DE102014101274A1

DE102014101274A1 - Lineargeneratorbaugruppe mit Viertaktarbeitszyklus und Fahrzeug mit derselben

Info

Publication number: DE102014101274A1
Application number: DE102014101274.7A
Authority: DE
Inventors: Alan G. Holmes
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2034-02-04
Also published as: US20140216411A1; US9038581B2; CN103982295A; CN103982295B; DE102014101274B4

Abstract

Es ist eine Lineargeneratorbaugruppe vorgesehen, die einen Block aufweist, der einen Zylinder definiert. Der Zylinderblock weist Einlasskanalanschlüsse, an denen ein Fluid in den Zylinder eintritt, Auslasskanalanschlüsse, an denen ein Fluid aus dem Zylinder ausgelassen wird, und einen Kraftstoffkanalanschluss auf. Aktivierbare Spulen umgeben den Zylinder. Ein erster und ein zweiter magnetischer oder magnetisierbarer Kolben sind in dem Zylinder enthalten, und sie sind in dem Zylinder in Ansprechen auf eine Aktivierung ausgewählter der Kolben und in Ansprechen auf eine Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder positionierbar, um selektiv einen Viertaktarbeitszyklus herzustellen, der einen Einlasstakt, einen Kompressionstakt, einen Expansionstakt und einen Auslasstakt aufweist und komprimiertes Gas und/oder elektrische Energie erzeugt. Der Viertaktarbeitszyklus kann verändert werden, um an Änderungen in der angeforderten Leistung angepasst zu werden, wodurch eine erforderliche Ausgangsleistung mit Effizienzbetrachtungen ausgeglichen wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegenden Lehren umfassen allgemein eine Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen.
HINTERGRUND
Fahrzeugkonstrukteure bemühen sich, Fahrzeuge mit bezüglich des Kraftstoffs hocheffizienten Kraftmaschinen oder anderen Leistungsquellen anzutreiben. Es sind Kraftmaschinen wünschenswert, die geringe Kraftstoffemissionen erreichen, mit kostengünstigen Kraftstoffen arbeiten und von relativ geringer Komplexität sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Lineargeneratorbaugruppe vorgesehen, die einen Zylinderblock aufweist, der einen Zylinder definiert. Der Zylinderblock weist Einlasskanalanschlüsse, an denen ein Fluid in den Zylinder eintritt, Auslasskanalanschlüsse, an denen ein Fluid aus dem Zylinder ausgelassen wird, und einen Kraftstoffkanalanschluss auf, durch den ein Fluid dem Zylinder selektiv zur Verbrennung zugeführt wird. Mehrere aktivierbare Spulen umgeben den Zylinder. Ein erster und ein zweiter Kolben sind in dem Zylinder enthalten. Die Kolben sind entweder magnetisch oder magnetisierbar. Ein Elektronikcontroller ist funktional mit den Spulen verbunden, und er ist ausgebildet, um verschiedene der Spulen selektiv zu aktivieren, um dadurch den ersten und den zweiten Kolben asymmetrisch in dem Zylinder zu bewegen, wobei die Aktivierung der Spulen und die Verbrennung des Kraftstoffs dadurch einen Viertaktarbeitszyklus herstellen, der ein komprimiertes Gas und/oder elektrische Energie erzeugt. Der Viertaktarbeitszyklus kann verändert werden, um an Änderungen der angeforderten Leistung angepasst zu werden, wodurch eine erforderliche Ausgangsleistung mit Effizienzbetrachtungen ausgeglichen wird.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der besten Weisen zum Ausführen der vorliegenden Lehren leicht offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht eines Antriebsstrangs mit einer Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen, die eine Welle antreibt und elektrische Energie liefert.
2 ist eine schematische Darstellung in einer Draufsicht eines Zylinderblocks, der ausgebildet ist, um eine Lineargeneratorbaugruppe mit vier Arbeitszylindern bereitzustellen.
3 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem Einlasstakt eines ersten Viertaktarbeitszyklus befinden.
4 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem Kompressionstakt befinden.
5 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem Expansionstakt befinden.
6 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem Auslasstakt befinden.
7 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei die Kolben in eine Rückstellposition bewegt sind.
8 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem reduzierten Einlasstakt eines alternativen Viertaktarbeitszyklus befinden.
9 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem Kompressionstakt befinden.
10 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem Expansionstakt befinden.
11 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem Auslasstakt befinden.
12 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei die Kolben in eine Rückstellposition bewegt sind.
13 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem Einlasstakt eines geometrisch unterexpandierten alternativen Viertaktarbeitszyklus befinden.
14 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem Kompressionstakt befinden.
15 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem geometrisch unterexpandierten Expansionstakt befinden.
16 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei sich die Kolben in einer Position nach einem Auslasstakt befinden.
17 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1, wobei die Kolben in eine Rückstellposition bewegt sind.
18 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht eines Fahrzeugs mit der Lineargeneratorbaugruppe mit Kanalanschlüssen von 1.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 einen Antriebsstrang 10, der eine Lineargeneratorbaugruppe 12 und optional eine Turbine 14 aufweist, die funktional mit der Lineargeneratorbaugruppe 12 verbunden ist, um eine Welle 16 zu drehen. Die Lineargeneratorbaugruppe 12 ist auch funktional mit einer elektrischen Einrichtung 18 verbunden, um elektrische Energie zu liefern oder aufzunehmen. Die Lineargeneratorbaugruppe 12 wird durch einen Elektronikcontroller 20 gesteuert, wie es hierin beschrieben ist, um einen variablen Viertaktarbeitszyklus bereitzustellen. Speziell steuert der Controller 20 eine elektrische Leistung, die Spulen 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, 21F, 21G und 21H durch elektrische Drahtbündel 25A, 25B, 25C, 25D, 25E, 25F, 25G bzw. 25H zugeführt wird. Die Drahtbündel 25A–35H können jeweils zwei Übertragungsdrähte aufweisen, um einen Strom durch die Spulen zu leiten. Die Einrichtung 18 für elektrische Energie kann eine Energiespeichereinrichtung sein, wie beispielsweise eine Batterie, welche elektrische Energie liefert, wie sie für die Spulen benötigt wird. Der Controller 20 kann einen integrierten Leistungswechselrichter aufweisen, der einen Strom, der von der Energiespeichereinrichtung 18 an die Spulen 21A–21H geliefert wird, in die Form eines gepulsten oder Wechselstroms umwandelt. Bei den hierin beschriebenen Ausführungsformen wird die elektrische Einrichtung 18 als eine Energiespeichereinrichtung 18 bezeichnet.
Die Spulen 21A–21H sind voneinander entlang einer Länge des Zylinders 24 an speziellen Positionen bezogen auf die Einlasskanalanschlüsse 32, die Auslasskanalanschlüsse 44 und in Abhängigkeit von einer Länge der Kolben 26, 28 beabstandet. Die Spulen 21A–21H sind derart positioniert, dass sich die Kolben 26, 28 gemäß einem ausgewählten Viertaktarbeitszyklus bewegen, wenn eine oder mehrere der Spulen selektiv durch den Controller 20 gemäß einem Algorithmus aktiviert werden, der in einem Prozessor 23 des Controllers 20 gespeichert ist. Zumindest einer der Takte in dem Viertaktarbeitszyklus kann verändert werden, um den Zyklus derart anzupassen, dass er erforderliche Energieausgabeanforderungen erfüllt. Das heißt, dass die Kolben 26, 28 derart gesteuert werden können, dass sie asymmetrisch in dem Zylinder 24 bewegt werden und dass er Einlasstakt oder Auslasstakt variiert werden kann. Wie es hierin verwendet wird, bewegen sich die Kolben 26, 28 ”asymmetrisch”, wenn sich der Kolben 26 während eines Takts um eine andere Distanz als der Kolben 28 in dem Zylinder 24 bewegt. Wenn sich Anweisungen bezüglich der Ausgangsleistung ändern, kann der Viertaktarbeitszyklus verändert werden, wobei dieser von einem Zyklus mit einem geometrisch kleineren Einlass- und einem geometrisch kleineren Kompressionstakt als ein Expansions- und ein Auslasstakt, das heißt von einem Atkinson- oder einem Miller-Zyklus, wie er unter Bezugnahme auf 8 bis 12 beschrieben ist, in einen Zyklus mit einem geometrisch ähnlichen Einlass-, Kompressions-, Expansions- und Auslasstakt verändert wird, das heißt in einen Otto- oder Dieselzyklus, wie er unter Bezugnahme auf 3 bis 7 beschrieben ist. Wenn die Ausgangsenergie in der Form eines komprimierten Gases vorliegt, das an eine Turbine 14 zum Drehen der Welle 16 geleitet wird, dann kann der Controller 20 den Zyklus zusätzlich derart variieren, dass ein Zyklus mit einem geometrisch größeren Einlass- und einem geometrisch größeren Kompressionstakt als ein Expansions- und ein Auslasstakt geschaffen wird, das heißt mit einem unterexpandierten Expansionstakt, wie er unter Bezugnahme auf 13–17 beschrieben wird, wodurch sichergestellt wird, dass der Druck des komprimierten Gases, das zu der Turbine ausgelassen wird, zum Drehen der Welle ausreicht. Tatsächlich kann der Expansionstakt derart gesteuert werden, dass die elektrische Ausgangsleistung gerade ausreicht, um den Lineargenerator 12 in Betrieb zu halten, so dass ein maximaler Abgasdruck zum Verrichten von Arbeit an der Welle 16 erhalten wird und die gesamte Arbeitsausgabe des Antriebsstrangs 10 an der Welle verfügbar ist.
Die Lineargeneratorbaugruppe 12 von 1 weist einen Zylinderblock 22 auf, der einen Zylinder 24 definiert. Ein erster magnetischer oder magnetisierbarer Kolben 26 und ein zweiter magnetischer oder magnetisierbarer Kolben 28 sind in den Zylinder 24 enthalten. Die Kolben 26, 28 können permanent magnetisiert sein, oder sie können ein Material enthalten, das magnetisiert werden kann, wie beispielsweise ein ferromagnetisches Material. Die Kolben 26, 28 werden als ”freie” Kolben bezeichnet, da sie nicht mit einer Pleuelstange oder einer anderen Komponente mechanisch verbunden sind, die ihre Bewegung innerhalb des Zylinders 24 beeinflussen könnte. Stattdessen können die Kolben 26, 28 innerhalb des Zylinders 24 an einen beliebigen Ort bewegt werden, wobei sie dem Muster der Aktivierung der Spulen 21A–21H ausgesetzt sind. Die Kolben 26, 28 werden als ”entgegengesetzte” Kolben bezeichnet, da sich das Arbeitsvolumen des Zylinders zwischen den Kolben 26, 28 befindet. Da die Kolben 26 und 28 magnetisch oder magnetisierbar sind, wenn eine beliebige der Spulen 21A–21H aktiviert wird, wird ein Magnetfeld erzeugt, das auf die Kolben 26 oder 28 wirken kann, wenn eine aktivierte der Spulen 21A–21H zumindest teilweise bezüglich des Kolbens 26 oder 28 radial nach außen gerichtet ist oder sich der Kolben 26 oder 28 in einer vorbestimmten engen Nachbarschaft der aktivierten Spule 21A–21H befindet. In 1 sind die Spulen 21A–21H derart gezeigt, dass sie den Zylinder 24 umgeben. Der Block 22 kann von ausreichender Dicke sein, so dass die Spulen 21A–21H in den Block 22 eingebunden sind.
1 zeigt lediglich einen Zylinder 24. Der Block 22 kann mehrere Zylinder 24 enthalten. Beispielsweise zeigt 2 einen Block 122, der vier Zylinder 24 enthält, die derart angeordnet sind, dass sie ein Quadrat bilden. Da die Lineargeneratorbaugruppe 12 Energie ohne eine Kurbelwelle und ohne Einlass- und Auslassventile, die eine Fluidströmung in den Zylinder 24 und aus diesem steuern, an eine Welle liefern kann, können mehrere Zylinder 24 in einer Vielzahl von Orientierungen ohne die Notwendigkeit angeordnet sein, die Kolben mit einer Kurbelwelle zu verbinden oder eine Nockenwelle irgendwelchen Ventilen überlagern zu müssen. Jeder Zylinder 24 weist einen separaten Satz von Kolben 26, 28 auf, und es wird ein Viertaktarbeitszyklus in jedem Zylinder 24 ausgeführt.
Der Block 22 definiert eine Zylinderwand 30, die mehrere Einlasskanalanschlüsse 32 aufweist, durch die ein Fluid aus einer Fluidquelle an den Zylinder 24 geliefert werden kann. Bei einer Ausführungsform kann das Fluid Luft sein. In 1 ist das Fluid derart gezeigt, dass es durch einen Durchgang 34 zu den Einlasskanalanschlüssen 32 geleitet wird. Das Fluid wird aus einer Fluidquelle durch einen Fluideinlass 36 geliefert, wie es durch den Pfeil A gezeigt ist, und zu einem Kompressor 38, anschließend über einen Durchgang 40 zu einem Wärmetauscher 42, wie es durch den Pfeil B angegeben ist, und über den Durchgang 34 zu den Einlässen 32 geleitet, wie es durch den Pfeil C angegeben ist. Der Wärmetauscher 42 kann ein Zwischenkühler sein, um die Aufladungsdichte des Fluids zu verbessern.
Die Zylinderwand 30 weist auch mehrere Auslasskanalanschlüsse 44 auf, die in 1 derart gezeigt sind, dass sie durch den zweiten Kolben 28 blockiert sind. Wenn die Auslasskanalanschlüsse 44 nicht blockiert sind, kann ein Fluid durch einen Durchgang 46, wie es durch Pfeile D angegeben ist, zu der Turbine 14 strömen. In Abhängigkeit von dem Viertaktarbeitszyklus, der in dem Zylinder 24 auftritt, kann das Fluid zumindest teilweise komprimiert sein, wenn es die Auslasskanalanschlüsse 44 verlässt, so dass es in der Turbine 14 expandiert und bewirkt, dass die Turbine 14 die Welle 16 dreht und Arbeit an der Welle verrichtet. Ein Wärmetauscher 47 kann vorgesehen sein, so dass Wärme aus dem Fluid entnommen werden kann, das von der Turbine 14 in der Richtung des Pfeils E ausgelassen wird, bevor das Fluid schließlich durch ein Abgasrohr 49 in die Richtung des Pfeils F direkt in die Atmosphäre oder, falls erforderlich, zu einem Abgassystem ausgelassen wird. Die Wärmetauscher 42 und 47 können kombiniert werden, um einen Vorwärmer eines Regenerators zu bilden, um die thermische Effizienz des Antriebsstrangs 10 zu verbessern, wenn die Druckverhältnisse von A zu B und von D zu E ausreichend sind. Wenn die Lineargeneratorbaugruppe 12 mit Kanalanschlüssen und der Antriebsstrang 10 in ein Kraftfahrzeug eingebunden sind, kann ein herkömmliches Abgasnachbehandlungssystem verwendet werden, das solche Merkmale wie einen katalytischen Wandler (nicht gezeigt) oder einen Abgasrückführungspfad (nicht gezeigt) umfassen kann, um die Menge bestimmter, zuvor ermittelter Bestandteile in einem beliebigen Abgas zu verringern, welches durch das Abgasrohr 49 austritt.
Alternativ kann der Controller 20 die Kolben 26, 28 derart steuern, dass das ausgelassene Fluid keine signifikante Kompression erhält und stattdessen die Bewegung der Kolben 26, 28 verwendet wird, um elektrische Energie zu erzeugen, die an die Einrichtung 18 für elektrische Energie geliefert werden kann. Das heißt, dass der Controller 20 elektrische Schalter aufweisen kann, die eingestellt sind, um zu bewirken, dass ein elektrischer Strom von ausgewählten der Spulen 21A–21H zu der Energiespeichereinrichtung 18 fließt, wenn die Kolben 26, 28 die entsprechenden der Spulen 21A–21H während des Expansionstakts des Zyklus passieren.
Der Zylinder 24 weist einen im Wesentlichen zentral angeordneten Kraftstoffkanalanschluss 50 auf, der zwischen den Einlasskanalanschlüssen 32 und den Auslasskanalanschlüssen 44 positioniert ist. Der Kraftstoffkanalanschluss 50 steht mit einer Kraftstoffquelle, wie beispielsweise einer Kraftstoffquelle 61 von 18, und einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung in Fluidverbindung, die selektiv gesteuert werden kann, um Kraftstoff in den Zylinder 24 einzuspritzen. Ein optionaler Zündfunkenanschluss 52 ist ebenso zentral zwischen den Einlasskanalanschlüssen 32 und den Auslasskanalanschlüssen 44 angeordnet. Der Zündfunkenanschluss 52 ist vorgesehen, wenn die Kolben 26, 28 optional gemäß einem Viertaktarbeitszyklus steuerbar sein sollen, der einen Kraftstofftyp verwendet, welcher eine Funkenzündung erfordert. Beispielsweise ist der Zündfunkenanschluss 52 vorgesehen, wenn der Kraftstoff Benzin ist, und der Controller 20 kann die Kolben 26, 28 gemäß einem Ottozyklus oder einem alternativen Viertaktarbeitszyklus mit Funkenzündung steuern. Wenn der Kraftstoff Dieselkraftstoff ist, ist ein Zündfunkenanschluss 52 nicht notwendigerweise vorgesehen, und der Viertaktarbeitszyklus kann ein Dieselzyklus oder ein alternativer Kompressionszündungszyklus sein.
3–6 zeigen, dass die Kolben gesteuert werden, um gemäß einem Viertaktarbeitszyklus bewegt zu werden, der ein Ottozyklus in dem Fall von funkengezündeten Kraftstoffen oder ein Dieselzyklus in dem Fall von Kompressionszündungskraftstoffen ist. Der Controller 20 und die Energiespeichereinrichtung 18 sind lediglich in 7 gezeigt, sie sind jedoch ebenso in den Abschnitten des Zyklus, die in 3–6 dargestellt sind, mit den Spulen 21A–21H funktional verbunden. 3 zeigt die Kolben 26, 28 derart, dass sie an dem Ende eines Einlasstakts positioniert sind, 4 zeigt die Kolben 26, 28 derart, dass sie an dem Ende eines Kompressionstakts positioniert sind, 5 zeigt die Kolben 26, 28 derart, dass sie an dem Ende eines Expansionstakts positioniert sind, und 6 zeigt die Kolben 26, 28 derart, dass sie an dem Ende eines Auslasstakts positioniert sind. 7 zeigt, dass die Kolben 26, 28 gesteuert werden, um zu einer Rückstellposition bewegt zu werden, bevor der Viertaktarbeitszyklus von 3–6 wiederholt wird. 7 zeigt die Kolben 26, 28 derart, dass sie nach einem fünften Takt, in welchem sich die Kolben 26, 28 von den Auslasspositionen von 6 zu den Rückstellpositionen bewegen, in den Rückstellpositionen positioniert sind. Die Kolbenbewegung zwischen der Position von 6 und der Position von 7 ist nicht Teil des Arbeitszyklus. Das heißt, dass die gesamte Arbeit des Fluids mittels des Einlass-, Kompressions-, Expansions- und Auslasstakts von 3–6 verrichtet wird. Wie hierin verwendet, ist ein ”Otto”-Zyklus ein Zyklus, bei welchem der Einlasstakt derart ausgebildet ist, dass er symmetrisch mit dem Expansionstakt ist. Das heißt, dass die Kolben 26, 28 gesteuert werden, um in 3, an dem Ende des Einlasstakts, und in 5, an dem Ende des Auslasstakts, derart beabstandet zu sein, dass die Differenz des Volumens zwischen den Zylindern 26, 28 an dem Ende des Einlasstakts von 3 im Vergleich zu dem Kompressionstakt von 4 im Wesentlichen gleich der Differenz des Volumens zwischen den Zylindern an dem Ende des Expansionstakts von 5 im Vergleich zu dem Kompressionstakt von 4 ist. Ein ”Diesel”-Zyklus ist ein Zyklus, der denselben Viertaktarbeitszyklus wie der Ottozyklus aufweist, bei dem jedoch die Expansion eine Folge einer Kompressionszündung eines Kraftstoffs und theoretisch einer Verbrennung des Kraftstoffs, wie er eingespritzt wird und sich mit der Luft in dem Zylinder vermischt, bei konstantem Druck anstelle einer Folge einer Funkenzündung eines Kraftstoffs und theoretisch einer Verbrennung eines Kraftstoffs, der bereits mit der Luft in dem Zylinder vermischt ist, bei konstantem Volumen ist.
In dem Viertaktarbeitszyklus, der in 3–6 dargestellt ist, beginnen die Zylinder 26, 28 bei den Startpositionen von 7, wobei die Einlasskanalanschlüsse 32 durch den Kolben 26 blockiert sind. Die Kolben 26, 28 werden in den Startpositionen von 7 angeordnet, indem die Spulen 21B, 21C und 21D aktiviert werden. Die Kolben 26, 28 werden anschließend durch das Magnetfeld, das infolge des Stroms hergestellt wird, der an die Spulen 21A, 21B, 21E und 21F geliefert wird, gemäß einem Einlasstakt bewegt. Das Magnetfeld stellt Kräfte her, welche den Kolben 26 nach außen zu einer Position zwischen den Einlasskanalanschlüssen 32 und einer ersten Stirnwand 56 des Zylinders 24 vorspannen, um die Auslasskanalanschlüsse 32 freizugeben. Das Magnetfeld, das durch den Strom hergestellt wird, der an die Spule 21G geliefert wird, spannt den Kolben 28 nach außen in die entgegengesetzte Richtung zu einer Position ungefähr auf halber Strecke zwischen dem Kraftstoffkanalanschluss 50 und einer zweiten Stirnwand 58 entgegengesetzt zu der ersten Stirnwand 56 vor, um die Auslasskanalanschlüsse 44 vollständig abzudecken. Die Auslasskanalanschlüsse 44 sind weiter von dem Kraftstoffkanalanschluss 50 entfernt als ein Dichtungsring 60 des Kolbens 28, so dass kein Arbeitsfluid, das an den Abschnitt des Zylinders 24 zwischen den Kolben 26, 28 geliefert wird, während des Einlasstakts durch die Auslasskanalanschlüsse 44 entweichen kann.
Nachdem das Arbeitsfluid während des Einlasstakts von 3 durch die Einlasskanalanschlüsse 32 gelangt ist, steuert der Controller 20 den elektrischen Leistungsfluss zu den Spulen derart, dass nur die Spulen 21C, 21D, 21E und 21F aktiviert werden und die Kolben 26, 28 dadurch von den Positionen in 3 zu den Positionen in 4 bewegt werden, wodurch ein Kompressionstakt erzeugt wird. Der Strom, der an die Spulen 21C, 21D geliefert wird, erzeugt ein Magnetfeld, das den Kolben 26 in Richtung des Zentrums des Zylinders 24 bewegt, so dass sich ein Dichtungsring 62 des Kolbens 26 zwischen den Einlasskanalanschlüssen 32 und dem Kraftstoffkanalanschluss 50 befindet. Eine elektrische Leistung wird zum Erzeugen eines Magnetfelds an die Spulen 21E, 21F geliefert, so dass der Kolben 28 in Richtung des Zentrums des Zylinders 24 bewegt wird, wobei sich der Dichtungsring 60 zwischen den Auslasskanalanschlüssen 44 und dem Kraftstoffkanalanschluss 50 befindet. An dem Ende des Kompressionstakts befinden sich die Kolben 26, 28 in den Positionen, die in 4 gezeigt sind, und sowohl die Einlasskanalanschlüsse 32 als auch die Auslasskanalanschlüsse 44 sind gegenüber den Arbeitsvolumen zwischen den Kolben 26, 28 blockiert.
Kraftstoff wird unter Verwendung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die mit dem Kanalanschluss 50 verbunden ist, in das Arbeitsvolumen eingespritzt. Wenn der Kraftstoff Dieselkraftstoff ist, dann wird der Kraftstoff hauptsächlich an dem Ende des Kompressionstakts eingespritzt. Wenn der Kraftstoff Benzin anstelle von Dieselkraftstoff ist, dann wird der Kraftstoff an dem Ende des Einlasstakts eingespritzt, und es wird an dem Ende des Kompressionstakts ein Zündfunken durch eine Zündkerze an dem Zündfunkenanschluss 52 erzeugt. Der Kraftstoff-Fluidgemisch verbrennt an dem Ende des Kompressionstakts und treibt die Kolben 26, 28 in Richtung der jeweiligen Stirnwände 56, 58 an, und die Aktivierung der Spulen wird gleichzeitig während des Expansionstakts unter Verwendung von elektrischer Energie von der Speichereinrichtung 18 von einer Vorspannung der Kolben 26, 28 in die Bewegungsrichtung in eine Vorspannung der Kolben entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung verändert, wodurch elektrische Energie für die Speichereinrichtung 18 erzeugt wird, so dass die Spulen 21C, 21D, 21E und 21F zu Beginn des Expansionstakts weiterhin aktiviert sind. Die Kolben 26, 28 bewegen sich daher gemäß einem Expansionstakt von den Positionen in 4 zu den Positionen in 5, bei denen die Einlasskanalanschlüsse 32 durch den Kolben 26 blockiert sind und die Auslasskanalanschlüsse 44 freigegeben sind. Ein Vergleich von 3 und 5 veranschaulicht, dass das Volumen zwischen den Kolben 26, 28 an dem Ende des Einlasstakts von 3 im Wesentlichen gleich dem Volumen zwischen den Kolben 26, 28 an dem Ende des Expansionstakts von 5 ist.
Nach dem Expansionstakt schaltet der Controller 20 die aktivierten Spulen auf lediglich die Spulen 21E, 21F und 21G um, um die Kolben 26, 28 zu den Positionen in einem Auslasstakt zu bewegen, die in 6 gezeigt sind. Der Kolben 26 bewegt sich in Richtung des Kolbens 28 unmittelbar benachbart zu den Auslasskanalanschlüssen 44, und der Kolben 28 bewegt sich in Richtung des Kolbens 26, wodurch das Fluid aus den Auslasskanalanschlüssen 44 gedrängt wird, und er stoppt bei einer Position, bei welcher der Kolben 28 die Auslasskanalanschlüsse 44 blockiert. Die Kolben 26, 28 werden anschließend zu den Rückstellpositionen von 7 bewegt, wenn der Viertaktarbeitszyklus abgeschlossen ist. Lediglich die Spulen 21B, 21C und 21D werden aktiviert, um die Kolben 26, 28 zu der Position von 7 zu bewegen, in der die Einlasskanalanschlüsse 32 durch den Kolben 26 blockiert sind. Zusätzliches nicht verbranntes Arbeitsfluid kann anschließend an den Zylinder 24 geliefert werden, und der Zyklus kann wiederholt werden, was mit der Bewegung der Zylinder 26, 28 zu den Positionen beginnt, die in 3 als ein Einlasstakt gezeigt sind.
Bei einer Ausführungsform kann der Kolben 26 oder der Zylinder 24 derart ausgebildet sein, dass ein Teil des verbrannten Fluids an dem Kolben 26 vorbei in den Endabschnitt 57 des Zylinders 24 zwischen dem Kolben 26 und der Stirnwand 56 entweicht, wie es in 5 angegeben ist. Beispielsweise kann ein linearer Schlitz in dem Kolben 26 gebildet sein, oder der Block 22 kann mit einem Durchgang oder einer Aussparung gebildet sein, der bzw. die sich um den Kolben 26 von einer Position in der Nähe des Zentrums des Zylinders 24 bis zu dem Endabschnitt 57 erstreckt. Das in dem Endabschnitt 57 eingeschlossene Gas stellt eine Polsterung mit einem Rückfedereffekt bereit und drängt den Kolben 26 dazu, sich in Richtung der Auslassposition von 6 an dem Ende des Auslasstakts von 5 zu bewegen, wodurch die elektrische Leistung verringert wird, die für die Spulen 21E, 21F zum Bewegen des Kolbens 26 erforderlich ist. Der Endabschnitt 57 kann als ein ”Ausfederungsraum” des eingeschlossenen Gases in Richtung des Kolbens 26 bezeichnet werden (d. h. auf der nicht zündenden Rückseite des Kolbens 26), um den Betrag der Kraft zu verringern, die magnetisch zum Bewegen des Kolbens 26 erzeugt werden muss. Ein ähnlicher Endabschnitt oder Ausfederungsraum kann außerhalb des Kolbens 28 zwischen dem Kolben 28 und der Stirnwand 58 vorgesehen sein.
Der Viertaktarbeitszyklus von 3–6 ist sehr effizient, da Reibungsverluste ohne eine Kurbelwelle oder einen Ventiltrieb minimiert werden. Da eine ausgeglichene Verbrennung erreichbar ist, kann darüber hinaus eine beliebige Abgasbehandlung gemäß herkömmlichen Verfahren zur Fahrzeugabgasbehandlung erfolgen. Das heißt, dass ein Einlasstakt, während dessen die Auslasskanalanschlüsse 44 abgedeckt sein können, und ein Auslasstakt, während dessen die Einlasskanalanschlüsse 32 abgedeckt sein können, ermöglichen, dass die Menge der Vermischung von Luft in dem Abgas derart begrenzt und gesteuert werden kann, dass in dem Fall einer Funkenzündung ein herkömmlicher katalytischer Wandler sehr effizient arbeiten kann. Darüber hinaus kann der Druck des Abgases im Wesentlichen oberhalb des Drucks der Einlassluft liegen, wodurch ermöglicht wird, das ein größerer Betrag an verwendbarer Arbeit durch eine Abgasturbine erzeugt wird.
Die Lineargeneratorbaugruppe 12 ist auch unmittelbar an Änderungen in der gewünschten Ausgabe anpassbar, um die Leistung, die durch einen Otto- oder Dieselzyklus von 3–6 geliefert wird, mit der Kraftstoffeffizienz eines Atkinson- oder Miller-Zyklus auszugleichen, der in 8–12 gezeigt ist. Das heißt, dass der Lineargenerator 12 gemäß einem variablen Viertaktarbeitszyklus steuerbar ist. In 8 ist der Einlasstakt des Zyklus verkürzt oder reduziert, wie es durch einen Vergleich der Positionen der Kolben 26, 28 an dem Ende des Einlasstakts von 3 offensichtlich ist. Das heißt, dass anstelle einer Aktivierung der Spulen 21A, 21B und 21G wie bei dem Otto- oder Dieselzyklus von 4 lediglich die Spulen 21A, 21B und 21F aktiviert werden. Der Kolben 28 bewegt sich daher in dem Einlasstakt von 8 näher an das Zentrum des Zylinders 24 heran. Der Controller 20 aktiviert die Spulen 21A–21F in dem Kompressions-, Expansions- und Auslasstakt von 9–11 und auch in dem Rückstelltakt von 12 gemäß denselben Mustern, die bezogen auf 4–7 beschrieben sind. Der Viertaktarbeitszyklus von 8–11 unterscheidet sich von dem Viertaktarbeitszyklus von 3–6 darin, dass der Einlasstakt von 8 verkürzt ist. Das Kompressionsverhältnis wird in dem Arbeitszyklus von 8–11 im Vergleich zu dem Arbeitszyklus von 3–6 konstant gehalten, da sich die Kolben 26, 28 an dem Ende des Kompressionstakts in 9 näher beieinander befinden als in 4. Dies führt zu einem größeren Expansionsverhältnis (welches das Volumen zwischen den Zylindern 26, 28 an dem Ende des Expansionstakts (10) dividiert durch das Volumen zwischen den Zylindern 26, 28 an dem Beginn des Expansionstakts (9) ist), da die Bewegung der Kolben 26, 28 von den Positionen von 9 zu den Positionen von 10 zu einer größeren Änderung in dem Volumen zwischen den Kolben 26, 28 als dann führt, wenn die Kolben 26, 28 von den Positionen in 4 zu den Positionen in 5 bewegt werden. 10 zeigt ein größeres Volumen zwischen den Kolben 26, 28 als in 8. Das erhöhte Expansionsverhältnis ist mit einer besseren Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbunden, liefert jedoch weniger Leistung als in dem Otto- oder Dieselzyklus von 3–7, da die verwendete Menge an Luft und Kraftstoff durch den kürzeren Einlasstakt verringert ist, so wie eine verringerte Leistungsausgabe an der Welle 16, da der Druck des Arbeitsfluids, das an die Turbine 14 geliefert wird, verringert ist. Wenn der Lineargenerator 12 beispielsweise an einem Antriebsstrang 10 mit einer Turbine 14 installiert ist und die Betriebsbedingungen, die mittels verschiedener Sensoren an den Controller 20 geliefert werden, angeben, dass weniger Drehmoment an der Welle 16 erforderlich ist, dann kann der Controller 20 den Viertaktarbeitszyklus des Generators 12 von dem Zyklus von 3–7 auf den Zyklus von 8–11 verändern. Alternativ kann der Controller 20 den Betrieb gemäß dem Zyklus von 3–7 fortsetzen, die Spulen 21A–21H jedoch derart steuern, dass ein Teil der Arbeit der Kolben 26, 28 in elektrische Energie umgewandelt wird, die in der elektrischen Speichereinrichtung 18 gespeichert wird.
Wenn die Lineargeneratorbaugruppe 12 funktional mit einer Turbine 14 verbunden ist, wie es in 1 gezeigt ist, dann kann darüber hinaus ein Teil der Druckbeaufschlagung des Fluids nach dem Expansionstakt zurückgehalten werden, in dem der Expansionstakt derart gesteuert wird, dass er relativ zu dem Einlasstakt verkürzt wird. Dies kann als ein Viertaktarbeitszyklus mit einem geometrisch unterexpandierten Expansionstakt bezeichnet werden. Dieser Viertaktarbeitszyklus ist in 13–16 dargestellt, wobei die Rückstellposition der Kolben 26, 28 in 17 dargestellt ist. Der Viertaktarbeitszyklus von 13–16 ist asymmetrisch, da der Einlasstakt (d. h. die Bewegung der Kolben 26, 28 von den Positionen von 17 zu den Positionen von 13) länger als der Expansionstakt ist (d. h. die Bewegung der Kolben 26, 28 von den Positionen von 14 zu den Positionen von 15), wobei der Kolben 26 derart gesteuert wird, dass er an dem Ende des Expansionstakts, wie es in 15 gezeigt ist, näher an dem Zentrum des Zylinders 24 positioniert ist als in dem Otto- oder Dieselzyklus von 5 oder in dem Atkinson- oder Miller-Zyklus von 10. Um den verkürzten Expansionstakt zu erreichen, aktiviert der Controller 20 den Spulen 21C, 21D, 21E und 21F, er verwendet jedoch die Spulen 21C und 21D zum Aufrechterhalten der Position des Kolbens 26 anstatt zum Erzeugen elektrischer Leistung. Mit dem kürzeren Expansionstakt kann das Arbeitsfluid, das durch die Auslasskanalanschlüsse 44 in dem Auslasstakt von 15 bis 16 ausgelassen wird, anschließend zu der Turbine 14 geleitet werden, wobei zumindest ein Teil der Energie zum Expandieren an der Turbine 14 übrig bleibt, um die Welle 16 zu drehen. Der alternative, unterexpandierte Viertaktarbeitszyklus wird erzeugt, indem der Expansionstakt derart verkürzt wird, dass lediglich genug Leistung geliefert wird, um die Kolben-Zylinder-Anordnung mit einer geringen oder keiner Netto-Ausgangsleistung in Betrieb zu halten und um ein Hochdruck-Abgas zur Expansion in der Turbine 14 zu liefern, um Arbeit an der Welle zu verrichten. Die Lineargeneratorbaugruppe 12 kann somit als ein reiner Lineargenerator, der lediglich elektrische Leistung erzeugt, oder als ein Gas erzeugender Lineargenerator betrieben werden, der ein heißes Hochdruckgas zur Expansion in einer Turbine 14 mit Welle oder in einer anderen Ausgangseinrichtung erzeugt.
18 zeigt eine Anwendung der Lineargeneratorbaugruppe 12 als eine Antriebsmaschine in einem Antriebsstrang 10 eines Fahrzeugs 70. Eine Kraftstoffzufuhr 61 liefert Kraftstoff über eine Kraftstoffpumpe 63 an eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 64 an dem Kraftstoffkanalanschluss 50. Eine Zündkerze 66 ist an dem Zündkerzenanschluss 52 angebracht. Der Antriebsstrang 10 mit der Lineargeneratorbaugruppe 12, die bei 1 beschrieben ist, ist derart erweitert, dass er Antriebsachsen 72A, 72B aufweist, die Räder 71A, 71B tragen, welche über einen ersten Getriebezug 74, einen Planetenradsatz 80 und einen zweiten Getriebezug 75 durch die Lineargeneratorbaugruppe 12 mittels eines Elektromotors/Generators 76 und durch die Turbine 14 mittels der Welle 16 angetrieben werden. Das Fahrzeug 70 ist ein Hybridelektrofahrzeug, da der Elektromotor/Generator 76 als eine zweite Leistungsquelle verwendet wird. Der Motor/Generator 76 ist mit dem Getriebezug 74 über einen Planetenradsatz 80 verbunden, um die Antriebsachsen 72A, 72B anzutreiben. Die Antriebsachsen 72A, 72B drehen sich im Allgemeinen mit der gleichen Drehzahl, ein Differential 73 ermöglicht jedoch Drehzahldifferenzen zwischen den Achsen 72A, 72B aufgrund eines Schlupfs eines der Räder 71A, 71B. Die Räder 71A, 71B tragen jeweils einen entsprechenden Reifen 83A, 83B.
Der Planetenradsatz 80 weist ein Sonnenradelement 82, das als ein erstes Element bezeichnet wird, ein Trägerelement 86, das als ein zweites Element bezeichnet wird, und ein Hohlradelement 84 auf, das als ein drittes Element bezeichnet wird. Ritzelräder 87 werden drehbar durch das Trägerelement 86 getragen und kämmen sowohl mit dem Sonnenradelement 82 als auch mit dem Hohlradelement 84.
Der Elektromotor/Generator 76 weist einen drehbaren Rotor 77 und einen stationären Stator 78 auf, der an einem stationären Element 79 geerdet ist, wie beispielsweise an einem Motorgehäuse. Statorwindungen 81 sind durch elektrische Kabel 67A, 67B, 67C funktional mit dem Controller 20 verbunden und nehmen einen elektrischen Strom unter der Steuerung des Controllers 20 auf, wobei die elektrische Energie verwendet wird, die in der Energiespeichereinrichtung 18 gespeichert ist. Alternativ kann der Motor/Generator 76 durch den Controller 20 derart gesteuert werden, dass er als ein Generator arbeitet, in welchem Fall der Stator 79 einen elektrischen Strom unter der Steuerung des Controllers 20 an die Energiespeichereinrichtung 18 liefert. Der Controller 20 kann einen integrierten Leistungsgleichrichter/Leistungswechselrichter aufweisen, um einen Gleichstrom, der durch die Energiespeichereinrichtung geliefert wird, in einen Wechselstrom umzuwandeln, der zum Versorgen des Stators 79 erforderlich ist, und um einen Wechselstrom, der von dem Stator geliefert wird, in einen Gleichstrom umzuwandeln, der in elektrische Energie umgewandelt wird und als elektrische Energie in der Speichereinrichtung 18 gespeichert wird.
Der Getriebezug 74 weist ein erstes Zahnrad 90, das zur Drehung mit der Welle 16 verbunden ist, und ein zweites Zahnrad 92 auf, das mit dem ersten Zahnrad 90 kämmt und verbunden ist, um gemeinsam mit dem Träger 86 zu drehen (d. h., um mit der gleichen Drehzahl wie der Träger 86 zu drehen). Der Getriebezug 75 weist ein erstes Zahnrad 94 auf, das zur Drehung mit dem Hohlradelement 84 verbunden ist und mit einem zweiten Zahnrad 96 kämmt, das zur Drehung mit den Antriebsachsen 72A, 72B verbunden ist. Das Zahnrad 94 ist ein ringförmiges Zahnrad vom Hülsentyp, das ermöglicht, dass eine Welle, die das Zahnrad 92 mit dem Träger 86 verbindet, durch das Zahnrad 94 hindurchtritt. Die Welle 16, die durch die Turbine 14 und letztlich durch den Viertaktarbeitszyklus in dem Zylinder 24 der Lineargeneratorbaugruppe angetrieben 10 wird, ist funktional mit dem Trägerelement 86 verbunden. Die Antriebsachsen 72A, 72B sind über den Getriebezug 75 funktional mit dem Hohlradelement 84 verbunden. Der Motor/Generator 76 und die Lineargeneratorbaugruppe 12 sind daher betreibbar, um über den Planetenradsatz 80 einen Antrieb mit variabler Drehzahl an den Fahrzeugantriebsachsen 72A, 72B zu schaffen.
Der Controller 18 kann ein Eingangssignal 91 empfangen, die Fahrzeugbetriebsbedingungen angeben, die ein angewiesenes Drehmoment an den Antriebsachsen 72A, 72B umfassen, wie es beispielsweise durch einen Gaspedal-Positionssensor des Fahrzeugs bereitgestellt werden kann. Basierend auf den Eingangssignalen 91 kann der Controller 20 den Viertaktarbeitszyklus der Lineargeneratorbaugruppe 12 verändern und mehr oder weniger Wellenarbeit an der Welle 16 verrichten. Der Controller 20 kann auch den Betrieb des Motors/Generators 76 steuern, um für einen Drehmomentausgleich zu sorgen, wenn dies erforderlich ist, indem der Motor/Generator 76 als ein Motor oder als ein Generator betrieben wird, während der Controller 20 die elektrische Leistung zu oder von dem Lineargenerator 12, dem Motor/Generator 76 und der Energiespeichereinrichtung 18 in einer Kombination kombiniert, die das angewiesene Drehmoment an den Antriebsachsen 72A, 72B effektiv erzeugt. Der Motor/Generator 76 kann auch gesteuert werden, um das Drehzahlverhältnis der Welle 16 zu den Antriebsachsen 72A, 72B, wenn dies erforderlich ist, über den Planetenradsatz 80 und den Getriebezug 75 zu verändern. Dies ermöglicht, dass die Lineargeneratorbaugruppe 12 derart gesteuert wird, dass sie gemäß einem kraftstoffeffizienten Viertaktarbeitszyklus betrieben wird, wie beispielsweise gemäß dem Atkinson- oder Miller-Zyklus, wobei zusätzliche Drehmomentanforderungen durch den Motor/Generator 76 erfüllt werden, wenn dies erforderlich ist. Der Motor/Generator 76 kann auch gesteuert werden, um zur Gewinnung regenerativer Bremsenergie als ein Generator betrieben zu werden, indem ein Drehmoment an den Antriebsachsen 72A, 72B in gespeicherte elektrische Energie in der Energiespeichereinrichtung 18 umgewandelt wird. Die Verwendung der Lineargeneratorbaugruppe 12 in dem Hybridelektrofahrzeug 10 ermöglicht daher eine flexible und effiziente Zufuhr eines angeforderten Ausgangsdrehmoments mit geringen Emissionen und einer effizienten Verbrennung.
Obgleich die besten Weisen zum Ausführen vieler Aspekte der vorliegenden Lehren im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Lehren betreffen, verschiedene alternative Aspekte zum Ausüben der vorliegenden Lehren erkennen, die innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

Lineargeneratorbaugruppe, die umfasst: einen Zylinderblock, der einen Zylinder definiert, wobei der Zylinder aufweist: Einlasskanalanschlüsse, an denen ein Fluid in den Zylinder eintritt; Auslasskanalanschlüsse, an denen ein Fluid aus dem Zylinder ausgelassen wird; und einen Kraftstoffkanalanschluss, durch den Kraftstoff zur Verbrennung selektiv an den Zylinder geliefert wird; mehrere aktivierbare Spulen, die den Zylinder umgeben; einen ersten und einen zweiten Kolben, die in dem Zylinder enthalten sind; wobei der erste und der zweite Kolben magnetisch oder magnetisierbar sind; einen Elektronikcontroller, der mit den Spulen funktional verbunden und ausgebildet ist, um verschiedene der Spulen selektiv zu aktivieren, um dadurch den ersten und den zweiten Kolben asymmetrisch in dem Zylinder zu bewegen, wobei die Aktivierung der verschiedenen der Spulen und die Verbrennung des Kraftstoffs einen Viertaktarbeitszyklus herstellen, der ein komprimiertes Gas und/oder elektrische Energie erzeugt.
Lineargeneratorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Viertaktarbeitszyklus ein Ottozyklus ist.
Lineargeneratorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Viertaktarbeitszyklus ein Atkinson-Zyklus ist.
Lineargeneratorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Controller ausgebildet ist, um zumindest einen Takt des Viertaktarbeitszyklus in Ansprechen auf eine Änderung in einer angeforderten Ausgabe des komprimierten Gases und/oder der elektrischen Energie zu verändern.
Lineargeneratorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Viertaktarbeitszyklus einen Expansionstakt umfasst; und wobei die Spulen selektiv derart aktiviert werden, dass der Expansionstakt geometrisch unterexpandiert ist.
Lineargeneratorbaugruppe nach Anspruch 5, in Kombination mit einer Turbine und einer Welle, die funktional mit der Turbine verbunden ist; wobei der Viertaktarbeitszyklus ein komprimiertes Gas erzeugt; wobei der Viertaktarbeitszyklus einen Auslasstakt umfasst; und wobei die Auslasskanalanschlüsse mit der Turbine in Fluidverbindung stehen, um das komprimierte Gas während des Auslasstakts an die Turbine zu liefern.
Lineargeneratorbaugruppe nach Anspruch 6, ferner in Kombination mit einem Kompressor, der mit der Welle und den Einlasskanalanschlüssen funktional verbunden ist.
Lineargeneratorbaugruppe nach Anspruch 7, die ferner umfasst: zumindest einen Wärmetauscher, der sich mit dem Zylinder in Fluidverbindung befindet.
Lineargeneratorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Zylinderblock eine Stirnwand des Zylinders definiert, die teilweise einen Endabschnitt des Zylinders zwischen der Stirnwand und einem der Kolben definiert; wobei der Endabschnitt ausgebildet ist, um ein Gas zum Liefern einer Rückstellkraft einzuschließen, wenn Verbrennungskräfte den einen der Kolben in Richtung des Endabschnitts bewegen.
Fahrzeug, das umfasst: einen Lineargeneratorbaugruppe, die aufweist: einen Zylinderblock, der einen Zylinder definiert, wobei der Zylinder aufweist: Einlasskanalanschlüsse, an denen ein Fluid in den Zylinder eintritt; Auslasskanalanschlüsse, an denen ein Fluid aus dem Zylinder ausgelassen wird; und einen Kraftstoffkanalanschluss, durch den Kraftstoff zur Verbrennung selektiv an den Zylinder geliefert wird; mehrere aktivierbare Spulen, die den Zylinder umgeben; einen ersten und einen zweiten Kolben, die in dem Zylinder enthalten sind; wobei der erste und der zweite Kolben magnetisch oder magnetisierbar sind; einen Elektronikcontroller, der mit den Spulen funktional verbunden und ausgebildet ist, um verschiedene der Spulen selektiv zu aktivieren, um dadurch den ersten und den zweiten Kolben asymmetrisch in dem Zylinder zu bewegen, wobei die Aktivierung der verschiedenen der Spulen und die Verbrennung des Kraftstoffs einen Viertaktarbeitszyklus herstellen, der ein komprimiertes Gas erzeugt; eine Turbine, die mit den Auslasskanalanschlüssen funktional verbunden ist und durch eine Expansion des komprimierten Gases angetrieben wird, das durch die Auslasskanalanschlüsse während des Viertaktarbeitszyklus ausgelassen wird; eine Welle, die durch die Turbine angetrieben wird; und eine Fahrzeugantriebsachse, die mit der Welle funktional verbunden ist und zumindest teilweise durch diese angetrieben wird.