【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及动力装置，尤其涉及一种直线电机驱动的快速压缩机系统及控制方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、快速压缩机可以模拟内燃机活塞单次压缩过程，经过多年的技术发展和优化，快速压缩机技术已经在全球范围内得到了科研机构的广泛采纳和应用。这种设备不仅能够提供可控的压缩速率和终压，而且可以通过适配不同的燃烧室设计，研究不同燃料和燃烧条件下的反应机理，为发动机的优化设计和低排放技术的开发提供了重要的试验基础。此外，快速压缩机还能够配合高速摄影、激光诊断等先进的测量技术，实现对燃烧过程中温度、压力、速度场等关键参数的高精度测量，进一步深化了对发动机燃烧过程的理解。
3、目前，快速压缩机的驱动方式主要以气压和液压为主，气压驱动的压缩机使用压缩空气作为动力源，通过控制阀门的开关，压缩空气被引入到压缩机的驱动气缸中，推动活塞快速运动。液压驱动的压缩机使用液压油作为工作介质，液压泵提供高压油液，通过控制阀门的调节，将液压油引入液压缸，推动活塞进行工作。但是，气压驱动的快速压缩机受限于气体压缩性导致的能量转换效率低，且对密封性要求比较高，而液压驱动的快速压缩机则因液体不可压缩性导致系统复杂且成本高。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种直线电机驱动的快速压缩机系统及控制方法，采用直线电机作为驱动装置，同时提出空行程加速后再进行压缩的控制方法，可以增大压缩初始动能，减小压缩时间，降低对直线电
2、在一些实施方式中，采用如下技术方案：
3、一种直线电机驱动的快速压缩机系统，包括：直线电机驱动单元和活塞压缩单元；所述直线电机驱动单元包括：电机定子、电机动子、动子滑块和直线导轨；动子滑块与电机动子连接，动子滑块能够在电机动子的带动下沿着直线导轨运动；
4、所述活塞压缩单元包括：活塞滑块，活塞滑块连接在活塞连接杆的一端，活塞连接在活塞连接杆的另一端，活塞在设置在气缸内；
5、电机动子的初始位置与活塞滑块间隔设定的空行程，电机动子在所述空行程中预先加速至设定的初始动能，然后与活塞滑块碰撞，碰撞后电机动子与活塞滑块连接，并带动活塞滑块移动，从而带动活塞进行压缩过程。
6、作为进一步的方案，所述活塞滑块上与动子滑块相对的一端设有锁止机构，动子滑块上设有与锁止机构相适配的锁止块，动子滑块与活塞滑块发生碰撞时，动子滑块的锁止块与活塞滑块上的锁止机构锁定，使得动子滑块与活塞滑块连接为一体。
7、作为进一步的方案，所述锁止机构包括：
8、锁止腔，锁销伸入锁止腔内，锁销外套设弹簧，弹簧被弹簧压块限制在锁止腔内；锁止腔朝向动子滑块的一端设有开口，动子滑块的锁止块前端能够自所述开口内进入，向上挤压锁销，进入锁止腔内，然后锁销在弹簧的弹力作用下下落，将锁止块限制在锁止腔内。
9、作为进一步的方案，所述动子滑块的锁止块前端设有台阶，所述锁销末端设有与所述台阶适配的缺口，从而能够挡住锁止块。
10、作为进一步的方案，通过改变动子滑块的质量、空行程长度和直线电机的加速速度，能够控制动子经过空行程加速后的初始动能，从而控制压缩过程的时间和压缩终点的混合气状态。
11、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
12、一种直线电机驱动的快速压缩机系统的控制方法，包括：
13、控制直线电机的动子在空行程内运动并加速至设置速度，以达到设定的初始动能；
14、动子与活塞滑块发生碰撞，并与活塞滑块连接；
15、动子通过活塞滑块带动活塞移动，以实现活塞压缩单元的压缩过程。
16、作为进一步的方案，所述动子经过空行程加速后的初始动能具体为：
17、
18、其中，ek是动子经过空行程加速后的初始动能，m是动子及动子滑块的质量，l为空行程长度。
19、作为进一步的方案，碰撞后的速度具体为：
20、
21、其中，vf为动子及动子滑块与活塞滑块碰撞合并为一体之后的运动速度，m1、m2分别为动子及动子滑块的质量以及活塞滑块的质量；v1、v2分别为碰撞前动子及动子滑块与活塞滑块的速度，v2＝0。
22、作为进一步的方案，通过改变动子滑块的质量、空行程长度和直线电机的加速速度，能够控制动子经过空行程加速后的初始动能，从而控制压缩过程的时间和压缩终点的混合气状态。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
24、(1)本专利技术采用直线电机作为压缩机得驱动装置，结构简单，操作方便且重复性高，降低了快速压缩机装置的复杂程度，提升了动力传递效率、系统耐用性和重复性。
25、(2)针对现有直线电机功率较小的难题，本专利技术提出了空行程的控制方法，动子经过空行程加速设定初始动能后再进行压缩过程，可以有效提升压缩初始动能，以提升快速压缩机的性能，降低对直线电机功率的需求。
26、(3)通过改变动子滑块的质量、空行程长度和直线电机的加速速度，可以有效的控制动子经过空行程加速后的初始动能，从而精准的控制压缩过程的时间和压缩终点的混合气状态。
27、本专利技术的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
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1.一种直线电机驱动的快速压缩机系统，其特征在于，包括：直线电机驱动单元和活塞压缩单元；所述直线电机驱动单元包括：电机定子、电机动子、动子滑块和直线导轨；动子滑块与电机动子连接，动子滑块能够在电机动子的带动下沿着直线导轨运动；
2.如权利要求1所述的一种直线电机驱动的快速压缩机系统，其特征在于，所述活塞滑块上与动子滑块相对的一端设有锁止机构，动子滑块上设有与锁止机构相适配的锁止块，动子滑块与活塞滑块发生碰撞时，动子滑块的锁止块与活塞滑块上的锁止机构锁定，使得动子滑块与活塞滑块连接为一体。
3.如权利要求2所述的一种直线电机驱动的快速压缩机系统，其特征在于，所述锁止机构包括：
4.如权利要求3所述的一种直线电机驱动的快速压缩机系统，其特征在于，所述动子滑块的锁止块前端设有台阶，所述锁销末端设有与所述台阶适配的缺口，从而能够挡住锁止块。
5.如权利要求1所述的一种直线电机驱动的快速压缩机系统，其特征在于，通过改变动子滑块的质量、空行程长度和直线电机的加速速度，能够控制动子经过空行程加速后的初始动能，从而控制压缩过程的时间和压缩终点的混合
6.一种直线电机驱动的快速压缩机系统的控制方法，其特征在于，包括：
7.如权利要求1所述的一种直线电机驱动的快速压缩机系统的控制方法，其特征在于，所述动子经过空行程加速后的初始动能具体为：
8.如权利要求1所述的一种直线电机驱动的快速压缩机系统的控制方法，其特征在于，碰撞后的速度具体为：
9.如权利要求1所述的一种直线电机驱动的快速压缩机系统的控制方法，其特征在于，通过改变动子滑块的质量、空行程长度和直线电机的加速速度，能够控制动子经过空行程加速后的初始动能，从而控制压缩过程的时间和压缩终点的混合气状态。
...【技术特征摘要】
1.一种直线电机驱动的快速压缩机系统，其特征在于，包括：直线电机驱动单元和活塞压缩单元；所述直线电机驱动单元包括：电机定子、电机动子、动子滑块和直线导轨；动子滑块与电机动子连接，动子滑块能够在电机动子的带动下沿着直线导轨运动；
2.如权利要求1所述的一种直线电机驱动的快速压缩机系统，其特征在于，所述活塞滑块上与动子滑块相对的一端设有锁止机构，动子滑块上设有与锁止机构相适配的锁止块，动子滑块与活塞滑块发生碰撞时，动子滑块的锁止块与活塞滑块上的锁止机构锁定，使得动子滑块与活塞滑块连接为一体。
3.如权利要求2所述的一种直线电机驱动的快速压缩机系统，其特征在于，所述锁止机构包括：
4.如权利要求3所述的一种直线电机驱动的快速压缩机系统，其特征在于，所述动子滑块的锁止块前端设有台阶，所述锁销末端设有与所述台阶适配的缺口，从而能够挡住锁止块。
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