四冲程四缸轮机发电系统技术领域
本发明申请涉及增程汽车的发电系统，尤其涉及一种四冲程四缸轮机发电系统。
背景技术
増程汽车是指设置了发电系统进行发电増程的汽车，其中曲轴驱动发电式发电系
统是由内燃机活塞推动曲柄，把气缸的直线运动转化为曲柄的旋转运动，曲柄旋转去驱动
发电机，从而发电。其缺点是：燃料点火时，活塞转到顶点附件，曲轴在顶点附件承担气缸的
最高压力，摩擦损耗很大，总效率下降很明显。
还有一种为通过气缸与永磁直线发电机直接相连进行发电，省掉曲轴，用气缸的
直线往复运动，推动永磁直线发电机的直线往复运动，这样也可发电，但有几大缺点： 1.容
易造成永磁发电机的部分退磁或全部退磁，造成发电功率和发电效率的双双大幅下降，因
为其永磁直线发电机太接近气缸，温度很高，很容易退磁。 2. 直线往复式运动发电机反而
不是一个线性系统，因为其磁场位置和线圈不是线性关系，其阻滞力不是线性的，两端的阻
滞力和中段的阻滞力是不一样的，不好控制。作为对比，旋转发电机反而更加接近线性，其
阻滞力与转角的关系反而更加平稳和线性。 3直线永磁发电机由于种种原因，性能难以保
证，价格也居高不下，难以大规模量产。
发明内容
本发明提供了一种能够利用气缸的热量进行发电且限压效果好的不需要曲轴和
直线电机进行发电的四冲程四缸轮机发电系统，解决了气缸通过曲轴驱动发电机发电和气
缸直接驱动直线电机进行发电所存在的不足。
以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种四冲程四缸轮机发电系统，包括
发动机气缸和发电机，其特征在于，还包括轮机系统，所述发动机气缸有四个且为四冲程气
缸，四个所述发动机气缸的缸体通过气缸架连接在一起，所述气缸的缸体穿设在第一温差
发电管的高温端内，所述气缸架设有滑槽和连接在滑槽内的滑轮，所述四个发动机气缸中
的两个发动机气缸的活塞在做功冲程驱动所述滑轮向一侧滑动、另外两个发动机气缸的活
塞在做功冲程驱动所述滑轮向另一侧滑动，所述轮机系统包括驱动所述发电机发电的水轮
机和驱动水轮机旋转的循环液流机构，所述循环液流机构包括液压活塞和稳定流向水轮机
的液流压力的多级限压机构，所述液压活塞同所述滑轮连接在一起。使用时通过四个发动
机气缸的活塞的直线往复运动驱动滑轮在滑槽内做直线往复运动，滑轮驱动液压活塞做往
复运动而使得循环液流机构内的液体产生循环运动而驱动水轮机旋转，水轮机旋转驱动发
动机的转子旋转从而实现发电。流体轮机由于不是热机，不受卡诺极限的限制，且管道中的
流体轮机也不受贝兹极限的限制，由于避免了在曲轴顶点发力的难题，其流体动能到旋转
机械能的转换效率极高，轻易达92%，甚至达98%。现代的水电站，其流体动能-旋转动能的转
换效率，基本上都是百分之九十几。也即，曲轴造成的效率损耗，在流体轮机上基本不存在。
从而客服了曲轴驱动的不足。由于本技术方案不需要采用直线发电机，所以能够克服直线
发电机的不足。通过设置第一温差发电管且通过第一温差发电管的高温端去吸收发动机气
缸的热量进行发电，实现发动机气缸冷却的同时实现了将热能回收为电能以便进行利用。
而现有的发动机气缸的热量都是额外地耗费能量去处理且热量为浪费了的（多为水冷）。设
计多级限压机构能够使得流经水轮机的水压的稳定性好。
作为优先，所述循环液流机构还包括外箱、升压箱和位于外箱内的内箱，所述内箱
内设有缸体段，所述液压活塞同所述缸体段密封滑动连接在一起，所述液压活塞将所述内
箱分隔为两个液压腔，所述液压腔通过朝向液压腔内开启的第一单向阀同所述外箱连通，
所述液压腔通过朝向升压箱内开启的第二单向阀同所述升压箱连通，所述多级限压机构设
置在所述升压箱上，所述升压箱设有同所述外箱连通的回流通道，所述水轮机设置在所述
回流通道内。
作为优先，所述发电机连接在所述外箱的外部，所述发电机的转轴伸入所述外箱
内后同所述水轮机的转轴连接在一起，所述外箱内密封连接有弹性密封套设在所述发电机
的转轴上的锥形密封套。进行密封装配时方便。由于密封套为弹性结构，产生磨损后能够在
弹力的作用下进行补偿，故不容易产生密封不良现象。
作为优先，所述发电机、锥形密封套和外箱的箱壁之间形成密封腔，所述密封腔设
有同弹性气囊连接在一起的气道。安装时先使气囊压扁，然后进行装配，装配好后松开气
囊，气囊产生吸气作用从而使得密封腔内产生负压，从而起到提高密封效果的作用。
作为优先，所述多级限压机构包括至少两个限压储能缸，所述限压储能缸包括设
有进液口的储能缸缸体、位于储能缸缸体内的储能缸活塞和驱动活塞朝向进液口移动的储
能弹簧，所述储能缸缸体的侧壁上还设有泄流口，所述储能缸活塞设有朝向进液口所在侧
开启的第三单向阀，所有的限压储能缸通过一个限压储能缸的进液口同另一个限压储能缸
的泄压口连接在一起的方式串联连接在一起，第一个限压储能缸的进液口同升压箱连通。
当升压箱内的压力升高时，驱动第一个限压储能缸内的储能弹簧压缩储能且实现限压，当
压力上升到第一个限压储能缸的进液口同液流口连通时，液体经液流口流向第二个限压储
能缸的进液口，第二个限压储能缸进行同上述第一个限压储能缸的储能限压过程，以此类
推，直到压力稳定在只能够使第一个限压储能缸的储能缸活塞同液流口对齐的位置。当压
力下降时则各级限压储能缸中的弹簧释放能量且使限压储能缸缸体内的液体回流到升压
箱内。本技术方案限压效果好，且进行限压时能够进能量进行储存使得在压力降低时进行
释放而维持压力稳定。
作为优先，所述泄压口设有一个出口端、至少两个沿储能缸缸体深度方向分布的
进口端和将所有的进口端同出口端连通沿储能缸缸体深度方向延伸的圆柱形连通段，所述
连通段内可转动地密封连接有同所述出口端连通的调压管，所述调压管同每一个所述进口
端等高的部位都设有连通孔，所述连通孔沿所述调压管的周向错开。能够通过使不同的液
流口同连通孔对齐来调整所需要限压的压力大小。
作为优先，所述缸体段设有同液压活塞配合的内表面层，所述内表面层同第二温
差发电管的高温端连接在一起。能够对缸体段进行降温、避免液压活塞连续运动导致温升
过高而损坏。同时该产生的热量能够转化为电能进行利用。
作为优先，所述气缸架设有隔振座，所述隔振座包括竖置的隔振弹簧和竖置的支
撑杆，所述支撑杆设有若干可水平伸缩而插入所述隔振弹簧的弹簧圈之间的托杆，所述托
杆沿上下方向分布，所述隔振弹簧的下端通过所述托杆同所述支撑杆连接在一起。能够降
低使用时气缸产生的振动传递给同汽车的量，使得安装有本发明的汽车因本发明而产生的
振动小。
作为优选，所述隔振座包括竖置的隔振弹簧和竖置的支撑杆，所述支撑杆设有若
干可水平伸缩而插入所述隔振弹簧的弹簧圈之间的托杆，所述托杆沿上下方向分布，所述
隔振弹簧的下端通过所述托杆同所述支撑杆连接在一起。使用时，当发动机气缸的振动频
率同车架的固有频率相同时、则调整隔振座的频率而防止产生共振。隔振座的频率的调整
方法为：因隔振弹簧振动过程中仅位于插入的托杆的上方的弹簧圈参与振动（以即仅位于
插入的托杆的上方的弹簧圈为有效的弹簧圈），通过使不同的托杆插入到隔振弹簧的弹簧
圈之间来改变隔振弹簧的有效圈数，从而实现对隔振弹簧振动频率的改变、实现对隔振座
的调频作用。调频时方便。
作为优选，所述托杆设有托杆缩进弹簧，所述支撑杆为管状结构，所述托杆穿设于
所述支撑杆，所述支撑杆内设有可升降的托杆顶出块。托杆内端被托杆顶出块顶住、则托杆
外端插在隔振弹簧内，否则在缩进弹簧的作用下、托杆的外端不插在隔振弹簧内。伸缩托杆
时方便省力。
作为优先，所述隔振座还包括电连接在一起的检测气缸架的振动频率的振动频率
检测装置、控制单元和顶出块升降电机；所述控制单元用于当隔振座与气缸架产生共振时
通过顶出块升降电机去驱动托杆顶出块升降以更换插入隔振弹簧中的托杆而达到改变隔
振弹簧的有效圈数来实现隔振弹簧的固有振动频率的改变、从而避免产生共振。实现了自
动调频以避免产生共振。
作为优选，所述发电机通过螺栓配合螺母同所述循环液流机构连接在一起，所述
螺母包括环形螺母本体和设置在螺母本体内周面上的内螺纹，所述螺母本体的内周面上设
有沿螺母的一端延伸至另一端的通槽，所述通槽将所述内螺纹沿螺母本体的周向断开，所
述螺母本体设有穿过所述通槽的一侧侧壁后螺纹连接在通槽的另一侧侧壁上的通槽槽宽
调节螺钉。在螺母锁紧后锁紧通槽槽宽调节螺钉而使得通槽宽度缩小，缩小的结果为使得
内螺纹的更紧地抱紧在螺栓上，从而使得螺母和螺栓之间不容易产生松动而导致发电机连
接松动。
作为优选，所述通槽有两条。锁紧效果要且度螺纹的破坏效果小。
作为优选，所述两条通槽沿螺母本体的周向均匀分布。能够有效防止螺母产生局
部脆弱现象。
作为优选，螺母本体的外周面上设有助力槽。驱动螺母转动时方便。
本发明具有下述优点：实现了将气缸的机械运动能量转为为电能；实现了无曲轴
对旋转发电机的驱动而实现发电；发动机气缸工作时的温度上升能够转换为电能进行利
用；循环液流机构的压力稳定性好。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为多级限压机构的放大的示意图。
图3为限压储能缸的放大示意图。
图4为图1的C处的局部放大示意图。
图5为螺母的轴向示意图。
图6为本发明实施例二中的气缸架的示意图。
图7为图6中A处的局部放大示意图。
图8为图7中B处的局部放大示意图。
图中：发动机气缸1、发动机气缸的缸体11、发动机气缸的活塞12、发电机2、发电机
的转轴21、轮机系统3、循环液流机构31、外箱311、气道3111、螺栓3112、补液腔3113、升压箱
312、回流通道3121、内箱313、缸体段3131、液压活塞3132、内表面层3133、液压腔3134、第二
温差发电管314、连杆315、第一单向阀316、第二单向阀317、密封套318、密封腔319、气囊
310、水轮机32、隔振座4、隔振弹簧41、竖置的支撑杆42、顶出块升降电机43、上连接头44、下
连接头45、托杆顶出块46、上导入面461、下导入面462、螺杆47、托杆48、托杆缩进弹簧49、气
缸架5、第一温差发电管51、滑槽52、滑轮53、控制单元55、振动频率检测装置56、用于支撑隔
振座的部件57、螺母8、螺母本体81、内螺纹82、通槽83、通槽的一侧侧壁831、通槽的另一侧
侧壁832、通槽槽宽调节螺钉84、助力槽85、多级限压机构9、第一个限压储能缸91-1、第二个
限压储能缸91-2、进液口911、储能缸缸体912、储能缸活塞913、储能弹簧914、泄流口915、出
口端9151、进口端9152、连通段9153、调压管916、连通孔9161、第三单向阀917。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一，参见图1，一种四冲程四缸轮机发电系统，包括发动机气缸1、发电机2和
轮机系统3。
发动机气缸1有四个且为四冲程气缸。四个发动机气缸1通过气缸架5连接在一起。
发动机气缸的缸体11穿设在第一温差发电管51的高温端内，根据4个发动机气缸的布局，可
以通过一个第一温差发电管51的高温端同时套住4个发动机气缸的缸体，也可以设置四个
第一温差发电管使四个第一温差发电管的高温端一一对应地套在4个发动机气缸的缸体
上。第一温差发电管51的电源输出端通过充电器给蓄电池充电。气缸架5设有滑槽52和连接
在滑槽内的滑轮53。四个发动机气缸1中的两个发动机气缸的活塞12在做功冲程驱动滑轮
53向左侧滑动、另外两个气缸的活塞在做功冲程驱动滑轮53向右侧滑动，具体为：四个发动
机气缸在做功、排气、进气、压缩四个冲程，四个发动机气缸1之间位项相差90度，工作状态
在四缸之间循环轮转，从而推动滑轮53沿滑槽52做直线往复运动。
轮机系统3包括循环液流机构31和水轮机32。循环液流机构31包括外箱311、升压
箱312和位于外箱内的内箱313和多级限压机构9。升压箱312和内箱313都位于外箱311内。
内箱313内设有缸体段3131。缸体段3131设有同液压活塞3132密封滑动连接在一起的内表
面层3133。内表面层3133同第二温差发电管314的高温端连接在一起。第二温差发电管314
的电源输出端通过充电器给蓄电池充电。液压活塞3132通过连杆315同滑轮53连接在一起。
液压活塞3132将内箱313分隔为两个液压腔3134。液压腔3134通过朝向液压腔内开启的第
一单向阀316同外箱311连通。液压腔3134通过朝向升压箱内开启的第二单向阀317同升压
箱312连通。多级限压机构9设置在升压箱312上。升压箱312设有同外箱311连通的回流通道
3121。水轮机32设置在回流通道3121内。发电机2通过螺栓3112配合螺母8固定在外箱31的
外部。发电机的转轴21伸进外箱311后同水轮机的转轴321连接在一起，具体为花键连接。外
出液箱311同补液腔3113连通。
多级限压机构9包括至少两个限压储能缸9本实施例中为两个限压储能缸，两个限
压储能缸为第一个限压储能缸91-1和第二个限压储能缸91-2。限压储能缸包括设有进液口
911的储能缸缸体912、位于储能缸缸体内的储能缸活塞913和驱动活塞朝向进液口移动的
储能弹簧914。第一个限压储能缸91-1的进液口同升压箱312连通。
参见图2，储能缸缸体912的侧壁上还设有泄流口915。泄压口泄流口915设有出口
端9151、进口端9152和圆柱形连通段9153。进口端9152有6个。6个进口端9152沿储能缸缸体
912深度方向分布。连通段9153为沿储能缸缸体912深度方向延伸的圆柱形。连通段9153将
所有的进口端9152同出口端9151连通。连通段9153内可转动地密封连接有同出口端9151连
通的调压管916。储能缸活塞913设有朝向进液口侧开启的第三单向阀917。第二个限压储能
缸91-2的进液口同第一个限压储能缸91-1的泄压口的出口端9151连接在一起而实现串联
连接在一起。
参见图3，调压管916设有6个同每一个所述进口端等高的部位都设有连通孔9161。
6个连通孔9161同6个进口端9152一一对应地等高。6个连通孔9161沿调压管916的周向错
开。
参见图1到图3，进行限压的过程为，首先进行压力设定，具体设定过程为：根据需
要限压到的压力（即压强）要求，转到调压管916到同所需要的压力对应的进口端9152等高
的连通孔9161同该进口端9152对齐，使得该进口端9152同出口端9151连通（没有同连通孔
9161对齐的进口端9152则不被调压管916封堵住）。压力=弹簧同对应进口端9152对齐时的
弹力除以限压缸活塞的面积。
限压的过程为：当升压箱312内的压力升高时，驱动第一个限压储能缸内的储能弹
簧压缩储能且实现限压，当压力上升到第一个限压储能缸的储能缸活塞移同出口端连通的
进口端同进液口连通时，液体经液流口流向第二个限压储能缸的进口端，第二个限压储能
缸进行同第一个限压储能缸的储能限压过程，以此类推，直到压力稳定在只能够使第一个
限压储能缸的储能缸活塞同可以溢流的液流口进口端对齐的位置，从而实现限压。当压力
下降时则各级限压储能缸中的弹簧释放能量且使限压储能缸缸体内的液体回流到升压箱
内。
参见图4，外箱311内密封连接有锥形密封套318。密封套318位弹性橡胶套。密封套
318弹性密封套设在发电机的转轴21上。发电机2、锥形密封套318和外箱311的箱壁之间形
成密封腔319。密封腔319设有同弹性气囊310连接在一起的气道3111。
通过密封套318对发电机的转轴进行密封的过程为。装配过程中按压住气囊310使
气囊容积缩小，然后将发电机的转轴伸入密封套318同水轮机的转轴321连接在一起，使得
密封套318密封套设在发电机的转轴上，且使形成密封腔319，然后松开气囊310，气囊在自
身弹力的作用下撑开，撑开结果为在密封腔内产生负压，从而使得密封套318更加可靠地密
封在发电机的转轴上。
参见图1，本发明发电的过程为，四个发动机气缸驱动滑轮做左右方向的往复直线
运动，滑轮驱动液压活塞做左右方向的往复直线运动，活塞做直线往复运动时驱动液体以
外箱→内箱→升压箱→外箱之间进行单向循环，从而驱动水轮机32旋转，水轮机驱动发电
机发电。
参见图5，螺母8包括环形螺母本体81和设置在螺母本体内周面上的内螺纹82。螺
母本体81的内周面上设有两条通槽83。通槽83从沿螺母8的轴向一端延伸至另一端。通槽83
将内螺纹82沿螺母本体81的周向断开。螺母本体81设有穿过通槽的一侧侧壁831后螺纹连
接在通槽的另一侧侧壁832上的通槽槽宽调节螺钉84。两条通槽83沿螺母本体81的周向均
匀分布。螺母本体81的外周面上设有助力槽85。
实施例二，同实施例一的不同之处为：
参见图6，气缸架5设有隔振座4和振动频率检测装置56。振动频率检测装置56用于检测
气缸架5所产生的振动的频率。振动频率检测装置56为现有的检测频率的装置。振动频率检
测装置56和控制单元55电连接在一起。
隔振座4包括竖置的隔振弹簧41、竖置的支撑杆42、顶出块升降电机43、上连接头
44和下连接头45。隔振弹簧41的上端同上连接头44连接在一起。隔振弹簧41套设在支撑杆
42上。隔振弹簧41为压簧。支撑杆42的下端同下连接头45连接在一起。顶出块升降电机43固
定在支撑杆42的上端部。顶出块升降电机43和控制单元55电连接在一起。
参见图7，下连接头45通过球面配合活动连接在用于支撑隔振座的部件57上。上连
接头44同气缸架5活动连接在一起。上连接头44和气缸架5之间为球面配合。隔振座和被连
接的部件之间为球面配合的活动连接的有益效果为：可以发散掉非上下方向上的振动力，
从而克服了现有的隔振座只能对上下方向的振动进行有效隔离的问题。
支撑杆42贯穿上连接头44和气缸架5。支撑杆42为管状结构。支撑杆42内设有托杆
顶出块46和螺杆47。托杆顶出块46的上端设有上导入面461。托杆顶出块46的下端设有下导
入面462。托杆顶出块46螺纹连接在螺杆47上。螺杆47同支撑杆42平行。螺杆47同顶出块升
降电机43的动力输出轴连接在一起。支撑杆42设有若干径向贯穿支撑杆的托杆48。托杆48
沿上下方向分布。隔振弹簧41的下端通过托杆48插在隔振弹簧41的弹簧圈之间而同支撑杆
42连接在一起。
参见图8，托杆48设有托杆缩进弹簧49。当托杆48的内端抵接到托杆顶出块46时、
则托杆48的外端插在隔振弹簧41的弹簧圈之间；当托杆48的内端不抵接到托杆顶出块46
时、则在托杆缩进弹簧49的作用下托杆48朝向支撑杆42内部运动使得托杆48的外端不插在
隔振弹簧41的弹簧圈之间。
使用时，参见图5到图7，振动频率检测装置56将检测到的气缸架5所产生的振动的
频率输送给控制单元55，控制单元55使隔振座4不和气缸架5产生共振。
具体避免产生共振的过程为：计算出隔振座以振动频率检测装置56检测到的频率
为固有频率时对应的隔振弹簧的有效圈数的值（以下称为共振圈数值），进而判断隔振座的
隔振弹簧位于插入隔振弹簧的托杆上方的弹簧圈数的值（以下称为有效圈数值）是否同共
振圈数值相等；如果相等，控制单元55使该隔振座进行如下动作：顶出块升降电机43驱动螺
杆47转动，螺杆47驱动托杆顶出块46升降到顶在其它的托杆的内端上、即使其它的托杆插
入到隔振弹簧内，从而使得隔振弹簧的有效圈数值改变，从而避免隔振座和气缸架5产生共
振。