[发明专利]电机式自由活塞内燃发电装置启动系统

权利要求书

1.电机式自由活塞内燃发电装置启动系统，其特征在于：包括第一自由活塞内燃机、第二自由活塞内燃机、连杆和直线电机；第一自由活塞内燃机，直线电机，第二自由活塞内燃机顺次连接，整个机构左右对称；

第一自由活塞、电机动子和第二自由活塞依次通过连杆连接，形成一个活塞组件；

第一自由活塞内燃机包括第一内燃机气缸、第一自由活塞、第一进气门、第一排气门、第一喷油器、第一进排气控制器；第一自由活塞置于第一内燃机气缸内部，第一喷油器位于第一内燃机气缸顶部中央，第一进气门及第一排气门位于第一内燃机气缸顶部，并对称位于第一喷油器两侧，第一进排气控制器位于第一内燃机气缸外部、与第一进气门及第一排气门连接，用于控制第一进气门与第一排气门的打开及关闭；

第二自由活塞内燃机的结构与第一自由活塞内燃机相同，包括第二内燃机气缸、第二自由活塞、第二进气门、第二排气门、第二喷油器、第二进排气控制器；第二自由活塞置于第二内燃机气缸内部,第二喷油器位于第二内燃机气缸顶部中央,第二进气门及第二排气门位于第二内燃机气缸顶部，并对称位于第二喷油器两侧，第二进排气控制器位于第二内燃机气缸外部、与第二进气门及第二排气门连接，用于控制第二进气门与第二排气门的打开及关闭；

直线电机为动磁式电机，直线电机动子上安装永磁体，位于直线电机定子内部。

2.根据权利要求1所述的电机式自由活塞内燃发电装置启动系统，其特征在于：所述直线电机具有直线电动机和直线发电机两个工作模式。

3.根据权利要求1所述的电机式自由活塞内燃发电装置启动系统，其特征在于：第一种启动方案为活塞组件在直线电机推力作用下先加速后减速到零，并在第一个启动循环内达到自由活塞内燃机着火所需条件，具体过程为：自由活塞内燃发电装置不工作时，活塞组件位于直线电机中点，第一进气门、第一排气门、第二进气门和第二排气门均处于关闭状态，启动前根据预期获得的压缩比，在控制程序中预先设置活塞组件运动的距离、加速度、减速度、加速及减速过程所需要的时间；启动时，直线电机工作在电动机模式拖动活塞组件按照预先设定方向，向第一内燃机气缸或第二内燃机气缸一侧运动，当活塞组件速度为零时，该侧内燃机的喷油器将燃料喷入气缸，气缸内的混合气着火燃烧，自由活塞内燃发电装置启动过程完成，同时直线电机从电动机模式切换为发电机模式，开始作为负载输出电能；本方案适用于直线电机在电动机模式下作用在活塞组件上的推力足够大，能够使活塞组件在一个启动循环内达到内燃机着火所需压缩比。

4.根据权利要求1所述的电机式自由活塞内燃发电装置启动系统，其特征在于：第二种启动方案为使直线电机以恒定推力作用在活塞组件上，完成若干个先加速后减速为零，再反向加速后减速为零的过程，最终达到内燃机着火所需压缩比，具体过程为：自由活塞内燃发电装置不工作时，活塞组件位于直线电机中点，第一进气门、第一排气门、第二进气门和第二排气门均处于关闭状态；需要启动自由活塞内燃发电装置时，直线电机工作在电动机模式下，并以恒定力作用在活塞组件上，拖动活塞组件向第一内燃机气缸或第二内燃机气缸一侧运动，此时电机力大于气缸内气体压力与摩擦力之和，因此活塞组件加速运动；随着气缸内气体压力逐渐增大，当电机力小于气缸内气体压力与摩擦力之和时，活塞组件开始做减速运动，直至速度为零；随后电机力反向，拖动活塞组件向相反方向运动，活塞组件在电机力、摩擦力与气缸内气体压力的作用下，又经历先加速后减速为零的过程，随后电机力再次反向；重复上述过程，拖动活塞组件运动，并保持直线电机的推力与活塞速度一直同向，活塞组件上止点所达到的位移逐渐增大，当达到自由活塞内燃机着火所需压缩比时，完成启动过程；同时，直线电机切换为直线发电机模式，对外输出电能；本方案适用于直线电机最大推力较小，不能够使活塞组件在一个启动循环内达到内燃机着火所需压缩比的情况。