[发明专利]单缸自由活塞式发动机及其工作方法

权利要求书

1.一种单缸自由活塞式发动机，其特征在于，包括：缸体、电机壳体、底座、活塞运动组件以及线圈；

其中，所述电机壳体的一端设置有底座，所述电机壳体的另一端与所述缸体相连接，所述线圈位于所述电机壳体的内壁上；所述缸体内设置有通道，且所述通道与所述电机壳体内部相连通形成运动空腔；

所述活塞运动组件包括导向轴、活塞、永磁体和弹簧；所述导向轴位于所述电机壳体内，且所述导向轴的一端与所述底座相连接；所述永磁体与所述活塞相连接，所述活塞套设于所述导向轴上；所述活塞能够带动所述永磁体沿所述导向轴的轴线方向在所述运动空腔内往复运动，用于切割所述线圈的磁感线；所述弹簧也套设于所述导向轴上，且所述弹簧的一端与所述底座相连接，所述弹簧的另一端通过弹簧座与所述活塞相连接；

所述底座上设置有进气阀，所述缸体上设置有进气道，所述进气阀通过所述运动空腔与所述进气道相连通。

2.根据权利要求1所述的单缸自由活塞式发动机，其特征在于，所述缸体远离所述电机壳体的一端设置有缸盖，所述缸盖上嵌设有喷油器和火花塞；

所述喷油器用于向所述通道内喷油，所述火花塞用于引燃置于所述通道内的油和空气的混合物。

3.根据权利要求1所述的单缸自由活塞式发动机，其特征在于，

所述缸体上还设置有排气道，所述排气道的一端与所述缸体的通道相连通，所述排气道的另一端与外界相连通。

4.根据权利要求1所述的单缸自由活塞式发动机，其特征在于，所述进气阀为单向阀。

5.根据权利要求1所述的单缸自由活塞式发动机，其特征在于，所述活塞为阶梯轴状结构，其一端为头部，另一端为尾部；所述头部能够伸入发动机缸体内；

所述活塞的头部设置有楔形结构，用于使所述发动机缸体内的气体产生涡流。

6.根据权利要求5所述的单缸自由活塞式发动机，其特征在于，所述活塞内沿其轴向设置有内孔，所述内孔贯穿所述活塞的尾部，所述活塞通过所述内孔套设于所述导向轴上；

所述活塞所述导向轴的截面桃形凸轮状结构，所述活塞与所述导向轴相适配。

7.根据权利要求5所述的单缸自由活塞式发动机，其特征在于，所述导向轴靠近所述活塞尾部的位置设置有传感器，所述活塞上设置有信号齿。

8.根据权利要求7所述的单缸自由活塞式发动机，其特征在于，所述信号齿包括上止点信号齿和下止点信号齿，所述上止点信号齿设置于所述活塞的所述头部处，所述下止点信号齿设置于所述活塞的头部与尾部之间；

所述上止点信号齿的数量为一个，所述下止点信号齿的数量为两个，所述上止点信号齿和两个所述下止点信号齿位置的连线平行于所述活塞的轴线。

9.根据权利要求1所述的单缸自由活塞式发动机，其特征在于，所述活塞上开设有通气孔，所述通气孔与所述内孔相连通；所述通气孔的数量为多个，多个所述通气孔沿所述活塞的周向均匀设置。

10.一种单缸自由活塞式发动机的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

单向阀开启进气，气体经发动机壳体内部及永磁体与线圈组之间的缝隙进入缸体的通道内；

同时，对发动机的线圈反向通电，使线圈产生和永磁体相反的磁场，在反向磁场的斥力作用下推动永磁体和活塞沿导向轴向底座端运动，弹簧压缩，活塞到达第一位置；活塞内的传感器检测到下止点位置信号，控制喷油器向所述缸体的通道内喷油；

压缩的弹簧对永磁体和活塞产生推动力，推动所述永磁体和活塞沿所述导向轴向缸体端运动，活塞到达第二位置；活塞内的传感器检测到上止点位置信号，控制点火器点火，进入通道内的气和油燃烧，产生的烟气再次推动永磁体和活塞沿导向轴向底座端运动，弹簧压缩，活塞到达第一位置，喷油器喷油；压缩再次推动所述永磁体和活塞沿所述导向轴向缸体端运动，活塞到达第二位置，点火器点火；

永磁体和活塞在第一位置和第二位置之间往复运动，重复喷油、点火过程，永磁体切割线圈磁感线发电，实现持续发电。