DE10120196A1 - Freikolbenmotor - Google Patents

Abstract

Offenbart ist ein Freikolbenmotor mit einem Motorkolben, der über einen abgestuften Hydraulikkolben antreibbar ist. Der größere Durchmesser des Hydraulikkolbens ist in einem Kompressionszylinder geführt, während der kleinere Durchmesser in einem Arbeitszylinder angeordnet ist. Während des Kompressionshubes ist der Kompressionszylinder mit einem Hochdruckspeicher und der Arbeitszylinder mit einem Niederdruckspeicher oder dem Hochdruckspeicher verbunden. Während eines Expansionshubes wird der Hochdruckspeicher durch das aus den Zylinderräumen verdrängte Druckmittel geladen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Freikolbenmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Freikolbenmotor ist im Prinzip ein nach dem 2-Takt-Verfahren arbeitender Verbrennungsmotor, bei dem anstelle eines Kurbeltriebes ein Hydraulikkreis mit Kolbenpumpe als Antriebsstrang nachgeschaltet ist. Dazu ist der Motorkolben mit einem Hydraulikzylinder verbunden, über den die während eines Motorarbeitstaktes erzeugte translatorische Energie ohne den klassischen Umweg über die Rotationsbewegung eines Kurbeltriebes direkt dem hydraulischen Arbeitsmedium zuge­ führt wird. Der nachgeschaltete, speicherfähige Hydraulik­ kreislauf ist derart ausgelegt, daß er die abgegebene Ar­ beit aufnimmt, zwischenspeichert und je nach Leistungsbe­ darf einer hydraulischen Abtriebseinheit, beispielsweise einer Axialkolbenmaschine zuführt.

In der DE 40 24 591 A1 ist ein Freikolbenmotor der gat­ tungsgemäßen Art beschrieben, der auch als Brandl-Freikol­ benmotor bekannt ist. Bei diesem Konzept erfolgt die Kom­ pressionsbewegung des Motorkolbens durch Zusammenwirken mit einem Hydraulikkolben, der über ein 2/3-Wege-Umschaltventil mit einem Hochdruckspeicher oder einem Niederdruckspeicher verbindbar ist. Zu Beginn des Kompressionshubes erfolgt ei­ ne Beschleunigung des Motorkolbens durch Beaufschlagen des Hydraulikzylinders mit dem Druck im Hochdruckspeicher. Bei Erreichen einer vorbestimmten Motorkolbengeschwindigkeit wird der Hydraulikzylinder über das Umschaltventil mit dem Niederdruckspeicher verbunden, so daß der weitere Kompres­ sionshub des Motorkolbens gegen die wirksame Kraft aus dem Kompressionsdruck des Arbeitsgases erfolgt. Nach dem Errei­ chen des äußeren Totpunktes (AT) wird das Arbeitsgas gezün­ det und der Motorkolben in Richtung des inneren Totpunktes (IT) beschleunigt. Während dieser Kolbenbewegung vom AT zum IT wird über das Umschaltventil die Verbindung zum Hoch­ druckspeicher aufgesteuert, so daß der Motorkolben abge­ bremst und dessen kinetische Energie in potentielle hydrau­ lische Energie umgewandelt und der Hochdruckspeicher gela­ den wird. Obwohl die Schaltzeiten des Umschaltventiles im Millisenkundenbereich liegen, entstehen beim Auf- und Zu­ steuern der Verbindung zum Hochdruckspeicher im Umschalt­ ventil Drosselverluste, die in der Größenordnung von 10% der Motorleistung liegen können.

Diese Nachteile des Brandl-Freikolbenmotors lassen sich mit einer anderen Freikolbenbauart, dem sogenannten INNAS-Motor ausräumen, wie er beispielsweise in der WO 9603576 A1 offenbart ist.

Bei diesem INNAS-Freikolbenmotor ist der Hydraulikkol­ ben als Stufenkolben ausgebildet und hat zwei Wirkflächen, von denen die erste größere in einem Kompressionszylinder angeordnet ist, während die zweite kleinere einen Pumpenar­ beitsraum oder Arbeitszylinder begrenzt. Die größere Fläche wird mit dem Druck in einem Kompressionszylinder beauf­ schlagbar, während der Arbeitszylinder über Rückschlagven­ tile mit einem Hochdruckspeicher oder einem Niederdruck­ speicher verbindbar ist. Dieser INNAS-Freikolbenmotor hat einen gegenüber dem Brandl-Freikolbenmotor wesentlich kom­ plexeren Aufbau, so daß der vorrichtungstechnische Aufwand relativ hoch ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Freikolbenmotor derart weiterzubilden, daß der vorrichtungstechnische Aufwand minimiert ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Freikolbenmotor mit den Merkmalen den Patentanspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Freikolbenmotor hat einen abge­ stuften Kolben, dessen größere Stirnfläche im Kompressions­ zylinder und dessen kleinere Stirnfläche im Arbeitszylinder geführt ist. Sowohl der Arbeitszylinder als auch der Kom­ pressionszylinder sind zur Einleitung des Kompressionshubes bzw. zum Aufladen während des Expansionshubes mit einem ge­ meinsamen Hochdruckspeicher verbindbar. Gegenüber dem ein­ gangs beschriebenen INNAS-Freikolbenmotor hat diese Varian­ te den Vorteil, daß lediglich zwei Druckspeicher, d. h. ein Niederdruckspeicher und ein Hochdruckspeicher zum Betrieb ausreichen, während beim gattungsgemäßen INNAS-Freikolben­ motor drei Druckspeicher mit den zugeordneten Leitungen vorhanden sein müssen. Das System kann somit wesentlich kompakter mit geringerem vorrichtungstechnischen Aufwand aufgebaut werden, so daß die Herstellkosten des Freikolben­ motors gegenüber den eingangs beschriebenen Lösungen ver­ ringert sind.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Hydraulikkol­ ben bzw. der Motorkolben eine innere Totpunktlage hat, die sich selbsttätig aufgrund der Druckverhältnisse einstellt. Bei hohem Druck im Hochdruckspeicher muß der Motorkolben während des Expansionshubes gegen diesen hohen Druck arbei­ ten, so daß aufgrund des Kräftegleichgewichtes der Expansi­ onshub früher als bei einem niedrigeren Druck im Hoch­ druckspeicher beendet wird. Aufgrund dieser verschobenen Totpunktlage ist im nächsten Zyklus die während des Kom­ pressionshubes zur Verfügung stehende Beschleunigungs­ strecke entsprechend kürzer. Da der Druck im Hochdruckspei­ cher während des Kompressionshubes auf die größere Stirn­ fläche wirkt, wird diese kürzere Beschleunigungsstrecke durch den höheren Druck ausgeglichen, so daß der Motorkol­ ben in etwa auf die gleiche Geschwindigkeit beschleunigt wird, wie bei einem niedrigeren Druck mit längerer Be­ schleunigungsstrecke. Die dem Motorkolben zuführte Energie bleibt also etwa gleich derjenigen Energie, die diesen bei einem niedrigeren Druck des Hochdruckspeichers und einer dafür längeren Beschleunigungsstrecke zugeführt wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß das Ansaugen von Druckmittel wäh­ rend der Rückbewegung des Hydraulikkolbens von seiner Tot­ punktlage praktisch über den gesamten Weg des Hydraulikkol­ bens erfolgt, während beim eingangs beschriebenen Brandl-Freikolbenmotor das Ansaugen des Druckmittels aus dem Nie­ derdruckspeicher erst nach dem Erreichen einer vorbestimm­ ten Beschleunigung des Hydraulikkolbens erfolgte.

Bei dieser Lösung kann dann in dem Fall, in dem der in­ nere Totpunkt des Motorkolbens, beispielsweise aufgrund ei­ ner Fehlzündung, nicht erreicht wird, der innere Totpunkt durch Beaufschlagen des Arbeitszylinders mit dem Druck im Niederdruckspeicher erreicht werden.

Bei einer bevorzugten Lösung sind sowohl der durch die größere Stirnfläche begrenzte Kompressionsraum als auch der durch die Ringfläche begrenzte Arbeitsraum während des Kompressionshubes mit dem Hydrospeicher verbunden. Während des Kompressionshubes wird dabei aus dem Hochdruckspeicher Druckmittel zugeführt und gleichzeitig das Druckmittel aus dem Arbeitszylinder heraus zum Hochdruckspeicher zurückge­ führt - die in Kompressionsrichtung wirksame Kolbenfläche entspricht somit der Differenzfläche zwischen der größeren Stirnfläche und der Ringfläche des vorzugsweise als Diffe­ rentialkolben ausgeführten Kolbens. Durch diese Varianten können die Druckmittelströme über ein die Verbindung zum Hochdruckspeicher auf- und zusteuerndes Startventil gegen­ über den herkömmlichen Lösungen wesentlich verringert werden.

Eine Version mit Differentialkolben baut wesentlich kürzer der INNAS-Freikolbenmotor, da bei der erfindungsge­ mäßen Lösung der Kompressionszylinder sowohl für die Druck­ beaufschlagung während des Kompressionshubes als auch zum Laden des Hochdruckspeichers verwendet wird.

Anstelle eines Differentialzylinders kann auch ein Kol­ ben mit einem Kolbenbund eingesetzt werden, dessen Kolben­ stange im Arbeitszylinder und dessen Kolbenabschnitt mit größerem Durchmesser im Kompressionszylinder geführt ist. Zur Einleitung des Kompressionshubes wird die Ringstirnflä­ che des Stufenkolbens mit dem Hochdruckspeicher verbunden, wobei auf die kleinere Stirnfläche der Kolbenstange der Druck im Niederdruckspeicher wirkt, so daß der Kompressi­ onshub durch das Ansaugen des Druckmittels aus dem Nieder­ druckspeicher unterstützt wird.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Stufen­ kolben mit einer Steuerkante versehen, über die während des Kompressionshubes eine Verbindung zum Hochdruckspeicher aufsteuerbar ist, so daß nach einer vorbestimmten Beschleu­ nigungsstrecke des Hydraulikkolbens Druckmittel unter Umgehung des Startventils direkt aus dem Hochdruckspeicher in den Kompressionszylinder eingespeist wird. Da somit der Hauptdruckmittelstrom nicht über das Startventil geführt werden muß, können die Drosselverluste weiter abgesenkt werden.

Bei einer besonders bevorzugten Variante hat der Frei­ kolbenmotor ein Wegeventil, über das eine das Startventil umgebende Startleitung aufgesteuert werden kann, so daß ein großer Flächenquerschnitt zur Verfügung gestellt wird, um den Freikolben beim Starten des Motors zu beschleunigen. Dieses Wegeventil bleibt während des Betriebs des Freikol­ benmotors geöffnet.

Bei dieser Variante wird es bevorzugt, wenn das Wege­ ventil als Logikventil mit einem abgestuften Logikkolben ausgeführt ist. Ein kleinerer Flächenquerschnitt des Logik­ kolbens ist über ein vorgeschaltetes Freigabeventil mit dem Druck im Hochdruckspeicher beaufschlagbar, während der größere Flächenquerschnitt des Logikkolbens mit dem Druck im Kompressionszylinder beaufschlagt ist.

Das Freigabeventil wird vorzugsweise als 3/2-Wegeventil ausgeführt, über das der kleinere Flächenquerschnitt wahl­ weise mit dem Druck im Hochdruckspeicher oder mit dem Tankdruck beaufschlagbar ist.

Für den Fall, daß der Motorkolben aufgrund einer Fehl­ zündung oder einer sonstigen Störung nicht in seine äußere Totpunktlage zurückbewegt werden kann, kann der Freikolben­ motor mit einer Rückzugeinrichtung versehen werden. Dabei kann der Kompressionszylinder über eine Kolbenrückzugs­ anordnung mit einem Tank verbunden sein, so daß die in Richtung äußerer Totpunkt wirksame Kolbenstirnfläche druckentlastet ist.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Kolbenrückzugsanordnung ein Sperrventil, in dessen Öffnungsstellung der Arbeitszylinder mit dem Kompressions­ zylinder verbunden ist.

Die Kolbenrückzugsanordnung hat desweiteren ein Kolben­ Rückzugventil, über das der Kompressionszylinder mit dem Tank verbindbar ist.

Erfindungsgemäß ist das Sperrventil in den Hydraulik­ kolben integriert. Diese Lösung hat den Vorteil, daß auf­ grund der kurzen Verbindungswege zwischen dem Kompressions­ zylinder und dem Arbeitszylinder die Drosselverluste mini­ mal sind. Desweiteren ist diese Anordnung sehr kompakt aufgebaut, da im Gehäuse keine eigenen Aufnahmen für die Kolbenrückzugsanordnung vorgesehen werden müssen. Die Kompaktheit läßt sich weiter verbessern, wenn auch das Rückschlagventil im Hydraulikkolben integriert ist.

Eine Möglichkeit zur Integration des Rückschlagventils und des Sperrventils besteht darin, daß der Hydraulikkolben zweiteilig mit einem Bund und einer Kolbenstange ausgeführt ist, wobei der Bund über eine Schiebemanschette auf der Kolbenstange verschiebbar ausgeführt ist. Der Bund schließt in einer Verschiebeposition einen Steuerquerschnitt ab, so daß die Verbindung zwischen dem Kompressionszylinder und dem Arbeitszylinder zugesteuert ist. In seiner Rückschlag­ position ist der Steuerquerschnitt entsprechend aufgesteu­ ert.

Bei dieser konstruktiven Lösung ist in einem Endstück der Kolbenstange ein Schließkörper axial verschiebbar geführt, der in einer federvorgespannten Grundposition bei geringem Druck im Kompressionszylinder einen Durchbruch im Bund absperrt. Beim Druckaufbau im Kompressionszylinder hebt der Schließkörper ab, so daß die Verbindung zwischen dem Kompressionszylinder und dem Arbeitszylinder erst wieder durch die vorbeschriebene Axialverschiebung des Bundes geschlossen wird.

Der Stufenkolben läßt sich bei einer Störung aktiv in Richtung zum äußeren Totpunkt hin bewegen, wenn dessen in Richtung äußerer Totpunkt wirksame Ringstirnfläche mit dem Druck im Hochdruckspeicher beaufschlagbar ist, wobei zumin­ dest eine der in Gegenrichtung wirksamen Flächen des Stu­ fenkolbens druckentlastet ist. Die Rückführung ist beson­ ders einfach, wenn die motorkolbenseitige Ringstirnfläche mit einer größeren Fläche als die in Richtung innerer Tot­ punkt wirksame Ringstirnfläche des Stufenkolbens ausgeführt ist.

Um den Kompressionsdruck in gewissen Maßen zu beein­ flussen, kann in dem zum Niederdruckspeicher führenden Nie­ derdruckkanal eine Bypaßleitung vorgesehen sein, über den das dortige Rückschlagventil umgehbar ist. Diese Bypaßlei­ tung ist über ein Dosierventil absperrbar.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Freikolbenmotors mit als Differentialkolben ausgeführtem Hydraulikkolben;

Fig. 2 und 3 unterschiedliche Betriebspositionen des Freikolbenmotors aus Fig. 1;

Fig. 4 den Freikolbenmotor aus Fig. 1 mit einer Ein­ richtung zum Dosieren des Kompressionsdrucks;

Fig. 5 den Freikolbenmotor aus Fig. 1 mit einer Kolben­ rückzugseinrichtung;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel eines Freikolbenmotors mit als Stufenkolben ausgeführtem Hydraulikkolben;

Fig. 7 eine Variante des in Fig. 6 dargestellten Aus­ führungsbeispiels mit Kolbenrückzugseinrichtung;

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel eines Freikolbenmotors mit modifizierter Starteinrichtung und einer Kolbenrückzugs­ anordnung, die teilweise in den Hydraulikkolben integriert ist und

Fig. 9 eine konstruktive Lösung des Hydraulikkolbens aus Fig. 8.

Die Fig. 1 zeigt eine Schemadarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Freikolbenmotors 1. Dieser hat ein Motorgehäuse 2, in dessen Verbrennungszylinder 4 ein Motorkolben 6 geführt ist. Dieser steht in Wirkverbindung mit einem koaxial angeordneten Hydraulikkolben 8, der in einer Axialbohrung 10 geführt ist. Eine Ringstirnfläche 12 des Hydraulikkolbens 8 begrenzt dabei einen Arbeitszylinder 14, während die größere Stirnfläche 16 des Hydraulikkolbens 8 einen Kompressionszylinder 18 begrenzt.

Im Arbeitszylinder 14 münden ein Druckkanal 20 und ein Niederdruckkanal 22. Letztere ist mit einem Niederdruck­ speicher 24 verbunden, wobei eine Druckmittelströmung vom Arbeitszylinder 14 zum Niederdruckspeicher 24 durch ein Rückschlagventil 26 verhindert wird.

Der Kompressionszylinder 18 ist über einen Hochdruckka­ nal 28 mit einem Hochdruckspeicher 30 verbunden, wobei der Hochdruckkanal 28 über ein als 2/2-Wegeventil ausgeführtes Startventil 32 auf- bzw. zusteuerbar ist. Der Druckkanal 20 mündet in den Hochdruckkanal 28 ein. Über ein weiteres Rückschlagventil 34 ist eine Strömung von Druckmittel vom Hochdruckspeicher 30 in den Arbeitszylinder 14 verhindert.

Der Verbrennungszylinder 4 ist mit einem Auslaßkanal 36 versehen, über den Abgas aus dem vom Motorkolben 6 begrenz­ ten Verbrennungsraum 38 abgeführt werden kann.

Die dem Hydraulikkolben 8 zugewandte Rückseite des Mo­ torkolbens 6 begrenzt einen Einlaßraum 40, der in der dar­ gestellten inneren Totpunktlage des Motorkolbens 6 sein Mi­ nimalvolumen aufweist. Der Einlaßraum 40 ist durch einen Überstromkanal 42 mit dem Verbrennungsraum 38 verbunden.

Die Frischluft kann während des Kompressionshubes des Motorkolbens 6 über einen Einlaßkanal 44 mit einem Einlaß­ ventil 46 zugeführt werden. Die Zündung des Freikolbenmo­ tors erfolgt durch Einspritzen von Kraftstoff über ein im Verbrennungszylinder mündendes Einspritzventil 48.

Im folgenden wird die Funktion des in Fig. 1 darge­ stellten Freikolbenmotors erläutert. Zu Beginn eines Zyklus ist der Verbrennungsraum 38 mit Frischluft gefüllt, das Startventil 32 ist geschlossen und der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 befinden sich in ihrer in Fig. 1 dargestellten Totpunktlage (IT).

Zum Einleiten des Kompressionshubes wird das Startven­ til 32 geöffnet, so daß der Hochdruckspeicher 30 mit dem Kompressionszylinder 18 verbunden ist. Durch den auf die größere Stirnfläche 16 wirkenden Druck wird der Hydraulik­ kolben aus seiner Totpunktlage heraus beschleunigt und diese Beschleunigung auf den Motorkolben 6 übertragen. Das im Arbeitszylinder 14 befindliche Druckmittel wird über das Rückschlagventil 34 und die Druckleitung 20 zurück in den Druckkanal 28 gefördert. D. h., die Stirnfläche 16 und die Ringstirnfläche 12 des Hydraulikkolbens 8 sind mit dem Druck im Hochdruckspeicher 30 beaufschlagt, so daß die der Fläche der Kolbenstange entsprechende Stirnfläche in Rich­ tung des äußeren Totpunktes (AT) wirksam ist. Die Verbin­ dung zum Niederdruckspeicher 24 ist durch das Rückschlag­ ventil 26 angesperrt.

Gemäß Fig. 2 wird während des Kompressionshubes des Motorkolbens 6 Frischluft über den Einlaßkanal 44 und das geöffnete Einlaßventil 46 in den sich vergrößernden Einlaß­ raum 40 angesaugt. Die Beschleunigung des Motorkolbens 6 erfolgt gegen den sich im Verbrennungszylinder 38 polytrop anwachsenden Kompressionsdruck der Frischluft. Dadurch wird der Motorkolben 6 abgebremst und kommt im äußeren Totpunkt (AT) zum stehen.

Sobald der Motorkolben 6 in seinem AT abgebremst ist, wird Kraftstoff über das Einspritzventil 48 eingespritzt und durch die hohe Temperatur der Frischluft gezündet, so daß der Motorkolben 6 - wie in Fig. 3 dargestellt - durch den sich aufbauenden Verbrennungsdruck im Verbrennungsraum 38 vom AT in Richtung zum IT beschleunigt wird. Diese Be­ schleunigung wird auf den Hydraulikkolben 8 übertragen, so daß dieser gemäß Fig. 3 nach links hin zu seinem IT bewegt wird. Durch die daraus resultierende Vergrößerung des Ring­ raums des Arbeitszylinders 14 wird Druckmittel über den Niederdruckkanal 22 und das Rückschlagventil 26 aus dem Niederdruckspeicher 24 angesaugt. Parallel dazu wird das Druckmittel im Kompressionszylinder 18 in den Hochdruckka­ nal 28 verdrängt - der Hydrospeicher 30 wird geladen. D. h., bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungs­ beispielen erfolgt das Laden des Hydrospeichers 30 gleich­ zeitig mit dem Nachlaugen des Druckmittels aus dem Nieder­ druckspeicher. Da dieses Nachsaugen entlang der gesamten Rückbewegung des Hydraulikkolbens 8 erfolgt, treten keine Kavitationserscheinungen im Arbeitsraum 14 auf.

Während der Rückbewegung bauen der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 ihre kinetische Energie gegen den Speicherdruck im Hochdruckspeicher 30 ab, bis sie im IT ab­ gebremst werden. Während dieses Vorganges wird der Verbren­ nungszylinder 38 durch das über den Überstromkanal 42 aus dem Einlaßraum 40 überströmende Frischgas gespült. Nachdem der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 ihren IT er­ reicht haben, wird das Startventil 32 in seine Sperrstel­ lung gebracht - der Freikolbenmotor 1 ist bereit zum näch­ sten Zyklus.

Fig. 4 zeigt einen Freikolbenmotor während des Kom­ pressionshubes, wobei das vorbeschriebene Ausführungsbei­ spiel durch eine Einrichtung zum Dosieren der Kompression­ senergie ergänzt ist. Diese Einrichtung hat eine Bypaßlei­ tung 50, durch die das Rückschlagventil 26 im Niederdruck­ kanal 22 umgehbar ist. In der Bypaßleitung 50 ist ein als 2/2-Wegeventil ausgeführtes Dosierventil 52 vorgesehen, daß in seiner Sperrstellung die Bypaßleitung 50 absperrt.

Bei abgesperrtem Dosierventil 52 entspricht das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel demjenigen aus den vorbeschriebenen Zeichnungen. Durch Aufsteuern des an die Motorsteuerung angeschlossenen Dosierventils 52 kann der Arbeitsraum 14 direkt mit dem Niederdruckspeicher 24 ver­ bunden werden, so daß die Ringstirnfläche 12 mit dem Druck im Niederdruckspeicher 24 beaufschlagt ist. Dadurch muß der Hydraulikkolben 8 während des Kompressionshubes nicht gegen den Druck im Hochdruckspeicher 30 beschleunigt werden, so daß beispielsweise zum Anfang des Kompressionshubes die zu­ geführte Kompressionsenergie erhöht werden kann.

Bei Störungen in der Steuerung des Freikolbenmotors, beispielsweise bei einer Fehlzündung kann es vorkommen, daß der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 nicht ordnungs­ gemäß zum IT hin zurückgefahren werden könnte. Um die Rück­ führung zum IT hin zu erleichtern, wird der Freikolbenmotor 1 bei der in der Fig. 5 dargestellten Variante mit einem Kolbenrückzugsystem ausgeführt. Dieses kann beispielsweise durch ein Kolbenrückzugventil 54 gebildet sein, daß in den Druckkanal 20 geschaltet ist. In einer mit a bezeichneten Grundposition des Kolbenrückzugventils 54 ist der Druckka­ nal 20 in der vorbeschriebenen Weise mit dem Hochdruckkanal 28 verbunden, so daß die Funktion derjenigen der vorbe­ schriebenen Ausführungsbeispiele entspricht. Beim Auftreten einer Störung wird das Startventil 32 zugesteuert und das Kolbenrückzugventil 54 in die mit b gezeigte Stellung ge­ bracht, in der der Hochdruckkanal 28 mit einem Tank T ver­ bunden ist. Das im Kompressionszylinder 18 befindliche Druckmittel wird dann zum Tank T hin entspannt, so daß der Hydraulikkolben 8 und damit der Motorkolben 6 durch den im Arbeitsraum 14 anliegenden Druck des Niederdruckspeichers 24 in seine innere Totpunktlage zurückbewegt werden kann.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Freikolben­ motors 1, bei dem der Hydraulikkolben 8 als Stufenkolben mit zwei Kolbenstangen 56, 58 und einem Ringbund 60 ausge­ führt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Arbeits­ zylinder 14 durch die Stirnfläche 62 der in Fig. 6 rechten Kolbenstange 56 begrenzt. Der Kompressionszylinder 18 ist durch die der Kolbenstange 56 zugewandte Ringstirnfläche 64 des Ringbundes 60 begrenzt. Die Kolbenstange 58 und die linke Ringfläche 66 des Hydraulikkolbens 8 begrenzen einen Ringzylinder 68 der den Hydraulikkolben 8 aufnehmenden Axialbohrung 10. Der Niederdruckspeicher 24 ist wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel über einen Nieder­ druckkanal 22 und ein Rückschlagventil 26 mit dem an die Kolbenstange 56 angrenzenden Arbeitszylinder 14 verbunden. In diesem Arbeitszylinder 14 mündet auch der mit dem Hoch­ druckspeicher 30 verbundene Druckkanal 20 mit dem Rück­ schlagventil 30.

Der Hochdruckspeicher 30 ist desweiteren über den Hoch­ druckkanal 28 mit dem durch die rechte Ringstirnfläche 64 begrenzten Kompressionszylinder 18 verbunden. In dem Hoch­ druckkanal 28 ist das Startventil 32 angeordnet. Das Start­ ventil 32 ist über einen Bypasskanal 72 umgehbar, in dem ein Rückschlagventil 70 angeordnet ist, das ein Rückströmen vom Druckmittel aus dem Kompressionszylinder 18 zum Hochdruck­ speicher 30 ermöglicht.

Über die Außenumfangskante der Ringstirnfläche 64 des Ringbundes 60 kann eine Druckleitung 74 aufgesteuert wer­ den, die stromabwärts des Rückschlagventils 70 in den Hoch­ druckkanal 28 einmündet.

Im übrigen entspricht der in Fig. 6 dargestellte Frei­ kolbenmotor demjenigen aus den vorbeschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen, so daß weitere Erläuterungen entbehrlich sind.

Zum Einleiten des Kompressionshubes wird das Startven­ til 32 aus seiner Sperrstellung in seine Durchgangsstellung gebracht, so daß der Hochdruckspeicher 30 über den Druckka­ nal 28 mit dem Kompressionszylinder 18 verbunden ist. Durch den auf die Ringstirnfläche 64 wirkenden Druck wird der Hy­ draulikkolben 8 beschleunigt, der Motorkolben 6 zu seinem AT bewegt und die im Verbrennungszylinder 38 vorhandene Frischluft komprimiert. Nach einer vorbestimmten Axialver­ schiebung des Hydraulikkolbens 8 steuert die Umfangskante der Ringstirnfläche 64 die Druckleitung 74 auf, so daß das Druckmittel direkt unter Umgehung des Startventils 32 in den Kompressionszylinder 18 eintreten kann. Dadurch läßt sich der Drosselverlust über dem Startventil 32 minimieren, da das Druckmittel nur zu Beginn des Kompressionshubes das Startventil 32 durchströmt. Während des Kompressionshubes wird Druckmittel aus dem Niederdruckspeicher 24 über den Niederdruckkanal 22 und das sich öffnende Rückschlagventil 26 in den Arbeitszylinder 14 angesaugt. Der Motorkolben 6 wird durch den ansteigenden Kompressionsdruck im Verbren­ nungsraum 38 im AT abgebremst. Das Startventil 32 wird ge­ schlossen und über das Einspritzventil 48 Kraftstoff einge­ spritzt und dadurch das entstehende Gemisch gezündet. Der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 werden vom AT zum IT hin beschleunigt, wobei bei der Rückbewegung des Hydrau­ likkolbens 8 die Druckleitung 74 zugesteuert wird. Die Ex­ pansionsbewegung erfolgt gegen den Druck im Arbeitszylinder 14 und im Kompressionszylinder 18, so daß bei geöffneten Rückschlagventil 34 der Hochdruckspeicher 30 über den Druckkanal 20 bzw. über den Hochdruckkanal 28 geladen wird.

Fig. 7 zeigt eine Variante des in Fig. 6 dargestell­ ten Freikolbenmotors mit als Stufenkolben ausgeführten Hy­ draulikkolben 8, wobei dieser mit einem Kolbenrückzugsystem ausgestattet ist, über das bei einer Störung der Motorkol­ ben 6 und der Hydraulikkolben 8 in ihre IT-Lage zurückführ­ bar sind. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbei­ spiel hat das Kolbenrückzugsystem einen mit dem Hochdruck­ speicher 30 verbundenen Rückholkanal 76, der in dem Ringzy­ linder 68 mündet. Die Verbindung zwischen dem Ringzylinder 68 und dem Hochdruckspeicher 30 kann über ein als 2/2-Wege­ ventil ausgeführtes Schaltventil 78 abgesperrt bzw. geöff­ net werden. Bei einer Störung, beispielsweise einer Fehl­ zündung kann der Ringzylinder 68 über das Umschaltventil 78 mit dem Hochdruckspeicher 30 verbunden werden, so daß die Ringstirnfläche 66 mit einem in Richtung IT wirkenden Druck beaufschlagt ist. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Fläche der Kolbenstange 58 kleiner als diejenige der Kolbenstange 56 bewegt, so daß die auf die beiden Stirnflächen 66, 64 des Ringbundes 60 wirkende Kraftresultierende in Richtung IT wirkt.

Der Druck im Arbeitszylinder 14 kann über einen den Ar­ beitszylinder 14 mit dem stromabwärts des Rückschlagventils 26 angeordneten Teil des Niederdruckkanals 22 verbindenden Entlastungskanal 80 abgebaut werden. Dieser ist über ein Steuerventil 82 auf- bzw. zusteuerbar. D. h., bei der Ein­ leitung des Kolbenrückzuges wird das Steuerventil 82 in seine Öffnungsstellung gebracht, so daß das Druckmittel bei der Rückbewegung des Hydraulikkolbens 8 vom Arbeitszylinder 14 über den Entlastungskanal 80 in den Niederdruckspeicher 24 eingespeist wird.

Die Ringstirnfläche 66 des Hydraulikkolbens 8 kann des­ weiteren über einen Kanal 84 mit einem weiteren Umschalt­ ventil 86 mit dem Entlastungskanal 80 und damit direkt mit dem Niederdruckspeicher 24 verbunden werden, so daß bei­ spielsweise während des Kompressionshubes die Rückseite des Hydraulikkolbens 8 mit einem geringeren Druck beaufschlag­ bar ist. Dabei wird das Steuerventil 82 in seine Sperrstel­ lung gebracht.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung desjenigen Bereiches eines Freikolbenmotors 1, in dem der Hydraulik­ kolben 8 zum Antrieb des nicht dargestellten Motorkolbens angeordnet ist. Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ist - ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 - der Niederdruckspeicher 24 über ein Rück­ schlagventil 26 mit dem ringförmigen Arbeitsraum des Ar­ beitszylinders 14 verbunden. Das Rückschlagventil 26 kann über eine Bypassleitung 50 mit Dosierventil 52 umgangen werden, so daß die zu Beginn des Kompressionshubes zuge­ führte Kompressionsenergie durch direktes Aufschalten des Niederdruckspeichers 24 beeinflußt werden kann.

Der Hochdruckspeicher 30 ist über den Hochdruckkanal 28 und das Startventil 32 und den Druckkanal 20 mit dem Kom­ pressionszylinder 18 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil 34 in den Hydraulikkolben 8 integriert.

Ähnlich wie bei der in Fig. 5 dargestellten Ausfüh­ rungsform hat der Freikolbenmotor eine Kolbenrückzugsanord­ nung 84, die allerdings bei der dargestellten Lösung durch ein Sperrventil 86 und ein Rückzugventil 88 gebildet ist. Das Sperrventil 86 ist ebenfalls in den Hydraulikkolben 8 integriert. Das Rückzugventil 88 ist als 2/2-Wegeventil ausgeführt, das in seiner federvorgespannten Grundposition einen sich zwischen einem Tankkanal 90 und dem Druckkanal 20 erstreckenden Kanal 92 absperrt und in seiner Schaltpo­ sition diese Verbindung öffnet.

Des Hochdruckkanal 28 ist unter Umgehung des Startven­ tils 32 über ein Wegeventil 94 direkt mit dem Kompressions­ zylinder 18 verbindbar, das in das Motorgehäuse 2 des Freikolbenmotors 1 integriert ist. Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Wegeventil 94 als Logikventil (2/2-Wegeeinbauventil) mit abgestuftem Logik­ kolben 96 ausgebildet. Die Stirnfläche des Logikkolbens 96 mit größerem Flächenquerschnitt 98 ist gegen einen Ventil­ sitz 100 vorgespannt. Im Bereich dieses Ventilsitzes 100 ist ein Radialanschluß 102 ausgebildet, der über eine Umgehungsleitung 104 mit dem Hochdruckkanal 28 verbunden ist. D. h., bei auf dem Ventilsitz 100 aufliegendem Logik­ kolben 96 ist die Verbindung zwischen der Umgehungsleitung 104 und dem Kompressionsraum 18 abgesperrt.

Der andere Endabschnitt des Logikkolbens 96 mit kleine­ rem Flächenquerschnitt 106 ist in einen Steuerraum 108 geführt, der über einen Steuerkanal 110 und ein Freigabe­ ventil 112 mit dem Tankkanal 90 oder dem Hochdruckkanal 28 verbindbar ist. Das Freigabeventil 112 ist beim dargestell­ ten Ausführungsbeispiel als 3/2-Wegeventil ausgeführt, das in seiner federvorgespannten Grundposition den Hochdruckka­ nal 28 mit dem Steuerkanal 110 verbindet. In der Schaltpo­ sition ist die Verbindung zum Hochdruckkanal 28 abgesperrt und der Steuerkanal 110 mit dem Tankkanal 90 verbunden.

Zusätzlich durch den im Steuerraum 108 anliegenden Druck ist der Logikkolben 96 noch durch die Kraft einer Feder 112 in Schließrichtung gegen den Sitz 104 vorge­ spannt.

Zur Starten des Freikolbenmotors wird das Freigabeven­ til 112 in seine Schaltposition gebracht, so daß der klei­ nere Flächenquerschnitt 106 mit dem Tankdruck beaufschlagt ist. Die Feder 112 ist so ausgelegt, daß der Steuerkolben beim Starten des Motors zunächst noch gegen den Ventilsitz 100 vorgespannt ist. Das Startventil 32 wird geöffnet, so daß der Kompressionszylinder 18 mit dem Druck im Hochdruck­ speicher beaufschlagt wird - der Hydraulikkolben 8 wird durch den sich erhöhenden Druck beschleunigt. Dadurch steigt der auf den größeren Flächenquerschnitt 98 des Logikkolbens 96 wirkende Druck an, so daß dieser öffnet, vom Ventilsitz 100 abhebt und der Radialanschluß 102 und damit die Verbindung zum Hochdruckspeicher 30 aufgesteuert wird - das Logikventil 94 öffnet vollständig.

Vorteilhaft bei dieser Variante ist, daß der Logikkol­ ben 96 seine Energie zum Öffnen über die eigene Steuerkante erhält, so daß kein Vorsteuerventil erforderlich ist. Die Öffnungsbewegung erfolgt sehr schnell, so daß der Druck im Kompressionszylinder 18 mit hoher Dynamik erhöht werden kann. Während des Betriebes des Freikolbenmotors 1 bleibt der Logikkolben 96 in seiner Öffnungsposition.

Zum Anhalten des Freikolbenmotors wird das Startventil 32 geschlossen und das Freigabeventil 112 in seine Grundpo­ sition umgeschaltet, so daß der kleinere Flächenquerschnitt 106 des Logikkolbens 96 mit dem Druck im Hochdruckspeicher beaufschlagt ist. Der Freikolbenmotor 1 kommt dann bei geschlossenem Startventil 32 und geschlossenem Logikventil 94 zum Stillstand. D. h., bei der vorbeschriebenen Lösung wirkt das Logikventil 94 auch als Rückschlagventil, über das die Verbindung vom Kompressionszylinder 18 zum Hoch­ druckspeicher 30 aufsteuerbar ist.

Wie der schematischen Darstellung gemäß Fig. 8 entnom­ men werden kann, ist das Sperrventil 86 in Schließrichtung durch die Kraft einer Schließfeder 114 und in Öffnungsrich­ tung durch den Druck im Kompressionszylinder 18 beauf­ schlagt. Bei geöffnetem Sperrventil 86 ist der Arbeitszy­ linder 14 über das Rückschlagventil 34 mit dem Kompressi­ onszylinder 18 verbunden. Demzufolge wird beim vorbeschrie­ benen Druckaufbau im Kompressionszylinder 18 das Sperrven­ til 86 in seine Öffnungsposition gebracht, so daß während des Kompressionshubes der sich im Arbeitszylinder 14 auf­ bauende Druck über das Rückschlagventil 34 und den Hoch­ druckkanal 28 zum Aufladen des Hochdruckspeichers 30 ausge­ nutzt werden kann.

Fig. 9 zeigt eine mögliche konstruktive Lösung zur In­ tegration des Rückschlagventils 84 und des Sperrventils 86 in den Hydraulikkolben 8. Demgemäß ist dieser als geteilter Kolben mit einem Bund 116 und einer gegenüber dem Außen­ durchmesser des Bundes 116 im Durchmesser verringerten Kolbenstange 118 ausgeführt. Der Bund 116 und die Kolben­ stange 118 sind über eine Schiebemanschette 120 miteinander verbunden. Zur Verbindung in Axialrichtung hat die Kolben­ stange 118 ein im Durchmesser vergrößertes Endstück 122, das innerhalb der Schiebemanschette 120 angeordnet ist. In der dargestellten Anschlagposition liegt eine rückwärtige Anschlagfläche 124 an einem Anschlagring 126 der Schiebe­ manschette 120 an. Das Endstück 122 ist mit einer Führungs­ bohrung 128 ausgeführt, in der axial verschiebbar ein Schließkörper 130 geführt ist. Dieser wird über eine Druck­ feder 132 in Richtung auf den Bund 116 vorgespannt. Dieser ist tassenförmig ausgeführt und hat in einem Boden 134 einen Durchbruch 137. In der dargestellten Grundposition ist dieser Durchbruch 137 durch den dagegen vorgespannten Schließkörper 130 verschlossen, so daß die Verbindung zwischen dem Kompressionszylinder 18 und dem Arbeitszylin­ der 14 abgesperrt ist. Der Schließkörper 130 bildet somit einen Sitz 136 für den Bund 116.

Gemäß Fig. 9 hat der Schließkörper 130 Ausgleichsboh­ rungen 138, über die Druckmittel vom Arbeitszylinder 18 in einen Federraum 140 eintreten kann. Der Schließkörper 130 hat einen Führungsdorn 142, der dichtend in eine Axialboh­ rung 144 der Kolbenstange 118 eintaucht. Die Kraft der Druckfeder 132 und die Flächendifferenz zwischen der linken sitzseitigen Stirnfläche und der rechten federraumseitigen Ringstirnfläche ist so gewählt, daß der Schließkörper 130 bei einem Druck im Arbeitszylinder 18, der unterhalb des Drucks im Niederdruckspeicher 24 liegt, noch in seine Schließposition vorgespannt ist. Bei Erreichen eines höhe­ ren Druckes im Arbeitszylinder 18 wird der Schließkörper 130 gegen die Kraft der Druckfeder 132 nach rechts bewegt, bis er auf eine Anschlagschulter 146 aufläuft. Durch den Druck im Arbeitszylinder 18 wird auch der Bund 116 gegenüber der Kolbenstange 118 in Axialrichtung nach rechts (Ansicht nach Fig. 9) verschoben, bis er auf den Schließ­ körper 130 aufläuft, so daß der Durchbruch 137 abgesperrt ist. Wenn während des Kompressionshubes der Druck im Ar­ beitszylinder 14 auf einen Druck ≧ als den Druck im Kom­ pressionszylinder 18 ansteigt, wird der Bund 116 durch die auf seine Stirnfläche wirkende Druckdifferenz vom Schließ­ körper 130 abgehoben und die Verbindung zwischen dem Ar­ beitszylinder 14 zum Kompressionszylinder 18 aufgesteuert - der Hochdruckspeicher wird geladen. D. h., bei diesem Aus­ führungsbeispiel wirkt der Bund 116 als Rückschlagventil zum Aufsteuern der Verbindung zwischen Arbeitszylinder 14 und Kompressionszylinder 18. Der Schließkörper 130 mit der Druckfeder 132 wirkt praktisch als Sperrventil, das beim Ansteigen des Druckes im Kompressionszylinder 18 in seine Öffnungsstellung gebracht wird. Dieses Sperrventil schließt nur dann, wenn der Druck im Kompressionszylinder 18 gerin­ ger als der Druck im Niederdruckspeicher 24 ist. Ein derart geringer Druck wird dann eingestellt, wenn der Freikolben gezielt in seine Startposition zurück bewegt werden soll.

Insbesondere die vorbeschriebene Lösung zeichnet sich durch einen äußerst kompakten Aufbau aus, wobei durch die direkte Verbindung zwischen Arbeits- und Kompressionszylin­ der 14, 18 die Drosselverluste minimal sind. Prinzipiell lassen sich die in den Fig. 8 und 9 erläuterten Lösungen auch bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen reali­ sieren.

Die bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen dar­ gestellten Zusatzeinrichtungen lassen sich prinzipiell bei beiden vorgenannten Varianten mit Stufen- oder Differenti­ alkolben einzeln oder in Kombination anwenden.

Anstelle des in Fig. 5 dargestellten 3/2-Wegeventils kann als Kolbenrückzugventil 54 auch ein 2/2-Wegeventil eingesetzt werden, wobei dann das Rückschlagventil 34 sperrbar ausgeführt sein sollte.

Offenbart ist ein Freikolbenmotor mit einem Motorkol­ ben, der über einen abgestuften Hydraulikkolben antreibbar ist. Der größere Durchmesser des Hydraulikkolbens ist in einem Kompressionszylinder geführt, während der kleinere Durchmesser in einem Arbeitszylinder angeordnet ist. Wäh­ rend des Kompressionshubes ist der Kompressionszylinder mit einem Hochdruckspeicher und der Arbeitszylinder mit einem Niederdruckspeicher oder einem Hochdruckspeicher verbunden.

Während eines Expansionshubes wird der Hochdruckspeicher durch das aus den Zylinderräumen verdrängte Druckmittel ge­ laden.

Bezugszeichenliste

1

Freikolbenmotor

2

Motorgehäuse

4

Verbrennungszylinder

6

Motorkolben

8

Hydraulikkolben

10

Axialbohrung

12

Ringstirnfläche

14

Arbeitszylinder

16

Stirnfläche

18

Kompressionszylinder

20

Druckkanal

22

ND-Kanal

24

ND-Speicher

26

RV

28

HD-Kanal

30

HD-Speicher

32

Startventil

34

RV

36

Auslaßkanal

38

Verbrennungsraum

40

Einlaßraum

42

Überströmkanal

44

Einlaßkanal

46

Einlaßventil

48

Einspritzventil

50

Bypassleitung

52

Dosierventil

54

Kolbenrichtungsventil

56

Kolbenstange

58

Kolbenstange

60

Ringbund

62

Stirnfläche klein

64

rechte Ringstirnfläche

66

Ringfläche

68

Ringzylinder

70

Rückschlagventil

72

Bypasskanal

74

Druckleitung

76

Rückholkanal

78

Umschaltventil

80

Entlastungskanal

82

Steuerventil

84

Kolbenrückzugsanordnung

86

Sperrventil

88

Rückzugventil

90

Tankkanal

92

Kanal

94

Wegeventil

96

Logikkolben

98

größerer Flächenquerschnitt

100

Ventilsitz

102

Radialanschluß

104

Umgehungsleitung

106

kleiner Flächenquerschnitt

108

Steuerraum

110

Steuerkanal

112

Feder

114

Schließfeder

116

Bund

118

Kolbenstange

120

Schiebemanschette

122

Endstück

124

Anschlagfläche

126

Anschlagring

128

Führungsbohrung

130

Schließkörper

132

Druckfeder

134

Boden

136

Sitz

137

Durchbruch

138

Ausgleichsbohrung

140

Federraum

142

Führungsdorn

144

Axialbohrung

146

Anschlagschulter

Claims (15)

1. Freikolbenmotor mit einem Motorkolben (6), der über ei­ nen abgestuften Hydraulikkolben (8) antreibbar ist, dessen Abschnitt mit geringerem Durchmesser in einem Arbeitszylinder (14) und dessen Abschnitt mit größerem Durchmesser in einem Kompressionszylinder (18) angeord­ net ist, der während des Kompressionshubes über ein Startventil (32) mit Druckmittel aus einem Druckmit­ telspeicher (30) beaufschlagbar ist, wobei in den Ar­ beitszylinder (14) Druckmittel aus einem Niederdruck­ speicher (24) ansaugbar ist, während beim Expansionshub das Druckmittel in einem der Zylinder (14, 18) zum Auf­ laden eines Druckmittelspeichers verwendbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druckmittelspeicher ein Hochdruckspeicher (30) ist, der sowohl mit dem Arbeits­ zylinder (14) als auch mit dem Kompressionszylinder (18) verbindbar ist.

2. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 1, wobei eine grö­ ßere Stirnfläche (16) des Kolbens (8) mit dem Hoch­ druckspeicher (30) und eine kleinere Ringstirnfläche (12) des Kolbens (8) über ein Rückschlagventil (34) mit dem Hochdruckspeicher (30) oder über ein zweites Rück­ schlagventil (26) mit dem Niederdruckspeicher (24) ver­ bindbar ist.

3. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 1, wobei der Hy­ draulikkolben (8) ein Stufenkolben (8) mit einer im Ar­ beitszylinder (14) geführten Kolbenstange (56) ist, dessen Kolbenabschnitt mit größerem Durchmesser (60) im Kompressionszylinder (18) geführt ist.

4. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 2 oder 3, mit einer Druckleitung (74), die einerseits in einen Bereich des Hochdruckkanals (28) zwischen Startventil (32) und Hochdruckspeicher (30) und andererseits im Kompressi­ onszylinder (18) mündet, und die während des Kompressi­ onshubes des Hydraulikkolbens (8) aufsteuerbar ist, wo­ bei der zwischen dem Startventil (32) und dem Kompres­ sionszylinder (18) angeordnete Abschnitt des Hochdruck­ kanals (28) über eine Leitung mit einem Rückschlagven­ til (70) mit der Druckleitung (74) verbindbar ist.

5. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 3 oder 4, wobei vom Hochdruckkanal (28) ein Rückholkanal (76) mit einem Um­ schaltventil (78) abzweigt, und in einem von einer wei­ teren Kolbenstange (58) durchsetzten Ringzylinder (68) mündet, so daß bei aufgesteuertem Umschaltventil (78) eine in Richtung zum inneren Totpunkt des Motorkolbens (8) wirksame Ringfläche (66) mit Druckmittel beauf­ schlagbar ist.

6. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 5, wobei die motor­ kolbenseitige Kolbenstange (58) einen geringeren Durch­ messer als die andere Kolbenstange (56) hat.

7. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 2 mit einem Wege­ ventil (94), über dessen Kolben (96) eine das Startven­ til (32) umgehende Umgehungsleitung (104) aufsteuerbar ist.

8. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 7, wobei das Wege­ ventil (94) ein Logikventil ist, dessen Logikkolben (96) abgestuft ausgeführt ist, wobei ein kleinerer Flä­ chenquerschnitt (106) über ein Freigabeventil (112) mit dem Druck im Hochdruckspeicher (30) und dessen größerer Flächenquerschnitt (98) mit dem Druck im Kompressions­ zylinder (18) beaufschlagt ist.

9. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 8, wobei das Frei­ gabeventil (112) ein 3/2-Wegeventil ist, das in seinen Schaltpositionen den kleineren Flächenquerschnitt (106) mit dem Druck im Hochdruckspeicher (30) oder einem Druck in einem Tankkanal (90) beaufschlagt.

10. Freikolbenmotor nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, mit einer Kolbenrückzugsventilanordnung (54), über die der Kompressionszylinder mit dem Tank (T) oder mit dem Hochdruckspeicher (30) verbindbar ist.

11. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 10, wobei die Kol­ benrückzugsanordnung (54) ein Sperrventil (86) zum Ver­ binden des Arbeitszylinders (14) mit dem Kompressions­ zylinder (18) und ein Rückzugventil (88) zum Verbinden des Kompressionszylinders (18) mit dem Tank (90) hat, wobei das Sperrventil (86) in den Hydraulikkolben (8) integriert ist.

12. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 11, wobei das dem Hochdruckspeicher (30) zugeordnete Rückschlagventil (34) ebenfalls im Hydraulikkolben (8) integriert ist.

13. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 12, wobei ein einen größeren Kolbendurchmesser ausbildender Bund (160) des Hydraulikkolbens (8) über eine Schiebemanschette (120) mit einer Kolbenstange (118) verbunden ist, die mit ei­ nem Endstück (122) axial verschiebbar in der Schiebe­ manschette (120) geführt ist, wobei der Bund (116) in einer Verschiebeposition einen Steuerquerschnitt ver­ schließt, so daß eine Verbindung zwischen den Kompres­ sionszylinder (14) und dem Arbeitszylinder (18) unter­ brochen ist.

14. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 13, wobei im End­ stück (122) ein Schließkörper (130) geführt ist, der mittels einer Druckfeder (132) gegen einen Durchbruch im Boden (134) des Bundes (116) vorgespannt ist, wobei der Druck im Kompressionszylinder (18) über Ausgleichs­ bohrungen (138) des Schließkörpers (130) in einen Fe­ derraum (140) für die Druckfeder (132) gemeldet ist und die in Schließrichtung wirksame Fläche des Schließkör­ pers (130) geringer als die in Öffnungsrichtung wirksa­ me Stirnfläche des Schließkörpers (130) ist.

15. Freikolbenmotor nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, wobei in einem Niederdruckkanal (22) zwischen dem Arbeitszylinder (14) und dem Niederdruckspeicher (24) eine das Rückschlagventil (26) umgehende Bypaßlei­ tung (50) vorgesehen ist, die über ein Dosierventil (52) absperrbar ist.