CN114127404A - 发动机设备和操作方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种包括至少四个活塞组件的发动机设备。每个活塞组件包括在第一端和第二端处附接到连接构件的活塞。活塞组件的每个活塞限定了由活塞分离的第一室和第二室。第一室和第二室分别被限定在第一端处和在第二端处。活塞组件的每个第一室与不同活塞组件的第二室流体连接。在第一端处的至少一个第一室体与第二端处的相应第二室流体连接。在第二端处的至少一个第一室与第一端处的相应第二室流体连接。在一端处的至少一个第一室体与同一端处的相应第二室流体连接。

Description

发动机设备和操作方法

相关申请的交叉参考

本申请要求美国临时专利申请号62/850,701、美国临时专利申请号62/850,678、美国临时专利申请号62/850,599、美国临时专利申请号62/850,623、美国临时专利申请号62/850,692、和名称为“发动机设备和操作方法”的美国专利申请号16/417,764的最早可用有效申请日的优先权和权益，它们各自具有2019年5月21日的申请日，并且它们各自的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本主题涉及发动机设备或活塞发动机组件，例如闭式循环发动机系统，以及其操作方法。

背景技术

发电和配电系统面临着是提供改进的发电效率和/或降低的排放量的挑战。此外，发电和配电系统面临着以较低的传输损耗提供改进的功率输出的挑战。某些发电和配电系统在改进发电效率、功率输出和排放量的同时，通常进一步面临着改进尺寸、便携性或功率密度的挑战。

某些发动机系统布置，如闭式循环发动机，可能会比其他发动机系统布置给予一些改进的效率。然而，闭式循环发动机布置，如斯特林发动机，相对于其他发动机布置，面临着提供相对较大的功率输出或功率密度，或改进的效率的挑战。因此，需要改进的闭式循环发动机和系统布置，其可以提供改进的功率输出、改进的功率密度、或进一步改进的效率。另外，需要改进的闭式循环发动机，其可以被提供以改进发电和配电系统。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实施本发明来学习。

本公开的一方面是针对一种包括至少四个活塞组件的发动机设备。每个活塞组件包括在第一端和第二端处附接到连接构件的活塞。活塞组件的每个活塞限定由所述活塞分离的第一室和第二室。所述第一室和所述第二室各自被限定在所述第一端处和在所述第二端处。一个活塞组件的每个第一室与不同活塞组件处的所述第二室流体连接。在所述第一端处的至少一个第一室与所述第二端处的相应第二室流体连接。在所述第二端处的至少一个第一室与所述第一端的相应第二室流体连接。在一端处的至少一个第一室体与同一端处的相应第二室体流体连接。

在一个实施例中，一个活塞组件处的每个第一室仅与另一个活塞组件处的一个第二室流体连接。

在另一个实施例中，该设备进一步包括多个壁式管道，所述多个壁式管道将一个活塞组件处的所述第一室与另一个活塞组件的所述第二室流体连接。

在再一个实施例中，每个活塞组件彼此机械地分离。

在又一个实施例中，该设备进一步包括活塞本体，所述活塞本体包围所述活塞组件的所述活塞。

在再又一个实施例中，所述第一室限定膨胀室，并且所述第二室限定压缩室。

在一个实施例中，所述活塞组件的所述连接构件沿横向方向延伸，并且所述第一端和所述第二端沿所述横向方向分离。

在各种实施例中，第一多个第一室和第一多个第二室一起包括互连体积，所述互连体积与第二多个第一室和第二多个第二室流体分离。在一个实施例中，所述活塞组件包括第一活塞组件，其中所述第一活塞组件包括完全在所述互连体积内的两个第一室和两个第二室。在另一个实施例中，所述活塞组件包括第二活塞组件。所述第二活塞组件包括完全在所述互连体积内的一个第一室和一个第二室。在另一个实施例中，所述第二活塞组件包括各自在所述互连体积之外的一个第一室和一个第二室。

本公开的另一个方面是关于一种闭式循环发动机设备，包括多个活塞组件。每个活塞组件包括连接到横向延伸的连接构件的活塞，其中第一端被限定为与第二端横向分离。活塞在第一端和第二端处附接到连接构件上，所述活塞组件的每个活塞限定被所述活塞分离的第一室和第二室。第一室和第二室分别被限定在第一端和第二端处。一个活塞组件的每个第一室与不同活塞组件的所述第二室流体连接。第一多个第一室和第一多个第二室一起包括互连体积，所述互连体积与第二多个第一室和第二多个第二室流体分离。

在一个实施例中，所述第一端处的至少一个第一室与所述第二端处的相应第二室流体连接。

在另一个实施例中，所述第二端处的至少一个第一室与所述第一端处的相应第二室流体连接。

在又一个实施例中，所述多个活塞组件包括第一活塞组件，其中所述第一活塞组件包括完全在所述互连体积内的两个第一室和两个第二室。在一个实施例中，所述多个活塞组件包括第二活塞组件，其中所述第二活塞组件包括完全在所述互连体积内的一个第一室和一个第二室，以及进一步其中，所述第二活塞组件包括各自在所述互连体积之外的一个第一室和一个第二室。

本公开的又一个方面是关于一种操作平衡压力活塞设备的方法，平衡压力活塞设备包含发动机工作流体。该设备包括多个活塞组件，每个活塞组件限定从第一端到第二端的其相应的横向方向。活塞组件限定跨越不同活塞组件而彼此流体连接的多个第一室和多个第二室。该方法包括使发动机工作流体的第一部分流过第一多个互连室，所述第一多个互连室包括在第一活塞组件的所述第一端上的第一室和在第二活塞组件的所述第二端上的第二室，并使发动机工作流体的第二部分流过第二多个室，其中发动机工作流体的第一部分与发动机工作流体的第二部分流体分离。

在各种实施例中，该方法进一步包括在所述工作流体在所述第一室和所述第二室处处于基本上均匀的温度的同时，在第一方向上连结活塞组件，其中当所述第一活塞组件在所述第一方向上被连结时，所述第二活塞组件是静止的。在一个实施例中，该方法进一步包括通过沿所述第一方向连结所述第一活塞组件，在所述第一活塞组件的所述第一室处生成第一压力；经由所述第一多个互连室，将所述第一压力传输到所述第二活塞组件的所述第二室；以及在所述第二多个室处的所述第二活塞组件处生成第二压力，其中所述第二压力和所述第一压力一起在所述第二活塞组件处生成基本上零净力。

在另一个实施例中，该方法包括在所述工作流体相对于所述第一室和所述第二室在工作流体处处于温差的同时，使所述多个活塞组件相对于彼此以平衡相位布置连结。

在该方法的另一个实施例中，连结活塞组件包括只驱使一个活塞组件。

参考下面的描述和所附的权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好地理解。并入本说明书并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。

附图说明

本说明书参考附图阐述了包括针对本领域普通技术人员的最佳模式的完整且使能的公开，附图中：

图1是根据本公开的各方面的活塞发动机设备的实施例的示例性示意布局图；以及

图2是概述了操作发动机设备的方法的示例性步骤的流程图。

在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本公开的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。通过对本公开的解释而不是限制来提供每个示例。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在本公开中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生另一个实施例。在另一实例中，可以改变本文相关联的范围、比率或限制以提供进一步的实施例，且所有这些实施例均在本公开的范围内。除非另有规定，否则在其中相对于比率、范围或限制来提供单位的各种实施例中，可以改变单位，和/或随后，与单位相关联的范围、比率或限制在本公开的范围内。因此，本公开旨在覆盖在所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。

如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换地用于将一个部件与另一个部件区分开来，并且不用于表示单个部件的位置或重要性。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，“下游”是指流体流向的方向。术语“回路”可以是流体可以沿着其流动的任何合适的流体路径，并且可以是开放的或闭合的，除非另有说明。

本文提供的多活塞发动机设备100的实施例示出并描述了包含发动机工作流体的平衡压力活塞发动机。本文示出和描述的发动机的某些实施例提供了振幅、频率或两者的动态稳定性。该设备的各种实施例进一步提供了在操作期间经由作为被动平衡系统的自由活塞组件布置通过活塞冲程而被调整的功率。因此，本文提供的发动机可以以平衡压力或平衡相位布置来操作，而在活塞组件之间没有控制系统或机械连杆(诸如凸轮轴、曲轴等)。其它实施例提供了具有力传输连杆的平衡压力布置，该力传输连杆以最小的功率损耗联接活塞组件。本文提供的发动机的某些实施例减轻或破坏了压力波的传播，压力波可能会破坏通常诸如斯特林发动机之类的闭式循环发动机布置中的多个活塞的预期运动(振幅、频率、相位、振荡中心点或所有这些的动态稳定性)。本文提供的发动机的实施例包括闭式循环活塞发动机布置，该闭式循环活塞发动机布置包括多个室，特别是流体连接的多个室，以便当发动机工作流体在多个室处处于均匀温度时，在相邻室处提供气动隔离或力取消。

闭式循环发动机装置大体上包括多个活塞，多个活塞限定膨胀室和压缩室，或热室和相对的冷室，由缸体内的活塞所限定。这种闭式循环发动机布置可以包括但不限于斯特林发动机组件或其变型，诸如阿尔法、贝塔或伽玛斯特林构造，或其他变型，诸如但不限于Vuilleumier、Franchot或Rinian发动机布置。诸如贝塔和伽玛构造之类的某些构造进一步包括置换器活塞和动力活塞，置换器活塞与热室和冷室接触，动力活塞与冷室接触。诸如Vuilleumier布置之类的进一步构造包括温室，其中一个活塞与热室和温室接触，另一个活塞与冷室和温室接触。然而，包括温室的构造大体上产生与提供改进的功率密度相反的效果，因为温室用于改进发动机的操作，但降低了工作流体的每单位体积的发电。

在包括热室和冷室的其它构造中，或者在另外还包括温室的各种构造中，压力波的不期望的产生和传播可能跨越流体连接的室而发生。这种压力传播可以诸如经由不期望的谐波或振动来抑制发动机在瞬态条件下的操作，不期望的谐波或振动造成不期望的操作或不可接受的功率损耗。进一步或替代地，压力传播可以造成活塞相对于彼此的不期望的相移、不期望的幅度变化或失控行为，从而导致发动机的不期望的操作。

例如，在某些自由活塞斯特林发动机布置中，在一个往复活塞处的压缩室与另一个往复活塞的相邻或串行连续的膨胀室的串行或连续联接，并且进一步以回路连接到第一往复活塞，在一个室中提供了压力变化，以引起与室接触的活塞的移动。即使没有热负载(诸如，一定体积的流体的热驱动膨胀和收缩)，一个室中引起与室接触的活塞的移动的这种压力变化也可能进一步发生。因此，压力变化导致了由相同活塞所限定的其他室(即，限定在相同活塞的相对侧上的室)。压力变化产生压力波和相应的力，该压力波和相应的力被允许传播到每个相邻或串行连续的流体联接室以及流体联接室处的关联活塞。允许压力波传播重复通过发动机的多个流体联接室和关联活塞，或者压力波传播可以无限重复通过发动机的多个流体联接室和关联活塞。随后，压力波和相应的力可以传播通过串行联接的室，回到第一往复活塞。因此，压力波传播可能生成谐波并破坏多活塞布置中的预期运动(例如，频率、幅度和/或相位，或其组合)或预期运动中心点，或两者。

另外或替代地，压力波传播意味着一个往复活塞的移动引起流体连接的室的每个相邻活塞的移动。因此，压力波传播可以造成相邻活塞在室的流体连接布置内的移动。跨越流体连接的室的压力波传播导致了活塞至少部分地通过机械力(即，压力波及其相应的力)连结，而不是经由热室与冷室之间的热差来连结。

压力波传播可能进一步不利地影响双动活塞组件，或特别地影响双动自由活塞组件。例如，室的流体连接布置可以被布置成使得活塞组件的一端处的活塞包括室的一个流体联接布置，并且活塞组件的另一端处的活塞包括室的另一个流体联接布置。然而，即使在室处具有均匀温度，流体联接布置也可以允许压力波传播造成一个活塞组件由于另一个活塞组件的移动而移动。换句话说，活塞组件的流体连接布置允许机械力(即，压力传播)引起相邻活塞组件的移动，而不是室之间的热差。

在某些情况下，这种压力波传播可能导致受影响的活塞移位到极端位置，诸如上死点(TDC)或下死点(BDC)。位移到极端位置可能导致活塞接触或碰撞到周边气缸体的极端，从而损坏活塞或气缸体或以其他方式不利地影响发动机的功率输出、稳定性或操作。作为另一个示例，经由机械力来引起相邻活塞的移动的压力波传播可能导致活塞相对于彼此的不平衡相位移动，这可能导致不期望的操作。压力波传播通常可能导致发动机的不期望的操作，从而造成不期望的功率损耗、损坏、振动、或对于功率输出或可操作性的其他损耗。

在还有的其他示例中，斯特林发动机或其变型可以包括膨胀室和压缩室的流体联接，从而导致沿着其运动方向而作用在活塞上的力。这些示例提升了自启动，以便降低启动发动机所需的输入功率。然而，这种自启动行为可以在发动机操作期间由压力波传播造成或提供压力波传播，从而导致如上所述的发动机的不期望的操作。

参考图1，提供了平衡压力发动机的实施例(以下称“设备100”)。本文提供的设备100的实施例可以提供多活塞闭式循环发动机的压力平衡操作，其中跨越活塞的压力波传播被减轻、消除或以其他方式破坏，避免传播超过一个或多个活塞组件。本文提供的设备100的实施例可以进一步提供相位平衡布置，其中多个活塞可以相对于彼此以相等的相位关系操作。本文提供的设备100的实施例可以进一步减少不期望的不稳定性、振动、谐波或可能对功率输出或可操作性导致功率损耗、损坏或其他损耗的其他力度动态。更进一步地，本文提供的设备100的实施例诸如在没有温室或其它中间室的情况下经由多活塞布置的稳定操作提供了改进的性能。

另外或替代地，本文提供的设备100的实施例可以有益地在设备操作期间提供多个活塞组件1010的平衡压力布置。当发动机工作流体在设备100中处于基本均匀温度时，设备100的平衡压力布置操作可以通过一个活塞组件在另一个活塞组件的连结或致动之后的静止行为来被识别。设备100可以在另一个活塞组件的连结之后经由相邻活塞组件处产生的基本上相等且相反的力来提供活塞组件的静止行为。

设备100的实施例可以有益地经由本文提供的平衡压力布置来改进设备的总体稳定性、平衡、功率输出和可操作性。另外，设备100的各种实施例可以有益地改进活塞发动机组件(诸如闭式循环发动机组件)的总体操作，而不管可能与在相邻活塞组件处产生基本上相等且相反的力相关联的危害。例如，本文提供的设备100的实施例可以包括对总体操作的有益改进，大于与启动设备100相关联的损耗。作为另一个示例，相邻活塞组件处的基本相等且相反的力可以增大初始化活塞组件的操作(即，活塞组件的连结)所需的阈值输入功率，以便在活塞组件处需要更大的输入扭矩或功率来克服更大的反作用力、惯性等。然而，相反，此后的活塞组件的操作可以包括改进的稳定性、功率输出、减少的振动、减轻的损坏风险或对功率或可操作性的其他损耗。

参考图1，设备100包括多个活塞组件1010，每个活塞组件以平衡压力和/或平衡相位布置来彼此流体联接。活塞组件1010包括活塞1011。在各种实施例中，活塞组件1010包括经由连接构件1030彼此附接的一对活塞1011。在还有的各种实施例中，活塞组件1010可以以平衡压力和/或平衡相位关系来操作，同时在机械上彼此独立。例如，设备100可以不包括凸轮轴、曲轴、摇臂或联接两个或更多个活塞组件的其他机械连杆。在其他实施例中，活塞组件1010可以包括以平衡压力和/或平衡相位布置来联接两个或更多个活塞组件的连杆。

活塞组件1010的活塞1011被活塞本体1020所包围。活塞本体1020限定了第一室221或第二室222中的至少一个。在各种实施例中，活塞本体1020在活塞1011的一侧处限定了第一室221，例如膨胀室、热室或活塞本体1020内的第一局部流体体积。第一室221可以被定位成与热源热连通，诸如向第一室221提供热量或热能。活塞本体1020在活塞1011的另一侧处进一步限定了第二室222，例如压缩室、冷室或活塞本体1020内的第二局部流体体积。第二室222可以被定位成与散热器热连通，诸如从第二室222去除热能或热量。多个壁式管道1050流体地连接一个活塞组件的第一室221和第二室222。第一室221和第二室222的一部分被包含在互连体积300内。

诸如在互连体积300内描绘的第一多个室包括在互连体积300内与第二多个室流体分离和/或气动分离的第一多个第一室221和第一多个第二室222，第二多个室包括在互连体积300外的第一室221和第二室222。在一个实施例中，第一多个室被描述在第一互连体积301内。室221、222的第一互连体积301包括第一多个第一室221和第一多个第二室222，第一多个第一室221和第一多个第二室222与第一互连体积301外的第二多个第一室和第二室流体(诸如在第二互连体积302内描绘的)分离和/或气动分离。

换句话说，通过一个活塞组件1010的移动而在形成互连体积300的多个室内形成的压力波或起动力(motive force)被减轻，避免于传播到另一个活塞组件1010。再换句话说，通过一个活塞组件1010的移动而在形成互连体积300的多个室外形成的压力波或起动力被减轻，避免于传播到另一个活塞组件1010。在一个实施例中，多个室的互连体积300可以分离在互连体积300外发展的压力波传播和起动力，避免作用在室的互连体积300内的一个或多个活塞1011上。另外或替代地，互连体积300可以分离在第一室221和第二室222的互连体积300内发展的压力波传播和起动力，避免作用在互连体积300外的一个或多个活塞1011上。

在各种实施例中，多个壁式管道1050的一部分将一个活塞组件的第一室221和另一个活塞组件的第二室222流体连接成互连体积300。互连体积A300在不同的活塞组件1010处限定第一室221和第二室222的流体互连，使得相同活塞1011的第一室221与第二室222之间的流体连通或流体泄漏路径提供了与互连体积A300外的流体连接室221、222分离的单个流体回路。在一个实施例中，活塞组件1010的平衡压力布置和/或平衡相位布置是壁式管道1050和室221、222的流体互连，使得互连体积300内的室221、222与互连体积300外的那些室221、222基本上流体分离和/或气动分离，从而在室221、222内的发动机工作流体处于均匀温度时，向至少一个活塞组件1010提供彼此基本上相等且相反的力。在各种实施例中，设备100包括多个互连体积300，诸如与第二互连体积302流体分离和气动分离的第一互连体积301。

在一个实施例中，多个活塞组件1010包括第一活塞组件1110，第一活塞组件1110经由壁式管道1050流体联接到第二活塞组件1210。第一室221和第二室222可以各自限定弹簧，诸如气体弹簧(即，弹簧质量系统，其中气体弹簧至少部分地是发动机工作流体，诸如氦气、氢气或空气，或另一种合适的工作流体)。第一活塞组件1110处的第一室221以平衡压力布置被流体联接到第二活塞组件1210处的第二室222，即，在相对于第一室221和第二室222的基本上均匀温度下，第一活塞组件1110的移动在另一个活塞组件(例如，第二活塞组件1210)的活塞1011或连接构件1030处提供基本上相等且相反的力，从而导致基本上零净力，诸如经由图1中的符号+或-所描绘的。在诸如第二活塞组件1210的其他活塞组件处的基本上零净力导致了第二活塞组件1210的非移动或静止行为，而不管第一活塞组件1110的移动。

在各种实施例中，第一室221和第二室222各自至少基于第一活塞组件1110的第一室221与第二活塞组件1210的第二室222的流体联接而将弹簧限定为气体弹簧，以包括彼此流体和/或气动分离的至少两个互连体积301、302(即，平衡压力布置)。在一个实施例中，至少两个互连体积包括与第二互连体积302基本上流体隔离和气动隔离的第一互连体积301。

互连体积300或多个互连体积300的布置减轻了跨越多个活塞组件1010的压力传播，使得相邻活塞组件的移动不受机械力驱动。换句话说，互连体积300内的室221、222相对于互连体积300外的室的布置提供了互连体积300的一个活塞组件的移动，以在与互连体积300外的活塞组件1010流体接触的相邻活塞组件处引起相等且相反的力。替代地，第一互连体积301内的室221、222相对于第二互连体积302内的室的布置提供了一个活塞组件在一个互连体积处的移动，以在另一个互连体积处的相邻活塞组件处引起相等且相反的力。

在各种实施例中，相邻或第二活塞组件1210与互连体积300流体接触且在其外。在另一个实施例中，第二活塞组件1210与第一互连体积301和第二互连体积流体接触，并且第一活塞组件1110仅与互连体积300(诸如第一互连体积或第二互连体积302)流体接触。因此，当第一室221和第二室222各自处于均匀的温度条件时，一个活塞组件的机械移动不会引起另一个活塞组件的移动。更进一步地，当第一室221和第二室222相对于彼此处于温差或差量温度(delta temperature)，以便分别限定热室和冷室时，活塞组件的移动基本上只经由温差而不是诸如压力波传播的机械力。

在各种实施例中，诸如在图2中提供的流程图中所概述的，提供了一种操作活塞设备的方法(以下称“方法1000”)。该方法1000可以包括活塞设备的平衡压力操作。该方法1000可以在发动机设备中实施，诸如在闭式循环发动机系统或关于图1提供的设备100中实施。该方法1000包括在1010处，使发动机工作流体的第一部分流过第一多个互连室，第一多个互连室包括在第一活塞组件的第一端上的第一室和在第二活塞组件的第二端上的第二室。使发动机工作流体的第一部分流动可以包括使发动机工作流体的第一部分在单个流体回路中的第一多个第一室和第一多个第二室的流体互连体积(例如，图1中的互连体积301)内流动。方法1000可以包括在1010处，当同一活塞的第一室和第二室处于流体连通时，通过将一个活塞组件的多个第一室的一部分与另一个活塞组件的多个第二室流体互连成单个流体回路来生成互连体积。互连体积内的第一室和第二室各自与互连体积外的第一室和第二室流体分离。一个活塞组件的一端的至少一个第一室与另一个活塞组件的另一端的第二室流体联接。

在特定的实施例中，该方法1000进一步包括在1015处，使发动机工作流体的第二部分流过第二多个室，其中发动机工作流体的第一部分与发动机工作流体的第二部分流体分离。在各种实施例中，发动机工作流体的第二部分可以被限定在与室的第一互连体积分离的室的第二互连体积(例如，图1中的互连体积302)中。

在各种实施例中，该方法1000进一步包括在1002处，在第一室221和第二室222处的发动机工作流体处接收基本上均匀的温度。方法1000可以进一步包括在1003处，通过沿第一方向连结活塞组件，在一个活塞组件(例如，第一活塞组件1110)的第一室(例如，第一室221)处生成第一压力。方法1000可以进一步包括在1004处，诸如经由第一多个互连室(例如，第一互连体积301的室)，将第一压力传输到第一室被流体互连的另一个活塞组件(例如，第二活塞组件1210)的第二室(例如，第二室222)。方法1000可以进一步包括在1008处，在第二多个室(例如，不属于第一互连体积301的室，或第二互连体积302的室)处的第二活塞组件(例如，第二活塞组件1210)处生成第二压力，其中第二压力和第一压力一起在第二活塞组件处生成基本上零净力。第二压力和第一压力一起在其他活塞组件(例如，第二活塞组件1210)处生成基本上零净力，使得当第一活塞组件在第一方向上被连结时，其他活塞组件(例如，第二活塞组件1210)是静止的。

换句话说，经由第二压力而在第二活塞组件处引起的力与第一活塞组件经由第一压力而引起的力相等且相反。因此，当第一室和第二室处的发动机工作流体相对于彼此处于均匀温度时，当第一活塞组件在第一方向上被连结时，第二活塞组件保持静止。大体上，当设备100内的发动机工作流体处于均匀温度时，当第一活塞组件在第一方向被连结时，第二活塞组件保持静止。

在还有的各种实施例中，该方法1000包括在1013处，在第一室221和第二室222处的发动机工作流体之间的工作流体处生成温差。在另一个实施例中，该方法1000包括在1009处，相对于彼此以平衡相位关系移动或以其他方式连结多个活塞组件1010，同时工作流体处于相对于第一室221和第二室222的工作流体处的温差。连结活塞组件1010可以包括经由启动器马达、机械功率输入或其他启动器装置来启动第一活塞组件1110中的一个或多个。以平衡相位关系连结活塞组件可以进一步包括当在第一室相比第二室时在发动机工作流体处施加温差时，以平衡相位关系连结多个活塞组件。

在又一个实施例中，该方法1000进一步包括在1012处，在活塞组件处施加比克服活塞组件处的反作用力所必需的阈值大的起动力。在各种实施例中，阈值对应于防止活塞组件经由温差而移动的摩擦、惯性或其他力。例如，防止移动的其他力可以至少部分地包括由活塞组件的平衡压力布置所导致的相等且相反的力。因此，活塞组件1010的布置可以提供设备100的平衡压力和/或平衡相位关系，并且可以进一步需要更大的起动力，以在从停止或非操作启动期间，连结活塞组件1010。

应当理解，平衡相位布置的相位角可以至少部分地取决于设备100的多个活塞组件1010的数量。在各种实施例中，四个活塞组件或其系数(factor)1010之间的相位角近似为90度、180度或270度。在另一个实施例中，三个活塞组件1010或其系数之间的相位角近似为30度、60度或120度。在又一个实施例中，五个活塞组件1010或其系数之间的相位角近似为72度。

在还有的各种实施例中，设备100包括多个活塞组件1010，其中每个活塞组件1010限定与第二端102分离(例如，沿着与活塞组件1010的活塞1011的延伸或位移同向的横向方向L分离)的第一端101。一对活塞1011各自在第一端101和第二端102处连接。在各种实施例中，一对活塞1011各自经由延伸以分离每个活塞1011的连接构件1030连接，从而在第一端101处设置一个活塞1011，并且在第二端102处设置另一个活塞1011。活塞本体1020包围活塞1011，并且限定在每个活塞组件1010处各自由活塞1011分离的第一室221和第二室222。多个壁式管道1050将一个活塞组件1010处的第一室221流体地连接到另一个活塞组件1010处的第二室222。多个壁式管道1050流体连接室，以限定室221、222和壁式管道1050的至少两个互连体积300。诸如在第一互连体积301和第二互连体积302处描绘的每个互连体积300彼此流体分离。每个互连体积301、302进一步彼此流体分离和/或气动分离。多个活塞组件1010经由多个互连体积300而处于平衡压力布置。

流体分离和/或气动分离或隔离的互连体积300包括在一端处的一对第一室221，一端处的一对第一室221流体连接到另一端处的相应第二室222。在一个实施例中，每个互连体积300包括在第一端101处的第一室221，第一端101处的第一室221流体连接到第二端102处的相应第二室222。在另一个实施例中，互连体积300包括在第二端102处的第一室221，第二端102处的第一室221流体连接到第一端101处的相应第二室222。因此，互连体积300进一步在活塞组件1010处提供诸如上面所述的基本上净零力。

流体分离和/或气动分离的互连体积300进一步包括在第一端101或第二端102处的至少两对第一室221各自流体连接到相同端处的相应第二室222。在一个实施例中，第一端101处的至少两对第一室221各自流体连接到第一端101处的相应第二室222。在另一个实施例中，第二端102处的至少两对第一室221各自流体连接到第二端102处的相应第二室222。在又一个实施例中，在一端处的至少四对第一室221各自流体连接到在相同端处的相应第二室222。

互连体积300进一步包括完全在互连体积内的第一活塞组件1110。互连体积300进一步包括第二活塞组件1210，其中一端或一对热室和冷室(例如，在第一端101处)在一个互连体积(例如，第一互连体积301)内，并且另一端或另一对热室和冷室(例如，在第二端102处)在互连体积外或在另一个互连体积(例如，第二互连体积302)内。因此，当向第二活塞组件施加相等且相反的力时，平衡压力布置减轻了第二活塞组件处的压力波传播，诸如箭头150处所示。

在一个实施例中，互连体积300以平衡压力布置与其他室和壁式导管流体地和/或气动地分离，各自包括与另一个活塞组件的相应冷室(即，第二室)流体连接的一个活塞组件的热室(即，第一室)(即，每个热室流体连接到与热室不同的活塞组件处的相应冷室)。互连体积包括在第一端处的第一热室(即，第一-第一室)，第一端处的第一热室与第二端处的相应冷室(即，第二室)流体连接。发动机进一步包括第二端处的第二热室(即，第二-第一室)，第二端处的第二热室与第一端处的相应冷室流体连接。一端处的两个或更多个其他热室(即，除第一-第一室和第二-第一室以外的第一室)各自与同一端处的相应冷室流体连接。

在一个实施例中，一端(诸如第一端)处的第三热室(即，第三-第一室)与同一端(例如第一端)处的相应冷室流体连接。在另一个实施例中，一端(诸如第二端)处的第三热室与同一端(例如第二端)处的相应冷室流体连接。在又一个实施例中，在又一个实施例中，与第三热室处于相同端(诸如第一端或第二端)的第四热室(即，第四-第一室)流体连接到相同端处的相应冷室。在另一个实施例中，相对于第三室处于其他端的第四热室流体连接到相同端(即，相对于第三室的其他端)处的相应冷室。

仍然参考图1，多个活塞组件包括四个活塞组件110、210、310、410。在各种实施例中，四个活塞组件110、210、310、410各自彼此机械地分离。各个相应活塞组件的每个活塞111、112、113、114、115、116、117、118(诸如关于图1的活塞1011所述)被活塞本体120、220、320、420、520、620、720、820(诸如关于活塞体1020所述)包围。多个活塞组件110、210、310、410一起限定了八个热室或膨胀室121、123、125、127、129、131、133、135(即，图1的八个第一室221)。设备100进一步包括八个冷室或压缩室122、124、126、128、130、132、134、136(即，图1的八个第二室222)。一个活塞组件的膨胀室或热室流体连接到与膨胀室或热室不同的另一个活塞组件的压缩室或冷室。另外，发动机包括两个互连体积301、302，每个互连体积诸如上面所述的彼此流体分离和/或气动分离或隔离。

仍然参考图1，第一互连体积301包括在一端处的一对热室，每个热室流体连接到另一端处的相应冷室。例如，第一端101处的热室125流体联接到第二端102处的冷室132。另外，第二端102处的热室131流体联接到第一端101处的冷室134。第一互连体积301进一步包括完全在第一互连体积301内的活塞组件(即，图1的第一活塞组件1110)，诸如在活塞组件310处所描绘的。

第二互连体积302包括在一端处的一对热室，每个热室流体连接到另一端处的相应冷室。例如，第一端101处的热室121流体联接到第二端102处的冷室128。另外，第二端102处的热室135流体联接到第一端101处的冷室122。第二互连体积302进一步包括完全在第二互连体积302内的活塞组件(即，图1的第一活塞组件1110)，诸如在活塞组件110处所描绘的。

设备100进一步包括活塞组件，其中一端处的活塞本体被气动联接到一个互连体积，并且另一端处的活塞本体被气动联接到另一个互连体积(即，图1的第二活塞组件1210)。例如，参考图1，活塞组件210包括在第一互连体积301内的活塞本体320和在第二互连体积302内的活塞本体420。活塞组件410进一步包括在第一互连体积301内的活塞本体720和在第二互连体积302内的活塞本体820。

仍然参考图1，当第一互连体积301或第二互连体积302处的第一活塞组件1110沿横向方向L朝向沿横向方向L与第二端102分离的第一端101移动或以其他方式连结时，管道和室内的流动诸如经由符号“+”和“-”所描绘的那样。更特别的，第一活塞组件1110包括第一互连体积301或第二互连体积302内的两对热室和冷室(即，两端101、102处的热室和冷室)，诸如在活塞组件110、310处描绘的。

在第一互连体积301中包括一对热室和冷室并且在第二互连体积302处包括另一对热室和冷室的第二活塞组件1210处(诸如在图1的活塞组件210、410处所描绘的)，当室处于均匀温度条件时，通过发动机工作流体的流动而施加的力相等且相反，诸如在第二活塞组件210的活塞本体420处所描绘的。因此，一个互连体积的一个活塞组件(诸如第一活塞组件1110)的移动或连结不会引起一个或多个互连体积的另一个活塞组件(诸如第二活塞组件1210)的移动。换句话说，在室处没有热差的情况下，活塞组件处于平衡压力布置，以便当第一活塞组件被连结时，在相邻活塞组件处提供相等且相反的力。

设备100的其他示例性实施例可以被构造成与关于图1对于四个或更多个活塞组件1010所示和所述的基本类似。多个活塞组件1010包括互连体积300的第一活塞组件1110。多个活塞组件1010进一步包括第二活塞组件1210，其中膨胀室或第一室221和压缩室或第二室222被定位在互连体积内。多个活塞组件1010进一步包括第二活塞组件1210，其中膨胀室或第一室221和压缩室或第二室222被定位在互连体积300外。

在还有的各种实施例中，第二活塞组件1210包括第一活塞本体，其中第一室221和第二室222在互连体积300内，诸如在相对于第一互连体积301的活塞体320、520、620、720处描绘的，或诸如在相对于第二互连体积302的活塞体120、220、420、820处描绘的。第二活塞组件1210进一步包括第二活塞本体，其中第一室221和第二室222在互连体积300外。换句话说，第一活塞组件1110包括在各自在互连体积300内的两端101、102处的第一活塞本体，诸如在相对于第一互连体积301的活塞本体520、620和相对于第二互连体积302的活塞本体120、220所描绘的。第二活塞组件1210包括在一个互连体积300内(例如，在第一互连体积301处)的第一活塞本体和在另一个互连体积300内(例如，在第二互连体积302处)的第二活塞本体。例如，在210处的第二活塞组件1210包括第一互连体积301内的第一活塞本体320和第一互连体积301外(例如，在第二互连体积302内)的第二活塞体420。作为另一个示例，在410处的第二活塞组件1210包括第一互连体积301内的第一活塞体720和第一互连体积301外(例如，在第二互连体积302内)的第二活塞体820。

应当理解，示例性实施例可以替代地被称为在210处的第二活塞组件1210，在210处的第二活塞组件1210包括在第二互连体积302内的第一活塞体420和在第二互连体积302外(例如，在第一互连体积301内)的第二活塞体320。作为另一个示例，在410处的第二活塞组件1210包括第二互连体积302内的第一活塞体820和第二互连体积302外(例如，在第二互连体积301内)的第二活塞体820。

各种其他实施例可以包括多于四个的活塞组件，有一个或多个互连体积，如本文所述。

在各种实施例中，设备100可以被构造为操作多个活塞组件1010的一部分，而另一部分，例如活塞组件的其余部分，基本上保持静止。在一个实施例中，设备100可以被构造为在活塞组件1010的一部分处接收和/或传递足以连结活塞组件1010的热能，而活塞组件的另一部分接收和/或传递不足量的热能以维持活塞组件的另一部分的操作。例如，活塞组件的其他部分可以在第一室221和第二室222之间限定零或基本上热差。作为另一个示例，第一室221和第二室222之间的热差可以低于阈值温差，以至于太低而无法维持活塞组件的移动。多个活塞组件1010的一部分的操作可以通过经由互连体积300破坏压力波传播来提供。因此，多个活塞组件1010的一部分的操作可以基于对负载装置、电容器184或两者的期望输出功率或另一个控制输出而被禁用。

参考图1，设备100的各种实施例限定各自相对于活塞本体1020的布置的远端或外端103和近端或内端104。例如，外端103是活塞本体1020彼此最远的区域。作为另一个示例，内端104是活塞本体1020彼此最近的区域。在其他实施例中，外端103远离连接构件1030的几何中心，并且内端104靠近连接构件1030的几何中心。

虽然膨胀室或第一室221大体上被描绘在外端103处，并且压缩室或第二室222大体上被描绘在内端104处，但是应当理解，在其它实施例中，第一室221可以被定位在内端104处，并且第二室222可以被定位在外端103处。应当进一步理解，加热器组件、热能输入源或热侧热交换器可以至少基于第一室221的定位而被定位在外端103或内端104处。还应当理解，冷冻机组件、热能去除源或冷侧热交换器可以至少基于第二室222的定位而被定位在内端104或外端103处。

在更进一步的实施例中，虽然活塞组件1010的某些数量在图1中示出，但是设备100的各种实施例可以包括三个或更多个活塞组件，其中互连体积诸如本文所示和所述地被构造。另外或替代地，多个活塞组件可以布置成V形、W形、X形、直列、径向、圆形或水平相对布置，或包括诸如本文所示和所述的多个活塞组件和互连体积的其它适当布置。

本文所示和描述的设备100的各种实施例可以替代性地包括至少部分非线性的连接构件1030。在各种实施例中，连接构件1030可以基本上限定U形、V形、S形或其它几何形状。因此，设备100的各种实施例可以包括相对于彼此处于非同轴或非对准布置的两个或更多个活塞1011。在还有的各种实施例中，活塞1011或活塞组件1010可以限定阶梯式活塞或其它适当的活塞或活塞组件类型。

本文示出和描述的设备100的各种实施例可以经由本领域已知的一种或多种制造方法来制作，诸如但不限于增材制造、粘合剂喷射或通常的3D打印工艺、机加工工艺、材料添加或去除工艺、或接合或结合工艺。制造工艺可以包括但不限于铸造、焊接、钎焊、焊合或结合工艺。材料可以包括那些适合于活塞组件和压力容器的材料，活塞组件和压力容器被构造成接收热差并且操作用于期望的循环和功率输出，包括刚性和柔性壁构件、外壳和管道。虽然某些示例性实施例可以优选地经由一种或多种增材制造工艺来生产，但是应当理解，可以利用其他制造工艺或其组合。更进一步地，尽管某些元件或结构可以被制成基本上整体结构，但是某些元件可以经由焊接、钎焊或机械紧固件来附接或以其它方式联接，机械紧固件诸如但不限于夹具、螺母、螺栓、螺钉、拉杆、垫圈等。

如本文所使用的，术语“增材制造”或“增材制造技术或工艺”通常指制造工艺，其中在彼此上提供材料的连续层以逐层“堆积”三维部件。连续层通常熔融在一起以形成可以具有各种一体子部件的整体部件。

虽然本文描述的增材制造技术是通常在垂直方向上通过逐点、逐层地构建物体来提供复杂物体的制作，但是其他制作方法是可能的并且在本主题的范围内。例如，虽然本文的讨论涉及添加材料以形成连续层，但是本领域技术人员将理解，本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技术或制造技术来实践。例如，本公开的实施例可以使用层添加工艺、层减少工艺或混合工艺。作为另一个示例，本公开的实施例可以包括选择性地沉积粘合剂材料以将粉末层的部分化学结合在一起以形成生坯制品。在固化之后，可以对生坯制品进行预烧结以形成棕色体制品，棕色体制品基本上去除了全部的粘合剂，并且完全烧结以形成固结制品。

根据本公开的合适的增材制造技术包括，例如，熔融沉积建模(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、诸如通过喷墨和激光喷射的3D打印、立体光刻(SLA)、直接激光烧结(DLS)、直接选择性激光烧结(DSLS)、电子束烧结(EBS)、电子束熔化(EBM)、激光工程净成形(LENS)、激光净成形制造(LNSM)、直接金属沉积(DMD)、数字光处理(DLP)、直接激光熔化(DLM)、直接选择性激光熔化(DSLM)、选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光熔化(DMLM)、粘合剂喷射(BJ)、和其它已知工艺。

本文描述的增材制造工艺可用于使用任何合适的材料来形成部件。例如，材料可以是塑料、金属、混凝土、陶瓷、聚合物、环氧树脂、光聚合物树脂，或可以是固态、液态、粉末、片材、线材或其任何其他适当形式或组合的任何其他适当材料。更具体地，根据本主题的示例性实施例，本文所述的增材制造部件可以以部分材料形成，以整体材料形成，或以材料的某些组合形成，材料包括但不限于纯金属、镍合金、铬合金、钛、钛合金、镁、镁合金、铝、铝合金以及镍或钴基超级合金(例如，(例如，可从Special Metals Corporation获得的名称为

的那些)。这些材料是适合于在本文描述的增材制造工艺中使用的材料的实例，并且通常可以称为“增材材料”。

另外，本领域技术人员应当理解，用于粘合那些材料的各种材料和方法可以被使用并且被设想为在本公开的范围内。如本文所使用的，对“熔融”或“结合”的引用可指用于产生任何上述材料的结合层的任何合适的工艺。例如，如果物体由聚合物制成，则熔融可指在聚合物材料之间产生热固性结合。如果物体是环氧树脂，则可以通过交联工艺形成粘结。如果材料是陶瓷，则可以通过烧结工艺形成结合。如果材料是粉末状金属，则可以通过熔化或烧结工艺形成结合，或者附加地通过粘合剂工艺形成结合。本领域技术人员应当理解，通过增材制造将材料熔融成部件的其他方法是可能的，并且本公开的主题可以利用这些方法来实践。

另外，本文公开的增材制造工艺允许由多种材料形成单个部件。因此，本文描述的部件可以由上述材料的任何合适的混合物形成。例如，部件可以包括使用不同的材料、工艺和/或在不同的增材制造机器上形成的多个层、分段或零件。如此，可以建造具有不同材料和材料特性的部件，用于满足任何特定应用的需求。另外，虽然本文描述的部件完全由增材制造工艺建造，但应当理解，在替代实施例中，这些部件的全部或一部分可以经由铸造、机加工和/或任何其他合适的制造工艺来形成。实际上，可以使用材料和制造方法的任何合适的组合来形成这些部件。

现在将描述示例性增材制造工艺。增材制造工艺使用部件的三维(3D)信息(例如三维计算机模型)来制作部件。因此，可以在制造之前限定部件的三维设计模型。在这方面，可以扫描部件的模型或原型以确定部件的三维信息。作为另一个示例，可以使用合适的计算机辅助设计(CAD)程序来建造部件的模型，以限定部件的三维设计模型。

设计模型可以包括包含部件的外表面和内表面的部件的整个构造的3D数值坐标。例如，设计模型可以限定本体、表面和/或内部通道，诸如开口、支撑结构等。在一个示例性实施例中，三维设计模型例如沿着部件的中心(例如，竖直)轴线或任何其他合适的轴线被转换为多个切片或分段。每个切片可针对该切片的预定高度限定该部件的薄截面。多个连续的截面切片一起形成3D部件。然后，部件被逐片或逐层“堆积”，直到完成。

如此，可以使用增材工艺来制作本文描述的部件，或者更具体地，例如通过使用激光能量或热量来使塑料熔融或聚合，或者通过烧结或熔化金属粉末，来连续地形成每一层。例如，特定类型的增材制造工艺可以使用能量束，例如电子束或电磁辐射(诸如激光束)，以烧结或熔化粉末材料。可以使用任何合适的激光和激光参数，包括关于电力、激光束斑尺寸和扫描速度的考虑。构建材料可以由任何合适的粉末或材料形成，粉末或材料被选择用于增强强度、耐久性和使用寿命，特别是在高温下。

每个连续的层可以是例如在大约10μm到200μm之间，尽管厚度可以基于任何数量的参数来选择，并且根据替代实施例，可以是任何合适的尺寸。因此，利用上述增材形成方法，本文所述的部件可以具有与在增材形成工艺期间使用的相关粉末层的一个厚度(例如，10μm)一样薄的截面。

另外，利用增材工艺，部件的表面光洁度和特征可以取决于应用而根据需要变化。例如，在增材工艺期间，特别是在对应于零件表面的截面层的外围中，可以通过选择适当的激光扫描参数(例如，激光功率、扫描速度、激光焦斑尺寸等)来调节表面光洁度(例如，使得更平滑或更粗糙)。例如，可以通过增加激光扫描速度或减小形成的熔池的尺寸来实现更粗糙的光洁度，并且可以通过减小激光扫描速度或增大形成的熔池的尺寸来实现更平滑的光洁度。也可以改变扫描图案和/或激光功率以改变所选区域中的表面光洁度。

在部件的制作完成之后，可以对部件应用各种后处理过程。例如，后处理过程可以包括通过例如吹送或抽真空来除去过量粉末。其它后处理过程可以包括应力消除工艺。另外，热后处理过程、机械后处理过程和/或化学后处理过程可用于完成零件以实现期望的强度、表面光洁度、减小的孔隙率减小和/或增加的密度(例如，经由热等静压)以及其它部件特性或特征。

应当理解，本领域技术人员可以添加或修改本文示出和描述的特征，以促进制造本文提供的发动机100而无需进行不必要的实验。例如，构建特征，诸如桁架、网格、构建表面或其他支撑特征，或材料或流体进入或外出端口，可以从本几何形状添加或修改，以至少基于期望的制造工艺或期望的特定增材制造工艺来促进发动机100的实施例的制造。

值得注意的是，在示例性实施例中，由于制造限制，本文描述的部件的几个特征先前是不可能的。然而，本发明人已经有利地利用增材制造技术中的当前进步来开发了大体上根据本公开的这些部件的示例性实施例。虽然本公开的某些实施例可以不限于使用增材制造来大体上形成这些部件，但是增材制造提供了各种制造优点，包括制造的容易性、降低的成本、更高的精度等。

在这点上，利用增材制造方法，甚至多零件的部件可以形成为单件连续金属，因此与现有设计相比可以包括更少的子部件和/或接头。通过增材制造一体形成这些多零件部件可以有利地改进总体组装工艺，减少潜在的泄漏，减少热力学损耗，改进热能传递，或提供更高的功率密度。例如，一体形成减少了必须组装的分离零件的数量，从而减少了相关联的时间、总体组装成本、减少了潜在的泄漏路径或减少了潜在的热力学损耗。另外，可以有利地减少例如泄漏的现有问题。更进一步地，可以通过本文描述的工艺来解决或消除分离零件之间的接头质量，以便期望地减少泄漏、组装并改进总体性能。

同样，上述增材制造方法提供了本文描述的要以非常高的精度水平形成的部件的更复杂和繁琐的形状和轮廓。例如，这种部件可以包括薄的增材制造层、截面特征和部件轮廓。作为另一个示例，增材制造可以提供热交换器表面面积、体积、通道、管道或可以期望地改进热交换器效率或性能、或总体发动机或系统性能的其它特征。另外，增材制造工艺提供了具有不同材料的单个部件的制造，使得部件的不同部分可以呈现出不同的性能特性。制造工艺的连续的增材步骤提供了这些新颖特征的建造。结果，本文描述的部件可以呈现出改进的功能性和可靠性。

应当理解，除非另有说明，否则本文提供的发动机100的性能、功率输出、效率或温差可以基于诸如由美国国家航空和航天局限定的“海平面静态”或“标准日”输入空气条件。例如，除非另有规定，否则提供给加热器本体、冷冻机组件或两者或其中的任何子系统、部件等或接收输入流体(例如空气)的发动机100的任何其它部分的条件基于标准日条件。

本文描述的热传递关系可以包括通过传导和/或对流的热连通。热传递关系可以包括在固体之间和/或固体与流体之间通过传导(例如，热扩散)来提供热传递的热传导关系。另外或替代地，热传递关系可以包括在流体与固体之间通过对流(例如，通过大量流体流动的热传递)来提供热传递的热对流关系。应当理解，对流通常包括传导(例如，热扩散)和平流(例如，通过大量流体流动的热传递)的组合。如本文所使用的，对热传导关系参考可以包括传导和/或对流；而对热对流关系的参考至少包括一些对流。

热传导关系可以包括在第一固体本体与第二固体本体之间，在第一流体与第一固体本体之间，在第一固体本体与第二流体之间，和/或在第二固体本体与第二流体之间通过传导的热连通。例如，这种传导可以提供从第一流体到第一固体本体的热传递和/或从第一固体本体到第二流体的热传递。另外或替代地，这种传导可以提供从第一流体到第一固体本体的热传递，和/或通过第一固体本体(例如，从一个表面到另一个表面)的热传递，和/或从第一固体本体到第二固体本体的热传递，和/或通过第二固体本体(例如，从一个表面到另一个表面)的热传递，和/或从第二固体本体到第二流体的热传递。

热对流关系可以包括在第一流体与第一固体本体之间，第一固体本体与第二流体之间和/或第二固体本体与第二流体之间通过对流(例如，通过大量流体流动的热传递)的热连通。例如，这种对流可以提供从第一流体到第一固体本体的热传递和/或从第一固体本体到第二流体的热传递。另外或替代地，这种对流可以提供从第二固体本体到第二流体的热传递。

在温度、压力、负载、相位等被称为基本上相似或均匀的情况下，应当理解，可以理解的是，输入或输出中的变化、泄漏或其他微小差异可以存在，使得本领域技术人员可以认为这些是可忽略不计的。另外或替代地，在温度或压力被称为是均匀的，即，基本上均匀的单位(例如，在多个室221处的基本上均匀的温度)的情况下，应当理解，在一个实施例中，基本上均匀的单位是与平均操作条件相关，诸如发动机的操作相位，或者热能从一个流体流向另一个流体，或者从一个表面流向一个流体，或者从一个表面流向另一个表面，或者从一个流体流向另一个表面，等等。例如，在向多个室221、222提供基本上均匀的温度或从多个室221、222去除基本上均匀的温度的情况下，该温度是与发动机操作相位上的平均温度有关。作为另一个示例，在向多个室221、222提供基本上均匀的热能单位或从多个室221、222去除基本上均匀的热能单位的情况下，均匀的热能单位是与相对于通过其传递热能的结构或多个结构而从一个流体到另一个流体的平均热能供应有关。

一个或多个整体本体或其部分附接、联接、连接或以其他方式配合的各种接口，例如配合表面、接口、点、凸缘等，可以限定或包括密封接口，诸如但不限于迷宫密封件、在其中放置密封件的槽、挤压密封件、垫圈，硫化硅酮等，或其它适当的密封件或密封物质。另外或替代地，一个或多个这种接口可以经由机械紧固件联接在一起，机械紧固件诸如但不限于螺母、螺栓、螺钉、拉杆、夹具等。在还有的另外或替代实施例中，一个或多个这种接口可以经由诸如但不限于焊接、焊合、钎焊等的接合或粘合处理或其它适当的接合处理联接在一起。

虽然可以在一些附图中而不是在其他附图中示出各种实施例的具体特征，但这仅仅是为了方便。根据本公开的原理，附图的任何特征可以与任何其他附图的任何特征组合参考和/或要求保护。

该书面描述使用示例来描述当前公开的主题，包括最佳模式，并且还提供本领域技术人员实践该主题，包括制造和使用任何装置或系统以及进行任何结合的方法。本公开主题的可申请专利的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果它们包括与权利要求书的文字语言不存在差异的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的文字语言不存在显著差异的等效结构元件，则这种其他示例旨在在权利要求书的范围内。

Claims (21)

1.一种发动机设备，其特征在于，所述设备包括：

至少四个活塞组件，其中每个活塞组件包括在第一端和第二端处附接到连接构件的活塞，并且其中，所述活塞组件的每个活塞限定了通过所述活塞而被分离的第一室和第二室，并且其中，所述第一室和所述第二室各自被限定在所述第一端处和在所述第二端处，并且进一步其中，一个活塞组件的每个第一室与不同活塞组件处的所述第二室流体连接，

其中，在所述第一端处的至少一个第一室与所述第二端处的相应第二室流体连接，

其中，在所述第二端处的至少一个第一室与所述第一端处的相应第二室流体连接，以及

其中在一端处的至少一个第一室与同一端处的相应第二室流体连接。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于，其中一个活塞组件处的每个第一室仅与另一个活塞组件处的一个第二室流体连接。

3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括：

多个壁式管道，所述多个壁式管道将一个活塞组件处的所述第一室与另一个活塞组件的所述第二室流体连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，其中每个活塞组件彼此机械地分离。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，进一步包括：

活塞本体，所述活塞本体包围所述活塞组件的所述活塞。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，其中所述第一室限定膨胀室，并且所述第二室限定压缩室。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，其中所述活塞组件的所述连接构件沿横向方向延伸，并且其中所述第一端和所述第二端沿所述横向方向分离。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，其中第一多个第一室和第一多个第二室一起包括互连体积，所述互连体积与第二多个第一室和第二多个第二室流体分离。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，其中所述活塞组件包括第一活塞组件，其中所述第一活塞组件包括完全在所述互连体积内的两个第一室和两个第二室。

10.根据权利要求8-9中任一项的所述的设备，其特征在于，其中所述活塞组件包括第二活塞组件，其中所述第二活塞组件包括完全在所述互连体积内的一个第一室和一个第二室。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，其中所述第二活塞组件包括各自在所述互连体积之外的一个第一室和一个第二室。

12.一种闭式循环发动机设备，其特征在于，所述设备包括：

多个活塞组件，其中每个活塞组件包括附接到横向延伸的连接构件的活塞，其中第一端被限定为与第二端横向分离，并且其中所述活塞在所述第一端和所述第二端处附接到所述连接构件，并且进一步其中，所述活塞组件的每个活塞限定通过所述活塞而被分离的第一室和第二室，以及其中，所述第一室和所述第二室被各自限定在所述第一端处和在所述第二端处，以及进一步其中，一个活塞组件的每个第一室与不同活塞组件处的所述第二室流体连接，以及其中第一多个第一室和第一多个第二室一起包括互连体积，所述互连体积与第二多个第一室和第二多个第二室流体分离。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，其中所述第一端处的至少一个第一室与所述第二端处的相应第二室流体连接。

14.根据权利要求12-13中任一项所述的设备，其特征在于，其中所述第二端处的至少一个第一室与所述第一端处的相应第二室流体连接。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的设备，其特征在于，其中所述多个活塞组件包括第一活塞组件，其中所述第一活塞组件包括完全在所述互连体积内的两个第一室和两个第二室。

16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，其中所述多个活塞组件包括第二活塞组件，其中所述第二活塞组件包括完全在所述互连体积内的一个第一室和一个第二室，以及进一步其中，所述第二活塞组件包括各自在所述互连体积之外的一个第一室和一个第二室。

17.一种操作活塞设备的方法，其特征在于，所述活塞设备包含发动机工作流体，并且其中所述设备包括多个活塞组件，其中所述多个活塞组件中的每个活塞组件限定从第一端到第二端的其相应的横向方向，所述方法包括：

使所述发动机工作流体的第一部分流过第一多个互连室，所述第一多个互连室包括在第一活塞组件的所述第一端上的第一室和在第二活塞组件的所述第二端上的第二室；以及

使所述发动机工作流体的第二部分流过第二多个室，其中所述发动机工作流体的所述第一部分与所述发动机工作流体的所述第二部分流体地分离。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在所述工作流体在所述第一室和所述第二室处处于基本上均匀的温度的同时，在第一方向上连结活塞组件，其中当所述第一活塞组件在所述第一方向上被连结时，所述第二活塞组件是静止的。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

通过沿所述第一方向连结所述第一活塞组件，在所述第一活塞组件的所述第一室处生成第一压力；

经由所述第一多个互连室，将所述第一压力传输到所述第二活塞组件的所述第二室；以及

在所述第二多个室处的所述第二活塞组件处生成第二压力，其中所述第二压力和所述第一压力一起在所述第二活塞组件处生成基本上零净力。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，其中连结所述活塞组件包括只驱使一个活塞组件。

21.根据权利要求17-20中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述工作流体相对于所述第一室和所述第二室在所述工作流体处处于温差的同时，使所述多个活塞组件相对于彼此以平衡相位布置连结。

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