專利名稱：使用不可燃?xì)怏w的內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)(internal explosion engine andgenerator)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種使用不可燃?xì)怏w的內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
一般來講，內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)(internal explosion engine)與內(nèi)燃機(jī)的原理類似，除了內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)使用諸如空氣、氧氣、氮?dú)饣?各)惰性氣體的不可燃?xì)怏w代替用于內(nèi)燃機(jī)中的可燃?xì)怏w。
在操作之前，將操作內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體放置在發(fā)動(dòng)機(jī)的爆炸腔(explosion chamber)內(nèi)，該腔室被密封。在操作期間，爆炸腔內(nèi)的氣體被重復(fù)地壓縮、電離、爆炸性地?cái)U(kuò)張和收縮，從而使活塞或轉(zhuǎn)子或其它可移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)，以將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或電能。
一旦氣體已經(jīng)被裝載入爆炸腔，那么發(fā)動(dòng)機(jī)無需額外燃料就可延長操作時(shí)間。不像內(nèi)燃機(jī)那樣在操作的每個(gè)循環(huán)都需要吸入燃料，也不產(chǎn)生排放。
美國專利US3,670,494和4,428,193介紹了現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)例。

發(fā)明內(nèi)容
一般來講，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種新型的和改進(jìn)的內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種具有上述特征的內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其克服了現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的缺陷。
根據(jù)本發(fā)明，這些和其它技術(shù)問題通過提供一種內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)而實(shí)現(xiàn)，該內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)包括爆炸腔，形成所述腔的一個(gè)壁的可動(dòng)部件，密封于該腔內(nèi)的氣體，采用可爆炸方式重復(fù)點(diǎn)燃該腔內(nèi)氣體、從而驅(qū)動(dòng)該可動(dòng)部件從最小體積位置到最大體積位置的裝置，使該可動(dòng)部件從最大體積位置返回到最小體積位置的裝置，以及與該可動(dòng)部件相連、響應(yīng)于氣體的爆炸而提供電能的裝置。
在一項(xiàng)公開實(shí)施例中，該可動(dòng)部件是與曲軸相連的活塞，該活塞通過曲軸上的飛輪返回到最小體積位置。在另一實(shí)施例中，兩個(gè)活塞在密封腔內(nèi)背對背相連以阻止爆炸氣體的損失。在一項(xiàng)實(shí)施例中，電能由與曲軸相連的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，在另一實(shí)施例中，電能由靠近與活塞一起移動(dòng)的磁鐵的線圈產(chǎn)生。


圖1是結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的一項(xiàng)實(shí)施例的俯視圖；圖2是沿圖1中2-2線截取的剖視圖；圖3是沿圖2中3-3線截取的剖視圖；圖4是圖1實(shí)施例的電路圖；圖5是結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的另一實(shí)施例的沿中心線的剖視圖；圖6A和6B是沿圖5中6A-6A線和6B-6B線截取的剖視圖；圖7和8是圖1和5所示實(shí)施例中用于供氣口的閥和塞組件的放大中心線橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1至3所示，發(fā)動(dòng)機(jī)11包括氣缸13內(nèi)的活塞12，環(huán)14在氣缸的活塞和內(nèi)壁之間提供密封。氣缸上端或外端由端板或蓋16密封，爆炸腔17形成于氣缸蓋和活塞之間。
入口18形成于氣缸蓋上，用于將一定充入量的氣體引入爆炸腔內(nèi)，氣體通過該入口的進(jìn)入由閥組件19控制。
活塞由連桿22與曲軸21相連，曲軸包括平衡塊或飛輪23。在操作中，活塞通過爆炸腔內(nèi)氣體的爆炸沿向下的方向被驅(qū)動(dòng)，并通過存儲(chǔ)在飛輪上的能量返回到點(diǎn)火位置。氣缸13的下端由曲軸箱殼24封閉。
該曲軸通過聯(lián)軸器28與位于曲軸箱殼外部的發(fā)電機(jī)27的軸26相連。如下文更加完整地所述，發(fā)電機(jī)也可用作起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的馬達(dá)。
在所示實(shí)施例中，閥組件19是允許氣體通過入口18進(jìn)入爆炸腔但不能流出爆炸腔的單向閥。閥組件在圖7中更詳細(xì)地示出，其包括具有軸向孔或通道32的主體或套管(bushing)31。閥體的內(nèi)端螺紋擰入所述入口，蓋33螺紋套于主體的擴(kuò)大外端上。該蓋包括通道34，該通道與由位于蓋內(nèi)側(cè)上的座部37內(nèi)的球36控制的通道32連通。所述球在約束于該球和閥體內(nèi)端的肩部39之間彈簧38的作用下被迫使趨向壓靠座部37的關(guān)閉位置。墊圈41在主體外部和氣缸蓋之間提供密封。
電極安裝在氣缸蓋上，用于點(diǎn)燃腔內(nèi)的氣體。高頻電極43位于腔的軸向上，并與射頻發(fā)生器44相連，從而點(diǎn)燃?xì)怏w以形成等離子。電極46～49圍繞電極43間隔分布，電極46與火花線圈51的二級(jí)線圈50相連，電極47～49與電容器52相連。觸針53從活塞面突出，與電極43對齊。
活塞12和端板或氣缸蓋16由諸如等級(jí)416不銹鋼的鐵磁材料制造，氣缸13由諸如等級(jí)303不銹鋼的非鐵材料制造。線圈54圍繞氣缸的外部設(shè)置，并與活塞磁性連接以形成磁阻發(fā)電機(jī)。
設(shè)置有用于檢測活塞何時(shí)到達(dá)上死點(diǎn)(TDC)或最小體積位置的裝置。該裝置包括安裝在曲軸21的平衡塊或飛輪部位23上的磁鐵56以及安裝在曲柄箱的固定位置上的霍爾開關(guān)57，當(dāng)所述磁鐵接近霍爾開關(guān)時(shí)，該霍爾開關(guān)被磁鐵致動(dòng)。
用于操縱作為起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的馬達(dá)的發(fā)電機(jī)27的能量由電池59提供，在所示實(shí)施例中，上述電池安裝于發(fā)電機(jī)的控制器61的殼體內(nèi)部。電池通過正常情況下開啟的起動(dòng)開關(guān)62與馬達(dá)相連。
該電池也向射頻發(fā)生器44以及對腔內(nèi)氣體進(jìn)行點(diǎn)火的電極46～49提供能量，并由繼電器63控制對這些電極進(jìn)行激勵(lì)。向射頻發(fā)生器供給能量由開啟/關(guān)閉開關(guān)64進(jìn)行控制，繼電器線圈65的激勵(lì)由開啟/關(guān)閉開關(guān)以及連接在開啟/關(guān)閉開關(guān)和繼電器線圈之間的霍爾開關(guān)57控制。
繼電器具有對電源和電極47～49之間的電容器52進(jìn)行開關(guān)的第一組觸點(diǎn)66以及將點(diǎn)火線圈51的初級(jí)繞組68連接到電源的第二組觸點(diǎn)67。
電池使用由磁阻發(fā)電機(jī)在線圈54內(nèi)產(chǎn)生的電流進(jìn)行充電。該線圈與電力整流器69的輸入端相連，該整流器的輸出端與電池相連。
在操作之前，一定充入量的空氣通過單向閥19和入口18被引入爆炸腔。為了起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，開啟/關(guān)閉開關(guān)64被關(guān)閉，由此對射頻發(fā)生器44和點(diǎn)火線圈51的初級(jí)繞組68進(jìn)行激勵(lì)，向電容器52施加充電電流，起動(dòng)器開關(guān)62關(guān)閉以激勵(lì)作為起動(dòng)馬達(dá)的發(fā)電機(jī)27。腔內(nèi)的氣體由施加到電極43上的射頻能電離而形成等離子。
隨著活塞進(jìn)行向上沖程，空氣被壓縮和加熱，并趨向于上死點(diǎn)，該空氣由施加到電極43上的射頻能電離而形成等離子。當(dāng)活塞位于或接近上死點(diǎn)時(shí)，霍爾開關(guān)57關(guān)閉，對繼電器線圈65進(jìn)行激勵(lì)。當(dāng)繼電器線圈被激勵(lì)時(shí)，觸點(diǎn)66將積累于電容器52上的電荷施加到電極47～49，并且觸點(diǎn)67開啟以中斷點(diǎn)火線圈51的初級(jí)繞組內(nèi)的電流，在火化電極46和活塞上的觸針53之間產(chǎn)生高壓放電。
來自電極46的火花和來自電極47～49的、流過被電離空氣的電流對空氣進(jìn)行點(diǎn)火，致使空氣爆炸并產(chǎn)生帶有紫外線、臭氧和熱量的閃電狀壓力波。該壓力波沿向下方向?qū)钊M(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使曲軸21和發(fā)電機(jī)27轉(zhuǎn)動(dòng)，將機(jī)械能存儲(chǔ)于飛輪中，并從發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。
當(dāng)活塞到達(dá)最大體積或下死點(diǎn)(BDC)位置時(shí)，儲(chǔ)存在飛輪上的機(jī)械能導(dǎo)致曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此驅(qū)動(dòng)活塞返回上死點(diǎn)。
相同充入量的空氣在一段延長的時(shí)間內(nèi)被重復(fù)地點(diǎn)火，如果有任何空氣經(jīng)過活塞環(huán)而被損失掉，那么可由空氣經(jīng)單向閥進(jìn)入爆炸腔而使該腔自動(dòng)充氣。因此，當(dāng)活塞處于其向下沖程時(shí)，如果爆炸腔內(nèi)的壓力下降至彈簧38所設(shè)置的程度，球36從其座部離開，允許空氣通過入口進(jìn)入爆炸腔。在上升沖程期間，爆炸腔內(nèi)的壓力將球緊緊地壓靠在座部上，使空氣密封于爆炸腔內(nèi)。
圖5的實(shí)施例包括在氣缸74的相對端具有一對爆炸腔72、73的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)71。該發(fā)動(dòng)機(jī)與圖1實(shí)施例的不同之處在于它沒有曲軸。然而，能量產(chǎn)生機(jī)理相同，兩個(gè)實(shí)施例中相同的附圖標(biāo)記代表相同的元件。氣缸外端由端板或氣缸蓋16封閉，由于雙端活塞組件76在氣缸內(nèi)被往復(fù)驅(qū)動(dòng)，所以兩個(gè)腔的體積以相反或互補(bǔ)的方式進(jìn)行變化。
該活塞組件包括一對由襯套77采用背對背方式連接在一起的活塞12，環(huán)14在活塞和氣缸之間提供密封。活塞具有中央觸針53，每個(gè)爆炸腔具有入口18以及對氣體進(jìn)行電離和點(diǎn)火的電極43、46～49。
如圖1所示實(shí)施例那樣，活塞12和端板16由鐵磁材料制造，氣缸74由諸如非鐵不銹鋼或鍍鑷鋁的非鐵材料制造。襯套77由諸如鋁的非鐵材料制造。線圈54圍繞氣缸的外部設(shè)置，并與活塞磁性連接以形成磁阻發(fā)電機(jī)。
襯套77承載有磁鐵56，磁鐵56對安裝在氣缸74外部的霍爾開關(guān)57進(jìn)行致動(dòng)，以確定活塞何時(shí)處于或接近其上死點(diǎn)(TDC)的位置。襯套77所承載的接地觸點(diǎn)78與氣缸壁滑動(dòng)接觸，以將活塞和觸針53保持于接地電勢。
活塞組件也包括相對大的、由襯套77承載于活塞之間的中間處的永久磁鐵81。鐵磁芯結(jié)構(gòu)82提供磁鐵81與位于氣缸外部的定子線圈83、84之間的磁通連接。
芯部結(jié)構(gòu)包括一對一般為C形的芯部86、87，每個(gè)芯部具有一對緊靠氣缸74上下表面的相對短內(nèi)臂86a、87a以及與氣缸側(cè)向間隔開的外臂86b、87b。緊靠氣缸的內(nèi)臂的端部具有與氣缸外壁凸曲率匹配的凹曲率，線圈83、84圍繞芯部的外臂纏繞。芯部形成為兩個(gè)部分，并具有橫跨外臂的裂縫88以方便組裝。
鋼疊片89嵌入氣缸壁上，與芯部的短臂接觸以形成完整的磁路。疊片與氣缸壁密封，在一項(xiàng)優(yōu)選實(shí)施例中，它們是硅鋼疊片的堆體，所述疊片的厚度為0.005英寸，密封所述堆體的鍍鎳層的厚度小于0.001英寸。
定子線圈既可以用作起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的馬達(dá)的線圈，隨后也可以用作發(fā)電機(jī)線圈，發(fā)電機(jī)隨著活塞組件在氣缸內(nèi)往復(fù)振蕩而產(chǎn)生電流。
由于氣缸被密封，所以任何經(jīng)過活塞環(huán)泄漏的氣體將保持在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，而不像圖1實(shí)施例那樣泄漏到外部環(huán)境。
除了空氣，適用于圖5實(shí)施例的氣體包括惰性氣體、氧氣和這些氣體的混合物。
由于氣體被密封于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，所以無需像發(fā)動(dòng)機(jī)沒有被密封那樣經(jīng)常補(bǔ)充氣體，如果希望的話，入口18可由圖8所示的塞組件91而不是圖7所示的閥組件19進(jìn)行密封。可選擇地，如圖1所示實(shí)施例那樣，氣源可通過閥組件19被連接到入口，以便向爆炸腔內(nèi)自動(dòng)補(bǔ)充氣體。
塞組件91包括帶有由橡膠插入物94填充的中空內(nèi)部93的主體或套管92。閥體的內(nèi)端螺紋擰入開口，蓋96螺紋套于主體的擴(kuò)大外端以將插入物保持在塞內(nèi)。墊圈97提供塞體擴(kuò)大部分與端板或氣缸蓋16之間的密封。
圖5所示實(shí)施例的操作和使用類似于上文所述圖1實(shí)施例的操作和使用。一定充入量的爆炸性氣體通過入口導(dǎo)入爆炸腔內(nèi)，定子線圈83、84被激勵(lì)以驅(qū)動(dòng)磁鐵81以及活塞組件的其它部分在氣缸內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。隨著每個(gè)活塞接近上死點(diǎn)位置，爆炸腔內(nèi)的氣體被壓縮，然后被電離并被點(diǎn)火，使得爆炸腔爆炸并向后朝向氣缸的另一端驅(qū)動(dòng)活塞組件。
隨著由活塞組件所承載的磁鐵在芯部結(jié)構(gòu)內(nèi)的間隙中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的交變磁通量與線圈83、84耦合以在發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生輸出電流。
本發(fā)明具有很多重要特征和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明能夠使用可迅速膨脹和收縮多次的諸如空氣、惰性氣體和其它不可燃?xì)怏w的爆炸性燃料混合物，從而將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能和/或機(jī)械能。發(fā)動(dòng)機(jī)可具有一個(gè)或多個(gè)爆炸腔，并帶有形成可動(dòng)壁的活塞，用于改變每個(gè)爆炸腔的體積。
操作氣體被預(yù)載入爆炸腔內(nèi)，入口被封閉，發(fā)動(dòng)機(jī)可在同量氣體載荷下操作很長時(shí)間，并以諸如每秒30～60次或者更大的各種頻率進(jìn)行多次爆炸膨脹和收縮，而無需向爆炸腔內(nèi)添加氣體。
在一項(xiàng)公開實(shí)施例中，由于泄漏而導(dǎo)致?lián)p失氣體可通過將發(fā)動(dòng)機(jī)封閉在密封環(huán)境下而被防止。在另一實(shí)施例中，當(dāng)爆炸腔內(nèi)的壓力下降到低于預(yù)定程度時(shí)，入口中的單向閥允許氣體進(jìn)入爆炸腔內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)充。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在諸如外層空間或海底等不適于補(bǔ)充氣體的環(huán)境下工作，那么密封將是非常重要的并且是所需要的。
本發(fā)明具有很大范圍的設(shè)計(jì)靈活性，并可提供功率從幾千瓦至很大兆瓦的小型電源，本發(fā)明可用于大量的應(yīng)用場合。
如上所述，已經(jīng)清楚地提供了一種新型的和改善的內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。雖然上面只對本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然可在不脫離隨后的權(quán)利要求定義的本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下進(jìn)行某些變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括爆炸腔，形成所述腔的一個(gè)壁的可動(dòng)部件，密封于所述腔內(nèi)的一定充入量的空氣，采用可爆炸方式重復(fù)對所述腔內(nèi)空氣進(jìn)行點(diǎn)火、從而驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)部件從最小體積位置到最大體積位置的裝置，使所述可動(dòng)部件從最大體積位置返回到最小體積位置的裝置，以及與所述可動(dòng)部件相連、響應(yīng)于所述空氣的爆炸而提供電能的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，所述可動(dòng)部件是活塞。
3.如權(quán)利要求2所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，使所述可動(dòng)部件返回到最小體積位置的裝置包括位于與所述活塞相連的曲軸上的飛輪。
4.如權(quán)利要求3所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，提供電能的裝置包括與所述曲軸相連的發(fā)電機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，使所述可動(dòng)部件返回到最小體積位置的裝置包括第二爆炸腔，所述腔具有連接于所述第一指定部件的可動(dòng)部件、密封于所述第二腔內(nèi)的一定充入量的空氣、用于采用可爆炸方式對所述第二腔內(nèi)空氣進(jìn)行點(diǎn)火的裝置。
6.如權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括圍繞所述爆炸腔并阻止空氣從所述爆炸腔流失的密封殼。
7.如權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，所述可動(dòng)部件由鐵磁材料制造，提供電能的裝置包括與所述可動(dòng)部件磁性連接的線圈。
8.如權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，對空氣進(jìn)行點(diǎn)火的裝置包括向所述爆炸腔施加射頻能從而使空氣電離并形成等離子的裝置，還包括用于對所述等離子進(jìn)行點(diǎn)火的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括在所述爆炸腔內(nèi)用于加熱所述電離后空氣的電極。
10.如權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括與所述爆炸腔相通以對所述爆炸腔內(nèi)空氣進(jìn)行補(bǔ)充的閥。
11.如權(quán)利要求10所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，所述閥是單向閥，該閥在所述爆炸腔內(nèi)壓力低于預(yù)定程度時(shí)允許額外空氣進(jìn)入所述腔室。
12.一種內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括氣缸，可在所述氣缸內(nèi)移動(dòng)從而形成可變體積的爆炸腔的活塞，密封于所述腔內(nèi)的一定充入量的不可燃?xì)怏w，用于周期性地爆炸性地對腔內(nèi)不可燃?xì)怏w進(jìn)行點(diǎn)火、從而在最小體積位置和最大體積位置之間驅(qū)動(dòng)所述活塞的裝置，由所述活塞驅(qū)動(dòng)的曲軸，與所述曲軸相連、響應(yīng)于所述活塞的移動(dòng)而提供電能的發(fā)電機(jī)。
13.如權(quán)利要求12所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，所述不可燃?xì)怏w包括空氣、惰性氣體以及它們的混合物。
14.如權(quán)利要求12所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括所述曲軸上的飛輪。
15.如權(quán)利要求12所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，對所述不可燃?xì)怏w進(jìn)行點(diǎn)火的裝置包括向所述爆炸腔施加射頻能從而使所述氣體電離并形成等離子的裝置，還包括用于對所述等離子進(jìn)行點(diǎn)火的裝置。
16.如權(quán)利要求15所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括磁性致動(dòng)開關(guān)，該開關(guān)在活塞位于或者靠近最小體積位置時(shí)響應(yīng)于所述活塞的位置而放出火花。
17.如權(quán)利要求12所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括與所述爆炸腔連通以對所述爆炸腔內(nèi)的氣體進(jìn)行補(bǔ)充的閥。
18.如權(quán)利要求17所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，所述閥是單向閥，該閥在所述爆炸腔內(nèi)壓力低于預(yù)定程度時(shí)允許額外氣體進(jìn)入所述爆炸腔內(nèi)。
19.如權(quán)利要求12所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，所述活塞由鐵磁材料制造，并與設(shè)置在氣缸外的線圈磁性連接。
20.如權(quán)利要求12所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括對作為馬達(dá)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行激勵(lì)從而移動(dòng)所述活塞以起動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置。
21.一種內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括氣缸，一對連接在一起、用于在氣缸內(nèi)一致移動(dòng)從而形成一對可變體積的爆炸腔的活塞，密封在每個(gè)所述腔內(nèi)的一定充入量的不可燃?xì)怏w，用于采用爆炸方式交替地對兩個(gè)所述腔內(nèi)氣體進(jìn)行點(diǎn)火、從而驅(qū)動(dòng)活塞在最小體積位置和最大體積位置之間移動(dòng)的裝置，與所述活塞相連并與所述活塞移動(dòng)的磁鐵，位于所述氣缸外側(cè)并靠近所述磁鐵以便響應(yīng)于所述活塞的移動(dòng)而產(chǎn)生電能的線圈。
22.如權(quán)利要求21所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，所述不可燃?xì)怏w包括空氣、惰性氣體以及它們的混合物。
23.如權(quán)利要求21所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，對每個(gè)所述腔內(nèi)氣體進(jìn)行點(diǎn)火的裝置包括用于向所述爆炸腔施加射頻能從而使氣體電離并形成等離子的裝置，還包括用于對所述等離子進(jìn)行點(diǎn)火的裝置。
24.如權(quán)利要求23所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括開關(guān)，所述開關(guān)在所述活塞位于或靠近最小體積位置時(shí)響應(yīng)于所述活塞的位置對所述等離子進(jìn)行點(diǎn)火。
25.如權(quán)利要求23所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括在所述腔內(nèi)、用于對所述電離后的氣體進(jìn)行加熱的電極。
26.如權(quán)利要求21所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括與所述腔連通從而向所述腔補(bǔ)充氣體的閥。
27.如權(quán)利要求26所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中，所述閥是單向閥，該閥在所述爆炸腔內(nèi)壓力低于預(yù)定程度時(shí)允許額外氣體進(jìn)入所述腔室。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)爆炸發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，包括爆炸腔，形成該腔的一個(gè)壁的可動(dòng)部件，密封于該腔內(nèi)的一定充入量的不可燃?xì)怏w，采用可爆炸方式重復(fù)點(diǎn)燃該腔內(nèi)氣體、從而驅(qū)動(dòng)該可動(dòng)部件從最小體積位置到最大體積位置的裝置，使該可動(dòng)部件從最大體積位置返回到最小體積位置的裝置，以及與該可動(dòng)部件相連、響應(yīng)于氣體的爆炸而提供電能的裝置。在一項(xiàng)公開實(shí)施例中，該可動(dòng)部件是與曲軸相連的活塞，該活塞通過曲軸上的飛輪返回到最小體積位置。在另一實(shí)施例中，兩個(gè)活塞在密封腔內(nèi)背對背相連以阻止爆炸氣體損失。在一項(xiàng)實(shí)施例中，電能由與曲軸相連的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，在又一實(shí)施例中，電能由靠近與活塞一起移動(dòng)的磁鐵的線圈產(chǎn)生。
文檔編號(hào)F01B29/10GK1788141SQ200480012954
公開日2006年6月14日 申請日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月14日
發(fā)明者海因里奇·F·克洛斯特曼 申請人:清潔能源公司