一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置制造方法
一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，属于能源动力领域。包括自由活塞式发动机、恒压气瓶、空气压缩机、压油气体管路、扫气气体节流前管路、节流单向阀、扫气气体节流后管路、润滑油箱。本装置可以利用从恒压气瓶出来的两条气体管路中的压力差给润滑油提供注入动力，通过调节节流单向阀可以调整每个循环注入的润滑油量，从而为自由活塞式内燃发电机的活塞环与气缸壁之间的摩擦提供持续的润滑油膜，防止这种新型动力装置因摩擦而引起拉缸等后果。
【专利说明】一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，属于能源动力领域。
【背景技术】
[0002]自由活塞式内燃发电动力系统是20世纪30年代在能源和环境压力背景下发展起来的一种新型动力装置，因内燃机取消了曲柄连杆机构，活塞仅做往复直线运动且行程不受机械约束而得名，具有结构紧凑、重量轻、起停容易、功率密度高等优点。早期的样机直接与燃气轮机或者压气机直接相连，对外输出能量或者提供压缩气体，在上世纪中叶一度成为热点，但受控制技术限制而发展缓慢。在20世纪末作为混合动力车用发电系统所使用的新型动力技术重又得到了国内外科研机构的重视。
[0003]在自由活塞式内燃发电机中，气缸盖、气缸套与活塞共同围成密闭的燃烧室容积，通过油气混合燃烧按照热力学第一定律燃烧气体膨胀推动活塞运动，两侧燃烧室依次循环燃烧推动活塞保证发电机正常发电。(SaifulA.Zulkifli, MohdN.Karsiti, A.RashidA.AzizStartingofaFree-PistonLinearEngine-Generator byMechanicalResonanceandRectanguIarCurrentCommutation[C], IEEEVehicle PowerandPropulsionConference, September3_5,2008, Harbin, China)
[0004]润滑系统对于内燃机非常重要，因为活塞环的重要作用就是与气缸壁之间紧密配合形成可变容易的密闭燃烧空间，而这种挤压配合就导致了强烈的摩擦作用，润滑系统就是将润滑油送至气缸壁上形成与活塞环之间的油膜润滑。传统内燃机的润滑主要采用在曲轴箱内注入润滑油，曲轴的旋转运动会甩动箱体底部的润滑油至活塞腔内以及气缸壁上，从而达对气缸壁与活塞环之间的摩擦起到润滑作用。然而自由活塞式内燃发电动力系统由于具有与传统内燃机所不同的结构，这也就给辅助润滑系统的结构设计带来了挑战。在这种新型动力系统中，运动部件仅有包括活塞组在内的动子总成，其一直做往复直线运动，这种简单的结构导致润滑油无法按照传统润滑方式送至气缸壁上。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决自由活塞式内燃润滑的问题，提出了一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置。
[0006]本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0007]—种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，包括自由活塞式发动机、恒压气瓶、空气压缩机、压油气体管路、扫气气体节流前管路、节流单向阀、扫气气体节流后管路、润滑油箱。
[0008]所述自由活塞式发动机I还包括润滑油进油孔和扫气箱进气孔。
[0009]所述润滑油进油孔开设在气缸壁上，润滑油通过润滑油进油孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中；[0010]所述扫气箱进气孔开设在扫气箱壁上，气体通过扫气箱进气孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中；
[0011]空气压缩机与恒压气瓶相连，空气压缩机为恒压气瓶提供气体压力；恒压气瓶分别连接压油气体管路和扫气气体节流前管路。压油气体管路分为两路分别与两个润滑油箱的上部相连，润滑油箱下部的油箱出油孔与气缸体的润滑油进油孔相连；扫气气体节流前管路通过流单向阀与扫气气体节流后管路连接；扫气气体节流后管路分为两路分别与两个扫气箱的扫气箱进气孔相连。
[0012]工作过程:恒压气瓶中的气体保持恒压，但是因节流单向阀的作用致使进入扫气箱中的气体压力稍低于润滑油箱中的润滑油液面上方压力，这种压差为润滑油通过润滑油进油孔进入提供了动力，在每个循环中伴随着活塞的往复运动，润滑油都会少量进入扫气气道中，再由扫气气体带入气缸套中，伴随着活塞的往复运动而在气缸壁与活塞环间形成润滑油膜。
[0013]有益效果
[0014]1、本发明的一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，可以利用从恒压气瓶出来的两条气体管路中的压力差给润滑油提供注入动力，通过调节节流单向阀可以调整每个循环注入的润滑油量，从而为自由活塞式内燃发电机的活塞环与气缸壁之间的摩擦提供持续的润滑油膜，防止这种新型动力装置因摩擦而引起的拉缸等后果。
[0015]2、本发明的一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，主要依靠扫气压力作为润滑油注入动力，为该种内燃机的活塞环与气缸壁之间提供润滑油，保证整机稳定运行，
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为系统自由活塞内燃发电机与滴油润滑装置的总体装配图；
[0017]图2为自由活塞式内燃发电机结构装配及开孔结构示意图；
[0018]图3为润滑油箱与气体管路的装配图。
[0019]图中，1-自由活塞式发动机，2-恒压气瓶，3-空气压缩机，4-压油气体管路，5-扫气气体节流前管路，6-节流单向阀，7-扫气气体节流后管路，8-润滑油箱，9-润滑油进油孔，10-扫气箱进气孔，11-油箱出油孔，12-导气管扫气出气孔。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。
[0021]实施例1
[0022]一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，包括自由活塞式发动机1、恒压气瓶2、空气压缩机3、压油气体管路4、扫气气体节流前管路5、节流单向阀6、扫气气体节流后管路7、润滑油箱8。
[0023]所述自由活塞式发动机I还包括润滑油进油孔9和扫气箱进气孔10。
[0024]所述润滑油进油孔9开设在气缸壁上，润滑油通过润滑油进油孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中；
[0025]所述扫气箱进气孔10开设在扫气箱壁上，气体通过扫气箱进气孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中；[0026]空气压缩机3与恒压气瓶2相连，空气压缩机3为恒压气瓶2提供气体压力；恒压气瓶2分别连接压油气体管路4和扫气气体节流前管路5。压油气体管路4分为两路分别与两个润滑油箱8的上部相连，润滑油箱8下部的油箱出油孔11与气缸体的润滑油进油孔9相连；扫气气体节流前管路5通过流单向阀6与扫气气体节流后管路7连接；扫气气体节流后管路7分为两路分别与两个扫气箱的扫气箱进气孔10相连。
[0027]工作过程:当整机开始运转时，自由活塞式内燃发电机的这种结构形式决定了活塞与连杆相连做往复运动，而本装置最终达到的效果就是为活塞环与气缸内壁之间在每个往复循环中提供持续的润滑油流。
[0028]这种压差式润滑装置的压力源来自空气压缩机3，它为恒压气瓶2持续提供气体压力保证气瓶中的压力保持恒定。恒压气瓶2的气体分为两路，两条气体管路的终点由于存在压力差而将润滑油通过润滑油进油孔9压入扫气气道中。图1中可以看出，扫气管路中的气体从恒压气瓶2中出来后进入扫气气体节流前管路5，气体经过节流单向阀6压力会有一定减小，从而形成阀前后的较小的压力差，气体经过扫气气体节流后管路7后从扫气箱进气孔10进入扫气箱容腔，该容腔具有稳流和稳压的作用，接着气体进入扫气气道，当活塞运动到进气口打开的时候气体进入燃烧室内从排气口排出，完成扫气过程。从恒压气瓶2中出来的另外一路用于将润滑油压出的气体首先流经压油气体管路4，接着分为两路同时进入润滑油箱8中，油箱中的润滑油在装配时就已经放入油箱中，润滑油上面与压油气体管路4中的气体接触，下部可以通过润滑油进油孔10与扫气容腔中的气体接触。由于节流单向阀6的存在而形成微小的压力差将润滑油压入扫气箱容腔，而由于扫气气体的流动，气体将润滑油带动通过进气口进入燃烧室中，润滑油会随着缸内气体的流动附着在气缸壁上，为活塞环与气缸壁之间的往复运动提供润滑油膜，由于每个循环中都会有润滑油进入而保证润滑油的持续供应。
[0029]这种压差润滑装置还需要配合图1中自由活塞式内燃发电机往复运行完成在每个循环的润滑油进入过程。图2中活塞做往复运动的过程中，当排气口还没有打开时，图3中润滑油箱8里的润滑油受到微小的压力差的作用，沿着131润滑油进油孔缓慢的进入扫气气道中，当活塞继续向右运动到进气口打开后，活塞会压缩扫气容腔的空间，此时由于节流单向阀6的存在，扫气容腔中的气体不会返回到扫气气体节流后管路7中，而压力会升高，较高的压力一方面会通过扫气气道带着气道中的润滑油进入气缸套中，同时促进扫气作用，另一方面也会给润滑油的流入造成阻力而保证在这一阶段润滑油不会大量流入。这样随着活塞的循环往复运动，润滑油在每个循环都会有少量注入，并伴随着这种运动均匀分布在气缸壁表面，给活塞环与气缸壁之间的油膜润滑提供持续油流。
[0030]如果想要调整润滑油在每个循环的注入量，需要对节流单向阀6进行调整，此阀前后的压力差越大，润滑油的单循环注入量就越大，相反就越少。
【权利要求】
1.一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，其特征在于:包括自由活塞式发动机(I)、恒压气瓶(2)、空气压缩机(3)、压油气体管路(4)、扫气气体节流前管路(5)、节流单向阀(6)、扫气气体节流后管路(7)、润滑油箱(8);所述自由活塞式发动机(I)还包括润滑油进油孔(9)和扫气箱进气孔(10);空气压缩机(3)与恒压气瓶(2)相连，空气压缩机(3)为恒压气瓶(2)提供气体压力；恒压气瓶(2)分别连接压油气体管路(4)和扫气气体节流前管路(5);压油气体管路(4)分为两路分别与两个润滑油箱(8)的上部相连，润滑油箱(8)下部的油箱出油孔11与气缸体的润滑油进油孔(9)相连；扫气气体节流前管路(5)通过流单向阀(6)与扫气气体节流后管路(7)连接；扫气气体节流后管路(7)分为两路分别与两个扫气箱的扫气箱进气孔(10)相连。
2.如权利要求1所述的一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，其特征在于:所述润滑油进油孔(9)开设在气缸壁上，润滑油通过润滑油进油孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中。
3.如权利要求1所述的一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，其特征在于:所述扫气箱进气孔(10)开设在扫气箱壁上，气体通过扫气箱进气孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中。
4.如权利要求1所述的一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，其特征在于:在扫气气体节流前管路(5 )和扫气气体节流后管路(7 )之间连接有节流单向阀(6 )，通过调节节流单向阀(6)可以调整每个循环注入的润滑油量。
【文档编号】F01M1/16GK103628945SQ201310537413
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】冯慧华, 宋豫, 左正兴, 郭陈栋, 许大涛 申请人:北京理工大学
【专利摘要】本发明涉及一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，属于能源动力领域。包括自由活塞式发动机、恒压气瓶、空气压缩机、压油气体管路、扫气气体节流前管路、节流单向阀、扫气气体节流后管路、润滑油箱。本装置可以利用从恒压气瓶出来的两条气体管路中的压力差给润滑油提供注入动力，通过调节节流单向阀可以调整每个循环注入的润滑油量，从而为自由活塞式内燃发电机的活塞环与气缸壁之间的摩擦提供持续的润滑油膜，防止这种新型动力装置因摩擦而引起拉缸等后果。
【专利说明】一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，属于能源动力领域。
【背景技术】
[0002]自由活塞式内燃发电动力系统是20世纪30年代在能源和环境压力背景下发展起来的一种新型动力装置，因内燃机取消了曲柄连杆机构，活塞仅做往复直线运动且行程不受机械约束而得名，具有结构紧凑、重量轻、起停容易、功率密度高等优点。早期的样机直接与燃气轮机或者压气机直接相连，对外输出能量或者提供压缩气体，在上世纪中叶一度成为热点，但受控制技术限制而发展缓慢。在20世纪末作为混合动力车用发电系统所使用的新型动力技术重又得到了国内外科研机构的重视。
[0003]在自由活塞式内燃发电机中，气缸盖、气缸套与活塞共同围成密闭的燃烧室容积，通过油气混合燃烧按照热力学第一定律燃烧气体膨胀推动活塞运动，两侧燃烧室依次循环燃烧推动活塞保证发电机正常发电。(SaifulA.Zulkifli, MohdN.Karsiti, A.RashidA.AzizStartingofaFree-PistonLinearEngine-Generator byMechanicalResonanceandRectanguIarCurrentCommutation[C], IEEEVehicle PowerandPropulsionConference, September3_5,2008, Harbin, China)
[0004]润滑系统对于内燃机非常重要，因为活塞环的重要作用就是与气缸壁之间紧密配合形成可变容易的密闭燃烧空间，而这种挤压配合就导致了强烈的摩擦作用，润滑系统就是将润滑油送至气缸壁上形成与活塞环之间的油膜润滑。传统内燃机的润滑主要采用在曲轴箱内注入润滑油，曲轴的旋转运动会甩动箱体底部的润滑油至活塞腔内以及气缸壁上，从而达对气缸壁与活塞环之间的摩擦起到润滑作用。然而自由活塞式内燃发电动力系统由于具有与传统内燃机所不同的结构，这也就给辅助润滑系统的结构设计带来了挑战。在这种新型动力系统中，运动部件仅有包括活塞组在内的动子总成，其一直做往复直线运动，这种简单的结构导致润滑油无法按照传统润滑方式送至气缸壁上。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决自由活塞式内燃润滑的问题，提出了一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置。
[0006]本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0007]—种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，包括自由活塞式发动机、恒压气瓶、空气压缩机、压油气体管路、扫气气体节流前管路、节流单向阀、扫气气体节流后管路、润滑油箱。
[0008]所述自由活塞式发动机I还包括润滑油进油孔和扫气箱进气孔。
[0009]所述润滑油进油孔开设在气缸壁上，润滑油通过润滑油进油孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中；[0010]所述扫气箱进气孔开设在扫气箱壁上，气体通过扫气箱进气孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中；
[0011]空气压缩机与恒压气瓶相连，空气压缩机为恒压气瓶提供气体压力；恒压气瓶分别连接压油气体管路和扫气气体节流前管路。压油气体管路分为两路分别与两个润滑油箱的上部相连，润滑油箱下部的油箱出油孔与气缸体的润滑油进油孔相连；扫气气体节流前管路通过流单向阀与扫气气体节流后管路连接；扫气气体节流后管路分为两路分别与两个扫气箱的扫气箱进气孔相连。
[0012]工作过程:恒压气瓶中的气体保持恒压，但是因节流单向阀的作用致使进入扫气箱中的气体压力稍低于润滑油箱中的润滑油液面上方压力，这种压差为润滑油通过润滑油进油孔进入提供了动力，在每个循环中伴随着活塞的往复运动，润滑油都会少量进入扫气气道中，再由扫气气体带入气缸套中，伴随着活塞的往复运动而在气缸壁与活塞环间形成润滑油膜。
[0013]有益效果
[0014]1、本发明的一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，可以利用从恒压气瓶出来的两条气体管路中的压力差给润滑油提供注入动力，通过调节节流单向阀可以调整每个循环注入的润滑油量，从而为自由活塞式内燃发电机的活塞环与气缸壁之间的摩擦提供持续的润滑油膜，防止这种新型动力装置因摩擦而引起的拉缸等后果。
[0015]2、本发明的一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，主要依靠扫气压力作为润滑油注入动力，为该种内燃机的活塞环与气缸壁之间提供润滑油，保证整机稳定运行，
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为系统自由活塞内燃发电机与滴油润滑装置的总体装配图；
[0017]图2为自由活塞式内燃发电机结构装配及开孔结构示意图；
[0018]图3为润滑油箱与气体管路的装配图。
[0019]图中，1-自由活塞式发动机，2-恒压气瓶，3-空气压缩机，4-压油气体管路，5-扫气气体节流前管路，6-节流单向阀，7-扫气气体节流后管路，8-润滑油箱，9-润滑油进油孔，10-扫气箱进气孔，11-油箱出油孔，12-导气管扫气出气孔。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。
[0021]实施例1
[0022]一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，包括自由活塞式发动机1、恒压气瓶2、空气压缩机3、压油气体管路4、扫气气体节流前管路5、节流单向阀6、扫气气体节流后管路7、润滑油箱8。
[0023]所述自由活塞式发动机I还包括润滑油进油孔9和扫气箱进气孔10。
[0024]所述润滑油进油孔9开设在气缸壁上，润滑油通过润滑油进油孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中；
[0025]所述扫气箱进气孔10开设在扫气箱壁上，气体通过扫气箱进气孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中；[0026]空气压缩机3与恒压气瓶2相连，空气压缩机3为恒压气瓶2提供气体压力；恒压气瓶2分别连接压油气体管路4和扫气气体节流前管路5。压油气体管路4分为两路分别与两个润滑油箱8的上部相连，润滑油箱8下部的油箱出油孔11与气缸体的润滑油进油孔9相连；扫气气体节流前管路5通过流单向阀6与扫气气体节流后管路7连接；扫气气体节流后管路7分为两路分别与两个扫气箱的扫气箱进气孔10相连。
[0027]工作过程:当整机开始运转时，自由活塞式内燃发电机的这种结构形式决定了活塞与连杆相连做往复运动，而本装置最终达到的效果就是为活塞环与气缸内壁之间在每个往复循环中提供持续的润滑油流。
[0028]这种压差式润滑装置的压力源来自空气压缩机3，它为恒压气瓶2持续提供气体压力保证气瓶中的压力保持恒定。恒压气瓶2的气体分为两路，两条气体管路的终点由于存在压力差而将润滑油通过润滑油进油孔9压入扫气气道中。图1中可以看出，扫气管路中的气体从恒压气瓶2中出来后进入扫气气体节流前管路5，气体经过节流单向阀6压力会有一定减小，从而形成阀前后的较小的压力差，气体经过扫气气体节流后管路7后从扫气箱进气孔10进入扫气箱容腔，该容腔具有稳流和稳压的作用，接着气体进入扫气气道，当活塞运动到进气口打开的时候气体进入燃烧室内从排气口排出，完成扫气过程。从恒压气瓶2中出来的另外一路用于将润滑油压出的气体首先流经压油气体管路4，接着分为两路同时进入润滑油箱8中，油箱中的润滑油在装配时就已经放入油箱中，润滑油上面与压油气体管路4中的气体接触，下部可以通过润滑油进油孔10与扫气容腔中的气体接触。由于节流单向阀6的存在而形成微小的压力差将润滑油压入扫气箱容腔，而由于扫气气体的流动，气体将润滑油带动通过进气口进入燃烧室中，润滑油会随着缸内气体的流动附着在气缸壁上，为活塞环与气缸壁之间的往复运动提供润滑油膜，由于每个循环中都会有润滑油进入而保证润滑油的持续供应。
[0029]这种压差润滑装置还需要配合图1中自由活塞式内燃发电机往复运行完成在每个循环的润滑油进入过程。图2中活塞做往复运动的过程中，当排气口还没有打开时，图3中润滑油箱8里的润滑油受到微小的压力差的作用，沿着131润滑油进油孔缓慢的进入扫气气道中，当活塞继续向右运动到进气口打开后，活塞会压缩扫气容腔的空间，此时由于节流单向阀6的存在，扫气容腔中的气体不会返回到扫气气体节流后管路7中，而压力会升高，较高的压力一方面会通过扫气气道带着气道中的润滑油进入气缸套中，同时促进扫气作用，另一方面也会给润滑油的流入造成阻力而保证在这一阶段润滑油不会大量流入。这样随着活塞的循环往复运动，润滑油在每个循环都会有少量注入，并伴随着这种运动均匀分布在气缸壁表面，给活塞环与气缸壁之间的油膜润滑提供持续油流。
[0030]如果想要调整润滑油在每个循环的注入量，需要对节流单向阀6进行调整，此阀前后的压力差越大，润滑油的单循环注入量就越大，相反就越少。
【权利要求】
1.一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，其特征在于:包括自由活塞式发动机(I)、恒压气瓶(2)、空气压缩机(3)、压油气体管路(4)、扫气气体节流前管路(5)、节流单向阀(6)、扫气气体节流后管路(7)、润滑油箱(8);所述自由活塞式发动机(I)还包括润滑油进油孔(9)和扫气箱进气孔(10);空气压缩机(3)与恒压气瓶(2)相连，空气压缩机(3)为恒压气瓶(2)提供气体压力；恒压气瓶(2)分别连接压油气体管路(4)和扫气气体节流前管路(5);压油气体管路(4)分为两路分别与两个润滑油箱(8)的上部相连，润滑油箱(8)下部的油箱出油孔11与气缸体的润滑油进油孔(9)相连；扫气气体节流前管路(5)通过流单向阀(6)与扫气气体节流后管路(7)连接；扫气气体节流后管路(7)分为两路分别与两个扫气箱的扫气箱进气孔(10)相连。
2.如权利要求1所述的一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，其特征在于:所述润滑油进油孔(9)开设在气缸壁上，润滑油通过润滑油进油孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中。
3.如权利要求1所述的一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，其特征在于:所述扫气箱进气孔(10)开设在扫气箱壁上，气体通过扫气箱进气孔能够进入到自由活塞式发动机的扫气道中。
4.如权利要求1所述的一种自由活塞式内燃发电机用压差式润滑装置，其特征在于:在扫气气体节流前管路(5 )和扫气气体节流后管路(7 )之间连接有节流单向阀(6 )，通过调节节流单向阀(6)可以调整每个循环注入的润滑油量。
【文档编号】F01M1/16GK103628945SQ201310537413
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】冯慧华, 宋豫, 左正兴, 郭陈栋, 许大涛 申请人:北京理工大学
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