通用自由活塞式線(xiàn)性發(fā)電機工作原理分析

通用汽車(chē)全球技術(shù)運營(yíng)有限責任公司和密歇根大學(xué)就插電式混合動(dòng)力車(chē)和增程電動(dòng)車(chē)中的自由活塞式線(xiàn)性發(fā)電機（FPLA）被授予專(zhuān)利。

該動(dòng)力總成系統包括電能儲存系統（類(lèi)似鋰電池組）以及一個(gè)牽引電機?；旌?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/動(dòng)力系統">動(dòng)力系統中采用一個(gè)多個(gè)往復自由活塞線(xiàn)性發(fā)電機給電池組及牽引電機提供動(dòng)力。

FPLA單元與一個(gè)電控模塊相連，再依次與電能儲蓄裝置和電動(dòng)機相連?？刂颇K根據駕駛者的需要和儲電設備的儲電量來(lái)控制汽車(chē)的電能和機械能的輸出。往復式自由活塞內燃機根據控制模塊的指令產(chǎn)生電能。每個(gè)FPLA單元由一個(gè)氣缸和一個(gè)兩端往復式活塞組成，看圖可知當活塞在氣缸內做往復運動(dòng)時(shí)，它將氣缸分割為兩個(gè)體積可變的燃燒室。每個(gè)汽缸中都配備一個(gè)線(xiàn)性交流發(fā)電機，包括電線(xiàn)圈和金屬線(xiàn)繞組?；钊跉飧鬃鐾鶑瓦\動(dòng)時(shí)，永磁體與線(xiàn)圈繞組間產(chǎn)生感應磁場(chǎng)，而活塞作為導體則在切割磁感線(xiàn)，根據法拉第電磁感應定律，將會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢。

適用的燃料包括汽油混合燃料，乙醇混合烴類(lèi)燃料等。乙醇混合烴類(lèi)燃料中包括乙醇含量較高的（E80，E85）以及高純度乙醇燃料（E99）?？纱嫒剂习ㄒ簯B(tài)或氣態(tài)的燃料比如高純度甲醇（M100）、天然氣、氫氣、沼氣、合成氣體等。

每個(gè)FPLA單元無(wú)論在發(fā)動(dòng)機起動(dòng)或關(guān)閉狀態(tài)都進(jìn)行工作。在多個(gè)汽缸中，至少有一對活塞的速度與在氣缸中的位置是一致的，并且由于活塞將氣缸分為兩個(gè)體積不同的燃燒室，則在活塞簡(jiǎn)諧振動(dòng)的某一個(gè)位置上，發(fā)動(dòng)機的燃燒效率將達到最大，此時(shí)的輸出功率也將達到最大。這個(gè)功率被稱(chēng)為最大輸出功率。

利用FPLA單元在發(fā)動(dòng)機動(dòng)力輸出方面就更具靈活性。在該專(zhuān)利描述的一個(gè)實(shí)例中，系統有兩種工作模式第一種：每個(gè)FPLA單元共振速度相同，每缸的輸出功率都不同。第二種：輸出功率可選10千瓦、20千瓦、30千瓦，選定一種功率后再以簡(jiǎn)諧振動(dòng)方式輸出功率。這種情況下每缸的輸出功率相同。

在第一個(gè)工作模式中，每個(gè)FPLA單元具有不同的輸出功率，能夠根據發(fā)動(dòng)機狀態(tài)循序漸進(jìn)的提高發(fā)動(dòng)機功率。第二個(gè)模式中，FPLA單元能夠通過(guò)對活塞沖程、大小、重量的改變達到不同的額定功率。因此，在這種模式下，四個(gè)FPLA單元可以分別以10千瓦、20千瓦、30千瓦、40千瓦的功率運作，這樣總功率就達到了100千瓦。