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EP2201219B1

Electromagnetic engine

Abstract

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EP2201219B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 11

Term

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Expires 3 October 2028.

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10 claims: 10 independent, 0 dependent

  1. 1
    An internal combustion engine, comprising:a first piston (110) slidably disposed in a first cylinder (112), the first cylinder having a first closed end (114) and a second closed end (116);a first port (118) disposed proximate to the first closed end of the first cylinder and configured to admit a first reactant to the first closed end of the first cylinder and a second port (118) disposed proximate to the second closed end of the first cylinder and configured to admit a second reactant to the second closed end of the first cylinder;anda first converter (130) operable with the first piston to convert mechanical energy of the first piston from and to electrical energy within each piston cycle of repeated piston cycles, wherein the first converter is configured, in a said piston cycle, to drive the first piston during a first intake stroke in which the first piston moves away from the first closed end of the first cylinder and a first reactant is introduced into the first closed end of the first cylinder, to drive the first piston during a first compression stroke in which the first reactant is compressed in the first closed end of the first cylinder, to convert mechanical energy of the first piston to electrical energy during a first power/exhaust stroke in which the first piston moves away from the first closed end of the first cylinder in response to a chemical reaction in the first closed end of the first cylinder, thereby at least partially exhausting a reaction product in the second closed end of the first cylinder, to drive the first piston during a second intake stroke in which the first piston moves away from the second closed end of the first cylinder and the second reactant is introduced into the second closed end of the first cylinder, to drive the first piston during a second compression stroke in which a second reactant is compressed in the second closed end of the first cylinder, and to convert mechanical energy of the first piston to electrical energy during a second power/exhaust stroke in which the first piston moves away from the second closed end of the first cylinder in response to a chemical reaction in the second closed end of the first cylinder, thereby at least partially exhausting a reaction product in the first closed end of the first cylinder. Moteur à combustion interne, comprenant : un premier piston (110) disposé à coulissement dans un premier cylindre (112), le premier cylindre comportant une première extrémité fermée (114) et une seconde extrémité fermée (116) ;un premier orifice (118) disposé à proximité de la première extrémité fermée du premier cylindre et configuré pour admettre un premier réactif dans la première extrémité fermée du premier cylindre et un deuxième orifice (118) disposé à proximité de la seconde extrémité fermée du premier cylindre et configuré pour admettre un second réactif dans la seconde extrémité fermée du premier cylindre ;etun premier convertisseur (130) pouvant fonctionner avec le premier piston pour convertir une énergie mécanique du premier piston en énergie électrique et inversement dans chaque cycle de piston d'une pluralité de cycles de piston répétés, le premier convertisseur étant configuré, dans un dit cycle de piston,pour entraîner le premier piston au cours d'une première course d'admission dans laquelle le premier piston s'éloigne de la première extrémité fermée du premier cylindre et un premier réactif est introduit dans la première extrémité fermée du premier cylindre,pour entraîner le premier piston au cours d'une première course de compression dans laquelle le premier réactif est comprimé dans la première extrémité fermée du premier cylindre,pour convertir une énergie mécanique du premier piston en énergie électrique au cours d'une première course de détente/échappement dans laquelle le premier piston s'éloigne de la première extrémité fermée du premier cylindre suite à une réaction chimique dans la première extrémité fermée du premier cylindre, évacuant ainsi au moins partiellement un produit de réaction dans la seconde extrémité fermée du premier cylindre,pour entraîner le premier piston au cours d'une seconde course d'admission dans laquelle le premier piston s'éloigne de la seconde extrémité fermée du premier cylindre et le second réactif est introduit dans la seconde extrémité fermée du premier cylindre,pour entraîner le premier piston au cours d'une seconde course de compression dans laquelle un second réactif est comprimé dans la seconde extrémité fermée du premier cylindre, etpour convertir une énergie mécanique du premier piston en énergie électrique au cours d'une seconde course de détente/échappement dans laquelle le premier piston s'éloigne de la seconde extrémité fermée du premier cylindre suite à une réaction chimique dans la seconde extrémité fermée du premier cylindre, évacuant ainsi au moins partiellement un produit de réaction dans la première extrémité fermée du premier cylindre. Verbrennungsmotor, der Folgendes umfasst: einen ersten Kolben (110), der in einem ersten Zylinder (112) verschiebbar angeordnet ist, wobei der erste Zylinder ein erstes geschlossenes Ende (114) und ein zweites geschlossenes Ende (116) aufweist;einen ersten Kanal (118), der in der Nähe des ersten geschlossenen Endes des ersten Zylinders angeordnet ist und dahingehend konfiguriert ist, ein erstes Reaktionsmittel in das erste geschlossene Ende des ersten Zylinders einzulassen, und einen zweiten Kanal (118), der in der Nähe des zweiten geschlossenen Endes des ersten Zylinders angeordnet ist und dahingehend konfiguriert ist, ein zweites Reaktionsmittel in das zweite geschlossene Ende des ersten Zylinders einzulassen;undeinen ersten Wandler (130), der mit dem ersten Kolben dazu betrieben werden kann, in jedem Kolbenzyklus wiederholter Kolbenzyklen mechanische Energie des ersten Kolbens in elektrische Energie oder aus elektrischer Energie umzuwandeln, wobei der erste Wandler dahingehend konfiguriert ist, in einem solchen Kolbenzykluswährend eines ersten Einlasshubs, bei dem sich der erste Kolben vom ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders weg bewegt und ein erstes Reaktionsmittel in das erste geschlossene Ende des ersten Zylinders eingeleitet wird, den ersten Kolben anzutreiben,während eines ersten Verdichtungshubs, bei dem das erste Reaktionsmittel im ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders verdichtet wird, den ersten Kolben anzutreiben,während eines ersten Arbeits-/Auslasshubs, bei dem sich der erste Kolben als Reaktion auf eine chemische Reaktion im ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders vom ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders weg bewegt, wodurch ein Reaktionsprodukt im zweiten geschlossenen Ende des ersten Zylinders zumindest teilweise abgelassen wird, mechanische Energie des ersten Kolbens in elektrische Energie umzuwandeln,während eines zweiten Einlasshubs, bei dem sich der erste Kolben vom zweiten geschlossenen Ende des ersten Zylinders weg bewegt und ein zweites Reaktionsmittel in das zweite geschlossene Ende des ersten Zylinders eingeleitet wird, den ersten Kolben anzutreiben,während eines zweiten Verdichtungshubs, bei dem ein zweites Reaktionsmittel im zweiten geschlossenen Ende des ersten Zylinders verdichtet wird, den ersten Kolben anzutreiben, undwährend eines zweiten Arbeits-/Auslasshubs, bei dem sich der erste Kolben als Reaktion auf eine chemische Reaktion im zweiten geschlossenen Ende des ersten Zylinders vom zweiten geschlossenen Ende des ersten Zylinders weg bewegt, wodurch ein Reaktionsprodukt im ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders zumindest teilweise abgelassen wird, mechanische Energie des ersten Kolbens in elektrische Energie umzuwandeln.
  2. 2
    Moteur selon la revendication 1, comprenant en outre un système de gestion d'énergie couplé électriquement au premier convertisseur, le système de gestion d'énergie comprenant un dispositif de stockage d'énergie pour former une source et un puits d'énergie afin de tirer de la puissance du piston lors de la course de détente du cycle de piston et de restituer de la puissance au piston lors d'au moins une course du cycle de piston. Motor nach Anspruch 1, der ferner ein mit dem ersten Wandler elektrisch gekoppeltes Energiemanagementsystem umfasst, wobei das Energiemanagementsystem eine Energiespeichervorrichtung als Energiequelle und -senke zum Beziehen von Kraft vom Kolben während des Arbeitshubs des Kolbenzyklus und Rückführen von Kraft zum Kolben während mindestens eines Hubs des Kolbenzyklus umfasst. The engine of claim 1, further comprising an energy management system electrically coupled to the first converter, wherein the energy management system comprises an energy storage device to form an energy source and sink for drawing power from the piston during the power stroke of the piston cycle and returning power to the piston during at least one stroke of the piston cycle.
  3. 3
    Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, le premier convertisseur comprenant un circuit magnétique à réluctance variable et/ou à inductance variable et le premier piston comprenant une armature configurée pour interagir avec le circuit magnétique à réluctance variable et/ou à inductance variable. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wandler einen Magnetkreis mit variabler Reluktanz und/oder variabler Induktanz umfasst und der erste Kolben einen Anker enthält, der dahingehend konfiguriert ist, mit dem Magnetkreis mit variabler Reluktanz und/oder variabler Induktanz zusammenzuwirken. The engine of any one of the preceding claims, wherein the first converter comprises a variable reluctance and/or variable inductance magnetic circuit and the first piston includes an armature configured to interact with the variable reluctance and/or variable inductance magnetic circuit.
  4. 4
    Moteur selon la revendication 1, comprenant en outre un déclencheur de réaction (132), le déclencheur de réaction étant configuré pour amorcer une réaction chimique dans un réactif disposé entre le premier piston et l'extrémité fermée du premier cylindre. Motor nach Anspruch 1, der ferner einen Reaktionsauslöser (132) umfasst, wobei der Reaktionsauslöser dahingehend konfiguriert ist, eine chemische Reaktion in einem zwischen dem ersten Kolben und dem geschlossenen Ende des ersten Zylinders angeordneten Reaktionsmittel einzuleiten. The engine of claim 1, further comprising a reaction trigger (132), the reaction trigger being configured to initiate a chemical reaction in a reactant disposed between the first piston and the closed end of the first cylinder.
  5. 5
    Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un troisième orifice (120) configuré pour permettre à un produit de réaction de s'échapper de la première extrémité fermée du premier cylindre. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner einen dritten Kanal (120) umfasst, der dahingehend konfiguriert ist, ein Entweichen des Reaktionsprodukts aus dem ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders zu gestatten. The engine of any one of the preceding claims, further comprising a third port (120) configured to allow a reaction product to escape from the first closed end of the first cylinder.
  6. 6
    Moteur selon la revendication 5, le premier orifice comprenant une soupape d'admission et le troisième orifice comprenant une soupape d'échappement. Motor nach Anspruch 5, wobei der erste Kanal ein Einlassventil enthält und wobei der dritte Kanal ein Auslassventil enthält. The engine of claim 5, wherein the first port includes an intake valve and wherein the third port includes an exhaust valve.
  7. 7
    Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, le premier orifice étant configuré pour permettre à un produit de réaction de s'échapper de la première extrémité fermée du premier cylindre, le moteur comprenant en outre une soupape configurée pour faire passer le premier orifice d'un état raccordé à un passage d'admission à un état raccordé à un passage d'échappement. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Kanal dahingehend konfiguriert ist, ein Entweichen eines Reaktionsprodukts aus dem ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders zu gestatten, wobei der Motor ferner ein Ventil umfasst, das dahingehend konfiguriert ist, von einer Verbindung des ersten Kanals mit einem Einlassweg zu einer Verbindung des ersten Kanals mit einem Auslassweg zu wechseln. The engine of any one of claims 1 to 4, wherein the first port is configured to allow a reaction product to escape from the first closed end of the first cylinder, the engine further comprising a valve configured to switch the first port from connection with an intake path to connection with an exhaust path.
  8. 8
    Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les courses de détente sont plus longues que les courses d'admission. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Arbeitshübe länger als die Einlasshübe sind. The engine of any one of the preceding claims in which the power strokes are longer than the intake strokes.
  9. 9
    A method of operating an internal combustion engine including a first piston (110) slidably disposed in a first cylinder (112), the first cylinder having a first closed end (114) and a second closed end (116), a first port (118) disposed proximate to the first closed end of the first cylinder and configured to admit a first reactant to the first closed end of first cylinder and a second port (118) is disposed proximate to the second closed end of the cylinder and configured to admit a second reactant to the second closed end of first cylinder, and a first converter (130) operable with the first piston to convert mechanical energy of the first piston from and to electrical energy, the method comprising in each piston cycle of repeated piston cycles. the first converter driving the first piston during a first intake stroke in which the first piston moves away from the first closed end of the first cylinder and a first reactant is introduced into the first closed end of the first cylinder, the first converter driving the first piston during a first compression stroke in which the first reactant is compressed in the first closed end of the first cylinder, the first converter converting mechanical energy of the first piston to electrical energy during a first power/exhaust stroke in which the first piston moves away from the first closed end of the first cylinder in response to a chemical reaction in the first closed end of the first cylinder, thereby exhausting a reaction product in the second closed end of the first cylinder, the first converter driving the first piston during a second intake stroke in which the first piston moves away from the second closed end of the first cylinder and the second reactant is introduced into the second closed end of the first cylinder, the first converter driving the first piston during a second compression stroke in which a second reactant is compressed in the second closed end of the first cylinder, and the first converter converting mechanical energy of the first piston to electrical energy during a second power stroke in which the first piston moves away from the second closed end of the first cylinder in response to a chemical reaction in the second closed end of the first cylinder, thereby at least partially exhausting a reaction product in the first closed end of the first cylinder. Procédé pour faire fonctionner un moteur à combustion interne comprenant un premier piston (110) disposé à coulissement dans un premier cylindre (112), le premier cylindre comportant une première extrémité fermée (114) et une seconde extrémité fermée (116), un premier orifice (118) disposé à proximité de la première extrémité fermée du premier cylindre et configuré pour admettre un premier réactif dans la première extrémité fermée du premier cylindre et un deuxième orifice (118) disposé à proximité de la seconde extrémité fermée du cylindre et configuré pour admettre un second réactif dans la seconde extrémité fermée du premier cylindre, et un premier convertisseur (130) pouvant fonctionner avec le premier piston pour convertir une énergie mécanique du premier piston en énergie électrique et inversement, le procédé comprenant, dans chaque cycle de piston d'une pluralité de cycles de piston répétés, ce qui suit :le premier convertisseur entraîne le premier piston lors d'une première course d'admission dans laquelle le premier piston s'éloigne de la première extrémité fermée du premier cylindre et un premier réactif est introduit dans la première extrémité fermée du premier cylindre,le premier convertisseur entraîne le premier piston lors d'une première course de compression dans laquelle le premier réactif est comprimé dans la première extrémité fermée du premier cylindre,le premier convertisseur convertit une énergie mécanique du premier piston en énergie électrique lors d'une première course de détente/échappement dans laquelle le premier piston s'éloigne de la première extrémité fermée du premier cylindre suite à une réaction chimique dans la première extrémité fermée du premier cylindre, évacuant ainsi un produit de réaction dans la seconde extrémité fermée du premier cylindre,le premier convertisseur entraîne le premier piston lors d'une seconde course d'admission dans laquelle le premier piston s'éloigne de la seconde extrémité fermée du premier cylindre et le second réactif est introduit dans la seconde extrémité fermée du premier cylindre,le premier convertisseur entraîne le premier piston lors d'une seconde course de compression dans laquelle un second réactif est comprimé dans la seconde extrémité fermée du premier cylindre, etle premier convertisseur convertit une énergie mécanique du premier piston en énergie électrique lors d'une seconde course de détente dans laquelle le premier piston s'éloigne de la seconde extrémité fermée du premier cylindre suite à une réaction chimique dans la seconde extrémité fermée du premier cylindre, évacuant ainsi au moins partiellement un produit de réaction dans la première extrémité fermée du premier cylindre. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, der einen ersten Kolben (110), der in einem ersten Zylinder (112) verschiebbar angeordnet ist, wobei der erste Zylinder ein erstes geschlossenes Ende (114) und ein zweites geschlossenes Ende (116) aufweist, einen ersten Kanal (118), der in der Nähe des ersten geschlossenen Endes des ersten Zylinders angeordnet ist und dahingehend konfiguriert ist, ein erstes Reaktionsmittel in das erste geschlossene Ende des ersten Zylinders einzulassen, und einen zweiten Kanal (118), der in der Nähe des zweiten geschlossenen Endes des Zylinders angeordnet ist und dahingehend konfiguriert ist, ein zweites Reaktionsmittel in das zweite geschlossene Ende des ersten Zylinders einzulassen, und einen ersten Wandler (130), der mit dem ersten Kolben dazu betrieben werden kann, mechanische Energie des ersten Kolbens in elektrische Energie oder aus elektrischer Energie umzuwandeln, enthält, wobei das Verfahren in jedem Kolbenzyklus wiederholter Kolbenzyklen umfasst, dass der erste Wandler während eines ersten Einlasshubs, bei dem sich der erste Kolben vom ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders weg bewegt und ein erstes Reaktionsmittel in das erste geschlossene Ende des ersten Zylinders eingeleitet wird, den ersten Kolben antreibt, der erste Wandler während eines ersten Verdichtungshubs, bei dem das erste Reaktionsmittel im ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders verdichtet wird, den ersten Kolben antreibt, der erste Wandler während eines ersten Arbeits-/Auslasshubs, bei dem sich der erste Kolben als Reaktion auf eine chemische Reaktion im ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders vom ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders weg bewegt, wodurch ein Reaktionsprodukt im zweiten geschlossenen Ende des ersten Zylinders abgelassen wird, mechanische Energie des ersten Kolbens in elektrische Energie umwandelt, der erste Wandler während eines zweiten Einlasshubs, bei dem sich der erste Kolben vom zweiten geschlossenen Ende des ersten Zylinders weg bewegt und ein zweites Reaktionsmittel in das zweite geschlossene Ende des ersten Zylinders eingeleitet wird, den ersten Kolben antreibt, der erste Wandler während eines zweiten Verdichtungshubs, bei dem ein zweites Reaktionsmittel im zweiten geschlossenen Ende des ersten Zylinders verdichtet wird, den ersten Kolben antreibt, und der erste Wandler während eines zweiten Arbeitshubs, bei dem sich der erste Kolben als Reaktion auf eine chemische Reaktion im zweiten geschlossenen Ende des ersten Zylinders vom zweiten geschlossenen Ende des ersten Zylinders weg bewegt, wodurch ein Reaktionsprodukt im ersten geschlossenen Ende des ersten Zylinders zumindest teilweise abgelassen wird, mechanische Energie des ersten Kolbens in elektrische Energie umwandelt.
  10. 10
    Procédé selon la revendication 9, les courses de détente étant plus longues que les courses d'admission. The method of claim 9, wherein the power strokes are longer than the intake strokes. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Arbeitshübe länger als die Einlasshübe sind.