔中的单向阀在油腔内振荡，油腔内的冷却油只能向一个方向流动从而起到泵油的作用，并通过进油道将低温冷却油从散热器中泵出。低温冷却油流入活塞内部的油道中，与活塞进行热交换后温度升高，通过回油道流回散热器。散热器的表面有散热片，其内部冷却油的热量通过散热片传递到大气当中，完成循环。单向阀质量越大，则冷却油的流速越高，可根据活塞要求的工作温度范围选取合适的单向阀质量参数。

有益效果

1、本发明的一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统，借助单向阀自身的惯性进行泵油，不需要额外驱动装置。通过活塞组件内部的油道即实现了冷却油的循环，降低了整个活塞连杆组和直线发电机的热负荷。

2、本发明的一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统，整个系统零部件少，结构紧凑，制造加工方便,技术成熟。无需其他的管路和接头，具有较高的可靠性。

附图说明

图1是一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统的剖视图；

其中，1—气缸、2—活塞、3—连杆、4—油腔、5—单向阀、6—进油道、7—回油道、8—散热器、9—发电机定子线圈、10—发电机动子。

具体实施方式

下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。

实施例1

一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统，主要包括:活塞2、连杆3、单向阀5、散热器8。

所述活塞2为内部设有油腔4和油道的活塞2；

所述连杆3为内部设有油道的连杆3

连接关系为：两侧的活塞2分别与连杆3刚性连接，形成一个活塞2组件。在活塞2组件内部开设油道；在油道上任意位置设有油腔4；单向阀5在油腔4内左右移动；散热器8固定在气缸1与发电机之间；散热器8中部开有通孔，用于连杆3的通过；散热器8表面有散热片；散热器8内部中空，用于存储冷却油；在连杆3与散热器8内冷却油接触部分分别开有进油口与出油口；连杆3相对于散热器8在做往复运动，需保证进油口与出油口一直与散热器8内部冷却油接触；由于发动机设计行程可知，则需保证散热器8的宽度大于发动机的设计行程；

所述单向阀5的质量越大，则冷却油的流速越高，可根据活塞2要求的工作温度范围选取合适的单向阀5质量参数。

工作过程：

自由活塞2内燃发电机左右两气缸1交替爆发，爆发压力推动整个活塞2组件往复运动，由于惯性力的作用，活塞2内部油腔4中的单向阀5在油腔4内振荡，油腔4内的冷却油只能向一个方向流动从而起到泵油的作用，并通过进油道6将低温冷却油从散热器8中泵出。低温冷却油流入活塞2内部的油道中，与活塞2进行热交换后温度升高，通过回油道7流回散热器8。散热器8的表面有散热片，其内部冷却油的热量通过散热片传递到大气当中，完成循环。单向阀5质量越大，则冷却油的流速越高，可根据活塞2要求的工作温度范围选取合适的单向阀5质量参数。

Claims (3)

1.一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统，其特征在于：主要包括:活塞（2）、连杆（3）、单向阀（5）、散热器（8）；两侧的活塞（2）分别与连杆（3）刚性连接，形成一个活塞组件；在活塞组件内部开设油道；在油道上任意位置设有油腔（4）；单向阀（5）在油腔（4）内左右移动；散热器（8）固定在气缸（1）与发电机之间；散热器（8）中部开有通孔，用于连杆（3）的通过；散热器（8）表面有散热片；散热器（8）内部中空，用于存储冷却油；在连杆（3）与散热器（8）内冷却油接触部分分别开有进油口与出油口。

2.如权利要求1所述的一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统，其特征在于：所述连杆（3）相对于散热器（8）在做往复运动，需保证进油口与出油口一直与散热器（8）内部冷却油接触；由于发动机设计行程可知，则需保证散热器（8）的宽度大于发动机的设计行程。

3.如权利要求1或2所述的一种自由活塞内燃发电机振荡驱动式活塞冷却系统，其特征在于：所述单向阀（5）的质量越大，则冷却油的流速越高，可根据活塞（2）要求的工作温度范围选取合适的单向阀（5）质量参数。