NL9101934A - Vrije-zuigermotor met fluidumdrukaggregaat. - Google Patents

Vrije-zuigermotor met fluidumdrukaggregaat. Download PDF

Info

Publication number
NL9101934A
NL9101934A NL9101934A NL9101934A NL9101934A NL 9101934 A NL9101934 A NL 9101934A NL 9101934 A NL9101934 A NL 9101934A NL 9101934 A NL9101934 A NL 9101934A NL 9101934 A NL9101934 A NL 9101934A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
chamber
piston
plunger
space
compression
Prior art date
Application number
NL9101934A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Innas Bv
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 Innas Bv filed Critical Innas Bv
Priority to NL9101934A priority Critical patent/NL9101934A/nl
Priority to EP93901500A priority patent/EP0683854B1/en
Priority to PCT/NL1992/000212 priority patent/WO1993010345A1/en
Priority to DE69217256T priority patent/DE69217256T2/de
Priority to JP50917593A priority patent/JP3181292B2/ja
Priority to US08/244,146 priority patent/US5473893A/en
Publication of NL9101934A publication Critical patent/NL9101934A/nl

Links

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
    • F02B71/02Starting
    • 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
    • F02B71/04Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
    • F02B71/045Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby with hydrostatic transmission

Description

Vrije-zuigermotor met fluïdumdrukaggregaat
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een vrije-zuigermotor met fluïdumdrukaggregaat volgens de kop van conclusie 1.
Bij een bekende vrije-zuigermotor met hydraulisch aggregaat is het tweede kamerdeel van de tweede kamer via een met een tweestandenklep uitgevoerd verbindingskanaal op de compressiedrukaccumulator aangesloten. Een compressieslag start indien de tweestandenschakelaar van de gesloten stand naar een doorlaatstand wordt omgeschakeld. Gedurende het eerste deel van de compressieslag stroomt hydraulische vloeistof door deze tweestandenklep, totdat in een tweede deel van de compressieslag het verbindingskanaal van het eerste kamerdeel van de tweede kamer het grootste deel van de vloeistofstroom vanuit de compressiedrukaccumulator op zich neemt. Bij deze bekende zuigermotor worden aan de tweestandenklep zeer hoge en ook tegenstrijdige eisen gesteld. De tweestandenklep dient namelijk enerzijds een zeer kleine schakeltijd te bezitten, ongeveer 1 msec, waardoor de klep klein moet zijn, en de tweestandenklep dient anderzijds een relatief grote doorstro-mingscapaciteit te bezitten om het verlies tijdens het eerste deel van de compressieslag niet te groot te laten zijn. Aan deze hoge en tegenstrijdige eisen is nauwelijks te voldoen, zodat bij de huidige vrije-zuigermotoren het rendement door het energieverlies in de tweestandenklep nadelig wordt beïnvloed, terwijl de motor door de traagheid van de tweestandenklep een beperking van het vermogen wordt opgelegd.
De uitvinding beoogt een vrije-zuigermotor met flu-idumdrukaggregaat te verschaffen, waarbij het genoemde probleem op doeltreffende wijze is opgeheven.
Hiertoe bezit de vrije-zuigermotor volgens de uitvinding de kenmerken uit het kenmerkende deel van conclusie 1.
Volgens de uitvinding worden de drukmiddelen, bijvoorbeeld een met de compressiedrukaccumulator in verbinding staande tweestandenklep of een zelfstandig pulserend pompje, alleen gebruikt voor het teweegbrengen van een zeer geringe beweging van de plunjervormige zuigerverlenging, teneinde te veroorzaken dat de doorlaatmiddelen in de plunj ervormige zui-gerverlenging door het afsluitelement worden geopend, waarna de doorlaatmiddelen de taak van de drukmiddelen overnemen.
Door deze maatregelen behoeven de drukmiddelen slechts weinig hydraulische vloeistof te leveren zonder dat een groot energieverlies optreedt. Zodoende kan bij de keuze van een twee-standenklep een zeer kleine en snelle klep met een kleinere traagheid worden gekozen. De doorlaatmiddelen in de plunjervormige zuigerverlenging kunnen normaal gesproken voldoende groot worden gekozen om een lage stromingsweerstand te veroorzaken, zodat bij het doorstromen hiervan weinig energieverlies optreedt. Bijgevolg kunnen volgens de uitvinding de huidige beperkingen aan het vermogen van een vrije-zuigermotor door de tweestandenklep worden doorbroken.
Bij voorkeur zijn middelen aangebracht die zodanig op het afsluitelement inwerken, dat bij een terugvering van de zuiger aan het einde van de expansieslag het afsluit-element de zuiger volgt en de doorlaatmiddelen gesloten houdt, doch dat bij het begin van de compressieslag het afsluitelement de doorlaatmiddelen vrijgeeft.
De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarvan de enige figuur een uitvoerings-voorbeeld van een vrije-zuigermotor met hydraulisch aggregaat weergeeft.
De fig. toont een uitvoeringsvoorbeeld van een vrije-zuigermotor, die is voorzien van een cilinder 1 en een daarin aangebrachte beweegbare zuiger 2. Deze zuiger 2 begrenst één zijde van de verbrandingsruimte 3 en is beweegbaar tussen een eerste stand of onderste dode punt, waarin het volume van de verbrandingsruimte 3 maximaal is en een tweede stand of bovenste dode punt, waarin het volume van de verbrandingsruimte 3 minimaal is. Op de verbrandingsruimte sluit een luchtinlaat 4 en een verbrandingsgasuitlaat 5 aan. In een de verbrandingsruimte 3 aan de andere zijde begrenzende cilinderkop 6 is een verstuiver 7 aangebracht voor het in de verbrandingsruimte 3 spuiten van brandstof, zoals dieselolie. Tijdens de compressieslag van de zuiger 2, dat wil zeggen bij het verplaatsen van de zuiger 2 van het onderste dode punt naar het bovenste dode punt, wordt via de luchtinlaat 4 in de verbrandingsruimte 3 toegevoerde lucht gecomprimeerd, vervolgens wordt via de verstuiver 7 vloeibare brandstof in de verbrandingsruimte 3 gespoten, die vervolgens onder invloed van druk en temperatuur in de verbrandingsruimte 3 tot zelfontbranding komt, hetgeen tot expansie van het brandstof-luchtmengsel in de verbrandingsruimte 3 leidt, waardoor de zuiger 2 een expansieslag naar het onderste dode punt maakt.
Voor het omzetten van de tijdens de expansie van het brandstof-luchtmengsel aan de zuiger 2 verleende mechanische energie in hydraulische energie en het omzetten van hydraulische energie in een beweging van de zuiger voor het maken van een compressieslag, is de zuiger 2 uitgevoerd met een plunjervormige zuigerverlenging 8. Deze plunjervormige zuigerverlen-ging 8 omvat, vanaf de zuiger 2 gezien, een eerste stangdeel 9, een eerste plunjerdeel 10, een tweede stangdeel 11 en een tweede plunjerdeel 12.
Het eerste plunj erdeel 10 werkt samen met een ar-beidsdeel 13 van het hydraulische aggregaat en is hiertoe verschuifbaar in een eerste kamer 14. Het eerste plunjerdeel 10 is voorzien van een eerste axiaal vlak 15 dat een ruimte 16 van de eerste kamer 14 begrenst, zodanig dat het volume van de ruimte 16 afneemt bij de expansieslag van de zuiger 2.
Het arbeidsdeel 13 is voorzien van een hoge-drukaccu-mulator 17 waarop een aansluiting 18 van de hoge-drukzijde van een gebruiker, zoals een hydrostatische aandrijving voor een voertuig, aansluit. De ruimte 16 van de eerste kamer 14 staat in verbinding met de hoge-drukaccumulator 17 via een eerste afvoerkanaal 19 met terugslagklep 20 en via een tweede afvoerkanaal 21 met een verdere terugslagklep 22. Het eerste afvoerkanaal 19 is slechts werkzaam in het eerste deel van de expansieslag van de zuiger 2 en bezit, evenals de terugslagklep 20, een lage stromingsweerstand. Na een bepaald deel van de expansieslag van de zuiger 2 wordt het eerste afvoerkanaal 19 door de omtrekswand van het eerste plunjerdeel 10 afgesloten en vindt nog slechts afvoer van hydraulische vloeistof uit de ruimte 16 van de eerste kamer 14 plaats via het met een snelle terugslagklep 22 uitgevoerde tweede afvoerkanaal 21.
Het arbeidsdeel 13 van het hydraulische aggregaat omvat voorts een lage-drukaccumulator 23 die bij een aansluiting 24 op de lage-drukzijde van een gebruiker, zoals de hydrostatische aandrijving, aansluit. De lage-drukaccumulator 23 staat in verbinding met de ruimte 16 in de eerste kamer 14 via een eerste toevoerkanaal 25 met een terugslagklep 26 en via een tweede toevoerkanaal 27 met een verdere terugslagklep 28. Deze laatste terugslagklep 28 kan worden omlopen door een by-pass leiding 29 die is voorzien van een tweestandenklep 30, die kan worden geschakeld tussen een stand waarin deze als terugslagklep werkt en een stand waarin deze een vrije afvoer van hydraulische vloeistof vanuit de ruimte 16 mogelijk maakt. De terugslagklep 26 en het eerste toevoerkanaal 25 bezitten een lage stromingsweerstand, terwijl de terugslagklep 28 in het tweede toevoerkanaal van een snel sluitend type is, bijvoorbeeld met een zware terugstelveer is uitgevoerd.
In een eerste deel van de compressieslag van de zuiger 2 is alleen een toevoer van hydraulische vloeistof vanuit de lage-drukaccumulator 23 naar de ruimte 16 mogelijk via het tweede toevoerkanaal 27, terwijl in een tweede deel van de compressieslag het tweede toevoerkanaal 27 door de omtrekswand van het eerste plunjerdeel 10 wordt vrijgegeven en vervolgens hydraulische vloeistof via het eerste toevoerkanaal 25 aan de ruimte 16 kan worden toegevoerd.
In de eerste kamer 14, aan de andere zijde van het eerste plunjerdeel 10, bevindt zich nog een verdere ruimte 31, die bij voorkeur drukloos is, bijvoorbeeld via het kanaal 32 met de omgeving is verbonden, teneinde zo weinig mogelijk verliezen tijdens de heen en weer gaande beweging van het eerste plunjerdeel 10 te veroorzaken.
Het tweede plunjerdeel 12 werkt samen met een com-pressiedeel 33 en beweegt daartoe in een tweede kamer 34 die is voorzien van een eerste kamerdeel 35 met een diameter die groter is dan die van het tweede plunjerdeel 12, en een tweede kamerdeel 36 dat een diameter bezit die zodanig is gekozen dat het tweede plunjerdeel 12 daar afdichtend in past.
Het compressiedeel 33 omvat verder een compressie-drukaccumulator 37, die via een eerste verbindingskanaal 38 met lage stromingsweerstand in open verbinding staat met het eerste kamerdeel 35 van de tweede kamer 34. Een tweede verbindingskanaal 39 verloopt tussen het tweede kamerdeel 36 van de tweede kamer 34 en de compressiedrukaccumulator 37 en is voorzien van een snel sluitende terugslagklep 40, die een stroming naar het tweede kamerdeel 36 tegengaat.
In het tweede plunjerdeel 12 en het tweede stangdeel 11 is een in dit geval uit een axiale en een daarop aansluitende radiale boring bestaande doorlaat 41 gevormd, die enerzijds uitmondt in het eerste kamerdeel 35, op een plaats juist achter een tweede axiaal vlak 42, dat in het onderste dode punt van de zuiger 2 het eerste kamerdeel 35 van de tweede kamer 34 begrenst, en anderzijds uitmondt in een derde axiaal vlak 43 aan het vrije uiteinde van de plunjervormige zuigerver lenging, dat in het onderste dode punt van de zuiger 2 het tweede kamerdeel 36 van de tweede kamer 34 begrenst. De doorlaat 41 is afsluitbaar door de conische punt 44 van een naald-lichaam 45, dat door het tweede kamerdeel 36 verloopt en via een geleidende en afdichtende boring uitkomt in een derde kamer 46, waar het naaldlichaam 45 is verbonden met een plunjer-orgaan 47, dat af dichtend in de derde kamer 46 past. Een druk-veer in de vorm van een schroefveer 47A belast het plunjeror-gaan 47 en het naaldlichaam 45 in een richting tegengesteld aan de richting van de expansieslag van de zuiger 2 en de plunjervormige zuigerverlenging 8. Het plunjerorgaan 47 begrenst aan de zijde van het naaldlichaam 45 een ruimte 48, waarop enerzijds een toevoerkanaal 49 aansluit, welk toevoer-kanaal 49 via een tweestandenklep 50 op de compressiedrukaccu-mulator 37 aansluit, doch ook met een afzonderlijk pulserend pompelement zou kunnen zijn uitgevoerd. Anderzijds is de ruimte 48 van de derde kamer 46 met een verbindingskanaal 51 aangesloten op een verbindingskanaal 52, dat zich tussen de lage-drukaccumulator 23 en het tweede kamerdeel 36 van de tweede kamer 34 uitstrekt. Tussen de aansluiting van het verbindingskanaal 51 op het verbindingskanaal 52 en het tweede kamerdeel 36 bevindt zich een snel sluitende terugslagklep 53 die een stroming van hydraulische vloeistof vanuit het tweede kamerdeel 36 tegengaat, terwijl zich tussen de lage-drukaccumulator 23 en de aansluiting van het verbindingskanaal 51 op het verbindingskanaal 52 zich een terugslagklep 54 bevindt die een stroming naar de lage-drukaccumulator 23 verhindert. De terugslagklep 54 is van een langzamer sluitend type dan de snel sluitende terugslagklep 40 in het tweede verbindingskanaal 39, waarvan de betekenis later nog zal worden toegelicht.
Aan de zijde van de schroefveer 47A begrenst het plunjerorgaan 47 van het naaldlichaam 45 nog een tweede ruimte 55 in de derde kamer 46, welke tweede ruimte 55 in open verbinding staat via een verbindingskanaal 56 met de compressie-drukaccumulator 37.
De normale werking van de vrije-zuigermotor met hydraulisch aggregaat, en in het bijzonder het compressiedeel daarvan, is als volgt.
In een expansieslag van de zuiger 2, die een gevolg is van de expansie van het door zelfontbranding ontstoken brandstof-luchtmengsel in de verbrandingsruimte 3 van de cilinder 1 wordt door het eerste plunjerdeel 10 hydraulische vloeistof uit de ruimte 16 van de eerste kamer 14 naar de ho-ge-drukaccumulator 17 afgevoerd, eerst via het eerste afvoerkanaal 19 met lage stromingsweerstand en vervolgens via het tweede afvoerkanaal 21. Op deze wijze wordt in de hoge-drukac-cumulator 17 druk opgebouwd die kan worden gebruikt door de op de aansluiting 18 aangesloten gebruiker.
Tijdens deze expansieslag van de zuiger 2 is het naaldlichaam 45 met het plunjerorgaan 47 maximaal door de schroefveer 47A weggedrukt, zodat het naaldlichaam 45 met zijn conische punt 44 in het tweede kamerdeel en eventueel in het eerste kamerdeel 35 van de tweede kamer 34 steekt. Bij nadering van de plunjervormige zuigerverlenging 8 komt het tweede plunjerdeel 12 van de plunjervormige zuigerverlenging 8, waarvan de snelheid inmiddels is afgenomen, in aanraking met de conische punt 44 van het naaldlichaam 45, waarbij de conische punt 44 in de doorlaat 41 dringt en daarmede de doorlaat 41 in het tweede plunjerdeel 12 afsluit. De hydraulische vloeistof in de tweede kamer 34 die in het eerste deel van de expansieslag van de zuiger 2 voornamelijk via het eerste verbindingskanaal 38 naar de compressiedrukaccumulator 37 werd afgevoerd, wordt na het binnentreden van het tweede plunjerdeel 12 in het tweede kamerdeel 36 van de tweede kamer 34 alleen nog via het tweede verbindingskanaal 39 en door de snel sluitende terugslagklep 40 naar de compressiedrukaccumulator 37 geleid.
Indien de energie in de zuiger 2 ten gevolge van de expansie in de verbrandingsruimte 3 geheel door de hydraulische vloeistof is opgenomen, komt de zuiger 2 en daarmede ook de plunjervormige zuigerverlenging 8 tot stilstand. Zowel de terugslagklep 22 in het tweede afvoerkanaal 21 van het ar-beidsdeel 13 als de terugslagklep 40 in het tweede verbin- dingskanaal 39 van het compressiedeel 33 dienen dan zeer snel te sluiten, zodat geen hydraulische vloeistof in de ruimte 16 resp. het tweede kamerdeel 36 kan terugstromen. De hydraulische vloeistof in het arbeidsdeel 13 en het compressiedeel 33 is echter aan een hoge druk blootgesteld en hydraulische vloeistof in de ruimte 16, het tweede kamerdeel 36, het tweede afvoerkanaal 21 en het tweede verbindingskanaal 39 zal willen expanderen, waardoor de zuiger met een zeer hoge versnelling zal terugveren, totdat de tegenhoudkracht op de plunjervormige zuigerverlenging 8, die wordt gevormd door de compressiedruk in het eerste kamerdeel 35 van de tweede kamer 34 die aandrukt tegen het tweede axiale vlak 42, in balans is met de tegengestelde krachten op de plunjervormige zuigerverlenging 8.
Het naaldlichaam 45 dient deze zeer snelle terugve-ring van de zuiger 2 te volgen om de doorlaat 41 in het tweede plunjerdeel 12 met zijn conische punt 44 gesloten te houden, omdat anders hydraulische vloeistof vanuit het eerste kamerdeel 36 via de doorlaat 41 naar het tweede kamerdeel 36 kan stromen, waardoor een nieuwe compressieslag in gang wordt gezet. Dit laten volgen van de zuiger 2 door het naaldlichaam 45 wordt bewerkstelligd, doordat de terugslagklep 54, waardoorheen tijdens de beweging van het plunjerorgaan 47 van het naaldlichaam 45 aan het einde van de expansieslag hydraulische vloeistof vanuit de lage-drukaccumulator 23 wordt aangezogen, langzamer sluit dan de terugslagklep 40 in het tweede verbindingskanaal 39. Door dit snelle sluiten van de terugslagklep 40, valt de druk in het tweede kamerdeel 36 snel weg, waardoor eerst de druk in de ruimte 48 zo laag als de druk in de lage-drukaccumulator 23 blijft, terwijl na het sluiten van de terugslagklep 54 de druk in het tweede kamerdeel 36 inmiddels is gedaald, zodat de eventueel in de ruimte 48 ontstane druk via de terugslagklep 53 kan worden ontlast. Op deze wijze blijft de druk in de ruimte 48 laag, zodat geen grote tegenhoudkracht op het plunjerorgaan 47 van het naaldlichaam 45 staat tijdens de terugvering van de zuiger 2 en de plunjervormige zuigerverlenging 8 vanuit het onderste dode punt, waardoor het naaldlichaam 45 door de kracht van de schroefveer 47A en de compres-siedruk op het plunjerorgaan 47 vanuit de ruimte 55 de beweging van de plunjervormige zuigerverlenging 8 kan volgen en derhalve de doorlaat 41 in de plunjervormige zuigerverlenging 8 door de conische punt 44 van het naaldlichaam 45 gesloten wordt gehouden, zodat de zuiger 2 in zijn onderste dode punt kan worden vastgehouden. Pas als een nieuwe compressie- en expansieslag van de zuiger 2 nodig is, wordt de zuiger weer in beweging gebracht.
Bij het verblijf van de zuiger 2 in het onderste dode punt kan hydraulische vloeistof vanuit het tweede kamerdeel 36 van de tweede kamer 34 langs het naaldlichaam 45 naar de ruimte 48 van de derde kamer lekken. Het volume van deze ruimte 48 van de derde kamer 46 en de daarop aansluitende kanalen dient in dat geval voldoende groot te zijn om een al te grote druk-stijging te verhinderen, die de werking van het naaldlichaam 45 zou kunnen verstoren.
Voor het starten van een nieuwe compressieslag van de zuiger 2 wordt de tweestandenklep 50 omgeschakeld, waardoor hydraulische vloeistof vanuit de compressiedrukaccumulator 37 via een toevoerkanaal 49 naar de ruimte 48 in de derde kamer 46 en vervolgens via het verbindingskanaal 51, de terugslagklep 53 en het verbindingskanaal 52 naar het tweede kamerdeel 36 van de tweede kamer 34 kan stromen. Deze drukimpuls drukt door een belasting op het derde axiale vlak 43 het tweede plunjerdeel 12 en daarmede de gehele plunjervormige zuigerver-lenging 8 en de zuiger 2 weg, terwijl het naaldlichaam 45 door zijn traagheid en de te kleine veerkracht van de veer 47A de plunj ervormige zuigerver lenging 8 niet kan volgen. Na reeds een zeer kleine verplaatsing van het tweede plunjerdeel 12 opent de doorlaat 41 zich, waardoor hydraulische vloeistof vanuit het eerste kamerdeel 35 naar het tweede kamerdeel 36 kan stromen, zodat de krachtenbalans wordt verstoord en de zuiger wegschiet. Daar de doorlaat 41 een relatief grote diameter heeft, heeft deze ook een lage stromingsweerstand, zodat een snelle compressieslag met een hoog rendement kan worden uitgevoerd. Na het vertrek van de zuiger 2, zal ook het naaldlichaam 45 door de schroefveer 47A naar zijn uiterste stand worden gedrukt, waarin het de plunjervormige zuigerverlenging 8 in de volgende expansieslag weer kan opvangen.
Volgens de uitvinding wordt aan de tweestandenklep 50 voor het starten van de compressieslag van de zuiger 2 geen hoge eisen meer gesteld voor wat betreft de lage stromings-weerstand, omdat deze tweestandenklep 50 slechts gedurende een zeer klein deel van de compressieslag van de zuiger 2 wordt doorstroomd, waarna de doorlaat 41 in de plunjervormige zuigerver lenging 8 deze taak overneemt.
In de tekening is voorts nog te zien dat het hydraulische aggregaat is voorzien van een hulpvoorziening 57, die wordt gebruikt voor het naar het onderste dode punt brengen van de zuiger 2 bij het starten van de vrije-zuigermotor of bij het opnieuw starten van de vrije-zuigermotor na een zogenaamde "misfiring", waarbij het brandstof-luchtmengsel in de verbrandingsruimte 3 niet is ontstoken en als gevolg daarvan de zuiger 2 niet tot in zijn onderste dode punt wordt gedreven. Deze hulpvoorziening 57 bestaat uit een ruimte 58 in het eerste kamerdeel 35 van de tweede kamer, welke ruimte 58 wordt begrensd door een axiaal vlak 59 van een ringvormig element 60 dat enerzijds afdichtend en verschuifbaar op het tweede stangdeel 11 van de plunjervormige zuigerverlenging 8 en anderzijds afdichtend op de omtrekswand van het eerste kamerdeel 35 van de tweede kamer 34 aangrijpt. Op de ruimte 58 sluit een hulpkanaal 61 aan, waarin een tweerichtingspomp 62 is opgenomen en op de compressiedrukaccumulator 37 aansluit.
Tijdens de normale werking van de vrije-zuigermotor staat het ringvormige element 60 althans ongeveer stil in weergegeven stand, waarin het als het ware als een stationaire wand van het eerste kamerdeel 35 dient en het tweede stangdeel 11 door het ringvormige element 60 heen en weer beweegt. Bij het in werking stellen van de hulpvoorziening 57, wordt de tweestandenklep 30 in de by-pass leiding 29 van het arbeids-deel 13 van het hydraulische aggregaat geschakeld, zodat de hoge druk in de ruimte 16 wegvalt. Vervolgens wordt de tweerichtingspomp 62 zodanig aangedreven dat de ruimte 58 onder druk wordt gezet, waardoor het ringvormige element 60 in de richting van het onderste dode punt van de zuiger 2 wordt verplaatst. Op een gegeven moment zal het ringvormige element 60 aanslaan tegen het aan het tweede plunjerdeel 12 gevormde tweede axiale vlak 42, waardoor het ringvormige element 60 de plunjervormige zuigerverlenging 8 en daarmede de zuiger 2 meeneemt tot de gewenste stand. Voordat een nieuwe compressieslag wordt gemaakt, wordt het ringvormige element 60 weer naar zijn uitgangsstand teruggebracht, door de tweerichtingspomp 62 in de andere richting aan te drijven, zodat het ringvormige ele- ment 60 naar zijn uitgangsstand kan terugkeren. Door de toepassing van dit ringvormige element 60 wordt de ruimte 58 alleen benut indien dit nodig is, en vindt geen voortdurend vullen en leegpersen van de ruimte 58 plaats, hetgeen het geval zou zijn geweest indien het ringvormige element 60 vast met de plunjervormige zuigerverlenging zou zijn verbonden.
De uitvinding is niet beperkt tot het in de tekening weergegeven en in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoor-beeld, dat op verschillende manieren binnen het kader van de uitvinding kan worden gevarieerd. Zo kan de uitvinding ook worden toegepast op een vrije-zuigermotor met twee tegenovergelegen zuigers, die één verbrandingsruimte begrenzen.

Claims (3)

1. Vrije-zuigermotor met fluïdumdrukaggregaat, voorzien van een cilinder (1) en een in de cilinder (1) aangebrachte, één zijde van een verbrandingsruimte (3) begrenzende zuiger (2) die in de cilinder (1) heen en weer verplaatsbaar is voor het uitvoeren van een compressieslag van een onderste dode punt, waarin het volume van de verbrandingsruimte maximaal is, naar een bovenste dode punt waarin het volume van de verbrandingsruimte minimaal is, en het uitvoeren van een expansies lag van het bovenste naar het onderste dode punt, waarbij energie van het aggregaat wordt opgenomen resp. aan het aggregaat wordt afgegeven, waartoe de zuiger (2) is uitgevoerd met een plunjervormige verlenging (8) voorzien van een ar-beidsdeel (13) met een door een eerste axiaal vlak (15) van de plunjervormige verlenging (8) begrensde ruimte (16) waarvan het volume afneemt bij de expansieslag van de zuiger (2) en waarop afvoerkanaalmiddelen (19, 21) naar een hoge-drukaccumu-lator (17) en toevoerkanaalmiddelen (25, 27) vanaf een voor-raadreservoir (23) aansluiten, en verder voorzien van een com-pressiedeel (33) met een kamer (34) met een in het onderste dode punt van de zuiger (2) door een tweede axiaal vlak (42) afgesloten eerste kamerdeel (35) en een door een derde axiaal vlak (43) begrensd tweede kamerdeel (36), waarbij de tweede en derde axiale vlakken (42, 43) tegengesteld zijn gericht en het tweede vlak kleiner is dan het derde, terwijl het volume van het tweede kamerdeel (36) toeneemt bij het begin van de compressieslag van de zuiger (2) en van het eerste kamerdeel af-neemt, waarbij het eerste kamerdeel (35) via eerste verbin-dingskanaalmiddelen (38) in open verbinding staat met een com-pressieaccumulator (37) en het tweede kamerdeel (36) via een van een terugslagklep (40) voorzien tweede verbindingskanaal-middel (39) in verbinding staat met de compressiedrukaccumula-tor en in verbinding brengbaar is met drukmiddelen (37, 50) voor het starten van de compressieslag, waarna de eerste ver-bindingskanaalmiddelen (38) worden vrijgegeven teneinde druk op het derde axiale vlak (43) uit te oefenen, met het kenmerk, dat de plunjervormige verlenging (8) is voorzien van door-laatmiddelen (41) die in het onderste dode punt van de zuiger (2) van het eerste (35) naar het tweede (36) kamerdeel verlopen, terwijl zich voorts in het tweede kamerdeel (36) een verend ondersteund axiaal beweegbaar afsluitelement (45) uitstrekt, dat in de baan van de doorlaatmiddelen (41) in het derde axiale vlak (43) is gelegen en de doorlaatmiddelen (41) aan het eind van de expansieslag van de zuiger (2) sluit en aan het begin van de compressieslag vrijgeeft.
2. Vrije-zuigermotor volgens conclusie 1, waarbij middelen zijn aangebracht die zodanig op het afsluitelement (45) inwerken, dat bij een terugvering van de zuiger (2) aan het einde van de expansieslag het afsluitelement (45) de zuiger (2) volgt en de doorlaatmiddelen (41) gesloten houdt, doch dat bij het begin van de compressieslag het afsluitelement (45) de doorlaatmiddelen (41) vrijgeeft.
3. Vrije-zuigermotor volgens conclusie 2, waarbij de genoemde middelen zijn voorzien van een derde kamer (46) waarin een met het afsluitelement (45) verbonden plunjerorgaan. (47) axiaal beweegbaar is, welk plunjerorgaan (47) is voorzien van een tegengesteld aan het derde axiale vlak (43) gericht vierde axiaal vlak bezit dat een ruimte (48) begrenst waarbij deze ruimte (48) enerzijds in verbinding kan worden gebracht met de drukmiddelen (50, 37) en anderzijds is voorzien van een eerste verbindingskanaal (51) dat zowel via een terugslagklep (54) op het voorraadreservoir (23) aansluit voor het aanzuigen van vloeistof daaruit als via een verdere terugslagklep (53) met het tweede kamerdeel (36) van de tweede kamer (34) is verbonden voor het toevoeren van vloeistof daaraan, terwijl de terugslagklep (40) in het tweede verbindingskanaal (39) van de tweede kamer (34) sneller sluit dan de terugslagklep (54) tussen de ruimte (48) van de derde kamer (46) en het voorraadreservoir (23).
NL9101934A 1991-11-19 1991-11-19 Vrije-zuigermotor met fluidumdrukaggregaat. NL9101934A (nl)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9101934A NL9101934A (nl) 1991-11-19 1991-11-19 Vrije-zuigermotor met fluidumdrukaggregaat.
EP93901500A EP0683854B1 (en) 1991-11-19 1992-11-19 Free-piston engine having a fluid pressure unit
PCT/NL1992/000212 WO1993010345A1 (en) 1991-11-19 1992-11-19 Free-piston engine having a fluid pressure unit
DE69217256T DE69217256T2 (de) 1991-11-19 1992-11-19 Freikolbenmaschine mit einer fluidumdruckanlage
JP50917593A JP3181292B2 (ja) 1991-11-19 1992-11-19 流体加圧装置を備えた自由ピストンエンジン
US08/244,146 US5473893A (en) 1991-11-19 1992-11-19 Free-piston engine having a fluid pressure unit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9101934A NL9101934A (nl) 1991-11-19 1991-11-19 Vrije-zuigermotor met fluidumdrukaggregaat.
NL9101934 1991-11-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9101934A true NL9101934A (nl) 1993-06-16

Family

ID=19859938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9101934A NL9101934A (nl) 1991-11-19 1991-11-19 Vrije-zuigermotor met fluidumdrukaggregaat.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5473893A (nl)
EP (1) EP0683854B1 (nl)
JP (1) JP3181292B2 (nl)
DE (1) DE69217256T2 (nl)
NL (1) NL9101934A (nl)
WO (1) WO1993010345A1 (nl)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL9401231A (nl) * 1994-07-27 1996-03-01 Innas Free Piston Bv Vrije zuiger motor.
AU713548B2 (en) * 1994-10-13 1999-12-02 Nigel Eric Rose Fluid actuated engines and engine mechanisms
CA2218388A1 (en) * 1995-04-20 1996-10-24 Alan Patrick Casey Free piston engine
DE69713399T2 (de) * 1997-04-17 2003-01-09 Innas Free Piston Bv Freikolbenmaschine mit luftdosierungssystem
NL1006143C2 (nl) * 1997-05-28 1998-12-01 Innas Free Piston Bv Hydraulisch systeem met constante druk in drukleiding.
US20030102179A1 (en) * 1997-05-28 2003-06-05 Achten Peter Augustinus Johannes Hydraulic drive system with constant pressure in pressure conduit
US5934245A (en) * 1997-11-19 1999-08-10 Caterpillar Inc. Two cycle engine having a mono-valve integrated with a fuel injector
US6135069A (en) * 1998-09-11 2000-10-24 Caterpillar Inc. Method for operation of a free piston engine
US6050244A (en) * 1998-10-23 2000-04-18 Wilhelm; Kurt Injector system for free-piston engines
US6152091A (en) * 1999-02-22 2000-11-28 Caterpillar Inc. Method of operating a free piston internal combustion engine with a variable pressure hydraulic fluid output
US6269783B1 (en) 1999-02-22 2001-08-07 Caterpillar Inc. Free piston internal combustion engine with pulse compression
US6164250A (en) * 1999-02-22 2000-12-26 Caterpillar Inc. Free piston internal combustion engine with piston head having a radially moveable cap
US6105541A (en) * 1999-02-22 2000-08-22 Caterpillar, Inc. Free piston internal combustion engine with rotating piston
US6206656B1 (en) * 1999-02-22 2001-03-27 Caterpillar Inc. Method of operating a free piston internal combustion engine with high pressure hydraulic fluid upon misfire or initial start-up
US6158401A (en) * 1999-02-24 2000-12-12 Caterpillar Inc. Method of operating a free piston internal combustion engine with pulse compression
US6360536B1 (en) 1999-03-16 2002-03-26 Caterpillar Inc. Control system for a hydraulic transformer
US6199541B1 (en) * 1999-04-23 2001-03-13 Peter T. Rogers Internal ram fuel delivery
US6244226B1 (en) * 1999-08-06 2001-06-12 Caterpillar Inc. Free piston internal combustion engine with rotating piston
US6293231B1 (en) * 1999-09-29 2001-09-25 Ingo Valentin Free-piston internal combustion engine
EP1282766B1 (de) 2000-05-19 2005-07-27 Bosch Rexroth AG Freikolbenmotor
DE10120196A1 (de) * 2000-05-19 2001-11-22 Mannesmann Rexroth Ag Freikolbenmotor
AT411090B (de) * 2000-12-12 2003-09-25 Jenbacher Ag Vollvariabler hydraulischer ventilantrieb
US6470677B2 (en) * 2000-12-18 2002-10-29 Caterpillar Inc. Free piston engine system with direct drive hydraulic output
WO2004058550A2 (en) * 2002-12-16 2004-07-15 Walker Frank H Hydraulic regenerative braking system for a vehicle
US6973898B1 (en) 2004-06-28 2005-12-13 Ford Global Technologies, Llc Piston stopper for a free piston engine
WO2006066156A2 (en) * 2004-12-17 2006-06-22 Walker Frank H Hydraulic regenerative braking system and method for a vehicle
US20080210500A1 (en) * 2005-05-11 2008-09-04 Walker Frank H Hydraulic Regenerative Braking System For a Vehicle
WO2008100953A1 (en) * 2007-02-12 2008-08-21 Walker Frank H Hydraulic machine arrangement
US8162621B2 (en) * 2007-02-12 2012-04-24 Walker Frank H Hydraulic machine arrangement
CN100520036C (zh) * 2007-07-03 2009-07-29 清华大学深圳研究生院 双组元液压自由活塞发动机
DE102008014152B4 (de) * 2008-03-14 2012-09-27 Peter Lischka Hydropulsvorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines zeitvarianten Fluiddrucks mittels einer Hydropulsvorrichtung
US8596230B2 (en) 2009-10-12 2013-12-03 Sturman Digital Systems, Llc Hydraulic internal combustion engines
US8887690B1 (en) 2010-07-12 2014-11-18 Sturman Digital Systems, Llc Ammonia fueled mobile and stationary systems and methods
US9206738B2 (en) 2011-06-20 2015-12-08 Sturman Digital Systems, Llc Free piston engines with single hydraulic piston actuator and methods
US9464569B2 (en) 2011-07-29 2016-10-11 Sturman Digital Systems, Llc Digital hydraulic opposed free piston engines and methods
DE202011052463U1 (de) 2011-12-23 2012-01-26 Peter Lischka Hydropulsvorrichtung, insbesondere Innendruckpulser
CN102661237B (zh) * 2012-05-15 2014-10-15 北京理工大学 一种半主动配流式液压自由活塞发动机
KR101663263B1 (ko) * 2014-11-14 2016-10-07 주식회사 나이스슈팅 머리카락 커팅 가이드
CN104775901A (zh) * 2015-04-02 2015-07-15 吉林大学 基于内燃机和直线液压泵的动力装置
KR102283772B1 (ko) * 2015-12-11 2021-07-30 현대자동차주식회사 부스터 배력 보조 마스터실린더
CN107100724B (zh) * 2017-06-21 2019-08-30 天津大学 对置式液压自由活塞发动机及其驱动方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2731793A (en) * 1956-01-24 lewis
US3038298A (en) * 1957-04-05 1962-06-12 Soc Es Energie Sa Installations comprising at least one free piston gas-generator and a machine driven by the power gas produced by said gas-generator
US3044452A (en) * 1958-05-16 1962-07-17 Battelle Development Corp Starting device
NL160632C (nl) * 1968-10-08 1979-11-15 Ir Theodorus Gerhardus Potma Vrije-zuigerpompinstallatie.
US3613724A (en) * 1969-09-08 1971-10-19 Forrest L Carson Adjustable preset pressure-actuated mechanical prime mover
US4599861A (en) * 1985-05-13 1986-07-15 Beaumont Richard W Internal combustion hydraulic engine
US4803960A (en) * 1987-06-01 1989-02-14 Koeppen Detlef Internal combustion engine, particularly, a free-piston engine

Also Published As

Publication number Publication date
DE69217256D1 (de) 1997-03-13
JPH07501122A (ja) 1995-02-02
EP0683854B1 (en) 1997-01-29
JP3181292B2 (ja) 2001-07-03
EP0683854A1 (en) 1995-11-29
DE69217256T2 (de) 1997-08-07
WO1993010345A1 (en) 1993-05-27
US5473893A (en) 1995-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL9101934A (nl) Vrije-zuigermotor met fluidumdrukaggregaat.
NL9401231A (nl) Vrije zuiger motor.
US5673669A (en) Hydraulically-actuated fluid injector having pre-injection pressurizable fluid storage chamber and direct-operated check
US5556262A (en) Free-piston engine having a fluid energy unit
US6652247B2 (en) Fully-controlled, free-piston engine
NL9101933A (nl) Vrije-zuigermotor met fluidumdrukaggregaat.
EP2055926B1 (en) Fluid pumps
US3943901A (en) Unit injector for a diesel engine
NL9401232A (nl) Hydraulische schakelklep, alsmede een hiervan voorziene vrije zuiger motor.
KR19980702577A (ko) 내연기관에 사용되는 연료분사기구용 연료 고압 발생 장치
US6499448B2 (en) Apparatus for direct gasoline injection in a piston engine
NL8601931A (nl) Vrije-zuigermotor met een hydraulische of pneumatische energieoverdracht.
US4087205A (en) Free-piston engine-pump unit
US4405082A (en) Low leakage fuel injector
KR940011345B1 (ko) 디젤엔진용 연료분사장치
US5409354A (en) Variable displacement pump
ES2175495T3 (es) Sistema de inyeccion para la renovacion de aceite de un motor de combustion.
RU2056550C1 (ru) Гидропривод
JP2003524727A (ja) フリーピストン機関
GB2320523A (en) Recovering energy from unit fuel-injector hydraulic actuating-fluid
JPH01352A (ja) 燃料噴射装置
US4402457A (en) Fuel injector with abrupt and stable termination
JPS58118301A (ja) 圧液発生装置
AU2007221835A1 (en) Fully-controlled, free-piston engine

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed