SE525796C2 - Energiomvandlare inrättad så att den anpassar sin uteffekt beroende på den erforderliga lasten - Google Patents

Description

rfirï 'ämf-'f bränslets sammansättning ändras. Motorn/generatorn är speciellt avsedd att ladda batterier i applikationer avseende hybridbilar. För att starta motom används batteriema för att driva den linjära generatom som en linjär motor.

Kolven oscillerar i cylindem och bygger upp en högre kompression för varje cykel tills tillräcklig hög kompression har uppstått för att ge självantändning, vid denna tidpunkt förs bränsle in till motorn och följden blir en självförsörjande drift.

WO 01/45977 beskriver en anordning som inkluderar en frikolvsmotor, en elektromagnetisk energiomformare, ett förbränningssystem och en styrenhet.

Förbränningssystemet kan inkludera en eller två aktiva förbrånningskammare och drivs i tvåtakts- eller fyrtaktsdrift. Anordningen gör det möjligt att fastställa den momentana positionen för kolven. Genom att kontrollera den elektriska effekten till och från den elektromagnetiska energiomformaren, och i kombination med tändstift som också kontrolleras av styrenheten, hävdas det att det är möjligt att förflytta kolven till en önskad position när en förbränning skall påbörjas av tändstiften. Det föreslås också en kontroll och variation av kompressionen beroende på den ögonblickliga lasten på förbränningsmotom, till exempel genom att öka kompressionen för att få en större uteffekt. Detta är emellertid något oklart eftersom det är allmänt bekant inom detta teknikområde att variation av kompressionen inte ensamt kan HCCl förbränningsprincip men det redovisas inget om hur en sådan förbränning användas för att öka uteffekten. nämns som en möjlig skulle kunna kontrolleras. Dessutom diskuteras olika lagringsenheter, för att lagra åtminstone en del av förbränningsenergin, såsom kondensatorer, batterier och svänghjul. Deras användning är emellertid knapphändigt beskriven.

Fastän de existerande energiomvandlarna till frikolvsmotorerna faktiskt omvandlar kemisk energi via förbränning till elektrisk energi på ett tämligen bra sätt när de används under konstant last, kräver dessa lösningar stor energilagringskapacitet vilket kan ges av till exempel ett antal batterier. lO c n o I nu u Sådan utrustning är dyr och sänker effektiviteten hos systemet.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV UPPFlNNlNGEN Ett syfte med uppfinningen är därför att tillhandahålla en energiomvandlare som inte behöver en stor energilagring. Detta syfte uppnås med hjälp av en anordning enligt den karakteriserande delen i krav 1.

Uppfinningen är karakteriserad av att energiomvandlaren är gjord så att den anpassar sin uteffekt beroende på den önskade lasten. Tack vare detta förfarande behöver endast en liten mängd energi lagras. Detta minskar både kostnaden och vikten på energiomvandlaren jämfört med tidigare lösningar.

Dessutom kan uppfinningen användas mycket effektivt med en mycket låg bränsleförbrukning och mycket låga utsläpp.

Ett annat syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en metod för att använda en energiomvandlare på ett effektivt sätt.

Ett annat syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en metod för att starta en energiomvandlare på ett fördelaktigt sätt.

FlGURBESKRlVNlNG Uppfinningen kommer att beskrivas på ett mer detaljerat sätt nedan med hänvisning till de medföljande figurerna över ritningen, i vilka Fig.1 är en schematisk vy över en energikonverterare enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig.2 är en schematisk vy över en styrenhet och de huvudsakliga kraftförbindelsema enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig. 3 visar simuleringsresultat från ett exempel på en kontinuerlig drift av en föredragen utföringsform av uppfinningen, for' hiv-f xx _... . . ' 4 Fig. 4 visar ytterligare simuleringsresultat i enlighet med figur 3, Fig. 5 visar simuleringsresultat från ett första exempel på en-cykeldrift av en föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig. 6 visar ytterligare simuleringsresultat i enlighet med figur 5, Fig. 7 visar simuleringsresultat från ett andra exempel på en-cykeldrift enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig. 8 visar ytterligare simuleringsresultat i enlighet med figur 7, Fig. 9 visar simuleringsresultat från en kallstartsprocess enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig. 10 visar ytterligare simuleringsresultat i enlighet med figur 9.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM HCCI-förbränning: När en homogen, utspädd (luft eller överblivna gasrester) blandning av bränsle och luft komprimeras i en motor vid en så hög temperatur att den självantänder, motorn drivas med blandad sägs homogent kompressionsantändning (HCCl).

Tändningspunkter finns tack vare multipla exotermiska centra (ETC) i gasblandningen. Eftersom HCCI inte har någon utbredning via flamma, är förbränningen istället kinetiskt kontrollerad. För att generera multipla ETC:n, är det viktigt att kunna kontrollera homogeniteten hos temperaturen och sammansättningen av gasblandningen. Bristen på möjligheten till utbredning via flamma medför att temperaturfördelningen i förbränningskammaren efter förbränning, i kontrast mot normal fortplantning via flamma, nästan är homogen. Detta leder till en minskning av utsläpp av NO, från tusentals ppm till utsläpp motsvarande en storleksordning av tio ppm. Den kinetiskt kontrollerade förbränningen innebär att värmeutvecklingen kan vara extremt snabb, vilket gör det teoretiskt möjligt att närma sig den ideala Otto-cykeln .ro-i ~.J__ -v n *_ Endast tunna eller blandningar av bränsle och luft kan förbrännas på detta sätt, förutsatt att (konstant volymförbränning). mycket utSpädda kompressionstemperaturen är tillräckligt hög. Svårigheten med HCCl är att kontrollera fördröjningen hos tändningen på ett sådant sätt att förbränningens fasläge är korrekt under varierande hastighets- och lastförhållanden.

Eftersom HCCl-förbränning kräver en stor utspädning av luftlbränsle- blandningen, kan endast lastdelen i motorns verksamhetsområde vara giltig för HCCI-förbränning (under antagande av en naturligt aspirerad motor). Om höga kompressionskvoter är tillåtna, har HCCl-förbränningen potential att överträffa Dieselmotorn i effektivitet (40 - 45%) utan de höga NOX- och partikelutsläppen. Homogent blandad kompressionsantändning (HCCI) är ingen ny idé. Så tidigt som på 1940-talet drevs cyklar av extema motorer (Lohmann) som gick på fotogen, med den här typen av kompressionsantändning och variabelt Kompressionsförhållande (rcßfi = 8.5 - 12.5). Under 1950-talet använde Alperstein en HCCl-motor, på 70-talet gjorde ATAC samma sak och på 80-talet användes en HCCl-motor av både Smokey Yunick och South West Research Institute. HCCl-drift kräver antingen en tunn blandning (ekvivalenskvot, <9, under 0.5) eller stora mängder av gasrester (över 40%) för att kontrollera förbränningen. När ett oktanhalt kompressionstemperaturer. Av dessa skäl har endast 2-taktsmotorer med EGR, Kompressionsförhållande, såsom Lohmann, nått produktion. Alla försök med bränsle med hög används, krävs också höga hög intern såsom Honda, eller motorer med variabelt konventionella fyrtaktsmotorer med homogen blandning har misslyckats på grund av svårigheten i att kontrollera självantändningsprocessen inom det potentiella hastighets/last-området för HCCl-motorer vid kortvarig motordrift.

På 1990-talet väcktes intresset för HCCl-förbränning igen. Den här gången, på grund av framsteg gjorda inom området motorkontroll och variabla motorsystem, är chansema för framgång mycket större.

Ett sätt att realisera en 4-takts HCCI-motor är att försöka efterlikna förhållandena inne i cylindem i en 2-taktsmotor genom att innestänga stora lO mängder av restgas. Detta kan göras genom att stänga ventilen för utblåsningen på ett tidigt stadium, som beskrivet av Kerkau et al., Denbratt Willand et al.. Ett kompressionstemperaturen och annat altemativ är att påverka genom variabel tidsstyming av insugningsventilen, Smith et al. och Aceves et al., eller genom en tidsstyming av kombination av variabel kompression och variabel insugningsventilen, Denbratt.

En energiomvandlare enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen visas i Fig. 1. Energiomvandlaren innefattar ett frikolvsförbränningssystem som innefattar två kolvar med separata cylindrar och förbränningskammare.

Kolvarna är förbundna med varandra med en vevstake. En linjär elektrisk maskin placeras mellan cylindrarna. Vevstaken och den elektriska maskinen kan växelverka elektromagnetiskt med varandra och den elektriska maskinen både förbränningskammare innefattar anslutningar med kontrollerbara inlopps- och kan fungera som en generator och en motor. Varje utloppsventiler och en bränsleinsprutningsanordning. Energiomvandlaren är vidare försedd med till exempel sensorer, manövreringsorgan och styrenhet (ej visad) som är ytterligare beskrivna nedan.

Figur 1 visar också schematiskt ett exempel på ett flödessystem för att leda och hantera luft och utblåst gas till och från en av förbränningskammarna. Ett liknande system (ej visat) ordnas i anslutning till den andra förbränningskammaren. Den inkommande luften leds till en kompressor, som drivs av en första elektrisk motor, och passerar en första avkylare innan den går in i förbränningskammaren. Den utblåsta gasen lämnar systemet via en turbin kopplad till en elektrisk generator. En del av flödet för den utblåsta gasen, det så kallade EGR-flödet, leds via en andra avkylare tillbaka till kompressom där det blandas med den inkommande luften. Naturligtvis kan detta flödessystem utformas på många olika sätt som är uppenbara för en fackman inom detta område.

Fnf mfl”. dig-_) .7,- ' Energiomvandlaren innefattar också, enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, en kondensator och ett batteri (ej visat).

Figur 2 visar schematiskt en styrenhet och de huvudsakliga kraftvägarna enligt uppfinningen. Styrenheten innefattar mjukvara för förbränning, mjukvara för en elektrisk maskin, datorenhet, gränssnitt för att skicka och Sådan kommunikation indikeras med tunna pilar. Datorhjälpmedlen innefattar en och/eller ta emot information från förbränningssensorer manövreringsorgan, kraftelektronik och kontrollkommandon. mikroprocessor, minne, kretsar/drivkretsar för in- och utmatning av data, AID- och D/A-omvandlare etc. (ej visade) som är allmänt bekanta för en fackman inom detta område. Styrenheten kan kopplas till ytterligare elektronikenheter (ej visade) med hjälp av en datorbuss. Kraftelektroniken innefattar ett gränssnitt för kontroll av kommunikation med styrenheten och gränssnitt för att distribuera effekt mellan den elektriska maskinen, kondensatom, batteriet och en extern last. Banor för sådana huvudsakliga kraftvägar är indikerade med tjocka pilar. Effekt kan också distribueras för drift av till exempel kompressorn. Kraftelektroniken innefattar dessutom kommunikationsbanor, till exempel mellan styrenheten och elektriska maskinen (ej visad). Figur 2 visar också det huvudsakliga innehållet hos de energiomvandlande delarna: förbränningssystemet, inkluderande till exempel flödessystemet; den linjära elektriska maskinen; och diverse hårdvara.

Förbränningssystemet innefattar sensorer för till exempel tryck, temperatur, knackning, luftens massflöde, kolvens läge och kolvens acceleration, såväl som manövreringsorgan för att kontrollera till exempel bränsleinsprutning, ventiler och turbiner.

Sensorema är anslutna till ingångar hos styrenheten och manövreringsorganen är anslutna till utgången. Lägessensom ger till exempel en signal som motsvarar den relativa positionen hos axeln, det vill säga kolvarnas positioner. Andra parametrar som skulle kunna tillföras ooo oooo o o o oo o o _; o oo on o oo o o o o ooo oooo ~ 7 o oo oo oo ooo o o o o o oooo oooooo oo ooooooo o ooo o oo o o o ooo o o o o o o o o o o o o o o o oo ooo styrenheten, antingen direkt genom separata sensorer eller genom databussen, är motortemperaturen, temperaturen på kylvattnet, fordonets hastighet, momentant strömflöde etc. Dessa parametrar evalueras av styrenheten, och beroende på förutbestämda gränser kontrollerar styrenheten strömflödet genom den elektriska maskinen.

Datorenheten i styrenheten utrustas med mjukvara som är utfomiad så att den kan simulera och förutsäga kolvrörelsen och variationema av trycket och temperaturen l blandningen av bränsle och luft i förbränningskamrama.

Den huvudsakliga funktionen för kondensatorn är att verka som en energibuffert under tiden mellan kolvslagen hos motorn. Den huvudsakliga funktionen för batteriet är att ladda kondensatom när motom startas.

Kondensatorns kapacitet kan eventuellt vara relativt liten (till exempel 200 Ws) och batteriet kan vara ett vanligt startbatteri för ett fordon. Naturligtvis kan olika slags kondensatorer och batterier användas.

Enligt tidigare känd teknik, kan en FPE-energiomvandlare anpassas till att ge bra förhållanden för förbränning, vilket resulterar i en hög effektivitet och låga utsläppsnivåer, genom att köra motom vid konstant frekvens och last. Energi lagras i ett batteripaket. När en FPE enligt tidigare känd teknik används i till exempel ett fordon, kommer den att vara dimensionerad för att tillhandahålla den genomsnittliga effekten som krävs av fordonet. Detta innebär att effektförbrukningen hos fordonet vid vissa tidpunkter kan vara många gånger större än effekten ut från generatom. Detta sorts fordon fordrar sålunda ett batteripaket som är stort och tungt.

Det är emellertid önskvärt att ha ett litet och lätt batteri i fordonsapplikationer.

Detta är inte möjligt med den kända FPE-lösningen. Antingen krävs ett stort batteripaket eller så måste FPE:n dimensioneras så att den kan leverera den av fordonet maximalt fordrade effekten. En sådan FPE är inte ett effektivt val. rn: nor 000 o o o I u n o a n För att lösa detta problem är det nödvändigt att kontrollera frikolvs- energiomvandlaren så att den kan variera sin utgående effekt. Detta är en fundamental idé hos uppfinningen. Denna effektvariation kan utföras genom att variera följande parametrar: mängden bränsle per kolvslag, mängden luft per kolvslag, kompressionen och antalet kolvslag per tidsenhet, det vill säga driftsfrekvensen.

Driftsfrekvensen har stor betydelse. Förbränningssystemets driftsfrekvens är bestämd av dess massa- läder-egenskaper: den oscillerande massan, slaglängden och styvheten hos fiädrama (Iuft/förbränningsgaser och/eller en mekanisk eller hydraulisk fjäder). För att kontrollera en motors uteffekt hos traditionella vevaxlade förbränningsmotorer utförs vanligtvis två åtgärder: styrning av Iast/bränslemängd per kolvslag och styrning av motorns hastighet/frekvens. Svängningsfrekvensen hos en frikolvsmotor anses vanligen vara bestämd av dess design. Den kan emellertid varieras genom att ändra styvheten hos fiädem och slaglängden.

Att variera slaglängden har emellertid en andra effekt: mängden av innesluten luft ändras också. Frekvens och luftmängd upphäver varandra med avseende på uteffekten. Därför består den huvudsakliga stymingen av frekvensen av en variation av styvheten hos fjädern/fjädrarna. Denna styvhet är starkt knuten till Iaddningstrycket, det vill säga trycket hos den inkommande luften, och det maximala trycket i cylindem under förbränningscykeln. Även variationen av laddningstrycket har två effekter. I motsats till variationen av slaglängden går effektema åt samma håll: ökat laddningstryck ökar frekvensen och mängden luft. Laddningstryck är därför en kraftfull styrparameter för uteffekten. Till och med laddningstryck under 1 bar abs. är intressanta för att kontrollera små laster, även om det kostar extra bränsle (pumpförluster). Detta innebär att ett sätt att kontrollera förbränningssystemet och sålunda uteffekten hos energiomvandlaren är att kontrollera frekvensen genom att kontrollera laddningstrycket. Styrenheten kontrollerar öppningstiderna för ventilerna till inlopp och utlopp. Den kontrollerar dessutom kompressorn som orsakar trycket. Eftersom kompressorn har en liten tidsfördröjning, tas hänsyn till denna tidsfördröjning när öppningstiderna för ventilema kontrolleras.

HCCI-förbränning kännetecknas av en mycket snabb värmeutveckling.

Rörelsen hos den fria kolven kännetecknas av höga kolvhastigheter vid slutet av kompression och början av expansion. Dessa hastigheter är mycket högre än i en vevaxelmotor, eftersom kolven inte hålls av en vevaxelanordning vid den övre dödpunkten. Kombinationen av snabb expansion och snabb värmeutveckling passar mycket bra tillsammans. Frikolvsmotom behöver en snabb värmeutveckling för att hålla jämna steg med expansionshastigheten, och HCCI-förbränningen har fördel av snabb expansion efter förbränningens avslutning.

En annan fördel med frånvaro av vevaxelanordning är den automatiska begränsningen av topptryck. När självantändningen startar relativt tidigt under kompressionstakten bromsas kolven ner av förbränningstrycket, vilket minskar kompressionsförhållandet och startar expansionstakten tidigare. En sen självantändning har den motsatta effekten. I princip kan sägas att kolven fortsätter att Komprimera gaserna och öka gastemperaturen tills självantändning uppstår. Då tvingar kompressionstrycket kolven tillbaka till expansionstakten.

Ytterligare variation av lambda eller EGR kommer att yttenigare öka det möjliga effektområdet. Det är till och med möjligt att hoppa över tändningen under vissa cykler (skip fire) när direktinsprutning appliceras (2N-takter (N = l,2,3...)).

Bensin, jämfört med diesel, kräver/tillåter högre temperaturer med HCCl, vilket resulterar i högre topptryck, vilket i sin tur resulterar i högre frekvens och effektdensitet. l-Ûlf' ”Hastighetsintervallet” för en frikolvsmotor är relativt litet (en faktor 1.4 till 2), och kolvrörelsen ändras inte mycket. Detta ger bättre villkor för att kunna optimera förbränningsprocessen och minimera utsläpp och bränsleförbrukning. Med en frikolvsmotor med låg friktion och en effektiv generator, kan bränsleförbrukningen ytterligare minskas.

För att kunna anpassa energiomvandlaren och förbränningssystemet till varierande laster, är det önskvärt att kontrollera kolvrörelsen under varje cykel, helst både mellan och under de individuella kolvslagen. HCCI- principen förlitar sig på självantändning, vilket är särskilt beroende av temperatur, tryck och således på kompressionskvot. Kompressionskvoten är inte bestämd av geometrin utan är relaterad till kolvhastigheten vid slutet av kompressionsfasen. l fallet med två kolvar är kolvhastigheten beroende av effekten från föregående kolvslag i den motsatta cylindem och andelen effekt som förbrukas av den elektriska maskinen/generatorn. Genom att variera effekten som förbrukas av generatom är det möjligt att jämna ut variationer i förbränningen mellan cyklema och försäkra sig om korrekt kompressionskvot. För att kunna göra det måste kolvhastigheten fastställas och korrigeras från cykel till cykel. Detta kräver ett snabbt och noggrant fastställande av hastigheten och en snabb och noggrann respons från elektriska tillfredsställer detta krav. Exempel på linjära elektriska maskiner som motom/generatorn. Några nyligen uppfunna maskiner eventuellt kan vara lämpliga för detta ändamål finns presenterade i WO 01/78218 och WO 01/78219.

Den faktiska lasten som krävs analyseras av styrenheten. Styrenheten kan erhålla information avseende hur stor last som krävs via en sensor vid gränssnittet mot lasten som till exempel känner av hur stor ström eller spänning som krävs, eller genom att ta emot kontrollkommandon baserade på (variationen av) läget på gaspedalen eller fordonets körtillstånd (tidigare, nuvarande, prognostiserat för eller för framtiden) sensorsignaler spänningsfall eller strömavbrott. |'7(\ ' :un. :ou.u o nc': Ian. 000: leo. '. e o . o' 11 j; ;:.:..; g - f? (v f Som nämnts ovan tar energiomvandlare av FPE-typ enligt tidigare känd teknik hand om effekttoppar med hjälp av batterier. Ett stort batteripaket kopplas batteriema en konstant laddningsström. För att spara vikt och pengar är det önskvärt att minimera ihop med generatorn, som ger mängden batterier. Ett litet batteripaket kan å andra sidan inte leverera den nödvändiga strömmen vid effekttoppar. Enligt uppfinningen kan detta problem lösas genom att justera energiomvandlaren beroende pà den faktiska lasten. Genom att anpassa förbränningssystemet till lasten kan den önskade strömmen från generatom levereras. Med den snabba responstiden för energiomvandlaren enligt uppfinningen, är det möjligt att använda endast ett konventionellt startbatteri som batteripaket. l en föredragen utföringsform av den uppfinningsenliga energiomvandlaren används en kondensator eller en superkondensator för energilagring under drift istället för ett batteri. En (super-) kondensator gör det möjligt att lagra energi och erhålla lagrad energi snabbare än om man använder ett batteri.

Dessutom har en (super-) kondensator en högre energi-till-vikt-faktor än ett batteri och också en längre livstid. Likväl kommer ett litet batteri att behövas för att starta motorn när den har varit avstängd en liten tid. Självurladdningen för kondensatorer verkar för närvarande vara för snabb för att göra dem lämpliga som startbatterier.

Funktion av uggfinningen Funktionen hos uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till figurer 1 till 10.

Startbeteendet (där en kallstart är ett specialfall) för en FPE sker företrädesvis i enlighet med följande principiella beskrivning. För att starta motorn applicerar styrenheten en ström till den elektriska maskinen. Detta gör att vevstaken och sålunda kolven flyttar sig i en förutbestämd riktning.

Samtidigt motsvarande öppnas inloppsventilen/ventilerna i I/J 12 ::::: š.::. ::.° :":' :UI :0.0_ II :OOIII:: ICO . . : I Ö I r- m r? (x J! :..o o"0: z I ..I ".: o.

\.- . ... -J 1 f' _; goa. o o:: n oëo o ': nä . förbränningskammare så att luft/bränslebland ningen förs in i förbränningskammaren. När en tillräckligt stor mängd har förts in, stängs ventilen. Blandningen av luft och bränsle komprimeras av den fortsatta rörelsen av kolven, och vid en förutbestämd tidpunkt antänder blandningen.

Styrenheten kopplar bort den applicerade strömmen så att motom kan röra sig fritt i motsatt riktning. På det här sättet kan motorn startas på ett snabbt och effektivt sätt och nå sitt arbetstillstånd efter en halv cykel.

Förbränningssystemet innefattar företrädesvis en NOX-fälla och en katalysator för att ta hand om de utsläppta gaserna. De utsläppta gaserna från kallstarten, innan motorn är uppvärmd till arbetstillstånd, lagras företrädesvis i NOx-fällan på känt sätt tills de utsläppta gasema har nått en viss kritisk temperatur (den så kallade "light-ofP-temperaturen) som beror av det katalytiska materialet.

Detta hittills okända startbeteende är mycket snabbt och miljövänligt eftersom det inte producerar några överflödiga gasutsläpp.

Den elektriska maskinen kontrolleras momentant så att förbränningen initieras vid ett optimalt läge på kolven. Ventiler, bränsleinsprutning och laddningstryck kontrolleras så att önskat verkningssätt erhålls med hänsyn taget till den erforderliga lasten. Den elektriska maskinen kontrolleras av styrenheten så att den momentant kan leverera den önskade kraften i den önskade riktningen. Dessutom tar styrenheten momentant emot information om statusen hos den elektriska maskinen. Den elektriska energin som produceras av den elektriska maskinen lagras i kondensatorn (och i batteriet om detta är nödvändigt) och/eller överförs till lasten, till exempel en drivmotor i en bil. Under start och vid intensiv styrning kan en stor effekt tas från kondensatorn.

Kontinuerlig drift av förbränningssystemet enligt uppfinningen kan eventuellt utföras i 2-takts- eller 4-takts-mod i enlighet med traditionella (_ Ö '_ F) v", / so: una c 0 no I o: :en nu r x”. i ::::: ' ::. z: .':: \., _. » J oc; u. n nu oncuo n c an. c u a o o o n o oc n u n 0 v o o n u u förbränningsmotorer. 4-takts-mod erhålls genom att låta en av cylindrarna, temporärt eller permanent, verka som en gastjäder (lufttjäder) med stängda ventiler.

Simuleringsresultat från ett exempel av en kontinuerlig drift av en energiomvandlare visas i figur 3 och 4 ("Typ: Drift. Fall: 63 C, 1 bar.").

Tidigare FPE energiomvandlare drivs vid konstant hastighet och effekt, och behöver stora energibuffertar såsom batterier som reserv vid situationer med stor last. Energiomvandlaren enligt uppfinningen kan å andra sidan styras att leverera den erforderliga lasten genom att byta driftsmod för förbränningssystemet. Byte av mod inom kontinuerliga driftsförlopp beskrivs ytterligare nedan. Energiomvandlaren enligt uppfinningen gör det möjligt att nyttja omvandlaren på ett tidigare okänt och effektivt sätt.

Vid situationer där endast en liten mängd uteffekt behövs kan energiomvandlaren enligt uppfinningen nyttjas i en intermittent mod, det vill säga i en mod i vilken förbränningssystemet växelvis är på och av och där endast en eller några få förbränningscykler utföres varje gång förbränningssystemet är på. En sådan interrnittent mod gör det möjligt att använda en mycket liten energlbuffert. När kondensatorns laddning sjunker under en viss nivå, utföres en eller flera förbränningscykler för återuppladdning. Energiomvandlaren enligt uppfinningen är sålunda kapabel att leverera energi kontinuerligt fastän förbränningssystemet drivs periodvis.

Under intermittent drift är frekvensen för förbränningssystemet, sett över en mycket längre tidsperiod än ett fåtal förbränningscykler, låg jämfört med den kontinuerliga driften.

Simuleringsresultat från en sådan intermittent mod, ett första exempel av en- cykeldrift, visas i figur 5 och 6 ("Typ: Enkelt kolvslag 1. Fall: 63 C, 1 bar.").

Detta första exempel inkluderar följande steg: 0 I latent 0 1. Kolvarna startar från en position så långt till vänster som möjligt med hänvisning till figur 1 (x = -halva slaglängden). 2. Den elektriska maskinen accelererar kolvarna till höger med båda cylindrarna öppna (det vill säga alla ventiler är öppna). 3. lnloppsventilenlventilema på den andra cylindern stängs vid en x- position (som motsvarar en förflyttning av kolven) som ger en önskad kompression. 4. Bränsle förs in i den andra cylindern.

. När kolvama når sina maximala x-värden, det vill säga en position så långt bort till höger som möjligt med hänvisning till figur 1, initieras förbränningen i den andra cylindem. 6. Under expansionstakten tas energin hos den rörliga kolven upp av den elektriska maskinen och lagras i kondensatorn. Ventilerna på den första cylindern är fortfarande öppna. 7. Kolvama stannari sina väntepositioner till vänster som beskrivs i steg 1 ovan. 8. Energin i kondensatom används av lasten. 9. När det är dags att ladda upp kondensatom (steg 6) så repeteras steg 1 till 8.

Simuleringsresultat från ett andra exempel av en-cykeldrift, visas i figur 7 och 8 ("Typ: Enkelt kolvslag 2. Fall: 63 C, 1 bar."). Detta andra exempel inkluderar följande steg: 1. Kolvama startarfrån en position så långt till vänster som möjligt med hänvisning till figur 1 (x = -halva slaglängden). 2. Den elektriska maskinen accelererar kolvarna till höger med båda cylindrarna öppna (det vill säga alla ventiler är öppna) 3. lnloppsventilen/ventilerna på den andra cylindern stängs vid en x-position (som motsvarar en förflyttning av kolven) som ger en önskad kompression. 4. Bränsle förs in i den andra cylindern.

. När kolvarna när sina maximala x-värden, det vill säga en position så o n Q ø oo o lffiF' F f! m .ff I . långt bort till höger som möjligt med hänvisning till figur 1, initieras förbränningen i den andra cylindem. 6. Ventilerna vid den första cylindern stängs vid en lämplig tidpunkt. 7. Under expansionstakten tas energin hos den rörliga kolven upp av den elektriska maskinen och av gastjädern som bildats i den första cylindem.

Energi lagras i kondensatom. 8. När kolvarna har åkt tillbaka under påverkan av gastjädern i den första cylindern och rör sig mot den andra cylindern, saktas kolvarna ner av den elektriska maskinen som tar upp och överför energin till kondensatorn. 9. Kolvarna bringas tillbaka till ett vänteläge antingen längst till vänster (som beskrivet ovan) eller längst till höger.

. Energin i kondensatom används av lasten. 11. När det är dags att ladda upp kondensatorn (steg 7 och 8) så repeteras steg 1 till 10.

Jämfört med det första exemplet på en-cykeldrift ger det här andra exemplet utrymme för en högre förbränningsenergi eftersom (åtminstone) två takter används för att sakta ner kolven.

Det andra exemplet på en-cykeldrift som beskrivs ovan är också användbart för att starta en kontinuerlig drift. En sådan startprocess gör det möjligt att leverera uteffekt efter en mycket kort tid. Det framgår av figur 7 att den elektriska maskinen börjar leverera effekt efter ungefär 17 ms. Om energiomvandlaren har varit avstängd under en tid kan det eventuellt vara nödvändigt att initialt ladda upp kondensatorn från batteriet. Detta tar normalt runt 200 ms. Denna tidsfördröjning kan emellertid undvikas genom att använda batteriet för att hålla kondensatom fullt laddad när omvandlaren är avstängd.

En kallstart är ett specialfall av startprocess eftersom en ansenlig kompression behövs för att uppnå temperaturen som är nödvändig för självantändning. Principema i det andra exemplet ("Enke|t kolvslag 2") lO rn ij f? fi f' n., .__ \-I' A f' .f o o o o oo beskrivna ovan är lämpliga för en kallstart situation. Simuleringsresultat från en sådan kallstartsprocess visas i figurema 9 och 10 ("Typ: Enkelt kolvslag 2.

Fall: 63 C, 1 bar."). Genom att välja att stänga inloppsventilerna till den andra cylindern (steg 3) vid ett sent stadium, vilket får till följd att en mindre gasmängd innesluts i den andra cylindern, är det möjligt att göra kraften från den elektriska maskinen tillräcklig för att komprimera även kalla gaser tillräckligt mycket för att erhålla tändning inom ett kolvslag.

Stopproceduren utförs på ett liknande sätt. När förbränningssystemet skall stoppas, upphör tillförseln av bränsleblandningen. Vid samma tidpunkt, applicerar styrenheten en ström till den elektriska maskinen på ett sådant sätt att kraften från den elektriska maskinen till vevaxeln är i motsatt riktning i förhållande till vevaxelns rörelse. När vevaxeln når, till exempel, sin centrala position, släpps strömmen och energiomvandlaren stoppas.

Ytterliqare förklaring av fidurer 3-10 Figurer 3-10 visar exempel på principiella simuleringar av olika driftsmoder för en energiomvandlare såsom den föredragna utföringsformen av uppfinningen visad i figur 1. Kolvama och de rörliga delama på den elektriska maskinen accelereras av summan av krafterna som uppkommer från cylindertrycket och den elektriska maskinen. I en kontinuerlig driftsmod är dessa krafter balanserande (i genomsnitt) och kolvarna oscillerar mellan den vänstra och den högra vändpunkten. Avdelningen med parametrar som visas först för varje typ av mod är inte nödvändig för förståelsen av principerna och förklaras inte ytterligare.

Det första diagrammet (av tre) för varje typ av driftsmod visar kolvens förskjutning, x, med hänvisning till kolvens centrala position; kolvens hastighet och kraften (El-kraft) som uppkommer på grund av den elektriska maskinen. För att få hög effektivitet är den elektriska maskinen företrädesvis endast aktiv när kolvens hastighet är hög och "El-kraften" därför är, i dessa exempel, noll vid vändpunkterna för kolven. Om kolvens hastighet och "EI- o oo ooo ooo o o oo o oo o o o oo oo o oo o o o o o oo oo 17 o o. -. o. ..- . o . . . o o . oooooo oo ooooooo o ooo oo g g . . , . g o oo o o o o o o o o o o oo oo oo oooo r f! (\ f a.. n. o u -n o un. man: .Jwq , .J J 18 j; 5 'g kraften" har samma tecken fungerar den elektriska maskinen som en motor vilket innebär att kolvama accelereras av den elektriska maskinen. Om å andra sidan kolvens hastighet och "E|-kraften" har olika tecken fungerar den elektriska maskinen som en generator vilket innebär att kolvarna retarderas av den elektriska maskinen. Energiomvandlaren producerar effekt när den elektriska maskinen fungerar som en generator. Det andra diagrammet visar för varje typ av driftsmod cylindertrycket i de två cylindrama. Den Kontrollerande enheten har styrt hanteringen att få tändning (i dessa exempel för HCCI-förbränning) nära vändpunkterna för kolven. Det tredje diagrammet visar för varje typ av driftsmod cylindertemperaturema (förbrännings- temperaturerna) i de tvâ cylindrama.

Figur 3 visar kolvens förflyttning, kolvens hastighet och kraften som uppkommer på grund av den elektriska maskinen i kontinuerlig driftsmod.

Figur 4 visar trycket i cylindern och temperaturen i cylindern i kontinuerlig driftsmod.

Figur 5 visar kolvens förskjutning, kolvens hastighet och kraften som uppkommer på grund av den elektriska maskinen i drift med enkelt kolvslag typ 1. Kolvama accelereras först av den elektriska maskinen från sina positioner till vänster (minimalt x-värde) till den högra vändpunkten där förbränningen sker i cylinder 2.

Under förflyttning från den högra vändpunkten fördröjs och stoppas kolvarna av den elektriska maskinen.

Figur 6 visar trycken i cylindrama och temperaturerna i cylindrarna i drift med enkelt kolvslag typ 1. Notera att cylinder 1 är inaktiv (ventilerna är öppna) under hela cykeln. Dessutom stängs inloppsventilen/ventilema vid ett sent skede (i detta speciella exempel) under kompressionstakten hos cylinder 2.

F; (x .f . . - - .- fffll", Figur 7 visar kolvens förskjutning, kolvens hastighet och kraften som uppkommer på grund av den elektriska maskinen i drift med enkelt kolvslag typ 2. Kolvama accelereras först av den elektriska maskinen från sina positioner till vänster (minimalt x-värde) till den högra vändpunkten där förbränningen sker i cylinder 2. Under förflyttning från den högra vändpunkten fördröjs och stoppas kolvarna av den elektriska maskinen. l denna typ av enkelt kolvslag mod har kolvarna en vänstra vändpunkt där cylinder 1 fungerar som en gasfiäder. Under förflyttning från denna vänstra vändpunkt konverterar den elektriska maskinen den kvarvarande delen av rörelsen till elektrisk energi och kolvarna stoppas.

Figur 8 visar trycken i cylindrarna och temperaturema i cylindrama i drift med enkelt kolvslag typ 2. Cylinder 1 är inaktiv (ventileran är öppna) under förflyttningen från den vänstra startpositionen till den högra vändpunkten. Vid den vänstra vändpunkten finns det ingen förbränning i cylinder 1 (gasfiäder) Under förflyttningen från den vänstra vändpunkten är cylinder 2 inaktiv (ventiler är öppna).

Figur 9 visar kolvens förskjutning, kolvens hastighet och kraften som uppstår på grund av den elektriska maskinen i drift med enkelt kolvslag typ 2 vid låg temperatur, kallstart. Kolvarna accelereras först av den elektriska maskinen från sina positioner till vänster (minimalt x-värde) till höger vändpunkt där förbränningen sker i cylinder 2. Under förflyttning från höger vändpunkt retarderas kolvarna av den elektriska maskinen. I denna typ av drift med enkelt kolvslag har kolvarna en vänster vändpunkt där cylinder 1 fungerar som en gasfjäder. Under förflyttning från denna vänster vändpunkt konverterar den elektriska maskinen den kvarvarande delen av rörelsen till elektrisk energi och kolvama stoppas.

Figur 10 visar trycken i cylindrama och temperaturema i cylindrarna i drift med enkelt kolvslag typ 2 vid låg temperatur, kallstart. Notera att inloppsventilen/ventilerna för cylinder 2 stängs vid ett sent skede under lO uo o: I kompressionstakten för att göra det möjligt att uppnå den mycket höga kompression som behövs för att nå tändningstemperaturen. Cylinder 1 är inaktiv (ventiler är öppna) under förflyttningen från startpositionen till vänster och till vändpunkten till höger. Vid vändpunkten till vänster föreligger ingen förbränning i cylinder 1 (gasfiäder) Under förflyttningen från vänster vändpunkt är cylinder 2 inaktiv (ventiler är öppna). l motsats till FPE:n enligt tidigare känd teknik, behöver startprocessen för förbränningssystemet som är beskriven här ingen oscillationsprocedur. Som beskrivet ovan kan förbränningssystemet startas inom ett kolvslag, även under förhållanden som motsvarar en kallstart. Följaktligen kan energiomvandlaren enligt uppfinningen ge uteffekt inom en mycket kort tid.

Den mycket snabba och enkla start- och stopproceduren för energiomvandlaren enligt uppfinningen gör det möjligt att driva omvandlaren på ett nytt sätt beträffande start och stopp. Tidigare FPE-energiomvandlare har relativt komplicerade start- och stopprocedurer och behöver stora reserv för tiden som krävs för energibuffertar såsom batterier i startproceduren. l motsats till detta kan energiomvandlaren enligt uppfinningen använda sin snabba startprocedur för att eliminera behovet av sådana stora energibuffertar.

Detta är av särskilt intresse i fall med små laster där omvandlaren kan fungera i den intermittenta moden, till exempel en-cykeldrift, eller till och med vara avstängd. Ett exempel är när omvandlaren används i ett hybridfordon som körs i en stad där situationer med små laster uppkommer vid trafiksignaler, vid trafikstockningar etc. Motom kan eventuellt under sådana situationer byta till en-cykeldrift vilket kan vara nära avstängning beroende på statusen och kapaciteten på batteriet och hur mycket energi som behövs för strålkastare, radio etc. Tidsperioden mellan kolvslagen kan naturligtvis varieras. Så snart mer effekt behövs kommer motom att starta och omvandlaren kommer att leverera energi som beskrivs ovan. Ett annat exempel är när omvandlaren används i en applikation för reservkraft. f' - z" :--.: z . . .: :. .: ~~> f 4- J 20 s-:=..=z s=-s--s s.°=-s' ' I.. Ö i.. [-1 :(3 .w nu n. a e no o u. an. n. u L .: . _ n n n u u I ll I I II I SW-J . ,- o' 21 :..°:.': z: ::.:..§ §_°:. : : : : .. o n o o o 0 v00 I Eftersom uppfinningen gör det möjligt att få effekt så snabbt som av storleksordningen en nätfrekvensperiod (20 ms för 50 Hz) kan de mycket stora reservsystemen av batterier/kondensatorer i traditionella reservkraftverk minskas på ett dramatiskt sätt. Om uppfinningen används i sådan typ av nödutrustning borde kondensatorn naturligtvis vara fullt uppladdad under den tid som omvandlaren inte används.

Laststymingen för energiomvandiaren enligt uppfinningen är mycket flexibel.

För det första kan ett antal olika förbränningsmoder väljas: - lntermittent mod (till exempel en-cykeldrift) - 2-taktsmod - 4-taktsmod, 6-taktsmod etc.

För det andra kan förbränningsprincip väljas: - Kompressionsantänd förbränning - Gnistantänd förbränning (förutsatt att förbränningssystemet är försett med tändstift) För det tredje kan man välja drift med eller utan så kallad "skip-fire", genom att eliminera bränsleinsprutning och/eller gnistantändning.

Ett fjärde val är möjligt eftersom följande traditionella kontrollmetoder för förbränning kan väljas inom en given driftsmod: - Samordning av antändning med hjälp av gnistantändning - Samordning av antändning för kompressionsantändning - Nivån på laddningstrycket (genom att använda en trycksatt lufttank som buffert) - Tidig eller sen bränsleinsprutning, eller en kombination av båda, med en eller flera bränsleinsprutningar vid varje tidsstyrning.

- Olika sätt att påverka ventiler såsom: ° Sen eller tidig stängning av inloppsventilen - Sen eller tidig stängning av utloppsventilen l-'fjjf 170,! 22 šII= ' - Kontroll av EGR-nivån genom till exempel positiv eller negativ ventilöverlappning. till när energiomvandlaren enligt uppfinningen har förmågan att förbereda ett byte Alla valmöjligheter ovan kan ändras från cykel cykel av arbetsmod inom ett kolvslag, vilket möjliggörs av fönnågan för den elektriska maskinen att kontrollera inom tidsrymden av ett kolvslag och av manövreringsorganen för bränsletillförsel och ventiler.

Valet av mod på förbränningen beror på de yttre kraven. Exempel på sådana krav är: - Kallstart - Varrnstart - Momentana krav avseende lastnivån - Krav på fasposition i relation till andra samverkande omvandlare - Prediktering av kraven på lastens nivå för de närmaste kolvslagen (genom härledda funktioner eller självlärande funktioner med avseende på styrenhetens historia) ~ Ögonblickliga krav på förbränningssystemets utsläpp - Prediktering av kraven på utsläpp under de närmaste förbränningstakterna.

- Status för utsläppssystemet (till exempel status för NOX-fälla, status för lagrad syremängd etc) Beroende på kombination av dessa krav kan olika inställningar för förbränningsmoden användas. En av flera olika inställningar för förbränningsmoden som uppvisar den bästa passningen mot driftskraven kan väljas från cykel till cykel.

På detta sätt kan både det stationära och transienta utgående vridmomentet för energiomvandlaren enligt uppfinningen optimeras för minimal bränslekonsumtion och minimala nivåer på utsläpp utan behov av något ytterligare kondensator eller batteri för att jämna ut lastnivån. rffwrj _ _- *I rg: (3 g » l* En energiomvandlare enligt uppfinningen har flera fördelaktiga effekter: en mycket hög effektivitet, en mycket låg bränsleförbrukning, den avger mycket små mängder utsläpp och den eliminerar/minskar behovet av stora batteripaket. Det senare bidrar till effektiviteten, eftersom det finns energiförluster förknippade med batterisystem, och det gör också systemet som innefattar energiomvandlaren relativt billigt och lätt eftersom batterier normalt är dyra och tunga.

Uppfinningen kan användas för att undvika de traditionella negativa konsekvensema av feltändning i förbränningskammaren. Normalt lämnar icke antända mängder av bränsle motorn via avgasröret. Genom att använda sensorerna för att detektera feltändning, låta styrenheten vidta passande åtgärder (såsom att låta ventilema vara stängda) och låta den elektriska maskinen hjälpa till vid den efterföljande kompressionen i den andra förbränningskammaren, så kan de icke antända mängderna av bränsle inneslutes och hållas kvar i kammaren tills kolven kommer tillbaka nästa gång.

En FPE behöver normalt balanseras. För att kunna göra detta kan två energiomvandlare arrangeras efter varandra med vevstakama i linje med varandra. Varje omvandlare kan eventuellt ha den allmänna formgivningen som skisseras i figur 1. Balans kan uppnås genom att köra de två totalt i omvandlamas styrenheter. De enskilda faslägena för de två vevstakama kan vevstakarna motfas, kontrollerat av kommunikation mellan justeras genom att omfördela uteffekten inom ett kolvslag med bibehållna förhållanden vid åndpunktema för kolven. Två energiomvandlare arrangerade på en linje kan eventuellt ha en cylinder och sålunda en förbränningskammare gemensamt.

Ett system som innefattar mer än en energiomvandlare kan ordnas med en fasskillnad så att effekt levereras kontinuerligt eller nästan kontinuerligt från r' n i* f? :W f . . , j J m i de elektriska maskinerna. Ett sådant arrangemang minskar behovet av kondensatorer.

Energiomvandlaren kan användas som en motorbroms. Ett styrkommando från till exempel bromspedalen till styrenheten kan användas för att initiera en procedur där förbränningsprocessen stoppas och bromsningsenergin används för att flytta vevstaken/kolvarna så att de komprimerar endast luft i cylindrama. Genom att stänga och öppna ventiler och frisläppa den komprimerade luften vid lämpliga tidpunkter kommer energiomvandlaren att hjälpa till i bromsprocessen. Den komprimerade luften kan eventuellt inneslutas i ett tryckkärl för att användas som ett komplement till laddning.

Som tidigare nämnts är uppfinningen företrädesvis applicerad på hybridfordon och i applikationer för kraftstationer för reservkraft. Andra föredragna applikationer är reservkraftenheter eller APU-enheter (Auxiliary Power Unit) i marina fordon och som huvudmotorer och APU-enheter i arbetsmaskiner såsom hjullastare, långtradare med släp, grävmaskiner etc.

Uppfinningen är inte begränsad till vad som är beskrivet ovan utan kan modifieras inom patentkraven.

Antalet ventiler och läget på ventilema kan modifieras och inloppsportar kan eventuellt användas som utloppsportar och vice versa. Även om uppfinningen är beskriven med en utformning med två kolvar kan den även nyttjas för en utformning med en kolv, vilket är allmänt bekant för en fackman inom området.

Med uttrycket "momentant" menas i det här sammanhanget en tidsperiod som är kort jämfört med en förbränningscykel.

Fastän HCCl-förbränning är mycket väl lämpad för energiomvandlaren enligt i" f* f". ff 0 :--.: : - .. .: .. .: et- ,» , .- 25 :..°:.': :. ::.:. ° °..:: : 'z I I I I I I O O OI I I O I I I O I I OO ll I IIOO O uppfinningen är konventionell gnistantändning vid vissa tillfällen fördelaktigt och skulle kunna appliceras av olika skäl: för att starta motorn vid mycket låga temperaturer, för att skapa de initiala förhållandena för HCCl, eller för att till exempel byta mod. Naturligtvis kan gnistantändning också användas under längre perioder i fall där detta är fördelaktigt för energiomvandlarens prestanda.

Claims (13)

lO 15 20 25 30 o o n o oo ,, con ecco .' .'ooo "-"- " š"::':: :. ::. :: .' : §'§=-- 117007 PA ÉÜÉ ff; ,' L) 2004-01-16 26 PATENTKRAV

1. En energiomvandlare innefattande - ett förbränningskammare försedd med minst ett inlopp och ett utlopp. styrbara förbränningssystem innefattande minst en kolv, minst en ventiler till inloppet och utloppet, medel för att kunna tillföra bränsle och ett medium som innehåller syre in i förbränningskammaren, - en elektrisk maskin ordnad så att den växelverkar direkt eller indirekt med kolven på ett elektromagnetiskt sätt för att producera elektrisk energi från kolvrörelser såväl som för att använda sig av elektrisk energi för att påverka kolvrörelserna, - en styrenhet som styr förbränningssystemet och den elektriska maskinen, kännetecknad av att energiomvandlaren är inrättad så att den anpassar sin uteffekt beroende på den erforderliga lasten.

2. En energiomvandlare enligt krav 1, kännetecknad av, att energiomvandlaren är inrättad att förse styrenheten med information angående den erforderliga lasten.

3. En energiomvandlare enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av, att den elektriska maskinen och ventilerna är inrättade så att de är styrbara under en tidsperiod som är väsentligen kortare än en förbränningscykel.

4. En energiomvandlare enligt något av de ovanstående kraven, kännetecknad av, att förbränningskammaren är försedd med minst en bränsleinsprutningsanordning.

5. En energiomvandlare enligt något av de ovanstående kraven, lO 15 20 25 30 27 kännetecknad av, att förbränningssystemet är inrättat för en förbränningsprincip som bygger på kompressionsantändning.

6. En energiomvandlare enligt något av de ovanstående kraven, kännetecknad av, att förbränningskammaren är försedd med minst ett tändstift.

7. En energiomvandlare enligt något av de ovanstående kraven, kännetecknad av, att energiomvandlaren används för framdrivning av ett fordon eller i en kraftstationsapplikation.

8. Metod för att driva en energiomvandlare, varvid nämnda energiomvandlare innefattar: - ett förbränningssystem som innefattar minst en kolv, minst en förbränningskammare försedd med minst ett inlopp och ett utlopp, styrbara ventiler till inloppet och utloppet, medel för att kunna tillföra bränsle och ett medium som innehåller syre in i förbränningskammaren, - en elektrisk maskin ordnad så att den växelverkar direkt eller indirekt med kolven på ett elektromagnetiskt sätt för att producera elektrisk energi från kolvrörelser såväl som för att använda sig av elektrisk energi för att påverka kolvrörelsema, - en styrenhet som styr förbränningssystemet och den elektriska maskinen, kännetecknad av, att uteffekten från energiomvandlaren anpassas till den erforderliga lasten.

9. lVletod enligt krav 8, kännetecknad av, att uteffekten styrs genom att variera mängden bränsle per kolvslag och/eller mängden av det syreinnehållande mediet per kolvslag. 10 15 20 25 ÛÛÛ, . gg; IDO O I Û. I I I OI "/=^/ ::-:: :.='- 22- w....\.1 1 1 a _. 28

10. Metod enligt krav 8 eller 9, kännetecknad av, att förbränningssystemet innefattar en laddningskompressor och att uteffekten kontrolleras genom att variera laddningstrycket.

11. Metod enligt något av kraven 8 till 10, kännetecknad av, att uteffekten kontrolleras genom att välja olika moder av förbränning.

12. Metod enligt krav 11, kännetecknad av, att de olika förbränningsmodema innefattar: intermittent mod, företrädesvis en-cykeldrift, 2-takts-mod, 4-takts-mod och 6-takts-mod. nämnda

13. Metod för varvid energiomvandlare innefattar: att starta en energiomvandlare, - ett förbränningssystem som innefattar minst en kolv, minst en förbränningskammare försedd med minst ett inlopp och ett utlopp, styrbara ventiler till inloppet och utloppet, medel för att kunna tillföra bränsle och ett medium som innehåller syre in i förbränningskammaren, - en elektrisk maskin ordnad så att den växelverkar direkt eller indirekt med kolven på ett elektromagnetiskt sätt för att producera elektrisk energi från kolvrörelser såväl som för att använda sig av elektrisk energi för att påverka kolvrörelserna, - en styrenhet som styr förbränningssystemet och den elektriska maskinen, - en kondensator som är elektriskt förbunden med den elektriska maskinen, kännetecknad av, att energiomvandlaren startas inom ett kolvslag.