[发明专利]可变冲程预混合冲量压缩点火发动机

摘要

具有可变活塞冲程和压缩比的四循环、四缸、预混合充量压缩点火内燃往复式自由活塞发动机，当需要提供充量点火时，压缩比发生变化以提供更高效率、低排放和多燃料运行的可能性。发动机不具有曲轴，并且因此不提供直接的转动输出。相反，它的自由活塞(23)以与两循环自由活塞发动机类似的方式振荡。对于很多应用，例如，活塞泵和压缩机，发动机提供由振荡活塞直接驱动的输出。在其他应用中，例如但不限于作为气体发生器(2001)用于动力涡轮机(1603)，发动机提供产生转动能量的间接装置。当发动机与高速动力涡轮机一起使用时，动力涡轮机(1603)可以直接地连接至高速交流发电机(1604)以用于电功率输出。

主权项

1.一种具有可变活塞冲程的四循环、自由活塞、预混合充量、压缩点火、内燃往复式活塞发动机，其包括：四个汽缸，其以典型的往复式发动机的方式构造，所述汽缸中的每一个具有两个开口端；至少一个汽缸盖，其固定至所述汽缸，并且被配置来闭合每个所述汽缸的所述开口端中的一个；四个活塞，每个活塞都与不同的一个所述汽缸相关联，并被安置在所述不同的一个所述汽缸中来自由运动；所述活塞中的两个由第一机构连接以形成第一活塞对以便一起往复运动，且所述活塞中的另两个由第二机构连接以形成第二活塞对以便一起往复运动；引起所述第一活塞对一起往复运动和所述第二活塞对一起往复运动的装置，其全都没有预定的冲程长度，且以允许可变冲程和可变压缩比的方式进行；且其中，所述第二活塞对的所述一起往复运动选自由与所述第一活塞对相反方向的往复运动和与所述第一活塞对相同方向的往复运动所组成的组；形成装置，其形成燃料和反应物的预混合充量，所述形成装置包括：控制所述预混合充量的大小的装置以及控制所述充量的组成的装置；至少一个进气阀门，其与所述汽缸中的每一个相关联，被配置来控制所述预混合充量引入相关联的一个所述汽缸；将燃料和反应物的所述预混合充量导入所述至少一个进气阀门中的每一个的装置；所述活塞每个被配置和形成尺寸为在相关联的一个所述汽缸中产生进气冲程，其中，所述活塞远离所述汽缸盖的往复运动允许所述预混合充量行进通过所述至少一个进气阀门并且进入与其相关联的一个所述汽缸；燃烧室，其形成在所述汽缸的每一个中，每个所述燃烧室由所述活塞、相关联的一个所述汽缸以及闭合所述汽缸的所述至少一个汽缸盖界定；所述活塞每个被配置和形成尺寸为在相关联的一个所述汽缸中还产生压缩冲程，其中，所述活塞朝向所述至少一个汽缸盖的往复运动持续进行，直到所述活塞在所述燃烧室中充分地压缩所述预混合充量，足以升高所述预混合充量的温度，从而引起所述预混合充量的自动点火并形成燃烧气体；所述活塞每个被配置和形成尺寸为在相关联的一个所述汽缸中还产生膨胀冲程，所述活塞被安置进所述相关联的一个所述汽缸中来自由运动，其中，所述活塞远离所述至少一个汽缸盖的往复运动允许所述燃烧室中的所述燃烧气体膨胀；所述至少一个排气阀门，与所述汽缸中的每一个相关联，并被配置来控制所述燃烧气体从所述汽缸的的排放；所述活塞每个被配置和形成尺寸为在相关联的一个所述汽缸中产生排气冲程，所述活塞被安置进所述相关联的一个所述汽缸中来自由运动，其中，所述活塞朝向所述至少一个气缸盖的往复运动允许所述膨胀的燃烧气体通过至少一个所述相关联的排气阀门而排放；当从所述发动机排气时引导所述燃烧气体的装置；用于在所有所述循环中控制所述进气阀门和所述排气阀门的定时和启动以打开和闭合的装置；用于提供所述发动机的润滑的装置；封闭装置，其适合于充分地封闭，以便包括通过所述活塞的润滑剂和气体的泄漏，每个所述汽缸的所述开口端中的一个不被所述至少一个汽缸盖封闭；用于起动所述发动机的装置；以及提供所述发动机的冷却的装置。