專利名稱：一種高壓氣源式自由活塞內燃發電機啟動系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于動力機械技術領域，具體涉及一種高壓氣源式自由活塞內燃發電機啟動系統。
背景技術：
能源和環境問題是制約社會可持續發展的關鍵之一。為了實現創建能源節約型和環境友好型社會的目標，人們將綠色、節能、環保和高效作為時代主題，并一直在改進和發明各種進行能量轉換的動力機械裝置，自由活塞內燃發電機就是其中的一種。它將自由活塞與直線電機動子直接固連，形成唯一的運動部件——活塞組件。系統運行時，缸內氣體燃燒膨脹作功，推動活塞并帶動動子運動，繼而產生電能，最終通過較短的傳遞路徑將燃料化學能直接轉換為電能。與往復式內燃機和旋轉發電機組合的混合動力系統最大的區別在于，自由活塞內燃發電機摒除了曲柄連桿機構，部件運動過程只包含活塞組件的直線往復運動。自由活塞運動不受機構束縛，可以實現變壓縮比內燃機熱力循環。它具有眾多潛在性能優勢，例如機械摩擦損失少，結構緊湊體積小，能量傳遞路徑短，燃燒排放質量好等。它不僅可以用在混合電動或純電動汽車和船舶上，還可以作為輔助動力發電機組使用，是一種前景巨大和優勢明顯的動力機械裝置。由于自由活塞內燃發電機沒有曲柄連桿機構，不能像傳統內燃機那樣通過飛輪積蓄啟動電機的能量來實現內燃機的啟動，必須通過施加與活塞運動方向相同的推力使得內燃機活塞達到指定位置，滿足自由活塞內燃機著火所需壓縮比。如何實現自由活塞內燃發電機的快速、有效啟動是當前制約該動力裝置發展的原因之一。
發明內容本實用新型的目的是為了解決自由活塞內燃發電機啟動問題，從而提出的一種高壓氣源式自由活塞內燃發電機啟動系統。本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的。—種高壓氣源式自由活塞內燃發電機啟動系統，包括第一自由活塞內燃機、第二自由活塞內燃機、高壓氣源啟動機構、連桿、第一直線發電機和第二直線發電機；第一自由活塞內燃機，第一直線發電機，高壓氣源啟動機構，第二直線發電機，第二自由活塞內燃機順次連接，整個機構左右對稱。第一自由活塞內燃機包括第一內燃機氣缸、第一自由活塞、第一進氣門、第一排氣門、第一噴油器、第一進排氣控制器；第一自由活塞置于第一內燃機氣缸內部，第一噴油器位于第一內燃機氣缸頂部中央，第一進氣門及第一排氣門位于第一內燃機氣缸頂部，并對稱位于第一噴油器兩側，第一進排氣控制器位于第一內燃機氣缸外部、與第一進氣門及第一排氣門連接，用于控制第一進氣門與第一排氣門的打開及關閉。第二自由活塞內燃機的結構與第一自由活塞內燃機相同，包括第二內燃機氣缸、第二自由活塞、第二進氣門、第二排氣門、第二噴油器、第二進排氣控制器；第二自由活塞置于第二內燃機氣缸內部，第二噴油器位于第二內燃機氣缸頂部中央，第二進氣門及第二排氣門位于第二內燃機氣缸頂部，并對稱位于第二噴油器兩側，第二進排氣控制器位于第二內燃機氣缸外部、與第二進氣門及第二排氣門連接，用于控制第二進氣門與第二排氣門的打開及關閉。第一直線發電機為動磁式電機，包括第一直線發電機動子和第一直線發電機定子，第一直線發電機動子上安裝永磁體，位于第一直線發電機定子內部。第二直線發電機與第一直線發電機結構相同，包括第二直線發電機動子和第二直線發電機定子。高壓氣源啟動機構包括第一高壓氣源、第二高壓氣源、第一氣源進氣管道、第二氣源進氣管道、氣源進排氣控制器、啟動氣缸、啟動活塞；高壓氣源啟動機構左右對稱，啟動活塞置于啟動氣缸中間，第一氣源進氣管道、第二氣源進氣管道位于啟動氣缸底部，第一高壓氣源、第二高壓氣源與氣源進排氣控制器位于啟動氣缸外部；第一高壓氣源和第二高壓氣源分別通過第一氣源進氣管道和第二進氣管道與啟動氣缸連通，氣源進排氣控制器連接第一高壓氣源和第二高壓氣源。連桿依次將第一自由活塞、第一直線電機動子、啟動活塞、第二直線電機動子和第二自由活塞連接起來，組成活塞組件。系統工作流程為自由活塞內燃發電機靜止時,啟動活塞位于啟動氣缸中點，當需要從第二內燃機氣缸啟動時,氣源進排氣控制器控制第一高壓氣源的閥門打開，高壓氣體通過第一氣源進氣管道快速進入啟動氣缸左側，在氣體壓力的作用下，活塞組件向右運動，當到達指定位置，滿足第二自由活塞內燃機著火所需壓縮比時，第二噴油器將燃料噴入氣缸，自由活塞內燃發電機啟動過程完成，開始穩定工作。同時，氣源進排氣控制器控制第一高壓氣源閥門關閉，并使第一進氣管道與大氣相通.當需要從第一內燃機氣缸啟動時，氣源進排氣控制器控制第二高壓氣源的閥門打開，高壓氣體通過第二進氣管道快速進入啟動氣缸右側，在氣體壓力的作用下，活塞組件向左運動，當到達指定位置，滿足第一自由活塞內燃機著火所需壓縮比時，第一噴油器將燃料噴入氣缸，自由活塞內燃發電機啟動過程完成，開始穩定工作。同時，氣源進排氣控制器控制第二高壓氣源的閥門關閉，并使第一進氣管道與大氣相通。有益效果1、本實用新型的一種高壓氣源式自由活塞內燃發電機啟動系統采用高壓氣源機構，從而可以在I秒內實現自由活塞內燃發電機的啟動；2、作為關鍵部件的高壓氣源啟動機構，主要由高壓氣源、進氣管道、啟動氣缸及啟動活塞組成，是成熟技術，加工制造方便，可靠性高。
圖1為本實用新型的高壓氣源式自由活塞內燃發電機啟動系統結構示意圖；標號說明1一第一進排氣控制器、2—第一噴油器、3—第一進氣門、4一第一排氣門、5一第一內燃機氣缸、6一第一自由活塞、7一第一直線發電機定子、8一第一直線發電機動子、9一啟動氣缸、10—啟動活塞、11一第一氣源進氣管道、12—第一高壓氣源、13—氣源進排氣控制器、14一第二氣源進氣管道、15—第二高壓氣源、16—連桿、17一第二直線發電機定子、18—第二直線發電機動子、19 一第二自由活塞、20—第二內燃機氣缸、21—第二排氣門、22—第二噴油器、23—第二進氣門、24—第二進排氣控制器。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。實施例1本實用新型的一種高壓氣源式自由活塞內燃發電機啟動系統，包括第一自由活塞內燃機、第二自由活塞內燃機、高壓氣源啟動機構、連桿16、第一直線發電機、第二直線發電機。第一自由活塞內燃機包括第一內燃機氣缸5、第一自由活塞6、第一進氣門3、第一排氣門4、第一噴油器2、第一進排氣控制器I ;第一自由活塞6置于第一內燃機氣缸5內部，第一噴油器2位于第一內燃機氣缸5頂部中央，第一進氣門3及第一排氣門4位于第一內燃機氣缸5頂部，并對稱位于第一噴油器2兩側，第一進排氣控制器I位于第一內燃機氣缸5外部，用于控制第一進氣門3與第一排氣門4的打開及關閉。第二自由活塞內燃機包括第二內燃機氣缸20、第二自由活塞19、第二進氣門23、第二排氣門21、第二噴油器22、第二進排氣控制器24 ;第二自由活塞19置于第二內燃機氣缸20內部，第二噴油器22位于第二內燃機氣缸20頂部中央，第二進氣門23及第二排氣門21位于第二內燃機氣缸20頂部,并對稱位于第二噴油器22兩側,第二進排氣控制器24位于第二內燃機氣缸20外部，用于控制第二進氣門23與第二排氣門21的打開及關閉。第一直線發電機包括第一直線發電機動子8和第一直線發電機定子7,永磁體安裝在第一直線發電機動子8上，為動磁式電機。第二直線發電機與第一直線發電機結構相同，包括第二直線發電機動子18和第二直線發電機定子17。高壓氣源啟動機構包括第一高壓氣源12、第二高壓氣源15、第一氣源進氣管道
11、第二氣源進氣管道14、氣源進排氣控制器13、啟動氣缸9、啟動活塞10 ;高壓氣源啟動機構左右對稱，啟動活塞10置于啟動氣缸9中間,第一高壓氣源12與第二高壓氣源15位于啟動氣缸9外部,第一高壓氣源12通過第一氣源進氣管道11與啟動氣缸9連通,第二高壓氣源15通過第二進氣管道14與啟動氣缸9連通；連桿16依次將第一自由活塞6、第一直線電機動子8、啟動活塞10、第二直線電機動子18和第二自由活塞19連接起來，組成活塞組件。自由活塞內燃發電機靜止時,啟動活塞10位于啟動氣缸9中點，當需要從第二自由活塞內燃機氣缸啟動時，氣源進排氣控制器13控制第一高壓氣源12的閥門打開,高壓氣體通過第一氣源進氣管道11快速進入啟動氣缸9左側，在氣體壓力的作用下，活塞組件向右運動，當到達指定位置，滿足第二自由活塞內燃機著火所需壓縮比時，第二噴油器22將燃料噴入第一內燃機氣缸5,自由活塞內燃發電機啟動過程完成,開始穩定工作。同時，氣源進排氣控制器13控制第一高壓氣源12閥門關閉，并使第一進氣管道11與大氣相通；同理，當需要從第一自由活塞內燃機氣缸啟動時，氣源進排氣控制器13控制第二高壓氣源15的閥門打開，高壓氣體通過第二氣源進氣管道14快速進入啟動氣缸9右側，在氣體壓力的作用下，活塞組件向左運動，當到達指定位置，滿足第一自由活塞內燃機著火所需壓縮比時，弟一嗔油器2將燃料嗔入氣缸，自由活塞內燃發電機啟動過程完成，開始穩定工作。同時，氣源進排氣控制器13控制第二高壓氣源15的閥門關閉，并使第二進氣管道14與大氣相通。
權利要求1.一種高壓氣源式自由活塞內燃發電機啟動系統，其特征在于包括第一自由活塞內燃機、第二自由活塞內燃機、高壓氣源啟動機構、連桿、第一直線發電機和第二直線發電機; 第一自由活塞內燃機，第一直線發電機，高壓氣源啟動機構，第二直線發電機，第二自由活塞內燃機順次連接，整個機構左右對稱；第一自由活塞內燃機包括第一內燃機氣缸、第一自由活塞、第一進氣門、第一排氣門、 第一噴油器、第一進排氣控制器；第一自由活塞置于第一內燃機氣缸內部，第一噴油器位于第一內燃機氣缸頂部中央，第一進氣門及第一排氣門位于第一內燃機氣缸頂部，并對稱位于第一噴油器兩側，第一進排氣控制器位于第一內燃機氣缸外部、與第一進氣門及第一排氣門連接，用于控制第一進氣門與第一排氣門的打開及關閉；第二自由活塞內燃機的結構與第一自由活塞內燃機相同，包括第二內燃機氣缸、第二自由活塞、第二進氣門、第二排氣門、第二噴油器、第二進排氣控制器；第二自由活塞置于第二內燃機氣缸內部，第二噴油器位于第二內燃機氣缸頂部中央，第二進氣門及第二排氣門位于第二內燃機氣缸頂部，并對稱位于第二噴油器兩側，第二進排氣控制器位于第二內燃機氣缸外部、與第二進氣門及第二排氣門連接，用于控制第二進氣門與第二排氣門的打開及關閉；第一直線發電機包括第一直線發電機動子和第一直線發電機定子；第二直線發電機與第一直線發電機結構相同，包括第二直線發電機動子和第二直線發電機定子；高壓氣源啟動機構包括第一高壓氣源、第二高壓氣源、第一氣源進氣管道、第二氣源進氣管道、氣源進排氣控制器、啟動氣缸、啟動活塞；高壓氣源啟動機構左右對稱，啟動活塞置于啟動氣缸中間，第一氣源進氣管道、第二氣源進氣管道位于啟動氣缸底部，第一高壓氣源、第二高壓氣源與氣源進排氣控制器位于啟動氣缸外部；第一高壓氣源和第二高壓氣源分別通過第一氣源進氣管道和第二進氣管道與啟動氣缸連通，氣源進排氣控制器連接第一高壓氣源和第二高壓氣源；連桿依次將第一自由活塞、第一直線電機動子、啟動活塞、第二直線電機動子和第二自由活塞連接起來，組成活塞組件。
2.根據權利要求1所述的一種高壓氣源式自由活塞內燃發電機啟動系統，其特征在于第一直線發電機和第二直線發電機為動磁式電機；第一直線發電機動子和第二直線發電機動子上安裝永磁體，位于第一直線發電機定子內部。
專利摘要本實用新型屬于動力機械技術領域，具體涉及一種高壓氣源式自由活塞內燃發電機啟動系統。包括第一自由活塞內燃機、第二自由活塞內燃機、高壓氣源啟動機構、連桿、第一直線發電機和第二直線發電機；第一自由活塞內燃機，第一直線發電機，高壓氣源啟動機構，第二直線發電機，第二自由活塞內燃機順次連接，整個機構左右對稱。本實用新型采用高壓氣源機構，主要由高壓氣源、進氣管道、啟動氣缸及啟動活塞組成，是成熟技術，可以在1秒內實現自由活塞內燃發電機的啟動；且加工制造方便，可靠性高。
文檔編號F02B71/02GK202851145SQ20122052431
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月15日 優先權日2012年10月15日
發明者左正興, 賈博儒, 馮慧華, 李林可, 許大濤 申請人:北京理工大學