CN103527316A - 发动机活塞磁力助推系统及做功方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发动机活塞磁力助推系统及做功方法，本发明设置有磁力助推系统，即在活塞顶部固定有永磁铁，汽缸缸盖设置有电磁铁，铁芯在汽缸内部，电磁线圈在汽缸外部并通过电源换相器与电源连接，发动机控制装置控制电源换相器。当活塞在上始点时，发动机控制装置控制电源通过换相器对电磁铁输电，并产生与永磁铁上端面极性相同的磁场，以推动活塞向下；当活塞在下始点时，产生与永磁铁上端面极性相异的磁场，由此拉动活塞向上；在各冲程交替进行中，相应变换电源极性，以变换电磁铁磁场极性，以推动及拉动活塞运行。本发明的活塞作往复式运动时，磁场也加入了做功，由此提高了发动机的输出动力，降低了燃油消耗。
Description
技术领域
本发明涉及到一种发动机的活塞助推装置及其做功方法。
背景技术
众所周知，往复式活塞发动机的运行原理如下：包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，只有做功冲程才能推动发动机活塞进行做功，以输出动力，而吸气冲程与排气冲程则无法做功输出动力，并且微微损耗动力，而压缩冲程中，对于活塞的运动而言，须受到十个以上大气压的反作用力阻碍，对于发动机的功率损耗非常之大，几乎需要占用发动机总功率的1/5至1/3，当然，要发动机正常工作，其压缩冲程不可避免，但是发动机的这一冲程严重影响发动机的输出功率，同时带来较高的燃油消耗。
现今，燃油发动机均主要以往复式活塞发动机为主，占具主要位置。以全世界如此多的燃油机械，如此多的汽车而论，每台发动机因此而产生的燃油消耗，已成为巨大的，不可估量的能量浪费。
发明内容
为了降低往复式活塞发动机的燃油消耗，使其在同样油耗的情况下，增加发动机的输出功率，本发明提供了一种能在发动机做功过程中发动机活塞磁力助推系统的做功方法，本发明是这样实现的：
本发明的发动机活塞磁力助推系统，分设在汽缸及活塞上，汽缸包括汽缸本体6与汽缸缸盖4，其发动机活塞磁力助推系统包括：在活塞5顶部固定有耐高温永磁铁9，缸盖4设置有电磁铁8；其电磁铁电磁线圈3与电源7连接，电磁线圈3与电源7之间设置有电源换相器2，电源换相器2同时与发动机控制装置1连接。
如上所述的发动机活塞磁力助推系统，更进一步说明为，耐高温永磁铁N、S两极极性呈纵向分布；电磁铁铁芯8的一端呈锥形并设在活塞中心线对应缸盖的中心处，锥形部分设在汽缸内部与高温永磁铁同轴对应，另一部分穿出缸盖并套入线圈3。
本发明的发动机活塞磁力助推系统做功方法，包括发动机吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；活塞5的位置分别由上始点运行到下始点，再由下始点运行到上始点，其具体工作过程如下：
a.当发动机开始吸气冲程或做功冲程时，活塞5处于上始点，发动机控制装置1控制电源7通过换相器2对电磁铁输电，电磁铁铁芯8的锥形端面产生与耐高温永磁铁9上端面极性相同的磁场，由此推动活塞5向下运动；
b.当发动机开始压缩冲程或排气冲程时，发动机控制装置1控制电源7通过换相器2对电磁铁输电，电磁铁铁芯8的锥形端面产生与耐高温永磁铁9上端面极性相异的磁场，由此拉动活塞5向上运动；
c.在各冲程交替进行中，发动机控制装置1控制换相器2变换电源极性，电磁铁产生相应的极性以对应高温永磁铁9的极性，交替进行推动或拉动活塞5。
本发明的有益效果是：
本发明的活塞作往复式运动时，磁场力也协助做功，当活塞从上始点向下运动时，磁场产生排斥力，推动活塞向下运动，当活塞从下始点向上运动时，磁场产生相互吸力，拉动活塞向上运动。
本发明在活塞正常做功的同时，利用自身发电机的电能(如汽车上发电机或电池，如电池充满电后发电机还将继续发电，本身也将浪费掉)来产生的磁场力，以助推发动机活塞运行，提高发动机做功的效率，增强发动机的输出功率。同时降低发动机燃油消耗。
附图说明
图1是本发明结构图
图2是吸气冲程运行示意图
图3是压缩冲程运行示意图
图4是做功冲程运行示意图
图5是排气冲程运行示意图
具体实施方式
本发明通过以下方式进行实施：
本发明的发动机控制装置可以与行车电脑共用，发动机控制装置需要准确地知道发动机活塞运行方向及运行位置，以便活塞运动到最顶点及最底点时，控制换相器及时换相，倒转电磁铁铁芯的磁场。对于检测活塞运行位置及状态，现有的发动机控制装置已具备该能力，其实现方法多样，在此就不必描述。
电磁铁与永磁铁同轴线分别安放，在条件允许的情况下，尽量无限接近，以产生更大的磁场相互作用力；电磁铁在条件允许的情况下，尽量保持下端表面最大化设置在汽缸内，所以将铁芯设计呈锥形，以保证铁芯在缸盖上有足够的安放空间，同时深入到汽缸内的表面能做到最大化，其表面与永磁铁上表面形状及尺寸统一，以产生更大的磁场相互作用力。
本发明在发动机的每一组汽缸内，均安装本发明的系统。
本发明所述的换相器，能通过控制，交换直流电源正负极性均可。
本发明的工作过程如下：
本发明处于吸气冲程时，进气门打开，喷嘴开始喷油并与空气混合进入汽缸内，排气阀门关闭，此时发动机控制装置的控制电源通过换相器向电磁铁输电，并使电磁铁铁芯下端面产生与活塞上永磁铁上表面极性相同的磁场，产生排斥力，并产生对活塞向下的推力。
处于压缩冲程时，活塞从下始点向上运动，此时发动机控制装置控制换相器倒换输入到线圈的电源极性，使电磁铁铁芯下端面产生与活塞上永磁铁上表面极性相异的磁场，产生相互吸力，并产生对活塞向上的拉力。
本发明的做功冲程中，活塞运动方向与吸气冲程相同，发动机控制装置、换相器、电源、电磁铁工作过程与吸气冲程相同。
本发明的排气冲程中，活塞运动方向与压缩冲程相同，发动机控制装置、换相器、电源、电磁铁工作过程与压缩冲程相同。
以上为本发明的示例性描述。
Claims (3)
1.发动机活塞磁力助推系统，分设在汽缸及活塞上，汽缸包括汽缸本体(6)与汽缸缸盖(4)，其特征在于，所述的发动机活塞磁力助推系统包括：在活塞(5)顶部固定有耐高温永磁铁(9)，缸盖(4)设置有电磁铁；其电磁铁线圈(3)与电源(7)连接，线圈(3)与电源(7)之间设置有电源换相器(2)，电源换相器(2)同时与发动机控制装置(1)连接。
2.如权利要求1所述的发动机活塞磁力助推系统，其特征在于，所述的耐高温永磁铁(9)N、S两极极性呈纵向分布；电磁铁铁芯(8)设置在活塞(5)轴心线对应缸盖中心处，锥头部分在汽缸内部与永磁铁同轴对应，别一部分穿出缸盖并套入线圈(3)。
3.发动机活塞磁力助推系统做功方法：包括发动机吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，活塞(5)的位置分别为由上始点运行到下始点，再由下始点运行到上始点，其特征在于，
a.当发动机开始吸气冲程或做功冲程时，活塞(5)处于上始点，发动机控制装置(1)与控制电源(7)通过换相器(2)对电磁铁输电，电磁铁铁芯(8)锥形端面产生与耐高温永磁铁(9)上端面极性相同的磁场，由此推动活塞(5)向下运动；
b.当发动机开始压缩冲程或排气冲程时，发动机控制装置(1)控制电源(7)通过换相器(2)对电磁铁输电，电磁铁铁芯(8)锥形端面产生与耐高温永磁铁(9)上端面极性相异的磁场，由此拉动活塞(5)向上运动；
c.在四个冲程运行中，发动机控制装置(1)控制换相器(2)交替变换电源极性，电磁铁铁芯(8)产生相应极性变化，以对应高温永磁铁(9)的极性，交替进行推动或拉动活塞(5)。
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