[发明专利]双活塞直流扫气式自由活塞内燃直线发电机及其工作方法

说明书

本发明公开了一种双活塞直流扫气式自由活塞内燃直线发电机，包括分置在直线发电机左右两侧的两个燃烧室，以及在左右两侧燃烧室做来回往复运动的活塞动子组件，燃烧室顶部设置有可控电磁排气阀门、电子火花点火器、喷油嘴，燃烧室中部附着相应的散热片，燃烧室底部连接相应的扫气室，直线发电机设置有相应的定子线圈绕组、线性霍尔元件、活塞组件以及附着在活塞组件上的永磁体。一种双活塞直流扫气式自由活塞内燃直线发电机，利用直流扫气技术，提升现有自由活塞内燃直线发电机的扫气质量，改变原有活塞组件的结构，使得系统在运行时，避免了因为外界负载的变化导致活塞撞击燃烧室缸盖或失火情况的发生。

技术领域

本发明属于新能源混合动力汽车增程器技术领域，具体地说是一种双活塞直流扫气式自由活塞内燃直线发电机及其工作方法。

背景技术

随着车辆在日常生活中使用的越来越广泛，给能源问题和环境问题带来了巨大的挑战，各国政府都在寻求节能减排的有效策略。对于汽车行业来说，一方面促进了传统内燃机的改进，一方面也促进了新能源汽车的大力发展。在目前的发展过程中，新能源汽车主要分为纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车三种形式，但是纯电动汽车受到了电池技术和地面充电桩数量的限制，其续航里程较短，燃料电池汽车则受到电化学燃料技术发展而无法大规模应用的限制，而混合动力汽车则可以在一定程度上缓解这些情况。在这种背景下，由于自由活塞内燃直线发电机具有结构紧凑、功率密度高、燃料适应性强、能量利用率高等优点，利用自由活塞内燃直线发电机作为混合动力汽车的增程装置有着较大的应用前景。同时将自由活塞内燃直线发电机进行多缸化、多模块化后，也可以应用在深海探测装置动力源、航空航天研究过程中，其次，将其小型化和便携化后，可以作为某些便携式的军用设备或民用设备的电源。

目前针对自由活塞内燃直线发电机的研究多集中于双活塞式结构的研究，由于自由活塞内燃直线发电机取消了传统内燃机的曲柄连杆机构的限制，活塞组件的运动主要由左右两侧的燃烧室来进行控制。同时双活塞式结构使用的是二冲程循环方式，并没有四冲程循环中单独的进排气过程，多使用横流扫气的方式进行扫气，这种方式下进气口和排气口的关闭均由活塞来决定，在扫气过程中，进气口早于排气口关闭，不仅会产生过后排气现象，同时会在气缸顶部形成扫气死区，产生废气残留现象，其扫气质量较差。此外，自由活塞内燃直线发电机系统在稳定运行过程中，由于外界负载或上止点位置的变化，可能会导致活塞组件撞击缸盖或失火情况的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双活塞直流扫气式自由活塞内燃直线发电机及其工作方法，与直流扫气技术结合，提升了系统的扫气性能，本发明提供了一种新的活塞组件样式，避免了因为外界负载的变化导致活塞撞击燃烧室缸盖或失火情况的发生。

本发明所采用的技术方案是：

一种双活塞直流扫气式自由活塞内燃直线发电机，包括左侧燃烧室、右侧燃烧室、动子活塞组件，所述动子活塞组件位于左侧燃烧室和右侧燃烧室之间，

所述左侧燃烧室缸盖上设置有左侧可控电磁排气阀门、左侧电子火花点火器、左侧喷油嘴，所述右侧燃烧室缸盖上设置有右侧可控电磁排气阀门、右侧电子火花点火器、右侧喷油嘴，左侧燃烧室和右侧燃烧室的外侧周向分别设置有扫气室，两个扫气室之间设置有线圈绕组和线性霍尔元件，所述动子活塞组件外侧包括与线圈绕组相对设置的永磁铁，所述扫气室包括进气口和扫气口，所述动子活塞组件在左侧燃烧室和右侧燃烧室之间运动过程中能够打开和关闭所述扫气口。

进一步地，所述动子活塞组件自一侧燃烧室向另一侧燃烧室运动的过程中，所述一侧的可控电磁排气阀门比所述一侧的扫气口先打开，所述另一侧的可控电磁排气阀门比所述另一侧的扫气口先关闭。

进一步地，所述左侧燃烧室和右侧燃烧室外部均设置有散热片。

进一步地，所述扫气室左右对称设置有六个扫气口。

进一步地，所述线圈绕组绕设于多个定子齿内。

进一步地，所述线性霍尔元件包括两个，均安装于所述定子齿上。