[发明专利]一种高压气源式自由活塞内燃发电机启动系统

说明书

技术领域

本发明属于动力机械技术领域，具体涉及一种高压气源式自由活塞内燃发电机启动系统。

背景技术

能源和环境问题是制约社会可持续发展的关键之一。为了实现创建能源节约型和环境友好型社会的目标，人们将绿色、节能、环保和高效作为时代主题，并一直在改进和发明各种进行能量转换的动力机械装置，自由活塞内燃发电机就是其中的一种。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。

与往复式内燃机和旋转发电机组合的混合动力系统最大的区别在于，自由活塞内燃发电机摒除了曲柄连杆机构，部件运动过程只包含活塞组件的直线往复运动。自由活塞运动不受机构束缚，可以实现变压缩比内燃机热力循环。它具有众多潜在性能优势，例如机械摩擦损失少，结构紧凑体积小，能量传递路径短，燃烧排放质量好等。它不仅可以用在混合电动或纯电动汽车和船舶上，还可以作为辅助动力发电机组使用，是一种前景巨大和优势明显的动力机械装置。

由于自由活塞内燃发电机没有曲柄连杆机构，不能像传统内燃机那样通过飞轮积蓄启动电机的能量来实现内燃机的启动，必须通过施加与活塞运动方向相同的推力使得内燃机活塞达到指定位置，满足自由活塞内燃机着火所需压缩比。如何实现自由活塞内燃发电机的快速、有效启动是当前制约该动力装置发展的原因之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决自由活塞内燃发电机启动问题，从而提出的一种高压气源式自由活塞内燃发电机启动系统。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种高压气源式自由活塞内燃发电机启动系统，包括第一自由活塞内燃机、第二自由活塞内燃机、高压气源启动机构、连杆、第一直线发电机和第二直线发电机；第一自由活塞内燃机，第一直线发电机，高压气源启动机构，第二直线发电机，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。

第一直线发电机为动磁式电机，包括第一直线发电机动子和第一直线发电机定子，第一直线发电机动子上安装永磁体，位于第一直线发电机定子内部。第二直线发电机与第一直线发电机结构相同，包括第二直线发电机动子和第二直线发电机定子。

高压气源启动机构包括第一高压气源、第二高压气源、第一气源进气管道、第二气源进气管道、气源进排气控制器、启动气缸、启动活塞；高压气源启动机构左右对称，启动活塞置于启动气缸中间，第一气源进气管道、第二气源进气管道位于启动气缸底部，第一高压气源、第二高压气源与气源进排气控制器位于启动气缸外部；第一高压气源和第二高压气源分别通过第一气源进气管道和第二进气管道与启动气缸连通，气源进排气控制器连接第一高压气源和第二高压气源。

连杆依次将第一自由活塞、第一直线电机动子、启动活塞、第二直线电机动子和第二自由活塞连接起来，组成活塞组件。

系统工作流程为：

自由活塞内燃发电机静止时，启动活塞位于启动气缸中点，当需要从第二内燃机气缸启动时，气源进排气控制器控制第一高压气源的阀门打开，高压气体通过第一气源进气管道快速进入启动气缸左侧，在气体压力的作用下，活塞组件向右运动，当到达指定位置，满足第二自由活塞内燃机着火所需压缩比时，第二喷油器将燃料喷入气缸，自由活塞内燃发电机启动过程完成，开始稳定工作。同时，气源进排气控制器控制第一高压气源阀门关闭，并使第一进气管道与大气相通.