CN109154192A - 自由活塞装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自由活塞装置，其设置有能沿轴线(26)往复运动的活塞(42)，其中，活塞腔(24)包括由内壁(32)界定的燃烧室(50)，其中，自由活塞装置(10)包括设置在活塞腔(24)处的冷却装置(74)，该冷却装置用于冷却内壁(32)。为了更好地冷却，冷却装置(74)具有从径向外侧设置在内壁(32)处的用于冷却介质的冷却通道(76)，该冷却通道在排气口(36)的在轴向上彼此相对的侧具有第一冷却区域(78)和第二冷却区域(80)。冷却通道(76)还具有至少一个第三冷却区域(82)，该第三冷却区域沿着排气室(92)的轴向延伸将第一冷却区域(78)和第二冷却区域(80)彼此流动连接，并且至少部分地位于排气室(92)的径向外侧。

Description

自由活塞装置
技术领域
本发明涉及一种自由活塞装置，其包括活塞腔，在该活塞腔中设置有至少一个活塞组件，该活塞组件具有能沿轴线往复运动的活塞，其中，活塞腔包括或形成由内壁限定的燃烧室，在该内壁上，在轴向上相间隔地设置有用于输送新鲜气体的至少一个进气口和用于排出废气的至少一个排气口，其中，自由活塞装置包括安装在活塞腔处的冷却装置，该冷却装置用于冷却内壁。
背景技术
在这种通常两冲程运行的自由活塞装置中，活塞组件在活塞腔中来回摆动。在气体-燃料混合物在燃烧室内燃烧的过程中，活塞从上止点移动到下止点。当处于下止点时，至少一个进气口和至少一个排气口打开，并且新鲜气体可以流入燃烧室。废气可以从燃烧室中排出。活塞可以作用为阀体，通过该活塞，在处于下止点时，至少一个进气口或至少一个排气口至少部分地开放，并在活塞向上运动时再次被封锁。活塞的向上运动在自由活塞装置的用于活塞组件的复位弹簧装置的作用下进行。复位弹簧装置例如包括气体弹簧，该气体弹簧具有可通过活塞组件压缩的气体。在气体膨胀时，活塞组件沿相反方向移动，以使活塞向上运动。替代地或附加地，可以设置机械复位弹簧装置。
在此，“新鲜气体”理解为用于燃烧室中的内燃的气体或气体混合物(特别是空气)，其中，该气体也可以与燃料混合。因而在此，“新鲜气体”也可以指气体-燃料混合物，其可以通过至少一个进气口流入燃烧室。“废气”在此是指内燃的燃烧产物。
在通用的自由活塞装置中，由于用于进气和排气的开口在轴向上相互间隔开，从而形成了扫气压差，并且为进行换气沿轴向对燃烧室吹扫(所谓的“纵向扫气”)。在此，“轴向”和“径向”关系到由活塞腔所限定的轴线，活塞组件沿着该轴线移动。在此，“轴向”包括平行于轴(轴向平行)的走向。
由于扫气压差，进气侧和排气侧的内壁温度存在相当大的差异。在至少一个排气口的区域，温度通常可以是例如约1000℃，这限制或妨碍了所用材料的选择和适配。在此，特别是，这种不期望的加热对于自由活塞装置的其他部件来说也可能是存在问题的。在此，特别是应提到对于自由活塞装置所包括的能量耦合装置的不期望的加热，通过这样的加热可能限制该能量耦合装置的功能。通用的自由活塞装置包括位于活塞腔处的冷却装置，该冷却装置用于在内壁区域冷却活塞腔。冷却装置能够加载冷却介质，特别是水。
发明内容
本发明的任务在于提供一种本文开头所述类型的自由活塞装置，其中实现了对活塞腔的冷却的改良。
在根据本发明的自由活塞装置中，该任务由此得以实现，即，冷却装置包括或形成从径向外侧设置在内壁处并且在轴线的圆周方向上至少部分地围绕该内壁的用于冷却介质的冷却通道，该冷却通道在至少一个排气口的在轴向上彼此相对的侧面具有第一冷却区域和第二冷却区域；活塞腔包括或形成从外侧设置在内壁处的、用于通过至少一个排气口排出的废气的排气室；并且冷却通道具有至少部分地在轴线的圆周方向上延伸的至少一个第三冷却区域，该第三冷却区域沿着排气室的轴向延伸将第一冷却区域和第二冷却区域彼此流动连接，并且至少部分地位于排气室的径向外侧。
在根据本发明的自由活塞装置中设置为，冷却通道具有多个冷却区域。第一冷却区域和第二冷却区域在轴向上设置在至少一个排气口旁边，并在径向上至少部分地围绕内壁。在第一冷却区域和第二冷却区域之间设置有用于废气的排气室，废气通过至少一个排气口进入该排气室。例如有用于自由活塞装置的废气的排气管道连接到排气室。为了在排气室的区域中也实现对活塞腔的有效冷却，设置有至少一个第三冷却区域。这形成了沿排气室的轴向延伸从第一冷却区域到第二冷却区域的流动连接。至少一个第三冷却区域位于排气室的径向外侧，并且至少部分地沿轴线的圆周方向延伸。这使得首先可以在排气室中收集流出的废气并通过排气管道排出，与此同时，通过至少一个第三冷却区域实现排气室的径向外壁的有效冷却。由此可以显著减少向自由活塞装置的其他部件的热输出，这些部件在至少一个排气口区域中设置在活塞腔的侧向旁。这在有利的实施方式中例如有利于位于活塞腔的侧向旁的能量耦合装置的功能，这在下文中仍将进行说明。
在根据本发明的自由活塞装置的有利实施方式中，例如每分钟约5升至约10升流过冷却通道。冷却介质(特别是水)的始流温度例如可以是约80℃至约95℃。
证明为有利的是，冷却通道具有两个第三冷却区域，该第三冷却区域关于轴线彼此相对地设置在活塞腔上。这例如对于各个能量耦合装置或其部分位于轴线的相对侧的设置是有利的，特别是对于自由活塞装置的扁平结构来说。
有利的是，至少一个第三冷却区域具有轴向延伸的冷却通道区段，该冷却通道区段在径向上设置在排气室的外壁的旁边。热量可以通过由活塞腔形成的外壁传递到冷却通道，并可以被冷却介质有效地带走。在径向外侧，冷却通道区段可以由通道壁界定。在通道壁的与冷却通道区段相对的一侧例如设置有用于能量耦合装置的容置空间。
至少一个第三冷却区域优选包括轴向邻近排气室的、横向于或倾斜于轴线延伸的冷却通道区段，该冷却通道区段用于与第一冷却区域流动连接。例如，该冷却通道区段横向于轴线，并且将第一冷却区域与前述径向邻近排气室的外壁的冷却通道区段相连接。
有利的是，至少一个第三冷却区域包括轴向邻近排气室的、横向于或倾斜于轴线延伸的冷却通道区段，该冷却通道区段用于与第二冷却区域流动连接。在有利的实施方式中，该冷却通道区段相对于轴线倾斜，并且将前述径向邻近排气室的外壁的冷却通道区段与第二冷却区域相连接。
有利的是，在至少一个第三冷却区域处的冷却通道至少在径向邻近排气室处构造为扁平通道。在此，特别是应理解为，扁平通道的宽侧在轴线的圆周方向上延伸或者与排气室的外壁相切。冷却介质优选轴向地流过扁平通道。
在有利的实施方式中，有利的是，在至少一个第三冷却区域处的冷却通道的宽度至少在径向邻近排气室处至少约等于燃烧室的直径。例如，设置有分布在内壁的圆周上的多个排气口。排气室可以在圆周方向上围绕内壁。若在至少一个第三冷却区域处的冷却通道的宽度至少对应于燃烧室的直径，则由此可以实现对围绕内壁的排气室的有效冷却。“宽度”在此指的是垂直于轴线的横截面，其中，如上所述，特别是可以设置扁平通道，其定向在轴线的圆周方向上或切向上。
优选地，至少一个第三冷却区域可以至少在径向上邻近排气室地在轴线的圆周方向上覆盖大约45°至大约60°的角度范围。
可以有利地设置为，第一冷却区域和/或第二冷却区域处的冷却通道为环形通道。在此，“环形通道”表示在轴线的圆周方向上闭合的通道，在此不需要为圆环形状。流体能够在轴向上、在轴线的圆周方向上或者倾斜于轴线地流过环形通道。
冷却通道可以通过将至少一个冷却区域构造成环形通道而全部或部分地形成内壁的冷却罩。
也可以设置为，至少一个第三冷却区域设计为环形通道。
在内壁中优选形成多个排气口，燃烧室通过该排气口连通到排气室，其中，在轴线的圆周方向上相邻的排气口分别通过内壁的壁段相互分离，其中，冷却通道至少在壁段的一部分中包括或形成冷却通道区段，该冷却通道区段将第一冷却区域与第二冷却区域流动连接。如上所述，燃烧室可以通过多个排气口连通到排气室，例如可以通过至少一个连接到该排气室的排气通道将废气排出该排气室。至少一个第三冷却区域实现了从径向外侧对排气室的外壁的有效冷却。此外，在该有利的实施方式中设置有冷却通道区段，其将第一冷却区域与第二冷却区域流动连接。该冷却通道区段穿过被热废气特别剧烈加热的排气口之间的壁段。这使得对内壁的冷却更加良好。
冷却通道区段例如轴向延伸。
在每个壁段中可以延伸至少一个冷却通道区段。
如上所述，排气室可以在圆周方向上完全或基本上完全围绕内壁。
在有利的实施方式中，第一冷却区域设置在冷却通道的上游侧并设置在至少一个排气口的远离至少一个进气口的一侧，并且第二冷却区域优选设置在至少一个排气口的靠近至少一个进气口的一侧，其中，冷却介质经过第一冷却区域和至少一个第三冷却区域流向第二冷却区域。这使得可以首先在特别热的区域用冷却介质冷却内壁。冷却装置的始流处在轴向上设置在排气口的远离进气口的一侧。冷却介质从该处流过第一冷却区域，然后流过至少一个第三冷却区域，接着流过第二冷却区域。在第二冷却区域的区域内，由于对燃烧室的纵向扫气，内壁不太热。其结果是，与气流沿相反方向流过冷却通道相比，通过建议的冷却装置实现了对活塞腔的整体上更好的散热效果。
有利的是，活塞腔具有壳体和被该壳体容纳并形成内壁的活塞轴套，其中，第一冷却区域、第二冷却区域和/或排气室在径向上形成在活塞轴套和壳体之间。活塞轴套(例如汽缸套)实现了活塞平稳可靠的运行。至少一个进气口和至少一个排气口形成在活塞轴套中。冷却通道至少在第一冷却区域和/或第二冷却区域处在活塞轴套和壳体之间延伸，由此可以可靠地冷却内壁。排气室优选在径向上形成在活塞轴套和壳体之间。排气室的轴向端壁可以由活塞轴套和/或壳体形成。
有利的是，活塞轴套插入壳体中，其中，冷却通道优选通过位于活塞轴套和壳体之间的密封部件密封。例如，沿轴线的圆周方向在活塞轴套和壳体之间设置O形环，以密封冷却通道。
在自由活塞装置的有利实施方式中，有利的是，第三冷却区域至少在排气室的区域中由径向外侧的通道壁界定，并且能够在该通道壁和活塞腔的外壁之间被冷却介质流过。如上所述，该外壁特别是排气室的外壁。冷却介质流过外壁和通道壁之间的冷却通道区段。通道壁例如形成为与活塞腔以及特别是与该活塞腔的壳体分离，并且该通道壁连接到该活塞腔或该壳体并密封第三冷却区域。通道壁优选由导热材料制成。
在有利的实施方式中，通道壁可以是自由活塞装置的壳体的内壁，其中设置有用于容纳能量耦合装置的容置空间。
如上所述，自由活塞装置优选包括与活塞组件相耦合的能量耦合装置，能量能够通过该能量耦合装置从活塞组件退耦，或者能量能够通过该能量耦合装置耦合到活塞组件。特别是可以通过能量耦合装置控制活塞组件的运动。但在此，“控制”应解释为，替代地或补充地也指“闭环控制”。因此，在此，“控制”可以理解为“开环控制和/或闭环控制”。通过可以由自由活塞装置的控制装置操作的对能量耦合装置的控制，可以在运转期间调节自由活塞装置的工作点。为此目的，可以在需要时将能量从能量耦合装置传递到活塞组件，或者通过能量耦合装置从活塞组件移除能量。
能量耦合装置优选包括至少一个线性发电机。该线性发电机例如具有固定在活塞组件上的转子装置以及定子装置。特别是，转子装置和定子装置是或包括磁体或线圈。
活塞组件可以对应两个线性发电机，该线性发电机分别具有相应的转子装置和相应的定子装置。各个线性发电机可以例如定位在活塞腔的侧向旁并且形成下文会提到的能量耦合装置的单元之一。
自由活塞装置优选包括容纳能量耦合装置的容置空间，其中，在径向外侧界定至少一个第三冷却区域的通道壁部分地形成容置空间的内壁。这一方面提供了通过流过至少一个第三冷却区域的冷却介质带走废气的热量的可能性。向能量耦合装置的热量传递得以避免。另一方面，也可以通过通道壁带走在能量耦合装置的运转期间所产生的热量。能量耦合装置的功能性由此得以确保。自由活塞装置的更加可靠且更加能量有利的运行是可能的。
特别是结合最后提到的有利实施方式，有利的是，能量耦合装置定位在活塞腔的侧向旁，其中能量耦合装置部分地设置在至少一个第三冷却区域的侧向旁。这例如提供了自由活塞装置的紧凑构造的可能性。
能量耦合装置可以包括第一单元和第二单元，该单元分别定位在活塞腔的侧向旁和各自对应的第三冷却区域的侧向旁，其中，活塞腔和第三冷却区域设置在能量耦合装置的单元之间。为了补偿移动的质量和力矩，有利的是，能量耦合装置包括两个单元，每个单元例如如上所述由线性发电机形成。活塞腔和各第三冷却区域定位在单元之间。这实现了自由活塞装置的紧凑构造，同时有效冷却活塞腔，以避免能量耦合装置的单元的过度加热。
在内壁中可以形成用于点火装置和/或喷射装置的径向套管，通过该套管能够将用于电能和/或燃料的至少一个管道引导到燃烧室，其中，冷却介质能够特别是在第二冷却区域环流至少一个管道或套管。例如，第二冷却区域处的冷却通道是环形通道，冷却介质在其中围绕用于管道的至少一个径向延伸的套管环流。
证明为有利的是，第二冷却区域在轴向上设置在至少一个排气口和至少一个进气口之间，并且冷却通道包括第四冷却区域，该第四冷却区域设置在至少一个进气口的与第二冷却区域相对的一侧。这使得在至少一个进气口处的另一侧的内壁也可以得到有效冷却。在第四冷却区域处的冷却通道优选为环形通道。第四冷却区域可以形成冷却通道的下游侧。
在轴向上，在第二冷却区域和第四冷却区域之间可以设置有至少部分地围绕内壁的壳体，该壳体用于能够输送的新鲜气体。容纳在该壳体内的新鲜气体可以通过至少一个进气口流入燃烧室。用于新鲜气体的壳体使流入的新鲜气体得到缓冲，其中，波动和湍流都可以被减弱。这证明了在优化燃烧方面是有利的。第二冷却区域和第四冷却区域例如通过流体管道(例如软管)彼此流动连接，可以引导该流体管道在侧面经过壳体。
活塞优选能够至少部分地移动到至少一个排气口上方，其中，当活塞占据下止点时，该排气口能够至少部分地开放。以这种方式，活塞可以形成用于至少一个排气口的阀体。就可以节省单独的阀门。在活塞的下止点，废气可以通过至少一个排气口从燃烧室流入排气室。
自由活塞装置优选包括具有活塞的另一活塞组件，其中，两个活塞组件的活塞定位为对置活塞设置，其中，燃烧室形成在该活塞之间。通过对置活塞设置可以优选实现移动的质量和力矩的补偿。在此，活塞组件在活塞腔中彼此相反地摆动。由于活塞组件的相反的运动而在活塞之间形成了大小可变的燃烧室。
自由活塞装置可以包括对应另一活塞组件的另一复位弹簧装置。该复位弹簧装置可以包括气体弹簧和/或设计为机械式。
另一活塞组件同样可以配置有能量耦合装置，该能量耦合装置优选定位在活塞腔的侧向旁。能量耦合装置可以包括线性发电机。例如设置有该另一能量耦合装置的两个分别定位在活塞腔的侧向旁的单元。每个单元可以由线性发电机形成。
另一活塞组件的活塞优选能够至少部分地移动到至少一个进气口上方，其中，当活塞占据下止点时，该进气口能够至少部分地开放。活塞可以由此形成用于至少一个进气口的阀体。就可以节省单独的阀门。在活塞的下止点，新鲜气体可以通过至少一个进气口流入燃烧室。
附图说明
以下结合本发明的详细说明的附图对本发明的有利实施方式进行说明。在附图中：
图1示出了根据本发明的自由活塞装置的立体图；
图2示出了图1中的自由活塞装置的纵截面视图；
图3示出了图2中的局部A的放大图；
图4示出了沿图3中的线4-4的截面视图；
图5示出了沿图3中的线5-5的截面视图；
图6示出了图1中的自由活塞装置的活塞轴套的立体图，该活塞轴套被冷却通道围绕，其中示出了冷却通道输送冷却介质的形式；
图7示出了图6中的冷却通道输送冷却介质的形式的立体图。
具体实施方式
附图示出了附图标记为10的根据本发明的自由活塞装置的优选实施方式，其特别是形成自由活塞式马达12。
自由活塞装置10包括外壳体14，该外壳体在此是长方体并设计为扁平壳体。壳体14在顶壁16、底壁18和侧壁20之间限定容置空间22。
在壳体14中设置有活塞腔24。活塞腔24纵向延伸并限定自由活塞装置10的轴线26。活塞腔24具有分成单独部分的壳体28，该壳体的形状近似中空的滚筒形。在壳体28中设置有活塞腔24的活塞轴套30。活塞轴套30基本上成中空的滚筒形，并插入壳体28的中段(图3至5)。
在活塞轴套30的内壁32上设置有开口，并且由此形成活塞腔24的开口。该开口一方面包括进气口34，另一方面包括排气口36。在此，分别存在7个进气口34和排气口36，在此，它们各自的数量也可以不同。
进气口34与排气口36在轴向上相间隔。在此，“轴向”和“径向”与轴线26相关。“轴向”也包括平行于轴线26延伸的方向。
各个进气口34在轴线26的圆周方向上基本形成在内壁32上的相同位置。相应的，这也适用于排气口36。进气口34和排气口36例如设计成狭缝形或井状。
自由活塞装置10包括两个活塞组件38、40。活塞组件38、40在轴向上可往复运动地设置在活塞腔24内。活塞组件38、40分别具有(燃烧)活塞42、活塞杆44和对置活塞46。活塞42分别包括活塞面48，并定位为对置活塞，其中活塞面48彼此面对。
活塞腔24包括由内壁32限定的燃烧室50。由于活塞组件38、40的对向运动，燃烧室50的大小可变，并且该燃烧室形成于活塞面48之间。
活塞杆44将活塞42与对置活塞46相连接，其中，在此，这两个活塞42、46可翻转运动地保持在活塞杆44上。但也可以考虑刚性连接。突出部52在彼此相对的两侧横向于轴线26从活塞杆44突出。该突出部52从壳体28中露出并伸入容置空间22。图5示意性地示出了突出部52的轮廓。由此，活塞杆44具有近似十字形的形状。
自由活塞装置10包括与活塞装置38、40分别对应的复位弹簧装置54。在此，复位弹簧装置54包括具有回弹空间的气体弹簧56。该回弹空间由壳体28形成，并设置在其端部上。
若活塞组件38、40由于在燃烧室50的燃烧而中从上止点到下止点移动，则回弹空间内的气体被对置活塞46压缩，直到活塞42占据其下止点(如图2所示)。当回弹空间内的气体膨胀时，相应的活塞组件38、40再次沿相反方向滑动。
自由活塞装置10具有两个能量耦合装置58，其中，每个活塞组件38、40对应一个能量耦合装置58。每个能量耦合装置58包括第一单元60和第二单元62。单元60、62分别定位于活塞腔24的侧向旁，但分别位于该活塞腔的相对侧。两个单元60、62限定了共同的平面，活塞腔24设置在该共同的平面内。
能量耦合装置58容纳在壳体14的容置空间22中。每个单元60、62对应容置空间22的空间区域64，其中，每个空间区域64由顶壁16、底壁18、侧壁20和活塞腔24限定。
每个单元60、62由线性发电机66形成，该线性发电机具有转子装置68和定子装置70。转子装置68通过突出部52与活塞杆44相连，并能够在容置空间22中平行于轴线26滑动。转子装置68包括磁体。定子装置70包括未在附图中单独示出的线圈，该线圈设置在转子装置68的上方和下方。
图5示出了两个单元60、62的转子装置68和定子装置70的轮廓。由于活塞组件38的活塞42在图中占据下止点，因而在此，截面视图不穿过转子装置68，该转子装置仅在活塞42(虚拟地)向上运动时滑动并横穿截面。
通过能量耦合装置58，可以将能量耦合到活塞组件38或40或者移除该能量。这使得可以在自由活塞装置10的运行期间控制活塞组件38或40的运动。为此目的，能量耦合装置58能够由自由活塞装置10的控制装置72(图2)控制。
在此，自由活塞装置10按照两冲程法运转。燃烧室50中的燃烧驱动活塞42从上止点起相互远离，从而使该活塞在活塞轴套30中轴向滑动。这种滑动进行至活塞42到达各自的下止点。若活塞42占据下止点，则进气口34被活塞组件40的活塞42开放，且排气口36被活塞组件38的活塞42开放。这在图2至图5中示出。
在换气时，当进气口34和排气口36开放时，燃烧室50被吹扫。新鲜气体通过进气口34流入燃烧室50。废气可以通过排气口36从燃烧室50中排出。通过轴向间隔开的开口34、36对燃烧室50进行纵向扫气。
在此，“新鲜气体”是用于内燃的气体或气体混合物(特别是空气)。所输送的新鲜气体可与燃料混合。替代地或补充地，可以设置为，流入燃烧室50的新鲜气体通过喷射装置与燃料混合。装料的点火可以通过点火装置进行，该点火装置能够由控制装置72控制。也可以考虑根据新鲜气体和废气的混合比例的自行点火。
燃烧室50中的燃烧导致内壁32的高温。由于对燃烧室50纵向扫气，活塞轴套30在轴向上在排气口36的区域中的热负荷比在轴向上在进气口34的区域中的热负荷要高得多。热废气导致排气口36区域的强烈加热，而进气口34区域的温度却明显较低。流入的凉的新鲜气体也可以在进气口处实现冷却。
为了冷却内壁32，冷却装置74设置在活塞腔24上。该冷却装置74具有冷却通道76。
冷却通道76可以加载冷却介质，特别是水，以将热量从活塞腔24散发到活塞轴套30及其壳体28。为了输送冷却介质，自由活塞装置可以具有泵(图中未示出)。在自由活塞装置10的有利实施方式中，证明有利的是，冷却介质的流量为每分钟约5升至10升。冷却介质的温度可以是例如约90℃。
冷却通道76具有多个冷却区域。特别是设置有第一冷却区域78、第二冷却区域80、两个第三冷却区域82以及第四冷却区域84。
第一冷却区域78设置在排气口36的远离进气口34的一侧。在第一冷却区域78处，冷却通道76形成环形通道，该环形通道在轴线26的圆周方向上完全围绕内壁32。
第一冷却区域78设置在冷却通道76的上游。冷却介质可以经由连接到第一冷却区域78的连接部件86流入。
第二冷却区域80设置在排气口36的靠近进气口34的一侧。因此，冷却区域78和冷却区域80定位在排气口36在轴向上的相对侧上。因此，第二冷却区域80设置在进气口34和排气口36之间。
在第二冷却区域80处，冷却通道76同样设计为环形通道，该环形通道在轴线26的圆周方向上完全围绕内壁32。在内壁32中可以形成通孔，管道能够连接到这些通孔。这些管道特别是设置用于向燃烧室50输送燃料和/或电能。该管道可以被流过第二冷却区域80的冷却介质环流。
第一冷却区域78和第二冷却区域80通过第三冷却区域82彼此流动连接，这将在下文中进行说明。
第四冷却区域84设置在进气口34的远离排气口36的一侧。因此，冷却区域80和冷却区域84定位在进气口34在轴向上的相对侧上。在第四冷却区域84处，冷却通道76形成环形通道，该环形通道在圆周方向上完全围绕轴线26。
第二冷却区域80和第四冷却区域84通过图中未示出的流体管道彼此流动连接。可以设置第二冷却区域80处的连接部件88和第四冷却区域84处的连接部件90，用于连接该流体管道。
第四冷却区域84设置在冷却通道76的下游。以这种方式，可以从第一冷却区域78起直到第四冷却区域84有效地冷却活塞腔24。在此，首先用仍相对冷的冷却介质冷却在排气口36处及附近的活塞腔24的特别热的区域。随后冷却在燃烧室50的中心区域中的活塞腔24，最后冷却在进气口34区域中的活塞腔24，该处的温度明显低于排气口36的区域。
如上所述，活塞轴套30插入壳体28中。第一冷却区域78、第二冷却区域80和第四冷却区域84在径向上形成在活塞轴套30和围绕该活塞轴套的壳体28的中央部分之间。在径向的内侧，内壁32界定冷却区域78、80和84，在径向外侧，这些冷却区域由壳体28界定。
图中未示出的密封部件，特别是O形环密封活塞轴套30和壳体28之间的冷却通道76。
为了更好地识别，在图6和7中用标记标出了冷却介质能够流过的冷却通道76的区域。图6和图7中用标记(反向逗号)示出的区域由冷却介质占据。
由上可知，通过冷却区域78、80和84的构造，冷却通道76形成了冷却套，该冷却套在轴向上罩状地围绕除进气口34和排气口36的区域之外的活塞轴套30，并且该冷却套在径向的内侧由内壁32界定，在径向外侧由壳体28界定。
在下文中将说明活塞腔24和冷却通道76的构造以及能够根据本发明实现的对活塞腔24的改良的冷却，特别是在排气口36区域的冷却。向能量耦合装置58的单元60、62的热传递也可以如下文所述显著地减少。
特别是从图3至图5中可以看出，排气口36沿轴线26的圆周方向形成在内壁32中。活塞腔24形成了在外侧设置在内壁32处的排气室92。废气通过排气口36流入围绕该排气口的排气室92。排气室92在径向的内侧由内壁32界定，并在径向外侧由壳体28的外壁94界定。端壁96和98在轴向上界定排气室92。特别是由图4可以看出，端壁96、98由内壁32和壳体28的径向突出部形成。
在活塞腔24处连接有图中未示出的废气排出管道。图5示出了与之相关的连接部件102。
内壁32在相邻的排气口36之间具有壁段100。在轴向上，壁段100在排气口36的长度上延伸。
为了冷却壁段100处的内壁32，冷却通道76包括冷却通道区段104。冷却通道区段104轴向延伸，在此，每个壁段100中穿过至少一个冷却通道区段104(图5)。冷却通道区段104提供从第一冷却区域78到第二冷却区域80的流动连接，这特别是可以从图7中看出。由此可以有效地从壁段100上的特别热的位置带走热量。
冷却区域78和80的另外的流动连接由两个第三冷却区域82提供。冷却区域82关于轴线26彼此相对，并实现了对活塞腔24的彼此相对侧的冷却。第三冷却区域82特别是用于在排气口36的区域中轴向冷却活塞腔24。
冷却区域82设计为关于彼此对称，因此，以下仅说明第三冷却区域82中的一个。
第三冷却区域82包括第一冷却通道区段106、第二冷却通道区段108和第三冷却通道区段110。
第一冷却通道区段106与第一冷却区域78形成流动连接。冷却通道区段106倾斜于轴线26地连接到冷却区域78，但在此，该冷却通道区段几乎横向于轴线(图4和图6)。第一冷却通道区段106沿着端壁98的远离排气室92的一侧延伸。
第二冷却通道区段108设置在排气室92的径向外侧，在径向上位于排气室92的外壁94的侧向旁。在径向外侧，第二冷却通道区段108由通道壁112界定。由此，冷却介质能够在轴向上至少沿着排气室92的延伸流过第三冷却区域，其中，冷却区域82在径向上由外壁94和通道壁112界定。
第二冷却通道区段108轴向延伸并且关于轴线26切向地形成在壳体28的外侧。冷却区域82在第二冷却通道区段108处，在轴线26的圆周方向上延伸过部分角度。第二冷却通道区段108覆盖大约50°至60°的角度范围。
在此，第二冷却通道区段108设计为扁平通道，其中，其横向于流动方向的宽度比其在径向上的高度大得多(图5)。第二冷却通道区段108的宽度在此大于燃烧室的直径。由此，第三冷却区域82在第二冷却通道区段108处形成相对大的散热装置，通过该散热装置可以有效地从外壁94带走由于热废气经由排气室92排出而产生的热量。
第三冷却通道区段110将第二冷却通道区段108与第二冷却区域80相连接。第三冷却通道区段110相对于轴线26倾斜，并且在此分成两个路径114(图6和7)。第三冷却通道区段110沿着端壁96的远离排气室92的侧面延伸。
冷却通道区段106和110也设计为扁平通道。此外，它们在轴线26的圆周方向上延伸过与冷却通道区段108相同的角度范围。
第三冷却区域82的设置使得活塞腔24沿排气室92的轴向延伸的有效冷却也得到确保。对材料的选择和适配的要求得到降低，并且自由活塞装置10总体上更加成本低廉且更容易制造和运行。
另外，有利的是，由于排气室92和空间区域64之间设置有第三冷却区域82，可以避免向空间区域64和设置在该空间区域中的线性发电机66传递废热。由此，线性发电机66的运行温度将不会升高到使其功能性受到限制的程度(例如由于由温度引起的去磁)。
相反地，线性发电机66的废热甚至可以由第三冷却区域82中的冷却介质吸收和带走。为此，特别有利的是，通道壁112同时部分地形成空间区域64的壁，该空间区域设置在该通道壁的侧向旁。由此，还可以借助冷却装置74带走线性发电机66的废热，这降低了对线性发电机66的内部冷却的要求。
同时，通过设置在活塞腔24的侧向旁的单元60、62使自由活塞装置10的扁平结构的紧凑构造成为可能。
附图标记说明
10 自由活塞装置
12 自由活塞马达
14 壳体
16 顶壁
18 底壁
20 侧壁
22 容置空间
24 活塞腔
26 轴线
28 壳体
30 活塞轴套
32 内壁
34 进气口
36 排气口
38 活塞组件
40 活塞组件
42 活塞
44 活塞杆
46 对置活塞
48 活塞面
50 燃烧室
52 突出部
54 复位弹簧装置
56 气体弹簧
58 能量耦合装置
60 单元
62 单元
64 空间区域
66 线性发电机
68 转子装置
70 定子装置
72 控制装置
74 冷却装置
76 冷却通道
78 第一冷却区域
80 第二冷却区域
82 第三冷却区域
84 第四冷却区域
86 连接部件
88 连接部件
90 连接部件
92 排气室
94 外壁
96 端壁
98 端壁
100 壁段
102 连接部件
104 冷却通道区段
106 冷却通道区段
108 冷却通道区段
110 冷却通道区段
112 通道壁
114 路径

Claims (20)

1.一种自由活塞装置，其包括活塞腔(24)，在所述活塞腔中设置有至少一个活塞组件(38)，所述活塞组件具有能沿轴线(26)往复运动的活塞(42)，其中，所述活塞腔(24)包括或形成由内壁(32)限定的燃烧室(50)，在所述内壁中，在轴向上相间隔地设置有用于输送新鲜气体的至少一个进气口(34)和用于排出废气的至少一个排气口(36)，其中，所述自由活塞装置(10)包括设置在所述活塞腔(24)处的冷却装置(74)，所述冷却装置用于冷却所述内壁(32)，其特征在于，所述冷却装置(74)包括或形成从径向外侧设置在所述内壁(32)处并且在所述轴线(26)的圆周方向上至少部分地围绕所述内壁的用于冷却介质的冷却通道(76)，所述冷却通道在所述至少一个排气口(36)的在轴向上彼此相对的侧具有第一冷却区域(78)和第二冷却区域(80)，所述活塞腔(24)包括或形成从外侧设置在所述内壁(32)处的、用于通过所述至少一个排气口(36)排出的废气的排气室(92)，并且所述冷却通道(76)具有至少部分地在所述轴线(26)的圆周方向上延伸的至少一个第三冷却区域(82)，所述第三冷却区域沿着所述排气室(92)的轴向延伸将所述第一冷却区域(78)和所述第二冷却区域(80)彼此流动连接，并且至少部分地位于所述排气室(92)的径向外侧。
2.根据权利要求1所述的自由活塞装置，其特征在于，所述冷却通道(76)具有两个第三冷却区域(82)，所述第三冷却区域关于所述轴线(26)彼此相对地设置在所述活塞腔(24)处。
3.根据权利要求1或2所述的自由活塞装置，其特征在于，所述至少一个第三冷却区域(82)具有轴向延伸的冷却通道区段(108)，所述轴向延伸的冷却通道区段在径向上设置在所述排气室(92)的外壁(94)的旁边。
4.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述至少一个第三冷却区域(84)包括轴向邻近所述排气室(92)的、横向于或倾斜于所述轴线(26)延伸的冷却通道区段(106)，所述冷却通道区段用于与所述第一冷却区域(78)流动连接，和/或所述至少一个第三冷却区域(82)包括轴向邻近所述排气室(92)的、横向于或倾斜于所述轴线延伸的冷却通道区段(110)，所述冷却通道区段用于与所述第二冷却区域(80)流动连接。
5.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，在所述至少一个第三冷却区域(82)处的所述冷却通道(76)至少在径向邻近所述排气室(92)处构造为扁平通道。
6.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，在所述至少一个第三冷却区域(82)处的所述冷却通道(76)的宽度至少在径向邻近所述排气室(92)处至少约等于所述燃烧室(50)的直径。
7.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述至少一个第三冷却区域(82)至少在径向上邻近所述排气室(92)处在所述轴线(26)的圆周方向上覆盖45°至60°的角度范围。
8.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述第一冷却区域(78)和/或所述第二冷却区域(80)处的所述冷却通道(76)为环形通道。
9.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，在所述内壁(32)中形成多个排气口(36)，所述燃烧室(50)通过所述排气口连通到所述排气室(92)，其中，在所述轴线(26)的圆周方向上相邻的排气口(36)分别通过所述内壁(32)的壁段(100)相互分离，并且，所述冷却通道(76)至少在所述壁段(100)的一部分中包括或形成冷却通道区段(104)，所述冷却通道区段将所述第一冷却区域(78)与所述第二冷却区域(80)流动连接，所述冷却通道区段(104)优选轴向延伸和/或至少一个冷却通道区段(104)优选在每个所述壁段(100)中延伸。
10.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述第一冷却区域(78)设置在所述冷却通道(76)的上游侧并设置在所述至少一个排气口(36)的远离所述至少一个进气口(34)的一侧，并且所述第二冷却区域(80)设置在所述至少一个排气口(36)的靠近所述至少一个进气口(34)的一侧，其中，冷却介质经过所述第一冷却区域(78)和所述至少一个第三冷却区域(82)流向所述第二冷却区域(80)。
11.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述活塞腔(24)具有壳体(28)和被所述壳体容纳的活塞轴套(30)，其中，所述第一冷却区域(78)、所述第二冷却区域(80)和/或所述排气室(92)在径向上形成在所述活塞轴套(30)和所述壳体(28)之间。
12.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述第三冷却区域(82)至少在所述排气室(92)的区域中由径向外侧的通道壁(112)界定，并且冷却介质能够流过所述通道壁和所述活塞腔(24)的外壁(94)之间，特别是，所述外壁(94)是所述活塞腔(24)的壳体(28)的外壁(94)。
13.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述自由活塞装置(10)包括与所述活塞组件(38)相耦合的能量耦合装置(58)，能量能够通过所述能量耦合装置从所述活塞组件(38)退耦，或者能量能够通过所述能量耦合装置耦合到所述活塞组件(38)，特别是所述能量耦合装置(58)包括至少一个线性发电机(66)。
14.根据结合权利要求12的权利要求13所述的自由活塞装置，其特征在于，所述自由活塞装置(10)包括容纳所述能量耦合装置(58)的容置空间(22)，并且在径向外侧界定所述至少一个第三冷却区域(82)的所述通道壁(112)部分地形成所述容置空间(22)的内壁。
15.根据权利要求13或14所述的自由活塞装置，其特征在于，所述能量耦合装置(58)定位在所述活塞腔(24)的侧向旁，其中，所述能量耦合装置(58)部分地设置在所述至少一个第三冷却区域(82)的侧向旁。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述能量耦合装置(58)包括第一单元(60)和第二单元(62)，所述单元分别定位在所述活塞腔(24)的侧向旁和各自对应的第三冷却区域(82)的侧向旁，其中，所述活塞腔(24)和所述第三冷却区域(82)设置在所述能量耦合装置(58)的所述单元(60、62)之间。
17.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述第二冷却区域(80)在轴向上设置在所述至少一个排气口(36)和所述至少一个进气口(34)之间，并且所述冷却通道(76)包括第四冷却区域(84)，所述第四冷却区域设置在所述至少一个进气口(34)的与所述第二冷却区域(80)相对的一侧，其中，在所述第四冷却区域(84)处的所述冷却通道(76)优选为环形通道。
18.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述活塞(42)能够至少部分地移动到所述至少一个排气口(36)上方，并且当所述活塞(42)占据下止点时，所述排气口能够至少部分地开放。
19.根据前述权利要求的任一项所述的自由活塞装置，其特征在于，所述自由活塞装置(10)包括具有活塞(42)的另一活塞组件(40)，其中，所述两个活塞组件(40)的所述活塞(42)定位为对置活塞，其中，所述燃烧室(50)形成在所述活塞(42)之间。
20.根据权利要求19所述的自由活塞装置，其特征在于，所述另一活塞组件(40)的所述活塞(42)能够至少部分地移动到所述至少一个进气口(34)上方，并且当所述活塞(42)占据下止点时，所述进气口能够至少部分地开放。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112196669A (zh) * 2020-12-02 2021-01-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 具有多级回复装置的自由活塞发电系统
CN114320644A (zh) * 2021-12-17 2022-04-12 中国北方发动机研究所(天津) 一种新型的双对置发动机用冷却结构

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017115171B4 (de) 2017-07-06 2020-11-05 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Freikolbenvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Freikolbenvorrichtung
DE102017127650A1 (de) 2017-11-23 2019-05-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Freikolbenvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Freikolbenvorrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060042575A1 (en) * 2004-08-28 2006-03-02 Joachim Schmuecker Hydraulic synchronizing coupler for a free piston engine
US20060201456A1 (en) * 2002-03-15 2006-09-14 Advanced Propulsion Technologies, Inc. Internal combustion engine
WO2007085344A1 (de) * 2006-01-26 2007-08-02 Robert Bosch Gmbh Freikolbenmaschine
US20130167798A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-04 John Lawler Methods and Systems for Managing a Clearance Gap in a Piston Engine
CN103842634A (zh) * 2011-07-29 2014-06-04 阿凯提兹动力公司 对置活塞发动机中的汽缸的冲击冷却

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH188403A (de) 1935-12-11 1936-12-31 Sulzer Ag Brennkraftmaschine.
GB889509A (en) * 1957-12-20 1962-02-14 Etienne Philippe Burion Improvements in or relating to a free piston engine
US3411289A (en) 1967-03-21 1968-11-19 Fairbanks Morse Inc Turbocharged opposed piston engine having improved air charging and scavenging
US4048970A (en) 1972-11-10 1977-09-20 Fitzgerald William Maurice Bar Fuel injector
JPS54144514A (en) 1978-04-28 1979-11-10 Toyota Motor Corp Two-cycle gasoline engine
DE3047138C2 (de) 1980-12-15 1983-06-01 Georg 7080 Aalen Hachtel Freikolben-Brennkraftmaschine
DE3103432A1 (de) 1981-02-02 1982-09-02 Franz 8080 Fürstenfeldbruck Pfister Lineare verbrennungskraftmaschine, die mit einem elektrischen lineargenerator eine baueinheit bildet
DE3111419A1 (de) 1981-03-24 1982-10-28 Albert 6683 Spiesen Wagner Zweitakt-dieselmotor mit gegenlaeufigen freikolben
DE3438219A1 (de) 1984-10-18 1986-04-24 Albert 6683 Spiesen-Elversberg Wagner Zweitakt-dieselmotor mit gegenlaeufigen freikolben
GB2219671B (en) 1988-04-26 1993-01-13 Joseph Frank Kos Computer controlled optimized hybrid engine
PL175859B1 (pl) 1994-06-09 1999-02-26 Pier Andrea Rigazzi Urządzenie do wytwarzania energii elektrycznej
MX9708006A (es) 1995-04-20 1998-02-28 Split Cycle Tech Motores de piston libre.
NO302052B1 (no) 1996-01-30 1998-01-12 Kvaerner Asa Fremgangsmåte ved fristempelinnretninger og anordning til utförelse av fremgangsmåten
US5746163A (en) 1996-09-26 1998-05-05 Clean Cam Technology Systems Low emission power plant and method of making same
JP3644228B2 (ja) 1998-01-07 2005-04-27 日産自動車株式会社 筒内噴射式火花点火機関
GB2334385A (en) 1998-02-12 1999-08-18 Rover Group A linear generator assembly
AU6302199A (en) 1999-12-01 2001-06-07 Edward Wechner Improvements in internal combustion engines
SE523182C2 (sv) 1999-12-22 2004-03-30 Abb Ab Anordning innefattande en styrenhet, en elektromagnetisk energiomvandlare innefattande en förbränningsmotor med en mekaniskt fritt rörlig kolv, användning av anordningen samt fordon innefattande nämnda anordning
AUPQ806500A0 (en) * 2000-06-09 2000-07-06 Wechner, Edward Improvements to free-piston engines
AU762530B2 (en) 2000-06-09 2003-06-26 Edward Wechner Improvements to free-piston engines
US6694930B2 (en) 2001-10-04 2004-02-24 Caterpillar Inc Piston assembly for use in a free piston internal combustion engine
US6668809B2 (en) 2001-11-19 2003-12-30 Alvin Lowi, Jr. Stationary regenerator, regenerated, reciprocating engine
DE10219549B4 (de) 2002-04-25 2004-03-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Freikolben-Verbrennungsvorrichtung mit elektrischem Lineartrieb
US7082909B2 (en) 2002-04-25 2006-08-01 Deutsches Zentrum Fur Luft- Und Raumfahrt E.V. Free-piston device with electric linear drive
DE10242141A1 (de) 2002-09-03 2004-03-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Freikolben-Verbrennungsvorrichtung mit elektrischem Lineartrieb
SE525796C2 (sv) * 2002-09-16 2005-04-26 Volvo Technology Corp Energiomvandlare inrättad så att den anpassar sin uteffekt beroende på den erforderliga lasten
AU2003236392A1 (en) 2002-11-12 2004-05-27 Edward Wechner High speed solenoid valve
JP2005155345A (ja) 2003-11-20 2005-06-16 Denso Corp フリーピストンエンジンおよびこれを用いた発電装置
US7156056B2 (en) 2004-06-10 2007-01-02 Achates Power, Llc Two-cycle, opposed-piston internal combustion engine
US6904876B1 (en) * 2004-06-28 2005-06-14 Ford Global Technologies, Llc Sodium cooled pistons for a free piston engine
DE102005006340B4 (de) 2004-07-26 2008-08-07 Dolezal, Horst, Dipl.-Ing. (FH) Freikolben-Energieerzeuger
JP2006170071A (ja) 2004-12-15 2006-06-29 Denso Corp フリーピストンエンジンの制御装置及び制御方法
DE102004062440B4 (de) 2004-12-16 2006-09-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Freikolbenvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Freikolbenvorrichtung
GB2428450B (en) 2005-07-15 2007-08-01 Lotus Car Opposed piston engine with variable timing
DE102005056823A1 (de) 2005-11-23 2007-05-31 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Einrichtung einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine
US8091519B2 (en) 2006-05-12 2012-01-10 Bennion Robert F Paired-piston linear engine
DE102006029532A1 (de) 2006-06-20 2007-12-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Freikolbenvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Freikolbenvorrichtung
WO2008028216A1 (en) 2006-09-05 2008-03-13 Edward Wechner An improved free-piston engine
DE102008030633B4 (de) 2008-06-24 2010-04-29 Umc Universal Motor Corporation Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Freikolbenvorrichtung
DE102008053068C5 (de) 2008-10-24 2023-11-23 TRIVIUM Business Development Company AG Freikolbenmotor mit variablem Hub, Verfahren zum Betreiben eines Freikolbenmotors und Verwendung von Öffnungen in einer Kolbenaufnahme
DE102008053069B4 (de) 2008-10-24 2015-07-02 Umc Universal Motor Corporation Gmbh Freikolbenmotor mit variablem Hub und Verfahren zum Betreiben eines Freikolbenmotors
US8887690B1 (en) 2010-07-12 2014-11-18 Sturman Digital Systems, Llc Ammonia fueled mobile and stationary systems and methods
US8616162B2 (en) 2010-11-04 2013-12-31 GM Global Technology Operations LLC Opposed free piston linear alternator
US9482153B2 (en) 2011-01-26 2016-11-01 Achates Power, Inc. Oil retention in the bore/piston interfaces of ported cylinders in opposed-piston engines
GB2490397A (en) 2011-04-25 2012-10-31 Ecomotors Internat Inc Cylinder having a first plurality of intake ports and a second plurality of intake ports at respective first and second distances from a crankshaft
US9309807B2 (en) 2011-05-18 2016-04-12 Achates Power, Inc. Combustion chamber constructions for opposed-piston engines
GB2493061A (en) 2011-07-15 2013-01-23 Ecomotors Internat Inc Opposed piston engine with toroidal combustion chamber
JP6215848B2 (ja) 2012-02-21 2017-10-18 アカーテース パワー，インク． 対向ピストン式２ストロークエンジンのための排気管理戦略
US8671922B2 (en) * 2012-05-30 2014-03-18 Motiv Engines LLC Combustion chamber intake and exhaust shutter
DE102012111067B3 (de) 2012-11-16 2014-02-13 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Freikolbenvorrichtung
US20150300241A1 (en) 2014-02-04 2015-10-22 Ronald A. Holland Opposed Piston Engine
US9719415B2 (en) 2015-01-15 2017-08-01 Etagen, Inc. Energy storage and conversion in free-piston combustion engines
US10161345B2 (en) 2016-01-15 2018-12-25 Achates Power, Inc. Control of airflow in a uniflow-scavenged, two-stroke cycle, opposed-piston engine during transient operation
US10119493B2 (en) 2016-02-29 2018-11-06 Achates Power, Inc. Multi-layered piston crown for opposed-piston engines

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060201456A1 (en) * 2002-03-15 2006-09-14 Advanced Propulsion Technologies, Inc. Internal combustion engine
US20060042575A1 (en) * 2004-08-28 2006-03-02 Joachim Schmuecker Hydraulic synchronizing coupler for a free piston engine
WO2007085344A1 (de) * 2006-01-26 2007-08-02 Robert Bosch Gmbh Freikolbenmaschine
CN103842634A (zh) * 2011-07-29 2014-06-04 阿凯提兹动力公司 对置活塞发动机中的汽缸的冲击冷却
US20130167798A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-04 John Lawler Methods and Systems for Managing a Clearance Gap in a Piston Engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112196669A (zh) * 2020-12-02 2021-01-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 具有多级回复装置的自由活塞发电系统
CN112196669B (zh) * 2020-12-02 2021-04-30 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 具有多级回复装置的自由活塞发电系统
CN114320644A (zh) * 2021-12-17 2022-04-12 中国北方发动机研究所(天津) 一种新型的双对置发动机用冷却结构

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