[发明专利]一种无飞轮直列四缸约束活塞发电机

说明书

本发明提出一种无飞轮直列四缸约束活塞发电机，其包括约束活塞内燃机、直线电机；约束活塞内燃机包括进气门、排气门、火花塞、气缸、活塞、连杆；直线电机包括电机定子、电机动子；直线电机动子一端连接约束活塞内燃机的活塞，另一端通过连杆与曲轴相连；直线电机定子为缸体定子；约束活塞内燃机取消了飞轮机构。其工作过程包括起动过程和稳态运行过程。在起动过程中，直线电机以电动机模式工作，带动内燃机起动；在稳态运行过程中，直线电机以发电机模式工作，内燃机活塞工作推动直线电机做功发电，通过变流器对外输出电能。本发明可以提高能量利用率和系统工作效率，具有新型、高效节能的优点。

技术领域

本发明涉及一种无飞轮直列四缸约束活塞发电机，属于能源动力领域。

背景技术

新能源电动汽车是以车载电源为动力的车辆，车载电源决定了电动汽车续驶里程，大力推广电动汽车就必须要提高车载电源的续航能力。而现在广泛应用的车载电源是蓄电池，蓄电池能量密度低、充电速度慢以及使用寿命短等严重制约了当前电动汽车的发展。未来理想的车载电源是燃料电池，但是目前的技术障碍和昂贵的应用价格也制约了燃料电池的使用。近年来，自由活塞内燃发电机这种新型的车载发电技术正在引起越来越多研究者的关注和研究。由于取消曲柄连杆机构，自由活塞内燃发电机的活塞运动不受约束，主要问题是缺乏可靠的活塞运动控制系统；且这类装置能源利用和转化效率不高。

本发明的目的是开发一种新型、高效节能的发电装置，实现能量的高效利用和转化。

发明内容

本发明提出一种无飞轮直列四缸约束活塞发电机。

为了实现上述发明目的，本发明采用的一个技术方案是：一种无飞轮直列四缸约束活塞发电机，其包括约束活塞内燃机、直线电机；所述约束活塞内燃机包括进气门、排气门、火花塞、气缸、活塞、连杆；所述直线电机包括电机定子、电机动子；所述直线电机动子一端连接所述约束活塞内燃机的活塞，另一端通过连杆与曲轴相连；可选地，所述直线电机定子为缸体定子，与气缸为一体；可选地，所述约束活塞内燃机取消了飞轮机构，且共有四个气缸，为直列排列形式。

本发明无飞轮直列四缸约束活塞发电机的工作过程包括起动过程和稳态运行过程。在起动过程中，直线电机以电动机模式工作，带动内燃机起动；在稳态运行过程中，直线电机以发电机模式工作，内燃机活塞工作推动直线电机作功发电。

本发明中的直线电机为活塞非作功行程提供能量，可实现对活塞运动的精确控制，消除系统怠速工况，提高系统运行效率；电能直接取自活塞的往复直线运动，大幅减少曲柄连杆机构能量的能量传递，提高系统能量的转化效率。

附图说明

图1是本发明无飞轮直列四缸约束活塞发电机一较佳实施例的结构示意图。

附图标记的含义为：

1—进气门；2—排气门；3—火花塞；4—气缸；5—活塞；6—连杆；7—电机定子；8—电机动子；9—曲轴；10—ECU；11—变流器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一种无飞轮直列四缸约束活塞发电机，其包括约束活塞内燃机、直线电机；约束活塞内燃机包括进气门1、排气门2、火花塞3、气缸4、活塞5、连杆6；直线电机包括电机定子7、电机动子8；直线电机动子一端连接约束活塞内燃机的活塞，另一端通过连杆与曲轴9相连；直线电机定子在气缸体外与缸体连接；约束活塞内燃机取消了飞轮机构。内燃机的进、排气门及火花塞点火由ECU10控制，直线电机发出的电流经由变流器11输出。

一种无飞轮直列四缸约束活塞发电机的工作循环：