一种自由活塞直线发电机系统及其控制方法与流程

本文涉及车辆技术，尤指一种自由活塞直线发电机系统及其控制方法。

背景技术：

1、自由活塞直线发电机是一种适用于电动汽车的新型增程装置，与传统的发动机加发电机的结构相比，它的发动机和发电机天然集成一体。由于自由活塞直线发电机取消了传统发动机所使用的曲轴连杆机构，活塞运动自由不受机械结构约束，因此该发动机具有结构简单紧凑，能量转化过程少等优点。除此之外，自由活塞直线发电机的燃料普适性强，可使用不同种类的燃料。

2、自由活塞直线发电机的开发难点之一是合理的组织换气过程。自由活塞直线发电机合理的组织换气过程，可以提高充气效率，减少扫出去的混合气，提高发动机效率，减少排放。自由活塞直线发电机如何合理的组织换气过程，是本领域技术人员一直致力于解决的技术难题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题中的至少之一，本申请提供了一种自由活塞直线发电机系统，其组织换气过程可以实现调整至更合理。

2、本申请还提供了一种自由活塞直线发电机系统的控制方法。

3、本发明实施例提供的自由活塞直线发电机系统，包括：缸体，具有第一活塞腔、进气口、燃烧室、排气口和第二活塞腔，所述燃烧室位于第一活塞腔和所述第二活塞腔之间，所述进气口位于所述第一活塞腔和所述燃烧室之间，所述排气口位于所述第二活塞腔和所述燃烧室之间；包括第一活塞和第二活塞的活塞组，所述第一活塞可移动地设于所述第一活塞腔、并设置成能够打开和关闭所述进气口，所述第二活塞可移动地设于所述第二活塞腔、并设置成能够打开和关闭所述排气口；其中，所述第一活塞和所述第一活塞腔的背向所述燃烧室的一端之间设有第一复位单元，所述第二活塞和所述第二活塞腔的背向所述燃烧室的一端之间设有第二复位单元，所述第二活塞和所述第二活塞腔的周壁之间设有功能机构，所述功能机构设置成能够形成对所述第二活塞进行增速和降速的驱动力。

4、在一些示例性实施例中，若所述第二活塞的工作频率低于设计频率，则在所述第一活塞和所述第二活塞相向运动关闭所述排气口的过程中，控制所述功能机构对所述第二活塞进行增速，使所述第二活塞提前关闭所述排气口；若所述第二活塞的工作频率高于设计频率，则在所述第一活塞和所述第二活塞相向运动关闭所述排气口的过程中，控制所述功能机构对所述第二活塞进行减速，使所述第二活塞延后关闭所述排气口。

5、在一些示例性实施例中，所述第一活塞和所述第一活塞腔的周壁之间设有能量转换机构，所述能量转换机构设置成能够将机械能转换成电能。

6、在一些示例性实施例中，所述功能机构还设置成将机械能转换成电能

7、在一些示例性实施例中，所述功能机构和所述能量转换机构均为电磁铁机构。

8、在一些示例性实施例中，所述功能机构包括：第二线圈，设于所述第二活塞腔的周壁；和第二铁芯，设于所述第二活塞腔内、并与所述第二活塞相连接，第二复位单元位于所述第二铁芯和所述第二活塞腔的背向所述燃烧室的一端之间。

9、在一些示例性实施例中，所述第一复位单元和所述第二复位单元为空气弹簧。

10、在一些示例性实施例中，所述进气口与所述燃烧室的中心之间的轴向距离大于所述排气口与所述燃烧室的中心之间的轴向距离。

11、本发明实施例提出的控制方法，包括：若所述第二活塞的工作频率低于设计频率，则在所述第一活塞和所述第二活塞相向运动关闭所述排气口的过程中，控制所述功能机构对所述第二活塞进行增速，使所述第二活塞提前关闭所述排气口。

12、在一些示例性实施例中，在所述第一活塞和所述第二活塞相向运动关闭所述排气口的过程中，所述排气口滞后于所述进气口进行关闭。

13、本发明实施例提出的控制方法，包括：若所述第二活塞的工作频率高于设计频率，则在所述第一活塞和所述第二活塞相向运动关闭所述排气口的过程中，控制所述功能机构对所述第二活塞进行减速，使所述第二活塞延后关闭所述排气口。

14、在一些示例性实施例中，在所述第一活塞和所述第二活塞相向运动关闭所述排气口的过程中，所述排气口滞后于所述进气口进行关闭。

15、本申请提供的自由活塞直线发电机系统，其结构简单紧凑。若第二活塞的工作频率低于设计频率，则在第一活塞和第二活塞相向运动关闭排气口的过程中会造成混合气扫出过多，此时设置成控制功能机构对第二活塞进行增速，使第二活塞提前关闭排气口，缩短排气过程，减少燃烧室内新鲜空气的逃逸；若第二活塞的工作频率高于设计频率，则在第一活塞和第二活塞相向运动关闭排气口的过程中会造成废气排出不畅，此时设置成控制功能机构对第二活塞进行减速，使第二活塞延后关闭排气口，延长排气过程，有利于扫出废气。

16、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

技术特征：

1.一种自由活塞直线发电机系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的自由活塞直线发电机系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的自由活塞直线发电机系统，其特征在于，所述第一活塞和所述第一活塞腔的周壁之间设有能量转换机构，所述能量转换机构设置成能够将机械能转换成电能，所述功能机构还设置成将机械能转换成电能；其中，所述功能机构和所述能量转换机构均为电磁铁机构。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自由活塞直线发电机系统，其特征在于，所述功能机构包括：

5.根据权利要求1至3中任一项所述的自由活塞直线发电机系统，其特征在于，所述第一复位单元和所述第二复位单元为空气弹簧。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的自由活塞直线发电机系统，其特征在于，所述进气口与所述燃烧室的中心之间的轴向距离大于所述排气口与所述燃烧室的中心之间的轴向距离。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的自由活塞直线发电机系统的控制方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在所述第一活塞和所述第二活塞相向运动关闭所述排气口的过程中，所述排气口滞后于所述进气口进行关闭。

9.一种如权利要求1至6中任一项所述的自由活塞直线发电机系统的控制方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述第一活塞和所述第二活塞相向运动关闭所述排气口的过程中，所述排气口滞后于所述进气口进行关闭。

技术总结
本文提供了一种自由活塞直线发电机系统及其控制方法。发电机系统包括：缸体，具有第一活塞腔、进气口、燃烧室、排气口和第二活塞腔，燃烧室位于第一活塞腔和第二活塞腔之间，进气口位于第一活塞腔和燃烧室之间，排气口位于第二活塞腔和燃烧室之间；包括第一活塞和第二活塞的活塞组，第一活塞可移动地设于第一活塞腔，第二活塞可移动地设于第二活塞腔；其中，第一活塞和第一活塞腔的背向燃烧室的一端之间设有第一复位单元，第二活塞和第二活塞腔的背向燃烧室的一端之间设有第二复位单元，第二活塞和第二活塞腔的周壁之间设有能够形成对第二活塞进行增速和降速的驱动力功能机构。该自由活塞直线发电机系统，其组织换气过程可以实现调整至更合理。

技术研发人员：李双清,韦虹,胡轲
受保护的技术使用者：浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12