CN102678322A - 一种自由式活塞发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自由活塞发动机，包括一对位于流体泵两端的对置气缸，内部活塞总成包括一对内部活塞：每个内活塞各控制一个气缸，而两个内活塞之间是用一个推杆连接的。推杆由一个流体泵内室通过并在这个泵腔中形成了一个流体柱塞。外活塞总成包括一对外部活塞，分别位于一个气缸内，活塞之间至少有一个拉杆来连接。拉杆由一个流体泵腔中通过并在这个腔中形成流体的柱塞。内外活塞集合在发动机运行期间的运动会使流体泵中的液体从低压腔进入高压腔，同时达到一种储存发动机能量的效果。

Description

一种自由式活塞发动机

技术领域

本发明涉及自由式活塞发动机，具体地，涉及一种自由式发动机钠冷却活塞。

背景技术

总所周知，内燃机是通过活塞的机械运动来工作的。例如，传统的汽车内燃发动机包括一个由曲轴和连杆通过机械方式确定其各自的缸内每个活塞运动的系统。这种类型的发动机被接受是因为我们可以知道在发动机运行周期中，其周期上每一个给定点的活塞位置，简化了发动机的正时选择和操作。近年来，这些常规类型的发动机在效率上有了显著的提升，但由于发动机的性质所限，发动机的效率仍然是有限的。具体来说，功率密度的限制是因为活塞的固定机械运动导致了压缩率的限制。此外，所有活塞的直接关联运动部件包括凸轮轴和阀门的运动产生了大量的摩擦，从而使发动机的能量流失。由此导致的低功率密度意味着发动机要比希望中的的更大、更重。

因此，根据环境和其他因素设计出一种比传统的发动机功率密度更大的发动机是有必要的。那么也就意味着，更轻、更小、燃油效率更高的发动机，不论在汽车还是稳定能量输出系统产业中都将拥有巨大的优势。

另一种类型的内燃机是自由活塞发动机。这是一种气缸内活塞运动不被机械固定的发动机。运动控制每个活塞在任何给定正时受力的平衡活塞的运动时通过每个给定正时活塞的受力平衡来确定的。由于活塞运动不是固定的，所以发动机就可以得到可变压缩率，从而在发动机的运动参数设计上就获得了更大的灵活性此外，由于没有传统曲轴以及连杆，从而降低了活塞侧向力，减少了发动机运行过程中产生的摩擦。然而，这些类型的发动机并没有被广泛的使用，因为自由活塞发动机操作的复杂程度会大大增加。

尤其值得关注的就是确保活塞和气缸壁之间稳定的热量流动。忽视这一点，可能导致自由式活塞装置过热的现象。曲轴发动机固定引起的活塞侧面负载会反作用在气缸壁上。这种有活塞侧面负载引起的相互作用使得重要的热量能够在活塞和气缸壁之间传递但是在自由活塞发动机中这种侧面负载是负面的和不必要的，所以要减少活塞群裙部与气缸壁之间的相互作用。这样不仅减少了活塞与气缸壁之间的摩擦和活塞壁上润滑油使用量，同时还可以缩小热量传输的区域适当的冷却活塞对于发动机内连接活塞和气缸排气口的配置而言显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是将活塞用于一个位于运动中心轴的柱形燃烧室内。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种发动机气缸活塞组件，其中，包括：

主体有一顶部、一与之相反的后部和延伸在其中的气缸侧壁，适应面向一般正常的运动轴的顶端部分，气缸壁一般适应于中心并沿轴向运动的方向延伸；主体包括大量的冷却镗孔，冷却镗孔之间有一定的距离并延伸，一头连接顶端，一头连接末端；液体钠混合物填充到每一冷却镗孔内；

在每个冷却镗孔里的冷却镗孔的活塞组件里大量冷却孔中的每个冷却孔延伸大致平行于运动轴；

包含在主体内的第二大量镗孔，交错有若干镗孔层；第二大量镗孔以以放射状延伸从第一末端连接到末端部分向内延伸到连接顶部的第二末端；每一第二大量镗孔都填充了部分液态的钠混合物；

连杆，具有粘贴在机身上的第一部分以及一间隔的，以适应自由活塞发动机的能量产生和控制组件使其更好啮合的第二部分；

在大量冷却镗孔里的每一冷却孔以一定的角度延伸即呈反射状的从与末端部分相连接的第一末端向内延伸到与第二末端相连接的顶部。

上述的活塞组件，其中，还包括一第一圆形活塞环大致平行地延伸到圆柱形侧壁且邻近顶部部分，以及一第二圆形活塞环大致平行地延伸到圆柱形侧壁且邻后部部分。

上述的活塞组件，其中，还包括第三圆形活塞环延伸到位于第一活塞环和第二活塞环空间之间的圆柱形侧壁。

根据本发明的另一个方面，还公开一种自由式活塞发动机包括：

一能量产生和控制组件包括第一侧边以及与第一侧边相反的第二侧边；

第一燃烧气缸组件位于靠近能量产生和控制组件的第一侧并包括一第一气缸套，该汽缸套确定了发动机第一气缸即以轴向运动为中心；

第二燃烧气缸组件位于靠近能量产生和控制组件的第二侧并包括一第二气缸套，该汽缸套确定了发动机第二气缸即以轴向运动为中心；

内活塞组件包括第一内活塞，具有一第一顶部的第一主体，反式第一末端部分以及延伸其中的第一气缸壁；第一顶部大致朝向轴心运动并且第一气缸壁大致以运动轴为中心作延伸运动；第一主体包括大量有间隙的冷却室，这些冷却室延伸并连接第一顶端连接的第一末端；第二内活塞有第二主体及第二顶部、反式第二末端、延伸其中的第二气缸壁；第二加热部件导致朝向运动轴心，第二气缸壁大致朝向中心向运动轴心的方向延伸；第二主体至少有一冷却孔；第二主体大致从连接第二顶端延伸到第二末端；推杆有第一末端附加到第二内活塞，中间部件有效的参与了能量产生和控制组件；液体钠的混合物质填充了第一主体的每个冷却孔的每个部分并且填充了第二主体至少一冷却孔的一部分；

若干冷却孔中的每一孔都大致沿着辐射向内的角度从第一末端靠近第一后部部分向第一末端靠近第一顶部部分延伸。

上述的自由式活塞发动机，其中，第二主体里至少有一冷去镗孔是第二大量间隙的冷却室。

上述的自由式活塞发动机，其中，每一冷却孔朝与轴向运动大致水平的方向延伸。

上述的自由式活塞发动机，其中，包括一包含在第一主机体中的第二众多冷却孔并与若干冷却孔交叉，第二众多冷却孔沿着大致从第一末端靠近第一后部部分辐射向内的角度延伸到第二末端靠近第一顶部部分，并且在第二众多冷却孔中的每个孔都被部分地用液体钠化合物填充。

上述的自由式活塞发动机，其中，还包括一第一圆形活塞环沿着第一圆柱侧壁大致水平的向靠近第一头部部分延伸，第二圆形活塞环沿着第一圆柱侧壁大致水平的并向靠近后部部分延伸。

上述的自由式活塞发动机，其中，还包括一第三圆形活塞环沿着第一圆柱侧壁延伸，位于第一和第二活塞环之间并与这两个活塞环相间隔。

根据本发明的另一个方面，还公开一种自由活塞发动机，包括：一第一面与第二面有相反关系的液体泵组件，一内部液体压油室，一第一储存器用于储存在相对低压下不普遍与内部流体压油室相通的液体，和一第二储存器用于储存在相对高压下不普遍与内部压油室相通的液体；

第一燃烧气缸组件位于连接液体泵组件的第一侧，组件还包括第一气缸套即位于运动轴中心的第一发动机气缸；

第二燃烧气缸组件位于连接液体泵组件的第二侧，组件还包括第二气缸套即位于运动轴中心的第二气缸套；

内活塞组件包括第一内活塞，有一第一顶部的第一主体，反式第一末端部分以及延伸其中的第一气缸壁；第一顶部大致朝向轴心运动并且第一气缸壁大致以运动轴为中心作延伸运动；第一主体包括大量有间隙的冷却室，这些冷却室延伸并连接第一顶端连接的第一末端；第二内活塞有第二主体及第二顶部、反式第二末端、延伸其中的第二气缸壁；第二加热部件导致朝向运动轴心，第二气缸壁大致朝向中心向运动轴心的方向延伸；第二主体至少有一冷却孔；第二主体大致从连接第二顶端延伸到第二末端；推杆有第一末端附加到第二内活塞，中间部件有效的参与内部液泵室；液体钠的混合物质填充了第一主体的每个大量冷却孔的每个部分并且填充了第二大量冷却镗孔。

此项发明的一个突出优点就体现在自由式活塞可以更轻松地变化对置活塞对置气缸OPOC配置从而使得自由式活塞发动机内部更加平衡，同时也可以更有效的为HCCI的操作进行导电，这种发动机可以相对的减少主要运动部件，在发动机工作时相对于曲柄发动机克服的摩擦力也较小。

此项发明另一个突出的优点就是自由式活塞的一侧没有受到气缸壁的负荷这样就减少了活塞和气缸壁之间的摩擦。更重要的是由于自由式活塞的一侧没有受到负荷可以减少气缸壁润滑油的使用量。

此外，本发明的优点还体现在孔钠化合物有助于更好地将热量从活塞头转移到活塞环，以及更好地将热量均衡通过每个环，从而提高活塞发动机气缸壁整体传热能力。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚明了，放大了部分部件，对于相同部件，仅标示其中部分，本领域技术人员可以结合具体实施方式部分理解。

图1是根据本发明的对置活塞对置气缸，自由式活塞的液压控制及输出示意图；

图2是图1发动机的后视图；

图3A和3B是图1发动机的顶部平面示意图；

图4A和4B是图1发动机侧面的示意图；

图5A是图3A发动机沿线5A- 5A的剖面示意图；

图5B是图3AB发动机沿线5B- 5B的剖视；

图6A是图4A发动机沿线6A- 6A的剖视；

图6B是图4B发动机沿线6B- 6B的剖视；

图7是图1发动机的部分示意图，主要是液压泵塞装置和活塞装置的示意图；

图8和图7相似但是是液压泵塞装置底部和活塞装置内部的示意图；

图9 是图1发动机气缸套的示意图；

图10是图1发动机液压管路的示意图；

图11是图1发动机的一些电子管路；

图12是图1发动机内置活塞装置的示意图； 

图13是图12里13——13的部分切面示意图；以及

图14是图12里14——14的部分切面示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

图1—14阐释了对置活塞、对置气缸、液压系统、自由式活塞发动机10。发动机10包括液压泵塞装置12和第一活塞/气缸装置14从这里延伸，还有第二活塞/气缸装置16从液压泵塞装置12反向延伸以确保两个活塞在同一直线上,第一活塞/气缸装置正时与第二活塞/气缸装置正时相反。这样，当一个在上止点的位置，另一个就在下至点的位置。更重要的是，运动可以沿着或者沿着平行于一个运动轴运动。这种装配的方式使得自由式活塞发动机可以相对更加平衡。

此外，下面描述的是一种发动机不仅可以储存发动机液体压缩产生的能量，有时还可以用液体压缩产生的能量来帮助控制发动机的操作及维护发动机的平衡。

第一活塞/气缸组件14包括一个第一气缸套18，该气缸套安装在液压泵体组件上。第一气缸套18包括一个第一排气涡管20，该排气涡管位于靠近液压泵体组件12的地方。第一排气涡管20内部定义了一个内部排气通道22，该通道向着第一气缸套18圆周轴向延伸并且由第一排气阀24向外放射。排气法兰24是用来匹配连接一个排气系统（未显示），该排气系统在发动机工作时为其带走废气。该排气系统可以是任意一种期望的类型，只要该系统能够完全处理并且带走废气。例如，它可以包括一个排气歧管、一个消声器、一个排气净化装置、一个涡轮增压器，或者一个这些组件以及其他组件的组合体。

第一汽缸套18还包括一个冷却液入口26，此入口位于液压泵盖组件12附近，并延伸到一个近似圆周型的冷却液通道28里面。冷却液入口26连接着一个冷却系统（未显示），它包括了例如一个热力交换器又或者一个辐射器已达到将冷却液热量转移的目的，一个用于抽取冷却系统中的冷却液的水泵，一个温度探测器和流量控制阀用于将冷却液保持在理想温度范围内，冷却液在组件之间延伸，或结合这些和其他可能的组成部分。冷却系统可以使任何类型发动机中的冷却装置只要它能将适量的热量从发动机中带走。

在另一端的第一汽缸套18从尾气涡轮20圆周想延伸的进气环30，其内部定义了一个进气通道31。邻近的进气环30，第一汽缸套18形成了一个燃料喷射器32，其中包含并安装了第一喷油器34。第一喷油器34电气连接到电子控制器35上，它提供一个确定的正时和喷油器开启的时间。第一喷油器34连接到喷油器通道37，其中供应燃料的供油系统39（示意图）。供油系统39包括了，例如，一个油箱，油泵，通往燃料的供油轨道，或者一个结合这些和其他可能的组成部分。任何类型的燃料系统，喷油器34可以在理想的压力提供足够数量的燃料被普遍接受。最好是，喷油器轨道37还包括一个燃油压力传感器41与控制器35运用电控连接。控制器35是利用一个用电池（未显示）的电子系统来维持的，一个发电机或交流发电机，他们的能量最好是从发动机10的输出中得到的，或其他适当的电力供应。此外，而控制器35中提到的是独特的，它可能包括多个电子处理器彼此通信，如果需要的话。

在第一排气涡形管20和进气环30之间，第一气缸罩18形成了一个位于第一气缸压力传感器38内的压力感应底托室36。第一气缸压力传感器38最好是以电的形式来连接控制器35的。燃料进气32和感应底托室36都延伸第一气缸套18至扩展气缸套18长度的主孔40。冷却通道28。内排气管道22和进气环30的开口进入了主孔40。

第一活塞/气缸装置14还包括贯穿其中的第一气缸套42，更好地压进第一气缸套18的孔40。第一气缸套42包括一个类似于气缸的主孔延伸并定义到第一发动机气缸44。第一发动机气缸中心轴最好沿着运动轴方向。第一气缸系统42包括一系列环形排布的排气口46，在其中扩散并连接第一发动机气缸44和第一气缸套18的内部排气管道22。

连接排气口46，第一气缸套42连接第一气缸罩18的冷却通道28。冷却通道28连接一系列有间隙的、螺旋状的肋48，肋48反射状地从第一气缸套42朝向外部并连接第一气缸罩18的主孔40，形成一系列气缸冷却通道50，在这些肋48中，气缸压缩塞52从第一发动机气缸44延伸到在第一气缸罩18上的传感器36。这允许第一气缸压力传感器38暴露于第一发动机气缸44，并且封闭发动机冷却系统的传感器38。

喷油孔54连接喷油嘴32并贯过肋48到达第一发动机气缸44。这样可以使第一喷油嘴34直接接入第一发动机气缸44。

第一气缸套42也有一系列环形排布的进气口56，连接在第一气缸套18的循环进气30上并进入第一气缸44。与进气口56相连接的是一系列环绕于第一气缸系统42的有一定间隔的油雾孔58。

第一活塞/气缸总成14也包括第一空气道60，空气道60安装在第一气缸系统42上，毗邻第一气缸套18，位于循环进气口30。进油管62延伸到第一气道60与油雾环64连接。油雾环64毗邻并环绕延伸到位于油雾孔58的第一气缸系统42。进油管62与油雾相连接，汽油由此进入并向油雾环64输入油气混合物。油源可能是供油系统的一部分。供油系统包括像油泵、滤油器、有冷却装置、油底壳、用来传输油的油管路或者是一个混合装置及其他部件。在发动机运作的过程中供油系统将会是其中的任何一个类似的系统

连接并环绕在第一气缸套42的是一个冷却环66。冷却环66连接到冷却水孔50及从第一气道60穿过的冷却液出口68。冷却液出口68连接到在上面提到的冷却液系统。第一气道60有一对拉杆通道70和一个与第一气缸套18的进气环30连接的进气通道72。

第一气缸/活塞总成14也包括一个扫气泵74。扫气泵74包括一个与第一气道60相连接并在第一气缸套42末端的扫气室76。扫气室76有一个主泵室78，进气口80接入进气室82，排气口84接入排气室86。主泵室78是气缸形状有类似椭圆形的横截面。

安装在进气室82上的是一个进气簧片阀组件88和一个扫气泵进气盖板90。进气盖板90包括一个进气口92，该进气口可以连接到一个进气系统图中无显示。进气系统可以包括例如一个可以从某种涡轮增压器或者机械增压器中接受空气的进气歧管、空气节流阀、空气流量传感器、环境空气温度传感器、空气滤清器，或者这些或者其他可能组件的组合体。进气系统可以是任何这样的系统，该系统为发动机特定工作条件下为进气口92提供要求的进气量和进气压力。

进气簧片阀组件88中的簧片阀94是定位允许气流从进气盖板90进入进气室82，同时阻止气流朝反方向流动。排气簧片阀组件89及扫气泵排气端盖91安装在排气室86上。排气盖板91包括一个进气通道93，该通道从排气簧片阀组件89指向第一气缸套18的进气通道31，并经过第一空气道60中的进气通道72。排气簧片阀组件89中的簧片阀95是定位允许气流流出排气室86到进气通道93中，同时阻止气流朝反方向流动。

  第二活塞/气缸组件114包括一个装在液压泵体组件12上的第二气缸套118。第二气缸套118包括一个第二排气涡形管120，它位于靠近液压泵体组件12的地方。第二排气涡形管120内部定义了一个内部的排气通道122，该通道向第二气缸套118圆周方向延伸并且沿第二排气法兰124向外辐射。排气法兰124用于连接排气系统（未显示），上面简单讨论过。第二气缸套118同时还拥有一个冷却液进油口126，该进油口位于靠近液压泵体组件12 并延伸到一个普通沿圆周展开的冷却液通道128。冷却液进油口126连接到冷却液冷却系统未显示。

排气涡形管120侧第二气缸套118的对面末端沿圆周向进气环面130延伸，该进气环面内部定义了一个进气通道131。靠近进气环面131处，第二气缸套118构成一个喷油器132，在其内部安装了第二喷油器134。第二喷油器134通过电路连接到电子控制器35上，该控制器提供信号来控制喷油器开启的时刻的持续正时。第二喷油器134同时连接到喷油器共轨37，共轨从燃油系统39中提供燃油。燃油系统69包括像燃油箱、燃油泵、燃油管路燃油分供管

关于在第二排气涡管120和进气环面130之间，第二气缸套118形成一个压力传感器安装凸台136，在其内部安装了一个第二气缸压力传感器138。喷油器安装凸台132和传感器安装凸台136都延伸穿过第二气缸套118到主孔140中，其延伸长度为整个第二气缸套118的长度。冷却液通道128、内排气通道122和进气环面130同样全部向主孔140内敞开。

第二活塞/气缸组件114包括一个第二气缸套142，该气缸套延伸并更好地压装在第二气缸套118上的主孔140上。第二气缸套142包括一个圆柱形主孔延伸定义了发动机第二气缸144。发动机第二气缸144的中心轴线沿着运动轴。第二气缸套142同样包括一系列沿圆周分布的排气孔146，这些排气孔连接发动机第二气缸套144和第二气缸套18的内部排气通道122并在他们之间延伸。 

靠近排气孔146处，第二气缸套142与第二气缸罩118中的冷却液通道128邻接。该冷却液通道128连接了一系列间隔螺旋的肋148，这些肋从第二气缸套142及毗邻第二气缸罩118的主孔140延伸并形成了一系列的气缸冷却液通道150。在这些肋148中，有一个气缸压力表凸面152沿着发动机第二气缸144向第二气缸罩118上的传感器安装凸面136延伸。这样在从发动机冷却液密封传感器138的同时允许第二气缸压力传感器138暴露在发动机第二气缸144中。

喷油孔连接着喷油器132并穿过肋148到第二发动机气缸144。这样第二喷油器134就可以穿过第二发动机气缸144并加油。

第二气缸套142也有一系列环形间距进气口156，连接第二气缸罩118的进气环130并进入发动机气缸144。与进气口156相连接的是一系列循环位于第二气缸142周围的有一定间隔的油雾孔158。

第二活塞/第二气缸总成114也包括第二气道160。第二气道160位于第二气缸套142，与位于进气环130的第二气缸罩连接。进气管162穿过第二气道160连接到油雾环164。油雾环164连接并以圆周方式延伸到位于油雾孔158的第二气缸套142。进油管162与油雾器（未显示）相连接来给油雾环164提供油气混合气。

连接并圆周环绕第二气缸套的是一个冷却环166。冷却环166连接到气缸冷却通道150和延伸到第二气道160的冷却液出口168。冷却液出口168与上文提到的冷却系统（未显示）相连接。第二气道160也有一对拉杆通道170和一个进气通道172并与第二气缸罩118的进气环130相连接。

第二活塞/气缸总成114也包括第二扫气泵174。扫气泵174位于第二气道160并环绕在第二气缸套142的末端。扫气泵室176有一个主泵室178及延伸到进气室182的进气口和延伸到排气室186的排气口184。主泵室178是类似气缸大致上成椭圆形的横截面。安装在进气室182上的是一个进气簧片阀组件188和一个扫气泵进盖板190。进气盖板190包括一个进气口192，该进气口连接到进气歧管上图中无显示以从某类型的机械增压器或者涡轮增压器图中无显示中获得空气。簧片阀组件188中的簧片阀194是用来定位允许气流从进气盖板190进入进气室182中的，同时阻止气流朝反方向运动。

一个排气簧片阀组件189和一个扫气泵排气盖板191安装在排气室186中。排气盖板191包括一个空气进气通道193，该通道从排气簧片阀组件189指向第二气缸套118的进气道131，并经过第二空气道160中的进气通道172。排气簧片阀组件中的簧片阀195用来定位允许气流流出排气室186后进入进气管道193中，同时阻止气流朝反方向运动。

包含两个活塞/气缸总成14、16内的是一个内活塞总成200和外活塞总成250。内活塞总成200有一个安装在第一反动机气缸44内的第一内活塞202，包含在双活塞/气缸组件14、16个内是一个活塞总成200和外活塞总成250。内活塞总成200有一个内部活塞202是安装在第一发动机汽缸44，与顶部210的第一活塞202对置的液压泵12，以及后面的211个面向液压泵组件12。第一活塞202架和第一发动机汽缸的44外径和气缸壁之间由细小的间隙。因此，第一活塞202的周围还包括三个环槽，第一环槽接收第一压缩环204，第二个接收压缩环206而第三个接收控制油环208。所有三环204，206，和208设计的大小可以盖住并封闭第二发动机气缸壁44。

第一内活塞202包括一套间隙轴向冷却孔212，从活塞202的末端211延伸至210的顶部，大致平行于运动轴。每个孔212填充了一部分钠化物215，有一个盖子214用来封闭孔212内的钠化物215。钠化物更像是类似用于高性能发动机冷却排气阀的液体混合物。两个盖子219经过改装也可以接收和维持引导杆（之后讨论）。第一内活塞220也包括第二冷却孔213从活塞202的后面211延伸到活塞顶端210。每个孔填充了部分钠化物217，分别有盖子214来密封在孔213内的钠化物217。通过变换与第一冷却孔212相连接的第二冷却孔213的方向，可以使得热量充满整个活塞顶部210，也就是内外活塞。然而作为一种替代，如果有需要的话两组冷却孔212和213可能会在活塞202内朝向相同。

内活塞总成200还包括位于第二发动机气缸144内的第二内活塞220。第二内活塞的顶端222背对向液压泵塞装置12，末端朝向液压泵塞装置12。第二内活塞220位于第二发动机气缸114内，与外部直径和第二发动机气缸壁之间有一定的小间隙。第二内活塞220也包括周围的三个环槽，第一环槽接收第一气环224，第二环槽接收第二气环226，第三环槽接收油控环228。三个环224。226。228设计的大小可以盖住并封闭第二发动机气缸壁114。因此，第二内活塞220的边缘应该包括三个环槽，且第一槽接收第一压缩环224，第二个接收压缩环226而第三个接收控制油环228。所有三个环224，226，和228设计的大小可以盖住并封闭第二发动机气缸壁144。

第二内活塞220也包括一组有间隙的轴向延伸的冷却孔230，从内活塞220的底部223延伸到顶部222。孔230填充了部分的钠化物有一个盖子232封闭冷却孔230内的钠化物。若第二冷却孔231插入第一冷却孔230会更好。第二冷却孔231插入第一冷却孔230，当其从第一内活塞末端延伸到第一内活塞顶部时第二冷却孔231呈放射状进入。

第一内活塞202包括一个中心布置、轴向延伸的孔216经由紧固件218；第二内活塞220包括一个中心布置、轴向延伸的孔234并经过紧固件236。紧固件218和236分别穿过推杆240各自的末端，延伸到扫气泵体组件12。安装在各自内活塞202和220上的推杆240，使两活塞202和220的运动一致，即沿着轴向运动。推杆240同时还包括一个增大直径的区域，形成一个内柱塞242。内柱塞242位于活塞202和活塞220的中间。增加内柱塞242的目的会和扫气泵体组件12一起在下面进行讨论。

内活塞总成200包括第一引导杆244和第二引导杆245，分别从液压泵塞装置12延伸并连接第一、第二内活塞202、220的背面211和233。引导杆244、245可以避免内活塞装置在发动机运作过程中的旋转。两个引导杆244、245都由位置感应指示器，以便在发动机运作过程中决定内活塞总成的轴心位置。指示器可以形成一铜环246安装在第一引导杆244周围。第二引导杆245也同样包括指示器和第二铜环247。第二引导环245作为位置校准传感器以确保第一引导杆244的位置感应能够准确读出内活塞装置200的轴心位置。

外活塞装置250包括位于第一发动机气缸44内部的第一外活塞252，活塞252顶部254朝向第一内活塞202的顶部210，末端朝向第一扫气泵的主气室78。外活塞252周围有三个环槽，与外部直径和第二发动机气缸壁之间有一定的小间隙。第二内活塞220周围也有三个环槽，第一环槽接收第一气环258，第二环槽接收第二气环260，第三环槽接收油控环262。三个环258、260、262设计的大小可以盖住并封闭第二发动机气缸壁44。

位于第一外活塞252的末端256的是第一活塞桥264。第一活塞桥264的移动形成了第一外活塞252的一部分。第一活塞桥264包括位于外部的椭圆形部分266，用于封闭第一扫气泵74的主气泵室48。椭圆部分266的内径稍小于外活塞252顶部254的直径。椭圆部分266的外径明显的大于顶部254的直径。第一拉杆268、第二拉杆269位于椭圆部分266外径的周围并放射性的朝向第一外活塞252的外直径外。

引导柱的位于第一活塞桥264的中心，中心位置在第一外活塞252的运动轴心第一引导柱271固定并延伸到第一扫气泵室76。第一引导柱271有大致上成气缸状的外表面位于趋于平行的轴运动的中心。外表面滑进引导柱270从而允许引导柱270伸缩式的滑进第一引导柱271。由于第一引导柱271是固定的，其位置准确的连接到第一发动机气缸44。这样第一引导柱271将与第一活塞桥264有准确的方向指引，所以第一外活塞252连接第一发动机气缸44。

引导柱270在发动机运作期间滑进引导柱271，当引导柱在第一发动机气缸44作往复运动，可以维持第一外活塞以适当的方向运动。所以当第一外活塞252的外表面在没有连接第一发动机气缸44气缸壁的连接下，只有活塞环258、260、262和引导柱270滑行到其他表面。

外活塞装置250也有一个位于第二发动机气缸144内的第二外活塞275，第二外活塞275的顶部276朝向第二内活塞220的顶部222，末端277朝向第二扫气泵主室178。第二外活塞275位于第二发动机气缸144内与它的外径和第二发动机气缸144气缸壁有一个小的间隙。因此第二外活塞275就有三个环槽即第一环槽接收第一气环278，第二环槽接收第二气环279，第三环槽接收油控环280。三个环278、279、280设计的大小可以盖住并封闭第二发动机气缸壁114。当第一外活塞252和第二外活塞275显示没有冷却钠通道。如果需要可以用连接内环相似的办法来连接通道。

位于第二外活塞275末端277的是第二活塞桥282。第二活塞桥282包括外部大致呈椭圆形的滑入连接并封闭第二扫气泵174的主泵室178壁的部件283。椭圆部件283的内径稍微小于第二外活塞275顶端276的直径，然而，椭圆部件283的外直径则明显大于顶部276的直径。第一拉杆284和第二拉杆285都位于椭圆部件283的外直径边缘，放射式地朝向第二外活塞275的外直径。

引导柱286是位于第二活塞桥282的中心。第二引导柱287固定于并从第二扫气泵室延伸。第二引导柱配合并从第二回油泵室延伸出来。第二引导柱287有大致气缸形状的外表面位于中心并平行与运动轴。外表面在引导柱286内滑动。由于外表面287将固定到第二发动机气缸144并准确的连接到第二活塞桥282，因此第二外活塞275连接第二发动机气缸144。发动机运作过程中引导柱286滑到引导柱287上，来维持第二外活塞在第二发动机气缸144作往复运动过程中第二外活塞275适当的方向，以便活塞环278、279、280连接到第二发动机气缸144的气缸壁。同时可以减小摩擦，允许发动机活塞适当的引导。

第二导柱287还组成了活塞传感器组件288的一部分。活塞传感器288包括一个传感器杆289，该传感器杆至少有一个标志位置290，贴着第二外活塞275并可以滑动。传感器291固定在传感器杆289附近并延伸到第二扫气泵室176处，在该处有一个接线盒292将把传感器291连接到电子控制器35上。控制器35可以使用传感器291的输出来确定外活塞组件250的位置和速度。

外活塞总成250包括第一拉杆293、第二拉杆294。第一拉杆293连接在第一活塞桥264上的第一拉杆268和第二活塞桥282上的第一拉杆284之间。因此活塞桥264和282呈椭圆形，这样第一拉杆293可以将其连接在一起并在不干扰发动机气缸运作的情况下，在做与轴心运动平行的运动。

第一拉杆293包括一个扩大的直径区域，形成了第一外柱塞295。第一外活塞295位于液压泵塞总成12内在第一活塞桥264和第二活塞桥282中间。第一拉杆293在液压泵总成12和第二气缸套118之间。第一拉杆套272和273延伸到液压泵塞总成12和第二气缸套118之间的第一拉杆293。拉杆套272、273确保了第一拉杆293完整地被发动机装置封闭，这样就可以防止第一拉杆293运作过程中由接触和干扰所产生的油污。

第二拉杆294连接在第一活塞桥264和第二活塞桥282上的第二拉杆269之间。第二拉杆294包括一个扩大的直径区域形成了第二外部塞柱296。第二外部塞柱296位于第一活塞桥264和第二活塞桥282之间中部的液压泵总成装置12里。第三拉杆套274延伸到在液压泵塞总成12和第一气缸套18之间的第二拉杆294。位置感应拉杆套281延伸到第液压泵塞总成12和第二气缸套118之间的第二拉杆294。拉杆套274和281保证第二拉杆294完全的被发动机部件封闭，这样防止了第二栏杆294在操作过程中连接和干扰产生的污染。

另外，第二拉杆294还包括位于位置感应拉杆套281内的间隙铜环298位置感应拉杆套281还包括接近铜环298的感应装置297。感应装置297连接控制器35并监测铜环298的位置。控制器35能用感应装置29的输出量来校对传感器291，以确保外部活塞总成250的位置、速率的正确测量。

为了确保最佳的操作性能发动机10最好是平衡的。对于发动机平衡，外活塞组件250的总质量即外活塞252、275和与其一起运动的所有组件的总质量必须与内活塞组件200的总质量即内活塞202、220和与其一起运动的所有组件的总质量相等。对于平衡的发动机，推杆240的内活塞242的液压区最好与拉杆292和294的外活塞295、296的液压区域总数量是相等的。第一外活塞295的液压区域和第二外活塞296的液压区域是相等的。因此在内活塞组件200和250中的不同零件的材料的选择必须保证足够的热度和强度的特性同时也必需平衡各组件的质量。例如内活塞202和220以及推杆240是铸铁制造的，拉杆293、294也是铸铁制造的。而外活塞252和275是由铝制造的，椭圆形的桥264和282是钢制的。如果需要也可以采用其他适合的材料。

如上所述，液压泵塞装置12位于第一活塞/气缸总成14和第二活塞/气缸总成16之间。其中包括用钢铁制的泵塞302，其中由各种液压口和通道，冷却通道，润滑油底壳和通道组成。

泵体302包括一个推杆孔304穿过并沿推杆240的方向延伸。内柱塞242密封推杆孔304圆周。中心孔304两端同样密封推杆孔240 — 其中一端使用一个油封止杆309来实现密封。这些油封形成了一个内部压油室306，位于内柱塞242的一侧，并有一个内部连结压油室308位于内柱塞242的另一侧。

泵体302还包括一个穿过第一拉杆293延伸方向的第一拉杆孔310，以及一个穿过第二拉杆294延伸方向的第二拉杆孔312。第一外柱塞295密封第一拉杆孔310的圆周，第二外柱塞296密封第二拉杆孔312的圆周。第一拉杆孔适用于密封，在其对着第一拉杆293的每一端都使用一个密封塞311来重复进行密封。拉杆孔310连同第一拉杆293形成了第一外部压油室314，其位于第一外柱塞295的一侧，同时有一个外部连结压油室316位于第一为主赛295的另一侧。第二拉杆孔312适用于密封，在其对着第二拉杆294的每一端都使用一个密封塞313来重复进行密封。第二拉杆孔312连同第二拉杆294，形成了第二外压油室318，其位于第二外柱塞296的一侧，同时有一个第二外连结压油室320位于第二外柱塞296的另一侧。

内部连泵室308和第一外部连泵室316与第一交叉连接通道322连接。另外，内部连泵室302和第二外部连泵室320与第二交叉连接通道323相连接。因此，液体就能在三个连接泵室308、316、320之间流动。

低压通道324和隔离器326从第二交叉连接通道323到第一连接调节阀328。第一连接阀328是连接到低压槽330，液压系统329的边缘。它可以允许液体从第二交叉连接通道323流到低压槽330位置和封闭液体流动的位置之间转换。高压管道332和隔离器334，从第一交叉连接通道311到第二连接调节阀336。第二连接调节阀336与高压槽338相连接，液压系统329的边缘。它可以允许液体从高压槽338流到第一交叉连接通道322位置和封闭液体流动的位置之间转换。第一、第二连接调节阀328和336是用电连接并由电子控制器35操作。

回声通道340在第二交叉连接通道323和位于泵体302的回声342之间。当连接泵室308,316,320之间的液体前后流动穿过交叉连接通道322，323时，回声342调节潮湿脉冲。如果有必要，可以将回声342从发动机10上拿掉。

  这些交叉连接通道322和323，连同连接到其上的液压元件，形成一个液压回路并通过液压装置耦合内活塞组件和外活塞组件的运动。从此，随着连接器调节阀328和336关闭，连接器压油室308、316和320的体积以及交叉连接通道322和323中会充满一种理想的不可压缩的液体例如液压油，其体积保持不变。同样如上所描述的，推杆240的内柱塞242分别被用来替换两倍流体的体积单位线性移量作为每个拉杆293和294外柱塞295和296。因此，如果内活塞组件200向右移动一毫米，将流体从内连接压油室308中移走，则外活塞组件250就必须向左移动1毫米，是为了接收位于两外连接压油室316和320中的流体量。这样就确保了即使内活塞组件200和外活塞组件250的运动不是机械固定的，它们实际上也会相对彼此做精确地反向运动。因此，对于两个活塞组件200和250的上止点和下止点位置是同时到达的。

第一、二连杆调节阀328和336允许添加或移除一些因耦合器周围的变化而从密封的耦合器中流出的流体。虽然液压系统耦合的活塞组件200和250已确定，但也可以由其他组件来保证活塞组件200和250的相对对置运动，如果有必要的话。              

液压泵体组件12还包括一对进油口组件344和345，延伸穿过泵体302到位于泵体302底部油槽346中。油槽346向泵体组件12中不同的活动部件开放，以使活动部件得到飞溅润滑 — 尤其是第一及第二内活塞202和220沿着滑动的气缸壁44和144部分。油槽346还包括一个回油口348。进油口344和345以及回油口348连接到供油系统（未显示）。油槽346还允许空气在发动机工作期间内活塞202和220作往复直线运动后面来回运动。

两个冷却液进口350安装在泵体302的底部。冷却液进油口350连接到一系列延伸遍及整个泵体302的冷却液通道352上，这些通道之后将连接到位于泵体302顶部的两个冷却液出口354上。冷却液进口350和冷却液出口354连接到冷却液系统中（未显示）。流过泵体302的冷却液将确保活动部件在发动机工作过程中不会过热。

液压泵体组件12还包括位于泵体302上的低压管道356，其中，低压管道口358贯穿于液压装置与低压油槽330之间。低压管道356通向三套单路低压检测阀门。即内部装置360，第一外部装置362以及第二外部装置363。内部检测阀门360连通管道364和内部泵室306，内部检测阀门装置只允许液体从低压管道356连接到内部泵室306。第一外部检测阀门装置362连通通道365与第一外部泵室314，阀门362只允许液体从低压通道365刘翔内部泵室306。第一外部检测阀门装置363同样连接在通道366与第二外部泵室318之间，阀门装置363只允许液体从低压通道356流向第二外部泵室318。如果需要，内部检测阀门装置360包括四个独立的阀门，可以使用不同数量的独立阀门。但是内装置360与外部装置362和363相比提供两倍的阀门口区域，因此，内活塞242比两个外部活塞295和296多两倍的泵体容量。

高压管道368位于泵体302的底部，包括连接液压装置和高压油槽338之间的高压管道口369。高压管道368口处有三个单路高压检测阀门338。内检测阀门370，第一外检测阀门371和第二外检测阀门372。内检测阀门370连接穿过液体通道373内泵室306，检测阀门370只允许液体从内泵室306流向高压通道368。第一外检测阀门371连接通过液体通道374的第一外泵室314，第一外检测阀门371只允许液体从内泵室306流入高压通道368。第二外检测372连接穿过液体通道375的第二外泵室318检测阀门372只允许液体从第二外泵室318流入高压通道368。同样，内检测阀门370比外检测阀门371和372多两倍的敞开区域

低压通道356最好包括一个位于管道内部用于测量低压通道356液压的压力传感器376。同样，高压管道368也最好包括一个位于管道内部用于测量高压管道368液压的压力传感器377。压力传感器376和377都是用电连接到电子控制器35，以此来接受和处理压力信号。

位于泵体302顶部连接低压管道356的是液压启动和控制阀门379。液压启动和控制阀门379只用示意图显示，但是液压阀门最好是由Moog电子有限公司制造的Moog电子控制阀门零件号35-196-4000-I-4PC-2-VIT控制阀门379连接泵体302上的四个口，高压口380，低压口381，内泵室口382，外泵室口383。高压口380连接并贯穿于液体管道和高压管道368之间，低压口381连接液体管道并贯穿于低压管道356。内泵室口382连接第一启动/液体管道384到内泵室306，外泵室口383连接第一启动/液体管道385到两个外泵室314和318。

控制阀379能够以液压的形式连接高压口380和内泵室口382，与此同时还连接低压口381和外泵室口383。控制阀379也能够以液压的形式连接低压口381和内泵室口382，与此同时还连接高压口380和外泵室口383。在第三操作的情况下，控制阀379将关闭高压口和低压口380、381之间的液体流动以及内外泵室口382、383的液体流动。电子控制器35最好控制内部控制阀379的控制状态。

液压泵体组件12也包括活塞止杆，以活塞之间的最大距离进行安装。对于自由式活塞发动机是否需要这些止杆是根据活塞运动的实际平衡力决定而不是根据固定机械路线决定的。对于内活塞装置200而言，活塞止杆最好包括放射状梯形部分388分布于拉杆240的内活塞242两侧，匹配活塞止杆389位于中心孔304的末端，在在泵体302和封闭活塞309上。阶梯部分388到活塞止杆389的相对位置将决定内活塞装置200在两距离之间的最大路程。如果阶梯部分388与活塞止杆389啮合，在那个方向上的活塞运动将会停止。

外活塞装置250的活塞止杆最好包括放射状梯形部分390和391分布于第一、第二拉杆293和294的外活塞295、296两侧。与内活塞总成相似，泵体302封闭止杆311和313会包括位于第一、第二拉杆孔310和312相对两端的匹配止杆392和393。

另外，活塞止杆也可以省略。与此配置相同，第一内活塞202的顶端210撞击第一外活塞252的顶端254将作为一种在某一个方向的阻力，而第二内活塞220的顶端222撞击第二外活塞275的顶端276将会产生另一个方向上的阻力。虽然这种设计并不在预想之内，但活塞顶端有相对大接触表面积并且在活塞作摩擦产生的压力远大于之前摩擦在气缸内产生的压力。这样就能减小了对速度的影响。

液压泵塞组件12也最好包括一对外活塞位置传感器。第一位置传感器395位于环绕在包括第二套铜环247的第二引导杆245的泵体302里。位置传感器395和396用电子装置连接并且将位置信号发给电子控制器35。通过来自第一位置传感器395的感应信息，电子控制器35能够决定内活塞组件200的速率。从第二位置传感器396传来的信息则最好用于第一位置传感器395的信息显示。

接下来描述的是发动机10的操作过程。因为发动机10是自由式活塞发动机，所以活塞的运动取决于作用在活塞组件200、250的平衡力。例如，主力来自对置发动机气缸44和144，不同的运动部件，扫气，活塞组件200、250的运动惯性以及活塞242、295、296所引起的负荷产生的摩擦。所以活塞装置200、250必须分别在适当的正时和以适当的数量接收输入的力来维持相互的活塞运动。这种相互运动必须是充分的，从而确保气缸44和144在燃烧过程中所需压缩力的来源。通过输入量来控制活塞组件200、250的运动，尤其是每个冲程接近行程末端，上止点位置，因此必须控制压缩率。更重要的是改变压缩率使燃烧更加具有可行性的能力。因此发动机操作状态下能够改变燃烧所需要的压缩率。因为平衡力必须被准确及时可控的，所以电子控制显示器35和启动的发动机部件对于保证足够、持续的发动机运转是重要的。

在发动机起动之前，液压系统329的高压存储器338将液压流体保持在一个相对高的压力下，例如5000到6000磅每平方英寸PSI。液压系统329的低压存储器330将液压流体保持在一个相对低的压力下，例如50到60PSI。

在发动机起动过程的前期，电子控制器35给起动控制阀379通电，在第一阀活塞以高压通道380打开至内压油室通道382和低压通道381打开至外压油室通道383、第二阀活塞以高压通道380打开至外压油室通道383和低压通道381打开至外压油室通道382之间交替。

在控制阀379的第一阀位置，高压存储器338中的液体将被压入内压油室306内，致使内连杆240的内柱塞242以及因此全部的内活塞组件200开始向右运动如图表中说明的。这将导致内连接压油室308中的液体被推压穿过第一和第二交叉连接通道322和323进入第一和第二外连接压油室316和320中。这样依次轮流将分别地导致第一和第二拉杆293和294的第一和第二外柱塞295和296及因此整个外活塞组件250开始向左运动（如图表中说明的）。当外活塞组件250运动到左侧，第一和第二外压油室314和318中的液体将被推压通过控制阀379并进入低压存储器330中。

这两个活塞组件200和250的反向运动会导致发动机第一气缸44中第一外活塞252和第一内活塞202同时朝着它们的下止点位置分离移动，同时第二外活塞275和第二内活塞220会同时朝着另一侧发动机第二气缸144的上止点的位置移动。活塞组件200和250都沿着一个单一的轴线做往复运动。单一轴线运动延伸穿过发动机两个气缸44和144的中心，由双箭头标示在图中发动机气缸44和144显示的10和11。

在控制阀379的第二阀位置，液体从高压槽338被推进至第一、第二泵室314和318，引起第一、第二拉杆293、294的第一、第二外活塞295、296，整个外部活塞组件250移动至右边。这样液体就从第一、第二外连接压油室316、320里的液体推进到第一、第二交叉连接管道322、323和内连接压油室308。反过来，使得推杆240的内活塞242以及整个内活塞组件200向左移动。当内活塞组件200移至左侧，液体就从内泵室306推进到控制阀379，进入低压槽330。

活塞组件200、250的反向运动将引起第一外活塞252、第一内活塞202同时依次的向他们第一气缸44内的上止点位置进行移动，第二外活塞275和第二内活塞220也会同时依次的移至第二发动机气缸144的下至点位置进行移动。

通过在启动、控制阀379，活塞组件200、250的三个位置阀准确、快速的转换在第一发动机汽缸44和144形成压力。电子控制器35，即监测位置传感器288和395，确定了两个活塞组件200和250的位置和速度。位置和速度信息，然后运用控制器35确定适当的正时启动和控制阀379，以获得发动机气缸44和144所需的压缩比。综上所述，起动控制阀379控制着活塞组件200和250在发动机启动的方式让活塞组件200和250按发动机所需要的运行。

发动机10就像是二冲程发动机一样，没有分阀系统来打开和关闭发动机气缸44和144的进气和排气口。这样压缩、燃烧包括点火、膨胀以及气、油的气体交换包括进气和排气就在霍斯的二冲程中完成。这样就降低了运动零件的数量同时也降低了发动机10的总包装体积。

内活塞组件200的运动引起了内活塞202和220选择性的封闭和开启发动机气缸144和44的排气口46和146。外活塞组件250的运动引起外活塞252、275选择性的封闭和开启发动机气缸44和144的进气口56和156，同时引起活塞桥264和282控制进气。外活塞组件250的运动也引起了外活塞252和275选择性的分别封闭和暴露发动机气缸44和144的喷油口34和134，所以，启动和控制阀引起内、外活塞组件200和250运动提供用来将气体引入发动机气缸44和144所需要的运动。允许提供给气缸的燃料与气体混合，比不过提供足够的压缩来产生燃烧。

在正常运作下所产生的燃烧过程是均质混合气压缩点火HCCI，利用发动机10的多种压缩能力的优点运动到这种高效率类型的燃烧。HCCI过程用HCCI均质混合气压燃过程使用一种均质的空气/燃料混合物依靠高压缩比实现自动点火；也就是说预混合燃料/空气物质是被压缩加热到自动着火也叫自燃点。随着由HCCI过程导致的自动点火，有许多燃点遍及燃油/空气混合物以确保快速燃烧，这些燃点允许在低均质比率实际的燃油-空气比对于理想配比值使用因为没有火焰传播要求。当减小气缸温度峰值同时致使热效率得到提高，对于常规类型的内燃机而言显著地降低了氮氧的形成。尽管如此，如果要求发动机运转按照火花点燃式的发动机，可以在发动机每个气缸中使用火花塞。

更明确地，进气、压缩、燃烧和排气过程将被描述用于发动机第一气缸44对发动机第二气缸144等价适用在正常的可燃气均值混合燃烧HCCI的发动机工作中。第一外活塞252的运动控制进气同时决定正时和进气开口56的持续正时和第一喷油器34打开向发动机第一气缸44喷油的持续正时。当第一外活塞252向其上止点位置运动时，第一扫气泵74的主压油室78的体积增加，导致空气被吸入进气簧片阀94中。

在上止点后-典型地再燃烧过程后-第一外活塞252的运动减小了主压油室78的体积，导致空气被压缩并被强制排出排气簧片阀95然后进入进气通道93和72及进气道31中。当第一外活塞252继续朝着其下止点位置运动时，将会使进气口56显露出来，并允许压缩空气从进气道31中流入发动机第一气缸44中。此时，第一喷油器34同样显露在发动机第一气缸44中。控制器35将启动第一喷油器34，导致燃油被喷入进气充量中。外活塞位置传感器291由控制器35控制，燃油压力传感器也由传感器35控制，是为了确定正时和喷油器的喷油持续正时。

当到达下止点后，第一外活塞252再次朝上止点位置运动。在这次运动中，第一活塞252将关闭第一发动机气缸44的进气端口56和喷油器孔54。空气/燃料持续压缩让第一个外活塞252继续走向上上点位置。之后，第一个喷油器34直接向第一发动机汽缸44注入燃油，但它在燃烧时不直接暴露，因为当活塞252是在或接近与上止点的中心时它被第一个外活塞252保护着。

第一内活塞202的运动确定了正时和排气端口46向第一个发动机气缸44开放的持续时间。当第一个内活塞202远离上止点活塞202将经过的排气端口46，是气体通过排气口46流出。排气气体将通过第一个排气涡轮管20和通过其他排气系统（未显示）进行排放。下止点后，第一内部活塞202向止点中心移动，在这过程中将覆盖排气端口46，并将他们有效地关闭。在这个时间被任何不通过排气端口46的气体都会留在气缸44内视作内部废气在接下来的燃烧中被再次利用（废气再循环）。当第一内活塞202继续上止点中心运动时，空气/燃料都被压缩。

第一内活塞202决定了排气口46开启到第一发动机气缸44的正式性和持久性。当第一内活塞202移离上止点，尤其是在燃烧过程结束后，活塞202将通过排气口46，将废气从排气口46排出。废气从第一排气涡形管20到排气系统的其他部分未显示。通过下至点后，第一内活塞移至上止点部分通过此冲程将覆盖排气口46并有效地关闭排气口。没有通过排气口46的废气将仍旧留在气缸44里并作为在下次燃烧过程中的内部废气循环。当第一内活塞202继续移向上止点压缩气、燃料。

由于发动机第二气缸114相对第一气缸44进行的是反向的运转，发动机第一气缸44中的燃烧过程将导致第一内外活塞202和252被分开驱动，与此同时发动机第二气缸144中的燃烧过程将导致第一内外活塞202和252朝着彼此移动导致第一气缸压缩，从而使发动机进行持续永久的循环工作。发动机10独立地进行运作，然后，考虑到发动机10工作时的各种运行条件，在每个燃烧过程之前由喷油控制来维持。喷油控制能够被用于控制活塞冲程的长度，该长度必须足够以获得燃烧要求的压缩比并且避免与活塞止杆碰撞。当然，考虑到瞬时工况，、偶然的非燃烧过程、系统的不平衡和其他因素，启动和控制阀379能够联合燃油控制被时常地使用来矫正活塞的运动。这个不仅包括确保合适的压缩比达到所给的发动机运行工况，而且确保自动点火装置发生在上止点位置处或在上止点后一点处以避免改变活塞组件200和250的运动方向造成燃烧能量损耗。如果过多的动力学能量被传递给活塞组件200和250，活塞止杆能用其止杆内的流体吸收部分或全部的能量，并在需要的时候用止杆冲击。

在正常的发动机工作过程中，由于燃烧过程导致活塞组件200和250做直线往复运动，推杆240和拉杆293及294将驱动柱塞242、295和296在它们各自的孔304、310和312中来回运动。当内活塞组件200运动到右侧如图所示，内活塞的运动使低压检测阀360开启，液体从低压管道356流向内泵室306。液体离开低压管道356被补充到低压槽330在低压管道356里的液体数量以及低压槽330填充低压管道356的能力必须满足维持液体流入低压检测阀。否则，就有可能发生涡凹问题。

与此同时，外活塞组件250移至左侧，外活塞295、296引起第一、第二外泵室314、318的液体抽入第一、第二外部高压检测阀371和372进入高压管道368。这就代替了液体进入高压槽338。液体在高压槽338的压力下可以作为发动机运转的一种储备的能量资源也可以用来驱动其他零部件和系统。因此液压能量的可用性是压力水平和液压流动数量的一种性能。因为能提供液压流体能量是声压级和液压流体流动量的一种功能，当在最初设计发动机尺寸时，在决定活塞冲程、活塞频率和/或液压流体柱塞尺寸上时其中一种能使用要求的能量输出。对于活塞频率通常来说，活塞运动组件的质量越大则最佳的发动机工作频率越低。

  在导致内活塞组件200运动到右侧的发动机冲程中，内柱塞242将液体从内连接压油室306中泵出至两个外连接压油室316和320中。如上所讨论的，这将允许两活塞组件200和250保持彼此反向的移动。如果位置传感器288和395探测到这两个活塞组件200和250没处有在发动机气缸的居中位置，则其中一个连接调整阀328或336能够被触发以校正偏移。

  在接下来的发动机冲程中，当内活塞组件200运动到左侧，内柱塞242产生的液体压力将打开内高压检查阀370，迫使液体流向高压油轨368及高压储压器338中。外活塞组件250同时运动到右侧，外柱塞295和296使得液体被从低压油轨356中吸出并通过低压检查阀262和263的第一和第二外部设备。在该发动机冲程中，外柱塞295和296还从外连接压油室316和320中泵出液体到内连接压油室306。

所以，由于内活塞组件200和外活塞组件250总是  因此内活塞242总是两个外活塞295、296发动机的每个冲程内活塞242或者外活塞295、296将液体泵入高压槽338。反向冲程方向将液体泵入连接系统周围。另外，如果需要泵体运动在同向的两个内、外活塞242、295、296的高压槽内，那么就需要不同类型的连接系统。

另外对于子系统的操作也就是发动机内部，当然，外部系统也将在发动机运作需要去维持发动机10运转的情况下起作用。这样，为了确保发动机的零部件不会过热需要冷却系统将冷却液泵入冷却通道28、50、66、128、150、166和352。同时燃烧系统39将存储并在预期的压力下提供燃料给喷油嘴34和134。电系统将为控制器35、传感器和其他需要用电操作的零部件提供电力。油供系统将给需要润滑液的发动机指定的部件提供润滑液。进气系统将在发动机运转过程中提供给进气口92、192所需要的空气。

尽管流体被用作能量储存的媒介并且控制阀已经被表明，如果要求的话，液压油、其他适合的流体同样可以被使用。例如，流体可以是气体，使用一个气动能量储存系统用于储藏。该流体可以是种制冷液，可以以液态和气态的状态存在。在所有这两个例子当中，由于流体不再是液体基本上不能被压缩，连接系统被使用以确保两个活塞组件的反向运动同样可以改变。尽管如此，OPOC对置活塞对置气缸自由活塞发动机构造尤其是那种使用HCCI燃烧的发动机，依然能被用于产生储藏在流体能量存储介质中的能量。

此外，OPOC自由式活塞发动机值得效仿的体现。此外，当在此详细讨论的表现突出的OPOC(对置活塞对置气缸)自由活塞发动机使用一种液压流体作为能量储存和控制的媒介，OPOC自由活塞发动机可以使用线性交流发电机作为发动机控制和电能生产。液压泵塞组件将被直线发动机组件所代替，拉杆、推杆形成一部分零件或者是驱动直线发动机组的部件。活塞气缸组件包括扫气泵从燃烧过程中产生能量来驱动直线发动机所以HCCI自由式活塞发动机连接一个直线发动机，以便更好地增加发动机的动力密度。

本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种发动机气缸活塞组件，其特征在于，包括：

主体有一顶部、一与之相反的后部和延伸在其中的气缸侧壁，适应面向一般正常的运动轴的顶端部分，气缸壁一般适应于中心并沿轴向运动的方向延伸；主体包括大量的冷却镗孔，冷却镗孔之间有一定的距离并延伸，一头连接顶端，一头连接末端；液体钠混合物填充到每一冷却镗孔内；

在每个冷却镗孔里的冷却镗孔的活塞组件里大量冷却孔中的每个冷却孔延伸大致平行于运动轴；

包含在主体内的第二大量镗孔，交错有若干镗孔层；第二大量镗孔以以放射状延伸从第一末端连接到末端部分向内延伸到连接顶部的第二末端；每一第二大量镗孔都填充了部分液态的钠混合物；

连杆，具有粘贴在机身上的第一部分以及一间隔的，以适应自由活塞发动机的能量产生和控制组件使其更好啮合的第二部分；

在大量冷却镗孔里的每一冷却孔以一定的角度延伸即呈反射状的从与末端部分相连接的第一末端向内延伸到与第二末端相连接的顶部。

2.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，还包括一第一圆形活塞环大致平行地延伸到圆柱形侧壁且邻近顶部部分，以及一第二圆形活塞环大致平行地延伸到圆柱形侧壁且邻后部部分。

3.根据权利要求2所述的活塞组件，其特征在于，还包括第三圆形活塞环延伸到位于第一活塞环和第二活塞环空间之间的圆柱形侧壁。

4.一种自由式活塞发动机包括：

一能量产生和控制组件包括第一侧边以及与第一侧边相反的第二侧边；

第一燃烧气缸组件位于靠近能量产生和控制组件的第一侧并包括一第一气缸套，该汽缸套确定了发动机第一气缸即以轴向运动为中心；

第二燃烧气缸组件位于靠近能量产生和控制组件的第二侧并包括一第二气缸套，该汽缸套确定了发动机第二气缸即以轴向运动为中心；

内活塞组件包括第一内活塞，具有一第一顶部的第一主体，反式第一末端部分以及延伸其中的第一气缸壁；第一顶部大致朝向轴心运动并且第一气缸壁大致以运动轴为中心作延伸运动；第一主体包括大量有间隙的冷却室，这些冷却室延伸并连接第一顶端连接的第一末端；第二内活塞有第二主体及第二顶部、反式第二末端、延伸其中的第二气缸壁；第二加热部件导致朝向运动轴心，第二气缸壁大致朝向中心向运动轴心的方向延伸；第二主体至少有一冷却孔；第二主体大致从连接第二顶端延伸到第二末端；推杆有第一末端附加到第二内活塞，中间部件有效的参与了能量产生和控制组件；液体钠的混合物质填充了第一主体的每个冷却孔的每个部分并且填充了第二主体至少一冷却孔的一部分；

若干冷却孔中的每一孔都大致沿着辐射向内的角度从第一末端靠近第一后部部分向第一末端靠近第一顶部部分延伸。

5.根据权利要求4所述的自由式活塞发动机，其特征在于，第二主体里至少有一冷去镗孔是第二大量间隙的冷却室。

6.根据权利要求8所述的自由式活塞发动机，其特征在于，每一冷却孔朝与轴向运动大致水平的方向延伸。

7.根据权利要求6所述的自由式活塞发动机，其特征在于，包括一包含在第一主机体中的第二众多冷却孔并与若干冷却孔交叉，第二众多冷却孔沿着大致从第一末端靠近第一后部部分辐射向内的角度延伸到第二末端靠近第一顶部部分，并且在第二众多冷却孔中的每个孔都被部分地用液体钠化合物填充。

8.根据权利要求7所述的自由式活塞发动机，其特征在于，还包括一第一圆形活塞环沿着第一圆柱侧壁大致水平的向靠近第一头部部分延伸，第二圆形活塞环沿着第一圆柱侧壁大致水平的并向靠近后部部分延伸。

9.根据权利要求8所述的自由式活塞发动机，其特征在于，还包括一第三圆形活塞环沿着第一圆柱侧壁延伸，位于第一和第二活塞环之间并与这两个活塞环相间隔。

10.一种自由活塞发动机，包括：一第一面与第二面有相反关系的液体泵组件，一内部液体压油室，一第一储存器用于储存在相对低压下不普遍与内部流体压油室相通的液体，和一第二储存器用于储存在相对高压下不普遍与内部压油室相通的液体；

第一燃烧气缸组件位于连接液体泵组件的第一侧，组件还包括第一气缸套即位于运动轴中心的第一发动机气缸；

第二燃烧气缸组件位于连接液体泵组件的第二侧，组件还包括第二气缸套即位于运动轴中心的第二气缸套；

内活塞组件包括第一内活塞，有一第一顶部的第一主体，反式第一末端部分以及延伸其中的第一气缸壁；第一顶部大致朝向轴心运动并且第一气缸壁大致以运动轴为中心作延伸运动；第一主体包括大量有间隙的冷却室，这些冷却室延伸并连接第一顶端连接的第一末端；第二内活塞有第二主体及第二顶部、反式第二末端、延伸其中的第二气缸壁；第二加热部件导致朝向运动轴心，第二气缸壁大致朝向中心向运动轴心的方向延伸；第二主体至少有一冷却孔；第二主体大致从连接第二顶端延伸到第二末端；推杆有第一末端附加到第二内活塞，中间部件有效的参与内部液泵室；液体钠的混合物质填充了第一主体的每个大量冷却孔的每个部分并且填充了第二大量冷却镗孔。

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