DE102021000080A1

DE102021000080A1 - Selbstbewegter kolben

Info

Publication number: DE102021000080A1
Application number: DE102021000080.3A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-01-04
Filing date: 2021-01-04
Publication date: 2022-07-07

Abstract

Der selbstbewegte Kolben besteht aus einem beidseitig verschlossenen Rohr (1, Fig. 1), in dem eine mit einer Labyrinthdichtung (2, Fig.1) versehene Gegenmasse (3, Fig.1) entlang der Rohrachse frei beweglich ist. Das Rohr (1, Fig. 1) ist mit einem Gas von hohem Druck gefüllt, um eine progressive Federung einer hin und hergehenden Bewegung der Gegenmasse (3, Fig.1) zu bewirken.Bei geeigneter elektromagnetischer Schwingungsanregung ist die hin und hergehende Bewegung des Rohres zwangsgeführt wie ein Kolben eines Kolbenverbrennungsmotors durch die Kurbelwelle. Darauf basierend können verschiedene stabil laufende Freikolbenmotoren gebaut werden.Wenn viele kleine automatisch gefertigte Freikolbenmotor-Einheiten je nach dem Leistungsbedarf beim Autoantrieb arbeiten oder stillstehen arbeitet der Freikolbenmotor immer mit dem optimalen Wirkungsgrad und hat daher rund den halben Treibstoffverbrauch des konventionellen Automotors, der im durchschnittlichen Betrieb nur mit etwa dem halben optimalen Wirkungsgrad arbeitet.

Description

Der selbstbewegte Kolben besteht aus einem beidseitig verschlossenen Rohr (1, 1), in dem eine Gegenmassse (3, 1) entlang dessen Längsachse pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch gefedert frei hin und herbeweglich ist. Die pneumatische Federung wird dadurch bewirkt, dass die Gegenmasse mit einer Labyrinthdichtung (2, 1) versehen und das Rohr (1, 1) mit einem Gas von hohem Druck gefüllt ist. Die hydraulische Federung wird dadurch bewirkt, dass eine Flüssigkeit von einem kleinen Kolben komprimiert wird. Die mechanische Federung wird von einer progressiv gewundenen Spiralfeder mit sich teilweise aneinander legenden Spiralen bewirkt.
An der Außenseite des Rohres (1, 1) sind Permanentmagnete (4, 1) angebracht, mit denen das Rohr (1, 1) von stromdurchflossenen elektrischen Spulen (5, 1) hin und herbewegt werden kann.
An den beiden Enden des beidseitig verschlossenen Rohres (1, 1) sind Verbindungsstangen (6, 1) angebracht, an denen Verbrennungsmotorkolben (7, 1) befestigt sind, die sich in Motorzylindern (8, 1) hin und herbewegen können. Dabei erfolgt in den Motorzylindern (8, 1) ein Luftaustausch nach dem gezeigten bekannten System des Zweitaktmotors. Der Luftaustausch kann auch durch Ausnützung der Gasschwingung im Ansaugrohr und im Auspuffrohr oder durch ein Gebläse erfolgen, das von einer Abgasturbine und von einem Elektromotor angetrieben wird. Dabei kann der Elektromotor auch als Generator wirken und zusätzlich Strom erzeugen.
Von den stromdurchflossenen elektrischen Spulen (5, 1) wird das Rohr (1, 1) zu Schwingungen entlang der Längsachse angeregt. Wegen der progressiven Federung vergrößert sich der Schwingungsweg bei Erhöhung der Frequenz der von den elektrischen Spulen (5, 1) angeregten Schwingung. Diese wird so gewählt und durch eine elektronische Regelung so verstellt, dass die Kompression der Verbrennungsluft in den Motorzylindern (8, 1) immer den gewünschten Wert hat und dadurch der Kolben zwangsgeführt ist wie von der Kurbelwelle eines Kolbenverbrennungsmotors.
Durch Einspritzdüsen (9, 1) wird Brennstoff kurz nach dem unteren Totpunkt der Kolbenbewegung eingespritzt, diese vermischt sich mit der Verbrennungsluft und zündet in der Nähe des oberen Totpunktes wegen der hohen Temperatur infolge der Kompression der Luft. Dabei wird immer Abgas zur Verbrennungsluft gemischt, um die saubere und kraftstoffsparende sogenannte HCCI-Verbrennung zu bewirken. Die Verbrennung kann auch durch Zündung mit einer Zündkerze wie beim Ottomotor oder durch Einspritzung in der Nähe des oberen Totpunktes wie beim Dieselmotor erfolgen.
Basierend auf der Zwangsführung des selbstbewegten Kolbens können verschiedenartige stabil laufende Freikolbenmotor-Einheiten gebaut werden.
Ein Elektromotor wandelt den durch fasenverschiebung der angeregten Schwingung erzeugten elektrischen Strom in mechanische Antriebsenergie.
Wenn viele kleine automatisch gefertigte Freikolbenmotor-Einheiten je nach dem Leistungsbedarf beim Autoantrieb arbeiten oder stillstehen arbeitet der Freikolbenmotor immer mit dem optimalen Wirkungsgrad und hat daher rund den halben Treibstoffverbrauch des konventionellen Automotors, der im durchschnittlichen Betrieb nur mit etwa dem halben optimalen Wirkungsgrad arbeitet.

Claims

Selbstbewegter Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem beidseitig verschlossenen Rohr (1, 1) besteht, in dem eine Gegenmasse (3, 1) entlang dessen Längsachse pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch gefedert frei hin und her beweglich ist und die pneumatische Federung dadurch bewirkt wird, dass die Gegenmasse (3, 1) mit einer Labyrinthdichtung (2, 1) oder einer anderen Dichtung versehen ist und das Rohr mit einem Gas von hohem Druck gefüllt ist.
Selbstbewegter Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenseite des Rohres (1, 1) Permanentmagnete (4, 1) angebracht sind, mit denen das Rohr von stromdurchflossenen elektrischen Spulen (5, 1) hin und her bewegt werden kann.
Selbstbeweger Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden des beidseitig verschlossenen Rohres (1, 1) Verbindungsstangen (6, 1) angebracht sind, an denen Verbrennungsmotorkolben (7, 1) befestigt sind, die sich in Motorzylindern (8, 1) hin und her bewegen können, wobei in den Motorzylindern ein Luftaustausch nach dem gezeigten bekannten System des Zweitaktmotors erfolgt.
Selbstbewegter Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass von den stromdurchflossenen elektrischen Spulen (5, 1) das Rohr (1, 1) zu entlang der Längsachse hin und hergehenden Schwingungen angeregt wird, wobei sich wegen der progressiven Federung der Schwingungsweg bei Erhöhung der Frequenz der von den elektrischen Spulen (5, 1) angeregten Schwingung erhöht und so gewählt und von einer elektronischen Regelung so verstellt wird, dass die Kompression der Verbrennungsluft in den Motorzylindern ((8, 1) immer den gewünschten Wert hat und dadurch der Verbrennungsmotorkolben (7, 1) zwangsgeführt ist wie von der Kurbelwelle eines Kolbenverbrennungsmotors.
Selbstbewegter Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einspritzdüsen (9, 1) Brennstoff kurz nach dem unteren Totpunkt der Kolbenbewegung eingespritzt wird, diese sich mit der Verbrennungsluft vermischt und in der Nähe des oberen Totpunktes wegen der hohen Temperatur infolge der Kompression der Luft zündet, wobei immer Abgas zur Verbrennungsluft gemischt wird, um die saubere und kraftstoffsparende sogenannte HCCI Verbrennung zu bewirken.
Selbstbewegter Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass viele kleine automatisch gefertigte Freikolbenmotor-Einheiten je nach Leistungsbedarf beim Autoantrieb arbeiten oder stillstehen, wodurch der Freikolbenmotor immer mit dem optimalen Wirkungsgrad arbeitet und daher rund den halben Treibstoffverbrauch des konventionellen Automotors hat, der im durchschnittlichen Betrieb nur mit etwa dem halben optimalen Wirkungsgrad arbeitet.