CN103174511B - 一种带脱离机构的自由活塞内燃发电动力系统起动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带脱离机构的自由活塞内燃发电动力系统起动装置，属于能源动力领域。具体包括传动机构、离合机构、储能装置、控制装置。传动机构包括第一传动组和第二传动组，离合机构采用盘式离合器，储能装置采用冲击气缸，控制装置包括位移传感器和控制系统。本发明良好的解决了自由活塞内燃发电动力系统的起动问题，可实现自由活塞内燃发电动力系统正常的冷起动过程。同时，本发明完整解决了自由活塞内燃发电动力系统起动装置脱离问题，使得自由活塞内燃发电动力系统在工作状态下产生的功率不会被起动装置消耗。

Description

一种带脱离机构的自由活塞内燃发电动力系统起动装置

技术领域

本发明涉及一种带脱离机构的自由活塞内燃发电动力系统起动装置，属于能源动力领域。

背景技术

自由活塞内燃发电动力系统是近年来兴起的一种新型动力装置，其整个系统包含内燃机与直线电机两大模块。内燃机模块与直线电机模块之间一般通过连杆直接相连，前者通过热能转化而来的机械能能够在直线电机中直接转化为电能并向外输出。得益于其较短的动力传送链，其机械损失比传统机型更低。因而在总体效率上，自由活塞式内燃发电动力系统有更高的提升空间。应对能源问题，它也有更大的潜力。

自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块与传统机型在工作原理上没有本质区别，均属于活塞往复式内燃机，同样需要先压缩缸内空气，尔后燃烧燃料推动活塞作功。压缩缸内气体便需要某种装置对其赋予初始能量，此即起动装置的作用。在传统机型上，通过启动电机与飞轮的组合装置可以很好地解决这一问题。然而在自由活塞内燃发电动力系统并不存在飞轮装置，所以需要专门开发一种装置用于它的起动过程。根据活塞式内燃机一般原理，要促使内燃机正常工作，活塞除需要足够的动能将空气压缩到足够压力与温度条件外，还需要足够的速度保证足够短的起动时间。这些条件均需要通过合适的起动装置赋予。

在动力装置完成起动之后，继续将起动装置与动力装置连接，会导致一部分输出功率被起动装置吸收耗散，造成无谓的功率损失。这种耗散可能产生于摩擦损失、泵气损失、发电损失等等诸多方面，依不同起动装置形式而异。因此起动装置应当具备在起动工作完成后与动力装置断开连接的能力。在传统机型上，此问题通过启动电机的单向离合器与齿轮拨动机构实现。在自由活塞内燃发电动力系统上，这一问题还需要解决。

发明内容

本发明的目的即为了解决以往技术中自由活塞内燃发电动力系统的起动以及起动后起动装置脱离的问题，提出一种带脱离机构的自由活塞内燃发电动力系统起动装置。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种带脱离机构的自由活塞内燃发电动力系统起动装置，主要包括传动机构、离合机构、储能装置、控制装置。

传动机构包括第一传动组和第二传动组，其中第一传动组包括第一齿条连杆、第一齿轮、第一传动轴，第二传动组包括第二齿条连杆、第二齿轮、第二传动轴。

离合机构采用盘式离合器。

储能装置采用冲击气缸。

控制装置包括位移传感器和控制系统。

其连接关系为：第一齿条连杆与第一齿轮连接组成齿轮齿条组，第一齿轮与第一传动轴一端保持刚性连接，第一传动轴的另一端与盘式离合器的一侧保持刚性联接。第二齿条连杆与第二齿轮、第二齿轮与第二传动轴以同样形式连接。第二传动轴与盘式离合器的另一侧保持刚性联接。

位移传感器放置于第二齿条连杆旁，使其能够探测第二齿条连杆的位移变化。控制系统通过电缆分别与盘式离合器和位移传感器连接。储能装置与第一齿条连杆一端刚性连接。第二齿条连杆两端分别连接自由活塞内燃发电动力系统的直线电机模块和活塞其中一侧的内燃机模块。

本发明的自由活塞内燃发电动力系统起动装置，工作状态分起动工作状态与脱离工作状态。在起动工作状态下，盘式离合器两侧在控制系统控制下保持相互贴合，此时储能装置推动第一齿轮连杆运动并带动第一齿轮、第一传动轴、盘式离合器、第二传动轴、第二齿轮一起旋转，最终带动第二齿条连杆运动。以此推动自由活塞内燃发电动力系统开始工作。当第二齿条连杆到达指定位置后，位移传感器返回信号，控制系统依据信号控制盘式离合器两侧分离，此时起动装置进入脱离工作状态。在脱离工作状态下储能装置、第一传动组与自由活塞内燃发电动力系统没有机械连接关系。

有益效果

本发明良好的解决了自由活塞内燃发电动力系统的起动问题，可实现自由活塞内燃发电动力系统正常的冷起动过程。同时，本发明完整解决了自由活塞内燃发电动力系统起动装置脱离问题，使得自由活塞内燃发电动力系统在工作状态下产生的功率不会被起动装置消耗。

附图说明

图1是实施例的自由活塞内燃发电动力系统起动装置结构示意图；

标号说明：1—储能装置；2—第一齿条连杆；3—第一齿轮；4—第一传动轴；5—盘式离合器；6—第二传动轴；7—第二齿轮；8—第二齿条连杆；9—位移传感器；10—控制系统；11—直线电机；12—左侧内燃机模块；13—右侧内燃机模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的一种自由活塞内燃发电动力系统起动装置，它主要包括传动机构、离合机构、储能装置、控制装置。

传动机构包括第一齿条连杆2、第一齿轮3、第一传动轴4、第二齿条连杆8、第二齿轮7、第二传动轴6，分别构成第一传动组、第二传动组。离合机构为盘式离合器5。储能装置1采用冲击气缸。控制装置包括位移传感器9与控制系统10。

第一齿条连杆2与第一齿轮3连接组成第一齿轮齿条组，第一齿轮与3第一传动轴4一端保持刚性连接，第一传动轴4的另一端与盘式离合器5的一侧保持刚性联接。以此类推，第二齿条连杆8与第二齿轮7、第二齿轮7与第二传动轴6以同样形式连接。第二传动轴6与盘式离合器5的另一侧保持刚性联接。位移传感器9安装于第二齿条连杆8附近。控制系统10通过电缆分别与盘式离合器5和位移传感器9连接。储能装置1与第一齿条连杆2刚性连接。第二齿条连杆8两端分别连接自由活塞内燃发电动力系统的直线电机模块11和右侧的内燃机模块13。

1）起动工作状态。盘式离合器5两侧在控制系统10控制下保持相互贴合，此时储能元件1推动第一齿轮连杆2运动并带动第一齿轮3、第一传动轴4、盘式离合器5、第二传动轴6、第二齿轮7一起旋转，最终带动第二齿条连杆8运动。第二齿条连杆8推动自由活塞内燃发电动力系统开始工作。

2）脱离工作状态。当第二齿条连杆8运动100mm后，位移传感器9返回信号，控制系统依据信号控制盘式离合器5两侧分离，此时起动装置进入脱离工作状态。在脱离工作状态下储能元件1、第一传动组与自由活塞内燃发电动力系统没有机械连接关系，不存在功率损耗。仅第二传动组与自由活塞内燃发电动力系统保持机械连接关系。

Claims (2)

1.一种带脱离机构的自由活塞内燃发电动力系统起动装置，其特征在于：包括传动机构、离合机构、储能装置、控制装置；

其中，传动机构包括第一传动组和第二传动组，第一传动组包括第一齿条连杆、第一齿轮、第一传动轴，第二传动组包括第二齿条连杆、第二齿轮、第二传动轴；

离合机构采用盘式离合器；

储能装置采用冲击气缸；

控制装置包括位移传感器和控制系统；

其连接关系为：第一齿条连杆与第一齿轮连接组成齿轮齿条组，第一齿轮与第一传动轴一端保持刚性连接，第一传动轴的另一端与盘式离合器的一侧保持刚性连接；第二齿条连杆与第二齿轮、第二齿轮与第二传动轴以同样形式连接；第二传动轴与盘式离合器的另一侧保持刚性连接；位移传感器放置于第二齿条连杆旁，能够探测第二齿条连杆的位移变化；控制系统通过电缆分别与盘式离合器和位移传感器连接；储能装置与第一齿条连杆一端刚性连接；第二齿条连杆两端分别连接自由活塞内燃发电动力系统的直线电机模块和活塞其中一侧的内燃机模块；

所述带脱离机构的自由活塞内燃发电动力系统起动装置的工作状态分起动工作状态与脱离工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种带脱离机构的自由活塞内燃发电动力系统起动装置，其特征在于：在起动工作状态下，盘式离合器两侧在控制系统控制下保持相互贴合，此时储能装置推动第一齿轮连杆运动并带动第一齿轮、第一传动轴、盘式离合器、第二传动轴、第二齿轮一起旋转，最终带动第二齿条连杆运动；推动自由活塞内燃发电动力系统开始工作；当第二齿条连杆到达指定位置后，位移传感器返回信号，控制系统依据信号控制盘式离合器两侧分离，此时起动装置进入脱离工作状态；在脱离工作状态下储能装置、第一传动组与自由活塞内燃发电动力系统没有机械连接关系。