EP0929740A1 - Engine working according to the method of pulsating combustion - Google Patents

Engine working according to the method of pulsating combustion

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EP0929740A1
EP0929740A1 EP97909163A EP97909163A EP0929740A1 EP 0929740 A1 EP0929740 A1 EP 0929740A1 EP 97909163 A EP97909163 A EP 97909163A EP 97909163 A EP97909163 A EP 97909163A EP 0929740 A1 EP0929740 A1 EP 0929740A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
combustion chamber
combustion
fuel
engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97909163A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Beate Maucher
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0929740A1 publication Critical patent/EP0929740A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B11/00—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type
    • F01B11/007—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type in which the movement in only one direction is obtained by a single acting piston motor, e.g. with actuation in the other direction by spring means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00—Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
    • F02B71/04—Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K7/00—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
    • F02K7/02—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof the jet being intermittent, i.e. pulse-jet
    • F02K7/06—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof the jet being intermittent, i.e. pulse-jet with combustion chambers having valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F02B63/041—Linear electric generators

Definitions

  • the invention relates to an engine operating on the principle of pulsating combustion and a method for operating the engine.
  • Gas turbines operating according to the principle of pulsating combustion have become known (The Pulsej et Engine - a Review of its Development Potential; US Govern.report, onterey, California, USA, 1974), in which the energy of those escaping via an exhaust pipe Pressure waves are transmitted to a turbine wheel.
  • the engine according to the invention which operates according to the principle of pulsating combustion, and the method according to the invention for operating the engine with the features of the independent claims have the advantage that an effective transmission of the pressure waves occurring during the pulsating combustion takes place to the mechanical movement element. This is preferably done within the housing in which the combustion also takes place. Due to the short transmission paths result in lower pressure losses than in the known from the prior art machines that work on this combustion principle. Furthermore, the fuel-air mixture is spark-ignited only during the starting process, so that the wear on ignition parts is minimal. Due to the internal exhaust gas recirculation that takes place during the pulsating combustion, very low NO ⁇ emissions arise due to the system.
  • the outlet device for the exhaust gases advantageously opens into the cylinder space in which the piston moves.
  • the piston itself takes over the opening and closing of the exhaust device in accordance with the cycle sequence of the combustion process.
  • a spring element which is preferably designed as a helical compression spring.
  • the translatory movements of the piston can advantageously be used to operate a generator.
  • a generator is provided on the engine, with the movement of the piston a piston rod can be transferred to a linear rotor of the generator.
  • the engine which in this case is designed as a generator, is advantageously used in an emergency power generator.
  • Another advantageous application of the engine is as a drive for a compressor, in particular for use in a heat pump.
  • the inlet device of the engine advantageously has a membrane which, depending on the pressure conditions in the combustion chamber, automatically opens or closes the inlet for fuel and combustion air.
  • the elasticity of the membrane is selected so that due to the fuel pressure applied to part of the membrane, the membrane opens the opening to the combustion chamber.
  • Figure 1 shows a partially sectioned illustration of an engine
  • Figure 2 shows an enlarged intake device of the engine for fuel and combustion air. Description of the embodiment
  • the engine shown in FIG. 1 has a pressure-resistant housing 10 in which a combustion chamber 12 is arranged. Via an inlet device 14
  • Combustion chamber 12 supplied with fuel gas and combustion air. 2
  • the inlet device 14 has a membrane 14a which closes a combustion air duct 14b and a fuel gas line 14c in which a nozzle 14d is arranged.
  • an ignition device in the form of a spark plug 16 is also provided, with which the fuel gas / air mixture is ignited during the starting process.
  • the combustion chamber 12 has a cylindrical part, hereinafter referred to as the cylinder 18, in which a piston 20 is arranged to move freely.
  • a helical compression spring 24 is arranged in the cylinder space, the compression of which limits the translatory movement of the piston 20.
  • a generator 26 is also connected, the piston 20 being connected via a piston rod 28 to a linear rotor (not shown) of the generator 26.
  • the compression spring 24 it is also possible to fill the part of the cylinder space in which the compression spring 24 is arranged with a working gas, the compression of which limits the movement of the piston 20.
  • the engine works on the well-known principle of pulsating combustion.
  • a gas fitting (not shown) is opened, fuel gas passes via the fuel gas line 14c to the nozzle 14d arranged at the end of the fuel gas line 14c.
  • the gas pressure present at the nozzle 14d is sufficient around the part which seals the nozzle 14d raise the membrane 14a so that fuel gas can be injected into the combustion chamber 12.
  • Combustion air duct 14b remains closed by membrane 14a; the combustion air required for the first ignition process is already in the combustion chamber 12.
  • the engine is started by igniting the fuel gas / air mixture with the aid of the spark plug 16, the membrane 14a closing the fuel gas supply again due to the sudden pressure increase in the combustion chamber 12. That expanding as a compression wave (overpressure wave)
  • Dilution wave is reflected as a compression wave and again enters the combustion chamber 12, with combustion air and hot residual exhaust gases being entrained.
  • a kind of "internal exhaust gas recirculation" takes place due to the entrained residual exhaust gases, which causes the pulsating combustion is limited to low NO x values.
  • the membrane 14a closes the combustion air channel 14b and the nozzle 14d arranged in the fuel gas line 14c.
  • the newly formed fuel gas-air mixture ignites on the hot residual exhaust gases, whereby the cycle of pulsating combustion begins again.
  • the exhaust pipe or the engine as a whole is tuned or dimensioned such that the compression shaft reflected at the end of the exhaust pipe enters the combustion chamber 12 before the piston 20 closes the exhaust port 22 by the movement in the direction of arrow B.
  • the piston 20 When the piston 20 has reached its end position, ie the compression spring 24 is relaxed again, the piston 20 is driven again in the direction of arrow A by the renewed ignition of the fuel gas / air mixture.
  • the translatory movements of the piston 20 are transmitted via the piston rod 28 to the linear rotor of the generator 26, the mechanical work performed being converted into electrical energy.
  • Such an engine designed as a linear generator, is preferably used as a drive for a portable emergency power unit.
  • the generator 26 can act as a starter by energizing the starting process in cooperation with the piston. It is only through the movement of the piston 20 that the corresponding vacuum conditions are created in the combustion chamber 12, which enable the membrane 14a to be lifted off the seat of the fuel gas line 14c and thus the fuel gas to be injected.
  • the component 26 in this case designed as a compression unit, has a compressor to which the piston 20 is connected via the piston rod 28.
  • the working medium located in the compression unit 26 is compressed by the transmission of the lifting movement to the compressor.

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Abstract

The engine relates to an engine that works according to the principle of pulsating combustion and a method of operation for an engine comprising a pressure resistant housing (10) with a combustion chamber (12) located therein, an intake device (14) for fuel and combustion air, an exhaust device (22) connected to the combustion chamber (12) for exhaust gases arising from combustion. According to the invention a moveable piston (20) is placed in a cylinder (18) connected to the combustion chamber (12) and a spring resistance acts upon the piston (20) on the side opposite to the combustion chamber (12). This enables effective energy transmission of pressure waves arising from pulsating combustion to a mechanical moving element.

Description

Nach dem Verfahren der pulsierenden Verbrennung arbeitende KraftmaschineEngine operating according to the pulsed combustion process
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine nach dem Prinzip der pulsierenden Verbrennung arbeitende Kraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben der Kraftmaschine. Es sind nach dem Prinzip der pulsierenden Verbrennung arbeitende Gasturbinen bekannt geworden (The Pulsej et Engine - a Review of its Development Potential; US Govern. report, onterey, California, USA, 1974) , bei denen die Energie der über ein Abgasrohr nach außen gelangenden Druckwellen auf ein Turbinenrad übertragen wird.The invention relates to an engine operating on the principle of pulsating combustion and a method for operating the engine. Gas turbines operating according to the principle of pulsating combustion have become known (The Pulsej et Engine - a Review of its Development Potential; US Govern.report, onterey, California, USA, 1974), in which the energy of those escaping via an exhaust pipe Pressure waves are transmitted to a turbine wheel.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße nach dem Prinzip der pulsierenden Verbrennung arbeitende Kraftmaschine und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Kraftmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben den Vorteil, daß eine effektive Übertragung der bei der pulsierenden Verbrennung entstehenden Druckwellen auf das mechanische Bewegungsglied stattfindet. Vorzugsweise geschieht dies innerhalb des Gehäuses, in dem auch die Verbrennung erfolgt . Durch die kurzen Übertragungswege entstehen geringere Druckverluste als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kraf maschinen, die nach diesem Verbrennungsprinzip arbeiten. Weiterhin erfolgt eine Fremdzündung des Brennstoff-Luftgemisches nur während des Startvorgangs, so daß der Verschleiß an Zündungsteilen minimal ist. Durch die bei der pulsierenden Verbrennung stattfindende innere Abgasrückführung entstehen systembedingt sehr niedrige NOχ-Emissionen.The engine according to the invention, which operates according to the principle of pulsating combustion, and the method according to the invention for operating the engine with the features of the independent claims have the advantage that an effective transmission of the pressure waves occurring during the pulsating combustion takes place to the mechanical movement element. This is preferably done within the housing in which the combustion also takes place. Due to the short transmission paths result in lower pressure losses than in the known from the prior art machines that work on this combustion principle. Furthermore, the fuel-air mixture is spark-ignited only during the starting process, so that the wear on ignition parts is minimal. Due to the internal exhaust gas recirculation that takes place during the pulsating combustion, very low NOχ emissions arise due to the system.
Durch die in den weiteren Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kraftmaschine und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Kraftmaschine möglich.The features listed in the further subclaims enable advantageous configurations of the engine according to the invention and of the method according to the invention for operating the engine.
In vorteilhafter Weise mündet die Auslaßvorrichtung für die Abgase in den Zylinderraum, in dem sich der Kolben bewegt. Dadurch übernimmt der Kolben selbst entsprechend der Taktfolge des Verbrennungsvorgangs das Öffnen und Schließen der Auslaßvorrichtung.The outlet device for the exhaust gases advantageously opens into the cylinder space in which the piston moves. As a result, the piston itself takes over the opening and closing of the exhaust device in accordance with the cycle sequence of the combustion process.
Durch den Einsatz eines Freikolbens fällt der bei herkömmlichen Hubkolbenmotoren notwendige Kurbeltrieb weg, somit kann auf eine Schmierung verzichtet werden, da auf den Kolben keine Seitenkräfte einwirken.The use of a free piston eliminates the crank drive required in conventional reciprocating piston engines, so lubrication can be dispensed with, since no lateral forces act on the piston.
Um die translatorischen Bewegungen des Freikolbens zu begrenzen, wird die Bewegung des Kolbens auf der der Brennkammer abgewandten Seite durch die Kompression eines Federelements, das vorzugsweise als schraubenförmige Druckfeder ausgebildet ist, begrenzt.In order to limit the translatory movements of the free piston, the movement of the piston on the side facing away from the combustion chamber is limited by the compression of a spring element, which is preferably designed as a helical compression spring.
In vorteilhafter Weise können die translatorischen Bewegungen des Kolbens zum Betreiben eines Generators ausgenutzt werden. Dazu ist an der Kraftmaschine ein Generator vorgesehen, wobei die Bewegung des Kolbens über eine Kolbenstange auf einen Linearläufer des Generators übertragbar ist.The translatory movements of the piston can advantageously be used to operate a generator. For this purpose, a generator is provided on the engine, with the movement of the piston a piston rod can be transferred to a linear rotor of the generator.
Die in diesem Fall als Generator ausgebildete Kraftmaschine findet in vorteilhafter Weise in einem Notstromaggregat Verwendung.The engine, which in this case is designed as a generator, is advantageously used in an emergency power generator.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung der Kraftmaschine besteht als Antrieb für einen Kompressor, insbesondere für die Verwendung in einer Wärmepumpe.Another advantageous application of the engine is as a drive for a compressor, in particular for use in a heat pump.
Die Einlaßvorrichtung der Kraf maschine weist in vorteilhafter Weise eine Membran auf, die in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen in der Brennkammer den Einlaß für Brennstoff und Verbrennungsluft selbsttätig öffnet oder verschließt .The inlet device of the engine advantageously has a membrane which, depending on the pressure conditions in the combustion chamber, automatically opens or closes the inlet for fuel and combustion air.
Da beim Startvorgang der Kraftmaschine sich in der Brennkammer bereits Verbrennungsluft befindet, ist die Elastizität der Membran so gewählt, daß aufgrund des an einem Teil der Membran anliegenden Brennstoffdruckes diese die Öffnung zur Brennkammer freigibt .Since there is already combustion air in the combustion chamber during the starting process of the engine, the elasticity of the membrane is selected so that due to the fuel pressure applied to part of the membrane, the membrane opens the opening to the combustion chamber.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung einer Kraftmaschine und Figur 2 eine vergrößert dargestellte Einlaßvorrichtung der Kraftmaschine für Brennstoff und Verbrennungsluf . Beschreibung des AusführungsbeispielsAn embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and explained in more detail in the following description. Figure 1 shows a partially sectioned illustration of an engine and Figure 2 shows an enlarged intake device of the engine for fuel and combustion air. Description of the embodiment
Die in der Figur 1 dargestellte Kraftmaschine weist ein druckfestes Gehäuse 10 auf, in dem eine Brennkammer 12 angeordnet ist. Über eine Einlaßvorrichtung 14 wird derThe engine shown in FIG. 1 has a pressure-resistant housing 10 in which a combustion chamber 12 is arranged. Via an inlet device 14
Brennkammer 12 Brenngas und Verbrennungsluft zugeführt. Die Einlaßvorrichtung 14 weist gemäß Fig. 2 eine Membran 14a auf, die einen Verbrennungsluftkanal 14b und eine Brenngasleitung 14c verschließt, in der eine Düse 14d angeordnet ist. Am Eingang der Brennkammer 12 ist weiterhin eine Zündeinrichtung in Form einer Zündkerze 16 vorgesehen, mit der das Brenngas-Luftgemisch beim Startvorgang gezündet wird. Die Brennkammer 12 weist einen zylinderförmig ausgebildeten Teil auf, im folgenden als Zylinder 18 bezeichnet, in dem ein Kolben 20 frei beweglich angeordnet ist. In den Zylinderraum mündet ein Abgasstutzen 22 eines nicht dargestellten Abgasrohres. Auf der von der Brennkammer 12 abgewandten Seite des Kolbens 20 ist im Zylinderraum eine spiralförmig ausgebildete Druckfeder 24 angeordnet, durch deren Kompression die translatorische Bewegung des Kolbens 20 begrenzt ist. Auf der von der Brennkammer 12 abgewandten Seite des Kolbens 20 schließt sich weiterhin ein Generator 26 an, wobei der Kolben 20 über eine Kolbenstange 28 mit einem nicht dargestellten Linearläufer des Generators 26 verbunden ist. Anstelle der Druckfeder 24 ist es auch möglich, den Teil des Zylinderraumes, in dem die Druckfeder 24 angeordnet ist, mit einem Arbeitsgas zu füllen, durch dessen Kompression die Bewegung des Kolbens 20 begrenzt ist.Combustion chamber 12 supplied with fuel gas and combustion air. 2, the inlet device 14 has a membrane 14a which closes a combustion air duct 14b and a fuel gas line 14c in which a nozzle 14d is arranged. At the entrance to the combustion chamber 12, an ignition device in the form of a spark plug 16 is also provided, with which the fuel gas / air mixture is ignited during the starting process. The combustion chamber 12 has a cylindrical part, hereinafter referred to as the cylinder 18, in which a piston 20 is arranged to move freely. An exhaust pipe 22 of an exhaust pipe, not shown, opens into the cylinder chamber. On the side of the piston 20 facing away from the combustion chamber 12, a helical compression spring 24 is arranged in the cylinder space, the compression of which limits the translatory movement of the piston 20. On the side of the piston 20 facing away from the combustion chamber 12, a generator 26 is also connected, the piston 20 being connected via a piston rod 28 to a linear rotor (not shown) of the generator 26. Instead of the compression spring 24, it is also possible to fill the part of the cylinder space in which the compression spring 24 is arranged with a working gas, the compression of which limits the movement of the piston 20.
Die Kraftmaschine funktioniert nach dem bekannten Prinzip der pulsierenden Verbrennung. Beim Öffnen einer nicht dargestellten Gasarmatur gelangt Brenngas über die Brenngasleitung 14c zu der am Ende der Brenngasleitung 14c angeordneten Düse 14d. Der an der Düse 14d anliegende Gasdruck reicht aus, um den die Düse 14d abdichtenden Teil der Membran 14a anzuheben, so daß Brenngas in die Brennkammer 12 eingedüst werden kann. DerThe engine works on the well-known principle of pulsating combustion. When a gas fitting (not shown) is opened, fuel gas passes via the fuel gas line 14c to the nozzle 14d arranged at the end of the fuel gas line 14c. The gas pressure present at the nozzle 14d is sufficient around the part which seals the nozzle 14d raise the membrane 14a so that fuel gas can be injected into the combustion chamber 12. The
Verbrennungsluftkanal 14b bleibt noch durch die Membran 14a verschlossen; die für den ersten Zündvorgang notwendige Verbrennungsluft befindet sich bereits in der Brennkammer 12. Der Start der Kraftmaschine erfolgt durch Zündung des Brenngas-Luftgemisches mit Hilfe der Zündkerze 16, wobei durch den plötzlichen Druckanstieg in der Brennkammer 12 die Membran 14a die Brenngaszufuhr wieder verschließt. Das sich als Verdichtungswelle (Überdruckwelle) ausdehnendeCombustion air duct 14b remains closed by membrane 14a; the combustion air required for the first ignition process is already in the combustion chamber 12. The engine is started by igniting the fuel gas / air mixture with the aid of the spark plug 16, the membrane 14a closing the fuel gas supply again due to the sudden pressure increase in the combustion chamber 12. That expanding as a compression wave (overpressure wave)
Gasgemisch trifft auf den Kolben 20, der sich aufgrund der entspannten Druckfeder 24 in einer Position, wie in Figur 1 dargestellt, befindet. Durch den Impuls der entstehenden Verdichtungswelle wird der Kolben 20 in Richtung des Pfeiles A angetrieben, wobei die Druckfeder 24 komprimiert wird. Gibt der Kolben 20 die Öffnung des Abgasstutzen 22 frei, gelangt die Verdichtungswelle über das Abgasrohr nach außen. Durch die plötzliche Querschnittserweiterung am offenen Ende des Abgasrohres wird die Verdichtungswelle als Verdünnungswelle (Unterdruckwelle) reflektiert und gelangt zurück in die Brennkammer 12. Durch die Verdünnungswelle und durch die inzwischen abgekühlte Brennkammer 12 bildet sich in der Brennkammer 12 ein Unterdruck aus, der bewirkt, daß die Membran 14a so weit von ihrem Sitz abhebt, daß über den Verbrennungsluftkanal 14b Verbrennungsluft und über die Brenngasleitung 14c Brenngas in die Brennkammer 12 einströmt. Mittlerweile ist die Verdünnungswelle teilweise von der Einlaßvorrichtung 14 reflektiert worden und gelangt über den Abgasstutzen 22 und das dem Abgasstutzen 22 nachgeschaltete Abgasrohr nach außen. Dort wird dieGas mixture hits the piston 20, which is in a position as shown in FIG. 1 due to the relaxed compression spring 24. The piston 20 is driven in the direction of arrow A by the impulse of the resulting compression shaft, the compression spring 24 being compressed. If the piston 20 releases the opening of the exhaust pipe 22, the compression shaft reaches the outside via the exhaust pipe. Due to the sudden cross-sectional expansion at the open end of the exhaust pipe, the compression wave is reflected as a dilution wave (vacuum wave) and gets back into the combustion chamber 12. Due to the dilution wave and the now cooled combustion chamber 12, a vacuum is formed in the combustion chamber 12, which causes that the membrane 14a lifts so far from its seat that combustion air flows through the combustion air duct 14b and fuel gas flows into the combustion chamber 12 via the fuel gas line 14c. In the meantime, the dilution wave has been partially reflected by the inlet device 14 and reaches the outside via the exhaust pipe 22 and the exhaust pipe downstream of the exhaust pipe 22. There is the
Verdünnungswelle als Verdichtungswelle reflektiert und gelangt erneut in die Brennkammer 12, wobei Verbrennungsluft und heiße Restabgase mitgerissen werden. Durch die mitgeführten Restabgase findet eine Art „innere Abgasrückführung" statt, wodurch die pulsierende Verbrennung auf NOx-arme Werte begrenzt wird. Durch die sich mittlerweile in der Brennkammer 12 einstellenden Überdruckverhältnisse verschließt die Membran 14a den Verbrennungsluftkanal 14b und die in der Brenngasleitung 14c angeordnete Düse 14d. Das neu gebildete Brenngas-Luftgemisch entzündet sich an den heißen Restabgasen, wobei der Zyklus der pulsierenden Verbrennung von vorn beginnt. Das Abgasrohr bzw. die Kraftmaschine insgesamt ist so abgestimmt bzw. dimensioniert, daß die am Ende des Abgasrohres reflektierte Verdichtungswelle in die Brennkammer 12 gelangt, bevor der Kolben 20 durch die Bewegung in Richtung des Pfeiles B den Abgasstutzen 22 verschließt. Hat der Kolben 20 seine Endlage erreicht, d.h. ist die Druckfeder 24 wieder entspannt, wird der Kolben 20 durch die erneute Zündung des Brenngas- Luftgemisches wieder in Richtung des Pfeiles A angetrieben.Dilution wave is reflected as a compression wave and again enters the combustion chamber 12, with combustion air and hot residual exhaust gases being entrained. A kind of "internal exhaust gas recirculation" takes place due to the entrained residual exhaust gases, which causes the pulsating combustion is limited to low NO x values. Due to the overpressure conditions that are now established in the combustion chamber 12, the membrane 14a closes the combustion air channel 14b and the nozzle 14d arranged in the fuel gas line 14c. The newly formed fuel gas-air mixture ignites on the hot residual exhaust gases, whereby the cycle of pulsating combustion begins again. The exhaust pipe or the engine as a whole is tuned or dimensioned such that the compression shaft reflected at the end of the exhaust pipe enters the combustion chamber 12 before the piston 20 closes the exhaust port 22 by the movement in the direction of arrow B. When the piston 20 has reached its end position, ie the compression spring 24 is relaxed again, the piston 20 is driven again in the direction of arrow A by the renewed ignition of the fuel gas / air mixture.
Die translatorischen Bewegungen des Kolbens 20 werden über die Kolbenstange 28 auf den Linearläufer des Generators 26 übertragen, wobei die verrichtete mechanische Arbeit in elektrische Energie umgewandelt wird. Eine derartige, als Lineargenerator ausgebildete Kraftmaschine wird bevorzugt als Antrieb für ein transportables Notstromaggregat eingesetzt .The translatory movements of the piston 20 are transmitted via the piston rod 28 to the linear rotor of the generator 26, the mechanical work performed being converted into electrical energy. Such an engine, designed as a linear generator, is preferably used as a drive for a portable emergency power unit.
In den Fällen, in denen eine Stromversorgung an derIn cases where there is a power supply on the
Kraftmaschine vorhanden ist, kann der Generator 26 durch Bestromung für den Startvorgang im Zusammenwirken mit dem Kolben als Anlasser fungieren. Dabei werden erst durch die Bewegung des Kolbens 20 die entsprechenden Unterdruckverhältnisse in der Brennkammer 12 geschaffen, die ein Abheben der Membran 14a vom Sitz der Brenngasleitung 14c und damit eine Eindüsung des Brenngases ermöglichen.Engine is present, the generator 26 can act as a starter by energizing the starting process in cooperation with the piston. It is only through the movement of the piston 20 that the corresponding vacuum conditions are created in the combustion chamber 12, which enable the membrane 14a to be lifted off the seat of the fuel gas line 14c and thus the fuel gas to be injected.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Kraftmaschine besteht in der Verwendung als Antrieb für eine Kompressionswärmepumpe. Das in diesem Fall als Kompressionsaggregat ausgebildete Bauteil 26 weist einen Verdichter auf, mit dem der Kolben 20 über die Kolbenstange 28 verbunden ist. Durch die Übertragung der Hubbewegung auf den Verdichter wird das im Kompressionsaggregat 26 befindliche Arbeitsmedium verdichtet. Another preferred embodiment of the engine is the use as a drive for a Compression heat pump. The component 26, in this case designed as a compression unit, has a compressor to which the piston 20 is connected via the piston rod 28. The working medium located in the compression unit 26 is compressed by the transmission of the lifting movement to the compressor.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Nach dem Prinzip der pulsierenden Verbrennung arbeitende Kraftmaschine mit einem druckfesten Gehäuse (10) , in dem eine Brennkammer (12) ausgebildet ist, mit einer Einlaßvorrichtung (14) für Brennstoff und Verbrennungsluft, sowie mit einer mit der Brennkammer (12) verbundenen Auslaßvorrichtung (22) für die bei der Verbrennung entstehenden Abgase, gekennzeichnet durch einen mit der1. According to the principle of pulsating combustion engine with a pressure-resistant housing (10) in which a combustion chamber (12) is formed, with an inlet device (14) for fuel and combustion air, and with an outlet device connected to the combustion chamber (12) (22) for the exhaust gases produced during combustion, characterized by one with the
Brennkammer (12) in Verbindung stehenden Zylinder (18) , in dem ein Kolben (20) bewegbar angeordnet ist, wobei auf der von der Brennkammer (12) abgewandten Seite eine Federkraft auf den Kolben (20) einwirkt.Combustion chamber (12) communicating cylinder (18), in which a piston (20) is movably arranged, a spring force acting on the piston (20) on the side facing away from the combustion chamber (12).
2. Kraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des druckfesten Gehäuses (10) als Zylinder (18) ausgebildet ist.2. Engine according to claim 1, characterized in that part of the pressure-resistant housing (10) is designed as a cylinder (18).
3. Kraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßvorrichtung (22) für die Abgase in den Zylinderraum mündet und durch den Kolben (20) verschließbar ist.3. Engine according to claim 1 or 2, characterized in that the outlet device (22) for the exhaust gases opens into the cylinder space and can be closed by the piston (20).
4. Kraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (20) als Freikolben ausgebildet ist.4. Engine according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (20) is designed as a free piston.
5. Kraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Kolben (20) wirkende Federkraft durch ein als schraubenförmige Druckfeder ausgebildetes Federelement (24) ausgeübt ist.5. Engine according to one of the preceding claims, characterized in that the acting on the piston (20) Spring force is exerted by a spring element (24) designed as a helical compression spring.
6. Kraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kraftmaschine ein vorzugsweise zur Verwendung in einem Notstromaggregat bestimmter Generator (26) angeordnet ist und die Bewegung des Kolbens (20) über eine Kolbenstange (28) auf einen Linearläufer des Generators (26) übertragen wird.6. Engine according to one of the preceding claims, characterized in that a generator (26), preferably for use in an emergency generator, is arranged on the engine and the movement of the piston (20) via a piston rod (28) on a linear rotor of the generator ( 26) is transmitted.
7. Kraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (20) auf der der Brennkammer7. Engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston (20) on the of the combustion chamber
(12) abgewandten Seite mit einer Kolbenstange eines Kompressoraggregats verbunden ist.(12) facing away from a piston rod of a compressor unit.
8. Kraftmaschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Kompressionswärmepumpe.8. Engine according to claim 7, characterized by the use in a compression heat pump.
9. Kraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßvorrichtung (14) eine Membran (14a) aufweist, die in Abhängigkeit vom Brennkammerdruck den Einlaß für Brennstoff und Verbrennungsluft öffnet oder verschließt.9. Engine according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet device (14) has a membrane (14a) which opens or closes the inlet for fuel and combustion air depending on the combustion chamber pressure.
10. Kraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastizität der Membran (14a) so gewählt ist, daß sie beim Startvorgang die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer (12) freigibt.10. Engine according to claim 9, characterized in that the elasticity of the membrane (14a) is selected so that it releases the fuel supply to the combustion chamber (12) during the starting process.
11. Verfahren zum Betreiben einer nach dem Prinzip der pulsierenden Verbrennung arbeitenden Kraftmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische Energie der bei der Zündung eines Brennstoff-Luftgemisches entstehenden Druckwelle auf einen gegen eine Federkraft beweglich angeordneten Kolben (20) einwirkt, wobei durch die translatorische Bewegung des Kolbens (20) die Auslaßvorrichtung (22) geöffnet und wieder geschlossen wird, bevor die Druckwelle erneut einen Zündvorgang in der Brennkammer (12) initiiert.11. A method for operating an engine operating on the principle of pulsating combustion, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that the kinetic energy of the pressure wave resulting from the ignition of a fuel-air mixture is movable against a spring force arranged piston (20) acts, the exhaust device (22) being opened and closed again by the translatory movement of the piston (20) before the pressure wave initiates an ignition process in the combustion chamber (12) again.
12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Arbeitstaktfolge :12. The method according to claim 11, characterized by the work cycle sequence:
a) Öffnen der Einlaßvorrichtung (14) für Brennstoff, b) Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemisches, c) Öffnen der Auslaßvorrichtung (22) durch die Bewegung des Kolbens (20) , d) Reflektion der Druckwelle am offenen Ende der Auslaßvorrichtung (22) , e) Öffnen der Einlaßvorrichtung (14) für Brennstoff- und Verbrennungsluft auf Grund der durch die reflektierte Druckwelle geschaffenen Druckverhältnisse in der Brennkammer (12) , f) erneutes Austreten der Druckwelle und erneutea) opening of the inlet device (14) for fuel, b) ignition of a fuel-air mixture, c) opening of the outlet device (22) by the movement of the piston (20), d) reflection of the pressure wave at the open end of the outlet device (22 ), e) opening the inlet device (14) for fuel and combustion air due to the pressure conditions created by the reflected pressure wave in the combustion chamber (12), f) renewed escape of the pressure wave and renewed
Reflektion am offenen Ende der Auslaßvorrichtung (22) , g) Schließen der Einlaßvorrichtung (14) für Brennstoff- und Verbrennungsluft auf Grund der durch die reflektierte Druckwelle geschaffenen Druckverhältnisse in der Brennkammer (12), h) Verschließen der Auslaßvorrichtung (22) durch dieReflection at the open end of the exhaust device (22), g) closing the intake device (14) for fuel and combustion air due to the pressure conditions created by the reflected pressure wave in the combustion chamber (12), h) closing the exhaust device (22) by the
Rückbewegung des Kolbens (20) , bevor eine neue Zündung des Brennstoff-Luftgemisches erfolgt.Return movement of the piston (20) before the fuel-air mixture is ignited again.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Startvorgang der an der Einlaßvorrichtung (14) anliegende Brennstoffdruck ausreicht, um die Einlaßvorrichtung (14) für den Brennstoff zu öffnen. 13. The method according to claim 12, characterized in that during the starting process the fuel pressure applied to the inlet device (14) is sufficient to open the inlet device (14) for the fuel.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6876094B2 (en) * 1999-11-12 2005-04-05 Sarcos, Lc Resonant electrical generation system
US6874452B2 (en) 2002-01-15 2005-04-05 Joseph S. Adams Resonant combustion chamber and recycler for linear motors
US7467607B2 (en) * 2002-12-12 2008-12-23 David Beatty Jones Free piston vacuum producing apparatus
CN1314895C (en) * 2004-05-28 2007-05-09 陈建元 Electrojet self-adaptable impulsive jetting engine device and controlling method thereof
FR2932228B1 (en) * 2008-06-10 2010-07-30 Mbda France MOTOR WITH PULSE DETONATIONS.
JP5630123B2 (en) * 2010-07-28 2014-11-26 株式会社豊田中央研究所 Linear power generation free piston engine and starting method thereof
RU2532326C1 (en) * 2013-08-27 2014-11-10 Александр Александрович Часовской Propelling device
US11280196B2 (en) * 2014-03-20 2022-03-22 Board Of Regents, The University Of Texas System Systems and methods for generating power using a combustion source
RU2595217C2 (en) * 2014-12-02 2016-08-20 Александр Абрамович Часовской Aircraft
RU2577742C2 (en) * 2015-01-14 2016-03-20 Александр Абрамович Часовской Aircraft
FI127178B (en) * 2016-02-09 2017-12-29 Finno Energy Oy A combustion chamber arrangement and a system comprising said arrangement
US10174718B2 (en) 2016-09-10 2019-01-08 James Peter Strasser Combustion operated impulse drive unit

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD30765A (en) *
DE1011664B (en) * 1951-04-10 1957-07-04 Werner Osenberg Crankshaft and flywheelless internal combustion engine used to drive machining tools with electromagnetic influence on the piston travel and piston speed
US2829276A (en) * 1953-05-12 1958-04-01 Jarret Jacques Henri Arrangement for producing alternating magnetic fields
GB881347A (en) * 1958-03-04 1961-11-01 Curtis Automotive Devices Inc Improvements in or relating to pulse jet engines
FR1309350A (en) * 1961-10-03 1962-11-16 Electromechanical energy transformation device
US3208439A (en) * 1964-02-14 1965-09-28 Ingersoll Rand Co Combination engine-compressor
US4154200A (en) * 1971-04-09 1979-05-15 Jarret Jacques H Non-polluting heat machine with internal combustion
US3766399A (en) * 1972-10-19 1973-10-16 M Demetrescu Combustion engine driven generator including spring structure for oscillating the inductor at the mechanical resonant frequency between power strokes
FR2525686B1 (en) * 1982-04-23 1986-09-05 Peugeot FREE PISTON INTERNAL COMBUSTION GENERATOR
US4777801A (en) 1987-07-13 1988-10-18 Porter David R Energy conversion apparatus
US4962641A (en) * 1989-02-28 1990-10-16 Elizabeth Ghougasian Pulse jet engine
US5361581A (en) 1993-04-21 1994-11-08 Clark Barre A M Pulsed piston-compressor jet engine
DE4315046A1 (en) * 1993-05-06 1994-11-10 Hermann Dr Ing Schollmeyer Free-piston engine and method for the conversion of energy stored in fuel into electrical energy in a free-piston engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9814694A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000048672A (en) 2000-07-25
DE19640191A1 (en) 1998-04-09
US6213097B1 (en) 2001-04-10
WO1998014694A1 (en) 1998-04-09
JP2001501701A (en) 2001-02-06

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