[发明专利]带加速弹簧受迫振动直动发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种直动发电系统，尤其是用于电动驱动汽车的受迫振动直动发电系统。

背景技术

目前公知提高汽车效率的技术(1)汽车喷射技术，通过精确控制油量来提高效率；(2)稀燃技术，通过分层烯燃、高压点火等技术提高压缩比，提高效率；(4)可变压缩比，通过机械装置，增加低功率需求时的压缩比，提高效率；(5)混合动力汽车，通过使发动机主要在中高效率区间运行来提高燃油效率，利用停车时或低速时发电并存储在蓄电池内，低功率需求时蓄电池和电动机提供驱动力，高功率需求时由发动机或发动机与电动机共同提供驱动力；(6)各种直动发电方案。

各种直动发电方案中主要有①通过气缸联合工作杠杆驱动，这类工作方式少了曲轴，但又增加了杠杆等机构，没有明显的优势；②新增密闭气缸，靠压缩空气的驱动，这类工作方法要保证新增气缸的密封，如果不能完全保证，还要增加补气系统，基本实现不了；③依靠电流驱动，应该说这类系统比较简单，控制也较方便，但在每个做功循环中有8次电能和机械能之间的转换(四冲程发动机)，增加了电损耗，实际很难取得提高效率的效果；④在US6349683发明中提出了二冲程用弹簧振动实现活塞往复运动的小型发电机(2～3英寸)；这类发电机在压缩冲程中利用了弹簧驱动，可实现二程发动机直动工作，但对于四冲程来说，排气冲程气缸压力低，而压缩冲程气气缸压力很高，不能实现排气冲程和压缩冲程协调工作，因此不能用于常规的四冲程发动机。⑤在200710004101.6发明中提出的“受迫振动直动发电、缓冲储能、电动驱动汽车”中的直动发电方案提出利用机械弹簧(或磁体)形成振动体系，活塞在非做功冲程期间，依靠振动体系和线圈的电磁力驱动；发电机产生的电流通过电容缓冲后驱动电动机；该系统通过控制发电机中线圈电流的方法，实现活塞的冲程和压缩比优化，通过控制投入工作汽缸数量和进气冲程的距离来调整功率；气门的驱动利用受迫振动体系，电磁力补充能量的方式并实现气门正确开闭，该系统通过方便调整压缩比，采用压燃式工作，保证在宽工况、多燃料下实现较高压缩比的方式，提高系统效率。

在200710004101.6发明中提出的“受迫振动直动发电、缓冲储能、电动驱动汽车”中的直动发电方案，通过控制投入工作汽缸数量和进气冲程的距离来调整功率，主要缺点为频率相对固定，发动机工作动态范围较窄。

发明内容

为了能方便地调整受迫振动直动发电系统的频率，本发明继承200710004101.6中调整压缩比，采用压燃式工作，保证在宽工况、多燃料下的高压缩比的方式，提高系统效率。在受迫振动直动发电系统在活塞的远端增加了一个短自由度、高劲度系数的加速弹簧，同时对活塞近端的短自由度、高劲度系数的加速弹簧的实现方式和发电线圈的结构进行优化，实现方便调整工作频率的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

(1)增加下止点加速弹簧

200710004101.6中受迫振动直动发电系统中长自由度弹簧与活塞、经圈及连接机构构成受迫振动体系，活塞的平衡位置位于汽缸的上止点附近，活塞及其连接机构通过的受力板压缩活塞的近端安装的短自由度弹簧，平衡动能，并使系统由上止点向下止点运动。系统周期等于二个弹簧的半周基之和，从公式ω=k/m]]>可以看出，当弹簧劲度系数和质量固定时，系统频率是固定的，增加系统振幅和能量不能增加频率，在200710004101.6中主要利用变冲程和变工作汽缸数来调整功率。