[發(fā)明專利]一種自由活塞式直線發(fā)電裝置及其發(fā)電方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010152604.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111322155A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙勇;李紅志;華俊;王云波;秦兵波;胡茂盛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西成功汽車制造有限公司
• 主分類號(hào): F02B71/04
• 分類號(hào): F02B71/04;F02B63/04
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔浩;冷錦超

本發(fā)明一種自由活塞式直線發(fā)電裝置及其發(fā)電方法，屬于自由活塞式直線發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域；所要解決的技術(shù)問(wèn)題為：提供一種自由活塞式直線發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)及其發(fā)電方法的改進(jìn)；解決該技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為：包括氣缸，所述氣缸的一端設(shè)置有電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)、火花塞、噴油器，所述氣缸的另一端與發(fā)電機(jī)腔室相連；所述氣缸的缸體內(nèi)部設(shè)置有活塞，所述活塞通過(guò)推桿與設(shè)置在發(fā)電機(jī)腔室內(nèi)的動(dòng)子磁軛相連，所述動(dòng)子磁軛的外表面設(shè)置有動(dòng)子磁極；所述發(fā)電機(jī)腔室的內(nèi)壁上設(shè)置有定子鐵芯，所述定子鐵芯上設(shè)置有繞組；所述推桿的延伸端與電機(jī)動(dòng)子相連，所述電機(jī)動(dòng)子上還設(shè)置有位移傳感器，所述電機(jī)動(dòng)子與直線電機(jī)相連；本發(fā)明應(yīng)用于直線發(fā)電裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種自由活塞式直線發(fā)電裝置及其發(fā)電方法，屬于自由活塞式直線發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，有很多國(guó)家和國(guó)內(nèi)大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)，對(duì)自由活塞發(fā)電機(jī)越來(lái)越關(guān)注，該類發(fā)電機(jī)是在傳統(tǒng)自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，以直線電機(jī)作為負(fù)載，能夠?qū)⑷剂先紵a(chǎn)生的熱能直接轉(zhuǎn)化為更加清潔的電能輸出，由于舍棄了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，具有熱效率高、壓縮比可變、燃料適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)；該類發(fā)動(dòng)機(jī)不僅能夠用在純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車上，還能應(yīng)用于移動(dòng)電源以及便攜式發(fā)電器材等領(lǐng)域。

但目前使用的自由活塞發(fā)電機(jī)主要為單缸二沖程自由活塞發(fā)電機(jī)，采用彈簧（空氣彈簧或機(jī)械彈簧）調(diào)節(jié)活塞回位，存在環(huán)保性能較差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件成本高等缺點(diǎn)，無(wú)法量產(chǎn)投放市場(chǎng)，有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，所要解決的技術(shù)問(wèn)題為：提供一種自由活塞式直線發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)及其發(fā)電方法的改進(jìn)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種自由活塞式直線發(fā)電裝置，包括氣缸，所述氣缸的一端設(shè)置有電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)、火花塞、噴油器，所述氣缸的另一端與發(fā)電機(jī)腔室相連；

所述氣缸的缸體內(nèi)部設(shè)置有活塞，所述活塞通過(guò)推桿與設(shè)置在發(fā)電機(jī)腔室內(nèi)的動(dòng)子磁軛相連，所述動(dòng)子磁軛的外表面設(shè)置有動(dòng)子磁極；

所述發(fā)電機(jī)腔室的內(nèi)壁上設(shè)置有定子鐵芯，所述定子鐵芯上設(shè)置有繞組；

所述推桿的延伸端與電機(jī)動(dòng)子相連，所述電機(jī)動(dòng)子上還設(shè)置有位移傳感器，所述電機(jī)動(dòng)子與直線電機(jī)相連；

所述電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)、火花塞、噴油器、位移傳感器、直線電機(jī)的控制端通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制器相連，所述定子鐵芯的電源輸出端與電能存儲(chǔ)模塊相連，所述電能存儲(chǔ)模塊內(nèi)部還設(shè)置有功率變換器；

所述電能存儲(chǔ)模塊的電源輸出端分別與直線電機(jī)、控制器相連。

所述控制器內(nèi)部使用的控制芯片型號(hào)為STM32F405RGT6；

所述位移傳感器的型號(hào)為CZ891；

所述直線電機(jī)的型號(hào)為BZD-181N。

一種自由活塞式直線發(fā)電裝置的發(fā)電方法，包括如下步驟：

步驟一：將氣缸與發(fā)電機(jī)腔室進(jìn)行安裝連接，將氣缸內(nèi)各控制模塊進(jìn)行安裝與接線，將發(fā)電機(jī)腔室內(nèi)的鐵芯繞組進(jìn)行安裝，并將定子鐵芯的電源輸出端與電能存儲(chǔ)模塊進(jìn)行連接；安裝完畢后，通過(guò)操作控制器控制直線電機(jī)動(dòng)作；

步驟二：直線電機(jī)通過(guò)電機(jī)動(dòng)子驅(qū)動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)移動(dòng)，當(dāng)活塞到達(dá)氣缸內(nèi)的上止點(diǎn)位置時(shí)，控制器控制電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)打開(kāi)，同時(shí)控制直線電機(jī)通過(guò)電機(jī)動(dòng)子驅(qū)動(dòng)活塞從上止點(diǎn)位置向下運(yùn)動(dòng)至x1處，使氣缸完成進(jìn)氣沖程；當(dāng)活塞下行時(shí)，控制器同時(shí)控制噴油器進(jìn)行氣道燃油噴射，此時(shí)直線電機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)模式；

步驟三：完成進(jìn)氣沖程后，控制器控制電磁驅(qū)動(dòng)氣門(mén)關(guān)閉，同時(shí)活塞在直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用下向上運(yùn)動(dòng)至額定位置x2處，使氣缸內(nèi)的混合氣體被壓縮，使氣缸完成壓縮沖程，此時(shí)直線電機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)模式；