[发明专利]灵活的燃料发电机和使用其的方法

说明书

相关申请的交叉引用

该申请是2012年1月4日提交的名称为“FLEX FUEL FIELD GENERATOR”的美国申请No.13/343,597的部分继续申请。

背景技术

近年来出现了小型便携式电子装置的激增，大多数小型便携式电子装置包括装载其上的和/或可分离的可再充电电池。

例如膝上型计算机、移动电话、个人数字助理、便携式数字照相机、全球定位系统和手持收音机。可再充电电池最常见为锂离子电池，但是其他种类也可获得。小型便携式电子装置通常包括具有标准双插脚或三插脚插头或通用串行总线(USB)插头的可移除电源线，用于插入到对应的插头接收器中，插头接收器允许为车载电池再充电。通常还可获得具有标准点烟器插头的可移除电源线，用于使用在汽车或其他车辆中的点烟器插头接收器为可再充电电池再充电。通常还可获得多插口充电器，用于具有标准双插脚或三插脚电源线的多个电子装置和/或它们的可分离电池。一般地，这些装置通常需要小于1kW的再充电功率(无论是来自AC还是DC源)。

对于便携式电器(诸如电视或收音机)的由用户进行的野外操作，以及小型便携式电子装置和其中的电池的再充电，小型便携式纯汽油变频发电机已普遍使用。使用小型便携式纯汽油变频发电机的优势是在再充电所必需的时间段上产生为电池再充电所需的少量电力的低得多的声音概况、更轻的重量、和更高效率。用于发电机的汽油或燃油在零售汽油加油站可容易获得。

偏远的野外操作，诸如在远离高速路、零售店和电网的区域中的野外操作，要求参与者携带完成操作需要的全部供给，尤其是消耗供给。不仅供给的总量常常被最小化以减少花费和重量，而且供给的种类也被最小化，以减少将材料运输至营地以及再供给营地的后勤花费和复杂性。

为了到达偏远的野外位置，越野和军用战术车辆常常利用柴油型重质燃料，而不是汽油或燃油。携带至这样的偏远野外地点的用于美国军中常用的车辆的供给由于其使用柴油类型燃料(JP-8)的燃料运送政策通常仅包括重质燃料，没有汽油。在这些情况下，电池或电子装置内的电池的再充电通常使用由车辆产生的功率来进行，经由使车辆主发电机怠速同时为电池再充电，或来自大的2-10kW重质燃料发电机，其被通过车辆或空中支持拖到或运送至现场。此外，在这些偏远且简陋的野外地点，考虑到用于为电池或装置再充电所需的长的时间段，由车辆的怠速发动机或重质燃料发电机产生的噪音是特别不希望的，且该噪音通常超过70dB。在这些情形下，使用重质燃料和重质燃料发电机或是怠速车辆发动机对于为小型电池再充电是特别低效的，这是由于产生的功率与所需的和所消耗的功率之间的不良匹配。

用于产生电力的发电机是公知的，且已经在商业上可获得许多年。这些装置通常包括内燃发动机。它们适于通过双插脚或三插脚插头接收器以120或240伏且以50至60Hz提供交流电(AC)电力；还常见的是用于为铅酸电池充电的额外12伏DC电源端口。使用纯汽油或纯重质燃料(诸如JP-8、柴油燃料、喷射燃料或煤油)中的任一种的装置可获得。

汽油和重质燃料发动机是不同的且不一样的技术的产物。汽油具有低闪点(小于-20℃)和高自动点火温度(大于200℃)。在操作中，汽油需要正确的空气燃料比和火花，以引起和保持点火。节气门和/或燃料喷射器用于计量燃料/空气混合物，所述混合物在操作过程中被吸入发动机的汽缸中。汽油的低闪点和挥发性允许火花点火发动机低于冰点的温度下起动，允许通常在-20℃至55℃的宽温度范围上的操作。为了获得可接受的效率，8:1至12:1的压缩比期望用于纯汽油发动机，其足够低以允许发动机的手动起动和由铝制成的简单轻质便携式发动机装置的构造。通过提高压缩比改善汽油发动机的燃烧效率可进一步导致自动点火(“爆震”)问题，其干扰铝制发动机的操作和耐用性。

柴油燃料和煤油(重质燃料)具有高闪点(大于35℃)和低自动点火温度(低于200℃)两者。柴油发动机依赖于压缩引起的自动点火，以将空气/燃料混合物点着。尽管18:1或20:1的压缩比对于起动或维持可靠的压缩点火是必要的，但较高的燃烧效率提供花费和功率优势。此外，高压缩比要求燃料通过泵以70至80psi被喷到汽缸中，使燃料雾化以形成液态燃料/空气混合物。压缩点火发动机通常不能在没有来自燃料泵的一些高压形式的输入或来自预热塞或缸体加热器(block heater)的热能的情况下在低至中等温度下起动。高压缩比要求更强的发动机缸体材料和大容量电池来起动发动机，使得小型便携式装置不切实际。