自由活塞发动机
自由活塞发动机是一种线性的“无曲柄”内燃机，其中活塞运动不受曲轴控制，而是由来自燃烧室气体的力的相互作用、回弹装置（例如，活塞封闭气缸）和负载装置（例如气体压缩机或线性交流发电机）。所有此类活塞发动机的目的是产生动力。在自由活塞发动机中，这种动力不传递到曲轴，而是通过驱动涡轮机的废气压力、通过驱动线性负载（如空气压缩机）来获得气动动力，或者通过将线性交流发电机直接集成到活塞产生电能。自由活塞发动机的基本配置俗称单活塞、双活塞或对置活塞，指的是燃烧气缸的数量。自由活塞发动机通常受限于二冲程工作原理，因为每个前后循环都需要做功冲程。但是，分体式循环四冲程版本已获得专利，GB2480461（A）于2011-11-23公布。
xxx代自由活塞发动机
现代自由活塞发动机由RPPescara提出，最初的应用是单活塞空气压缩机。Pescara成立了BureauTechniquePescara以开发自由活塞发动机，RobertHuber从1924年到1962年担任该局的技术主管。发动机概念在1930年至1960年期间是一个备受关注的话题，并且开发了许多商业上可用的单元。这些xxx代自由活塞发动机无一例外地是对置活塞发动机，其中两个活塞机械连接以确保对称运动。与传统技术相比，自由活塞发动机具有一些优势，包括紧凑性和无振动设计。
自由活塞发动机的现代应用
自由活塞发动机概念的现代应用包括用于非公路车辆的液压发动机和用于混合动力电动汽车的自由活塞发动机发电机。
自由活塞发动机的特征
自由活塞发动机的运行特性不同于传统的曲轴发动机。主要区别在于自由活塞发动机中的活塞运动不受曲轴的限制，从而产生了可变压缩比的潜在价值特征。然而，这也带来了控制方面的挑战，因为必须精确控制死点的位置，以确保燃料点火和有效燃烧，并避免缸内压力过大，或者更糟的是，活塞撞击气缸盖.自由活塞发动机具有许多独特的特点，其中一些赋予了它潜在的优势，而另一些则代表了自由活塞发动机必须克服的挑战，才能成为传统技术的现实替代品。由于端点之间的活塞运动不受曲柄机构的机械限制，自由活塞发动机具有可变压缩比的宝贵特性，可提供广泛的运行优化、更高的部分负载效率和可能的多燃料运行。这些通过适当的控制方法通过可变燃料喷射正时和气门正时得到增强。可变冲程长度是通过适当的频率控制方案来实现的，例如PPM（脉冲暂停调制）控制[1]，其中使用可控液压缸作为回弹装置，活塞运动在BDC处暂停。因此，可以通过在活塞到达BDC和为下一个冲程释放压缩能量之间施加暂停来控制频率。由于活动部件较少，因此降低了摩擦损失和制造成本。因此，简单而紧凑的设计需要较少的维护，从而延长了使用寿命。纯线性运动导致活塞上的侧向载荷非常低，因此对活塞的润滑要求较低。自由活塞发动机的燃烧过程非常适合均质充气压缩点火(HCCI)模式，其中预混合充气被压缩并自燃，从而导致非常快速的燃烧，同时对精确点火正时控制的要求较低。此外，由于几乎恒定的体积燃烧和燃烧稀薄混合物以降低气体温度并因此降低某些类型的排放物的可能性，获得了高效率。通过并行运行多台发动机，可以减少由于平衡问题引起的振动，但这需要精确控制发动机转速。另一种可能性是应用配重，这会导致设计更复杂、发动机尺寸和重量增加以及额外的摩擦损失。由于没有像传统发动机中的飞轮那样的储能装置，它将无法驱动发动机转数圈。因此，如果发动机未能建立足够的压缩或如果其他因素影响喷射/点火和燃烧，发动机可能会停止。这会导致失火并需要精确的速度控制。
对置活塞发动机
大多数自由活塞发动机是具有单个中央燃烧室的对置活塞式发动机。一种变体是具有两个独立燃烧室的对置活塞发动机。Stelzer引擎就是一个例子。
最近的发展
进入21世纪，自由活塞发动机的研究仍在继续，许多国家已经公布了专利。在英国，纽卡斯尔大学正在对自由活塞发动机进行研究。德国航天中心正在研制一种新型的自由活塞发动机——自由活塞线性发电机。除了这些原型，美国西弗吉尼亚大学的研究人员正在开发一种单缸自由活塞发动机原型，该发动机具有工作频率为90Hz的机械弹簧。