JPS63502523A - 可変ストロークマシーンにおける周期的速度制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 可変ストロークマシーンにおける周期的速度制御発明の背景 自然周波数で運転する装置、例えばフリーピストンマシーンにおいて、それらの 周波数すなわち周期速度は前記装置のエネルギーインプット部とエネルギーアウ トプット部、例えばフリーピストンコンプレッサーのパワーピストンエネルギー インプット部とコンプレッサーピストンエネルギーアウトプット部の函数である 。換言すればこのようなエンジンコンプレッサーの速度はコンプレッサ一体積流 量とコンプレッサー吸気圧力及び（又は）排気圧力の変動に一定の自然関連をも って変化する。

例えばヒートポンプにおいて、犬なる体積流量率は低周囲温度で作動する時に発 生する吸気と排気の低圧力時に必要となる。

しかし最大ビストンストロークにおいてさえも、ストローク当シの体積出力が低 吸気圧によって低下される許シでなく、体積流量の比率は低い吸気と排気の圧力 の影響下でエンジンコンプレッサーが得る低自然周波数によって更に低下させら れる。

この一定の自然関連は、実際的な方法で上述の問題を充分に防止又は克服するた め、特に多数の異なった型式のエネルギー吸収装置の中の任意の一つの装置全駆 動できる進歩したリニアフリーピストンエンジンを提供するために、従来は広範 囲にわたって有効に制御されていなかった。

フリーピストンエンジンコンプレッサーのような機械についてろる範囲の速度制 御を提供する努力の過程において、油のような液体を各種の割合に充満できる中 空部分を往復動フリーピストン体に設けた装置全含む従来の成る提案は、前記往 復動フリーピストン質量の振動によって、速度を一定範囲内に制御することであ った。その理由は周期速度が次の式によって質量と共に変る。

成る特性を持ったエンジンについては Ｆは駆動力、日はストローク、Ｓｌと８２はｍ（往復動又は被動質量）のストロ ークの内部限界と外部限界、■は質量の速度、ｎは周期速度である。式■に示す ように１実際的に最も困難であり且つ達成不可能である周期速度を２倍にするた めには質量全例えばイに減らさねばならなかった。

タービンを駆動するために排気ガスを供給するフリーピストンエンジンガスゼネ レーター（ガスファイヤー）の使用に関し、従来努力がなされてきた。例えばＬ ｅｗｉｓの米国特許２，４３５，９７０号におけるように、負荷コンプレッサー ピストンの背後のバウンス室に関連して付加的なバウンス室全使用することによ って、このような付加的なバウンス室を持たない場合に得られる限界よりも低い か又は高い限界をさがすようにフリーピストンエンジンの周波数をコントロール する努力がなされてきた。前記米国特許はガスファイヤーの直接（正）並びに逆 （負）のバウンス室とその他の部分全含む多数のエンジン位置における圧力を調 節又は該圧力に感応する各種作動条件に応するガバナーの助けを借りて希望の作 動を完成したけれども、この米国特許はこれから述べようとする本発明が解決し ようとする問題点を解決できるエンジンとコントロール装置の組合せを示してい ない。

発明の要約 本発明は広範囲にわたってエンジン速度を変えることができるフリーピストンエ ンジンの必要性と、多数の異なった型式のエネルギー吸収装置の中の任意の一つ と共にまた非常に簡単な制御エレメントと共に選択的に使用する必要性とを認識 することを含んでいる。このようなエンジンの望ましい広範囲の制御は特別に配 置し且つ構成したバウンス室を使用することによシ達成でき、更には高圧のバウ ンス制御流体源を使用しなくても作動できる前記特別配置構成のバウンス室内の 低圧によって達成できる。前記エネルギー吸収装置がコンプレッサーやヒートポ ンプを含む場合にこのような組合せは作動コンプレッサーやヒートポンプ区画に 使用する液体とは異った液体によって制御区画全作動することができ、且つそう しない場合に必要となる複雑な制御ニレメン１１−多く必要とせずに制御区画を 作動することができる。成る種の使用例ではエンジン速度のコントローラーを備 えた無振動コンプレッサーと、フレオンガス等を圧縮するための汚染のないコン プレッサーとの必要性を認識する。

従って本発明はフリーピストンエンジンコンプレッサー又ハ類似のエネルギー吸 収装置（ＥＡＤ）の速度を広範囲に変化させること、又はフリーピストンエンジ ンで駆動する電気ゼネレーターやオールターネーターの速度を非常に狭い範囲に 維持すること、をエネルギーインプント区画又はエネルギー吸収区画のコンディ ションと別個に行える速度制御装置を包含し、前記ゼネレーターの場合には実質 的に一定の速度を非常に広範囲に維持する制御が必要であり、コンプレッサーや ヒートポンプエネルギー吸収装置の場合には例えばコンプレッサーのデマンドす なわち黒要が小体積・高圧作動から大体積・低圧作動に変化するので実質的な速 度変更が必要でアシ、且つその両方の場合において若し本発明の制御装置とバウ ンス室の構造及び相対的配置を含まない場合のエンジンの作動状況と感応法に反 するものでおる。

本発明は数個の異なったエネルギー吸収装置の任意の一つに選択的に連結するこ とができ、且つピストンエンジンに連結され又はそれによって駆動される特定の エネルギー吸収装置（ＥＡＤ）のデマンドすなわち需要の広範囲の変化に応じて エンジン速度を制御できる可変ストロークフリーピストンエンジンを提供する。

一端にノξワーピストンを備え且つ選ばれたエネルギー吸収装置の可動部材に駆 動連結するための連結装置全他端に有スるフリーピストンエンジンの往復動ピス トンロッド組立体の軸線に沿った中間位置に特別（Ｃ配置した２個のバウンス室 内の作動圧力を調節することによって、必要範囲の制御力を有効に得ることがで きる。反対方向全白き相反する作動をするバウンスピストン面全有するバウンス ピストンユニットが、ピストンロッド組立体のパワーピストン端部からＥＡＤの 連結端に向うパワーピストン膨張ストローク時一つの）ζランス室の中の空気又 はガス全圧縮し、次に前記ノξワーピストンの戻りストローク（すなわち圧縮） 特別のノζつ／ス室の中の空気又はガス全圧縮する。

このようにして、本発明は一つのバウンスピストン作業面とピストンロッド組立 体のノξワーピストン端部との間の相対的位置に負の第１バウンス室を、別の／ ζウンスピストン作動面とピストンロッド組立体のＥＡＤ端部との間の相対的位 置に正の第２バウンス室を設ける。好適な実施例において、第１と第２のバウン ス室が１個のバウンスシリンダーによって最も効果的に設けられ、該バウンスシ リンダーにおいて１個の複動バウンスピストンの両面が前述の２個のバウンス室 を分離するために使用され、故にもしもバウンスピストンユニットが２個のピス トン部材を有するならば通常のピストンリングと内側バウンスシリンダー壁面と の間に生ずるであろう摩擦損の半分を減少し、またこの１個のバウンスピストン によって分離される２個の室の間の正味の圧力差を最小にする。

更に本発明はこのような機械のための制御装置を提供し、該制御装置は少くとも １対のバウンス室圧力制間開口（各バウンス室に一つずつ）と、少くとも１対の 可変（すなわち増加状又は間欠的）調節式バウンス制御バルブ（前記対のバウン ス室制御開口のそれぞれに一つずつ）を包含している。前記１対の制御バルブの それぞれは、１部分又は全部を増加状に又は間欠的に開くとき、そのバウンス室 の圧力制御開口を通じて、バウンス室全直接バウンスシリンダーの外側の大気圧 に連通させる。

更に前記各制御バルブは前記対の可変圧力制御バルブの各々を可変的且つ実質的 に同時に調節し、特定ＥＡＤのデマンドの変化に感応してそれぞれのバウンス室 の作動圧力を同じように変化（すなわち同じ方向、両方とも上方又は両方とも下 方へ）させるためそれぞれのバウンス室に連結されている。

好適な実施例において、前記１対の制御ノζルブは各バウンス室の最高流出圧刃 金調節するように位置決め構成されている。

またこのようなパルプが各バウンス室の最低流入圧力を調節するように配置する こともでき、又はこのような制御パルプ全２対、すなわち流入圧力について１対 と流出圧力について１対、を配置することができる。

また本発明はそれぞれの可変圧力制御パルプの少くとも１対を逆に調節する装置 全更に組合せ、かくして燃焼効率や非効率とエンジンの作動を示すエンジン効率 感知装置からくる信号に応じてパワーシリンダー内のパワーピストンの連続した 上死点位置を移動させることができる。このような信号は例えばパワーシリンダ ー内の初期ノンキング、すなわち実際のノッキングが起る位置に近いパワーピス トンの上死点位置における初期ノッキングに感応し且つ表示する型式のノックセ ンサーから得ることができる。このようなノック感知装置は例えば米国特許第３ ８５３１００に示されている。

このようなバウンス室を２個使用し、パワーシリンダーの中のパワーピストンの 断面積より大きい断面積の複動バウンスピストン１に１個のバウンスシリンダー の中に入れることにより、例えば電気リニヤゼネレーター、ヒートポンプ、水圧 式ポンプ、プロセスガスコンプレッサー、ガス又は油のコンプレッサーのよりな ＥＡＤのデマンドすなわち需要の広範囲の変化に適合するエンジン速度を非常に 有効に制御する適当な力を往復動ピストンロンド組立体に提供する。実際的な問 題とし７て、複動ノζつ／スピストンの各面にパワーピストン面積の少くとも１ ．５乃至４倍の断面、積、ある場合には有効パワーピストン面積の１０倍の断面 積全力えることによって、前述の制御の効果が強められる。このような大きな面 積比をもたせることにより、入手容易な流体として大気圧の空気を使用すること により、従ってバウンス室の制御流体として特別の高圧ガス又は高圧空気を必要 とせずに、殆んどすべてのＥＡＤの負荷需要を制御することができる。

フリーピストンエンジンにおいて、前記往復動組立体の周期速度はそれ全駆動す る全平均力の平方根に比例して正確に変る。

ただ今述べた本発明において、各バウンス室の圧力を上下させることによって実 質的に変えることができる。その理由はバウンスピストンを駆動する力の成分が それぞれのピストン面積とそれに作用する圧力との積であるからである。通常使 用しているエンジン又はパワーシリンダーの平均有効圧力を仮定することによシ 、エンジンの周期速度を２倍にするためにバウンス圧力ＰＢは平均有効圧力ＥＭ Ｐと１．ｏワーピストン面積ＡＥ対ノζウンスピストン面積比と６積の凡そ３倍 で１、すなわちＰＢはＣ ３ＭＥＰ（−ｚ丁）に大体等しくなる。

このことは明らかに本発明の効果、すなわちパワーピストンとコンプレッサーピ ストン（必要に応じ）の面積に関係なく２個のバウンス室（並びにそれらのピス トンの）横断面積を選ぶ自由を提供する効果を示している。このようにして上記 実施例に係るフリーピストンエンジンのエンジン速度を倍にするには、バウンス ピストン面積がパワーピストン面積め４倍であれば（このことは代表的なエンジ ンコンプレッサーの場合に可能である）、パワー区画の平均有効圧力の７５チの 平均有効バウンス圧力で可能となる。このことは従来のデザイン、すなわち平均 有効バウンス圧力がパワー区画の平均有効圧力の３倍又は本発明の場合必要とさ れる圧力の４倍以上高くしなげればならぬ従来のデザインと明確に異なるもので おる。

平均バウンス室圧力を１０対１の比率で制御するためには単にバウンス室の吸入 圧力’ｃ　１４．７　ｐｓｉａ乃至１．４７　ｐｓｉａの圧力で作動させれば良 い。これはそれに応じて吸入パルプの上流の断面積をせばめることによりて行わ れる。このような大気圧以下のバウンス流入制御圧力は、本発明によって可能で ある広いバウンスピストン面積と複動バウンスピストンユニツトの結果として、 大きな速度変化に対し実用できる。このことは本発明の実質的な効果が各速度制 御ピストン面に対し広い面積を提供し、その結果制御流体として大気圧の周囲空 気を使用することによりエンジン速度の非常に広範囲の制御を行える点に６るこ と全証明している。

例エバコンプレッサーやヒートポンプのコンプレッサーピストンのようなエネル ギー吸収装置から独立して速度制御区画のバウンス室を設けることによる別の効 果は、本発明の速度制御区画のバウンス室内の最高圧力を最低に保つことができ ることである。更に、エンジンパワー組立体の外端に取外し自在に取付けられる べきエネルギー吸収装置がコンプレッサーシリンダーにコンプレッサーピストン 全包含する場合、このコンプレッサーシリンダーもまたエンジンの外端とコンプ レッサーピストンの間に別の（第３の）バウンス室を提供するように構成するこ とができる。この第３バウンス室はエンジンの２個の速度制御バウンス室内のバ ウンス圧力を殆んど同一に保持し、従って可能最高シリンダー圧力を最低に保持 するように、コンプレッサーピストンの背後において使用することができる。

ある使用例、例えばヒートポンプや空調装置において、始動時やその他の遷移中 間状態においてピストン組立体とシリンダーヘッドとの間の機械的接触を避ける ように初期負荷金もたせることが望ましい。この場合に冷蔵庫コンブｌ／フサ− が駆動区画すなわちパワー区画からパワーインプラトラ得ることができるまで、 速度制御ノζウンサーの一方は両方の室を１時的にコンプレッサーとして作動す るように作ることができる。同じような状態が例えば、速度制御メウンサーによ って同じように制御されるフリーピストンエンジン電気ゼネレーターにおいても 存在する。

このように本発明はバウンスビ２、トン制御圧力のみの使用や制御、又は２個の バウンス室を制御装置として使用するのみにあるのではない。また本発明はエン ジンのＥＡＤ連結端に対する面積全遮蔽又は制限することなく適当な制御ピスト ン面積全提供するようにバウンスピストン面とノＺウンス室とを相対的に位置決 めすること金含んでいる。このことは更に最適数１のピストン面の設備とその使 用、このようなピストン面に対するパワーとコントロールの作用の指示、特別（ （配置した対向作動のバウンス室及びバウンスピストン面に対する速度制御作用 の配分、異なったエネルギー吸収装置を選択的に取付けることと共に広範囲の制 御を行うための制御流体として周囲の大気を使用できること等全可能ならしめる 。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の１実施例の概略図、第２図はエンジンユニットの・ξワーピス トンに対する仕事を縦軸に膨張ストロークと圧縮ストロークを横軸に示す仕事線 図、第３図はバランサーユニットに対する同仕事線図、第４図はコンプレッサー ユニットに対する同仕事、線図、第５図は掃気ユニットに対する同仕事線図、第 ６図は第３図のものと違った流入並びに流出バルブ圧力セツティングを有するバ ランサーユニットの仕事線図であってこれらのセツティングにおいてバランサー をコンプレッサーとして作動させており、第７図はコンプレッサーシリンダーの 中の負のバランサーの仕事線図、第８図は本発明の修正型実施例の概略図、第９ 図は第８図の線９−９における断面図、第１０図は本発明の別の好適な実施例の 第１図に類似の概略図、第１１図は本発明の別の修正型の第１０図（Ｃ類似の概 略図、第１１Ａ図は第１１図の装置の好適な修正型の部分概略図である。

好適な実施例の説明 第１図に示す本発明の好適な実施例において、参照番号１０はフリーピストンエ ンジンのパワーシリンダーを示す。該パワーシリンダーはそのパワーセクション １０Ｐに燃料人口１１、空気人口１２、排気出口１３全備え且つその掃気区画１ ０Ｓに普通の空気入口及び出口チェックバルブを備えている。・ξツーピストン １５が該ピストン間の壁のベアリング１４を貫通しているピストンロッド１７に よってバウンスピストン１６に連結されている。パワーピストン１５が右の方に 向かう膨張行程中に該パワーピストン１５の内面（すなわち第１図において右側 面）を掃気用ピストンとして使用することによシ掃気が導管１２ａｔ通じて区画 １０ｓから区画１０ｐに適当に送られる。

複動バウンスピストン１６が共通のバウンスシリンダー１８に配置され、該バウ ンスシリンダー１８はピストン１６の両面に一つずつピストンロッドベアリング １９．２０と空気入口開口２１゜２２を備えている。ピストン１６はシリンダー １８を負の第１バウンス室１８ｎと正の第２バウンス室１８ｐに分割する。

前記バウンス室はそれぞれ圧力制御装置を備え、該圧力制御装置は各バウンス室 に一つずつ１対の圧力制御入口開口２１゜２２と、１対の圧力制御出口開口２５ ．２６に一包含している。調節自在の圧力作動式流入制御バルブ又はチェックバ ルブ２３が開口２１に設けられ、且つ類似または同一の調節式チェックバルブ２ ４が開口２２に配置されている。出口開口２５．２６はシリンダーから出る空気 の流れを制御し、従ってバウンス室の中の最高作動圧力とバウンスエネルギーを 制御するために可変調節式圧力作動の高圧出口制御弁２７．２８を備えている。

エンジンの出口端にコンプレッサーシリンダー２９として図示しておるエネルギ ー吸収装置は、チェックバルブ３１を備えた流出開口３０と、チェックバルブ３ ３ヲ備えた入口開口３２と、コンプレッサーピストン３４を有する。ピストン３ ４はなるべくシリンダー２９の他端に在る（ローズシール３６を通じてピストン ロッド３５によってバウンスピストン１６に連結されている。

流入バルブ２３．２４はその中のバルブエレメント全常時閉じるための引張スプ リングを備え、合弁の圧力降下を変えるため手でそれぞれ調節できる。２個のバ ウンス室のそれぞれのクリアランスボＩＪ、−ムが等しい場合すなわち最も簡単 な場合に、前記弁における圧力降下を同時に上げたシ下げたシしてマシーンのサ イクリソクスピー）＃全制御する。ボックス２３ａ、　２４ａはスプリングの張 力全調節自在に変えるための通常の手動調節装置全備えている。スプリングの張 力を自動的に変えるため、例えば加熱すべきスイースの温度または特定の応用に 必要なエンジン速度のようなエネルギー吸収装置の需要の変化に応じて、前記調 節装置がセンサーによって作動される。例えば第１図のコンプレッサーに対し、 通常の速度応答式または温度応答式センサー３７が適当な機構３８を通じて調節 装置２３ａ、２４ａに連結される。一般的番て言えば、前記センサーはコンプレ ッサーの流れ、エンジンの必要温度の変化並びに（又は）サイクリックスピー１ 条件、またはそれらの組合せ、又はその他の適当な制御信号に応答する。センサ ーすなわち感知装置そのものは公知の型式であるが、機構３８ヲ通じて接続され ている。該機構３８は可変式に且つ実質的に同時に且つ同じように（すなわち同 一方向に）可変式圧力制御バルブ２３．２４の各々を調節し、かくしてバウンス チャンバー１８ｎ、　１８ｐ内のそれぞれの作動圧力を変化させる。第１０図と 第１１図に関連して適当な機構全史に説明する。

第１図のマシーンを別の実質的に一定のコンディションにするため、バウンス室 の流入バルブにおける圧力降下を減少させることによシ、すなわち平均有効圧力 従ってバウンス室内のエネルギーレ（ルを増大することによシサイクリックスピ ー）＃全増大し、またサイクリックスピードヲ減少するときはその逆にする。バ ウンス室の圧力を適正に作動させ且つ迅速に調節するため、本制御装置は主とし て各バウンス室の出口て有効断面積の狭い実質的に連続開口している狭い漏洩通 路を提供するブリード装置を包含している。この漏洩通路は例えば第１図の小さ なブリード開口１８ａ、　１８１）によって提供される。

すべてのバルブ２３．　’２４．２７．２８は対応するバウンス室と、バウンス シリンダーの外側の大気圧との間を直接連結するように配置され且つ構成されて いる。またバルブ２３．２４と直列に使用するか又はその代りに非圧力作動式バ ルブを使用しても良〜λ。

ノζルブ２７．２８は常時閉じておくための圧縮スプリングを備えている。これ らのバルブは圧縮程度を調節するため通常の装置ｆｆ備えている。これらのバル ブ２７．２８にバルブ２３，２４ト同じように調節するため第１１図に示すよう に自動装置を設けてもよい。この調節装置はバルブ２３．２４の調節装置に追加 するもの、又はそれに代るものである。多くのマシーンにおいてこのような自動 式可変調節及び制御ヲ出口バルプ２７．２８のみに行うのが最も効果的で６’） 、且つ予め設定しである入口チェックパルプ２３．２４　’ｅ通じて（この場合 小さなブリート１開口１８ａ、１８ｂ’に省略する）バウンス室内へ必要な流れ を入れて確実に適正な作動を行わせることが効果的である。

マシーンの作動時（（、ピストン１５の左側の室内における燃料の燃焼によって ・ξワー組立体Ｃパワーピストン１５とバウンスピストン１６とピストンロッド １７．３５）とそれに付属したコンプレッサーピストン３４を右の方へ移動させ る。このことによりピストン１５の右側の掃気室１０Ｆ３と、ピストン１６の右 側の正のバウンス室１８ｐと、ピストン３４の右のコンプレッション室２９Ｃの 圧力を高める。バウンスピストン１６の左側の負ノハウンス室１８ｎＫ圧力降下 が生ずる。コンプレッサーピスト／３４の左側の室２９ａは大気圧を受けるが、 なるべくはパワー区画の仕事とコンプレッサー区画の仕事との間に基本的な仕事 平衡を作るためコンプレッサー室とバウンス室１８ｐとの間に第３バウンス室全 提供するように構成すべきである。・前記バウンス室に貯えられるエネルギーは パワー組立体とコンプレッサーピストンを次のノミワーストローフのため左側位 ｆｔＫ戻すことによって回復される。

第２図乃至第７図の仕事線図においてパワーストロークを実線で示し、戻υスト ロークを点線で示す。マシーンのユニット当りの１サイクルの正味仕事は各ライ ンの下の面積の差である。

１個以上のピストンがシリンダーの端部に衝突するのを防止するためバウンサー ユニットのバルブを一時的に調節してパランサ−をコンプレッサーとして作動さ せ、かくして負荷を増大してエンジンのエネルギーを吸収する。

特に寒冷気候状態において加熱するために使用していてデマンドとキャパシチと の間に不均衡を生ずるヒートポンプに本発明を作動させているとき、低温環境に おける正常なキャパシチの低下を補償するためになさねばならぬ事は、第１図に おいて入口バルブ２３．２４’を調節し、又は第８図においてバルブ１２３ａ。

１２４ａ　全調節し、又は第１０図及び第１１図においてそれぞれの・ζルブを 調節し、バウンス室内の圧力を高め、かくしてマシーンの速度を増加することで ある。このことは外側の空気温度金感矧し且つそれに応じて前記バルブを調節す るセンサー３７又はセンサー１３７によって自動的に行われるか、又はセンサー を設けてない場合は手で前記バルブを調節して行う。

このようにして第１図のエンジンにおけるピストンロッドとパワーの組立体は全 部で４個の作業面、すなわちパワー区画に１個、掃気区画に１個、制御区画のバ ウンス室に２ｓｉＩの作業面を備えた２個のピストンを提供する。この組立体音 コンプレッサー型のエネルギー吸収装置の作業ピストンに連結するとき、このよ うな作業ピストンによって得られる２個の付加的なピストン面も充分に利用する ことができる。すなわち一つの面をコンプレッサ一作業面として、且つもう一つ の面を更に別の（即ち第３の）バウンス室制御区画のバウンス制御ピストン面と して利用することができる。このようにして、最高可能なシリンダー圧力とスに 一スの制限によって課せられる全般的強制のもとで、最高範囲の速度開−を得る ことができる。

第８図に示す本発明の実施例は基本的に第１図のものとバウンス室の相対的配置 と制御について同一であり、一端にパワーシリンダー１１０を、他端にコンプレ ッサー１２９への接続部を備え、且つパワー組立体のパワーピストン端部とコン プレッサーピストンを駆動するために取付けられているピストンロッドの反対端 との間に負と正のバウンス室１１８ｎ、　１１８ｐｔ提供する別々の負と正のバ ウンスシリンダー１１８ａ、　１１８ｂｅ有するバランサー組立体１１８ヲ備え ている。しかしながら、振動の無いコンプレッサーを提供するため並びにバウン ス室内の空気圧を変えるための高圧空気源を提供するため、米国特許第３．５０ １，０８８号に示すようなりｒａｕｎ式平衡機構１３９と小型コンプレッサー１ ４０が付加された。センサー並びに制御装置１３７がエンジンの速度に応じてバ ウンス室内の空気圧を制御する。空気が補助コンプレッサー１４０から導管１４ ０ａ　’ｔ−通ってセンサーにより制御される装ｆｔ１３７に入り且つ導管１３ ８全通ってバルブアジャスター１２３ａ、　１２４ａに入る。

負のバウンス室は番号１１８ｎで表わし、正のバウンス室は番号１１８ｐで表わ す。その他第１図のエレメントに類似のエレメントは番号１００ヲ加えて表わす 。このようにして、燃料人口１１１、室１１０日から導管１１２ａｋ通じて掃気 全入れる空気人口１１２、排気開口１１３、開口１２１．１２５．１２２．１２ ６．１３０及び１３２は第１図の開口１１．１２．１３．２１．２５．２６．３ ０及び３２に対応する。

第８図及び第９図の実施例の作動は第１図の実施例の作動と同一であるが、バウ ンス圧力全適正に調節するために小径のバランサーピストンが高い空気圧を必要 としている。小径のバウンスピストンは釣り合った外側ランクをバランサーシリ ンダーにまたがらせてピストンの移動方向と反対の方向に動くようにする必要が ある。

第１０図は第１図に類似の略図であって、本発明の別の好適な実施例全示し、こ の実施例ておいて可変ストロークフリーピストンマシーンが軸線方向に可動のピ ストンロッド２１７．２３５の１端にピストン２１５金備え該ピストンロッドの 第２端すなわち外端に連結装置２３５ａ　ｋ備えたパワー組立体全包含している 。

前記連結装置２３５ａは第１図に示すようなコンプレスサーのピストン又は軸線 方向に往復動する発電部材又はヒートポンプ組立体のピストンのような適当なエ ネルギー吸収装［２２９に対し選択的に且つ取外し自在に駆動連結する装置であ る。前記パワー組立体はパワーピストン２１５と連結装置２３５ａの間に複動バ ウンスピストン２１６ヲ備えており、このピストン２１６は）ζランスシリンダ ー２１８の中を軸線方向に前後移動し、その結果ピストン２１６のそれぞれの面 ２１６ｎ、　２１６ｐが、バウンスシリンダー２１８ヲパワーピストンとバウン スピストンとの間における内側の即ち負の第１バウンス室２１８ｎと、バランサ ーピストン２１６の反対側にすなわちバランサーピストンとエネルギー吸収装置 すなわち負荷の作動部材の連結装置２３５ａ　ｋ担持する外側ピストンロッド端 部との間における外側のすなわち正の第２バウンス室２１８ｐとに分割する。こ のような全体的なパワー組立体に対する実際的な範囲内において望ましい範囲と 融通性のあるコントロール全達成するため、複動バランサーピストン２１６の有 効断面積はパワーピストン２１５の面積よりもすでに述べたように１該パワーピ ストン２１５の面積の少くとも１５乃至４の範囲において大きい。

第１図の類似エレメントに対応する第１０図のエレメントは２００だいの番号音 つけ、最後の二つの番号は第１図の類似の部品に大体対応している。バウンス室 ２１８ｎ、２１８ｐの制御装置はスプリング負荷式バルブ２２３．２２４によっ てコントロールされるそれぞれの入口開口２２１．２２２全包含している。これ らのバルブは、垂直移動式サポートスライダー２４６に担持される水平＠（図面 に示す）に枢着された大体水平のコントロールレバー２４３の外端２４１．２４ ２にそれぞれ連結されている調節スプリング２２３ａ、　２２４ａによって第１ ０図において下万罠引張られている。上端をバウンスシリンダー２１８の底部又 は対応するフレーム部分に固定している管状の垂直ハウジング２４７の中音前記 スライダーが一定範囲垂直方向（て移動できるよう支持されている。

前記サポートスライダー２４６の垂直方向の位置は垂直方向（（移動できるリン ク２４８によって調節することができ、該リンク２４８の下端１は軸２４４に枢 着され且つ上端は別の支持ブラケットすなわちフレーム部材２５４に対し中間点 ２５３ヲ枢着した２本アームのレバー２５２の１端に対し枢神２５１において枢 着されている。レバーアーム２５２の外端２５６はスケール２５７に沿って位置 決めされ各バウンス室２１８ａ、　２１８ｐに同時に低圧範囲又は高圧範囲を作 る。これは制御レバー２４３の枢動点２４４ヲ大きく又は小さく下方に押してス プリング２２３ａ、　２２４ａの張力をそれに応じて増減して行い、前記スプリ ングは各バウンス室の容積が最大に近づくときこの室に生ずる圧力範囲の最低１ 直において両方のバウンス室に入る空気全コントロールする。

し、＜−アーム２５２の相対的位置は手動又は自動的（て制御する。

第４０図に自動コントロールが示されており、これによるとレノシーアーム２５ ２の外端２５６が２５８で略示するように速度感応コント・ローラー又は温度感 応コントローラー２５９に接続されている。

第１図の装置におけるように１それぞれのバウンス室２１８ｎ。

２１８ｐはそれぞれ常時開いているブリード開口又はズリーヒオリフイス２１８ ａ、　２１８ｂｔ備えている。これらのオリフィスは入口バルブ２２３．２２４ が制御しているバウンス室の圧力が必要値に達するのを助けるため、該バウンス 室から一定のしかし望ましく且つ実質的に連続している逃気全行う。

この場合に第１図に示すように、バウンス室は圧力逃がし開口２２５．２２６　 ’に備え、該開口は可変式圧力逃がしバルブ２２７゜２２８によって如何なる最 高圧力範囲が発生しても圧力を逃がすことができる。これらのバルブの逃がし圧 力はスプリングの張力を手で調節することによって再びセットするか、又は第１ １図に示すように（ピストンロッド組立体２１７ヲ備えたバランサーピストン２ １６の急速な前後ストロークに基づいて）前記バルブを同時に制御して二つのバ ウンス室内の最高圧力を制限することによって装置ヲコントロールする。

第１０図に示す制＃機構の別の特徴は何れか一方のバウンス室内の圧力金それぞ れの作動セット時に存在する圧力とほんの僅か異ったレベルに相対的に調節でき ることである。この目的のため前記レバーアーム２４３はそれに垂直に下方に突 出する一体構造のアーム２６１備えておシ、該アーム２６１はその下端２６２全 コントロールしてレバ一部材２４３．２６１　ｔ、別のセンサー例えばエンジン がそのパワーシリンダーの内部で初期ノックセンサーからくるコントロール信号 に応じて、その支持ピボット２４４に一中心にして時計方向又は反時計方向に回 転させる。

第１０図に示すように、レバーアーム２６１の下端２６２は水平に移動できるピ ストン２６４に対しピボット２６３ａにおいて枢着されている連結用リンク２６ ３によって右の方に常時引張られている。ピストン２６４はシリンダー２６７の 中のスプリング２６６によって第１０図において右の方に押圧されている。レバ ーアーム２６１が第１０図において右の方に揺れるとスプリング２２４ａ　（７ ）張力を減少させ、それに応じてスプリング２２３ａの張力全増大し、かくして 空気は室２１８ｐ内の圧力よシ僅かに高い圧力でバウンス室２１８ｐに入シ且つ このようにレバ一端部２６２が右の方に移動する直前に存在していた室２１８ｎ 内の圧力よシ僅かに低い圧力でバウンス室２１８ｎに入ることができる。若しバ ウンス室２１８ｐに低圧の流入圧力のセツティングを希望し且つバウンス室２１ ８ｎに高圧の流入圧力のセンティングを希望するならば、ピストン２６４の右側 のコントロール室２６８に適当な圧力の空気金入れることによってレバーアーム ２６１の下端金左の方に押すことができる。

この圧力は常時閉じているソレノイドゞバルブ２６９の制御によって供給できる 。このバルブ２６９は圧縮空気やガス金工／ジンの掃気ポンプかその他の圧力源 ２７１から入れるため開くことができ、前記圧力源２７１は必要な圧力に上昇し た高圧空気金チェックバルブ２７２金通じて供給する。室２６８内の圧力の増大 によってスプリング２６６の圧力に抵抗してピストン２６４が移動している室２ ６８Ｖもブリービ開ロ２７３全備えている。これは室２６８内の圧力を低下して ピストン２６４ヲスプリング２６６の圧力によって右の方に戻すためであり、圧 力低下の程度はパワーシリンダーにおける初期ノッキングの発生を知らせる信号 に応じて前記バルブ２６９が作動されない程度である。このノッキング感知装置 すなわちセンサーは第１０図に２７４で略示されている。

若しパワーピストン、ノζウンスピストン、負荷部材すなわちエネルギー吸収装 置金倉む全体のエンジンのコンディションが、パワー組立体のピストンロッドが 初期ノッキング又は実際のノッキングを導く程度までその圧縮ストローク上を戻 されるようなコンディションになれば、普通の型式のノックセンサーからくる信 号は前記バルブ２６９ヲ開いて室２６８内の圧力を増大してピストン２６４とレ バーアーム２６２ヲ徐々に左方向に移動させ、かくしてレバーアーム２４３ヲ揺 動させスプリング２２４ａの張力を増太し、スプリング２２３ａの張力を減少し 、かくして殆んど同時Ｋ（エンジンストロークの周波数の故に）空気がバウンス 室２１８ｐに入るの全一層困難にし、且つ空気が室２１８ｎに入るのを容易（（ シ、かくして急速に正のバウンス室の中に低圧範囲全作り、それに対応してピス トン組立体の戻りストロークすなわち圧縮ストローク時に複動バウンスピスト／ の面２１６ｐに作用する力を減少させ、且つそれに対応してまた殆んど同時に室 ２１８ｎ内の圧力範囲全増大し、これによってピストンロット゛の圧縮ストロー クに寄与する室２１８ｐ内の仕事を減少し７且つ同じようにピストンロッドの圧 縮ストロークの室２１８ｎ内の圧力抵抗を増大し、このようにしてパワーシリン ダー内のノノキングを減少又は防止する。

ノックセンサーの信号が除去されると弁２６９が常時閉塞位置を占め、且つブリ ード開目２フ３ヲ 逃げることによってコントロールプロセスを逆転させる。これはすべて短時間内 に発生するが、この種のフリーピストンエンジンのピストンロッドの往復動周期 が比較的高いためである。

パワーピストンの“上死点”位置は、初期ノッキングがエンジンの吸気温度、空 気対燃料比率、スロットルポジション、燃料のオクタン価、高等の作動条件の影 響下に発生するポジションに関係なく、初期ノックポジションとこの最高エンジ ン効率点の僅かの距離との間を間欠的に（これらの短い時間）揺動する。

このようにエンジンは全般的な条件が整っている最高効率の点において公称セツ ティングのもとで作動させられる。

第１０図の装置は更に次の効果をもたらす。１端にパワーピストンを備え他端に エネルギー吸収負荷装置金偏えたピストンロッド組立体がその中を軸線方向に往 復動することができる閉塞端を有する１個のバウンスシリンダーであって、前記 ピストンロッドがバウンスシリンダーの内側に複動バウンスピストンを備え、実 質的に等し℃・断面積の２個のバウンス室を形成するようになった前記バウンス シリンダーを提供する効果がある。

このようにして、ピストンロッドが軸線方向に前後移動するとき２個のバウンス 室の中に、等量で反対向きの容積変化全書ることができる。この特定位置にこの ように相反する２・個のバウンス室を設けたこと並びにパワーピストンとパワー 組立体の負荷連結端との間の相対的配置によって、このようなバウンス室内に急 速にして正確な圧力範囲のコントロールを行い最高のエンジン性能を発揮するこ とができる。

更に、各バウンス室内に実質的に互いに等しくないが、第１図と第１０図に示す ようにパワーピストンの面積よシ実質的に大きいノＺウンスピストン面（断面積 ）を設けたことにより、ピストンロッドの外端に連結するためどのような特別の エネルギー吸収装置（例えばコンプレッサーピストン、ヒートポンプ組立体ピス トン又は＠房方向に移動できる発電部材）が選ばれるかによって必要となる色々 の負荷と周波数の条件のもとてピストンロッドとパワー組立体の作動に程度の高 い望ましいコントロールを作って維持できるほど大きいノζウンス室の全力（す なわちピストン面積と瞬間的圧力との遺）を提供することができる。

バウンス室の各圧力範囲の下端におけるバウンス流入バルブの圧力の微小な変化 、これはバウンス室の可変圧力流入バルブのセツティングに二って得られるこの 圧力変化が、このようなバウンス室の圧力範囲の高潮に非常と高い圧力差比率を 招来し、またこのような高範囲における最高圧力１はそれぞれのバウンス室の可 変圧力リリーフバルブのセフティングによって制御することができる。

小型の絶えず開いているズリート８開口２１８ａ，　２１８ｂを設けたことによ って各バウンス室に限定された流入流出作用をもたらす。これらの作用は成る場 合には包含されるべきものである。

またこの作用はバウンス室の可変圧力バルブの構成又は作用の１部分として達成 され、又はバウンス室のそれぞれの端壁における軸シールに沿った僅かの漏洩に よって生じ、又は一つのバウンス室から他のバウンス室へ入るバウンスピストン の周縁部の僅かの漏洩によってさえも生ずる。しかし、あらゆる場合にこのよう なズリード開口の望ましい作用は少くとも１対（各バウンス室に一つずつ）の可 変圧力流入制御弁によって、又は１対（各バウンス室に一つずつ）の可変圧力Ｉ Ｊ　ＩＪ−フバルズ、又はなるべくその両肘ｒｆｃよって補充（又は提供）され るべきである。

第１１図はフリーピストンマシーンの望マシいコントロール全１対の圧力リリー フ出口３２５，　３２６　（バランス室３１８ｎ，　３１８ｐに一つずつ）によ って特に完成するようになった本発明の実施例を示す。これらの圧力リリーフ出 口は第１１図に示すように可変圧力出口バルブ３２７，　３２８によって制御さ れる。１対の小型の常時開口しているブリード開口３１８ａ，　３１８ｂ　（バ ランス室３１８ｎ，　３１８ｐに一つずつ）が設けられている。両方のブリード 開口と可変圧力リリーフバルブが、例えば、バウンス室３１８の軸線方向の端壁 に配置され、この端壁にはまた軸線方向に移欠できるピストンロッド組立体３１ ７，　３３５を収容するため中央ベアリング部分並びにシール３１９，　３２０ 　’ｅ備えている。このロレ）’３１７，　３３５は内端に・切−ピストン３１ ５全備え、他端に連結部３３５ａ　ｆ備えている。この連結部３３５ａはマシー ンの外端に位置３４１において取外し自在器で固定されている任意のエネルギー 吸収装置３２９の可動部材３３４に取外し自在に連結するためのものである。

他の図面の類似のエレメントに対応する第１１図のエレメントは３００だいの数 字であシ、最後の二つの部材は第１図の類似数の部品と大体対応している。パワ ーピストン３１５がパワーシリンダー３１０の中を軸線方向に移動し且つパワー 組立体３１７。

３３５とその協働部品が第１１図において右から左への圧縮ストローク中に燃焼 室３１０ｐの中で適当な燃料混合物を圧縮する。

燃焼室３１０ｐの中で燃料混合物が燃焼するとノξワーピストン３１５とその協 働のピストンロッドを、エネルギー吸収装置部材３３４の作動に必要な適当なパ ワーストロークにおいて第１１図の右の方に移動させる。前記ピストンロッドに 担持される複動式バウンスピストン３１６が円筒形のバウンス室３１８を、マシ ーンのパワーピストン端部に向いた第１バウンス室３１８ｎと、マシーンの他端 における負荷連結装置に向いた第２バウンス室３１８ｐと、に分割する。これら のバウンス室はマシーンをコントロールするために使用され、そのコントロール 装置は常時開いている狭い開口３１８ａ，　３１８ｂｋ包含し、この開口３１８ ａ，　３１８ｂはそれぞれ（各室に一つずつ）可変圧バルブ部材３２７，　３２ ８によってコントロールされる圧力リリーフ開口３２５，　３２６と組合ってい る。前記バルブの閉塞力は、該弁とそれぞれのコントロール当接物３４５，　３ ４６との間に圧縮されるスプリング部材３４３。

３４４によって調節自在にセットされる。入れ子犬外側スライダ一部材３４９の 中空収容室３４８の中を相対的に摺動するよう支持されているスライダ一部材３ ４７から当接物３４５が上方に突出している。次にバウンスシリンダー３１８の 底部に又はエンジンの適当なフレーム部材に固定したスライドサポート３５２の チャンネル３５１内を前記スライダー３４９が部材３４７と同じ軸線に沿って相 対的に摺動できる。

外側スライダー３４９の室又はへこみ３４８の中に在る、即ちスライダ一部材３ ４７の支持端とへこみ３４８の内端との間に在るスプリング３５３が２個のスラ イダ一部材３４７．３４９　ｆ：常時反対方向に押圧して、リリーフバルブ部材 ３２７．３２８に対し作用しているスプリング部材３４３．３４４の圧力を減少 させようとしている。

当接物３４５．３４６の間の距維金縮少し且つ出ロノ２ルブ３２７゜３２８に作 用するスプリングの力を増加するようスライダー３４７゜３４９ヲ互に近付ける ため、内側スライダ一部材に延長軸３５４を備えている。この軸３５４は外側ス ライダー３４９ヲ通って、当接物３４６ヲ備えたスライダ一部材３４９の外端の コントロールシリンダー３５７の中のピストン３５６に延びている。それぞれの スライダー３４７．３４９とそれらの当接物３４５．３４６　’ｅ互に近づける ためピストン３５６の左側（第１１図において）のシリンダー室３５８の中の圧 力全高める。

この目的で高圧ガス源又は高圧空気源３６０に連結した可変圧レギュレーターバ ルブ３５９がこのような高圧流体を入口３６２から室３５８に入れることができ 、これは適当なセンサー３６１からくる信号、例えばフリーピストンマシーンの 速度又は周波数が異状に減少したことを示す速度感応センサーからくる信号に応 じて行う。通気孔すなわちベント３５５がシリンダー３５７の外端を大気圧に保 持し、ピストン３５６が室３５８内の圧力増加に応じて自由に移動する。

スプリング３４３．３４４によるバルブを閉じようとする圧力が各バウンス室３ １８ｎ、　３１８ｐ内の圧力レベル金最高に高め、速度レギュレーターからの信 号によってレギュレーターバルブ３５９を閉じるまでエンジン速度を増加する。

この点において小さなブリードオリフィス３６３によってスライダーシリンダー ３５７の室３５７から圧力を逃がす。若しエンジン速度に別の異状低下を起すほ どスライダーが遠くに離れるようになるまで圧力が降下すれば、ただ今述べたコ ントロールプロセスが繰シ返され、その結果エンジン速度はゆっくシと変化して 希望のエンジン速度に適期的に近づく。このコントロール構造は速度の異状低下 に感応するが、このようなコントロールシステムをエンジン速度の異状な増加に 感応するように作ることもできる。

第１１図に更に示すようＫ、スライダ一部材３４７．３４９とそれらのスプリン グ制御の当接物３４５．３４６は一体となって軸線方向に移動し、スプリング３ ４３によって加えられている圧力を増加し且つ同時にスプリング３４４によって 加えられる圧力を減少する。この目的のためスライダー３４９の外端に固定され たピストン３６４が、固定のエンジン部品又はフレーム３６６に固定したシリン ダー３６７の中に収容されている。スライダー３４９の外端と固定シリンダー３ ６７の内端（第１１図において左端）との間のスプリング３６５がスライダー３ ４７．３４９の全組立体金、リリーフバルブ３２７にスプリング３４３の最高圧 力を作用させ且つスプリング３４４の最小圧力をリリーフバルブ３２８に作用さ せる方向（第１１図において左）に常時押圧している。

スプリング３６５の力に抵抗するようにスライダーを配置するため、シリンダー 室３６８内の圧力は例えば第１０図に関し説明した型式の公知のノックセンサー ３７４からくる信号に応答してコントロールされる。このようにして初期ノック センサーからくる信号がソレノイド制御パルプ３６９ヲ開き高圧空気又は高圧ガ スを適当な圧力源３７１（掃気ポンプ室３１０Ｂ又はその他任意の圧力源）から チェックバルブ３７２ヲ通って室３６８０入口に供給する。ピストン３６４の内 面におけるこの圧力はシリンダー３６７を開口端を通ってピストン３６４の外面 に作用する周囲の圧力を超過し且つスライダー３４７．３４９　ｔ−一体的に固 定シリンダー３６７の方に押し、且つスライダーを作動位置に保持し、この位置 で満足なエンジン性能を出すよう各バウンス室の最高圧力が期待される。圧力源 ３７１かも得られる圧力とピストン３６４の有効面積を充分に大きくして、スプ リング３６５の力に打ち勝ち、且つスライダーを右の方に（第１１図）充分に遠 く移動させてバウンス圧力制御バルブ３２８の最高出口圧力を降下させ、その結 果ノックセンサーから信号を出さないようなエンジン性能全行なげればならない 。次に弁３６９が閉じ且つズリードオリフイス３７３が室３６８から圧力金ゆっ くりと逃がし、スライダーに逆行させ且つバルブ３２６のバウンスリリーフ圧力 全増大し、かくしてエンジン作動は再び初期ノッキングポイントに近づき、この ポイントにおける作動が一般に最も効率的であると信じられている。このように してパワーピストン３１５の上死点位置が初期ノッキングポイントに近い狭い範 囲内で反覆してエンジン作動を望ましい性能に保つ。

第１１図に示すコントロールシステムは第１０図に関連して詳しく説明したよう に、範囲の低圧端においてコントロールシステムに頼らずに、バウンス室内の最 高圧力を可変自在に制御して必要な圧力範囲を提供する。

第１１Ａ図は第１１図の装置の好適な修正例で、１、これによると組になった小 さな常時開いたブＩＪ　）？開口３１８ａ、　３１８’ｂが入口開口３２１．３ ２２に取換えられている。この入口開口３２１゜３２２はそれぞれのバウンス室 ３１８ｎ、　３１８ｐの一方向入ロバルブ３２３．３２４によってコントロール される。前記入口バルブが開口する入口圧力は予かじめセットされるか、又は部 材３２３ａ。

３２４ａで調節され、且つ前記入口バルブはバウンス室の入口開口及び一方向バ ルブよシ上流に狭いオリフィス３２３ｂ、　３２４ｂを備えている。この狭いオ リフィスは周囲の大気圧に直接開放され、且つ主として一方向チェックバルブが 開いている時間にそれぞれのバウンス室に吸い込まれる空気速度全制限する。こ の狭いオリフィスは有効直径が凡そ０．０２インチ（０，５ｗｘｒ　）であり、 入口バルブが開いているとき流入する空気全制限する。

このようにして前記入ロノ薯ルズは各バウンス室の中の制御空気を一定範囲入れ 換える点においで有益であり、また一方パウンス室の作動圧力の主要制御（は第 １１図に関連し７て述べたように、各バウンス室の排出バルブ３２７．３２８が 開放するときの最高圧力全調節することにより行う。しかＩ〜、前記入口チェッ クバルブは前記制御装置を高いバウンス圧力で作動させるようにセットすること ができる。

第１１図と第１１Ａ図の実施例は主としてバウンス室内の最高圧力を制御するこ とによりて特に広範囲の）２ウンス室制御圧力全提供する点において安全であり 且つ作動上の効果がある。

このようにして、本発明はエンジンのパワーピストンに向ッて、すなわちエンジ ンのピストンロッドのノζウンスピストン面と・ξワーピストンそのものの間に 配置した少くとも１個の”負の”又は内側のバウンス室と、エンジンの外端に向 って、即ち内側バウンス室とフリーピストンエンジン組立体のピストンロッドの 他端における負荷連結装置との間（で配置した所謂正の”又は外側のバウンス室 と、全組合せて提供することにより広範囲のコントロール性能全提供する。

バウンス室のこのような相対的配置と表示された相対的断面積とによって得られ るコントロールの融通性を備えているので、同一の基本的パワーユニノｌ−ｉ違 ったエネルギー吸収装置に使用することが可能となった。このことはこのような 違ったエネルギー吸収装置上（第１１図に３３５ａと３４１で示すように）外側 バウンスの閉塞外端又はその他の適当なフレーム部分に選択的並びに取外し自在 に連結することにより、且つ特定の使用のため選んだ特定のエネルギー吸収装置 の可動部材３３４ヲ駆動するため同一のパワー組立体及びピストンロッド３１７ ．３３５を使用する二とにより、可能となったのである。

エネルギー吸収装置が作動コンプレッサー（又はポンプ）である場合、特に第１ 図に示すように、本発明はコンプレッサーやポンプの室を分離させることができ 且つエンジン速度の制御用・ζランスシリンダーから効果的に密封することがで きるエンジン部品の相対的配ｄｋ提供する。このことによってエンジンノζウン スシリンダーに使用している制御用流体例えば空気と異った作動流体例えば異質 の作動流体をコンプレッサー又はポンプの室に使用できるようになる。

本発明を特にコンプレッサー全駆動するためのフリーピストンエンジンについて 図示説明したけれども、本発明は前に説明したように交流発電機を駆動するため のエンジンや負荷が変化し又は特定の負荷装置の広範囲の仕様変化に適応できる エンジンを必要とするその他のエネルギー吸収波ｆｔｋ駆動するエンジンにも使 用することができる。次の請求の範囲内において、ここに述べた実施例に修正変 更を加えることができる。

第２図　第３図　＠４図 第５図　第６図　第７図 第１０図 第１１Δ図 国際調査報告 １°１３″″ｄｏ″′１Ａゝｌ′１′″ゝ１００８０ＰＣＴ／ＵＳ８５１０１９ ９７

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．両端に第１端部と第２端部を備え軸線方向に往復動できるピストンロッドと 、前記第１端部に固定したパワーピストンと、エネルギー吸収装置（ＥＡＤ）を 駆動するため前記第２端部に設けた連結装置と前記第１端部と第２端部との間で 前記ピストンロッドに固定した複動バウンスピストンユニットとを有し、前記バ ウンスピストンユニットが前記ピストンロッドの前記第１端部に向うパワーピス トン圧縮ストロークと前記ピストンロッドの前記第２端部に向うパワーピストン 膨張ストロークとの連続した交替ストローク時に前記ロッドとパワーピストンと バウンスピストンユニットとＥＡＤ連結装置を一体として同時に軸線方向に往復 動させるためそれぞれ第１ピストンロッド端部と第２ピストンロッド端部に面す る第１バウンスピストン作動面と第２バウンスピストン作動面を備え、前記バウ ンスピストンユニットに協働する軸線方向に固定したシリンダー装置を有し、該 バウンスシリンダー装置が前記第１バウニースピストン作動面とピストンロッド のパワーピストン端部との間の相対的軸線方向位置に負の第１バウンス室を提供 し且つ前記第２バウンスピストン作業面とピストンロッドの且ＡＤ連結端との間 の相対的軸線方向位置に正の第２バウンス室を提供し、且つ少くとも１対のバウ ンス室圧力制御開口（各バウンス室に一つずつ）と、少くとも１対の可変調節式 バウンス圧力制御バルブ（前記対のバウンス室制御開口のそれぞれに一つずつ） と、そのそれぞれのバウンス室の作動圧力を調節するためそれぞれのバウンス室 制御開口に前記１対の中のそれぞれの制御バルブを連結するための装置と、前記 エネルギー吸収装置のデマンドの変化に感応し且つ前記１対の制御バルブに作動 的に連結されてエンジンの作動中に前記１対の各々の可変圧制御バルブを実質的 に同時に且つ同じように（すなわち同一圧力変換方向に）調節し且つかくして前 記需要の変化に合致するようエンジンを効果的に制御するため各バウンス室のそ れぞれのバウンス室作動圧力を同じように変化させる装置を有するパワー組立体 を包含する可変ストロークフリーピストンエンジン。
2. ２．前記第１と第２のバウンスピストン作動面の面積がパワーピストンの作動面 の面積よりもパワーピストンの面積の少くとも１．５倍乃至４倍大きい請求の範 囲第１項記載のンリーピストンエンジン。
3. ３．前記第１と第２のバウンスピストン作動面の各々の面積が実質的に互いに等 しい請求の範囲第２項記載のフリーピストンエンジン。
4. ４．前記少くとも１対の開口の中のバウンス室圧力制御開口とそれに対応する前 記対の可変調節バウンス圧力制御バルブが対応するバウンス室とバウンスシリン ダー装置の外側の周囲大気圧との間を直接連結するように配置構成され、前記制 御バルブを開いたときに高圧バウンス制御流体源を必要とせずに前記バウンス室 がエンジンを有効に制御する請求の範囲第１項記載のフリーピストンエンジン。
5. ５．前記バウンスシリンダー装置が第１と第２のバウンス室を提供する１個の共 通のバウンスシリンダーを包含し、前記第１と第２のバウンスピストン作動面が １個のバウンスピストンの反対面であり、該ピストンが前記共通バウンスシリン ダー内を往復動し且つ前記バウンスシリンダーを第１と第２のバウンス室に分割 する請求の範囲第４項記載のフリーピストンエンジン。
6. ６．前記エネルギー吸収装置がエンジンピストンロッドと同軸心にコンプレッサ ーシリンダーを有するピストンマシーンであり且つ前記パワーシャフトの第２端 に連結するための可動部材が前記コンプレッサーシリンダーの中を軸線方向に移 動するよう支持されたコンプレッサーピストンである請求の範囲第５項記載のフ リーピストンエンジン。
7. ７．前記コンプレフサーシリンダーとコンプレッサーピストンが前記エンジンバ ウンスシリンダーから分離し且つこのため該エンジンバウンスシリンダーから効 果的に密封され、エンジンバウンスシリンダーに使用する制御流体例えば空気と 違った例えば異質の作動流体をコンプレッサー室て使用する請求の範囲第６項記 載のフリーピストンエンジン。
8. ８．掃気区画がパワーピストンの後面（内面）と負の第１バウンス室との間にお いてエンジンに設けられ且つ前記エネルギー吸収装置のコンプレッサーピストン が作動コンブレフサー面として作用する一面を有し且つ作動コンプレッサー室と エンジンの正の第１バウンス室との間に在る別のバウンス室のバウンスピストン 面として作用する反対面を有する請求の範囲第６項記載のフリーピストンエンジ ン。
9. ９．前記制御装置がエンジンの作動状態に感応するエンジン効率感知装置を有す る別のエンジン制御装置を包含し、前記効率感知装置が前記１対のバウンス室圧 力制御バルブに作動的に連結され前記対の圧力制御バルブの各々を可変的に且つ 同時に且つ対向して（即ち反対方向に）調節し且つかくして相対的バウンス室作 動圧力を互いに反対方向に移動させ且つかくしてパワーピストンの上死点ポジシ ョンとピストンロッドを相対的軸線方向に次々と移動させて必要エンジン効率を 維持する請求の範囲第１項記載のフリーピストンエンジン。
10. １０．前記エンジン効率感知装置が実際のノッキングが発生するポジションのす ぐ近くのパワーピストンの上死点における初期エンジンノッキングに感応するン ンチーノック感知装置を含む請求の範囲第９項記載のフリーピストンエンジン。
11. １１．前記制御装置がまた第２の１対のバウンス室圧力制御開口（各バウンス室 に一つずつ）とこれに対応する第２の１対のバウンス圧力制御バルブ（各バウン ス室に一つずつ）を包含し、前記第２の対のそれぞれの制御バルブが前記バウン ス室圧力を更に制御するよう調節できる請求の範囲第１項記載のフリーピストン エンジン。
12. １２．前記制御装置がまた各バウンス室の外側と内側に小さな有効断面を有する 狭い漏洩通路を提供するプリード装置を包含する請求の範囲第１１項記載のフリ ーピストンエンジン。
13. １３．前記各バウンス室が該バウンス室とその外側の周囲の大気圧との間に常時 開いている狭い漏洩通路を提供する小さいプリード開口を含むプリード装置を備 え、前記可変バウンス圧力制御バルブが更にそれぞれのバウンス室と該バウンス 室の外側の周囲大気との間の相対的空気流動を制御する請求の範囲第１項記載の フリーピストンエンジン。
14. １４．選ばれたエネルギー吸収装置がコンプレッサーであり、前記複動バウンス ピストンユニットとバウンスシリンダー装置がそれらを少くとも１部分囲繞する 釣合せ装置を有し、前記エンジンがまた前記釣合せ装置と前記ピストンロッドの 間に連結した逆転機構を有する請求の範囲第１項記載のフリーピストンエンンン 。
15. １５．前記逆転機構がラックとピニオンを有する請求の範囲第１４項記載のフリ ーピストンエンジン及びコンプレッサーの組合せ。
16. １６．前記１対のバウンス圧力制御バルブが各バウンス室の最小流入圧力を選択 的に調節するためのバウンス流入圧力制御バルブである請求の範囲第１項記載の フリーピストンエンジン。
17. １７．前記１対のバウンス圧力制御バルブが各バウンス室の最高内部圧力を選択 的に調節するための圧力リリーフ出口バルブである請求の範囲第１項記載のフリ ーピストンエンジン。
18. １８．前記制御装置が第２組のバウンス室圧力制御開口（各バウンス室に一つず つ）と各バウンス室の最低流入圧を作るための１対のバウンス流入圧力制御バル ブ（前記第２組の各制御開口について一つずつ）を有する請求の範囲第１７項記 載のフリーピストンエンジン。
19. １９．前記バウンス流入圧力制御バルブが周囲の大気圧に通ずる狭いオリフィス を包含し、かくじて記をバウンス室内の比較的低い圧力に感応して前記流入制御 バルブが開かれるとき前記バウンス室に入る空気の流れを制御する請求の範囲第 １８項記載のフリーピストンエンジン。