DE102013106792A1 - Free piston device and method for operating a free piston device - Google Patents

Free piston device and method for operating a free piston device Download PDF

Info

Publication number
DE102013106792A1
DE102013106792A1 DE102013106792.1A DE102013106792A DE102013106792A1 DE 102013106792 A1 DE102013106792 A1 DE 102013106792A1 DE 102013106792 A DE102013106792 A DE 102013106792A DE 102013106792 A1 DE102013106792 A1 DE 102013106792A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
working
free
working piston
piston device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102013106792.1A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102013106792B4 (en
Inventor
Florian Kock
Johannes Haag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE102013106792.1A priority Critical patent/DE102013106792B4/en
Publication of DE102013106792A1 publication Critical patent/DE102013106792A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013106792B4 publication Critical patent/DE102013106792B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2400/00Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
    • F02D2400/02Four-stroke combustion engines with electronic control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Freikolbenvorrichtung, umfassend mindestens einen Freikolbenmotor, der mindestens eine linear bewegliche Kolbeneinrichtung und eine Kolbenaufnahme umfasst. Die Kolbenaufnahme weist Expansionskammern und von diesen gebildete Expansionsräume auf, die von Arbeitskolben der Kolbeneinrichtung begrenzt werden. Der Freikolbenmotor umfasst eine Rückfedereinrichtung zum Bereitstellen einer Rückfederkraft für die Kolbeneinrichtung. Eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ermöglicht das Steuern und/oder Regeln von Arbeitstakten der Arbeitskolben. Die Arbeitskolben sind mechanisch miteinander gekoppelt zum Bereitstellen einer Bewegung eines Arbeitskolbens in Abhängigkeit einer Bewegung des jeweils anderen Arbeitskolbens. Mit der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ist ein Viertaktbetrieb beider Arbeitskolben steuerbar- und/oder regelbar, wobei die Arbeitstakte der Arbeitskolben um zwei Arbeitstakte des Viertaktbetriebes zeitversetzt sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Freikolbenvorrichtung.The invention relates to a free piston device, comprising at least one free piston engine, which comprises at least one linearly movable piston device and a piston receptacle. The piston receptacle has expansion chambers and expansion spaces formed by them, which are delimited by working pistons of the piston device. The free-piston engine comprises a spring-back device for providing a spring-back force for the piston device. A control and / or regulating device enables the control and / or regulation of work cycles of the working pistons. The working pistons are mechanically coupled to one another to provide a movement of a working piston as a function of a movement of the other working piston. With the control and / or regulating device, a four-stroke operation of both working pistons can be controlled and / or regulated, the working strokes of the working pistons being delayed by two working strokes of the four-stroke operation. The invention also relates to a method for operating a free piston device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freikolbenvorrichtung, umfassend mindestens einen Freikolbenmotor, der mindestens eine linear bewegliche Kolbeneinrichtung und eine Kolbenaufnahme umfasst, wobei die Kolbenaufnahme eine einen ersten Expansionsraum bildende erste Expansionskammer und eine einen zweiten Expansionsraum bildende zweite Expansionskammer zur jeweiligen Expansion eines Arbeitsmediums aufweist, wobei die mindestens eine Kolbeneinrichtung einen den ersten Expansionsraum begrenzenden ersten Arbeitskolben und einen den zweiten Expansionsraum begrenzenden zweiten Arbeitskolben aufweist, wobei der Freikolbenmotor ferner eine Rückfedereinrichtung zum Bereitstellen einer Rückfederkraft für die mindestens eine Kolbeneinrichtung umfasst und wobei die Freikolbenvorrichtung eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung umfasst zum Steuern und/oder Regeln von Arbeitstakten des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens.The invention relates to a free-piston device, comprising at least one free-piston engine comprising at least one linearly movable piston device and a piston receptacle, the piston receptacle having a first expansion chamber forming a first expansion chamber and a second expansion space forming the second expansion chamber for respective expansion of a working medium, wherein the at least a piston device having a first expansion chamber limiting the first working piston and the second expansion space limiting second working piston, the free piston engine further comprises a return spring means for providing a return spring force for the at least one piston device and wherein the free piston device comprises a control and / or regulating device for controlling and / or rules of power strokes of the first working piston and the second working piston.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Freikolbenvorrichtung.Moreover, the invention relates to a method for operating a free-piston device.

Freikolbenvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 102 19 549 A1 , der DE 102 42 141 A1 , der DE 10 2006 029 532 A1 und der DE 10 2011 000 620 A1 bekannt. Unter der Wirkung eines expandierenden Arbeitsmediums, insbesondere eines Brennstoff-Luft-Gemisches, kann ein Arbeitskolben bewegt und die dabei auftretende mechanische kinetische Energie der mindestens einen Kolbeneinrichtung durch eine Energiekopplungseinrichtung entnommen werden. Der Brennstoff ist beispielsweise Benzin, Diesel, Wasserstoff oder Methan, und anstelle von Luft kann auch ein anderer Oxidator zum Einsatz kommen. Die Energiekopplungseinrichtung ist im Fall der vorstehend erwähnten Druckschriften jeweils ein elektrischer Lineartrieb, mit dem die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden kann.Free piston devices are for example from the DE 102 19 549 A1 , of the DE 102 42 141 A1 , of the DE 10 2006 029 532 A1 and the DE 10 2011 000 620 A1 known. Under the action of an expanding working medium, in particular a fuel-air mixture, a working piston can be moved and the occurring mechanical kinetic energy of the at least one piston device can be removed by an energy coupling device. The fuel is for example gasoline, diesel, hydrogen or methane, and instead of air, another oxidizer can be used. The energy coupling device is in the case of the above-mentioned documents in each case an electric linear drive, with which the mechanical energy can be converted into electrical energy.

Üblicherweise werden Freikolbenvorrichtungen im Zweitaktverfahren betrieben, was jedoch Nachteile mit sich bringt. Für eine zuverlässige Spülung des Expansionsraumes mit Arbeitsmedium ist ein Überdruck des einströmenden Arbeitsmediums erforderlich, weswegen in der Praxis ein Kompressor oder eine Ladeeinrichtung eingesetzt wird. Dies erfordert jedoch einen höheren technischen und energetischen Aufwand. Als nachteilhaft erweist es sich auch, dass der Ladungswechsel im zweiten Arbeitstakt innerhalb eines nur kurzen Zeitraums erfolgen muss, was insbesondere bei hohen Betriebsfrequenzen der Freikolbenvorrichtung störend ist. Dadurch können in unerwünschter Weise hohe Restmengen an unverbranntem Arbeitsmedium im Expansionsraum verbleiben. Dies beeinträchtigt die Leistung des Freikolbenmotors, dessen Betriebspunkt nicht optimal einstellbar ist.Normally, free-piston devices are operated in a two-stroke process, but this entails disadvantages. For a reliable flushing of the expansion space with working medium, an overpressure of the incoming working medium is required, which is why in practice a compressor or a charging device is used. However, this requires a higher technical and energy costs. It also proves to be disadvantageous that the charge change in the second power stroke must take place within a short period of time, which is disturbing especially at high operating frequencies of the free piston device. This can undesirably remain high residual amounts of unburned working medium in the expansion space. This affects the performance of the free-piston engine whose operating point is not optimally adjustable.

Um die vorstehenden Nachteile zu beheben ist es auch bekannt, Freikolbenvorrichtungen in einem Viertaktprozess zu betreiben, wie dies beispielsweise in der DE 10 2011 000 620 A1 erwähnt ist. Bauartbedingt treten jedoch auch hierbei Nachteile auf. Während im dritten Arbeitstakt (Arbeiten) der Arbeitskolben unter der Wirkung des expandierenden Arbeitsmediums bewegt wird und im zweiten und vierten Arbeitstakt (Verdichten; Ausstoßen) unter der Wirkung der Rückfedereinrichtung, bedarf es einer Energiekopplungseinrichtung, um den Arbeitskolben im ersten Arbeitstakt (Ansaugen) zu bewegen. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, Energie bereitzustellen, zum Beispiel durch Ausgestaltungen der Energiekopplungseinrichtung als elektrischen Lineartrieb. Beispielsweise erfolgt dies dadurch, dass während des dritten Arbeitstaktes der Kolbeneinrichtung Energie entzogen und zwischengespeichert wird, die während des Ansaugtaktes der Kolbeneinrichtung wieder zugeführt wird. Dies ist jedoch nachteilig, da eine mehrfache Wandlung von Energie auftritt, zudem zeigt sich in der Praxis, dass ein solcher Lineartrieb so dimensioniert werden muss, dass während des dritten und vierten Arbeitstaktes im Wesentlichen die gesamte bei der Expansion des Arbeitsmediums freiwerdende Energie gewandelt werden kann, der Lineartrieb also auf hohe Leistung ausgelegt werden muss. In den verbleibenden Arbeitstakten ist der Lineartrieb jedoch nicht ausgelastet.To overcome the above disadvantages, it is also known to operate free-piston devices in a four-stroke process, as for example in the DE 10 2011 000 620 A1 is mentioned. Due to the design, however, disadvantages also occur. While in the third working cycle (working) of the working piston is moved under the action of the expanding working medium and in the second and fourth working cycle (compression, ejection) under the action of the return spring device, it requires an energy coupling device to move the working piston in the first power stroke (suction) , For this purpose, it is necessary to provide energy, for example, by embodiments of the energy coupling device as a linear electric drive. For example, this is done in that during the third working cycle of the piston device energy is removed and stored temporarily, which is fed back to the piston device during the intake stroke. However, this is disadvantageous since a multiple conversion of energy occurs, also shows in practice that such a linear actuator must be dimensioned so that during the third and fourth working cycle substantially all of the energy released during the expansion of the working medium can be converted , so the linear drive must be designed for high performance. However, the linear drive is underutilized in the remaining work cycles.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Freikolbenvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der ein höherer Wirkungsgrad erzielbar ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Freikolbenvorrichtung bereitzustellen.Object of the present invention is to provide a free-piston device of the type mentioned, with a higher efficiency can be achieved, and to provide a method for operating such a free-piston device.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Freikolbenvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Arbeitskolben und der zweite Arbeitskolben miteinander mechanisch gekoppelt sind zum Bereitstellen einer Bewegung eines Arbeitskolbens in Abhängigkeit einer Bewegung des jeweils anderen Arbeitskolbens und dass mit der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ein Viertaktbetrieb des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens steuerbar und/oder regelbar ist, wobei die Arbeitstakte des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens um zwei Arbeitstakte des Viertaktbetriebes zeitversetzt sind.This object is achieved in a generic free piston device according to the invention in that the first piston and the second working piston are mechanically coupled to each other to provide movement of a working piston in response to movement of the other working piston and that with the control and / or regulating device a four-stroke operation of first working piston and the second working piston can be controlled and / or regulated, wherein the working cycles of the first working piston and the second working piston are time-delayed by two power strokes of the four-stroke operation.

"Um zwei Arbeitstakte zeitversetzt" kann vorliegend insbesondere so verstanden werden, dass der Arbeitstakt eines Arbeitskolbens dem Arbeitstakt des jeweils anderen Arbeitskolbens zwei Takte nachläuft oder zwei Takte vorauseilt. Dadurch können sich die Arbeitstakte der Arbeitskolben um zwei Arbeitstakte des Viertaktbetriebes unterscheiden. Beispielsweise kann ein Arbeitskolben den ersten Arbeitstakt und der weitere Arbeitskolben den dritten Arbeitstakt ausführen und umgekehrt, und ein Arbeitskolben kann den zweiten Arbeitstakt und der andere Arbeitskolben den vierten Arbeitstakt ausführen und umgekehrt. Bei der erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung ist vorgesehen, dass die Arbeitskolben miteinander mechanisch gekoppelt sind, die Freikolbenvorrichtung gewissermaßen eine mechanische Kopplungseinrichtung zum Koppeln der Arbeitskolben miteinander umfasst. Durch die Bewegung eines Arbeitskolbens kann durch die mechanische Kopplung eine Bewegung des jeweils anderen Arbeitskolbens bewirkt werden. Da die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung den Betrieb jedes Arbeitskolbens in einem Viertaktprozess steuern und/oder regeln kann, ist dadurch die Möglichkeit gegeben, die Freikolbenvorrichtung insgesamt energetisch und in Bezug auf die Schadstoffemissionen vorteilhaft in einem Viertaktverfahren zu betreiben. Führt ein Arbeitskolben den Arbeitstakt aus, führt die mechanische Kopplung dazu, dass der jeweils andere Arbeitskolben im Ansaugtakt gleichzeitig bewegt wird. In entsprechender Weise kann eine gekoppelte Bewegung erfolgen, bei der ein Arbeitskolben den Ausstoßtakt ausführt und der andere Arbeitskolben den Verdichtungstakt. Im Gegensatz zum eingangs erläuterten Stand der Technik ist es insbesondere nicht erforderlich, den Viertaktprozess unter Einsatz einer Energiekopplungseinrichtung aufrecht zu erhalten. Dies wirkt sich vorteilhaft auf den Arbeitspunkt beider Arbeitskolben aus und damit der Freikolbenvorrichtung insgesamt, mit der auf diese Weise ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden kann."Time-shifted by two work cycles" can in this case be understood in particular as meaning that the working cycle of one working piston follows the working cycle of the respective other working piston for two cycles or leads two cycles. As a result, the working cycles of the working piston can differ by two power strokes of the four-stroke operation. For example, a working piston, the first power stroke and the other working piston perform the third power stroke and vice versa, and a working piston, the second power stroke and the other working piston perform the fourth power stroke and vice versa. In the free-piston device according to the invention, it is provided that the working pistons are mechanically coupled to one another, the free-piston device, as it were, comprises a mechanical coupling device for coupling the working pistons to one another. By the movement of a working piston, a movement of the respective other working piston can be effected by the mechanical coupling. Since the control and / or regulating device can control and / or regulate the operation of each working piston in a four-stroke process, this gives rise to the possibility of operating the free-piston device as a whole energetically and advantageously with respect to the pollutant emissions in a four-stroke process. If a working piston executes the power stroke, the mechanical coupling causes the other working piston to move simultaneously in the intake stroke. In a corresponding manner, a coupled movement can take place, in which one working piston executes the ejection stroke and the other working piston carries out the compression stroke. In contrast to the prior art explained in the introduction, in particular it is not necessary to maintain the four-stroke process using an energy coupling device. This has an advantageous effect on the operating point of both working pistons and thus of the free piston device as a whole, with which a higher efficiency can be achieved in this way.

Die Arbeitstakte der beiden Arbeitskolben können insbesondere dieselbe jeweilige Dauer aufweisen.The working cycles of the two working pistons may in particular have the same respective duration.

Günstig ist es, wenn die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Arbeitstakte des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens mit einer an der ersten Expansionskammer und/oder der zweiten Expansionskammer angeordneten Ventileinrichtung in Wirkverbindung steht. Die Ventileinrichtung umfasst beispielsweise mindestens ein Einlassventil und mindestens ein Auslassventil an jeder Expansionskammer, über die das Arbeitsmedium in den Expansionsraum eingelassen beziehungsweise aus diesem ausgelassen werden kann. It is advantageous if the control and / or regulating device for controlling and / or regulating the working cycles of the first working piston and the second working piston is in operative connection with a valve device arranged on the first expansion chamber and / or the second expansion chamber. The valve device comprises, for example, at least one inlet valve and at least one outlet valve at each expansion chamber, via which the working medium can be admitted into the expansion space or can be discharged therefrom.

Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung kann vorteilhafterweise mit einer an der ersten Expansionskammer und/oder der zweiten Expansionskammer angeordneten Zündeinrichtung in Wirkverbindung stehen, mit der das Arbeitsmedium im ersten Expansionsraum beziehungsweise zweiten Expansionsraum gezündet werden kann.The control and / or regulating device can advantageously be in operative connection with an ignition device arranged on the first expansion chamber and / or the second expansion chamber, with which the working medium can be ignited in the first expansion space or second expansion space.

Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung kann auch mit einer an der ersten Expansionskammer und/oder der zweiten Expansionskammer angeordneten Einspritzeinrichtung in Wirkverbindung stehen, über welche das Arbeitsmedium direkt in den Expansionsraum eingespritzt wird.The control and / or regulating device can also be in operative connection with an injection device arranged at the first expansion chamber and / or the second expansion chamber, via which the working medium is injected directly into the expansion space.

Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung kann auch mit einer Mischeinrichtung zum Bereitstellen des Arbeitsmediums als Brennstoff-Oxidator-Gemisch in Wirkverbindung stehen, so dass das Mischverhältnis gesteuert und/oder geregelt werden kann.The control and / or regulating device can also be in operative connection with a mixing device for providing the working medium as a fuel-oxidizer mixture, so that the mixing ratio can be controlled and / or regulated.

Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung kann auch mit einer Ladeeinrichtung, beispielsweise einem Turbolader, zum Bereitstellen eines Volumenstroms des Arbeitsmediums oder dessen Druckerhöhung in Wirkverbindung stehen.The control and / or regulating device can also be in operative connection with a charging device, for example a turbocharger, for providing a volumetric flow of the working medium or its pressure increase.

Von Vorteil ist es, wenn der Hub des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens gleich ist und/oder wenn der Hub des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens steuerbar und/oder regelbar ist. Beispielsweise ist eine Steuerung und/oder Regelung des Hubs im Betrieb der Freikolbenvorrichtung möglich. Hierzu kann zum Beispiel ein elektrischer Lineargenerator (Lineartrieb) eingesetzt werden.It is advantageous if the stroke of the first working piston and the second working piston is the same and / or if the stroke of the first working piston and the second working piston is controllable and / or controllable. For example, a control and / or regulation of the stroke during operation of the free-piston device is possible. For this purpose, for example, an electric linear generator (linear drive) can be used.

Bei einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung ist der erste Arbeitskolben und der zweite Arbeitskolben von einem jeweiligen oberen Totpunkt zu einem jeweiligen unteren Totpunkt bewegbar, und die Lage des jeweiligen oberen Totpunkts und/oder des jeweiligen unteren Totpunkts ist, vorzugsweise im Betrieb der Freikolbenvorrichtung, steuerbar und/oder regelbar. Auch zu diesem Zweck kann beispielsweise ein elektrischer Lineartrieb eingesetzt werden.In a structurally simple embodiment, the first working piston and the second working piston is movable from a respective top dead center to a respective bottom dead center, and the position of the respective top dead center and / or the respective bottom dead center is, preferably in operation of the free piston device, controllable and / or controllable. For this purpose, for example, an electric linear drive can be used.

Günstig ist es, wenn die mindestens eine Kolbeneinrichtung eine Kopplungseinrichtung umfasst oder ausbildet zum Koppeln des ersten Arbeitskolbens mit dem zweiten Arbeitskolben. Dadurch kann eine konstruktiv einfache Ausgestaltung erzielt werden, bei der die Kopplungseinrichtung Bestandteil der mindestens einen Kolbeneinrichtung ist und sich zusammen mit dieser bewegen kann.It is advantageous if the at least one piston device comprises or forms a coupling device for coupling the first working piston to the second working piston. As a result, a structurally simple embodiment can be achieved in which the coupling device is part of the at least one piston device and can move together with it.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung ist es günstig, wenn die Expansionskammern und die darin angeordneten Arbeitskolben seitlich nebeneinander angeordnet sind und der erste Arbeitskolben und der zweite Arbeitskolben vorzugsweise parallel zueinander beweglich sind. Bei konstruktiv einfacher Ausgestaltung kann dadurch eine kompakte Bauform der Freikolbenvorrichtung erzielt werden.In an advantageous embodiment of the free-piston device according to the invention, it is advantageous if the expansion chambers and the working piston arranged therein are arranged side by side and the first working piston and the second working piston are preferably movable parallel to one another. With a structurally simple design, a compact design of the free-piston device can be achieved.

Vorzugsweise sind der erste Arbeitskolben und der zweite Arbeitskolben starr miteinander gekoppelt. Darunter kann vorliegend insbesondere verstanden werden, dass der erste und der zweite Arbeitskolben relativ zueinander unbeweglich sind, unabhängig vom Arbeitstakt jedes Arbeitskolbens. Die starre Kopplung ermöglicht eine konstruktiv einfache Ausgestaltung und einen zuverlässigen Betrieb der Freikolbenvorrichtung. Preferably, the first piston and the second piston are rigidly coupled together. In the present case, this can be understood in particular to mean that the first and second working pistons are immovable relative to one another, independently of the working stroke of each working piston. The rigid coupling allows a structurally simple design and reliable operation of the free-piston device.

Günstig ist es, wenn am ersten Arbeitskolben und am zweiten Arbeitskolben festgelegte Kolbentragelemente über ein Kopplungselement fest miteinander verbunden sind. Die Kolbentragelemente sind beispielsweise an den Arbeitskolben festgelegte Kolbenstangen, die an ihren den Arbeitskolben gegenüberliegenden Seiten über das Kopplungselement fest verbunden sind, so dass auch eine feste Verbindung der Arbeitskolben miteinander erzielt werden kann. Das Kopplungselement ist beispielsweise quer zu einer Achse der Freikolbenvorrichtung, längs derer die mindestens eine Kolbeneinrichtung beweglich ist, ausgerichtet. Die Arbeitskolben können sich synchron axial und damit parallel zueinander unter der Kopplung durch das Kopplungselement bewegen. It is advantageous if piston support elements fixed to the first working piston and the second working piston are firmly connected to one another via a coupling element. The piston bearing elements are, for example, fixed to the piston working piston rods, which are fixedly connected at their opposite sides of the working piston via the coupling element, so that a firm connection of the working piston can be achieved with each other. The coupling element is, for example, aligned transversely to an axis of the free-piston device, along which the at least one piston device is movable. The working piston can move synchronously axially and thus parallel to each other under the coupling by the coupling element.

Von Vorteil ist, wenn die mindestens eine Kolbeneinrichtung einen Rückfederkolben umfasst, der über ein weiteres Kolbentragelement an einer dem ersten Arbeitskolben und dem zweiten Arbeitskolben gegenüberliegenden Seite am Kopplungselement festgelegt ist, wobei der Rückfederkolben einen Rückfederraum der Rückfedereinrichtung begrenzt. Die Rückfedereinrichtung, darauf wird nachfolgend noch eingegangen, kann einen von einem Rückfederkolben begrenzten Rückfederraum umfassen. Der Rückfederkolben kann über ein weiteres Kolbentragelement, insbesondere in Gestalt einer Kolbenstange, am Kopplungselement festgelegt sein. Dies gibt die Möglichkeit, eine Rückfederkraft zugleich auf den ersten Arbeitskolben und den zweiten Arbeitskolben auszuüben. Ferner kann eine kompakte Bauform der Freikolbenvorrichtung erzielt werden.It is advantageous if the at least one piston device comprises a return spring piston which is fixed on a further piston supporting element on a side opposite the first working piston and the second working piston on the coupling element, wherein the return spring piston limits a resilience space of the return spring device. The return spring means, which will be discussed in more detail below, may comprise a springback bounded by a return spring piston. The return spring piston can be fixed on the coupling element via a further piston-carrying element, in particular in the form of a piston rod. This gives the possibility to exert a spring-back force on the first working piston and the second working piston at the same time. Furthermore, a compact design of the free-piston device can be achieved.

Von Vorteil ist es, wenn das weitere Kolbentragelement, bezogen auf eine von der Freikolbenvorrichtung definierte Achse, mittig zwischen dem ersten Arbeitskolben und dem zweiten Arbeitskolben angeordnet ist. Dadurch kann die Masse bewegter Bauteile gleichmäßiger verteilt werden. Die Anforderungen an die mechanische Beanspruchbarkeit der Komponenten der Freikolbenvorrichtung kann verringert werden. Idealerweise wird ein gleichmäßigerer und ruhigerer Lauf der Freikolbenvorrichtung ermöglicht.It is advantageous if the further piston-carrying element, based on an axis defined by the free-piston device, is arranged centrally between the first working piston and the second working piston. This allows the mass of moving components to be distributed more evenly. The requirements on the mechanical strength of the components of the free-piston device can be reduced. Ideally, a smoother and smoother running of the free piston device is made possible.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung ist es günstig, wenn der erste Arbeitskolben und der zweite Arbeitskolben beweglich miteinander gekoppelt und relativ zueinander beweglich sind. In a further advantageous embodiment of the free-piston device according to the invention, it is favorable if the first working piston and the second working piston are movably coupled to one another and are movable relative to one another.

Beispielsweise ist es günstig, wenn die mindestens eine Kolbeneinrichtung einen den ersten Arbeitskolben aufweisenden ersten Abschnitt und einen den zweiten Arbeitskolben aufweisenden zweiten Abschnitt umfasst, die jeweils längs einer Achse der Freikolbenvorrichtung beweglich sind, und wenn die Abschnitte unter Steuerung und/oder Regelung der Arbeitstakte der Arbeitskolben relativ zueinander gegengleich bewegbar sind. Der erste und der zweite Abschnitt umfassen bevorzugt jeweils einen Arbeitskolben und ein daran festgelegtes Kolbentragelement, beispielsweise in Gestalt einer Kolbenstange. Die Abschnitte sind koaxial zueinander ausgerichtet und können sich bei Ansteuerung der Arbeitstakte der Arbeitskolben mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung axial gegengleich (antiparallel) bewegen, wobei sie axial voneinander beabstandet sind. Die Arbeitskolben sind bei dieser Ausführungsform beweglich miteinander gekoppelt, wobei durch eine Bewegung eines Arbeitskolbens eine Bewegung des jeweils anderen Arbeitskolbens bewirkt werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, die Masse bewegter Bauteile möglichst gleichmäßig zu verteilen, um dadurch die mechanische Beanspruchbarkeit der Komponenten zu verringern und idealerweise einen ruhigeren und gleichmäßigeren Betrieb der Freikolbenvorrichtung zu erzielen. For example, it is favorable if the at least one piston device comprises a first section having the first working piston and a second section having the second working piston, which are each movable along an axis of the free piston device, and if the sections are under the control and / or regulation of the working cycles of Working piston relative to each other are gegengleich movable. The first and the second section preferably each comprise a working piston and a piston carrier element fixed thereto, for example in the form of a piston rod. The sections are aligned coaxially with each other and can move axially counterparts (antiparallel) in controlling the working cycles of the working piston by means of the control and / or regulating device, wherein they are axially spaced from each other. The working pistons are movably coupled to each other in this embodiment, wherein by a movement of a working piston, a movement of the respective other working piston can be effected. In the present embodiment, it is also possible to distribute the mass of moving components as evenly as possible, thereby reducing the mechanical strength of the components and ideally to achieve a quieter and more uniform operation of the free-piston device.

Als günstig erweist es sich, wenn der erste Arbeitskolben und der zweite Arbeitskolben an einer dem jeweils anderen zweiten beziehungsweise ersten Abschnitt abgewandten Seiten des ersten beziehungsweise des zweiten Abschnitts angeordnet sind. Dies erleichtert es, den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt, zum Beispiel an einander zugewandten Seiten, mechanisch miteinander zu koppeln. It proves to be favorable when the first working piston and the second working piston are arranged on a side facing away from the other second or first portion of the first and the second portion. This makes it easier to mechanically couple the first portion and the second portion, for example on sides facing each other.

Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die mindestens eine Kolbeneinrichtung einen Abstandsänderungsmechanismus umfasst zum Bereitstellen eines unterschiedlichen Abstandes des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts voneinander abhängig vom Arbeitstakt der Arbeitskolben. Durch den Abstandsänderungsmechanismus kann eine bewegliche Kopplung der Arbeitskolben und eine Relativbewegung der Kolben zueinander sichergestellt werden.It proves to be advantageous if the at least one piston device comprises a distance changing mechanism for providing a different distance of the first portion and the second portion from each other depending on the working cycle of the working piston. By the distance changing mechanism, a movable coupling of the working piston and a relative movement of the piston can be ensured to each other.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt einen minimalen Abstand voneinander einnehmen, wenn die Arbeitskolben einen jeweiligen unteren Totpunkt einnehmen und einen maximalen Abstand voneinander einnehmen, wenn die Arbeitskolben einen jeweiligen oberen Totpunkt einnehmen, insbesondere bei der zuvorletzt erwähnten vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung. For example, it may be provided that the first section and the second section occupy a minimum distance from each other when the working pistons occupy a respective bottom dead center and occupy a maximum distance from each other when the working pistons occupy a respective top dead center, in particular in the Previously mentioned advantageous embodiment of the free-piston device according to the invention.

Bei einer konstruktiv einfachen Umsetzung der Freikolbenvorrichtung in der Praxis erweist es sich als günstig, wenn der Abstandsänderungsmechanismus ein Gelenkelement umfasst, das am ersten Abschnitt und am zweiten Abschnitt jeweils um eine quer zur Achse ausgerichtete Drehachse drehbar festgelegt ist, wobei die Drehachsen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Achse angeordnet sind. "Quer zur Achse ausgerichtet" bedeutet vorliegend, dass die Drehachsen eine die Achse der Freikolbenvorrichtung enthaltende Ebene senkrecht schneiden. Das Gelenkelement ist am ersten und am zweiten Abschnitt jeweils um eine Drehachse schwenkbar festgelegt, wobei die Drehachsen auf unterschiedlichen Seiten der Achse angeordnet sind. Das Gelenkelement kann dadurch von der einen Seite der Achse zur gegenüberliegenden Seite der Achse verlaufen und eine Ebene schneiden, welche die Achse der Freikolbenvorrichtung enthält und parallel zu den Drehachsen ausgerichtet ist. Bei einer Bewegung des ersten Abschnitts, hervorgerufen durch eine Bewegung des entsprechenden Arbeitskolbens, kann das Gelenkelement um die jeweiligen Drehachsen verschwenkt werden und dabei eine Bewegung des zweiten Abschnitts und des zweiten Arbeitskolbens bewirken, und umgekehrt. In a structurally simple implementation of the free-piston device in practice, it proves to be advantageous if the distance change mechanism comprises a joint member which is rotatably mounted on the first portion and the second portion each about a transversely oriented axis of rotation axis, wherein the axes of rotation on opposite sides the axis are arranged. As used herein, "transverse to axis" means that the axes of rotation perpendicularly intersect a plane containing the axis of the free piston device. The hinge element is pivotally mounted on the first and second portions each about a rotation axis, wherein the rotation axes are arranged on different sides of the axis. The hinge member may thereby extend from one side of the axle to the opposite side of the axle and intersect a plane containing the axis of the free piston device and aligned parallel to the axes of rotation. In a movement of the first portion, caused by a movement of the corresponding working piston, the joint member can be pivoted about the respective axes of rotation, thereby causing a movement of the second portion and the second working piston, and vice versa.

Als vorteilhaft erweist es sich, wenn das Gelenkelement an der mindestens einen Kolbenaufnahme oder an einem Gehäuse des Freikolbenmotors um eine quer zur Achse ausgerichtet Drehachse drehbar festgelegt ist. Durch Festlegung an der Kolbenaufnahme oder am Gehäuse kann ein zuverlässigerer Betrieb der Freikolbenvorrichtung erzielt werden, bei dem das Gelenkelement gerätefest ist. It proves to be advantageous if the joint element is rotatably fixed to the at least one piston receptacle or to a housing of the free-piston engine about a rotational axis aligned transversely to the axis. By fixing to the piston receptacle or the housing, a more reliable operation of the free piston device can be achieved, in which the joint element is fixed to the device.

Bei einer andersartigen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung ist es günstig, wenn der Abstandsänderungsmechanismus mindestens ein Paar von Gelenkelementen umfasst, deren jeweils eines am ersten Abschnitt beziehungsweise am zweiten Abschnitt drehbar festgelegt ist und die drehbar miteinander verbunden sind, wobei die Drehachsen quer zur Achse ausgerichtet sind. Verschwenken die Gelenkelemente relativ zum ersten beziehungsweise zweiten Abschnitt und relativ zueinander, kann der Abstand der Abschnitte voneinander geändert und dadurch eine Relativbewegung der Arbeitskolben durch mechanische Kopplung erzielt werden.In another advantageous embodiment of the free-piston device according to the invention, it is favorable if the distance-changing mechanism comprises at least one pair of articulated elements, one of which is rotatably fixed to the first section and the second section and which are rotatably connected to each other, wherein the axes of rotation are aligned transversely to the axis , If the articulation elements pivot relative to the first or second section and relative to one another, the spacing of the sections can be changed from one another and thereby a relative movement of the working pistons can be achieved by mechanical coupling.

Vorzugsweise sind zwei Paare von Gelenkelementen vorgesehen, wobei die Paare von Gelenkelementen einander bezüglich der Achse gegenüberliegen. Beispielsweise sind die Paare von Gelenkelemente symmetrisch zueinander bezüglich der Achse angeordnet. Preferably, two pairs of hinge elements are provided, with the pairs of hinge elements facing each other with respect to the axis. For example, the pairs of hinge elements are arranged symmetrically with respect to each other with respect to the axis.

Das Gelenk bzw. die Gelenke, an denen die Gelenkelemente miteinander verbunden sind, sind vorzugsweise in mindestens einer Führung der Freikolbenvorrichtung quer zur Bewegungsrichtung der Kolbeneinrichtung beweglich.The joint or joints, in which the joint elements are connected to each other, are preferably movable transversely to the direction of movement of the piston device in at least one guide of the free-piston device.

Als günstig erweist es sich, wenn die Rückfedereinrichtung mindestens eine Gasfedereinrichtung umfasst oder ausbildet, wobei die Kolbenaufnahme mindestens eine Rückfederkammer aufweist, in der mindestens ein Rückfederraum gebildet ist, und wenn die mindestens eine Kolbeneinrichtung mindestens einen Rückfederkolben umfasst, der den mindestens einen Rückfederraum begrenzt und mit dem ersten Arbeitskolben und/oder dem zweiten Arbeitskolben über mindestens ein Kolbentrageelement gekoppelt ist. Die Gasfedereinrichtung erlaubt es beispielsweise, den Arbeitspunkt des Freikolbenmotors einzustellen, wobei insbesondere eine Einstellung im Betrieb der Freikolbenvorrichtung möglich ist. Die Einstellung des Arbeitspunktes erfolgt insbesondere durch Einstellung der Rückfederkraft der Gasfedereinrichtung, wie dies beispielsweise in der DE 10 2011 000 620 A1 oder DE 10 2006 029 532 A1 beschrieben ist.It proves to be favorable if the return spring device comprises or forms at least one gas spring device, wherein the piston receptacle has at least one return spring chamber, in which at least one resilience space is formed, and if the at least one piston device comprises at least one return spring piston which delimits the at least one resilience space is coupled to the first working piston and / or the second working piston via at least one piston bearing element. The gas spring device allows, for example, to adjust the operating point of the free-piston engine, wherein in particular an adjustment during operation of the free-piston device is possible. The adjustment of the operating point is effected in particular by adjusting the return spring force of the gas spring device, as for example in the DE 10 2011 000 620 A1 or DE 10 2006 029 532 A1 is described.

Ein in der Rückfederkammer aufgenommenes Gas kann unter der Wirkung des Rückfederkolbens komprimiert werden. Bei der nachfolgenden Expansion kann eine Rückfederkraft auf den Rückfederkolben und ein Kolbentragelement desselben, zum Beispiel eine Kolbenstange, ausgeübt werden. Die Kolbenstange kann an einem dem Rückfederkolben gegenüberliegenden Ende einen Arbeitskolben umfassen. Denkbar ist, wie vorstehend erläutert, auch, dass das Kolbentragelement mit einem zwei Arbeitskolben mechanisch miteinander koppelnden Kopplungselement verbunden ist. A gas taken up in the rebound chamber can be compressed under the action of the return spring piston. In the subsequent expansion, a return spring force can be exerted on the return spring piston and a piston-carrying element of the same, for example a piston rod. The piston rod may comprise a working piston at an end opposite the return spring piston. It is also conceivable, as explained above, that the piston-carrying element is connected to a coupling element which is mechanically coupled to one another by two working pistons.

Alternativ oder ergänzend zu einer Gasfedereinrichtung kann die Rückfedereinrichtung mechanisch ausgebildet sein, beispielsweise eine mechanische Feder umfassen. Alternatively or in addition to a gas spring device, the return spring means may be mechanically formed, for example comprise a mechanical spring.

Günstig ist es, wenn die Rückfedereinrichtung eine erste Rückfedereinheit umfasst, die dem ersten Arbeitskolben zugeordnet ist und eine zweite Rückfedereinheit, die dem zweiten Arbeitskolben zugeordnet ist, wobei jede Rückfedereinheit über einen Rückfederkolben, der über ein Kolbentragelement mit einem der Arbeitskolben verbunden ist, auf den jeweiligen Arbeitskolben einwirkt. Jede Rückfedereinheit kann eine Rückfederkammer, einen Rückfederraum und einen darin angeordneten Rückfederkolben umfassen. Jeder Rückfederkolben ist mit einem der Arbeitskolben über ein Kolbentragelement, insbesondere eine Kolbenstange, verbunden. Dadurch kann jede Rückfedereinheit für sich eine Rückfederkraft bereitstellen, die auf den jeweiligen Arbeitskolben einwirkt.It is advantageous if the return spring device comprises a first return spring unit which is assigned to the first working piston and a second return spring unit which is assigned to the second working piston, wherein each return spring unit is connected to the piston by means of a return spring piston which is connected to one of the working pistons via a piston bearing element respective working piston acts. Each return spring unit may comprise a springback chamber, a resilience space, and a return spring piston disposed therein. Each return spring piston is connected to one of the working pistons via a piston-carrying element, in particular a piston rod. As a result, each return spring unit can provide a spring-back force for itself, which acts on the respective working piston.

Bei einer andersartigen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Rückfedereinrichtung dem ersten Arbeitskolben und dem zweiten Arbeitskolben gemeinsam zugeordnet ist und über einen Rückfederkolben auf ein Kolbentragelement einwirkt, das mit beiden Arbeitskolben gekoppelt ist. Wie vorstehend erwähnt kann die Rückstellkraft über ein am Rückfederkolben festgelegtes Kolbentragelement insbesondere auf das vorstehend erwähnte Kopplungselement ausgeübt werden, welches seinerseits mit den Kolbentragelementen der Arbeitskolben verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist beiden Arbeitskolben eine gemeinsame Rückfedereinrichtung zugeordnet, bei der nur eine Rückfederkammer und ein Rückfederraum zum Einsatz kommen kann. In another advantageous embodiment, it can be provided that the return spring device is assigned to the first working piston and the second working piston together and acts via a return spring piston on a piston supporting element, which is coupled with two working pistons. As mentioned above, the restoring force can be exerted via a piston supporting element fixed to the return spring piston, in particular to the above-mentioned coupling element, which in turn is connected to the piston carrying elements of the working piston. In this embodiment, both working piston associated with a common return spring means, in which only a spring-back chamber and a resilience space can be used.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung, bei der die Rückfedereinrichtung mindestens eine Gasfedereinrichtung umfasst oder ausbildet, kann vorgesehen sein, dass von der ersten Expansionskammer und/oder der zweiten Expansionskammer ein Rückfederraum gebildet ist, wobei der Expansionsraum der Expansionskammer und der Rückfederraum bezüglich einer Volumenänderung invers zueinander sind. Eine Volumenänderung des Expansionsraums der Expansionskammer kann synchron zu einer Volumenänderung des Rückfederraums in derselben Expansionskammer erfolgen, wobei eine Volumenerhöhung des Expansionsraums eine Volumenerniedrigung des Rückfederraums bewirkt und umgekehrt. In a further advantageous embodiment of the free-piston device according to the invention, in which the return spring device comprises or forms at least one gas spring device, it can be provided that a resilience space is formed by the first expansion chamber and / or the second expansion chamber, wherein the expansion space of the expansion chamber and the resilience space with respect to a Volume change are inverse to each other. A volume change of the expansion space of the expansion chamber may be in synchronism with a volume change of the resilience space in the same expansion chamber, wherein an increase in volume of the expansion space causes a decrease in the volume of the resilience space, and vice versa.

Der Rückfederraum ist bevorzugt von einem Rückfederkolben der Kolbeneinrichtung begrenzt, wobei besonders bevorzugt der Rückfederkolben durch den Arbeitskolben in der Expansionskammer gebildet ist, in welcher der Expansionsraum und der Rückfederraum gebildet sind. Bei einer Bewegung des Arbeitskolbens lässt sich das Volumen des Expansionsraumes und das Volumen des Rückfederraumes synchron und invers zueinander ändern, und dies auf konstruktiv einfache Weise. Der Arbeitskolben kann mit einer ersten Kolbenseite den Expansionsraum und mit einer zweiten, der ersten Kolbenseite gegenüberliegenden Kolbenseite den Rückfederraum begrenzen. Zudem kann eine kompakte Bauform des Freikolbenmotors erzielt werden.The resilience space is preferably delimited by a return spring piston of the piston device, the return spring piston particularly preferably being formed by the working piston in the expansion chamber, in which the expansion space and the resilience space are formed. During a movement of the working piston, the volume of the expansion space and the volume of the resilience space can be changed synchronously and inversely to one another, and this in a structurally simple manner. The working piston can define the expansion space with a first side of the piston and the return spring space with a second side of the piston opposite the first side of the piston. In addition, a compact design of the free-piston engine can be achieved.

Besonders bevorzugt sind beide Expansionskammern derart gestaltet, dass sie eine Expansionskammer und einen Rückfederraum bilden, wobei dem ersten Expansionsraum ein erster Rückfederraum und dem zweiten Expansionsraum ein zweiter Rückfederraum zugeordnet sind. Particularly preferably, both expansion chambers are designed such that they form an expansion chamber and a resilience space, wherein the first expansion space, a first resilience space and the second expansion space, a second resilience space are assigned.

Wie bereits erwähnt ist es günstig, wenn die von der Rückfedereinrichtung ausgeübte Rückfederkraft im Betrieb der Freikolbenvorrichtung steuerbar und/oder regelbar ist, wie dies zum Beispiel in der DE 10 2011 000 620 A1 oder der DE 10 2006 029 532 A1 beschrieben ist.As already mentioned, it is favorable if the return spring force exerted by the return spring device can be controlled and / or regulated during operation of the free piston device, as described, for example, in US Pat DE 10 2011 000 620 A1 or the DE 10 2006 029 532 A1 is described.

Von Vorteil ist es, wenn der mindestens eine Freikolbenmotor eine Energiekopplungseinrichtung umfasst zum Aus- und/oder Einkoppeln von Energie aus der beziehungsweise in die mindestens eine Kolbeneinrichtung. Die Energiekopplungseinrichtung erlaubt es, mechanische kinetische Energie der mindestens einen Kolbeneinrichtung durch Wandlung auszukoppeln. Alternativ oder ergänzend kann Energie über die Energiekopplungseinrichtung in mechanische kinetische Energie gewandelt in die mindestens eine Kolbeneinrichtung eingekoppelt werden. Die Energiekopplungseinrichtung kann auf vielfältige Weise ausgestaltet sein, beispielsweise elektrisch, mechanisch, pneumatisch und/oder hydraulisch.It is advantageous if the at least one free-piston engine comprises an energy coupling device for discharging and / or coupling energy from or into the at least one piston device. The energy coupling device makes it possible to decouple mechanical kinetic energy of the at least one piston device by conversion. Alternatively or additionally, energy can be converted via the energy coupling device into mechanical kinetic energy into the at least one piston device. The energy coupling device can be designed in many ways, for example electrically, mechanically, pneumatically and / or hydraulically.

Bei einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung ist es von Vorteil, wenn die Energiekopplungseinrichtung mindestens einen elektrischen Lineartrieb umfasst mit einer Spulenanordnung und einer relativ dazu beweglichen Magnetanordnung. Der elektrische Lineartrieb (Lineargenerator) erlaubt es, die mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, die konstruktiv einfach gespeichert werden kann. Umgekehrt kann elektrische Energie über den Lineartrieb, in die mindestens eine Kolbeneinrichtung eingekoppelt, in mechanische Energie gewandelt werden. In a structurally simple embodiment, it is advantageous if the energy coupling device comprises at least one electric linear drive with a coil arrangement and a magnet arrangement movable relative thereto. The electric linear drive (linear generator) makes it possible to convert the mechanical energy into electrical energy, which can be easily stored in a constructive way. Conversely, electrical energy can be converted into mechanical energy via the linear drive, into which at least one piston device is coupled.

Vorzugsweise ist die Spulenanordnung ortsfest zur Kolbenaufnahme angeordnet, und die Magnetordnung ist an einem Kolbentragelement eines Arbeitskolbens festgelegt. Dadurch kann eine konstruktiv einfache Ausgestaltung des Lineartriebs erzielt werden. Die Magnetanordnung kann längs der Achse alternierend gepolte angeordnete Magnete umfassen, die mit ortsfesten, etwa an der Kolbenaufnahme oder an einem Gehäuse der Freikolbenvorrichtung angeordneten Spulen zusammenwirken können.Preferably, the coil assembly is arranged stationary to the piston receiving, and the magnetic order is fixed to a piston supporting member of a working piston. As a result, a structurally simple embodiment of the linear drive can be achieved. The magnet arrangement may comprise magnets arranged alternately in a poleward direction along the axis, which magnets may cooperate with stationary coils arranged approximately on the piston receptacle or on a housing of the free-piston device.

Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Bewegung der mindestens einen Kolbeneinrichtung mittels der Energiekopplungseinrichtung in Betrieb der Freikolbenvorrichtung steuerbar und/oder regelbar ist. Dies erlaubt es, einen Arbeitspunkt des mindestens einen Freikolbenmotors in dessen Betrieb einzustellen. Zu diesem Zweck kann die Energiekopplungseinrichtung mit der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung in Wirkverbindung stehen.It proves to be advantageous if the movement of the at least one piston device can be controlled and / or regulated by means of the energy coupling device during operation of the free piston device. This makes it possible to set an operating point of the at least one free-piston engine in its operation. For this purpose, the energy coupling device can be in operative connection with the control and / or regulating device.

Günstig ist es, wenn die Energiekopplungseinrichtung eine erste Energiekopplungseinheit umfasst, die dem ersten Arbeitskolben zugeordnet ist, und eine zweite Energiekopplungseinheit, die dem zweiten Arbeitskolben zugeordnet ist, wobei jede Energiekopplungseinheit an einem Kolbentragelement des jeweiligen Arbeitskolbens angeordnet ist und mit diesem zusammenwirkt. Beispielsweise ist vorgesehen, dass an jedem einem Arbeitskolben zugeordneten Kolbentragelement eine Magnetanordnung festgelegt ist, die mit einer ortsfesten Spulenanordnung zusammenwirkt. Die Bewegung jedes Arbeitskolbens für sich kann dadurch genutzt werden, um dessen mechanische kinetische Energie auszukoppeln, oder Energie kann in die mindestens eine Kolbeneinrichtung eingekoppelt werden.It is favorable if the energy coupling device comprises a first energy coupling unit, which is assigned to the first working piston, and a second energy coupling unit, which is assigned to the second working piston, wherein each Energy coupling unit is arranged on a piston support member of the respective working piston and cooperates with this. For example, it is provided that a magnet arrangement is fixed to each piston piston associated with a working piston, which cooperates with a stationary coil arrangement. The movement of each working piston can be used by itself to decouple its mechanical kinetic energy, or energy can be coupled into the at least one piston device.

Bei einer andersartigen vorteilhaften Ausführungsform ist es günstig, wenn die Energiekopplungseinrichtung dem ersten Arbeitskolben und dem zweiten Arbeitskolben zugeordnet ist, wobei die Energiekopplungseinrichtung an einem Kolbentragelement für den ersten Arbeitskolben und den zweiten Arbeitskolben angeordnet ist.In another advantageous embodiment, it is favorable if the energy coupling device is assigned to the first working piston and the second working piston, wherein the energy coupling device is arranged on a piston supporting element for the first working piston and the second working piston.

Von Vorteil ist es, wenn die Freikolbenvorrichtung einen ersten Freikolbenmotor umfasst und einen zweiten Freikolbenmotor, die identisch oder im Wesentlichen identisch sind und die so angeordnet sind, dass sie bezüglich einer Symmetrieebene symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch zueinander sind, welche Symmetrieebene senkrecht zu einer Achse der Freikolbenvorrichtung ist, längs derer die jeweilige mindestens eine Kolbeneinrichtung beweglich ist. It is advantageous if the free piston device comprises a first free piston engine and a second free piston engine, which are identical or substantially identical and which are arranged so that they are symmetrical or substantially symmetrical to each other with respect to a plane of symmetry, which plane of symmetry perpendicular to an axis of Free piston device is along which the respective at least one piston device is movable.

Dabei ist es von Vorteil, wenn über die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung die Arbeitstakte der Arbeitskolben so steuerbar und/oder regelbar sind, dass die mindestens eine Kolbeneinrichtung des ersten Freikolbenmotors und die mindestens eine Kolbeneinrichtung des zweiten Freikolbenmotors gegengleich bewegbar sind. Dies erlaubt es, bei der Freikolbenvorrichtung einen Massen- und Momentenausgleich sicherzustellen. Die Freikolbenmotoren sind so symmetrisch relativ zueinander angeordnet, dass die jeweiligen Kolbeneinrichtungen gegengleich axial bewegt werden können, wobei jeder Freikolbenmotor zwei Arbeitskolben umfasst, die mechanisch gekoppelt sind und deren Arbeitstakte um zwei Arbeitstakte des Viertaktbetriebes zeitversetzt sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind insbesondere die Arbeitstakte der Freikolbenmotoren identisch, d. h. zu jedem Arbeitskolben eines Freikolbenmotors existiert ein Arbeitskolben des jeweils anderen Freikolbenmotors, der denselben Arbeitstakt ausführt.It is advantageous if the working cycles of the working piston are controllable and / or controllable via the control and / or regulating device such that the at least one piston device of the first free-piston engine and the at least one piston device of the second free-piston engine are movable in opposite directions. This makes it possible to ensure a mass and torque compensation in the free-piston device. The free-piston engines are arranged symmetrically relative to each other, that the respective piston devices can be moved against the same axial, each free-piston engine comprises two working pistons, which are mechanically coupled and the power strokes are time-offset by two power strokes of the four-stroke operation. In the present embodiment, in particular, the power strokes of the free-piston engines are identical, i. H. to each working piston of a free-piston engine, there is a working piston of the other free piston engine, which executes the same power stroke.

Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Freikolbenvorrichtung. Ein erfindungsgemäßes Verfahren, das die eingangs gestellte Aufgabe löst, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Freikolbenvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art so betrieben wird, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung einen Viertaktbetrieb des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens steuert und/oder regelt, wobei die Arbeitstakte des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens um zwei Arbeitstakte des Viertaktbetriebes zeitversetzt sind.As mentioned above, the invention also relates to a method for operating a free-piston device. An inventive method, which solves the object set initially, is characterized in that a free-piston device of the type described above is operated so that the control and / or regulating device controls a four-stroke operation of the first working piston and the second working piston and / or regulated, wherein the working cycles of the first working piston and the second working piston are time-delayed by two working cycles of the four-stroke operation.

Die bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung der erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung beschriebenen Vorteile können unter Einsatz des Verfahrens erzielt werden. Diesbezüglich wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf voranstehende Erläuterungen verwiesen.The advantages already described in connection with the explanation of the free-piston device according to the invention can be achieved using the method. In this regard, to avoid repetition, reference is made to the above explanations.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet werden, dessen Merkmale bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung vorteilhafter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung erwähnt wurden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird diesbezüglich ebenfalls auf die voranstehenden Erläuterungen verwiesen.In particular, it can be provided that advantageous embodiments of the method according to the invention are used, the features of which have already been mentioned in connection with the explanation of advantageous embodiments of the free-piston device according to the invention. To avoid repetition, reference is also made in this respect to the above explanations.

Insbesondere ist es günstig, wenn die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Arbeitstakte des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens mindestens eines der Folgenden steuert und/oder regelt:

  • – eine an der ersten Expansionskammer und/oder der zweiten Expansionskammer angeordnete Ventileinrichtung;
  • – eine an der ersten Expansionskammer und/oder der zweiten Expansionskammer angeordnete Zündeinrichtung;
  • – der ersten Expansionskammer und/oder der zweiten Expansionskammer angeordnete Einspritzeinrichtung;
  • – eine Mischeinrichtung zum Bereitstellen des Arbeitsmediums als Brennstoff-Oxidator-Gemisch;
  • – eine Ladeeinrichtung zum Bereitstellen eines Volumenstroms des Arbeitsmediums.
In particular, it is expedient for the control and / or regulating device for controlling and / or regulating the working cycles of the first working piston and the second working piston to control and / or regulate at least one of the following:
  • - A arranged on the first expansion chamber and / or the second expansion chamber valve means;
  • - An arranged on the first expansion chamber and / or the second expansion chamber ignition device;
  • - the first expansion chamber and / or the second expansion chamber arranged injection device;
  • - A mixing device for providing the working medium as a fuel-oxidizer mixture;
  • - A charging device for providing a volume flow of the working medium.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the invention is used in conjunction with the drawings for a more detailed explanation of the invention. Show it:

1: eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung; 1 a schematic representation of a first preferred embodiment of a free-piston device according to the invention;

2: eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung; 2 a schematic representation of a second preferred embodiment of a free-piston device according to the invention;

3: eine schematische Darstellung einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung; 3 a schematic representation of a third preferred embodiment of a free-piston device according to the invention;

4: eine schematische Darstellung einer vierten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung und 4 a schematic representation of a fourth preferred embodiment of a free-piston device according to the invention and

5: eine schematische Darstellung einer fünften bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung. 5 : A schematic representation of a fifth preferred embodiment of a free-piston device according to the invention.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegte vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung. Sie umfasst einen Freikolbenmotor 12, der eine Kolbenaufnahme 14 aufweist, die beispielsweise durch ein in der Zeichnung nicht gezeigtes Gehäuse der Freikolbenvorrichtung 10 gebildet wird. In der Kolbenaufnahme 14 ist eine Kolbeneinrichtung 16 längs einer von ihr definierten Achse 18 linear beweglich angeordnet. 1 shows a schematic representation of a total with the reference numeral 10 occupied advantageous embodiment of a free piston device according to the invention. It includes a free-piston engine 12 holding a piston 14 has, for example, by a not shown in the drawing housing the free piston device 10 is formed. In the piston receptacle 14 is a piston device 16 along an axis defined by it 18 arranged linearly movable.

Bei der Freikolbenvorrichtung 10 umfasst die Kolbeneinrichtung 16 einen ersten Arbeitskolben 20 und einen zweiten Arbeitskolben 22. Die Arbeitskolben 20 und 22 sind an Kolbentragelementen 24 beziehungsweise 26 festgelegt, die vorliegend ausgestaltet sind als Kolbenstangen. An ihren den Arbeitskolben 20, 22 gegenüberliegenden Enden sind die Kolbenstangen 26 durch ein von der Kolbeneinrichtung 16 umfasstes Kopplungselement 28 fest miteinander verbunden, welches senkrecht zur Achse 18 ausgerichtet ist. Auf diese Weise sind die Arbeitskolben 20 und 22 starr miteinander gekoppelt.In the free piston device 10 includes the piston device 16 a first working piston 20 and a second working piston 22 , The working pistons 20 and 22 are on piston bearing elements 24 respectively 26 set, which are designed in this case as piston rods. At her the working piston 20 . 22 opposite ends are the piston rods 26 through one of the piston means 16 comprising coupling element 28 firmly connected to each other, which is perpendicular to the axis 18 is aligned. In this way, the working pistons 20 and 22 rigidly coupled with each other.

Die Kolbeneinrichtung 16 umfasst ferner einen Rückfederkolben 30, der an einem Kolbentragelement 32 festgelegt ist, vorliegend ebenfalls ausgestaltet als Kolbenstange. Die Kolbenstange 32 ist an ihrer dem Rückfederkolben 30 gegenüberliegenden Ende fest mit dem Kupplungselement 28 verbunden. Die Kolbenstange 32 definiert die Achse 18.The piston device 16 further comprises a return spring piston 30 that is attached to a piston carrier 32 is set, in this case also designed as a piston rod. The piston rod 32 is at her the recoil piston 30 opposite end fixed to the coupling element 28 connected. The piston rod 32 defines the axis 18 ,

Die Kolbenaufnahme 14 weist zwei seitlich nebeneinander angeordnete Expansionskammern 34 und 36 auf, die Expansionsräume 38 beziehungsweise 40 bilden. Die Arbeitskolben 20 und 22 begrenzen die Expansionsräume 38 beziehungsweise 40 jeweils mit einer Kolbenseite. Die Expansionsräume 38 und 40 sind vorliegend insbesondere Verbrennungsräume, in denen ein Arbeitsmedium verbrennen kann, um die Arbeitskolben 20 und 22 zu bewegen und damit die Kolbeneinrichtung 16 anzutreiben. Das Arbeitsmedium ist ein Treibstoff mit Oxidator (insbesondere Luft), wobei als Treibstoff beispielsweise Benzin, Diesel, Wasserstoff oder Methan zum Einsatz kommen kann.The piston receiver 14 has two laterally juxtaposed expansion chambers 34 and 36 on, the expansion spaces 38 respectively 40 form. The working pistons 20 and 22 limit the expansion areas 38 respectively 40 each with a piston side. The expansion spaces 38 and 40 In the present case, in particular combustion chambers in which a working medium can burn, around the working pistons 20 and 22 to move and thus the piston device 16 drive. The working medium is a fuel with oxidizer (in particular air), wherein as fuel, for example, gasoline, diesel, hydrogen or methane can be used.

Vorliegend ist an der Stirnseite jeder Expansionskammer 34, 36 ein Einlass 42 und ein Auslass 44 angeordnet, an die eine Zuführleitung 43 beziehungsweise eine Abführleitung 45 angeschlossen sind. Es können mehr als nur ein Einlass und eine Zuführleitung sowie mehr als nur ein Auslass und ein Abführleitung vorgesehen sein. Über den Einlass 42 kann das Arbeitsmedium in die jeweilige Expansionskammer 34, 36 eingekoppelt werden. Über den Auslass 44 können Verbrennungsprodukte und unverbranntes Arbeitsmedium aus der jeweiligen Expansionskammer 34, 36 abgeführt werden. In the present case, every expansion chamber is on the front side 34 . 36 an inlet 42 and an outlet 44 arranged, to which a supply line 43 or a discharge line 45 are connected. There may be more than one inlet and one delivery line and more than one outlet and discharge line. About the inlet 42 can the working fluid in the respective expansion chamber 34 . 36 be coupled. About the outlet 44 can combustion products and unburned working medium from the respective expansion chamber 34 . 36 be dissipated.

Am jeweiligen Einlass 42 ist ein Ventil 46 angeordnet, das über eine Steuerleitung 47 mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 der Freikolbenvorrichtung 10 in Wirkverbindung steht. Unter Ansteuerung durch die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 kann der Einlass 42 gesteuert geöffnet und gesperrt werden. Am jeweiligen Auslass 44 ist ein Ventil 50 angeordnet, das über eine Steuerleitung 51 mit Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 in Wirkverbindung steht. Der Auslass 44 lässt sich dadurch gesteuert öffnen und sperren.At the respective inlet 42 is a valve 46 arranged, via a control line 47 with a control and / or regulating device 48 the free piston device 10 is in active connection. Under control by the control and / or regulating device 48 can the inlet 42 controlled open and locked. At the respective outlet 44 is a valve 50 arranged, via a control line 51 with control and / or regulating device 48 is in active connection. The outlet 44 can thereby be controlled open and lock.

Weiter ist an jeder Expansionskammer 34, 36, beispielsweise stirnseitig, eine Zündeinrichtung 52 angeordnet. Die Zündeinrichtung 52 ist über eine Steuerleitung 53 mit der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 in Wirkverbindung. Durch entsprechende Ansteuerung von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 kann die jeweilige Zündeinrichtung 52 das Arbeitsmedium im jeweiligen Expansionsraum 38, 40 zünden, woraufhin dieses verbrennt und die Arbeitskolben 20, 22 antreibt. Dabei kann der jeweilige Arbeitskolben 20, 22 von einem oberen Totpunkt OT zu einem unteren Totpunkt UT bewegt werden.Next is at each expansion chamber 34 . 36 , For example, the front side, an ignition device 52 arranged. The ignition device 52 is via a control line 53 with the control and / or regulating device 48 in active connection. By appropriate control of the control and / or regulating device 48 can the respective ignition device 52 the working medium in the respective expansion area 38 . 40 ignite, whereupon this burns and the power pistons 20 . 22 drives. In this case, the respective working piston 20 . 22 be moved from a top dead center OT to a bottom dead center UT.

Bei der Freikolbenvorrichtung 10 ist es möglich, dass die Steuerungs- und/ oder Regelungseinrichtung 48 die Ventile 46, 50 und die Zündeinrichtung 52 der Expansionskammern 34, 36 unabhängig voneinander ansteuert. Dies erlaubt es einen jeweiligen Arbeitstakt der Arbeitskolben 20, 22 getrennt voneinander einzustellen. Insbesondere ist es möglich, die Arbeitszyklen der Arbeitskolben 20, 22 so zu steuern, dass diese jeweils vier Arbeitstakte ausführen, die Freikolbenvorrichtung 10 also im Viertaktverfahren betrieben wird, wobei jeder Arbeitskolben 20, 22 ihm zugeordnete Viertaktzyklen ausführt. Darauf wird nachfolgend noch eingegangen.In the free piston device 10 it is possible that the control and / or regulating device 48 the valves 46 . 50 and the ignition device 52 the expansion chambers 34 . 36 independently of each other. This allows a respective power stroke of the working piston 20 . 22 set separately. In particular, it is possible the working cycles of the working piston 20 . 22 to be controlled so that they each perform four work cycles, the free piston device 10 So operated in four-stroke process, each working piston 20 . 22 executes four-stroke cycles associated with it. This will be discussed below.

Der Freikolbenmotor 12 umfasst eine Rückfedereinrichtung 54, die vorliegend als Gasfedereinrichtung ausgestaltet ist. Die Rückfedereinrichtung 54 weist eine von der Kolbenaufnahme 14 gebildete Rückfederkammer 56 auf, in der ein Rückfederraum 58 gebildet ist. Der Rückfederkolben 30 begrenzt mit einer Seite den Rückfederraum 58. Der Rückfederraum 58 weist ein variables Volumen auf, und in ihm ist ein komprimierbares Gas aufgenommen.The free-piston engine 12 comprises a return spring device 54 , which is designed here as a gas spring device. The return spring device 54 has one of the piston receiving 14 formed springback chamber 56 on, in which a resilience space 58 is formed. The recoil piston 30 bounded with one side of the resilience space 58 , The resilience space 58 has a variable volume, and a compressible gas is received therein.

An der Rückfederkammer 56 ist ein Ein- und/oder Auslass 64 angeordnet. Durch den Ein- und/oder Auslass 64 kann Gas in den Rückfederraum 58 eingekoppelt oder aus diesem abgelassen werden. Am Ein- und/oder Auslass 64 ist ein Ventil 66 angeordnet, das über eine Steuerleitung 68 mit der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 wirkverbunden ist. Das Ventil 66 kann angesteuert werden, um den Ein- und/oder Auslass 64 zu öffnen beziehungsweise zu sperren. At the springback chamber 56 is an inlet and / or outlet 64 arranged. Through the inlet and / or outlet 64 can gas in the resilience space 58 coupled or drained from this. At the inlet and / or outlet 64 is a valve 66 arranged, via a control line 68 with the control and / or regulating device 48 is actively connected. The valve 66 can be controlled to the inlet and / or outlet 64 to open or lock.

Die Rückfedereinrichtung 54 kann doppeltwirkend sein. Beispielsweise kann sie ergänzend zum Gas ein mechanisches elastisches Element umfassen, beispielsweise in Gestalt einer Feder, die am Rückfederkolben 30 an dessen dem Rückfederraum 58 abgewandten Seite und an der Rückfederkammer 56 angreift. Es kann von der Rückfederkammer 56 auch ein Kompressionsraum enthaltend ein kompressibles Gas gebildet sein. Der Kompressionsraum kann an der dem Rückfederraum 58 abgewandten Seite des Rückfederkolbens 30 angeordnet sein und von diesem begrenzt sein.The return spring device 54 can be double acting. For example, it may comprise, in addition to the gas, a mechanical elastic element, for example in the form of a spring, on the return spring piston 30 at whose the springback space 58 opposite side and at the rebound chamber 56 attacks. It may be from the springback chamber 56 Also, a compression space containing a compressible gas may be formed. The compression space may be at the rebound space 58 opposite side of the return spring piston 30 be arranged and limited by this.

Die Funktionsweise der Rückfedereinrichtung 54 ist im Einzelnen in der DE 10 2011 000 620 A1 derselben Anmelderin beschrieben, auf die insoweit verwiesen wird. Vorliegend ist lediglich von Bedeutung, dass durch Kompression des Gases im Rückfederraum 58 eine Rückfederkraft auf den Rückfederkolben 30, die Kolbenstange 32, das Kopplungselement 28 und über die Kolbenstangen 24, 26 auf die Arbeitskolben 20 beziehungsweise 22 ausgeübt werden kann. Führt einer der Arbeitskolben 20, 22 den Arbeitstakt aus, wird die Kolbeneinrichtung 16 zum Komprimieren des Gases in Rückfederraum 58 axial bewegt. Die bei der Expansion des Gases im Rückfederraum 58 auftretende Rückfederkraft bewegt die Kolbeneinrichtung 16 axial in die entgegengesetzte Richtung. The operation of the return spring means 54 is in detail in the DE 10 2011 000 620 A1 the same applicant, to which reference is made. In the present case, it is only important that compression of the gas in the resilience space 58 a spring-back force on the recoil piston 30 , the piston rod 32 , the coupling element 28 and over the piston rods 24 . 26 on the power pistons 20 respectively 22 can be exercised. Leads one of the working pistons 20 . 22 the power stroke, the piston device 16 for compressing the gas in resilience space 58 moved axially. The in the expansion of the gas in the resilience space 58 occurring return spring force moves the piston device 16 axially in the opposite direction.

Der Freikolbenmotor 12 umfasst ferner eine Energiekopplungseinrichtung 70, die vorliegend als elektrisch wirksame Energiekopplungseinrichtung ausgestaltet ist. Sie umfasst einen elektrischen Lineartrieb 72. Der Lineartrieb 72 umfasst eine Magnetanordnung 74, die an der Kolbenstange 32 festgelegt und mit dieser beweglich ist. Die Magnetanordnung 74 weist alternierend gepolte Magnete auf. The free-piston engine 12 further comprises an energy coupling device 70 , which in the present case is designed as an electrically effective energy coupling device. It includes a linear electric drive 72 , The linear drive 72 includes a magnet assembly 74 attached to the piston rod 32 fixed and movable with this. The magnet arrangement 74 has alternating poled magnets.

Der Lineartrieb 72 umfasst ferner eine Spulenanordnung 76, die gerätefest ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Spulenanordnung 76 an der Kolbenaufnahme 14 oder einem in der Zeichnung nicht gezeigten Gehäuse der Freikolbenvorrichtung 10 festgelegt. Die Spulenanordnung 76 umfasst Spulen, die die Magnetanordnung 74 ringförmig umgeben. The linear drive 72 further includes a coil assembly 76 , which is designed fixed device. For example, the coil arrangement 76 at the piston receiver 14 or a housing, not shown in the drawing of the free-piston device 10 established. The coil arrangement 76 includes coils that the magnet assembly 74 surrounded by a ring.

Der Lineartrieb 72 ist über eine Leitung 78 elektrisch mit der Steuerungsund/oder Regelungseinrichtung 48 gekoppelt. Dies erlaubt es zum Einen, den Lineartrieb 72 von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 anzusteuern, um den Arbeitspunkt des Freikolbenmotors 12 (auch in dessen Betrieb) in an sich bekannter Weise einzustellen. Dabei kann dem Lineartrieb 72 elektrische Energie zugeführt werden, die in mechanische kinetische Energie der Kolbeneinrichtung 16 gewandelt werden kann.The linear drive 72 is over a line 78 electrically with the control and / or regulating device 48 coupled. This allows, on the one hand, the linear drive 72 from the control and / or regulating device 48 to control the working point of the free-piston engine 12 (also in its operation) in a conventional manner. In this case, the linear drive 72 electrical energy is supplied, resulting in mechanical kinetic energy of the piston device 16 can be changed.

Umgekehrt kann mechanische kinetische Energie der Kolbeneinrichtung durch den Lineartrieb 72 in elektrische Energie gewandelt werden. Diese elektrische Energie kann in einem in der Zeichnung nicht gezeigten Energiespeicher gespeichert werden oder einem elektrischen Verbraucher zugeführt werden. Conversely, mechanical kinetic energy of the piston device through the linear drive 72 be converted into electrical energy. This electrical energy can be stored in an energy storage, not shown in the drawing, or supplied to an electrical load.

Wie bereits erwähnt, können die Arbeitskolben 20 und 22 bei der Freikolbenvorrichtung 10 unter Ansteuerung der Ventile 46, 50 und der Zündeinrichtungen 52 jeweils im Viertaktbetrieb betrieben werden. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 kann die Arbeitstakte insbesondere so steuern, dass die Arbeitstakte um zwei Arbeitstakte des Viertaktbetriebes zeitversetzt sind. Dadurch können sich die Arbeitstakte der Arbeitskolben 20, 22 um zwei Arbeitstakte unterscheiden.As already mentioned, the working pistons 20 and 22 in the free piston device 10 under control of the valves 46 . 50 and the ignition devices 52 each operated in four-stroke mode. The control and / or regulating device 48 In particular, the work cycles can be controlled such that the power strokes are time-delayed by two power strokes of the four-stroke operation. This allows the working cycles of the working piston 20 . 22 to distinguish two working cycles.

Während der Arbeitskolben 20 einen Ansaugtakt ausführt, kann der Arbeitskolben 22 einen Verbrennungstakt ausführen (1) und umgekehrt. Während der Arbeitskolben 20 einen Verdichtungstakt ausführt, kann der Arbeitskolben 22 einen Ausstoßtakt ausführen (nicht gezeigt) und umgekehrt. Da die Arbeitskolben 20, 22 ferner starr und unbeweglich miteinander über das Kopplungselement 28 mechanisch gekoppelt sind, kann eine Bewegung eines Arbeitskolbens 20, 22 eine Bewegung des jeweils anderen Arbeitskolbens bewirken. Die Arbeitskolben bewegen sich insbesondere synchron. While the working piston 20 performs an intake stroke, the working piston 22 perform a combustion cycle ( 1 ) and vice versa. While the working piston 20 performs a compression stroke, the working piston 22 perform an exhaust stroke (not shown) and vice versa. Because the working pistons 20 . 22 further rigid and immovable with each other via the coupling element 28 mechanically coupled, can be a movement of a working piston 20 . 22 cause a movement of the other working piston. The working pistons move in particular synchronously.

Dies erlaubt es, mit der Freikolbenvorrichtung 10 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Beispielsweise steuert die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 zunächst einen Verbrennungstakt des Arbeitskolbens 22 (gezeigt in 1, wobei der Arbeitskolben 22 sich bereits bis zum unteren Totpunkt UT bewegt hat). Durch die Verbrennung wird der Arbeitskolben 22 und damit die Kolbeneinrichtung 16 unter Kompression des Gases im Rückfederraum 58 bewegt. Aufgrund der starren mechanischen Kopplung führt dies dazu, dass auch der Arbeitskolben 20 bewegt wird. Die Bewegung beider Arbeitskolben 20, 22 erfolgt synchron, mit gleichem Hub und parallel zueinander. Durch Ansteuerung der Ventile 46, 50 und der Zündeinrichtung 52 wird dessen erster Arbeitstakt (Ansaugen von Arbeitsmedium) gesteuert. Bei der Expansion des Gases im Rückfederraum 58 wird die Kolbeneinrichtung 16 unter der Wirkung der Rückfederkraft in entgegengesetzter Richtung bewegt, wobei der Arbeitskolben 20 einen Verdichtungstakt und der Arbeitskolben 22 einen Ausstoßtakt ausführt. In entsprechender Weise werden die Ventile 46, 50 angesteuert. This allows it with the free piston device 10 to perform a preferred embodiment of a method according to the invention. For example, the control and / or regulating device controls 48 first a combustion cycle of the working piston 22 (shown in 1 , the working piston 22 has already moved to bottom dead center UT). By burning the working piston 22 and thus the piston device 16 under compression of the gas in the springback space 58 emotional. Due to the rigid mechanical coupling, this leads to the fact that the working piston 20 is moved. The movement of both working pistons 20 . 22 is synchronous, with the same stroke and parallel to each other. By controlling the valves 46 . 50 and the ignition device 52 whose first power stroke (suction of working medium) is controlled. During expansion of the gas in the springback space 58 becomes the piston device 16 under the action of the recoil force in opposite Direction moves, the working piston 20 a compression stroke and the working piston 22 performs an exhaust stroke. In a similar way, the valves 46 . 50 driven.

Nachfolgend wird das Arbeitsmedium im Expansionsraum 38 unter Ansteuerung der Zündeinrichtung 52 gezündet, und der Arbeitskolben 20 führt einen Arbeitstakt aus, der Arbeitskolben 22 einen Ansaugtakt, wobei die Kolbeneinrichtung 16 erneut unter Kompression des Gases im Rückfederraum 58 bewegt wird. Auch hier werden die Ventile 46, 50 und die Zündeinrichtung 52 entsprechend angesteuert.Subsequently, the working medium in the expansion space 38 under control of the ignition device 52 ignited, and the working piston 20 performs a power stroke, the working piston 22 an intake stroke, wherein the piston device 16 again under compression of the gas in the springback space 58 is moved. Again, the valves 46 . 50 and the ignition device 52 controlled accordingly.

Nachfolgend kann durch Expansion des Gases im Rückfederraum 58 vom Arbeitskolben 20 ein Ausstoßtakt und vom Arbeitskolben 22 ein Verdichtungstakt ausgeführt werden, wobei die Ventile 56, 50 entsprechend angesteuert werden.Subsequently, by expansion of the gas in the resilience space 58 from the working piston 20 an exhaust stroke and from the power piston 22 a compression stroke to be performed, the valves 56 . 50 be controlled accordingly.

Vorstehende Erläuterungen zeigen, dass mit der Freikolbenvorrichtung 10 insgesamt ein Viertaktprozess ausgeführt werden kann, ohne dass hierzu elektrische Energie vom Lineartrieb 72 zwischengespeichert werden muss. In jedem der vier Arbeitstakte kann eine Bewegung der Kolbeneinrichtung 16 sichergestellt werden, zum Einen unter Expansion des Arbeitsmediums in einem der Expansionsräume 38, 40 und in Folge der mechanischen Kopplung der Arbeitskolben 20 und 22. Zum Anderen erfolgt die Bewegung der Kolbeneinrichtung unter der Wirkung der Expansion im Rückfederraum 58. The above explanations show that with the free piston device 10 Overall, a four-stroke process can be performed without requiring electrical energy from the linear drive 72 must be cached. In each of the four work cycles, a movement of the piston device 16 be ensured, on the one hand with expansion of the working medium in one of the expansion areas 38 . 40 and as a result of the mechanical coupling of the working pistons 20 and 22 , On the other hand, the movement of the piston device takes place under the effect of expansion in the resilience space 58 ,

Mit der erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung ist ein höherer Wirkungsgrad als bei herkömmlichen im Viertaktmodus betriebenen Vorrichtungen erzielbar, bei der der Lineartrieb 72 nicht dazu eingesetzt zu werden braucht, zwischenzeitlich mechanische Energie auszukoppeln, zwischenzuspeichern und erneut einzukoppeln. Zugleich kann eine konstruktiv einfache Ausgestaltung und kompakte Bauform der Freikolbenvorrichtung 10 erzielt werden.With the free piston device according to the invention, a higher efficiency than in conventional operated in four-stroke mode devices can be achieved, in which the linear drive 72 does not need to be used in the meantime to extract mechanical energy, temporarily store and reinsert. At the same time, a structurally simple design and compact design of the free-piston device 10 be achieved.

2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer mit dem Bezugszeichen 80 belegten erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung. Die Freikolbenvorrichtung 80 umfasst zwei identisch ausgebildete Freikolbenmotoren 12, deren jeweilige Konstruktion mit der des Freikolbenmotors 12 der Freikolbenvorrichtung 10 übereinstimmt. In Bezug auf diese Konstruktion oder die damit erzielbaren Vorteile wird auf voranstehende Erläuterungen verwiesen. Außerdem weist die Freikolbenvorrichtung 80 die Steuerungs- und Regelungseinrichtung 48 auf. Diese ist mit den Ventilen 46, 50 und/oder den Zündeinrichtungen 52, den Lineartrieben 72 und/oder den Ventilen 66 in Wirkverbindung. Dies ist in 2 nicht gezeigt. 2 shows a schematic representation of a second preferred embodiment of a reference numeral 80 occupied free piston device according to the invention. The free piston device 80 comprises two identically designed free-piston engines 12 , their respective construction with that of the free-piston engine 12 the free piston device 10 matches. With respect to this construction or the advantages that can be achieved, reference is made to the above explanations. In addition, the free piston device 80 the control and regulating device 48 on. This is with the valves 46 . 50 and / or the ignition devices 52 , the linear drives 72 and / or the valves 66 in active connection. This is in 2 Not shown.

Die Freikolbenmotoren 12 sind axial voneinander beabstandet und koaxial zueinander ausgerichtet und so relativ zueinander angeordnet, dass sie symmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene 82 sind. Die Symmetrieebene 82 ist senkrecht zur Achse 18 ausgerichtet. The free-piston engines 12 are axially spaced and coaxially aligned with each other and arranged relative to each other so that they are symmetrical with respect to a plane of symmetry 82 are. The symmetry plane 82 is perpendicular to the axis 18 aligned.

Bei der Freikolbenvorrichtung 80 können die jeweiligen Kolbeneinrichtungen 16 insbesondere gegengleich längs der Achse 18 bewegt werden, wobei jeder Freikolbenmotor 12 im Viertaktprozess betrieben wird. Jeder der Arbeitskolben 20, 22 beider Freikolbenmotoren 12 wird dabei wie vorstehend erläutert ebenfalls im Viertaktprozess betrieben. Die gegengleiche Bewegung der Kolbeneinrichtungen 16 kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass die Steuerungs- und Regelungseinrichtung 48 die Ventile 46, 50, die Zündeinrichtungen 52 und die Lineartriebe 72 beider Freikolbenmotoren 12 so ansteuert, dass die Arbeitstake der Arbeitskolben 20, 22 phasengleich ablaufen. Dadurch lässt sich erzielen, dass zur gleichen Zeit die Arbeitskolben 20, 22 eines Freikolbenmotors 12 einen Arbeitstakt und einen Ansaugtakt ausführen wie die Arbeitskolben 20, 22 des jeweils anderen Freikolbenmotors 12. In entsprechender Weise werden gleichzeitig bei einem Freikolbenmotor 12 ein Verdichtungstakt und ein Ausstoßtakt ausgeführt wie beim jeweils anderen Freikolbenmotor 12.In the free piston device 80 can the respective piston devices 16 especially against the same along the axis 18 be moved, with each free-piston engine 12 operated in the four-stroke process. Each of the working pistons 20 . 22 both free-piston engines 12 is operated as explained above also in the four-stroke process. The opposite movement of the piston devices 16 can be achieved in particular by the fact that the control and regulating device 48 the valves 46 . 50 , the ignition devices 52 and the linear drives 72 both free-piston engines 12 so controls that the Arbeitstake of the working piston 20 . 22 run in phase. This makes it possible to achieve that at the same time the working pistons 20 . 22 a free-piston engine 12 perform a power stroke and an intake stroke as the working piston 20 . 22 the other free piston engine 12 , Correspondingly, at the same time in a free-piston engine 12 a compression stroke and an exhaust stroke performed as in the other free piston engine 12 ,

Durch die gegengleiche Bewegung der Kolbeneinrichtungen 16 kann ein Ausgleich der bewegten Massen der Freikolbenvorrichtung 80 erzielt werden. Die Beanspruchbarkeit der bewegten Komponenten kann dadurch herabgesetzt werden. Außerdem kann ein ruhigerer und gleichmäßigerer Betrieb der Freikolbenvorrichtung 80 erzielt werden. By the opposite movement of the piston devices 16 can compensate for the moving masses of the free-piston device 80 be achieved. The strength of the moving components can be reduced. In addition, a calmer and smoother operation of the free piston device 80 be achieved.

3 zeigt in schematischer Darstellung eine mit dem Bezugszeichen 90 belegte bevorzugte dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung. Für gleiche und gleichwirkende Merkmale und Bauteile der Freikolbenvorrichtung 10 und 90 werden identische Bezugszeichen benutzt. Die mit der Freikolbenvorrichtung 10 erzielbaren Vorteile können bei der Freikolbenvorrichtung 90 ebenfalls erzielt werden. 3 shows a schematic representation of a reference numeral 90 occupied preferred third embodiment of a free-piston device according to the invention. For the same and equivalent features and components of the free piston device 10 and 90 identical reference numerals are used. The with the free piston device 10 achievable advantages can in the free piston device 90 also be achieved.

In 3 (und auch in 4) nicht dargestellt sind elektrische Leitungen, die die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 mit den elektrisch wirksamen Bauteilen der Freikolbenvorrichtung 90 verbindet.In 3 (and also in 4 ) are not shown electrical lines that the control and / or regulating device 48 with the electrically active components of the free-piston device 90 combines.

Bei der Freikolbenvorrichtung 90 sind die Expansionskammern 34 und 36 nicht nebeneinander angeordnet, sondern koaxial zueinander ausgerichtet und aneinander gegenüberliegenden Endseiten der Freikolbenvorrichtung 90 positioniert. Die Kolbeneinrichtung 16 weist einen ersten Abschnitt 92 auf, der den Arbeitskolben 20 und die Kolbenstange 24 umfasst sowie einen zweiten Abschnitt 94, der den Arbeitskolben 22 und die Kolbenstange 26 umfasst. Die Kolbenstangen 24 und 26 sind koaxial zueinander ausgerichtet, und die Abschnitte 92 und 94 sind axial voneinander beabstandet.In the free piston device 90 are the expansion chambers 34 and 36 not juxtaposed, but coaxially aligned with each other and opposite end sides of the free piston device 90 positioned. The piston device 16 has a first section 92 on the the working piston 20 and the piston rod 24 includes as well as a second section 94 holding the working piston 22 and the piston rod 26 includes. The piston rods 24 and 26 are aligned coaxially with each other, and the sections 92 and 94 are axially spaced from each other.

Anstelle des Rückfederkolbens 30 kommen bei der Freikolbenvorrichtung 90 zwei Rückfederkolben 96 und 98 der Kolbeneinrichtung 16 zum Einsatz. Die Rückfederkolben 96, 98 sind an den Kolbenstangen 24, 26 den Arbeitskolben 20 beziehungsweise 22 gegenüberliegend festgelegt.Instead of the recoil piston 30 come with the free piston device 90 two recoil pistons 96 and 98 the piston device 16 for use. The recoil pistons 96 . 98 are at the piston rods 24 . 26 the working piston 20 respectively 22 set opposite.

Die Rückfedereinrichtung 54 umfasst zwei Rückfedereinheiten 100 und 102, jeweils ausgestaltet als Gasfedereinheiten und von Aufbau und Funktion her identisch zur Rückfedereinrichtung 54 bei der Freikolbenvorrichtung 10. Diesbezüglich wird auf voranstehende Erläuterungen verwiesen. Jedem Arbeitskolben 20, 22 ist bei der Freikolbenvorrichtung 90 daher eine eigene Rückfedereinheit 100, 102 zugeordnet, über die eine Rückfederkraft auf den jeweiligen Arbeitskolben 20, 22 ausgeübt werden kann.The return spring device 54 includes two recoil units 100 and 102 , each configured as a gas spring units and identical in structure and function to the return spring device 54 in the free piston device 10 , In this regard, reference is made to the above explanations. Every working piston 20 . 22 is at the free piston device 90 therefore a separate springback unit 100 . 102 assigned, via which a return spring force on the respective working piston 20 . 22 can be exercised.

Die Energiekopplungseinrichtung 70 bei der Freikolbenvorrichtung 90 ist ebenfalls zweigeteilt und umfasst eine erste Energiekopplungseinheit 104 und eine zweite Energiekopplungseinheit 106. Jede Energiekopplungseinheit 104, 106 umfasst einen elektrischen Lineartrieb 72, ausgestaltet wie der Lineartrieb 72 der Freikolbenvorrichtung 10. Dabei ist an den Kolbenstangen 24 und 26 jeweils die Magnetanordnung 74 festgelegt und gerätefest die der Magnetanordnung 74 zugeordnete Spulenanordnung 76. The energy coupling device 70 in the free piston device 90 is also divided into two and includes a first power coupling unit 104 and a second power coupling unit 106 , Each energy coupling unit 104 . 106 includes a linear electric drive 72 , designed like the linear drive 72 the free piston device 10 , It is on the piston rods 24 and 26 in each case the magnet arrangement 74 set and device fixed that of the magnet assembly 74 associated coil arrangement 76 ,

Das Vorsehen von zwei Energiekopplungseinheiten 104 und 106 erlaubt es, auf den ersten Abschnitt 92 und dem zweiten Abschnitt 94 unabhängig voneinander einzuwirken, um mechanische Energie in Form elektrischer Energie auszukoppeln oder um Energie über den Lineartrieb 72 einzukoppeln. Jede Energiekopplungseinheit 104, 106 funktioniert wie der Lineartrieb 72 bei der Freikolbenvorrichtung 10, so dass diesbezüglich voranstehende Erläuterungen verwiesen werden kann.The provision of two energy coupling units 104 and 106 allows it on the first section 92 and the second section 94 acting independently of each other to couple mechanical energy in the form of electrical energy or energy via the linear drive 72 couple. Each energy coupling unit 104 . 106 works like the linear drive 72 in the free piston device 10 , so that in this regard above explanations can be referenced.

Bei der Freikolbenvorrichtung 90 sind die Arbeitskolben 20, 22 ebenfalls mechanisch miteinander gekoppelt. Jedoch sind sie beweglich miteinander gekoppelt und relativ zueinander beweglich. Zu diesem Zweck umfasst die Kolbeneinrichtung 16 einen Abstandsänderungsmechanismus 107. Dieser umfasst Halteelemente 108 und 110 und ein sie verbindendendes Gelenkelement 112. Die Halteelemente 108 und 110 sind beispielsweise quer zur Achse 18 ausgerichtet und fest mit den Kolbenstangen 24 beziehungsweise 26 verbunden. Die Verbindung zwischen den Halteelementen 108, 110 und den Kolbenstangen 24, 26 ist starr. Die Halteelemente 108, 110 weisen von den Kolbenstangen 24 und 26 weg aufeinander gegenüberliegende Seiten bezüglich der Achse 18. In the free piston device 90 are the working pistons 20 . 22 also mechanically coupled with each other. However, they are movably coupled and movable relative to each other. For this purpose, the piston device comprises 16 a distance change mechanism 107 , This includes holding elements 108 and 110 and a joint element connecting them 112 , The holding elements 108 and 110 For example, they are transverse to the axis 18 aligned and firmly with the piston rods 24 respectively 26 connected. The connection between the retaining elements 108 . 110 and the piston rods 24 . 26 is rigid. The holding elements 108 . 110 show off the piston rods 24 and 26 away from each other with respect to the axis sides 18 ,

Das Gelenkelement 112 ist bevorzugt jeweils endseitig an den Halteelementen 108, 110 über Gelenke drehbar festgelegt. Die Drehung kann um von den Gelenken definierte Drehachsen 114 am Halteelement 108 und 116 am Halteelement 110 erfolgen. Außerdem ist das Gelenkelement 112 drehbar an einem Gehäuse der Freikolbenvorrichtung 90 festgelegt, und zwar um eine Drehachse 118. Die Drehachsen 114, 116 und 118 sind quer zur Achse 18 ausgerichtet, wobei die Drehachse 118 die Achse 18 schneidet. Das Gelenkelement 112 schneidet eine von den Achsen 18 und 118 aufgespannte Ebene und erstreckt sich von einer Seite der Ebene zur gegenüberliegenden Seite der Ebene. The joint element 112 is preferably each end of the holding elements 108 . 110 rotatably fixed via joints. The rotation can be about axes of rotation defined by the joints 114 on the holding element 108 and 116 on the holding element 110 respectively. In addition, the joint element 112 rotatably on a housing of the free-piston device 90 set, namely about a rotation axis 118 , The axes of rotation 114 . 116 and 118 are transverse to the axis 18 aligned, with the axis of rotation 118 the axis 18 cuts. The joint element 112 cuts one of the axes 18 and 118 spanned plane and extends from one side of the plane to the opposite side of the plane.

Bei der Freikolbenvorrichtung 90 werden die Ventile 46, 50 und die Zündeinrichtungen 52 in entsprechender Weise wie bei der Freikolbenvorrichtung 10 so angesteuert, dass die Arbeitskolben 20, 22 jeweils einen Viertaktzyklus ausführen und damit die Freikolbenvorrichtung 90 ebenfalls einen Viertaktzyklus ausführt. Die Arbeitskolben 20, 22 sind beweglich miteinander mechanisch gekoppelt. Bei einer Bewegung des ersten Abschnitts 92 in axialer Richtung verschwenkt das Gelenkelement 112 relativ zum Halteelement 108 um die Drehachse 114 und relativ zum Gehäuse um die Drehachse 118. Dies führt dazu, dass das Gelenkelement 110 auch relativ zum Halteelement 110 um die Drehachse 116 verschwenkt und zugleich der zweite Abschnitt 94 in Gegenrichtung des ersten Abschnitts 92 axial bewegt wird. Nehmen die Arbeitskolben 20, 22 den jeweiligen unteren Totpunkt ein, ist der Abstand der Abschnitte 92, 94 voneinander minimal. Im jeweiligen Rückfederraum 58 ist das Gas komprimiert. Unter Expansion des Gases können die Abschnitte 92, 94 axial in voneinander wegweisende Richtung bewegt werden. Nehmen die Arbeitskolben 20, 22 den jeweiligen oberen Totpunkt ein, ist der Abstand der Abschnitte 92, 94 voneinander maximal und das Gas im jeweiligen Rückfederraum 58 ist expandiert. In the free piston device 90 become the valves 46 . 50 and the ignition devices 52 in a similar manner as in the free-piston device 10 so driven that the working pistons 20 . 22 each run a four-stroke cycle and thus the free piston device 90 also performs a four-stroke cycle. The working pistons 20 . 22 are mechanically coupled to each other mechanically. During a movement of the first section 92 in the axial direction pivots the joint element 112 relative to the holding element 108 around the axis of rotation 114 and relative to the housing about the axis of rotation 118 , This causes the joint element 110 also relative to the holding element 110 around the axis of rotation 116 pivoted and at the same time the second section 94 in the opposite direction of the first section 92 is moved axially. Take the power pistons 20 . 22 the respective bottom dead center, is the distance of the sections 92 . 94 minimal from each other. In the respective resilience space 58 the gas is compressed. Under expansion of the gas, the sections can 92 . 94 be moved axially in direction away from each other direction. Take the power pistons 20 . 22 the respective top dead center, is the distance of the sections 92 . 94 maximum of each other and the gas in each springback space 58 has expanded.

Durch die gegengleiche antiparallele Bewegung der Abschnitte 92 und 94 bei der Freikolbenvorrichtung 90 kann ein Ausgleich der bewegten Massen erzielt werden. Wie bei der Freikolbenvorrichtung 80 kann dadurch die mechanische Beanspruchbarkeit der bewegten Komponenten herabgesetzt werden, und es wird ein ruhigerer und gleichmäßigerer Betrieb der Freikolbenvorrichtung 90 erzielt. By the opposite antiparallel movement of the sections 92 and 94 in the free piston device 90 a balance of the moving masses can be achieved. As with the free piston device 80 This can reduce the mechanical strength of the moving components, and it becomes a quieter and more uniform operation of the free-piston device 90 achieved.

Zu einer weiteren Stabilisierung der Kolbeneinrichtung 16 und zu einem weiteren Massenausgleich können Halteelemente 108', 110' und ein weiteres Gelenkelement 112' die Abschnitte 92 und 94 miteinander verbinden (in 3 durch strichpunktierte Linien gezeigt), die symmetrisch zu den Halteelementen 108, 110 und zum Gelenkelement 112 sind.To further stabilize the piston device 16 and to further mass balance can holding elements 108 ' . 110 ' and another joint element 112 ' the sections 92 and 94 connect with each other (in 3 by dash-dotted lines shown), which are symmetrical to the holding elements 108 . 110 and to the hinge element 112 are.

4 zeigt in schematischer Darstellung eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung, die mit dem Bezugszeichen 120 belegt ist. Gleiche und gleichwirkende Merkmale und Bauteile der Freikolbenvorrichtungen 10 und 120 beziehungsweise 90 und 120 sind mit identischen Bezugszeichen belegt. Die mit den Freikolbenvorrichtungen 10 und 90 erzielbaren Vorteile können mit der Freikolbenvorrichtung 120 ebenfalls erzielt werden. 4 shows a schematic representation of a fourth preferred embodiment of a free-piston device according to the invention, denoted by the reference numeral 120 is occupied. Same and equivalent features and components of the free-piston devices 10 and 120 respectively 90 and 120 are occupied by identical reference numerals. The with the free piston devices 10 and 90 achievable advantages can with the free piston device 120 also be achieved.

Der Aufbau der Freikolbenvorrichtungen 120 und 90 ist abgesehen von der beweglichen Kopplung der Abschnitte 92 und 94 miteinander gleich, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird und im Übrigen auf vorstehende Erläuterungen verwiesen wird.The construction of the free-piston devices 120 and 90 is apart from the movable coupling of the sections 92 and 94 equal to each other, so that only the differences are discussed below and, moreover, reference is made to the above explanations.

Bei der Freikolbenvorrichtung 120 sind die Abschnitte 92 und 94 ebenfalls beweglich miteinander gekoppelt und zwar über einen Abstandsänderungsmechanismus 121. Dieser umfasst ein erstes Paar von Gelenkelementen 122, 124 und ein zweites Paar von Gelenkelementen 126, 128. Die Gelenkelemente 122 und 124 sind an den Kolbenstangen 24 beziehungsweise 26 drehbar festgelegt um Drehachsen 130 beziehungsweise 132. Aneinander sind die Gelenkelemente 122 und 124 um eine Drehachse 134 drehbar gehalten. Die Gelenkelemente 126 und 128 sind an den Kolbenstangen 24 beziehungsweise 26 ebenfalls um die Drehachsen 130 beziehungsweise 132 drehbar festgelegt. Aneinander sind die Gelenkelemente 126 und 128 um eine Drehachse 136 drehbar gehalten. Alle Drehachsen 130 bis 136 sind parallel zueinander und senkrecht zur Achse 18 ausgerichtet, wobei die Drehachsen 130 und 132 die Achse 18 schneiden.In the free piston device 120 are the sections 92 and 94 also movably coupled together via a distance changing mechanism 121 , This includes a first pair of hinge elements 122 . 124 and a second pair of hinge elements 126 . 128 , The joint elements 122 and 124 are at the piston rods 24 respectively 26 rotatably fixed about axes of rotation 130 respectively 132 , To each other are the joint elements 122 and 124 around a rotation axis 134 rotatably held. The joint elements 126 and 128 are at the piston rods 24 respectively 26 also around the axes of rotation 130 respectively 132 rotatably fixed. To each other are the joint elements 126 and 128 around a rotation axis 136 rotatably held. All rotary axes 130 to 136 are parallel to each other and perpendicular to the axis 18 aligned, with the axes of rotation 130 and 132 the axis 18 to cut.

Die Gelenkelemente 122 und 124 einerseits sind symmetrisch bezüglich der Achse 18 zu den Gelenkelementen 126 und 128 andererseits. The joint elements 122 and 124 on the one hand are symmetrical with respect to the axis 18 to the joint elements 126 and 128 on the other hand.

Unter der Wirkung der Gelenkelemente 122, 128 sind die Arbeitskolben 20, 22 mechanisch und beweglich relativ zueinander miteinander gekoppelt. Die Abschnitte 92 und 94 können sich axial relativ zueinander und gegengleich bewegen. Bewegt sich der Abschnitt 92, etwa wenn der Arbeitskolben 20 ein Verbrennungstakt ausführt, verschwenken die Gelenkelemente 122, 126 um die Drehachse 130 und relativ zu den Gelenkelementen 124, 128 um die Drehachsen 134, 136. Die Gelenkelemente 124, 128 verschwenken um die Drehachse 132. Dies führt dazu, dass der zweite Abschnitt 94 gegengleich zum ersten Abschnitt 92 bewegt werden kann. Die Gelenkelemente 122 bis 128 bilden gewissermaßen ein Spreizgelenk, das bei Annährung der Abschnitte 92, 94 aneinander gespreizt wird und dessen Spreizung bei wachsendem Abstand der Abschnitte 92, 94 voneinander verringert wird (symbolisiert durch Doppelpfeile 138 in 4).Under the effect of the joint elements 122 . 128 are the working pistons 20 . 22 mechanically and movably coupled relative to each other. The sections 92 and 94 can move axially relative to each other and opposite. Moves the section 92 like when the power piston 20 performs a combustion cycle, pivot the joint elements 122 . 126 around the axis of rotation 130 and relative to the hinge elements 124 . 128 around the axes of rotation 134 . 136 , The joint elements 124 . 128 pivot about the axis of rotation 132 , This causes the second section 94 opposite to the first section 92 can be moved. The joint elements 122 to 128 effectively form a spreader joint, the approach of the sections 92 . 94 is spread apart and its spread with increasing distance of the sections 92 . 94 is reduced from each other (symbolized by double arrows 138 in 4 ).

Für die die Drehachsen 134, 136 definierenden Gelenke zwischen den Gelenkelementen 122, 124 bzw. 126, 128 weist der Freikolbenmotor 12 Führungen 140 auf. Längs der Führungen 140 können sich die Gelenke quer zur Achse 18 hin- und herbewegen. Die Führungen 140 sind beispielsweise von einem Gehäuse der Freikolbenvorrichtung 120 gebildet.For the rotary axes 134 . 136 defining joints between the joint elements 122 . 124 respectively. 126 . 128 has the free piston engine 12 guides 140 on. Along the guides 140 The joints can be transverse to the axis 18 to move back and fourth. The guides 140 are for example of a housing of the free-piston device 120 educated.

Im Übrigen werden die Arbeitstakte der Arbeitskolben 20, 22 auch bei der Freikolbenvorrichtung 120 gemäß einem Viertaktverfahren gesteuert, sodass die Freikolbenvorrichtung 120 ebenfalls einem Viertaktprozess ausführt. Incidentally, the power strokes of the working piston 20 . 22 also with the free piston device 120 controlled according to a four-stroke process, so that the free-piston device 120 also performs a four-stroke process.

Bei der Freikolbenvorrichtung 120 kann durch die gegengleich bewegbaren Abschnitte 92 und 94 ebenfalls ein Ausgleich bewegter Massen erzielt werden.In the free piston device 120 can through the oppositely movable sections 92 and 94 also a balance of moving masses can be achieved.

5 zeigt schematisch eine weitere, insgesamt mit dem Bezugszeichen 150 belegte vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung. Die Konstruktion der Freikolbenvorrichtung 150 ist ähnlich der Konstruktion der Freikolbenvorrichtung 10 in 1. Nachfolgend wird auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen. Gleiche oder gleichwirkende Merkmale und Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen belegt. Die mit der Freikolbenvorrichtung 10 erzielbaren Vorteile können mit der Freikolbenvorrichtung 150 ebenfalls erzielt werden. Insbesondere ist es möglich, über die Steuereinrichtung die Arbeitstakte der Arbeitskolben 20, 22 so zu steuern, dass sich deren Arbeitstakte um zwei Arbeitstakte des Viertaktbetriebs voneinander unterscheiden. 5 schematically shows another, generally with the reference numeral 150 occupied advantageous embodiment of a free piston device according to the invention. The construction of the free piston device 150 is similar to the construction of the free piston device 10 in 1 , The main differences will be discussed below. The same or equivalent features and components are assigned the same reference numerals. The with the free piston device 10 achievable advantages can with the free piston device 150 also be achieved. In particular, it is possible, via the control device, the working cycles of the working piston 20 . 22 be controlled so that their working cycles differ by two power strokes of the four-stroke operation from each other.

Bei der Freikolbenvorrichtung 150 entfällt die gesonderte Rückfederkammer 56 auf der den Arbeitskolben 20, 22 gegenüberliegenden Seite des Freikolbenmotors 12. Jedoch ist auch bei der Freikolbenvorrichtung 150 die Rückfedereinrichtung 54 eine Gasfedereinrichtung, wobei diese vorliegend mindestens einen Rückfederraum aufweist, der von einer der Expansionskammern 34, 36 gebildet ist. Vorliegend sind insbesondere zwei Rückfederräume 152, 154 vorgesehen. In the free piston device 150 eliminates the separate springback chamber 56 on the working piston 20 . 22 opposite side of the free-piston engine 12 , However, it is also in the free piston device 150 the return spring means 54 a gas spring device, wherein this present case has at least one resilience space of one of the expansion chambers 34 . 36 is formed. In the present case, in particular, two springback spaces 152 . 154 intended.

Der Rückfederraum 152 ist gebildet in der Expansionskammer 34. Die Expansionskammer 34 weist auf einer Stirnseite, die derjenigen Stirnseite gegenüberliegt, an der die Ventile 46, 50 und die Zündeinrichtung 52 angeordnet sind, eine Wand 156 auf. Der Rückfederraum 156 ist zwischen der Wand 156 und dem Arbeitskolben 20 gebildet. In Umfangsrichtung ist der Rückfederraum 152 durch die Außenwand der Expansionskammer 34 begrenzt, welche auch den Expansionsraum 38 begrenzt.The resilience space 152 is formed in the expansion chamber 34 , The expansion chamber 34 has on a front side, which is opposite to that end face on which the valves 46 . 50 and the ignition device 52 are arranged a wall 156 on. The resilience space 156 is between the wall 156 and the working piston 20 educated. In Circumferential direction is the resilience space 152 through the outer wall of the expansion chamber 34 limited, which also the expansion space 38 limited.

In entsprechender Weise bildet die Expansionskammer 36 den Rückfederraum 154 zwischen einer Wand 158 und dem Arbeitskolben 22. Correspondingly, the expansion chamber forms 36 the resilience space 154 between a wall 158 and the working piston 22 ,

An den Wänden 156, 158 ist jeweils ein Ein- und/oder Auslass 160 angeordnet. In entsprechender Weise wie bei dem Ein- und /oder Auslass 64 kann Gas in den jeweiligen Rückfederraum 152, 154 eingekoppelt oder aus diesem abgelassen werden. Am jeweiligen Ein- und/oder Auslass 160 ist ein Ventil 162 angeordnet, das mit der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 48 wirkverbunden ist (nicht gezeigt).On the walls 156 . 158 is each an inlet and / or outlet 160 arranged. In the same way as with the inlet and / or outlet 64 can gas in the respective resilience space 152 . 154 coupled or drained from this. At the respective inlet and / or outlet 160 is a valve 162 arranged with the control and / or regulating device 48 is operatively connected (not shown).

Die Volumenänderung des Expansionsraums 38 und des Rückfederraums 152 erfolgt synchron und invers zueinander. Expandiert das Arbeitsmedium im Expansionsraum 38, oder wird Arbeitsmedium angesaugt, wird das Gas im Rückfederraum 152 komprimiert. Umgekehrt erfolgt bei einer Expansion des Gases im Rückfederraum 152 ein Verdichten des Arbeitsmediums oder ein Ausstoßen der Verbrennungsprodukte. The volume change of the expansion space 38 and the resilience space 152 is synchronous and inverse to each other. Expands the working fluid in the expansion space 38 , or is absorbed working fluid, the gas in the resilience space 152 compressed. Conversely, with an expansion of the gas in the resilience space 152 a compression of the working medium or an expulsion of the combustion products.

Entsprechendes gilt für den Expansionsraum 40 und den Rückfederraum 154. Die Freikolbenvorrichtung 150 gemäß 5 weist dementsprechend eine Rückfedereinrichtung auf, die in die Expansionskammern 34, 36 integriert ist. Dadurch kann eine konstruktiv einfache Ausgestaltung und eine kompakte Bauform der Freikolbenvorrichtung 150 erzielt werden. Dies wird insbesondere auch dadurch bedingt, dass die Arbeitskolben 20, 22 mit jeweils einander gegenüberliegenden Kolbenseiten die Expansionsräume 38, 40 beziehungsweise die Rückfederräume 152, 154 begrenzen. Gesonderte Rückfederkolben können dadurch eingespart werden.The same applies to the expansion area 40 and the resilience space 154 , The free piston device 150 according to 5 Accordingly, has a return spring, which in the expansion chambers 34 . 36 is integrated. This allows a structurally simple design and a compact design of the free-piston device 150 be achieved. This is especially due to the fact that the working piston 20 . 22 each with opposite piston sides, the expansion spaces 38 . 40 or the resilience spaces 152 . 154 limit. Separate recoil pistons can be saved.

Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Freikolbenvorrichtung können Konstruktionen gemäß der 2, 3 und 4 vorgesehen sein, wobei ebenfalls integrierte Rückfedereinrichtungen zum Einsatz kommen, wobei deren Rückfederräume von einer jeweiligen Expansionskammer 34, 36 gebildet sind. Gesonderte Rückfederkammern, wie dies bei den Freikolbenvorrichtungen 80, 90 und 120 der Fall ist, können dadurch eingespart werden.In further advantageous embodiments of the free-piston device according to the invention, constructions according to the 2 . 3 and 4 be provided, wherein also integrated return spring means are used, wherein the return spring chambers of a respective expansion chamber 34 . 36 are formed. Separate springback chambers, as with the free-piston devices 80 . 90 and 120 the case can be saved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Freikolbenvorrichtung Free-piston device
1212
Freikolbenmotor Free piston engine
1414
Kolbenaufnahme piston receiving
1616
Kolbeneinrichtung piston device
1818
Achse axis
2020
erster Arbeitskolben first working piston
2222
zweiter Arbeitskolben second working piston
2424
Kolbentragelement (Kolbenstange) Piston bearing element (piston rod)
2626
Kolbentragelement (Kolbenstange) Piston bearing element (piston rod)
2828
Kopplungselement coupling element
3030
Rückfederkolben Rear spring piston
3232
Kolbentragelement (Kolbenstange) Piston bearing element (piston rod)
3434
Expansionskammer expansion chamber
3636
Expansionskammer expansion chamber
3838
Expansionsraum expansion space
4040
Expansionsraum expansion space
4242
Einlass inlet
4343
Zuführleitung feed
4444
Auslass outlet
4545
Abführleitung discharge
4646
Ventil Valve
4747
Steuerleitung control line
4848
Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung Control and / or regulating device
5050
Ventil Valve
5151
Steuerleitung control line
5252
Zündeinrichtung ignition device
5353
Steuerleitung control line
5454
Rückfedereinrichtung Return spring means
5656
Rückfederkammer Rebound chamber
5858
Rückfederraum Resilience space
6464
Ein- und/oder Auslass Inlet and / or outlet
6666
Ventil Valve
6868
Steuerleitung control line
7070
Energiekopplungseinrichtung Energy coupling device
7272
Lineartrieb linear drive
7474
Magnetanordnung magnet assembly
7676
Spulenanordnung coil assembly
7878
Leitung management
8080
Freikolbenvorrichtung Free-piston device
8282
Symmetrieebene plane of symmetry
9090
Freikolbenvorrichtung Free-piston device
9292
erster Abschnitt first section
9494
zweiter Abschnitt second part
9696
Rückfederkolben Rear spring piston
9898
Rückfederkolben Rear spring piston
100100
Rückfedereinheit Rear spring unit
102102
Rückfedereinheit Rear spring unit
104104
Energiekopplungseinheit Energy coupling unit
106106
Energiekopplungseinheit Energy coupling unit
107107
Abstandsänderungsmechanismus Distance changing mechanism
108108
Halteelement retaining element
110110
Halteelement retaining element
112112
Gelenkelement joint element
114114
Drehachse axis of rotation
116116
Drehachse axis of rotation
118118
Drehachse axis of rotation
120120
Freikolbenvorrichtung Free-piston device
121121
Abstandsänderungsmechanismus Distance changing mechanism
122122
Gelenkelement joint element
124124
Gelenkelement joint element
126126
Gelenkelement joint element
128128
Gelenkelement joint element
130130
Drehachse axis of rotation
132132
Drehachse axis of rotation
134134
Drehachse axis of rotation
136 136
Drehachse axis of rotation
138138
Doppelpfeil double arrow
140140
Führung guide
150150
Freikolbenvorrichtung Free-piston device
152152
Rückfederraum Resilience space
154154
Rückfederraum Resilience space
156156
Wand wall
158158
Wand wall
160160
Ein-/Auslass Inlet / outlet
162162
Ventil Valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10219549 A1 [0003] DE 10219549 A1 [0003]
  • DE 10242141 A1 [0003] DE 10242141 A1 [0003]
  • DE 102006029532 A1 [0003, 0033, 0041] DE 102006029532 A1 [0003, 0033, 0041]
  • DE 102011000620 A1 [0003, 0005, 0033, 0041, 0071] DE 102011000620 A1 [0003, 0005, 0033, 0041, 0071]

Claims (33)

Freikolbenvorrichtung, umfassend mindestens einen Freikolbenmotor (12), der mindestens eine linear bewegliche Kolbeneinrichtung (16) und eine Kolbenaufnahme (14) umfasst, wobei die Kolbenaufnahme (14) eine einen ersten Expansionsraum (38) bildende erste Expansionskammer (34) und eine einen zweiten Expansionsraum (40) bildende zweite Expansionskammer (36) zur jeweiligen Expansionen eines Arbeitsmediums aufweist, wobei die mindestens eine Kolbeneinrichtung (16) einen den ersten Expansionsraum (38) begrenzenden ersten Arbeitskolben (20) und einen den zweiten Expansionsraum (40) begrenzenden zweiten Arbeitskolben (22) aufweist, wobei der Freikolbenmotor (12) ferner eine Rückfedereinrichtung (54) zum Bereitstellen einer Rückfederkraft für die mindestens eine Kolbeneinrichtung (16) umfasst und wobei die Freikolbenvorrichtung (10; 80; 90; 120; 150) eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (48) umfasst zum Steuern und/oder Regeln von Arbeitstakten des ersten Arbeitskolbens (20) und des zweiten Arbeitskolbens (22), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitskolben (20) und der zweite Arbeitskolben (22) miteinander mechanisch gekoppelt sind zum Bereitstellen einer Bewegung eines Arbeitskolbens (20) in Abhängigkeit einer Bewegung des jeweils anderen Arbeitskolbens (22) und dass mit der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (48) ein Viertaktbetrieb des ersten Arbeitskolbens (20) und des zweiten Arbeitskolbens (22) steuerbar und/oder regelbar ist, wobei die Arbeitstakte des ersten Arbeitskolbens (20) und des zweiten Arbeitskolbens (22) um zwei Arbeitstakte des Viertaktbetriebes zeitversetzt sind. Free-piston device, comprising at least one free-piston engine ( 12 ), the at least one linearly movable piston device ( 16 ) and a piston receptacle ( 14 ), wherein the piston receptacle ( 14 ) a first expansion space ( 38 ) forming the first expansion chamber ( 34 ) and a second expansion space ( 40 ) forming the second expansion chamber ( 36 ) for the respective expansions of a working medium, wherein the at least one piston device ( 16 ) one the first expansion space ( 38 ) limiting first working piston ( 20 ) and a second expansion space ( 40 ) limiting second working piston ( 22 ), wherein the free-piston engine ( 12 ) further comprises a return spring device ( 54 ) for providing a return spring force for the at least one piston device ( 16 ) and wherein the free piston device ( 10 ; 80 ; 90 ; 120 ; 150 ) a control and / or regulating device ( 48 ) for controlling and / or regulating power strokes of the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ), characterized in that the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) are mechanically coupled to each other to provide movement of a working piston ( 20 ) in response to a movement of the other working piston ( 22 ) and that with the control and / or regulating device ( 48 ) a four-stroke operation of the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) is controllable and / or controllable, wherein the power strokes of the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) are time-offset by two working cycles of the four-stroke operation. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (48) zum Steuern und/ oder Regeln der Arbeitstakte des ersten Arbeitskolbens (20) und des zweiten Arbeitskolbens (22) mit mindestens einem der Folgenden in Wirkverbindung steht: – einer an der ersten Expansionskammer (34) und/oder der zweiten Expansionskammer (36) angeordneten Ventileinrichtung (46, 50); – einer an der ersten Expansionskammer (34) und/oder der zweiten Expansionskammer (36) angeordneten Zündeinrichtung (52); – einer an der ersten Expansionskammer (34) und/oder der zweiten Expansionskammer (36) angeordneten Einspritzeinrichtung; – einer Mischeinrichtung zum Bereitstellen des Arbeitsmediums als Brennstoff-Oxidator-Gemisch; – einer Ladeeinrichtung zum Bereitstellen eines Volumenstroms des Arbeitsmediums.Free piston device according to claim 1, characterized in that the control and / or regulating device ( 48 ) for controlling and / or regulating the working cycles of the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) is in operative connection with at least one of the following: - one at the first expansion chamber ( 34 ) and / or the second expansion chamber ( 36 ) arranged valve device ( 46 . 50 ); - one at the first expansion chamber ( 34 ) and / or the second expansion chamber ( 36 ) arranged ignition device ( 52 ); - one at the first expansion chamber ( 34 ) and / or the second expansion chamber ( 36 ) arranged injection device; - A mixing device for providing the working medium as a fuel-oxidizer mixture; - A charging device for providing a volume flow of the working medium. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des ersten Arbeitskolbens (20) und des zweiten Arbeitskolbens (22) gleich ist und/oder dass der Hub des ersten Arbeitskolbens (20) und des zweiten Arbeitskolbens (22) steuerbar und/oder regelbar ist. Free-piston device according to claim 1 or 2, characterized in that the stroke of the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) is equal and / or that the stroke of the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) is controllable and / or controllable. Freikolbenvorrichtung nach einem voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitskolben (20) und der zweite Arbeitskolben (22) von einem jeweiligen oberen Totpunkt (OT) zu einem jeweiligen unteren Totpunkt (UT) bewegbar sind und dass die Lage des jeweiligen oberen Totpunkts (OT) und/des jeweiligen unteren Totpunkts (UT) steuerbar und/oder regelbar ist.Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) are movable from a respective top dead center (TDC) to a respective bottom dead center (TDC) and that the position of the respective top dead center (TDC) and / of the respective bottom dead center (TDC) is controllable and / or controllable. Freikolbenvorrichtung nach einem voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kolbeneinrichtung (16) eine Kopplungseinrichtung umfasst oder ausbildet zum Koppeln des ersten Arbeitskolbens (20) mit den zweiten Arbeitskolben (22).Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one piston device ( 16 ) comprises or forms a coupling device for coupling the first working piston ( 20 ) with the second working piston ( 22 ). Freikolbenvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionskammern (34, 36) und die darin angeordneten Arbeitskolben (20, 22) seitlich nebeneinander angeordnet sind und dass der erste Arbeitskolben (20) und der zweite Arbeitskolben (22) parallel zueinander beweglich sind.Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion chambers ( 34 . 36 ) and the working pistons ( 20 . 22 ) are arranged side by side and that the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) are movable parallel to each other. Freikolbenvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitskolben (20) und der zweite Arbeitskolben (22) starr miteinander gekoppelt sind.Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) are rigidly coupled together. Freikolbenvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Arbeitskolben (20) und am zweiten Arbeitskolben (22) festgelegte Kolbentragelemente (24, 26) über ein Kopplungselement (28) fest miteinander verbunden sind.Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that on the first working piston ( 20 ) and on the second working piston ( 22 ) piston members ( 24 . 26 ) via a coupling element ( 28 ) are firmly connected. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kolbeneinrichtung (16) einen Rückfederkolben (30) umfasst, der über ein weiteres Kolbentragelement (32) an einer dem ersten Arbeitskolben (20) und dem zweiten Arbeitskolben (22) gegenüberliegenden Seite am Kopplungselement (28) festgelegt ist, wobei der Rückfederkolben (30) einen Rückfederraum (58) der Rückfedereinrichtung (54) begrenzt.Free-piston device according to claim 8, characterized in that the at least one piston device ( 16 ) a return spring piston ( 30 ), which via a further piston carrying member ( 32 ) on a first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) opposite side on the coupling element ( 28 ), wherein the return spring piston ( 30 ) a resilience space ( 58 ) of the return spring device ( 54 ) limited. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Kolbentragelement (32), bezogen auf eine von der Freikolbenvorrichtung (10; 80) definierte Achse (18) mittig zwischen dem ersten Arbeitskolben (20) und dem zweiten Arbeitskolben (22) angeordnet ist. Free-piston device according to claim 9, characterized in that the further piston-carrying element ( 32 ), relative to one of the free piston device ( 10 ; 80 ) defined axis ( 18 ) in the middle between the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) is arranged. Freikolbenvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitskolben (20) und der zweite Arbeitskolben (22) beweglich miteinander gekoppelt und relativ zueinander beweglich sind.Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that the first working piston ( 20 ) and the second Working piston ( 22 ) are movably coupled together and movable relative to each other. Freikolbenvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kolbeneinrichtung (16) einen in den ersten Arbeitskolben (20) aufweisenden ersten Abschnitt (92) und einen in den zweiten Arbeitskolben (22) aufweisenden zweiten Abschnitt (94) umfasst, die jeweils längs einer Achse (18) der Freikolbenvorrichtung (90; 120) beweglich sind, und dass die Abschnitte (92, 94) unter Steuerung und/oder Regelung der Arbeitstakte der Arbeitskolben (20, 22) relativ zueinander gegengleich bewegbar sind.Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one piston device ( 16 ) one in the first working piston ( 20 ), the first section ( 92 ) and one in the second working piston ( 22 ), the second section ( 94 ), each along an axis ( 18 ) of the free piston device ( 90 ; 120 ) are movable, and that the sections ( 92 . 94 ) under control and / or regulation of the working cycles of the working pistons ( 20 . 22 ) are movable relative to each other against the same. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitskolben (20) und der zweite Arbeitskolben (22) an einer dem jeweils anderen zweiten beziehungsweise ersten Abschnitt (92) abgewandten Seiten des ersten beziehungsweise zweiten Abschnitts (94) angeordnet sind.Free-piston device according to claim 12, characterized in that the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) at one of the other second and first sections ( 92 ) facing away from the first or second section ( 94 ) are arranged. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kolbeneinrichtung (16) einen Abstandsänderungsmechanismus (107, 121) umfasst zum Bereitstellen eines unterschiedlichen Abstandes des ersten Abschnitts (92) und des zweiten Abschnitts (94) voneinander abhängig vom Arbeitstakt der Arbeitskolben (20, 22).Free-piston device according to claim 12 or 13, characterized in that the at least one piston device ( 16 ) a distance changing mechanism ( 107 . 121 ) for providing a different distance of the first section ( 92 ) and the second section ( 94 ) depending on the working cycle of the working piston ( 20 . 22 ). Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (92) und der zweite Abschnitt (94) einen minimalen Abstand voneinander einnehmen, wenn die Arbeitskolben (20, 22) einen jeweiligen unteren Totpunkt (UT) einnehmen und einen maximalen Abstand voneinander einnehmen, wenn die Arbeitskolben (20, 22) einen jeweiligen oberen Totpunkt (OT) einnehmen. Free-piston device according to claim 14, characterized in that the first section ( 92 ) and the second section ( 94 ) occupy a minimum distance from each other when the working pistons ( 20 . 22 ) take a respective bottom dead center (UT) and take a maximum distance from each other when the working piston ( 20 . 22 ) assume a respective top dead center (TDC). Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsänderungsmechanismus (107) ein Gelenkelement (112) umfasst, das am ersten Abschnitt (92) und am zweiten Abschnitt (94) jeweils um eine quer zur Achse (18) ausgerichtete Drehachse (114, 116) drehbar festgelegt ist, wobei die Drehachsen (114, 116) auf einander gegenüberliegenden Seiten der Achse (18) angeordnet sind.Free piston device according to claim 14 or 15, characterized in that the distance changing mechanism ( 107 ) a joint element ( 112 ), the first section ( 92 ) and the second section ( 94 ) each about a transverse to the axis ( 18 ) oriented axis of rotation ( 114 . 116 ) is rotatably fixed, wherein the axes of rotation ( 114 . 116 ) on opposite sides of the axis ( 18 ) are arranged. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkelement (112) an der mindestens einen Kolbenaufnahme (14) oder einem Gehäuse des Freikolbenmotors (12) um eine quer zur Achse (18) ausgerichtete Drehachse (118) drehbar festgelegt ist.Free-piston device according to claim 16, characterized in that the joint element ( 112 ) on the at least one piston receptacle ( 14 ) or a housing of the free-piston engine ( 12 ) about a transverse to the axis ( 18 ) oriented axis of rotation ( 118 ) is rotatably fixed. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsänderungsmechanismus (121) mindestens ein Paar von Gelenkelementen (122, 124, 126, 128) umfasst, deren jeweils eines am ersten Abschnitt (92) beziehungsweise am zweiten Abschnitt (94) drehbar festgelegt ist und die miteinander drehbar verbunden sind, wobei die Drehachsen (130, 132, 134, 136) jeweils quer zur Achse (18) ausgerichtet sind. Free piston device according to claim 14 or 15, characterized in that the distance changing mechanism ( 121 ) at least one pair of joint elements ( 122 . 124 . 126 . 128 ), one of which on the first section ( 92 ) or on the second section ( 94 ) is rotatably fixed and which are rotatably connected to each other, wherein the axes of rotation ( 130 . 132 . 134 . 136 ) each transverse to the axis ( 18 ) are aligned. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Paare von Gelenkelementen (122, 124, 126, 128) vorgesehen sind, wobei die Paare von Gelenkelementen (122, 124, 126, 128) einander bezüglich der Achse (18) gegenüberliegen. Free-piston device according to claim 18, characterized in that two pairs of joint elements ( 122 . 124 . 126 . 128 ) are provided, wherein the pairs of joint elements ( 122 . 124 . 126 . 128 ) each other with respect to the axis ( 18 ) are opposite. Freikolbenvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückfedereinrichtung (54) mindestens eine Gasfedereinrichtung umfasst oder ausbildet, wobei die Kolbenaufnahme (14) mindestens eine Rückfederkammer (56) aufweist, in der mindestens ein Rückfederraum (58) gebildet ist, und dass die mindestens eine Kolbeneinrichtung (16) mindestens einen Rückfederkolben (30; 96, 98) umfasst, der den mindestens einen Rückfederraum (58) begrenzt und mit dem ersten Arbeitskolben (20) und/oder dem zweiten Arbeitskolben (22) über mindestens ein Kolbentragelement (24, 26, 32) gekoppelt ist.Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that the return spring device ( 54 ) comprises or forms at least one gas spring device, wherein the piston receptacle ( 14 ) at least one rebound chamber ( 56 ), in which at least one resilience space ( 58 ) is formed, and that the at least one piston device ( 16 ) at least one return spring piston ( 30 ; 96 . 98 ) comprising the at least one resilience space ( 58 ) and with the first working piston ( 20 ) and / or the second working piston ( 22 ) via at least one piston carrier element ( 24 . 26 . 32 ) is coupled. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückfedereinrichtung (54) eine erste Rückfedereinheit (100) umfasst, die dem ersten Arbeitskolben (20) zugeordnet ist und eine zweite Rückfedereinheit (102), die dem zweiten Arbeitskolben (22) zugeordnet ist, wobei jede Rückfedereinheit (100, 102) über einen Rückfederkolben (96, 98), der über ein Kolbentragelement (24, 26) mit einem der Arbeitskolben (20, 22) verbunden ist, auf den jeweiligen Arbeitskolben (20, 22) einwirkt.Free-piston device according to claim 20, characterized in that the return spring device ( 54 ) a first recoil unit ( 100 ), which is the first working piston ( 20 ) and a second recoil unit ( 102 ), the second working piston ( 22 ), each return spring unit ( 100 . 102 ) via a return spring piston ( 96 . 98 ), which via a piston carrying element ( 24 . 26 ) with one of the working pistons ( 20 . 22 ) is connected to the respective working piston ( 20 . 22 ) acts. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückfedereinrichtung (54) dem ersten Arbeitskolben (20) und dem zweiten Arbeitskolben (22) gemeinsam zugeordnet ist und über einen Rückfederkolben (30) auf ein Kolbentragelement (32) einwirkt, das mit beiden Arbeitskolben (20, 22) gekoppelt ist.Free-piston device according to claim 20, characterized in that the return spring device ( 54 ) the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) is assigned together and via a return spring piston ( 30 ) on a piston carrier element ( 32 ) acting with both working pistons ( 20 . 22 ) is coupled. Freikolbenvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Rückfedereinrichtung (54) ausgeübte Rückfederkraft im Betrieb der Freikolbenvorrichtung (10; 80; 90; 120; 150) steuerbar und/oder regelbar ist.Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that that of the return spring device ( 54 ) exerted spring force in the operation of the free-piston device ( 10 ; 80 ; 90 ; 120 ; 150 ) is controllable and / or controllable. Freikolbenvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Freikolbenmotor (12) eine Energiekopplungseinrichtung (70) umfasst zum Aus- und/oder Einkoppeln von Energie aus der beziehungsweise in die mindestens eine Kolbeneinrichtung (16).Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one free-piston engine ( 12 ) an energy coupling device ( 70 ) comprises for discharging and / or coupling energy from or into the at least one piston device ( 16 ). Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiekopplungseinrichtung (70) mindestens einen elektrischen Lineartrieb (72) umfasst, mit einer Spulenanordnung (76) und einer relativ dazu beweglichen Magnetanordnung (74). Free-piston device according to claim 24, characterized in that the energy coupling device ( 70 ) at least one electric linear drive ( 72 ), with a coil arrangement ( 76 ) and a relatively movable magnet assembly ( 74 ). Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (76) ortsfest zur Kolbenaufnahme (14) angeordnet ist und dass die Magnetanordnung (74) an einem Kolbentragelement (24, 26, 32) eines Arbeitskolbens (20, 22) festgelegt ist.Free-piston device according to claim 25, characterized in that the coil arrangement ( 76 ) fixed to the piston receptacle ( 14 ) is arranged and that the magnet arrangement ( 74 ) on a piston carrier element ( 24 . 26 . 32 ) of a working piston ( 20 . 22 ). Freikolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der mindestens einen Kolbeneinrichtung (16) mittels der Energiekopplungseinrichtung (70) im Betrieb der Freikolbenvorrichtung (10; 80; 90; 120; 150) steuerbar und/oder regelbar ist.Free-piston device according to one of claims 24 to 26, characterized in that the movement of the at least one piston device ( 16 ) by means of the energy coupling device ( 70 ) during operation of the free-piston device ( 10 ; 80 ; 90 ; 120 ; 150 ) is controllable and / or controllable. Freikolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiekopplungseinrichtung (70) eine erste Energiekopplungseinheit (104) umfasst, die dem ersten Arbeitskolben (20) zugeordnet ist, und eine zweite Energiekopplungseinheit (106), die dem zweiten Arbeitskolben (22) zugeordnet ist, wobei jede Energiekopplungseinheit (104, 106) an einem Kolbentragelement (24, 26) des jeweiligen Arbeitskolbens (20, 22) angeordnet ist und mit diesem zusammenwirkt.Free-piston device according to one of claims 24 to 27, characterized in that the energy coupling device ( 70 ) a first energy coupling unit ( 104 ), which is the first working piston ( 20 ), and a second energy coupling unit ( 106 ), the second working piston ( 22 ), each energy coupling unit ( 104 . 106 ) on a piston carrier element ( 24 . 26 ) of the respective working piston ( 20 . 22 ) is arranged and cooperates with this. Freikolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiekopplungseinrichtung (70) dem ersten Arbeitskolben (22) und dem zweiten Arbeitskolben (22) zugeordnet ist, wobei die Energiekopplungseinrichtung (70) an einem Kolbentragelement (32) für den ersten Arbeitskolben (20) und dem zweiten Arbeitskolben (22) angeordnet ist.Free-piston device according to one of claims 24 to 27, characterized in that the energy coupling device ( 70 ) the first working piston ( 22 ) and the second working piston ( 22 ), wherein the energy coupling device ( 70 ) on a piston carrier element ( 32 ) for the first working piston ( 20 ) and the second working piston ( 22 ) is arranged. Freikolbenvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freikolbenvorrichtung (80) einen ersten Freikolbenmotor (12) umfasst und einen zweiten Freikolbenmotor (12), die identisch oder im Wesentlichen identisch sind und die so angeordnet sind, dass sie bezüglich einer Symmetrieebene (82) symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch zueinander sind, welche Symmetrieebene (82) senkrecht zu einer Achse (18) der Freikolbenvorrichtung (80) ist, längs derer die jeweilige mindestens eine Kolbeneinrichtung (16) beweglich ist.Free-piston device according to one of the preceding claims, characterized in that the free-piston device ( 80 ) a first free-piston engine ( 12 ) and a second free piston engine ( 12 ) which are identical or substantially identical and which are arranged so as to be symmetrical with respect to a plane of symmetry ( 82 ) are symmetrical or substantially symmetrical with respect to each other, which plane of symmetry ( 82 ) perpendicular to an axis ( 18 ) of the free piston device ( 80 ), along which the respective at least one piston device ( 16 ) is movable. Freikolbenvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (48) die Arbeitstakte der Arbeitskolben (20, 22) so steuerbar und/oder regelbar sind, dass die mindestens eine Kolbeneinrichtung (16) des ersten Freikolbenmotors (12) und die mindestens eine Kolbeneinrichtung (16) des zweiten Freikolbenmotors (12) gegengleich bewegbar sind.Free-piston device according to claim 30, characterized in that via the control and / or regulating device ( 48 ) the working cycles of the working pistons ( 20 . 22 ) are controllable and / or regulatable such that the at least one piston device ( 16 ) of the first free-piston engine ( 12 ) and the at least one piston device ( 16 ) of the second free-piston engine ( 12 ) are movable against the same. Verfahren zum Betreiben einer Freikolbenvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung einen Viertaktbetrieb des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens steuert und/oder regelt, wobei die Arbeitstakte des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens um zwei Arbeitstakte des Viertaktbetriebes zeitversetzt sind.Method for operating a free piston device according to one of the preceding claims, wherein the control and / or regulating device controls and / or regulates a four-stroke operation of the first working piston and the second working piston, wherein the working cycles of the first working piston and the second working piston by two power strokes of the four-stroke operation are delayed. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Arbeitstakte des ersten Arbeitskolbens und des zweiten Arbeitskolbens mindestens eines der Folgenden steuert und/oder regelt: – eine an der ersten Expansionskammer und/oder der zweiten Expansionskammer angeordnete Ventileinrichtung; – eine an der ersten Expansionskammer und/oder der zweiten Expansionskammer angeordnete Zündeinrichtung; – eine an der ersten Expansionskammer und/oder der zweiten Expansionskammer angeordnete Einspritzeinrichtung; – eine Mischeinrichtung zum Bereitstellen des Arbeitsmediums als Brennstoff-Oxidator-Gemisch; – eine Ladeeinrichtung zum Bereitstellen eines Volumenstroms des Arbeitsmediums.A method according to claim 32, characterized in that the control and / or regulating device for controlling and / or regulating the working cycles of the first working piston and the second working piston at least one of the following controls and / or controls: - one at the first expansion chamber and / or the second expansion chamber arranged valve means; - An arranged on the first expansion chamber and / or the second expansion chamber ignition device; - An arranged on the first expansion chamber and / or the second expansion chamber injection device; - A mixing device for providing the working medium as a fuel-oxidizer mixture; - A charging device for providing a volume flow of the working medium.
DE102013106792.1A 2013-06-28 2013-06-28 Free piston device and method for operating a free piston device Active DE102013106792B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013106792.1A DE102013106792B4 (en) 2013-06-28 2013-06-28 Free piston device and method for operating a free piston device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013106792.1A DE102013106792B4 (en) 2013-06-28 2013-06-28 Free piston device and method for operating a free piston device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013106792A1 true DE102013106792A1 (en) 2014-12-31
DE102013106792B4 DE102013106792B4 (en) 2020-07-16

Family

ID=52017142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013106792.1A Active DE102013106792B4 (en) 2013-06-28 2013-06-28 Free piston device and method for operating a free piston device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013106792B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017115171A1 (en) 2017-07-06 2019-01-10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free piston device and method for operating a free piston device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19743776A1 (en) * 1997-03-26 1998-10-01 Bernd Reimann Free piston engine
WO2001045977A2 (en) * 1999-12-22 2001-06-28 Abb Ab A device including a combustion engine, a use of the device, and a vehicle
DE10219549A1 (en) 2002-04-25 2003-12-04 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Free-piston combustion device with electric linear drive
DE10242141A1 (en) 2002-09-03 2004-03-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free-piston combustion device with electric linear drive
WO2007147789A1 (en) * 2006-06-20 2007-12-27 Umc Universal Motor Corporation Gmbh Free-piston device and method for operating a free-piston device
DE102011000620A1 (en) 2011-02-10 2012-08-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free piston device has piston element that is provided with spring device for compressing specific medium in compression chamber which is set to separate expansion chamber and return spring chamber

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19743776A1 (en) * 1997-03-26 1998-10-01 Bernd Reimann Free piston engine
WO2001045977A2 (en) * 1999-12-22 2001-06-28 Abb Ab A device including a combustion engine, a use of the device, and a vehicle
DE10219549A1 (en) 2002-04-25 2003-12-04 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Free-piston combustion device with electric linear drive
DE10242141A1 (en) 2002-09-03 2004-03-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free-piston combustion device with electric linear drive
WO2007147789A1 (en) * 2006-06-20 2007-12-27 Umc Universal Motor Corporation Gmbh Free-piston device and method for operating a free-piston device
DE102006029532A1 (en) 2006-06-20 2007-12-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free piston device and method for operating a free piston device
DE102011000620A1 (en) 2011-02-10 2012-08-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free piston device has piston element that is provided with spring device for compressing specific medium in compression chamber which is set to separate expansion chamber and return spring chamber

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017115171A1 (en) 2017-07-06 2019-01-10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free piston device and method for operating a free piston device
DE102017115171B4 (en) * 2017-07-06 2020-11-05 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free piston device and method of operating a free piston device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013106792B4 (en) 2020-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008053069B4 (en) Free piston engine with variable stroke and method of operating a free piston engine
DE102011000620B4 (en) Free piston device and method for operating a free piston device
DE4416989A1 (en) Device for converting a circular movement into a reciprocating movement and vice versa
WO2010118738A2 (en) Free-piston internal combustion engine having intermittent free-piston lock
DE3318136A1 (en) CHARGING DEVICE FOR CHARGING COMBUSTION ENGINES
DE102012111067B3 (en) Free-piston device has primary and secondary piston portions which move relative to each other under effect of expansion of working fluid in the expansion space and under action of return spring arranged in spring-back space
EP1645719A1 (en) Engine and method for power generation
WO2017109203A1 (en) Free-piston linear generator
DE212012000010U1 (en) Engine with internal combustion
EP1355053B1 (en) Rotary piston engine
DE102008053068B4 (en) Variable stroke free piston engine, method of operating a free piston engine and use of orifices in a piston receiver
DE102013106792B4 (en) Free piston device and method for operating a free piston device
DE102007017033B3 (en) Free piston engine for use in e.g. hybrid vehicle, has crank piston axially movable by crank drive between upper and lower dead-centers in cylinder, where operating cycle of free-piston of engine takes pace within rotation of crank drive
DE102007039912A1 (en) Asynchronous power generator with free-piston engine
DE102011016177B4 (en) engine
DE102008038088A1 (en) Control device for locking piston pin for reciprocating engine, has locking element, which is moved between locking position and releasing position by control device
DE102013104685B3 (en) Free-piston device
DE102012007465A1 (en) Internal combustion engine
DE102017115171B4 (en) Free piston device and method of operating a free piston device
DE102007054321A1 (en) piston engine
DE102018118322B4 (en) Crank mechanism for a four-stroke reciprocating internal combustion engine
DE102020109743A1 (en) Method for operating a free-piston linear generator and a free-piston linear generator
WO2017109207A1 (en) Free-piston linear generator and method for controlling a free-piston linear generator
DE10340670B4 (en) Rotors piston engine
DE2816172C2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: DTS PATENT- UND RECHTSANWAELTE SCHNEKENBUEHL U, DE

Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: DTS PATENT- UND RECHTSANWAELTE SCHNEKENBUEHL U, DE

Representative=s name: DTS PATENT- UND RECHTSANWAELTE PARTMBB, DE