商用内活塞式发动机是一种热力发动机，其中燃料在封闭空间中发生 燃烧并产生可膨胀的高温/高压气体。膨胀气体用来直接移动活塞、涡轮叶 片、转子或者发动机本身从而做有用功。
参照图1，图1示出商用四冲程发动机的部件。该发动机的关键部 件包括曲轴、一个或更多凸轮轴以及气门。图1除其他外主要示出活塞 (181)、活塞杆(182)、十字头(183)、连杆(184)和曲柄(185)。 对二冲程发动机而言，可能只设有排气出口和燃料进口而没有气门系 统。在两类发动机中，设有一个或更多气缸并且为每个气缸设有火花塞、 活塞和曲柄。活塞在向上或向下的运动中对气缸的单次扫掠叫做冲程并 且在气缸中的空燃混合物被点燃后立即发生的向下冲程叫作做功冲程。
所有内燃发动机都依赖于发热的化学燃烧过程：燃料的反应，通常 为与空气的反应，尽管有时也采用诸如一氧化二氮之类的其他氧化剂。 当今最为普遍使用的燃料由碳氢化合物组成并源于石油。这些燃料包括 公知为汽油、液化石油气、气化石油气、压缩天然气、石油天然气、氢、 柴油、JP18(喷气燃料)、填埋气、生物柴油、花生油、乙醇和甲醇(甲 基或木精)。这些碳氢化合物的燃烧产生作为全球变暖的主要原因的二 氧化碳以及产生由不完全燃烧引起的一氧化碳。
燃料方面的其他局限性在于燃料必须易于通过燃料系统而可传输 至燃烧室，并且在于燃料在燃烧后以热量和加压气体的形式释放充分的 能量以利用可做功的发动机。
商用内燃发动机的最大效率通常不会超过51％。
氧化剂通常是空气，但可以是纯氧、一氧化二氮、过氧化氢或者它 们的混合物。已见过诸如氯或氟之类的其他化学品作为实验用途。
柴油发动机通常比汽油发动机更重、噪音更大并且在较低转速时功 率更大。它们还在大多数情况下更节省燃料并且用在重型公路运载工 具、部分汽车(由于它们比汽油发动机更节省燃料而日益增多)、船舶 和部分火车头以及轻型飞行器。汽油发动机用在大多数其他公路运载工 具，包括大多数小汽车、摩托车和机动脚踏两用车。柴油发动机和汽油 发动机均产生显著的排放。也有除其他外主要依靠氢、甲醇、乙醇、液 化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)以及生物柴油运行的发动机。
已采取多种方法来产生更多功率，即增加排量、增加压缩比、使用 涡轮增压器、冷却进气、让空气更容易进入并且在压力下让排气更容易 排出、使移动组件更轻、以雾化形式喷射燃料等。然而，所有这些方法 都承受这样的基本局限性，即它们需要与燃料分开提供的外部氧化剂 源。皇家专利说明书德国专利305,967涉及燃烧室中过剩弹药原料的燃 烧或着火。类似地，美国专利3,527,050公开了一种供水下使用的固体 燃料和氧化剂，但是该专利利用了分开的燃料流和氧化剂流。因此，AIP (厌氧内活塞)和厌氧爆燃驱动往复式活塞内燃发动机以及用于所述发 动机的组合了燃料和氧化剂的可利用的安全燃料仍然是长期存在的需 要。

本发明的一个目的是公开一种借助于厌氧燃料致动的往复式发动 机，其包括至少一个在N冲程运转中在气缸内以可逆方式被致动的活 塞。所述活塞与曲柄相连。该往复式发动机还包括适于在每个所述N冲 程的至少一个事件中将所述厌氧燃料引到容纳至少一个活塞和气缸的 气缸盖的输送装置。还设有点火装置，其点燃位于所述气缸盖中或紧邻 所述气缸盖的所述厌氧燃料，在点燃时，所述活塞随着每个所述冲程在 所述气缸中处于至少一个预定位置，使得在每个冲程中，所述厌氧燃料 的预定爆燃致动所述曲柄。
也在本发明范围内的是，所述往复式发动机还包括适于控制点火时 间的控制装置。该控制装置选自：电子装置；机械装置；液压装置；气 动装置；传感器，例如光传感器、压力传感器、温度传感器、化学传感 器、电子传感器；阀；计量器；螺线管；事件；烟感器；处理装置；基 于实时的CPU；显示装置；警报器；反馈装置；记录装置；发射机； 或者它们的任意组合。
也在本发明范围内的是，所述往复式发动机是2冲程往复式发动机。
也在本发明范围内的是，所述往复式发动机是4冲程往复式发动机。
也在本发明范围内的是，所述往复式发动机选自：旋转发动机；卧 式发动机；V形、线形、星形或者具有“H”、“U”、“X”或“W”构形的发 动机。
也在本发明范围内的是，所述点火装置选自：电束，加热塞，插塞， 火花，电子束，激光，激光束，UV光发射器，近UV发射器，IR光发 射器，尤其约275nm至约740nm的范围内，白色或单色光发射器，声 发射器，振动发射器，辐射发射器，机械撞针或击铁，压力感应装置， 冲击波感应器，雷管，火，加热装置或热波发射器，氧化剂，酸，油， 矿物盐，气态、液态或固态点火装置，用于发射磁场的装置，垫板感应 器，或者它们的任意组合。
本发明的另一个目的是公开一种往复式发动机，其包括气缸盖，所 述气缸盖包括M个爆燃腔，其中M是等于或大于1的任意整数，所述 爆燃腔适于容纳至少一部分所述厌氧燃料。
也在本发明范围内的是，所述往复式发动机的爆燃腔呈多边形、圆 孔状、喷嘴状、锥形或锥状、火箭状、加农炮状、迫击炮状或者它们的 任意组合。
也在本发明范围内的是，所述爆燃腔位于所述往复式发动机气缸盖 内。
也在本发明范围内的是，所述爆燃腔紧邻所述往复式发动机气缸盖 定位或成为其一体部分。
也在本发明范围内的是，所述爆燃腔位于所述往复式发动机气缸盖 的外部或旁边，并通过管道与其连通，从而在所述往复式发动机气缸内 提供了至少一部分热气体团的压力并且致动所述活塞。
也在本发明范围内的是，所述往复式发动机的点火装置提供一连串 N次爆燃或受控的预定的适度爆炸或受控的预定的适度爆破，其中N是 等于或大于2的整数。
也在本发明范围内的是，所述往复式发动机还包括适于在致动所述 往复式发动机活塞后导引排出的热气体团以致动附件的连通装置。
也在本发明范围内的是，所述往复式发动机中的活塞的外表面至少 部分地由以下材料制成：陶瓷材料；金属合金；硬碳；复合材料；陶瓷 塑料；带有铍基体或塑料基体的烧结陶瓷；粒径例如为0.1至1μm的陶 瓷精细或纳米颗粒物；金属，例如灰口铸铁、铝；或者它们的组合。
也在本发明范围内的是，所述往复式发动机的气缸的外表面，特别 是“缸套”，至少部分地由以下材料制成：陶瓷材料；金属合金；复合材 料；硬碳；陶瓷塑料；带有铍基体或塑料基体的烧结陶瓷；粒径约为0.1 至1μm的陶瓷精细或纳米颗粒物；金属，例如灰口铸铁、铝；或者它 们的组合。
也在本发明范围内的是，所述活塞气缸包括多个环，特别是压力环、 润滑环、活塞定位导向环，其中至少一个环至少部分地由以下材料制成： 陶瓷材料，金属合金，复合材料，陶瓷塑料，带有铍基体或塑料基体的 烧结陶瓷，商用Okolon TM组合材料，粒径尤其为0.1至1μm的陶瓷 精细或纳米颗粒物，金属，尤其是灰口铸铁，碳复合材料，铝，或者它 们的组合。
本发明的另一个目的是公开一种用于往复式发动机的厌氧燃料；所 述燃料选自以下合成物：硫磺；硝酸铵；苦味酸铵；铝粉；氯酸钾；硝 酸钾(硝石)；硝化纤维；硝化甘油季戊四醇四硝酸酯(PETN)；CGDN； 2，4，6-三硝基苯甲硝胺(特屈儿)和任意其他增爆推进剂和/或其他任意 类型的爆炸物；约97.5％的RDX、约1.5％的硬脂酸钙、约0.5％的聚 异丁烯和约0.5％的石墨(CH-6)的混合物；约98.5％的RDX和约1.5％ 的硬脂酸(A-5)的混合物；环四亚甲基四硝胺(HMX)；奥克托今-八 氢-1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四氮杂环辛烷；环硝胺-2，4，6，8，10，12-六硝基 -2，4，6，8，10，12-六氮杂异伍兹烷；2，4，6，8，10，12-六硝基六氮杂异伍兹烷 (HNIW)；5-氰基四唑-五氨-钴(III)高氯酸盐(CP)；环三亚甲基三硝 胺(RDX)；三叠氨三硝基苯(TATNB)；四氮烯；无烟火药；黑火药； 方硼石；三氨基三硝基苯(TATB)；TATB/DATB混合物；二苯胺；三 甘醇二硝酸酯(TEGDN)；特屈儿；乙基中定剂；三亚甲基乙烷；二乙 基邻苯二甲酸三硝酸酯(TMETM)；三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)；叠 氮化钠；氮气；氧化钾；氧化钠；二氧化硅；碱性硅酸盐；盐；盐水； 海水；死海水；碱；颜料涂料；墨水；或者它们的任意组合。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料的特征在于其形状选自：薄 片；颗粒；粉末；凝胶体；液体；浆状物；塑料；柔性或硬质材料；实 心棒材；棒材；锭坯；球状材料；角度成形胶囊；安瓿；丸状物；塑料 处置性弹药筒；特殊组合材料弹药筒；金属弹药筒；铝箔；铜箔；硬纸 箔；羊皮纸箔；圆盘；或者它们的任意组合。
也在本发明范围内的是，公开了一种用于往复式发动机的厌氧燃 料，其优选地适用于扩散爆燃、受控的迅速燃烧、爆破、爆炸，并且接 收到的热压力气体团在气缸内所述活塞的每个冲程中产生冲击波，从而 致动所述曲柄。
本发明的另一个目的是公开一种运载工具，其以厌氧燃料由往复式 发动机提供动力。
也在本发明范围内的是，由往复式发动机提供动力的运载工具可选 自：小汽车；卡车；货车；船舶；海船；潜艇；制造成用于在海上或海 底航行的货轮；飞行器或太空船。
本发明的另一个目的是公开一种由往复式发动机提供动力的耗能 机构，其中，该机构选自：发电站；泵；发电机；涡轮；水净化站；小 型、中型和大型机械发动机；或任意种类和类型的热交换器。
本发明的另一个目的是公开一种用于厌氧燃料的容器，其与热、静 电、火花、雷电、火、冲击、水、潮湿和冲击波隔离，具有抵挡轻兵器 的装甲层，其特征在于容器套容器的设置。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器可在真空中贮藏和使 用。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器包括自冷却和干空气系 统，其适于将内部贮藏的厌氧燃料保持在不超过35℃和不低于-20℃的 温度。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器装备有自动CO2系统， 该系统可在检测到任何烟或火的迹象或痕迹时立即运转，从而充分防止 了不会在所述双壳贮藏容器内发生任何类型的爆燃或着火。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器装备有计算机化的条形 码系统以能够控制所述厌氧燃料容器至全球任何地方的运输、移动和移 位。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器装备有计算机化的GPS 系统，从而能够控制所述厌氧燃料容器至全球任何地方的运输、移动和 移位。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器优选地是商用或者特别 设计及构造的ISO20ft和40ft集装箱，具有尺寸为20ft-40ft的ISO集 装箱的自装卸性能，并且能够通过用于快速装卸系统的“框架”系统运 输。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器优选地是商用或者特别 设计及构造的ISO20ft和40ft集装箱，具有尺寸为20ft-40ft的ISO集 装箱的自装卸性能，所述厌氧燃料容器完全与热、低温、潮湿、水、静 电、火花、雷电、火、冲击、冲击波隔离并且被装甲以抵挡轻兵器。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器优选地是商用或者特别 设计及构造的ISO20ft和40ft集装箱，其完全被保护以抵抗外部爆炸冲 击波，具有特别高的保护级别并且由高度安全和钝感的材料制成。所述 厌氧燃料容器在它们的外壁、顶蓬和门上被钝感装甲完全保护和完全覆 盖从而被完全保护以抵挡轻兵器(子弹、RPG等)。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器的特征在于其是一种容 器套容器设置的双壳容器。所述容器优选地被冷却并处于空气调节状 态，从而将所述容器内的温度保持在30℃以下，冷却空气将干冷(供给) 空气吹入位于所述厌氧燃料贮藏处下方的格栅内，冷却空气然后穿过容 器底板并在所述厌氧燃料容器周围飘动。最后其在所述双壳隔离容器的 顶部被提取至制冷单元(回风)，干“暖”回风然后在所述制冷单元的空 气冷却单元被冷却并被吹回至所述容器。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器装备有烟感器，所述烟 感器与最先进的自动CO2灭火器系统连接，可发现和照亮任何烟和/或 火源并在几毫秒内灭火。所述厌氧燃料容器完全符合国际安全和环境要 求。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器的真空和空气干燥、冷 却及除湿使得可在不对贮藏在内的厌氧燃料进行任何处理或维护的情 况下安全可靠地贮藏所述厌氧燃料达15-20年。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器是任何类型燃料的目前 仅有的贮藏方法，其中运输完全由国际条形码系统控制，所述国际条形 码系统能够控制其在全球的调动。每个容器具有GPS卫星系统，所述 GPS卫星系统能够完全保证集中分配以控制要运输的每一个容器的出 售和购买并且为全球使用者提供全球范围的防盗保护。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器可以是层叠的系列容器 或者其2D/3D排列，包括多个作为贮藏装置设置的互连容器。
本发明的另一个目的是公开一种厌氧燃料容器输送-贮藏系统，其具 有与装/卸装置相连的电子控制自动贮藏装置。
也在本发明范围内的是，所述厌氧燃料容器输送-贮藏系统中，所述 相连由轨道、传送带、链条、任意类型的储料匣、由抗爆燃材料制成的 储料匣-尤其是圆形储料匣、螺旋式输送器、管道、导管或者它们的任 意组合提供。
本发明的另一个目的是公开一种借助于厌氧燃料致动往复式发动 机的方法，该方法包括：在N冲程运转中在气缸内以可逆方式致动至少 一个活塞，所述活塞与曲柄相连；在每个所述N冲程的至少一个事件中 借助于输送系统将所述厌氧燃料引到容纳至少所述至少一个活塞和气 缸的气缸盖；通过点火装置点燃位于所述气缸盖内或紧邻所述气缸盖的 所述厌氧性燃料，在点燃时，活塞随着每个所述N冲程在所述气缸中处 于一个预定位置，使得在每个冲程中，所述厌氧燃料的预定爆燃致动所 述曲柄。
也在本发明范围内的是，公开一种方法，该方法还包括使所述点火 步骤与所述输送步骤同步以便在所述往复式发动机的压缩冲程执行点 火。
也在本发明范围内的是，公开一种所述厌氧燃料爆燃和/或快速控制 燃烧以及接收到的加压热气体团驱动二冲程发动机的方法，其中，提供 所述厌氧燃料的输送。
也在本发明范围内的是，公开一种通过厌氧燃料致动往复式发动机 的方法，其中所述点火步骤由一个或更多点火装置提供，所述点火装置 主要选自：电束；火花；电子束；激光；激光束；UV光发射器；近UV 发射器；IR光发射器，约275nm至约740nm；白色或单色光发射器； 声发射器；振动发射器；辐射发射器；机械撞针或击铁；压力感应装置； 冲击波感应器；雷管；火；加热装置或热波发射器；氧化剂；酸；油； 矿物盐；气态、液态或固态点火装置；用于发射磁场的装置；垫板感应 器；或者它们的任意组合。
也在本发明范围内的是，公开一种致动所述往复式发动机的方法， 该方法还包括使所述点火步骤与所述输送步骤同步以便在所述活塞的 致动冲程、在所述活塞的精确TDC(上止点)位置执行点火。
附图说明
为了理解本发明并了解如何在实践中实施本发明，现在将参照附图 仅借助于非限制性的实施例说明多个优选实施方式，其中：
图1A-B以侧剖面示意性地图示了现有技术中普遍存在的四冲程发 动机；
图2示意性地示出新式发动机的侧剖面；
图3示意性地示出新式发动机的侧剖面，图中没有活塞；
图4示意性地示出活塞由高等级金属合金和任选的陶瓷涂层制成的 新式发动机的侧剖面；
图5示意性地示出具有用于厌氧燃料的冷却液缸套的新式发动机的 侧剖面；
图6A-C示意性地示出用于往复式发动机的新式气缸盖结构的侧剖 面；
图7A-E示意性地示出用于往复式发动机的新式气缸盖结构的侧剖 面；
图8A-C示意性地示出用于往复式发动机的更新的气缸盖结构的侧 剖面；
图9A-C示意性地示出用于厌氧燃料的容器类型的侧剖面；
图10示意性地示出用于厌氧燃料容器的电子控制输送系统的侧剖 面；
图11示意性地示出具有用于厌氧燃料的输送系统的装甲容器的正 视图；
图12示意性地示出具有用于厌氧燃料的输送系统的装甲容器的后 视图，所述输送系统具有空气调节系统和CO2自动灭火系统。
图13示意性地示出具有内部空气分配系统的厌氧燃料容器的俯视 图；
图14示意性地示出在运载工具例如船舶中厌氧燃料容器的贮藏布 置；
图15示意性地示出排气再分配和再循环系统；
图16示意性地示出厌氧燃料固体颗粒尺寸；
图17图示了使用W.J-100TM燃料驱动活塞的往复式发动机的气缸 内的压力和加热量的曲线图；
图18图示了使用W.J-200TM燃料驱动活塞的往复式发动机的气缸 内的压力和加热的曲线图；并且
图19示意性地示出W.J燃料颗粒的通常形状。

结合附图所进行的以下说明阐述了本发明的优选实施方式。虽然应 当理解可在本发明的参数之内实现各种修改，但是本发明在此公开的实 施方式是发明者所认为的在商业环境中执行他们的发明的最佳模式。
术语“往复式发动机”此后是以非限制性方式指利用厌氧燃料，而不 需要氧或其他氧化剂促进其爆燃，将热气体团转换为压力并随后转换为 一个或更多活塞的旋转运动的任何发动机。所述往复式发动机可以是任 何可利用的结构，例如除其他外主要包括直线或直列式结构在内的普通 结构，更紧凑的V形结构，更宽但是更平直或更似箱子的结构，飞行器 结构，例如还可采用径向结构以及较不通常的结构诸如“H”、“U”、“X” 或“W”之类的构形、“汪克尔”旋转结构等。该术语也表示多曲轴结构， 其根本不必需要气缸盖，但是反而可在气缸的每一端具有活塞，以下称 “对置活塞设计”，例如Gnome旋转发动机，其特征在于静止的曲轴和 绕其旋转的径向布置的气缸列等。根据本发明的一个实施方式，提供了 四冲程发动机，这些发动机是实用并且节省成本的发动机，它们的特征 在于点火/爆燃、压缩、做功冲程和排气这四个循环。上述“往复式发动 机”也叫做术语W.J.EngineTM。
所述发动机的特征可在于分开和独立的冷却系统，该冷却系统由诸 如商用冷却剂、水等适当的流动物质构成。替代地或附加地，所述发动 机由例如尤其适于在高温和高压下运转的金属合金、陶瓷或复合材料制 成，因而不需要额外的冷却系统。这些系统中，可通过将选自活塞、爆 燃室(腔)、气缸、气缸盖或者它们的组合的构件和机构替换而将商用 发动机升级以构成上述往复式发动机。因此，通过升级所述往复式发动 机的发动机容量、通过利用厌氧燃料，所述发动机的每个气缸可具有更 少的活塞或具有更小的气缸，其中保持相同的容量。也在本发明范围中 的是，所述往复式发动机适于接收例如处在140巴或更小至155巴或更 大的范围中的热气团。
在本发明范围中的是，所述往复式发动机包括多个喷嘴(例如见机 构719)、具有成形开孔、钻孔或孔的圆盘，例如，其中所述钻孔的至少 一部分与活塞横剖面垂直并且/或者所述钻孔的至少一部分以预定角度 相对于活塞主纵向轴线倾斜，致使热空气团被导向所述气缸盖中的预定 位置，从而获得例如最大压力和最大发动机容量。
在本发明范围中的是，活塞密封件由选自聚四氟乙烯、聚氨酯或硅 基聚合物的材料制成。衬套和磨损环可由商用Viton TM材料、Dlarin TM或聚酰胺基聚合物制成。环可由石墨、金属或金属合金、复合材料、 陶瓷或者它们的组合制成。
术语“气门”此后是以非限制性方式指用在大多数活塞式发动机中 以打开和关闭进气口和排气口的提升阀。如需要，可单独设置进气门， 将定义于本发明中的厌氧燃料输送给所述往复式发动机的活塞缸。例 如，所述气门设计为具有长形杆(气门杆)的金属扁平圆盘。
术语“气缸”此后是以非限制性方式指一种筒体，亦即，如上述定义 的往复式发动机中活塞在其内移行的空间。该术语也指在共用缸体中通 常并排布置的多个气缸。气缸体可由例如铝或铸铁铸造而成。所述气缸 可衬有更硬的金属或复合材料的套筒，或赋予诸如商用Nikasil TM之 类的抗磨涂层。所述气缸可具有湿衬垫。所述气缸体可位于例如发动机 曲轴箱与气缸盖之间，经由附连于所述活塞和曲柄的连杆将所述活塞的 往复运动转变为所述曲轴的旋转运动。所述活塞可通过一系列金属环而 密封于每个上述气缸，所述金属环绕所述活塞的圆周配合于机加工槽 中。所述气缸的排量此后定义为所述气缸的横剖面(亦即缸膛)的面积 乘以所述活塞在所述气缸内移行的直线距离(亦即冲程)。这称作气缸 的“扫掠体积”。所述气缸体至少部分地由陶瓷塑料，具有铍或塑料的烧 结陶瓷，粒径为例如0.1至10μm的陶瓷精细或纳米颗粒物，金属，例 如灰口铸铁，铝，碳，铜或铜合金，或者它们的组合制成，或者，由高 质量合金制成。所述气缸可包括至少一个陶瓷套筒和/或内涂层，它们 适于保持所述气缸内的高压，并适于抵抗提供于其中的热量和/或气体 团压力。
术语“活塞”此后是以非限制性方式指紧密配合于气缸的缸膛内的 滑动构件，其目的是改变所述气缸所封闭的体积，或者在所述气缸内的 流体上施加力。根据本发明一个实施方式，所述活塞由陶瓷材料、复合 材料制成或者涂敷以这些材料，或者由特殊硬质合金制成，或者由它们 的组合制成。本发明的活塞设计成支承由所述厌氧燃料的爆燃、快速燃 烧，所述燃料的适度爆破和爆炸等形成的热气体压力团的强波。用在部 分如上述定义的往复式发动机中的陶瓷活塞重量轻、使用寿命长、抗腐 蚀、抗温度、抗震动并且其特征在于强度和抗磨擦性能增加。由于活塞 组成的耐火性能和低热膨胀系数，其适于在很强的热气体团的压力下保 持其结构，其尺寸-例如直径或横剖面-的膨胀几乎为零。
术语“发动机排量”以气缸的扫掠体积乘以所述往复式发动机中的 气缸数量来定义。
术语“曲轴”此后是以非限制性方式指上述发动机中将往复直线活 塞运动转变为旋转的部件。它通常与飞轮连接，以减少所述四冲程循环 的脉动特性，或者减少其在两冲程循环中的类似特性，并且有时在相对 端与扭转阻尼器或振动阻尼器连接，以减少作用于金属的扭转弹性的扭 转振动，所述扭转振动通常由距输出端最远的气缸沿着所述曲轴的长度 产生。可能地，所述曲轴适于在两个方向或任一方向上工作，亦即顺时 针方向或逆时针方向。
术语“内活塞式发动机”此后是以非限制性方式指如上述定义的往 复式发动机，其包含N多个气缸，其中N是等于或大于1的任意整数， 例如4、8、12等。
术语“点火系统”此后是以非限制性方式指任何用于点火的电或压 缩加热系统、外部火苗和热管系统。根据本发明的一个实施方式，通过 机械装置将厌氧燃料输送至所述气缸内或紧邻所述气缸。因此，例如， 多个(例如一个或更多)爆燃腔和/或燃烧腔或适度爆破腔被设置在与 基于厌氧燃料的往复式发动机连通的管道中。预定度量的厌氧燃料以粉 末、弹药筒、小球、胶囊、浆状物等形式输送至该发动机，并且由上述 点火系统通过一个或更多不同机构—例如热量、电波、火花、电子束、 激光束、离子束或者它们的组合—点燃。所以，所述厌氧燃料在点火后 立即爆燃并且在所述气缸内提供了预定度量的气体压力团。
术语“发动机容量”此后是以非限制性方式指借助所述往复式发动 机的活塞而形成的排量或扫掠体积。对较大的往复式发动机而言，所述 容量通常以公升或立方英寸计量，而对较小的发动机而言，则通常以立 方厘米计量。在本发明范围中的是，所述往复式发动机可用于例如约 100、2500-60000、80000、150000HP或更高的低转速高容量发动机。
术语“厌氧燃料”此后是以非限制性方式指以化学方式或其他高能 方式提供往复式发动机的爆燃驱动的化学合成物，“厌氧燃料”也以商业 术语W.J.Fuel TM、W.J.Chimofuel TM和/或W.J.Explofuel TM公知和 使用。本发明的厌氧燃料不需要氧或其他氧化剂来促进其爆燃。本发明 的厌氧燃料在实践中适于用在真空中。因此，在本发明范围中的是，本 发明的厌氧燃料尤其但非排他性地适于被任何类型的船只、水下船只、 水下发电站、位于氧气稀薄的山顶的发电站、对流层或平流层之外且在 太空中的发电站等所利用。所述厌氧燃料在操作和贮藏中是安全的，并 且可能地，如需要的话，不包含丝毫TNT或其衍生物。
术语“容器”此后是以非限制性方式指商用W.J Container TM。
所述厌氧燃料易于操纵和贮藏，尤其是在其特殊容器内。所述厌氧 燃料重量轻并且体积紧凑。作为一种高发热燃料，只需要少量的厌氧燃 料来实现强爆燃和/或适度度量的爆破和/或适度度量的爆炸。其相对便 宜，尤其是将每HP或瓦和瓦-小时的燃料成本与基于油的燃料相比时。 所述厌氧燃料是无烟并且是利于环境的燃料。其可用于使用往复式发动 机的任何用途，诸如：发电厂；重工业；轻工业；任何类型的推进机； 涡轮；运载工具，诸如小汽车和卡车、火车、任何类型的船舶、潜艇、 水下单元、商业海船和水下船只、飞机等；泵；发电机；发电厂；所有 类型的泵；热交换器，例如水净化站、冷却器、加热器、热交换器和空 气调节站等。
该厌氧燃料是无灰合成物，在实践中在处理酸、Nox及其有毒衍生 物后不留下或留下很少的痕量。此外，所述厌氧燃料符合IMO的 MARPOL73/78公约的附则VI的NOx排放规定。
本发明的厌氧燃料是高发热合成物，并且以纯状态商品化，供即时 使用，其中在利用所述厌氧燃料之前无需进行预清洗、预加热或其他净 化步骤。
在本发明范围中的是，所述厌氧燃料选自这样的组，所述组除其他 外主要包括以下材料的一或多种合成物：硫磺；硝酸铵；苦味酸铵；铝 粉；氯酸钾；硝酸钾(硝石)；硝化纤维；硝化甘油季戊四醇四硝酸酯 (PETN)；CGDN；2，4，6-三硝基苯甲硝胺(特屈儿)和任何其他增爆 推进剂和/或其他任何类型的爆炸物；约97.5％的RDX、约1.5％的硬脂 酸钙、约0.5％的聚异丁烯和约0.5％的石墨(CH-6)的混合物；约98.5％ 的RDX和约1.5％的硬脂酸(A-5)的混合物；环四亚甲基四硝胺(HMX)； 奥克托今-八氢-1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四氮杂环辛烷；环硝胺 -2，4，6，8，10，12-六硝基-2，4，6，8，10，12-六氮杂异伍兹烷(CL-20)； 2，4，6，8，10，12-六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)；5-氰基四唑-五氨-钴(III) 高氯酸盐(CP)；环三亚甲基三硝胺(RDX)；三叠氨三硝基苯(TATNB)； 四氮烯；无烟火药；黑火药；方硼石；三氨基三硝基苯(TATB)； TATB/DATB混合物；二苯胺；三甘醇二硝酸酯(TEGDN)；特屈儿； 乙基中定剂；三亚甲基乙烷；二乙基邻苯二甲酸三硝酸酯(TMETM)； 三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)；叠氮化钠；氮气；氧化钾；氧化钠；二氧 化硅；碱性硅酸盐；盐；盐水；海水；死海水；碱；颜料涂料；墨水； 或者它们的任意组合。
根据本发明一个实施方式(W.J.Fuel 100A TM)，厌氧燃料包含： 98.8％的硝化纤维；1％的二苯胺；以及可选地，高达0.2％的颜料。粒 径为大约1.1mm×1.2mm×0.13mm。
根据本发明又一个实施方式(W.J.Fuel 100B TM)，厌氧燃料包含： 97.8％的硝化纤维；1％的二苯胺；可选地1％的硫酸钾；以及可选地， 高达0.2％的颜料。粒径为大约1.1mm×1.2mm×0.13mm。
根据本发明又一个实施方式(W.J.Fuel 200A TM)，厌氧燃料包含： 52.66％的硝化纤维；42.47％的硝化甘油；2.02％的乙基中定剂；2.65％ 的邻苯二甲酸二乙酯；以及可选地，高达0.2％的颜料。
根据本发明又一个实施方式(W.J.Fuel 200B TM)，厌氧燃料包含： 52.71％的硝化纤维；42.52％的硝化甘油；2.02％的乙基中定剂；2.65％ 的邻苯二甲酸二乙酯；以及可选地，高达0.1％的颜料。
根据本发明又一个实施方式，所述厌氧燃料的特征在于：氮含量： 13.15％+/-0.005％；132DG C稳定性：最大3.0Noml/g；最大碱度(以 CaCO3计)：0.25％；细度：最大85ml；灰分：最大0.4％；E/A(1:2) 溶解度：最小30％；酒精溶解度：最大4.0％；粘度(2％丙酮溶液)： 26.2-118mm2/s；湿度：20％-30％；包装：金属铁桶净重100-105KG。
根据本发明又一个实施方式，所述厌氧燃料的特征在于：二苯胺含 量为99.50％；低沸点0.5％；高沸点0.5％；苯胺0.1％；凝固点：52.60 ℃；与水反应的浓缩物：中性；湿度：0.2％；以及酒精不溶性物质： 0.005％。
根据本发明又一个实施方式，所述厌氧燃料以各种重量、能量功率 比和类型、形状、颜色和尺寸提供，以非限制性方式选自：薄片、粉末、 凝胶体、液体、浆状物、塑料、柔性或硬质材料、实心棒材、圆盘、棒 材、锭坯、球状材料、蛋状体、抛物线或双曲线形状、或者它们的任意 组合。此外，本领域的技术人员应清楚，可使用角度成形胶囊、安瓿、 丸状物、塑料处置性弹药筒、特殊组合材料弹药筒、金属弹药筒、铝箔、 铜箔、硬纸板、羊皮纸或者它们的任意组合。
本发明中定义的厌氧燃料，又称作W.J.Fuels TM，是赋予高能材 料族的品名，所述高能材料在同一合成物中具有还原和氧化组分。更具 体地，所述厌氧燃料是在同一分子中具有碳架和释氧基团的有机分子。 当通过火花或通过加热起爆时所述分子经历内氧化还原过程(爆燃)， 产生的燃烧产物类似于当有机材料在室外空气中燃烧所产生的燃烧产 物。大多数制剂中，硝基(-NO2)是释氧基团。此类制剂可在封闭空 间中完全燃烧而不需要大气中的氧。军事工业中此类化合物叫做推进 剂，并且作为导火索广泛用在枪排射和火箭中。
示意性地，所述反应可描述如下：

厌氧燃料W.J.Fuel-100TM是新式高能材料族的最简单的成员的商 标名。
W.J.Fuel-100TM是由1％的二苯胺稳定的99％纯硝化纤维。可将不 同的高能或非高能的添加剂添加至所述制剂，形成产品族。曾经选择 W.J.fuel 100TM进行热动力学分析。大多数与该燃料有关的结论将与其他 厌氧燃料合成物相关。
基于硝化纤维的厌氧燃料是军用推进剂以及各类清漆和大漆的主 要成分。它是厌氧燃料的主要成分和基干。其在全球许多地方通过纤维 素与硝酸之间简单、直接的反应量产。纤维素是聚葡萄糖，其中每个葡 萄糖单元具有三个可被硝化的自由羟基。根据反应条件，可硝化一个、 两个或更多羟基，从而增加所述燃料的能含量。能量级别、硝化程度被 指定为氮含量的百分比。完全硝化的硝化纤维的单元链(14.14％N)。 W.J.Fuel-100 TM是氮含量为13.15％的塑化硝化纤维。W.J.Fuel-100TM (M.W＝547.7)的单元链的燃烧方程式由以下分子配置表示：
C12H14.8N5.15O19.8→10CO+2CO2+5.5H2O+1.9H2+2.57N2+痕量(NO +CH4)
应该强调该方程式中的两个要点：(i)燃烧过程不需要外部氧；(ii) 虽然所述燃料包含氮，但是相对地在燃烧中产生很少的NOx气体。原 因是硝基的氧被用来使碳和氢氧化并且大部分氮以N2释放。 W.J.Fuel-100TM的绝热火焰温度是30340K并且反应热量(燃烧热量) 是1034cal/g。所述燃烧气体的平均分子量是24.3并且γ＝CP/CV＝1.235。 所述燃烧产物的相对百分比和W.J.Fuel-100TM的部分热化学数据在表1 中汇总。为了进一步进行比较，用于辛烷(作为粗柴油的代表)的燃烧 方程式的相关数据也包括在表1中。
表1：W.J.Fuel-100TM和辛烷的燃烧产物和热化学


从材料的燃烧反应提取有用功的能力通常用该材料的“力常数”表 示。理论上它是封闭在一立方厘米的体积内的一克推进剂或燃料和氧的 混合物在大气压下推动无重量、无摩擦的活塞直到达到压力平衡为止的 能力。将通用的气体方程式PV＝nRT应用于n＝1/MW的特殊情况，我 们得到F＝R×Tv/Mw。将所述公式应用于W.J fuel-100TM我们得到 Fw.j＝8.313×3034/24.38＝1034.5焦耳/g。
该力值远大于辛烷与氧反应的力值，意味着每单位重量可从 W.J.FuelTM提取的功比辛烷和氧的混合物多。
热力学第一定律规定化学反应中释放的能量等于该反应释放的热 量+系统所做的功：dE＝dQ-dW。如果系统没有做功，则dW＝0且ΔE＝ΔQ。 所有能量都转换为热量。
如果所述反应发生在活塞内，并且活塞在恒定压力下移动，则做功 并且所述方程式采取的形式是dE＝dQ-dW＝dQ-Pe×dV。积分法将产生 以下关系：ΔE＝Q-P＊lnV2/V1。该方程式的物理含义是v2/v1的比值越 大，则可从系统提取的功就越大。
为了使功最大化，P＊lnV2/V1项必须最大化。更具体而言，需要使 V2/V1最大化，这在活塞术语中意味着使压缩比最大化。返回到 W.J.Fuel-100TM的燃烧方程式：
C12H14.8N5.15O19.8→10CO+2CO2+5.5H2O+1.9H2+2.57N2+痕量(NO+ CH4)
五百四十八克固体W.J.fuel-100TM，其体积为548/1.6＝0.3425公升， 在燃烧后产生22摩尔气体，所述气体在室温和大气压下的体积将是 22×22.4＝492.8公升。
由于我们不需要任何空气或任何绝热压缩来点燃所述燃料，我们可 以将活塞设计成理论上可被压缩成体积是从493公升到0.342公升，从 而得出压缩比为493/0.342＝1442。活塞(或发动机)效率定义为活塞在 压缩之前的体积与在燃点的体积的比值。高辛烷值小汽车发动机中该比 值约为8:1。该比值称为压缩比。
热力学中活塞效率定义为1-(1/压缩比)γ-1，(γ＝Cp/Cv)。如果我 们假设活塞被压缩至其原始体积的1/1000，则对于1000的压缩比而言 所述效率将是1-(1/1000)1.235-1＝1-0.197＝0.803。W.J.Fuel-100TM的功 效可以是80.3％。由于不同于常规粗柴油发动机，这样的压缩比可用于 新设计的发动机中，在以厌氧燃料来运转的发动机中不需要对空气绝热 压缩并且在压缩期间不产生热量。
使用厌氧燃料往复式发动机的另一主要优点是在移动的活塞后面 控制升压的速率和时间的能力。通过知道所述厌氧燃料的燃烧速率我们 能够以适当的几何形状设计推进剂颗粒使得所述移动的活塞后面的压 力将以预设的速率升高以使所述活塞的功最大化。
传统燃料发动机中空燃混合物被压缩至其最小体积。点火后，混合 物几乎立刻反应从而在被压缩的活塞中产生最大压力。活塞然后绝热膨 胀至其最终的最大体积，同时燃烧后的热气体被排出。从热力学的角度 看，活塞可做的不可逆功或许是最不经济的。活塞的理论最大功是可逆 过程，其中膨胀期间所述活塞内部的力(压力×面积)总是无限小地大 于施加于所述活塞外部上的力(质量，摩擦力，外部压力)。这种理论 过程是无法实现的，但是对于厌氧燃料而言，可以尽可能接近地提取最 大功。这可通过设计燃料颗粒的形状和大小实现。固体燃料颗粒只能够 在每个颗粒的外露区域上被点燃。如果颗粒的燃烧速度被限定为所述颗 粒的垂直后倾表面(RBmm/sec)，则每秒燃料的燃烧量可计算为：Δm＝ Δ(RB×S×ρ)，其中S＝外表面，ρ＝密度。通过保持所述燃烧速率和密 度恒定得出：Δm＝(RBρ)ΔS。这意味着通过设计颗粒正确的形状和大小 可控制这种速率，所述燃料的质量(Δm)以该速率转化为气体(压力)。
活塞内这种预设升压的能力可使移动所述活塞所需的燃料量最小 化。图20示出WJ fuelTM颗粒的可能的形状。
选择辛烷作为粗柴油的代表以将其做功的热力学和做功能力与 W.J.Fuel-100 TM进行比较。在空气中n-辛烷的燃烧反应的方程式是
C8H18+12.5O2(空气)→8CO2+9H2O ΔHc＝-1307千卡/摩尔
辛烷的绝热火焰温度(在空气中燃烧时)是22770K。燃烧的热量 是2542卡/g(对于辛烷+氧的组合系统)。产物的平均分子量是30.23并 且CP/CV＝1.05(见表1)。用公式F＝R×Tv/Mw计算辛烷的“力常数”， 得出F辛烷＝8.313×2277/30.23＝626.1焦耳/g。与WJ.fuel-100TM的力相 比这是相当低的值。用W.J.Fuel-100的力除辛烷的力得出： 1034.5/626.1＝1.6523。其含义是对于相等的燃料量，W.J.Fuel-100TM比辛 烷可多做65.23％的有用功(未考虑可压缩性的差异)。
要完全消耗1摩尔(114g)辛烷，必须压缩12.5摩尔氧。结果形成 17摩尔产物。这不是很好的气体产物与气体反应物的比值。如果使用空 气，与所有粗柴油发动机的情况一样，则除了12.5摩尔氧之外必须另外 增加50摩尔氮气和氩气。目前的活塞中我们压缩63.5摩尔反应物并在 点燃后得到67摩尔产物。67/63.5＝0.055是很低的比值。如果我们假设 反应前后温度无变化，则燃烧后所述活塞压力的增加将仅仅为5.5％。 在此类过程中提取的功是加热产物气体的结果而不是增加反应中气体 摩尔数的结果。计算压缩比是8时的辛烷的功效我们得出： 1-(1/8)1.133-1＝1-0.758＝0.242。辛烷的功效是24.2％。这种比较的结论是厌 氧燃料例如W.J.Fuel-100 TM相对于粗柴油的主要优点是其没有“呼吸” 空气而燃烧和做功并且达到了使用粗柴油时不可能达到的活塞压缩比 的能力。如果将这两种燃烧的功效的比值乘以所述力的比值我们得出： -(80.3/24.2)1.65＝5.48，该值可用作对做与给定辛烷量相同的功所需的厌 氧燃料可少多少的一种指标。
基于硝化纤维的材料的危害等级是1.3C。这意味着所述燃料是易燃 的但不会集中爆炸。基于硝化纤维的材料在贮藏不当时能够自燃。必须 小心谨慎以防发生此类事情。然而当以适当方式贮藏和包装时，能够安 全地将它们航运或者通过火车或卡车运输而不会发生危险。厌氧燃料应 在环境温度和干燥环境下贮藏于圆桶内。在这种条件下所述燃料可贮藏 超过15年。
纤维素是高等植物细胞的主要组分并且是地球上最丰富的有机化 合物之一。造纸和服装工业每年要使用数十亿吨的纤维素。纤维素的主 要来源是棉花、木浆和醋酸菌。用浓硝酸和硫酸的混合物使所述纤维素 硝化并产生硝化纤维的硝酸酯。所述酸再循环并再利用以用于进一步的 硝化工艺。二苯胺是硝化纤维的稳定剂并且在厌氧燃料的生产过程中以 0.7-1.0％的浓度被添加至硝化纤维。它是一种普通、易于获得并且廉价 的化学品。普通酒精、乙醚和乙酸乙酯是很普通并且广泛使用的有机溶 剂。它们用于许多有机反应中。它们在WJ生产的捏合和挤出步骤中被 用作使硝化纤维塑化的介质。在某些高能制剂中，将诸如二甘醇二硝酸 酯、三甘醇二硝酸酯或RDX之类的附加高能材料添加至硝化纤维以增 加能量。
通过在清洗干净的棉绒或由木浆制备的优质纤维素上将硝酸和硫 酸的混合物硝化来制备硝化纤维。所述硝化混合物的浓度和组成确定所 形成的酯化度，通过确定产物的氮含量测量所述酯化度。因此，可通过 改变氮含量来制备厌氧燃料族。粗硝化产品首先被离心以除去大量的 酸，之后通过初步和最终煮沸操作使其稳定。通过添加浓硝酸和无水硫 酸对用过的酸进行调整并将其再循环以用于进一步的硝化操作。所述纤 维素的原始结构和外部形态在硝化过程中保持不变。随后在压力下煮沸 所述硝化纤维最终生产出粘度级别符合要求的产品。在打浆机或精炼机 中将所述经过硝化的纤维切割至规定长度。硝化纤维在防水防潮的密闭 圆桶中或在内置有塑料袋的硬纸板圆桶中运输。
浸润了20％的酒精的硝化纤维被输送至捏合机内。最普遍使用的 是Werner Pfleiderer型捏合机。它们由铜制槽构成(由冷却套管包围)， 其中两个有力的采用∑形状叶片形式的铜搅拌器在相反的方向旋转，搅 拌器之一的转速是另一个搅拌器转速的两倍。所使用的捏合机有各种容 量，并且能装盛范围为60至240kg的脱水硝化纤维(干重量)的装载 量。所述捏合机被装载后将其盖子封闭并使所述盖子尽可能紧密地向下 拧紧于所述槽。然后开动所述搅拌器；与附加的酒精量一样，将乙醚或 乙酸乙酯通过所述盖子中的管路输送。同时将所述稳定剂引入所述捏合 机内。捏合需要2.5-3小时，尽管例外情况下1-1.5小时就足够。由于所 述物料在捏合过程中由于摩擦而变热，在整个捏合期间将冷水输入捏合 机的冷却套管内使得温度不会超过30℃，否则所述乙醚或乙酸乙酯将开 始蒸发。
已研究了上述厌氧燃料的排放气体的环境影响，其中将13.25％的 硝化纤维的燃烧作为示例来讨论。对聚合物单体(MW＝547.7)与辛烷 分子的对比研究表明两种情况中最终排放的CO2的量将取决于每次输 送的重量。由于对于相同的活塞功输出而言所消耗的硝化纤维量仅是相 当常规燃料的65.23％，所述厌氧燃料的操作将产生更少的CO2。这将 适用于受到处理以借助于CO的燃烧产生能量或通过工艺过程将其转化 为氢的气体。大量的氮气作为N2惰性气体排放，未被处理而释放的NOx 最高估计为0.19％。计划在释放至大气或水之前进行处理的气体将具有 约200ppm的NOx，该值远低于常规发动机排放的允许级别。CO和 NOx处理单元都是商用的并且是可应用于任意给定输出大小的成熟技 术。
捏合结束后，盖子被拧开并提升。所述搅拌器被设定为反向旋转， 并且所述槽通过手动或机械驱动的特殊机构而倾斜。团状物从所述槽落 到预先置于下方的容器内。装有团状物的容器被密闭并移动到压力区 内。此阶段的团状物包含相当量但是不易燃易爆的溶剂。只有在空气进 入的情况下所述溶剂才会易于燃烧。捏合后，所述团状物通过预设的模 具挤出并在闸刀式切割机上切割成型。最后阶段是在炉子中干燥以除去 最后的挥发物质痕量。
用于往复式发动机的厌氧燃料的特征在于：(i)厌氧燃料合成物 的力常数高；(ii)功效很高；(iii)每个活塞冲程所需的燃料量小；(iv) 无需空气呼吸系统来燃烧燃料；(v)燃烧产物的排放更低，污染更小； (vi)无绝热空气压缩；(vii)压缩阶段的发动机预热减少；(viii)发动 机设计更简单；(ix)原材料的获取无政治制约；以及(x)生产技术是 公知的，无需发明。
根据本发明又一个实施方式，例如通过更换气缸盖、将现有需氧 燃料系统、增压器系统等取出及拆下并且用自动厌氧燃料输送系统取代 它而可将所有尺寸和类型的现有的和工作中的发动机升级以容纳厌氧 燃料及其爆燃机构。
在点火和/或加热以及随后的爆燃后，热气体压力团通过所述气缸 盖被导入出口歧管，然后任选地通过催化式排气管或催化式转化器以及 可通过消音器、消声器释放，并且可通过设计用以提取排气中的余热能 量的另一热力发动机释放。
根据本发明一个实施方式，所述热气体压力团将所述活塞迫压至 其如图4所示的较低位置，并且通过排气门和/或用于致动机构、附加 的辅助引擎的阀将高压气体团导出，所述辅助引擎例如是紧邻高压管定 位或位于其内的相对更小的涡轮、热交换器或发电机，所述高压管与主 往复式发动机连通。
根据本发明又一个实施方式，提供一种二冲程循环的内活塞往复 式发动机。这些往复式发动机可在设置为在任意方向-例如顺时针方向 或逆时针方向-起动和运行的设计中提供。更具体而言，这种二冲程低 转速发动机可用于发电站、船只和工业。这种二冲程往复式发动机结构 和维护简单，它们的重量轻30％，移动部件更少，不再需要最昂贵的增 压器系统，不需要预先准备并且不需要成本很高的重质燃料油的加热锅 炉，不需要使用很昂贵的燃料系统，不需要控制室中长期成本高的燃料 管、阀和计量器，本创新发明节省了大量人力和维护。
根据本发明又一个实施方式，二冲程循环的内活塞往复式发动机 提供了最可靠的动力学。这种二冲程发动机的最佳模式包括高等级金属 和/或陶瓷合成物和/或材料的任意其他组合，合金，聚合物和碳合成物， 例如使用寿命很长并且对本领域的技术人员显而易见的材料。
所述活塞到达其上止点位置(TDC)后通过厌氧燃料制剂的点燃 被致动，所述厌氧燃料制剂爆燃从而提供了预定度量的加压气体团，该 气体团将致动所述活塞并因此致动所述推杆和曲轴以根据发动机具体 设计而对角地、旋转地或水平地移动。
所述活塞向下移动至其最低位置(下止点位置，BDC)，允许所述 气体团压力的大部分在转而移动至其向上位置的活塞的帮助下选择性 地排出。所述活塞的这种可逆移动和所述加压气体的排出可由电子控制 及电子同步点火系统启动、监测和控制，或可选地可由机械装置控制和 定时。
当所述活塞几乎到达其上止点TDC时，所述输送/喷射系统以一 定距离将所述厌氧燃料喷射/输送至所述气缸盖空间与活塞上止点位置 之间的特殊合金槽中。因此所述厌氧燃料适于在所述活塞的向下冲程中 随时燃烧和/或加热。所述厌氧燃料然后通过除其他外主要选自以下手 段的手段点燃：高压，高温，冲击波，爆燃，防爆破的火花塞或者其他 例如通过有效拧紧于其中并且在同步电子控制系统和/或机械控制系统 的监测下运转的电子装置。
根据本发明另一个实施方式，所述厌氧燃料通过以下手段点燃： 电束，火花，电子束，激光，激光束，UV光发射器，近UV发射器， IR光发射器，例如约275nm至740nm，白色或单色光发射器，声发射 器，振动发射器，辐射发射器，或者它们的任意组合。所述发射器可与 活塞位置和输送系统同步。
所述往复式发动机的活塞从BDC移动至TDC。当所述活塞的位 置邻近TDC时，高压线圈将高压电束、火花、激光束或其他点火装置 释放到所述厌氧燃料内。该点火步骤通过计算机电子点火系统而实现同 步，或者在紧急情况下通过机械点火系统而实现同步。根据一个实施方 式，所述曲轴到达预定位置-例如120°-并且排气口打开而使得加压气 体排出到气缸外部。所述活塞在到达所述BDC时再次上升，所述排气 口关闭并且开始另一个循环。本发明一个实施方式中，所述曲轴和气缸 独立润滑，并且在厌氧燃料输送时不发生上气缸盖中的润滑油混合。该 新式发动机在此及以下是作为对诸如传统柴油发动机之类的其他柴油 发动机的实施例而提供的。根据该实施例，所述活塞在预定比值的厌氧 燃料被输送、装载或被推入到在所述气缸盖与活塞头之间的特别设置的 体积空间内时其位置邻近所述TDC，所述厌氧燃料在该点时被点燃并 且实现爆燃、和/或预先受控的有规则的适度爆破、和/或预先受控的适 度爆炸。所述活塞因而被向下致动至所述BDC，然后例如通过所述曲 轴的动作从BDC到TDC。
根据本发明另一个实施方式，所述往复式发动机进一步使用十字 头轴承，该十字头轴承与特殊的滑动压力和所述活塞杆上的油封一起允 许空气通路与所述曲轴分离同时仍然使用所述活塞移动作为气泵。
因此可理解在完全往复式发动机的气门的二冲程循环中，所述排 气门在爆燃压缩循环期间关闭并且所述活塞在压缩冲程时向下移动。当 所述活塞邻近所述BDC时，所述排气门返回至它们的打开构形，并且 高压气体从所述气缸冲出。在此阶段，所述排气门关闭。
根据本发明另一个实施方式，其中，由于形成放热反应的所述爆 燃不需要氧化剂，所述往复式发动机不需要进气门。
往复式发动机可用于例如Sulzer RTA48-B、RTflex50、RTA50、 RTA52U、RT-flex58T-B、RTA58T-B、RT-flex60C、RTA62U-B、 RT-flex96C、RTA96C等商用发动机的改型，其中，例如，Sulzer RT-flex96C和RTA96C约为24000至80080KW。类似地，二冲程发动 机从商用发动机改造，例如MAN B&W，即S60MC、S60MC-C、 K80MC-S、L80MC、S80MC、K98MC-C Mk6、K98MC-C Mk7和K98MC Mk6发动机等。
根据本发明另一个实施方式，其中，所述往复式发动机由于没有 产生未燃烧的燃料，因此克服了基于汽油的二冲程发动机的效率不足和 污染的问题。所述输送和贮藏系统利于环境和臭氧层并且避免了对大气 释放危险气体。
本发明的具有更少的活动机械部件的往复式发动机的特征在于与 本领域公知的噪声大的柴油机相比改进了无声运转。
此外，所述往复式发动机消除了润滑剂与燃料的混合，从而减少 了污染。所述往复式发动机可靠、重量轻，并且其特征在于可靠的起动 和点火，尤其是与重型柴油类发动机相比。
商用重型柴油发动机中，所述点火亦即柴油燃料的最初压缩易于 出现经常性故障，所述往复式发动机由于不需要初始压缩或热量(其他 发动机需要类似于电热塞的外部装置)而不会无法起动。因此，所述往 复式发动机中，电气起动器和其他点火附件以及例如电池等的附加电源 是不必要的，并且可立刻开始运行。
因此，例如，所述往复式发动机不需要进行任何特殊的、费时的、 昂贵和繁杂的准备即可开始运转，所述准备例如通过昂贵的离心系统 (例如商用Alfa Laval产品)清洁受水污染的燃料。此外，不需要用昂 贵的燃油锅炉预热机油或燃料。
因此，例如，往复式发动机利用厌氧燃料，从而在期日常运转中 不需要氧或氧化剂并因此不需要用整套气门和连杆机构、昂贵的涡轮系 统、滤清器、空气滤清器、通风冷却系统以将新鲜空气恒定地推送至发 动机室，减少了维护上述复杂、昂贵的系统所需的人力，避免了主发动 机的潜在损坏。
因此，根据本发明另一个实施方式，其中，不需要适于预热用于 所述柴油发动机的运转的进气的柴油加热器或重质燃料加热器。
根据本发明，如果使用往复式发动机，则不需要用工业压缩机来 获得用于柴油发动机或其他大容量活塞式燃机的初次起动的充足的空 气压力。
类似地，如果其中使用了所述往复式发动机，则不需要维修昂贵 的喷射系统，控制系统以及一系列相关的燃料管道和空气管道、气门、 计量器等，这将节省大量人力。
所述往复式发动机和相关技术减少了油源和气源的依赖性并且提 供了廉价得多的能源替代品。因此可显著地减少燃油产品进口。电气成 本得到了进一步显著的降低。
所述往复式发动机和新组合的技术的可靠性提供了大约三年或更 长的大修间隔，特别是活塞大修。
根据本发明另一个实施方式，其中，有效减少了液体燃油产品和 碳水化合物气体的高成本贮藏。由此消除了重质燃料的使用。因此往复 式发动机尤其有益于用在需要轻质高效燃料以及轻质高效燃料对其有 利的运载工具中。
因此，例如，利用所述往复式发动机则可显著地节省空间量-当 前需要用所述空间量以在诸如飞机、船舶和潜艇之类的机舱底部贮藏成 千上万个燃料罐-以装载另外有益的货物。
根据本发明又一个实施方式，其中，所述基于往复式发动机的气 缸盖的特征在于具有各种例如以非限制性方式选自迫击炮状、加农炮状 或火箭状构形的形状和尺寸。
所述厌氧燃料贮藏在安全容器内，所述容器良好地与热、静电、 火花、雷电、火、冲击和冲击波隔离并具有抵挡轻兵器、RPG等的装 甲防护层。以容器套容器方式设置的双壳ISO容器是优选的。标准 ISO20＂和40＂以及ISO高集装箱是优选的，但是不排除20ft和40ft。 所述容器可处于CO2环境中并且/或者将与灭火系统相连。所述厌氧燃 料可以以例如自动装卸系统的自动方式容纳于其容器中。
根据本发明一个实施方式，所述容器层叠或排列布置，其中一个 容器与至少另一个位于例如其旁边、上方或下方等的容器相连。所述排 列以串接或平行的方式设置，并且是2D或3D或它们的任意组合。
以本领域公知的任何商用装置提供所述输送，例如轨道、传送带、 储料匣-例如圆形储料匣、管道、导管、涡形装置或螺旋形装置等，它 们可被连续冷却。
所述往复式发动机是一种很紧凑并且有效的爆燃扩散器，因而它 只需要有限的贮藏体积。因此，只需要分别在长的期间补给燃料，例如 达15-20年或更长。
已测试利用厌氧燃料的往复式发动机的效率。首先，检查以 140-150巴的压力推进发动机活塞(具有以下特性)所需的推进材料的 最小量。在该实验中利用的材料如下：活塞数据：重量10000kg，直径 860mm，行程2000mm。该调查由Ammunition Group IMI LTD(IL) 使用能够处理固体燃烧的两相流体动力学软件借助于数值模拟来进行。 所述模拟基于内弹道学计算工具完成。这些工具预测的精确度能够达到 2-5％。所述计算基于瞬时2相流动：所述相是颗粒-固相和热气体- 气相。所述软件以数值解出用于每相的动量、质量和能量守恒。特殊模 型用于颗粒点火、燃烧和回归、热传递/所述相之间的摩擦/状态方程式。 图16图示了固体颗粒尺寸(单位：mm)。
在一次计算中，使用了W.J.Fuel 100A TM的样品。几何参数如下： 圆盘直径为1.14mm并且宽度为0.34mm。火焰温度：3036K；封闭体 积：235cc；活塞初始距离：6.9mm；总体积：4035cc；压力145巴时的 燃料重量：160[gr]；压力155巴时的燃料重量：170gr。
燃烧产物的主要成分：CO：46.0％；CO2：21.5％；H2O：16.9％； N2：12.9％；H2：0.7％；其他约2.0％。
图18A图示了所述活塞后面的压力；并且图18B图示了气体在峰 值压力时(时间＝6mS)的温度。
利用W.J.Fuel 200A TM做了另一个实验。几何参数：薄片 1.2×1.2×0.13mm。火焰温度：3300K。封闭体积：235cc。活塞初始距离： 6.9mm。总体积：4035cc。压力145巴时的燃料重量：105gr。压力155 巴时的燃料重量：115gr。燃烧产物的主要成分：CO：37.6％；CO2： 27.2％；H2O：19.2％；N2：14.9％；其他约1.1％。图19A示出了所 述活塞后面的压力；并且图19B示出气体在峰值压力时(时间＝7mS) 的温度。
已证实了借助于固体高能材料推进活塞的可行性。数值计算结果 在表2中示出：
表2：用于通过固体高能材料推进活塞的可行性的数值计算结果：

现在参照图1A-B，图1A-B示出现有技术中典型四冲程发动机的 侧剖面，图中示意性地图示了活塞(181)、活塞杆(182)、十字头(183)、 连杆(184)和曲柄(185)。
现在参照图2，图2示出往复式发动机的侧剖面，图中示意性地 示出根据本发明一个实施方式的往复式发动机的安全阀(200)、加热塞 /电火花(201)、排气门系统(202)、气缸盖(203)、带有特殊气体团压 力环的高强活塞(204)、维护平台(205)、防止余气下行泄漏至曲柄箱 (208)的特殊密封件(206)、曲轴(207)、主发动机(209)、推杆(210)、 活塞气缸(211)、冷却活塞筒体(212)、爆燃室(213)、用于厌氧燃料 的电子控制和自动输送/喷射系统(214)、输送轨道(215)、厌氧燃料 容器(216)。
现在参照图3，图3示出根据本发明另一个实施方式的往复式发 动机中的缸套(31)、冷却液(32)、气缸(33)、活塞杆轴承(34)、活 塞推杆(35)、发动机机体(36)。
现在参照图4，图4示出根据本发明另一个实施方式的往复式发 动机的具有任选的陶瓷涂层的高等级金属合金加强型往复式发动机的 活塞(41)、高等级金属活塞推杆(42)、十字头轴承(43)、活塞杆轴 承(44)、发动机机壳(45)、活塞杆引导器(46)、带涂层的气缸套(47)、 输送电子控制系统(48)、活塞环(49)。
现在参照图5，图5图示了根据本发明另一个实施方式的往复式 发动机的冷却液(51)、缸套(52)。
现在参照图6A-C，图6A-C示出根据本发明一个实施方式的往复 式发动机的侧剖面，图中示意性地图示了高压火花塞(1)、加固型爆燃 室(2)，其中所述厌氧燃料以可控制方式从容器(12)经由收集和输送 管(11)或轨道(13)输送。爆燃室(2)是加农炮状设置。图6还示 意性地示出本发明的另一个实施方式中的排气门(3)、排气管(4)、往 复式发动机水冷却套管(5)、发动机套筒式气缸(6)、活塞(7)、发动 机外壳(8)、电子液压系统(9)、输送装载和喷射系统(10)、引自贮 藏容器的直接式输送管(11)、贮藏容器(12)、输送轨道(13)、安全 阀输送控制装置(14)和各种气体喷嘴导向件(15)(16)、可更换的爆 燃室(137)。可理解在这一方面中在所述气缸中或紧邻所述气缸处可有 多个爆破腔。
现在参照图7A-E，图7A-E示出根据本发明另一个实施方式的往 复式发动机的点火组件(71)、爆燃腔(72)、排气门组件(73)、排气 管(74)、冷却液(75)、气缸(76)、活塞(77)、缸套(78)、电子控 制输送系统(79)、输送组件(710)、收集器(711)、容器(712)、输 送轨道(713)、发动机外壳(715)、各种气体喷嘴导向件(716)、用于 气体团压力的直接式喷嘴(717)、用于双动力的双爆燃室(718)、用来 导引用于双爆燃室的气体压力团的双喷嘴(719)。
现在参照图8A-C，图8A-C示出根据本发明另一个实施方式的爆 燃室，其中设置了往复式发动机的高电压火花塞(81)、加固型爆炸室 (82)、用于将气体团压力导引至活塞顶部的喷嘴(821)、用于导引气 体团压力的喷嘴(822)、高等级金属强度的排气门系统(83)、排气管 (84)、发动机水冷却套管(85)、发动机套筒式气缸(86)、带有特殊 整体环的加强型活塞(87)、发动机缸套(88)、电子液压系统(89)、 输送装载和喷射系统(810)、引自贮藏容器的直接式输送管(811)、贮 藏容器(812)、输送轨道(813)、安全阀控制系统(814)、发动机外壳 (815)。
现在参照图9A-C，图9A-C以侧剖面图示了根据本发明另一个实 施方式的抗冲击和闪电的陶瓷电子绝缘体(91)、木质带涂层的壳层 (92)、外部金属容器(93)、安全锁定锚固装置(94)。
现在参照图10，图10示出根据本发明另一个实施方式的往复式 发动机的往复式发动机电子控制装置(101)、燃料体积控制(装置102)、 燃料输送和装载系统(103)、气缸头(104)、活塞(105)、活塞杆(106)、 曲轴(107)、供应控制系统(108)、活塞位置(109)、电子控制系统(110)。
现在参照图11，图11示意性地图示了根据本发明另一个实施方 式的厌氧燃料容器的正视图，该容器具有用于定位容器的卫星单元 (111)、抵挡轻兵器的装甲层(112)、用于控制运输的条形码(113)和 输送出口(114)。
现在参照图12，图12示意性地图示了根据本发明另一个实施方 式的厌氧燃料容器的后视图，该容器具有装甲层(112)、CO2烟火探测 及灭火单元(115)、用于干、冷空气调节系统的控制中心(116)。
现在参照图13，图13图示了根据本发明另一个实施方式的厌氧 燃料容器的顶视图，该容器具有装甲层(112)、空气流动方向(117)、 减湿器(118)、风扇(119)、空气真空泵(120)。
现在参照图14，图14图示了在本发明的另一个实施方式中在船 舶上装载和布置厌氧燃料容器(121)的情形。
最后参照图15，图15图示了根据本发明另一个实施方式的往复 式发动机的排气接收器(61)、高压气管(62)、排气烟窗(63)、发电 机组和/或涡轮组(64)、选择性的催化反应器、催化剂和/或消音器(65)、 主发动机(66)。