[发明专利]受迫振动直动发电系统改进方案

说明书

技术领域

本发明涉及受迫振直动发电系统，尤其是动力传动轴采用大直径中空式，振动弹簧分别位于传动轴内外，减小长度；第一活塞环采用大桶度非对称活塞环，降低摩擦损失；燃烧室结构采用缸盖与活塞近平行且平滑结构，降低燃烧室传热损失；气门顶杆采用双槽式连接及放射形锁定台阶，使结构紧凑；气门电磁铁加速驱动电路采用长时预充电吸能回馈加速电路，简化电路并节能的受迫振动直动发电系统。

背景技术

目前公知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。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，通过控制投入工作气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，通过控制投入工作气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；在主振动体(发电线圈、活塞、螺旋弹簧及其连接机构)外附加碟形弹簧，碟形弹簧与主振动体无固定连接，当主振动体压缩碟形弹簧并离开碟形弹簧后，碟形弹簧会进入高频振动，这会形成噪声，另外在下一次主振动体对弹簧的压缩初期，碟形弹簧的振动相位难以控制，增加两个对称的气缸工作相位差，也会增加振动和噪声。PCT/CN2008/071781及相关国内专利申请中提出了带加速弹簧和同拍机构的受迫振动直动发电系统，降低受迫振动直动发电系统碟形弹簧的噪声，并实现频率可调。

受迫振动直动发电系统为了减小机体的振动，采用气缸水平对置，同步工作的方式，使机体中部受力平衡，减小振动，但在水平方向有两个发电单元，两个气缸单元，振动弹簧安装在缸体以外，为首尾串连，长度难以减小。

常规活塞式发动机活塞的机械损失占机械损失的50％左右，降低活塞摩擦损失的方法主要为提高加工精度，良好的表面处理，良好的润滑，及采用摩擦较小桶形结构，活塞环外表面和下表面为密封面，当气缸中压力升高时，上表面和内表面承受气体压力，内表面的压力使得侧压力升高，摩擦损失增高，常规方案可以采用高强度材料，减小活塞环高度的方法，降低高压气体的侧压力，但为了保证强度，在相同材料下，厚度减小量是有一定限度的。

传热损失是影响发动机效率的重要方面，常规发动机为了提高效率，需优化燃烧室结构，增加紊流，加快燃烧速度，而降低传热损失需降低紊流，二者是矛盾的，因此在燃烧室结构设计时，主要考虑提高燃烧速度，很少考虑降低传热损失。

在200810009996.7中提出的带保护机构受迫振动系统，提出了一种机械加电磁铁配合的保护机构和双电源吸能回馈电磁铁驱动电路，保护机构体积较大，原电路图不能实现所说明的功能，双电源结构较复杂。

发明内容