[发明专利]自由活塞装置和用于自由活塞装置的运行的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自由活塞装置，包括至少一个活塞套，在该活塞套内可线性运动地布置至少一个活塞装置，其中，所述至少一个活塞装置可在膨胀腔内膨胀的介质作用下被驱动，以及其中所述至少一个活塞套具有回弹腔，在该回弹腔内容纳用来向至少一个活塞装置施加回复力的可压缩气体；以及包括至少一个用于控制和/或调节回复力的执行机构，该执行机构布置在回弹腔处。

本发明还涉及一种用于运行自由活塞装置的方法，在该方法中至少一个活塞装置(该活塞装置在至少一个活塞套内可线性运动地引导)可以在膨胀腔内膨胀的介质作用下被驱动，以及在该方法中对至少一个活塞装置通过可压缩的气体施加回复力，所述可压缩的气体容纳在至少一个活塞套回弹腔内。

背景技术

通过自由活塞装置例如可以将化学能通过燃烧部分地转换成机械能，即活塞装置的动能，并然后将这种机械能量再通过线性驱动装置至少部分地转换成电能。通过将活塞运动构造为自由活塞运动，可以实现活塞的纯线性可运动性，而无须设置曲轴。

相应的装置例如可以作为汽车混合驱动的部件使用并且特别是在与串列式混合设计的结合下使用。所述装置也可以被用作紧凑式的发电单元用于发电或者也可以在与例如像中央供暖站这种静态的应用的结合下使用。

自由活塞装置例如由GB 854 255和DE 22 17 194 C3公知。

具有发电机的内燃设备也由US 6,199,519 B1、DE 31 03 432 A1、DDR-专利文献第113 593号、DE 43 44 915 A1或者由P.van Barring在2000年美国能源部氢项目回顾学报(Proceedings of the 2000 DOEHydrogene Program Review)上发表的文章“先进内燃机研究”(“Advanced internal combustion engine research”)公知。

由DE 102 19 549 B4公知一种具有电动线性驱动装置的自由活塞装置，该自由活塞装置包括至少一个活塞套，该活塞套具有至少一个可线性运动地布置在活塞套内的活塞装置，其中，活塞装置包括转子装置和活塞套处布置定子装置。所述至少一个活塞装置可以在膨胀腔内膨胀的介质作用下被驱动，其中，活塞行程可以通过线性驱动装置如此可变地调整，使得可以确定活塞装置运动的止点。

在WO 01/45977 A2中介绍了另一具有电动线性驱动装置的自由活塞装置。

由EP 1 398 863 A1公知一种自由活塞装置，在该自由活塞装置中第一推移腔和第二推移腔为分隔开的腔，在第一推移腔中，受介质作用的、至少一个活塞装置内的活塞是可运动的，在第二推移腔中所分配的转子装置是可运动的。

由DE 197 81 913 T1公知一种用于控制线性发电机的运动的方法，其中，线性发电机由具有两个在轴线上彼此相向地取向的且彼此相对置地布置的活塞的内燃机驱动。电流消耗被这样控制，使得在发电机的往复运动的循环期间获得阻力，该阻力至少在发电机运动速度的平均的行程运动范围内基本上成比例地作用于发电机。在燃烧腔内设置有压力传感器，其中，在达到规定的压力时，控制装置触发用于对输送到燃烧腔的混合气体点火的装置。

具有电动线性驱动装置的自由活塞装置由DE 10 2004 062 440 B4公知。自由活塞装置具有回弹腔，在回弹腔内容纳有气体。在回弹腔处设置有至少一个压力传感器，利用该压力传感器通过对回弹腔内气体的压力的测量可以测定活塞装置的位置和/或速度。由此，通过所测得的压力可以实施对自由活塞装置的控制和/或调节，例如与喷射到膨胀腔内的燃料、膨胀腔内燃料的点火时间点和/或布置在膨胀腔处的阀门有关。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种开头所述类型的自由活塞装置，在该装置中自由活塞装置，特别是在至少一个活塞套内的至少一个活塞装置的运动可以按照简单方式进行调谐。

该任务在一种依据分类的自由活塞装置中依据本发明地由此得以解决，即在自由活塞装置运行中可以对回复力进行控制和/或调节。

在回弹腔内容纳的气体可以通过气体被活塞装置压缩而至少部分地吸收(至少一个)活塞装置的机械能。反过来，空气通过膨胀可以将能量输送到至少一个活塞装置上并由此通过所提供的回复力负责至少一个活塞装置的回复。无论是在通过至少一个活塞装置压缩时还是在膨胀时，回弹腔内所容纳的气体均对活塞装置施加力，确切地说，由于其本身的气压而施加力。所述力与通过活塞装置的压缩相反地作用。