[发明专利]一种基于分缸式热力学循环的自由活塞发电机

说明书

一种基于分缸式热力学循环的自由活塞发电机，属于动力能源技术领域。本发明解决了现有的自由活塞发电机的发电效率低的问题。它包括直线发电机组及布置在直线发电机组两端的两套内燃机组，空气先在内燃机组中的低压气缸组进行第一阶段压缩，又在高压气缸中进行第二阶段压缩，有效地提高了内燃机的进气压力，有利于提高工作过程平均有效压力，从而提高自由活塞发电机的热效率与发电效率。燃烧后的工质先在高压气缸中进行第一阶段膨胀，然后又在低压气缸中进行第二阶段膨胀，有效地提高了废气中的能量利用率，增加了膨胀功，进一步提高自由活塞发电机的热效率和发电效率。

技术领域

本发明涉及一种基于分缸式热力学循环的自由活塞发电机，属于动力能源技术领域。

背景技术

随着社会的不断发展，人们对能源的需求日益增多，能源问题已经成为制约各行各业进一步发展的主要问题。在各种形式的能源中，电能是被使用最为广泛的能源之一，而电能在车辆、船舶等行业中又是主要由柴油机进行提供的。在传统的柴油机发电过程中，能源的传递形式先是由燃料的化学能经过柴油机燃烧转变成曲轴输出的机械能，然后再由这部分机械能带动电机进行发电，转变成电能。整个能源的转换过程经过了较多的步骤，同时伴随着柴油机复杂的机械结构损失掉很大一部分，因此整体发电效率较低。自由活塞发电机耦合了自由活塞发电机与直线电机的工作特点，能够把燃料的化学能直接转化成电能的形式，相比于传统的内燃机发电过程具有更高的发电效率与经济性能，因此正在受到越来越多的关注。

针对普通的自由活塞发电机，因为取消了曲柄连杆结构，活塞与缸套之间的机械摩擦减小，机械效率得以提高，但是其缸内结构相比于普通内燃机没有太大改变，缸内工作循环与普通内燃机相同，因此整体燃烧的热效率没有任何提高。由于热效率受制于发动机传统的工作循环，自由活塞发电机的发电效率的进一步优化受到了阻碍。

发明内容

本发明是为了解决现有的自由活塞发电机的发电效率低的问题，进而提供了一种基于分缸式热力学循环的自由活塞发电机。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于分缸式热力学循环的自由活塞发电机，它包括直线发电机组及布置在直线发电机组两端的两套内燃机组，其中所述直线发电机组包括壳体、活动穿装在壳体上的动子芯轴、固装在壳体内且同轴套设在动子芯轴外部的定子线圈以及同轴固装在动子芯轴上且位于定子线圈与动子芯轴之间的发电机动子；

每套内燃机组均包括高压气缸及低压气缸，其中所述高压气缸包括高压缸体及高压活塞，高压缸体的封闭端安装有喷油器、高压进气阀及高压排气阀，所述低压气缸包括低压缸体及低压活塞，低压缸体的封闭端安装有低压进气阀、低压排气阀、废气进气口及空气出口阀，其中空气出口阀与高压进气阀之间连接设置有中冷器，高压排气阀与废气进气口之间连接设置有废气连通管；

高压活塞与动子芯轴的端部固接，两个低压活塞之间通过连接组件连接。

进一步地，所述连接组件包括曲轴及两组曲柄连杆机构，两个低压活塞一一对应与两组曲柄连杆机构中的连杆连接，两组曲柄连杆机构中的曲柄同时与曲轴连接。

进一步地，发电机动子的两端与壳体之间分别固装有弹簧。

进一步地，每个高压缸体上安装的高压进气阀的数量为两个。

进一步地，低压气缸与高压气缸的行程相同。

进一步地，高压缸体的体积及内径均小于低压缸体的体积及内径。

进一步地，高压活塞上及低压活塞上均安装有活塞环。

进一步地，高压缸体与低压缸体上均安装有气缸盖，且每个气缸盖上均装有温度传感器及压力传感器。

本发明与现有技术相比具有以下效果：