[发明专利]一种自由活塞式发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机的技术领域，尤其涉及一种自由活塞式发动机。背景技术

传统的内燃机靠机械式固定活塞的运动运转。例如，一个传统车辆的内燃机包含一个曲轴和数个连杆组件，这种机械式结构决定了每个活塞在各自气缸内的运动。这种类型的发动机的每个活塞在发动机冲程的任何给定点的位置都是可以知道的，简化了发动机的正时和运转。虽然这些传统发动机在近些年在效率方面已经有了很大的提高，但是因为发动机自身的特征，这些提高还是受限的。尤其是，因为活塞的机械固定运动固定了压缩比，导致其比功率受限。更进一步地，所有随着活塞移动的部件都产生很大的摩擦，这需要发动机自身的能量来克服。低功率密度意味着发动机将更大、更重。另外，因为必须采用机械式连接，发动机设计和空间安装方面的灵活性也受到了局限。例如，这些机械连接一般包含一个凸轮轴，和相应的进、排气阀用来控制空气流的进入和排出气缸。

因此，由于环境和其他因素，有必要提供一种更高功率密度和更少机械复杂性的发动机。具有更轻重量，更小尺寸和改善的燃油效率的发动机在车辆和发电领域的应用将更具优势。

另一类型的内燃机是自由活塞式发动机。这种内燃机气缸内活塞的运动不是机械固定的。这种运动由作用于活塞的力的平衡来控制。因为运动不是固定的，所以发动机可以有不同的压缩比，这允许设计发动机的运转参数时具有更多的灵活性。另外，因为没有传统的曲轴和连杆机构带来的较大的活塞侧向力，在发动机运转中产生的摩擦力相对更小。更进一步地，因为其固有的平衡性的运转和紧凑的布置等特点，自由活塞式发动机的对置活塞对置气缸布置更显优势。这种发动机更适用于两冲程燃烧循环—特别是均质混合气燃烧点火（HCCI）类型的燃烧，HCCI燃烧可以充分利用一个可变压缩比带来的优势。

然而，对于上述发动机也会产生一个关切，即如何在其气缸内保持一定量的废气，以优化发动机的运转特别是，在没有排气阀组件和不允许未燃燃料流出气缸的情况下，也要在气缸内保持一定量的废气。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自由活塞式发动机，以解决传统内燃机因为活塞的机械固定运动固定了压缩比，导致其比功率受限。而且由于所有随着活塞移动的部件都产生很大的摩擦，需要发动机自身的能量来克服等的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种自由活塞式发动机，其中，包括：

一液压泵壳体组件；

一第一气缸组件，所述第一气缸组件从所述液压泵壳体组件一侧延伸；所述第一气缸组件包括一第一气缸罩、一第一气缸套、一第一空气带和一第一回油泵；所述第一气缸罩安装在所述液压泵壳体组件上，所述第一气缸罩包括一第一排气孔，并且所述第一排气孔的对面延伸一进气环；所述第一气缸套贯穿压入所述第一气缸罩的主孔中，形成第一发动机气缸；所述第一空气带安装在所述第一气缸套上，并在所述进气环处靠近所述第一气缸罩；所述第一回油泵包括一回油泵壳体，所述回油泵壳体安装在所述第一空气带上，并且所述回油泵壳体围绕所述第一气缸套的端部；

一第二气缸组件，所述第二气缸组件从所述液压泵壳体组件的另一侧延伸；所述第二气缸组件包括一第二气缸罩、一第二气缸套、一第二空气带和一第二回油泵；所述第二气缸罩安装在所述液压泵壳体组件上，所述第二气缸罩包括一第二排气孔，并且所述第二排气孔的对面延伸一进气环；所述第二气缸套贯穿压入所述第二气缸罩的主孔中，形成第二发动机气缸；所述第二空气带安装在所述第二气缸套上，并在所述进气环处靠近所述第二气缸罩；所述第二回油泵包括一回油泵壳体，所述回油泵壳体安装在所述第二空气带上，并且所述回油泵壳体围绕所述第二气缸套的端部；

一内活塞组件和一外活塞组件安装在所述第一气缸组件和所述第二气缸组件中；

所述内活塞组件包括一第一内活塞、一第二内活塞、一第一导杆和一第二导杆；所述第一内活塞安装在所述第一发动机气缸中；所述第二内活塞安装在所述第二发动机气缸中；所述第一导杆和所述第二导杆贯穿所述液压泵壳体组件，并且所述第一导杆和所述第二导杆分别连接所述第一内活塞和所述第二内活塞的尾部；

所述外活塞组件包括一第一外活塞、一第二外活塞、一第一拉杆和一第二拉杆；所述第一外活塞安装在所述第一发动机气缸中，一第一活塞桥安装在所述第一外活塞的尾部；所述第二外活塞安装在所述第二发动机气缸中，一第二活塞桥安装在所述第二外活塞的尾部；所述第一拉杆连接所述第一活塞桥的第一拉杆凸台和所述第二活塞桥的第一拉杆凸台；所述第二拉杆连接所述第一活塞桥的第二拉杆凸台和所述第二活塞桥的第二拉杆凸台；