WO2007085344A1 - Free-piston engine - Google Patents

Free-piston engine Download PDF

Info

Publication number
WO2007085344A1
WO2007085344A1 PCT/EP2007/000144 EP2007000144W WO2007085344A1 WO 2007085344 A1 WO2007085344 A1 WO 2007085344A1 EP 2007000144 W EP2007000144 W EP 2007000144W WO 2007085344 A1 WO2007085344 A1 WO 2007085344A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
free
engine
frame
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/000144
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg Dantlgraber
Rudolf SCHÄFFER
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP07702648A priority Critical patent/EP1982056A1/en
Publication of WO2007085344A1 publication Critical patent/WO2007085344A1/en

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
    • F02B71/04Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/06Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/04Pump-driving arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Definitions

  • the invention relates to a free-piston machine with a coolant circuit, an associated low-pressure pump and / or an associated injection pump.
  • a free-piston engine is in principle a combustion engine operating according to the 2-stroke method, in which, instead of a crank drive, a hydraulic circuit with a piston pump as the drive train is connected downstream.
  • the engine piston is connected to a hydraulic cylinder, via which the translational energy generated during an engine operating cycle is fed directly to the hydraulic working fluid without the classical detour via the rotational movement of a crank mechanism.
  • the downstream, storable hydraulic circuit is designed such that it receives the delivered work, cached and supplies depending on power requirements of a hydraulic output unit.
  • the output shaft is suitable for driving a fan wheel and a water pump.
  • centrifugal pumps are used as coolant pumps in the prior art. Coolant pumps must be specially adapted for the specific requirements of free-piston machines, so that the manufacturing cost of the ancillary units of the free-piston engine performing coolant pumps are relatively high. The mass of ancillary equipment also adversely affects the overall mass of the mobile implement when using free piston machines for mobile work equipment.
  • the object of the present invention is to provide a free-piston engine with improved drive for auxiliary functions of the free-piston engine.
  • the free-piston machine has a housing that is movably mounted or suspended relative to a frame, so that the movement of the housing relative to the frame for driving the auxiliary functions of the free-piston engine such.
  • B. is usable for the circulation of a coolant in the combustion cylinder. In this way, the relative movement between the engine piston and combustion cylinder can be used for additional functions in which ancillary units were previously necessary.
  • the free-piston engine has a coolant space for cooling the combustion cylinder, wherein this has a check valve or the like, is made possible by a relative movement of the housing to the frame conveying the coolant in a direction in the coolant space. This is due to the relative movement between the engine piston and combustion cylinder
  • the coolant circuit supports, so that no externally controlled valves or units are necessary.
  • the check valve is provided at the coolant inlet, so that a backflow of heated coolant from the combustion cylinder is prevented against the flow direction of the cooling circuit.
  • the opening and closing of the check valve takes place in the direction of movement of the engine piston, so that the relative movement between the engine piston and combustion cylinder can be used to open the check valve.
  • a piston is supported on the frame, which limits the housing a piston chamber of a pump, such as a low-pressure pump or an injection pump, can be executed via the additional secondary functions.
  • an end portion of at least one piston rod provided on the piston is supported via a movable bearing on a frame.
  • annular piston is penetrated by a piston rod of the engine piston, due to its relative movement to the housing pressure medium can be sucked and conveyed to a space bounded by the hydraulic piston space. Due to the possibility of direct intake from the tank, the production price of the free-piston engine is lower and the efficiency of the free-piston engine is improved.
  • the annular piston is preferably supported on a frame via a holder. In this way, an approximate determination of the relative position of the free-piston engine with respect to the frame.
  • the annular piston is supported on a movable bearing and the annular piston acts as an inert mass, so that vibrations due to reaction forces can be reduced or eliminated.
  • a magnetic element is supported on the frame, by the relative movement with respect to the housing of the free-piston engine electrical energy can be generated.
  • the housing movement can be used with good efficiency for energy production.
  • the free-piston machine according to the invention comprises a spring arrangement or a suspension, by which it is preventable that the housing moves out of its zero position, which ensures a stable arrangement of the free-piston machine, in particular for mobile implements.
  • FIG. 1 shows a free piston machine according to the invention according to the first embodiment during the compression stroke
  • 2 shows a sectional view through the combustion cylinder of FIG. 1 with illustrated overflow channel
  • FIG. 1 shows a free piston machine according to the invention according to the first embodiment during the compression stroke
  • 2 shows a sectional view through the combustion cylinder of FIG. 1 with illustrated overflow channel
  • Fig. 5 shows a modification of the free-piston engine according to the second embodiment
  • Fig. 7 shows a modification of the free-piston engine according to the third embodiment
  • Fig. 8 is a free piston engine according to a fourth embodiment.
  • Figs. 1 and 2 show a greatly simplified, schematic representation of a free-piston machine 1 according to the invention according to the first embodiment.
  • This has a motor housing 2, by which at least one combustion cylinder 3 and a hydraulic cylinder 7 are limited.
  • the representation of the combustion cylinder 3 in Figs. 1 and 2 differs only in the position of the section through the combustion cylinder.
  • an engine piston 10 is guided, via which the cylinder bore 8 is divided into a combustion chamber 12 and an inlet space 14.
  • the engine piston is at its inner dead center (IT), wherein an outlet valve 6a of an outlet channel 6 shown in FIG. 2 is opened, so that combustion gases can flow out of the combustion chamber 12.
  • the supply of fresh gas via an inlet channel 4 shown in Fig. 2, which opens into the inlet chamber 14.
  • the inlet space 14 and the combustion space 12 are connected by means of an overflow channel 5.
  • the injection of the fuel into the combustion space 12 ' takes place via an injection valve 16 in the cylinder head of the combustion cylinder 3.
  • a hollow-cylinder-like coolant chamber 40 is formed in the circumferential wall of the combustion cylinder 7, or its end sections are formed on the side of the end face of the engine piston 10 in such a way that it adjoins the combustion chamber 12 Injector 16 surrounds.
  • Said end portion of the coolant chamber 40 further includes, in the axial direction of the engine piston 10, a coolant inlet closed by a check valve 42.
  • a coolant outlet 44 is located in the peripheral wall in a section of the combustion cylinder which is opposite to the injection valve 16 in the axial direction of the engine piston 10. In this way, a flow through the coolant chamber 40 from the check valve 42 to the coolant outlet 44 in the axial direction of the combustion cylinder is possible, whereby heat can be dissipated effectively.
  • the combustion cylinder 3 is movably arranged on a frame 18 via a bearing 46 indicated schematically in FIG.
  • the combustion cylinder is supported by springs or a suspension and this is reset by the spring or the suspension in a movement out of Nullläge out by the spring or suspension again.
  • the engine piston 10 carries a piston rod 20 whose diameter is substantially smaller than that of the engine piston 10.
  • This piston rod 20 is immersed in an axial bore 19 of the hydraulic cylinder 7.
  • the piston rod 20 has, opposite to the side of the engine piston 10, a hydraulic piston 21.
  • the axial bore 19 is divided into a limited by a piston surface 22 on the piston piston 21 cylinder chamber 23 and a limited by an annular surface 24 on the hydraulic piston 21 and the piston rod 20 annular space 25.
  • the annular space 25 is connectable to the cylinder space 23 via a non-return valve 29 which is formed in the hydraulic piston 21 and opens toward the cylinder space 23.
  • pressure medium from a low-pressure accumulator 27 and a pressure line 28 from the consumer passes through a check valve 26 which opens to the annular space 24.
  • a working port of a pilot-controlled logic element 37 in pressure medium connection With the cylinder chamber 23 is a working port of a pilot-controlled logic element 37 in pressure medium connection, the other working port is connected to a high-pressure accumulator 32 and a pressure line 34 to the consumer.
  • a switching valve 36 At the control terminal X of the logic element 37 is a switching valve 36 with two switch positions and three connections. In the switching position a of the switching valve 36, a pressure medium connection between the control terminal X of the logic element 37 and a tank 30 is made, so that the spring chamber 37a is relieved in the logic element 37 to the tank 30.
  • a pressure medium connection between the high-pressure accumulator 32 and the pressure line 34 is provided to the consumer with the control terminal X of the logic element 37, so that the pressure medium connection between the pressure line 34 and the cylinder chamber 23 is interrupted.
  • the cylinder space 23 can be connected to the tank 30 via a relief valve 38, which is provided as a 2-way valve with an open and a closed switching position.
  • the switching valve 36 is brought into its switching position a, so that the control terminal X of the logic element 37 is relieved to the tank 30 back. Due to the opening of the logic element 37 pressure medium from the high-pressure accumulator 32 passes into the cylinder chamber 23 and causes the pressure building up, which acts on the piston surface 22 of the hydraulic piston 21, a movement of the hydraulic piston 21 and thus of the engine piston 10 in Fig. 1 to the right, that is to the inner dead center of the engine piston 10 back. The pressure medium present in the annular space 25 passes via the opening check valve 29 into the cylinder space 23.
  • Fuel is injected via the injection valve 16 and ignited upon reaching the desired compression in the combustion chamber 12, so that the engine piston 10 starts with its shown in Fig. 3 movement toward the outer dead center, that is in Fig. 3 to the left.
  • the relief valve 38 is in the closed position and the switching valve 36 in switching position a, so that there is a pressure medium connection from the cylinder chamber 23 to the high-pressure accumulator 32 and the pressure line 34 to the consumer.
  • the relief valve 38 In order to bring the hydraulic piston 21 in its initial position for the compression stroke, the relief valve 38 is brought into its open position, so that in the cylinder chamber remaining pressure fluid can flow to the tank 30.
  • an adjustable throttle valve can be provided in the coolant circuit, by which the flow rate in the coolant circuit can be reduced in the desired manner.
  • the relative movement between the motor housing 2 and the frame 18 can also be used to drive further auxiliary functions.
  • a piston may be provided on the frame or in connection therewith. be seen that defines with the motor housing 2, a low-pressure pump or an injection pump.
  • a cylinder housing may be attached to the frame and a piston connected to the motor housing 2 of the free-piston pump.
  • the motor housing 2 is supported by springs.
  • the relative movement of the motor housing 2 and frame 18 can be used to drive an injection pump or a low-pressure pump in addition or alternatively to drive the coolant in the coolant circuit, which will be explained below.
  • a free-piston engine according to the second embodiment shown in Fig. 4, which corresponds to the following differences of the free piston engine of the first embodiment, is provided radially outside the combustion cylinder 3 on the motor housing 2, a synchronous cylinder 60 with a piston 62, on which a through a left Piston rod 64 limited, left annular end face 68 and a limited by a right piston rod 66 right annular end face 72 are provided.
  • a left annular end surface 68 a left annulus 70 and the right annular end face 72, a right annulus 74 is limited.
  • the left piston rod 64 and the right piston rod 66 are fixed to a frame 18 on which the motor housing 2 is supported via bearings 46.
  • the left-hand annular space 70 is connected via a prefeed line 76 and a left-hand pressure line 80 to a prefeed pump, not shown in FIG. 4, for fuel in pressure medium connection.
  • a prefeed pump not shown in FIG. 4
  • left suction valve 78 is provided in the feed line 76 to the left annular space 70 toward opening, designed as a check valve.
  • right suction valve 82 is provided in the feed line 76 branches upstream with respect to the left suction valve 78 a leading to the right pressure chamber 74.
  • right pressure line 84 From the feed line 76 branches upstream with respect to the left suction valve 78 a leading to the right pressure chamber 74, right pressure line 84 from.
  • a right-hand suction valve 82 which opens to the right-hand pressure chamber 74, is provided in the right-hand pressure line 84.
  • this fuel line 80 an opening to the injector left pressure valve 86 is provided.
  • Downstream of the left and right pressure valves 86, 88 is connected to the fuel line a surge tank 92, is stored in the fuel and is injected from the depending on the operation of the injector 16 in the combustion chamber of the free-piston engine.
  • the function of the second embodiment will be explained as an injection pump.
  • the motor housing 2 and with this the Gleichgangzylinder 60 in Fig. 4 is shifted to the left. Since the piston 62 is firmly clamped on the frame 18 via the left and right piston rods 64, 66, the displacement of the housing of the synchronous cylinder 60 causes an increase in the volume of the left annulus 70 and a decrease in the volume of the right annulus 74. Due to the decreasing pressure in the left annulus 70 opens the left suction valve 78 and fuel flows from the prefeed pump via the feed line 76 and the left suction valve 78 in the left annulus 70.
  • the motor housing 2 moves in Fig. 4 to the right, so that the volume of the left annulus 70 decreases and increases the volume of the right annulus 74. Due to the pressure increase in the left annular space 70 of the fuel sucked in the previous compression stroke passes through the left pressure valve 86 in the fuel line 90 and from there into the surge tank 92. At the same time fuel via the feed line 76, the right pressure line 84 and the right suction valve 82 in the sucked right annular space 74.
  • a fuel delivery and fuel pressurization is thus possible both during the compression stroke and during the combustion stroke.
  • the housing movement of the free-piston engine is used to drive the injection pump, so that it is possible to generate a high-pressure fuel with minimal effort and good efficiency.
  • Fig. 5 shows a modification of the second embodiment with respect to the use of the housing movement for secondary functions.
  • the left and right piston rods 64, 66 are rigidly supported on the frame 18.
  • the left piston rod 64 is connected to the frame 18 via a left movable bearing 94, whereas rend the right piston rod 66 is connected via a right floating bearing 96 with the frame 18.
  • the piston 62 is defined as an inert mass, so that vibrations due to reaction forces on the fuel delivery piston can be reduced.
  • Fig. 6 shows a free-piston engine according to the third embodiment, in which the movement of the motor housing of the free-piston engine for driving a low-pressure pump for the pressure medium to the annular space 25 is used on the hydraulic piston 21.
  • a prefeed piston 112 divides the inlet space 14 from FIG. 1 into an inlet space 114 adjacent to the engine piston 10 and a left piston space 115 adjacent to the hydraulic cylinder.
  • the left piston chamber 115 is delimited by an annular end face 116 formed on the prefeed piston 112.
  • the prefeed piston 112 designed as an annular piston is penetrated by the piston rod 20 of the engine piston 10, is slidably mounted on the piston rod 20 and is secured to the frame 18 via a housing 108 extending essentially radially to the combustion cylinder 3.
  • the inlet space 114 is sealed with a seal 110 between the bracket 108 and the motor housing 102.
  • a suction line 118 is formed in the motor housing 102 in the third embodiment shown in Fig. 6.
  • the suction line 118 connects a tank 30 with the left piston chamber 115 via an opening to the left piston chamber 115. the check valve 120.
  • the left piston chamber 115 is connected via a pressure line 122 to the annular space 25 on the hydraulic piston 21 via a check valve 124 opening toward the annular space 25.
  • a low-pressure pump is thus provided in the free-piston engine with which the annular space 25 in the hydraulic cylinder 7 can be filled without cavitation during suction.
  • pressure accumulator can be dispensed with.
  • Fig. 7 shows a modification of the third embodiment, in which instead of the fixed bearing 46 for supporting the motor housing 102, a floating bearing 148 with a support 140, with which the holder 108 is connected to the Vorierkolben 112, the motor housing 102 holds. Furthermore, the prefeed piston 132 has an annular additional mass 134, which is designed so that it can dip into an annular engine piston interior 136 of the engine piston 10 when it is at its outer dead center.
  • the delivery piston 132 acts as an inert mass, so that a relative movement between the motor housing 102 and the engine piston 10, despite the existing floating bearing 138, enables an increase in volume / volume reduction of the left piston chamber 115 and thus the function of the low-pressure pump. Due to the floating bearing 138 vibrations due to reaction forces are reduced.
  • Fig. 8 shows a free-piston engine according to the fourth embodiment, which differs from the free-piston engine of the first embodiment in that the motor housing 2, a solenoid coil 150 is provided in the recess of a supported on the frame via a left mounting rod 154 and a right mounting rod 156 armature 152 is slidably received. Due to the relative movement between the motor housing 2 and magnet armature 152, an oscillating voltage is induced in the magnet coil 150. This oscillating voltage is rectified by a rectifier according to the requirements of the secondary functions.
  • the fourth embodiment is not limited to the arrangement of a magnetic armature 152 in the magnetic coil 150, but the armature may be connected in a modification with the motor housing 2 while the coil is fixed to the frame 18.
  • the magnet armature can have a permanent magnet or be provided with a current-carrying winding.
  • the present invention is not limited to any of the embodiments, but may be any combination between driving thedestoff Vietnamese- run of the first embodiment, injection pump of the second embodiment, low-pressure pump of the third embodiment and / or solenoid coil of the fourth embodiment of a free-piston engine be provided according to the present invention.
  • a free-piston engine with a housing which is movably mounted or suspended relative to a frame, said movement of housing relative to the frame for driving auxiliary functions of free-piston engines such.
  • B. for the transfer of coolant in a coolant circuit or to drive a low-pressure pump or an injection pump is available.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Disclosed is a free-piston engine having a housing (2) which is mounted or suspended so as to be moveable relative to a frame (18), wherein said movement of the housing relative to the frame can be utilized for driving auxiliary functions of the free-piston engines such as for example for the circulation of coolant in a coolant circuit or for driving a low-pressure pump or an injection pump.

Description

Beschreibung Freikolbenmaschine Description Free piston machine
Die Erfindung betrifft eine Freikolbenmaschine mit einem Kühlmittelkreislauf, einer zugeordneten Niederdruckpumpe und/oder einer zugeordneten Einspritzpumpe.The invention relates to a free-piston machine with a coolant circuit, an associated low-pressure pump and / or an associated injection pump.
Eine Freikolbenmaschine ist im Prinzip ein nach dem 2-Takt-Verfahren arbeitender Verbrennungsmotor, bei dem an Stelle eines Kurbeltriebes ein Hydraulikkreis mit Kolbenpumpe als Antriebsstrang nachgeschaltet ist. Dazu ist der Motorkolben mit einem Hydraulikzylinder verbunden, über den die während eines Motorarbeitstaktes erzeugte translatorische Energie ohne den klassischen Umweg über die Rotationsbewegung eines Kurbeltriebes direkt dem hydraulischen Arbeitsmedium zugeführt wird. Der nachgeschaltete, speicherfähige Hydraulikkreislauf ist derart ausgelegt, dass er die abgegebene Arbeit aufnimmt, zwischenspeichert und je nach Leistungsbedarf einer hydraulischen Abtriebseinheit zuführt.A free-piston engine is in principle a combustion engine operating according to the 2-stroke method, in which, instead of a crank drive, a hydraulic circuit with a piston pump as the drive train is connected downstream. For this purpose, the engine piston is connected to a hydraulic cylinder, via which the translational energy generated during an engine operating cycle is fed directly to the hydraulic working fluid without the classical detour via the rotational movement of a crank mechanism. The downstream, storable hydraulic circuit is designed such that it receives the delivered work, cached and supplies depending on power requirements of a hydraulic output unit.
Auf Grund der hohen Temperaturen im Verbrennungszy- linder besteht bei der Freikolbenmaschine genauso wie bei anderen nach dem 2-Takt-Verfahren arbeitenden Verbrennungsmotoren die Notwendigkeit der Kühlung. In der Druckschrift EP 1282766 Dl ist eine Freikolbenmaschine mit einem Verbrennungszylinder gezeigt, indem Kanäle vorgesehen sind, durch die Kühlmittel strömen kann. Dieser Druckschrift sind jedoch keine näheren Angaben über die Ausgestaltung des Kühlkreislaüfes insbesondere zur Förderung des Kühlmittels entnehmbar.Due to the high temperatures in the combustion cylinder, there is a need for cooling in the free-piston engine as well as in other combustion engines operating according to the 2-stroke process. The document EP 1282766 D1 shows a free-piston machine with a combustion cylinder by providing channels through which coolant can flow. This document, however, are no further details on the design of the Kühlkreislaüfes particular for promoting the coolant removed.
In der Druckschrift US 6,314,924 wird ein Hydromotor beschrieben, dessen Abtriebswelle zum Antrieb eines Lüfterrades und einer Wasserpumpe geeignet ist. Als Kühlmittelpumpen gelangen im Stand der Technik beispielsweise Kreiselpumpen zum Einsatz. Kühlmittelpumpen müssen für die speziellen Anforderungen bei Freikolbenmaschinen speziell angepasst werden, so dass die Herstellungskosten für die Nebenaggregate der Freikolbenmaschine darstellenden Kühlmittelpumpen relativ hoch sind. Die Masse von Nebenaggregaten wirkt sich ferner bei der Verwendung von Freikolbenmaschinen für mobile Arbeitsgeräte nachteilig auf die Gesamtmasse des mobilen Arbeitsgerätes aus .In the document US 6,314,924 a hydraulic motor is described, the output shaft is suitable for driving a fan wheel and a water pump. For example, centrifugal pumps are used as coolant pumps in the prior art. Coolant pumps must be specially adapted for the specific requirements of free-piston machines, so that the manufacturing cost of the ancillary units of the free-piston engine performing coolant pumps are relatively high. The mass of ancillary equipment also adversely affects the overall mass of the mobile implement when using free piston machines for mobile work equipment.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Freikolbenmaschine mit verbessertem Antrieb für Nebenfunktionen der Freikolbenmaschine zu schaffen.The object of the present invention is to provide a free-piston engine with improved drive for auxiliary functions of the free-piston engine.
Diese Aufgabe wird durch die Freikolbenmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the free-piston engine according to claim 1.
Die erfindungsgemäße Freikolbenmaschine hat ein Gehäuse, dass relativ zu einem Gestell beweglich gelagert oder aufgehängt ist, so dass die Bewegung des Gehäuses relativ zum Gestell zum Antrieb der Nebenfunktionen der Freikolbenmaschine wie z. B. zur Umwälzung eines Kühlmittels im Verbrennungszylinder nutzbar ist. Auf diese Weise lässt sich die Relativbewegung zwischen Motorkolben und VerbrennungsZylinder für Zusatzfunktionen nutzen, bei denen bisher Nebenaggregate notwendig waren.The free-piston machine according to the invention has a housing that is movably mounted or suspended relative to a frame, so that the movement of the housing relative to the frame for driving the auxiliary functions of the free-piston engine such. B. is usable for the circulation of a coolant in the combustion cylinder. In this way, the relative movement between the engine piston and combustion cylinder can be used for additional functions in which ancillary units were previously necessary.
Vorzugsweise hat die Freikolbenmaschine einen Kühlmittelraum zum Kühlen des VerbrennungsZylinders, wobei dieser ein Rückschlagventil oder dergleichen aufweist, durch das bei einer Relativbewegung des Gehäuses zum Gestell ein Fördern des Kühlmittels in eine Richtung im Kühlmittelraum ermöglicht ist. Damit wird durch die Relativbewegung zwischen Motorkolben und Verbrennungszylinder der Kühlmittelkreislauf unterstützt, so dass keine extern angesteuerten Ventile oder Aggregate notwendig sind.Preferably, the free-piston engine has a coolant space for cooling the combustion cylinder, wherein this has a check valve or the like, is made possible by a relative movement of the housing to the frame conveying the coolant in a direction in the coolant space. This is due to the relative movement between the engine piston and combustion cylinder The coolant circuit supports, so that no externally controlled valves or units are necessary.
Vorzugsweise ist das Rückschlagventil am Kühlmitteleintritt vorgesehen, so dass ein Zurückströmen von erwärmtem Kühlmittel aus dem Verbrennungszylinder entgegen der Strömungsrichtung des Kühlkreislaufes verhindert wird.Preferably, the check valve is provided at the coolant inlet, so that a backflow of heated coolant from the combustion cylinder is prevented against the flow direction of the cooling circuit.
Es wird bevorzugt, dass das Öffnen und Schließen des Rückschlagventils in Bewegungsrichtung des Motorkolbens erfolgt, so dass die Relativbewegung zwischen Motorkolben und Verbrennungszylinder zum Öffnen des Rückschlagventils verwendbar ist.It is preferred that the opening and closing of the check valve takes place in the direction of movement of the engine piston, so that the relative movement between the engine piston and combustion cylinder can be used to open the check valve.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist am Gestell ein Kolben abgestützt, der mit dem Gehäuse einen Kolbenraum einer Pumpe, beispielsweise einer Niederdruckpumpe oder einer Einspritzpumpe, begrenzt, über die zusätzliche Nebenfunktionen ausführbar sind.According to an advantageous embodiment of the present invention, a piston is supported on the frame, which limits the housing a piston chamber of a pump, such as a low-pressure pump or an injection pump, can be executed via the additional secondary functions.
Zur Vermeidung von Vibrationen ist ein Endabschnitt von zumindest einer am Kolben vorgesehenen Kolbenstange über ein Loslager an einem Gestell abgestützt.To avoid vibrations, an end portion of at least one piston rod provided on the piston is supported via a movable bearing on a frame.
Bei einer Ausführungsform ist ein Ringkolben von einer Kolbenstange des Motorkolbens durchsetzt, aufgrund dessen Relativbewegung zum Gehäuse Druckmittel ansaugbar und zu einem von dem Hydraulikkolben begrenzten Raum förderbar ist. Aufgrund der Möglichkeit des direkten Ansau- gens aus dem Tank wird der Herstellungspreis der Freikolbenmaschine geringer und ist der Wirkungsgrad der Freikolbenmaschine verbessert. Der Ringkolben ist vorzugsweise an einem Gestell über eine Halterung abgestützt. Auf diese Weise erfolgt eine ungefähre Festlegung der Relativlage der Freikolbenmaschine in Bezug auf das Gestell.In one embodiment, an annular piston is penetrated by a piston rod of the engine piston, due to its relative movement to the housing pressure medium can be sucked and conveyed to a space bounded by the hydraulic piston space. Due to the possibility of direct intake from the tank, the production price of the free-piston engine is lower and the efficiency of the free-piston engine is improved. The annular piston is preferably supported on a frame via a holder. In this way, an approximate determination of the relative position of the free-piston engine with respect to the frame.
Vorzugsweise ist der Ringkolben an einem Loslager abgestützt und wirkt der Ringkolben als träge Masse, so dass Vibrationen aufgrund von Reaktionskräften verringert bzw. beseitigt werden können.Preferably, the annular piston is supported on a movable bearing and the annular piston acts as an inert mass, so that vibrations due to reaction forces can be reduced or eliminated.
Entsprechend einer Ausführung der Erfindung ist am Gestell ein magnetisches Element abgestützt, durch dessen Relativbewegung in Bezug auf das Gehäuse der Freikolbenmaschine elektrische Energie erzeugbar ist. Dadurch lässt sich die Gehäusebewegung mit einem guten Wirkungsgrad zur Energiegewinnung einsetzen.According to one embodiment of the invention, a magnetic element is supported on the frame, by the relative movement with respect to the housing of the free-piston engine electrical energy can be generated. As a result, the housing movement can be used with good efficiency for energy production.
Ferner wird bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Freikolbenmaschine eine Federanordnung oder eine Aufhängung aufweist, durch die verhinderbar ist, dass sich das Gehäuse aus seiner Nulllage herausbewegt, was insbesondere bei mobilen Arbeitsgeräten eine stabile Anordnung der Freikolbenmaschine sicherstellt.Furthermore, it is preferred that the free-piston machine according to the invention comprises a spring arrangement or a suspension, by which it is preventable that the housing moves out of its zero position, which ensures a stable arrangement of the free-piston machine, in particular for mobile implements.
Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind Gegenstand de'r Ansprüche .Developments according to the invention are the subject of claims.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand schematischer Zeichnungen beschrieben. Es zeigen,:Hereinafter, the present invention will be described with reference to schematic drawings. Show it,:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Freikolbenmaschine entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel während des Verdichtungshubes , Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den Verbrennungszylinder von Fig. 1 mit dargestelltem Überströmkanal,1 shows a free piston machine according to the invention according to the first embodiment during the compression stroke, 2 shows a sectional view through the combustion cylinder of FIG. 1 with illustrated overflow channel, FIG.
Fig. 3 eine .erfindungsgemäße Freikolbenmaschine entsprechend dem ersten Äusführungsbeispiel während des Verbrennungshubes ,3 shows a free-piston machine according to the invention according to the first embodiment during the combustion stroke,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Freikolbenmaschine entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel,4 shows a free-piston machine according to the invention according to the second embodiment,
Fig. 5 eine Abwandlung der Freikolbenmaschine entsprechend dem zweiten AusführungsbeispielFig. 5 shows a modification of the free-piston engine according to the second embodiment
Fig. 6 eine erfindungsgemäße Freikolbenmaschine entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel,6 shows a free-piston machine according to the invention according to the third embodiment,
Fig. 7 eine Abwandlung der Freikolbenmaschine entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel, undFig. 7 shows a modification of the free-piston engine according to the third embodiment, and
Fig. 8 eine Freikolbenmaschine entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel.Fig. 8 is a free piston engine according to a fourth embodiment.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine stark vereinfachte, schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Freikolbenmaschine 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel . Diese hat ein Motorgehäuse 2 , durch das zumindest ein Verbrennungszylinder 3 und ein Hydraulikzylinder 7 begrenzt sind. Die Darstellung des Verbrennungszylinders 3 in den Fig. 1 und 2 unterscheidet sich lediglich in der Lage des Schnittes durch den Verbrennungszylinder .Figs. 1 and 2 show a greatly simplified, schematic representation of a free-piston machine 1 according to the invention according to the first embodiment. This has a motor housing 2, by which at least one combustion cylinder 3 and a hydraulic cylinder 7 are limited. The representation of the combustion cylinder 3 in Figs. 1 and 2 differs only in the position of the section through the combustion cylinder.
In einer Zylinderbohrung 8 des VerbrennungsZylinders 3 ist ein Motorkolben 10 geführt, über den die Zylinderbohrung 8 in einen Verbrennungsraum 12 und einen Einlassraum 14 unterteilt ist. In der dargestellten Wartestel- lung der Freikolbenmaschine 1 befindet sich der Motorkolben an seinem inneren Totpunkt (IT), wobei ein in Fig. 2 dargestelltes Auslassventil 6a eines Auslasskanals 6 aufgesteuert ist, so dass Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum 12 abströmen können. Die Zuführung von Frischgas erfolgt über einen in Fig. 2 dargestellten Einlasskanal 4, der in den Einlassraum 14 mündet. Der Einlassraum 14 und der Verbrennungsraum 12 sind mittels eines Überströmkanals 5 verbunden.In a cylinder bore 8 of the combustion cylinder 3, an engine piston 10 is guided, via which the cylinder bore 8 is divided into a combustion chamber 12 and an inlet space 14. In the illustrated queue 1, the engine piston is at its inner dead center (IT), wherein an outlet valve 6a of an outlet channel 6 shown in FIG. 2 is opened, so that combustion gases can flow out of the combustion chamber 12. The supply of fresh gas via an inlet channel 4 shown in Fig. 2, which opens into the inlet chamber 14. The inlet space 14 and the combustion space 12 are connected by means of an overflow channel 5.
Die Einspritzung des Kraftstoffes in den Verbrennungsraum 12 ' erfolgt über ein Einspritzventil 16 im Zylinderkopf des VerbrennungsZylinders 3.The injection of the fuel into the combustion space 12 ' takes place via an injection valve 16 in the cylinder head of the combustion cylinder 3.
Zur Kühlung der Freikolbenmaschine 1 ist in der Um- fangswandung des VerbrennungsZylinders 7 ein hohlzylinderartiger Kühlmittelraum 40 oder sind in dieser Kühlkanäle ausgebildet, dessen an der Seite der Stirnfläche des Motorkolbens 10 ausgebildeter Endabschnitt in einer solchen Weise erweitert ist, dass dieser den Verbrennungsraum 12 benachbart zum Einspritzventil 16 umgibt. Der genannte Endabschnitt des Kühlmittelraums 40 weist ferner in Axialrichtung des Motorkolbens 10 einen durch ein Rückschlagventil 42 verschlossenen Kühlmitteleintritt auf. Ein Kühlmittelaustritt 44 befindet sich in der Um- fangswandung in einem Abschnitt des Verbrennungszylinders, der zum Einspritzventil 16 in Axialrichtung des Motorkolbens 10 entgegengesetzt liegt. Auf diese Weise ist eine Durchströmung des Kühlmittelraums 40 vom Rückschlagventil 42 zum Kühlmittelaustritt 44 in Axialrichtung des VerbrennungsZylinders möglich, wodurch Wärme effektiv abgeführt werden kann.To cool the free-piston engine 1, a hollow-cylinder-like coolant chamber 40 is formed in the circumferential wall of the combustion cylinder 7, or its end sections are formed on the side of the end face of the engine piston 10 in such a way that it adjoins the combustion chamber 12 Injector 16 surrounds. Said end portion of the coolant chamber 40 further includes, in the axial direction of the engine piston 10, a coolant inlet closed by a check valve 42. A coolant outlet 44 is located in the peripheral wall in a section of the combustion cylinder which is opposite to the injection valve 16 in the axial direction of the engine piston 10. In this way, a flow through the coolant chamber 40 from the check valve 42 to the coolant outlet 44 in the axial direction of the combustion cylinder is possible, whereby heat can be dissipated effectively.
Der Verbrennungszylinder 3 ist über ein in Fig. 1 schematisch angedeutete Lager 46 an einem Gestell 18 beweglich angeordnet. Um insbesondere bei mobilen Arbeits- geräten eine Bewegung des Motorgehäuses 2 aus der Nullläge heraus zu vermeiden, ist der Verbrennungszylinder durch Federn oder eine Aufhängung abgestützt und wird dieser durch die Feder bzw. die Aufhängung bei einer Bewegung aus der Nullläge heraus durch die Feder bzw. Aufhängung wieder zurückgestellt.The combustion cylinder 3 is movably arranged on a frame 18 via a bearing 46 indicated schematically in FIG. In particular for mobile work devices to prevent movement of the motor housing 2 from the Nullläge out, the combustion cylinder is supported by springs or a suspension and this is reset by the spring or the suspension in a movement out of Nullläge out by the spring or suspension again.
Der Motorkolben 10 trägt eine Kolbenstange 20, deren Durchmesser wesentlich geringer als derjenige des Motorkolbens 10 ist. Diese Kolbenstange 20 taucht in einer A- xialbohrung 19 des Hydraulikzylinders 7 ein. Die Kolbenstange 20 weist entgegengesetzt zur Seite des Motorkolbens 10 einen Hydraulikkolben 21 auf. Durch den Hydraulikkolben 21 wird die Axialbohrung 19 in eine durch eine Kolbenfläche 22 am Kolbenkolben 21 begrenzten Zylinder- raum 23 und einen durch eine Ringfläche 24 am Hydraulikkolben 21 und die Kolbenstange 20 begrenzten Ringraum 25 unterteilt. Der Ringraum 25 ist mit dem Zylinderraum 23 über ein im Hydraulikkolben 21 ausgebildetes Rückschlagventil 29, das zum Zylinderraum 23 hin öffnet, verbindbar. In den Ringraum 25 gelangt Druckmittel von einem Niederdruckspeicher 27 und eine Druckleitung 28 vom Verbraucher über ein Rückschlagventil 26, das zum Ringraum 24 hin öffnet.The engine piston 10 carries a piston rod 20 whose diameter is substantially smaller than that of the engine piston 10. This piston rod 20 is immersed in an axial bore 19 of the hydraulic cylinder 7. The piston rod 20 has, opposite to the side of the engine piston 10, a hydraulic piston 21. By the hydraulic piston 21, the axial bore 19 is divided into a limited by a piston surface 22 on the piston piston 21 cylinder chamber 23 and a limited by an annular surface 24 on the hydraulic piston 21 and the piston rod 20 annular space 25. The annular space 25 is connectable to the cylinder space 23 via a non-return valve 29 which is formed in the hydraulic piston 21 and opens toward the cylinder space 23. In the annular space 25 pressure medium from a low-pressure accumulator 27 and a pressure line 28 from the consumer passes through a check valve 26 which opens to the annular space 24.
Mit dem Zylinderraum 23 ist ein Arbeitsanschluss eines vorgesteuerten Logikelements 37 in Druckmittelverbindung, dessen anderer Arbeitsanschluss mit einem Hochdruckspeicher 32 und einer Druckleitung 34 zum Verbraucher verbunden ist. Am Steueranschluss X des Logikelements 37 befindet sich ein Umschaltventil 36 mit zwei Schaltstellungen und drei Anschlüssen. In der Schaltstellung a des Umschaltventils 36 wird eine Druckmittelverbindung zwischen dem Steueranschluss X des Logikelements 37 und einem Tank 30 hergestellt, so dass der Federraum 37a im Logikelement 37 zum Tank 30 entlastet ist. In ei- ner Grundstellung b des Umschaltventils 36 wird eine Druckmittelverbindung zwischen der Hochdruckspeichereinrichtung 32 und der Druckleitung 34 zum Verbraucher mit dem Steueranschluss X des Logikelements 37 vorgesehen, so dass die Druckmittelverbindung zwischen der Druckleitung 34 und dem Zylinderraum 23 unterbrochen ist. Ferner ist der Zylinderraum 23 über ein Entlastungsventil 38, das als 2 -Wegeventil mit einer geöffneten und einer geschlossenen Schaltstellung vorgesehen ist, mit dem Tank 30 ver- bindbar .With the cylinder chamber 23 is a working port of a pilot-controlled logic element 37 in pressure medium connection, the other working port is connected to a high-pressure accumulator 32 and a pressure line 34 to the consumer. At the control terminal X of the logic element 37 is a switching valve 36 with two switch positions and three connections. In the switching position a of the switching valve 36, a pressure medium connection between the control terminal X of the logic element 37 and a tank 30 is made, so that the spring chamber 37a is relieved in the logic element 37 to the tank 30. In one ner basic position b of the change-over valve 36, a pressure medium connection between the high-pressure accumulator 32 and the pressure line 34 is provided to the consumer with the control terminal X of the logic element 37, so that the pressure medium connection between the pressure line 34 and the cylinder chamber 23 is interrupted. Furthermore, the cylinder space 23 can be connected to the tank 30 via a relief valve 38, which is provided as a 2-way valve with an open and a closed switching position.
Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Freikolbenmaschine beschrieben.The function of the free piston machine according to the invention will be described below.
Zu Beginn des Verdichtungshubes befindet sich der Hydraulikkolben 21 in Fig. 1 in seiner linken Stellung, ist das Entlastungsventil 38 geschlossen und liegt der Druck in der Hochdruckspeichereinrichtung 32 über das in seiner Grundstellung b eingestellte Umschaltventil 36 am Steueranschluss X des Logikelements 37 an, so dass zwischen dem Hochdruckspeicher 32 und dem Zylinderraum 23 keine Druckmittelverbindung vorliegt.At the beginning of the compression stroke is the hydraulic piston 21 in Fig. 1 in its left position, the relief valve 38 is closed and the pressure in the high-pressure accumulator 32 via the set in its home position b switching valve 36 at the control terminal X of the logic element 37, so that there is no pressure medium connection between the high-pressure accumulator 32 and the cylinder chamber 23.
Zum Einleiten des Verdichtungshubes wird das Umschaltventil 36 in seine Schaltstellung a gebracht, so dass der Steueranschluss X des Logikelements 37 zum Tank 30 hin entlastet wird. Durch das sich öffnende Logikelement 37 gelangt Druckmittel aus der Hochdruckspeichereinrichtung 32 in den Zylinderraum 23 und bewirkt der sich aufbauende Druck, der auf die Kolbenfläche 22 des Hydraulikkolbens 21 wirkt, eine Bewegung des Hydraulikkolbens 21 und somit des Motorkolbens 10 in Fig. 1 nach rechts, das heißt zum inneren Totpunkt des Motorkolbens 10 hin. Das im Ringraum 25 vorliegende Druckmittel gelangt über das sich öffnende Rückschlagventil 29 in den Zylinderraum 23. Durch die Bewegung des Motorkolbens 10 zum inneren Totpunkt hin wird auf Grund der beweglichen Lagerung des Motorgehäuses 2 relativ zum Gestell 18 das Motorgehäuse 2 entgegengesetzt zur Bewegung des Motorkolbens 10, das heißt in Fig. 1 nach links, beschleunigt. Auf Grund der höheren Masse des Motorgehäuses 2 ist die Auslenkung des Motorgehäuses 2 im Vergleich zur Auslenkung des Motorkolbens 10 wesentlich geringer. Durch diese Gehäusebeschleunigung beim Verdichtungshub wird das Kühlwasser im Kühlmittelraum 40 in Bewegung gesetzt, so dass Kühlmittel in Richtung zum Kühlmittelaustritt 44 hin strömen kann.To initiate the compression stroke, the switching valve 36 is brought into its switching position a, so that the control terminal X of the logic element 37 is relieved to the tank 30 back. Due to the opening of the logic element 37 pressure medium from the high-pressure accumulator 32 passes into the cylinder chamber 23 and causes the pressure building up, which acts on the piston surface 22 of the hydraulic piston 21, a movement of the hydraulic piston 21 and thus of the engine piston 10 in Fig. 1 to the right, that is to the inner dead center of the engine piston 10 back. The pressure medium present in the annular space 25 passes via the opening check valve 29 into the cylinder space 23. Due to the movement of the engine piston 10 toward the inner dead center, due to the movable mounting of the motor housing 2 relative to the frame 18, the motor housing 2 opposite to the movement of the engine piston 10, that is in Fig. 1 to the left, accelerated. Due to the higher mass of the motor housing 2, the deflection of the motor housing 2 in comparison to the deflection of the engine piston 10 is substantially lower. As a result of this housing acceleration during the compression stroke, the cooling water in the coolant chamber 40 is set in motion so that coolant can flow in the direction of the coolant outlet 44.
Kraftstoff wird über das Einspritzventil 16 eingespritzt und bei dem Erreichen der gewünschten Verdichtung im Verbrennungsraum 12 gezündet, so dass der Motorkolben 10 mit seiner in Fig. 3 gezeigten Bewegung zum äußeren Totpunkt hin beginnt, das heißt in Fig. 3 nach links. Dabei befindet sich das Entlastungsventil 38 in der geschlossenen Stellung und das Umschaltventil 36 in Schaltstellung a, so dass eine Druckmittelverbindung vom Zylinderraum 23 zum Hochdruckspeicher 32 und zur Druckleitung 34 zum Verbraucher vorliegt.Fuel is injected via the injection valve 16 and ignited upon reaching the desired compression in the combustion chamber 12, so that the engine piston 10 starts with its shown in Fig. 3 movement toward the outer dead center, that is in Fig. 3 to the left. In this case, the relief valve 38 is in the closed position and the switching valve 36 in switching position a, so that there is a pressure medium connection from the cylinder chamber 23 to the high-pressure accumulator 32 and the pressure line 34 to the consumer.
Die Bewegung des Motorkolbens 10 zum äußeren Totpunkt bewirkt eine Bewegung des Hydraulikkolbens 21 in Fig. 3 nach links, so dass über die Kolbenfläche 22 der Druck im Zylinderraum 23 erhöht wird und Druckmittel zum Hochdruckspeicher 32 und über die Druckleitung 34 zum Verbraucher strömt. In den sich vergrößernden Ringraum 25 tritt Druckmittel über das Rückschlagventil 26 sowohl vom Niederdruckspeicher 27 als auch von der Druckleitung 28 vom Verbraucher ein.The movement of the engine piston 10 to the outer dead point causes a movement of the hydraulic piston 21 in Fig. 3 to the left, so that via the piston surface 22, the pressure in the cylinder chamber 23 is increased and pressure fluid flows to the high-pressure accumulator 32 and via the pressure line 34 to the consumer. In the increasing annular space 25 occurs pressure medium via the check valve 26 from both the low-pressure accumulator 27 and from the pressure line 28 from the consumer.
Die schnelle Bewegung des Motorkolbens 10 in Fig. 3 nach links bewirkt eine Mitnahme des Kühlmittels im Kühl- mittelraum 40 in einer solchen Weise, dass sich das Rückschlagventil 42 öffnet und weiteres Kühlmittel in den Kühlmittelraum 40 gelangt. Ferner strömt Kühlmittel aus dem Kühlmittelaustritt 44 aus. Auf diese Weise ist ohne Verwendung einer zusätzlichen Pumpe die Kühlmittelumfüh- rung allein auf Grund der Relativbewegung zwischen Motorgehäuse 2 und Motorkolben 10 möglich.The rapid movement of the engine piston 10 in Fig. 3 to the left causes entrainment of the coolant in the cooling middle space 40 in such a manner that the check valve 42 opens and further coolant enters the coolant chamber 40. Further, coolant flows out of the coolant outlet 44. In this way, without the use of an additional pump Kühlmittelumfüh- tion alone due to the relative movement between the motor housing 2 and engine piston 10 is possible.
Um den Hydraulikkolben 21 in seiner Ausgangsstellung für den Verdichtungshub zu bringen, wird das Entlastungsventil 38 in seine geöffnete Position gebracht, so dass im Zylinderraum verbleibendes Druckmittel zum Tank 30 abströmen kann.In order to bring the hydraulic piston 21 in its initial position for the compression stroke, the relief valve 38 is brought into its open position, so that in the cylinder chamber remaining pressure fluid can flow to the tank 30.
Mit der Freikolbenmaschine entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel ergibt sich die vorteilhafte Wirkung, dass nur dann, wenn die Freikolbenmaschine läuft, auch Kühlmittel umgewälzt wird, so dass eine effiziente Arbeitsweise möglich ist.With the free piston engine according to the first embodiment results in the advantageous effect that only when the free piston engine is running, and coolant is circulated, so that an efficient operation is possible.
Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung kann im Kühlmittelkreislauf ein einstellbares Drosselventil vorgesehen werden, durch das die Durchflussmenge im Kühlmittelkreislauf in gewünschter Weise reduzierbar ist.According to a development of the invention, an adjustable throttle valve can be provided in the coolant circuit, by which the flow rate in the coolant circuit can be reduced in the desired manner.
Um bei mobilen Arbeitsgeräten zu vermeiden, dass sich die Freikolbenmaschine aus ihrer Nulllage herausbewegt, ist eine Abstützung durch Federn oder eine Aufhängung der Freikolbenmaschine möglich.In order to avoid with mobile implements that the free piston machine moves out of its zero position, a support by springs or a suspension of the free-piston engine is possible.
Entsprechend dem in den Fig. 4 und 5 bzw. 6 und 7 bzw. 8 gezeigten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung lässt sich die Relativbewegung zwischen Motorgehäuse 2 und Gestell 18 auch zum Antrieb weiterer Nebenfunktionen nutzen. Insbesondere kann am Gestell oder in Verbindung mit diesem ein Kolben vor- gesehen sein, der mit dem Motorgehäuse 2 eine Niederdruckpumpe oder eine Einspritzpumpe definiert. Alternativ dazu kann ein Zylindergehäuse am Gestell befestigt sein und ein Kolben mit dem Motorgehäuse 2 der Freikolbenpumpe verbunden sein.According to the second, third and fourth embodiment of the invention shown in FIGS. 4 and 5 or 6 and 7 or 8, the relative movement between the motor housing 2 and the frame 18 can also be used to drive further auxiliary functions. In particular, a piston may be provided on the frame or in connection therewith. be seen that defines with the motor housing 2, a low-pressure pump or an injection pump. Alternatively, a cylinder housing may be attached to the frame and a piston connected to the motor housing 2 of the free-piston pump.
In diesem Fall wird bevorzugt, dass das Motorgehäuse 2 durch Federn abgestützt ist. Bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel kann zusätzlich oder alternativ zum Antrieb des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf die Relativbewegung von Motorgehäuse 2 und Gestell 18 zum Antrieb einer Einspritzpumpe bzw. einer Niederdruckpumpe verwendet werden, was nachfolgend erläutert wird.In this case, it is preferable that the motor housing 2 is supported by springs. In the second and third embodiments, the relative movement of the motor housing 2 and frame 18 can be used to drive an injection pump or a low-pressure pump in addition or alternatively to drive the coolant in the coolant circuit, which will be explained below.
Bei einer in Fig. 4 gezeigten Freikolbenmaschine entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel, die bis auf die nachfolgenden Unterschiede der Freikolbenmaschine des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, ist radial außerhalb des VerbrennungsZylinders 3 am Motorgehäuse 2 ein Gleichgangzylinder 60 mit einem Kolben 62 vorgesehen, an dem eine durch eine linke Kolbenstange 64 begrenzte, linke Ringstirnfläche 68 und eine durch eine rechte Kolbenstange 66 begrenzte rechte Ringstirnfläche 72 vorgesehen sind. Durch die linke Ringstirnfläche 68 wird ein linker Ringraum 70 und durch die rechte Ringstirnfläche 72 ein rechte Ringraum 74 begrenzt. Die linke Kolbenstange 64 und die rechte Kolbenstange 66 sind an einem Gestell 18, an dem das Motorgehäuse 2 über Lager 46 abgestützt ist, befestigt .In a free-piston engine according to the second embodiment shown in Fig. 4, which corresponds to the following differences of the free piston engine of the first embodiment, is provided radially outside the combustion cylinder 3 on the motor housing 2, a synchronous cylinder 60 with a piston 62, on which a through a left Piston rod 64 limited, left annular end face 68 and a limited by a right piston rod 66 right annular end face 72 are provided. By the left annular end surface 68, a left annulus 70 and the right annular end face 72, a right annulus 74 is limited. The left piston rod 64 and the right piston rod 66 are fixed to a frame 18 on which the motor housing 2 is supported via bearings 46.
Der linke Ringraum 70 steht über eine Vorförderlei- tung 76 und eine linke Druckleitung 80 mit einer in Fig. 4 nicht dargestellten Vorförderpumpe für Kraftstoff in Druckmittelverbindung. In der Vorförderleitung 76 ist ein zum linken Ringraum 70 hin öffnendes, als Rückschlagventil ausgebildetes, linkes Saugventil 78 vorgesehen. Von der Vorförderleitung 76 zweigt stromaufwärts in Bezug auf das linke Saugventil 78 eine zum rechten Druckraum 74 führende, rechte Druckleitung 84 ab. In der rechten Druckleitung 84 ist ein zum rechten Druckraum 74 hin öffnendes rechtes Saugventil 82 vorgesehen.The left-hand annular space 70 is connected via a prefeed line 76 and a left-hand pressure line 80 to a prefeed pump, not shown in FIG. 4, for fuel in pressure medium connection. In the feed line 76 to the left annular space 70 toward opening, designed as a check valve, left suction valve 78 is provided. From the feed line 76 branches upstream with respect to the left suction valve 78 a leading to the right pressure chamber 74, right pressure line 84 from. In the right-hand pressure line 84, a right-hand suction valve 82, which opens to the right-hand pressure chamber 74, is provided.
Stromabwärts von dem linken Saugventil 78 zweigt von der linken Druckleitung 80 eine mit dem Einspritzventil verbundene Kraftstoffleitung 80 ab. In dieser Kraftstoffleitung 80 ist ein zum Einspritzventil öffnendes linkes Druckventil 86 vorgesehen ist. Ferner mündet in diese Kraftstoffleitung 80 stromab von dem linken Druckventil 86 eine von der rechten Druckleitung 84 stromab von dem rechten Saugventil 82 abzweigende Zweigleitung 89, in der ein zum Einspritzventil öffnendes rechtes Druckventil 88 angeordnet ist. Stromabwärts von dem linken und rechten Druckventil 86, 88 ist mit der Kraftstoffleitung ein Ausgleichbehälter 92 verbunden, in dem Kraftstoff gespeichert wird und aus dem in Abhängigkeit von der Betätigung des Einspritzventils 16 in den Verbrennungsraum der Freikolbenmaschine eingespritzt wird.Downstream of the left suction valve 78 branches from the left pressure line 80 from a connected to the injection valve fuel line 80 from. In this fuel line 80, an opening to the injector left pressure valve 86 is provided. Further, in this fuel line 80, downstream of the left-side pressure valve 86, a branch line 89 branching from the right-hand pressure line 84 downstream of the right-side suction valve 82 opens, in which a right-hand pressure valve 88 opening to the injection valve is arranged. Downstream of the left and right pressure valves 86, 88 is connected to the fuel line a surge tank 92, is stored in the fuel and is injected from the depending on the operation of the injector 16 in the combustion chamber of the free-piston engine.
Nachfolgend wird die Funktion des zweiten Ausführungsbeispiels als Einspritzpumpe erläutert. Während des in Fig. 1 gezeigten Verdichtungshubes wird das Motorgehäuse 2 und mit diesem der Gleichgangzylinder 60 in Fig. 4 nach links verschoben. Da der Kolben 62 über die linke und rechte Kolbenstange 64, 66 am Gestell 18 fest eingespannt ist, bewirkt die Verschiebung des Gehäuses des Gleichgangzylinders 60 eine Volumenvergrößerung des linken Ringraums 70 und eine Volumenverringerung des rechten Ringraums 74. Aufgrund des sich verringernden Drucks im linken Ringraum 70 öffnet das linke Saugventil 78 und Kraftstoff strömt von der Vorförderpumpe über die Vorförderleitung 76 und das linke Saugventil 78 in den linken Ringraum 70. Durch die Volumenverringerung des rechten Ringraums 74 bewirkt der sich vergrößernde Druck in diesem ein Öffnen des rechten Druckventils 88, so dass Kraftstoff mit erhöhtem Druck aus dem rechten Ringraum 74, das rechte Druckventil 88 und die Kraftstoffleitung 90 zum Ausgleichbehälter 92 gelangt, von dem der Kraftstoff bei einem Öffnen des Einspritzventils in den Verbrennungsraum eingespritzt wird.Hereinafter, the function of the second embodiment will be explained as an injection pump. During the compression stroke shown in Fig. 1, the motor housing 2 and with this the Gleichgangzylinder 60 in Fig. 4 is shifted to the left. Since the piston 62 is firmly clamped on the frame 18 via the left and right piston rods 64, 66, the displacement of the housing of the synchronous cylinder 60 causes an increase in the volume of the left annulus 70 and a decrease in the volume of the right annulus 74. Due to the decreasing pressure in the left annulus 70 opens the left suction valve 78 and fuel flows from the prefeed pump via the feed line 76 and the left suction valve 78 in the left annulus 70. By reducing the volume of the right Annulus 74 causes the increasing pressure in this opening of the right pressure valve 88 so that fuel with increased pressure from the right annulus 74, the right pressure valve 88 and the fuel line 90 reaches the surge tank 92, of which the fuel upon opening of the injector is injected into the combustion chamber.
Während des in Fig. 3 gezeigten Verbrennungshubes bewegt sich das Motorgehäuse 2 in Fig. 4 nach rechts, so dass sich das Volumen des linken Ringraums 70 verringert und das Volumen des rechten Ringraums 74 vergrößert. Aufgrund der Druckerhöhung im linken Ringrum 70 gelangt der im vorherigen Verdichtungshub angesaugte Kraftstoff über das linke Druckventil 86 in die Kraftstoffleitung 90 und von dort in den Ausgleichbehälter 92. Gleichzeitig wird Kraftstoff über die Vorförderleitung 76, die rechte Druckleitung 84 und das rechte Saugventil 82 in den rechten Ringraum 74 angesaugt.During the combustion stroke shown in Fig. 3, the motor housing 2 moves in Fig. 4 to the right, so that the volume of the left annulus 70 decreases and increases the volume of the right annulus 74. Due to the pressure increase in the left annular space 70 of the fuel sucked in the previous compression stroke passes through the left pressure valve 86 in the fuel line 90 and from there into the surge tank 92. At the same time fuel via the feed line 76, the right pressure line 84 and the right suction valve 82 in the sucked right annular space 74.
Mit dem Gleichgangzylinder des zweiten Ausführungsbeispiels ist somit eine Kraftstoffförderung und Kraftstoff-Druckbeaufschlagung sowohl während des Verdichtungshubes als auch während des Verbrennungshubes möglich. Die Gehäusebewegung der Freikolbenmaschine wird dabei zum Antrieb der Einspritzpumpe genutzt, so dass sich ein Kraftstoffhochdruck mit minimalem Aufwand und gutem Wirkungsgrad erzeugen lässt.With the synchronous cylinder of the second embodiment, a fuel delivery and fuel pressurization is thus possible both during the compression stroke and during the combustion stroke. The housing movement of the free-piston engine is used to drive the injection pump, so that it is possible to generate a high-pressure fuel with minimal effort and good efficiency.
Fig. 5 zeigt eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels in Bezug auf die Nutzung der Gehäusebewegung für Nebenfunktionen. Bei dem in Fig. 4 gezeigten, zweiten Ausführungsbeispiel sind die linke und rechte Kolbenstange 64, 66 am Gestell 18 starr abgestützt. In der in Fig. 5 gezeigten Abwandlung ist die linke Kolbenstange 64 über ein linkes Loslager 94 mit dem Gestell 18 verbunden, wäh- rend die rechte Kolbenstange 66 über ein rechtes Loslager 96 mit dem Gestell 18 verbunden ist. Darüber hinaus ist der Kolben 62 als träge Masse definiert, so dass Vibrationen aufgrund von Reaktionskräften am Kraftstoffförder- kolben verringert werden können.Fig. 5 shows a modification of the second embodiment with respect to the use of the housing movement for secondary functions. In the second embodiment shown in Fig. 4, the left and right piston rods 64, 66 are rigidly supported on the frame 18. In the modification shown in FIG. 5, the left piston rod 64 is connected to the frame 18 via a left movable bearing 94, whereas rend the right piston rod 66 is connected via a right floating bearing 96 with the frame 18. In addition, the piston 62 is defined as an inert mass, so that vibrations due to reaction forces on the fuel delivery piston can be reduced.
Fig. 6 zeigt eine Freikolbenmaschine entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel, in dem die Bewegung des Motorgehäuses der Freikolbenmaschine zum Antrieb einer Niederdruckpumpe für das Druckmittel zum Ringraum 25 am Hydraulikkolben 21 verwendet wird.Fig. 6 shows a free-piston engine according to the third embodiment, in which the movement of the motor housing of the free-piston engine for driving a low-pressure pump for the pressure medium to the annular space 25 is used on the hydraulic piston 21.
Im Unterschied zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel befindet sich im linken Abschnitt des Verbrennungszylinders 3 ein Vorförderkolben 112, der den Einlassraum 14 aus Fig. 1 in einen Einlassraum 114 benachbart zum Motorkolben 10 und einen benachbart zum Hydraulikzylinder vorgesehenen linken Kolbenraum 115 unterteilt. Der linke Kolbenraum 115 wird durch eine am Vorförderkolben 112 ausgebildete Ringstirnfläche 116 begrenzt.In contrast to the first and second exemplary embodiment, in the left section of the combustion cylinder 3, a prefeed piston 112 divides the inlet space 14 from FIG. 1 into an inlet space 114 adjacent to the engine piston 10 and a left piston space 115 adjacent to the hydraulic cylinder. The left piston chamber 115 is delimited by an annular end face 116 formed on the prefeed piston 112.
Der als Ringkolben ausgebildet Vorförderkolben 112 ist von der Kolbenstange 20 des Motorkolbens 10 durchsetzt, ist auf der Kolbenstange 20 gleitend vorgesehen und ist über einen durch das Motorgehäuse 102 im Wesentlichen radial zum Verbrennungszylinder 3 verlaufende HaI- terung 108 am Gestell 18 befestigt. Der Einlassraum 114 ist abgedichtet, wobei eine Dichtung 110 zwischen der Halterung 108 und dem Motorgehäuse 102 vorgesehen ist.The prefeed piston 112 designed as an annular piston is penetrated by the piston rod 20 of the engine piston 10, is slidably mounted on the piston rod 20 and is secured to the frame 18 via a housing 108 extending essentially radially to the combustion cylinder 3. The inlet space 114 is sealed with a seal 110 between the bracket 108 and the motor housing 102.
Im Unterschied zum radialen Einlass zum Ringraum 25 am Hydraulikkolben 21 im ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem in Fig. 6 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel eine Saugleitung 118 im Motorgehäuse 102 ausgebildet. Die Saugleitung 118 verbindet einen Tank 30 mit dem linken Kolbenraum 115 über ein zum linken Kolbenraum 115 öffnen- des Rückschlagventil 120. Der linke Kolbenraum 115 ist über eine Druckleitung 122 mit dem Ringraum 25 am Hydraulikkolben 21 über ein zum Ringraum 25 hin öffnendes Rückschlagventil 124 verbunden.In contrast to the radial inlet to the annular space 25 on the hydraulic piston 21 in the first embodiment, a suction line 118 is formed in the motor housing 102 in the third embodiment shown in Fig. 6. The suction line 118 connects a tank 30 with the left piston chamber 115 via an opening to the left piston chamber 115. the check valve 120. The left piston chamber 115 is connected via a pressure line 122 to the annular space 25 on the hydraulic piston 21 via a check valve 124 opening toward the annular space 25.
In dem in Fig. 6 gezeigten Verdichtungshub bewegt sich das Motorgehäuse 102 nach links, so dass sich der feststehende Vorförderkolben 112 in dem Motorgehäuse 102 in Fig. 6 nach rechts bewegt. Aufgrund des sich erhöhenden Volumens des linken Kolbenraums 115 wird Druckmittel aus dem Tank 30 über die Saugleitung 118 und das geöffnete Rückschlagventil 120 in den linken Kolbenraum 115 angesaugt .In the compression stroke shown in Fig. 6, the motor housing 102 moves to the left, so that the fixed feed piston 112 moves in the motor housing 102 in Fig. 6 to the right. Due to the increasing volume of the left piston chamber 115 pressure fluid from the tank 30 via the suction line 118 and the open check valve 120 is sucked into the left piston chamber 115.
Bei dem sich anschließenden Verbrennungshub bewegt sich aufgrund der Bewegung des Motorgehäuses 102 nach rechts der Vorförderkolben 112 in Bezug auf das Motorgehäuse 102 in Fig. 6 nach links, so dass sich der linke Kolbenraum 115 verkleinert. Das Druckmittel mit erhöhtem Druck strömt über die Druckleitung 122 und das geöffnete Rückschlagventil 124 in den Ringraum 25.In the subsequent combustion stroke moves due to the movement of the motor housing 102 to the right of the feed piston 112 with respect to the motor housing 102 in Fig. 6 to the left, so that the left piston chamber 115 decreases. The pressure medium with increased pressure flows via the pressure line 122 and the opened check valve 124 into the annular space 25.
Durch das Vorsehen des Vorförderkolbens 112 im Verbrennungszylinder 3 wird somit eine Niederdruckpumpe in der Freikolbenmaschine vorgesehen, mit der sich der Ring- raum 25 im Hydraulikzylinder 7 beim Ansaugen kavitationsfrei füllen lässt. Auf eine separate, aktive Niederdruckversorgung unter anderem mit Hydraulikpumpe und - motor, Druckspeicher kann damit verzichtet werden.By providing the prefeed piston 112 in the combustion cylinder 3, a low-pressure pump is thus provided in the free-piston engine with which the annular space 25 in the hydraulic cylinder 7 can be filled without cavitation during suction. On a separate, active low pressure supply, including with hydraulic pump and - motor, pressure accumulator can be dispensed with.
Fig. 7 zeigt eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels, bei der statt des Festlagers 46 zum Abstützen des Motorgehäuses 102 ein Loslager 148 mit einer Abstützung 140, mit der die Halterung 108 für den Vorförderkolben 112 verbunden ist, das Motorgehäuse 102 hält. Ferner hat der Vorförderkolben 132 eine ringförmige Zusatzmasse 134, die derart gestaltet ist, dass diese in einen ringförmigen Motorkolbeninnenraum 136 des Motorkolbens 10, wenn sich diese an seinem äußeren Totpunkt befindet, eintauchen kann .Fig. 7 shows a modification of the third embodiment, in which instead of the fixed bearing 46 for supporting the motor housing 102, a floating bearing 148 with a support 140, with which the holder 108 is connected to the Vorförderkolben 112, the motor housing 102 holds. Furthermore, the prefeed piston 132 has an annular additional mass 134, which is designed so that it can dip into an annular engine piston interior 136 of the engine piston 10 when it is at its outer dead center.
Durch die ringförmige Zusatzmasse 134 wirkt der Vor- förderkolben 132 als träge Masse, so dass trotz des vorhandenen Loslagers 138 eine Relativbewegung zwischen dem Motorgehäuse 102 und dem Motorkolben 10 eine Volumenvergrößerung/Volumenverringerung des linken Kolbenraums 115 und somit die Funktion der Niederdruckpumpe ermöglicht wird. Durch das Loslager 138 sind Vibrationen aufgrund von Reaktionskräften vermindert.As a result of the annular additional mass 134, the delivery piston 132 acts as an inert mass, so that a relative movement between the motor housing 102 and the engine piston 10, despite the existing floating bearing 138, enables an increase in volume / volume reduction of the left piston chamber 115 and thus the function of the low-pressure pump. Due to the floating bearing 138 vibrations due to reaction forces are reduced.
Fig. 8 zeigt eine Freikolbenmaschine entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel, die sich von der Freikolbenmaschine des ersten Ausführungsbeispiels dadurch unterscheidet, dass am Motorgehäuse 2 eine Magnetspule 150 vorgesehen ist, in deren Ausnehmung ein am Gestell über eine linke Befestigungsstange 154 und eine rechte Befestigungsstange 156 abgestützter Magnetanker 152 gleitfähig aufgenommen ist. Aufgrund der Relativbewegung zwischen Motorgehäuse 2 und Magnetanker 152 wird in der Magnetspule 150 eine oszillierende Spannung induziert. Diese oszillierende Spannung wird über einen Gleichrichter entsprechend den Anforderungen an die Nebenfunktionen gleichgerichtet .Fig. 8 shows a free-piston engine according to the fourth embodiment, which differs from the free-piston engine of the first embodiment in that the motor housing 2, a solenoid coil 150 is provided in the recess of a supported on the frame via a left mounting rod 154 and a right mounting rod 156 armature 152 is slidably received. Due to the relative movement between the motor housing 2 and magnet armature 152, an oscillating voltage is induced in the magnet coil 150. This oscillating voltage is rectified by a rectifier according to the requirements of the secondary functions.
Das vierte Ausführungsbeispiel ist nicht auf die Anordnung eines Magnetankers 152 in der Magnetspule 150 beschränkt, sondern der Magnetanker kann in einer Abwandlung mit dem Motorgehäuse 2 verbunden sein, während die Spule am Gestell 18 befestigt ist. Der Magnetanker kann dabei einen Dauermagneten aufweisen oder mit einer strom- durchflossenen Wicklung versehen sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eines der Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es kann eine beliebige Kombination zwischen Antrieb des Kühlmittelkreis- laufes aus dem ersten Ausführungsbeispiel, Einspritzpumpe aus dem zweiten Ausführungsbeispiel, Niederdruckpumpe aus dem dritten Ausführungsbeispiel und/oder Magnetspule aus dem vierten Ausführungsbeispiel an einer Freikolbenmaschine entsprechend der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden .The fourth embodiment is not limited to the arrangement of a magnetic armature 152 in the magnetic coil 150, but the armature may be connected in a modification with the motor housing 2 while the coil is fixed to the frame 18. The magnet armature can have a permanent magnet or be provided with a current-carrying winding. The present invention is not limited to any of the embodiments, but may be any combination between driving the Kühlmittelkreis- run of the first embodiment, injection pump of the second embodiment, low-pressure pump of the third embodiment and / or solenoid coil of the fourth embodiment of a free-piston engine be provided according to the present invention.
Offenbart ist somit eine Freikolbenmaschine mit einem Gehäuse, das relativ zu einem Gestell beweglich gelagert oder aufgehängt ist, wobei diese Bewegung von Gehäuse relativ zum Gestell zum Antrieb von Nebenfunktionen der Freikolbenmaschinen wie z. B. für das Umführen von Kühlmittel in einen Kühlmittelkreislauf oder zum Antrieb einer Niederdruckpumpe oder einer Einspritzpumpe nutzbar ist. Disclosed is thus a free-piston engine with a housing which is movably mounted or suspended relative to a frame, said movement of housing relative to the frame for driving auxiliary functions of free-piston engines such. B. for the transfer of coolant in a coolant circuit or to drive a low-pressure pump or an injection pump is available.

Claims

Ansprüche claims
1. Freikolbenmaschine (1) mit einem Gehäuse (2), das relativ zu einem Gestell (18) beweglich gelagert oder auf- gehängt ist, so dass die Bewegung des Gehäuses (2) relativ zum Gestell (18) zum Antrieb von Nebenfunktionen der Freikolbenmaschine nutzbar ist.A free piston machine (1) comprising a housing (2) movably mounted or suspended relative to a frame (18) such that movement of the housing (2) relative to the frame (18) drives auxiliary functions of the free piston engine is usable.
2. Freikolbenmaschine nach Anspruch 1 mit einem Kühlmit- telraum (40) zum Kühlen des VerbrennungsZylinders (3), wobei der Kühlmittelraum (40) ein Rückschlagventil (42) aufweist, das in einer solchen Weise angeordnet ist, dass aufgrund der Relativbewegung des Gehäuses (2) zum Gestell (18) ein Fördern von Kühlmittel im Kühlmittelraum (40) in eine Richtung ermöglicht wird.2. The free-piston machine according to claim 1, having a coolant chamber (40) for cooling the combustion cylinder (3), the coolant chamber (40) having a check valve (42) arranged in such a way that, due to the relative movement of the housing (40), 2) to the frame (18) a conveying of coolant in the coolant space (40) in one direction is made possible.
3. Freikolbenmaschine nach Anspruch 2, wobei das Rückschlagventil (42) am Kühlmitteleintritt vorgesehen ist.3. Free-piston machine according to claim 2, wherein the check valve (42) is provided at the coolant inlet.
4. Freikolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei das Öffnen und Schließen des Rückschlagventils (42) in Bewegungsrichtung des Motorkolbens (10) erfolgt.4. Free-piston machine according to one of claims 2 and 3, wherein the opening and closing of the check valve (42) in the direction of movement of the engine piston (10).
5. Freikolbenmaschine nach einem der vorhergehenden An- sprüche, wobei am Gestell (18) ein Kolben (62) abgestützt ist, der mit dem Gehäuse (2) einen Kolbenraum (70, 74) einer Niederdruckpumpe oder einer Einspritzpumpe begrenzt .5. Free-piston machine according to one of the preceding claims, wherein on the frame (18) a piston (62) is supported, which defines a piston chamber (70, 74) of a low-pressure pump or an injection pump with the housing (2).
6. Freikolbenmaschine nach Anspruch 5, wobei ein Endabschnitt zumindest einer am Kolben (62) angeordneten Kolbenstange (64, 66) über ein Loslager (94, 96) an einem Gestell (18) abgestützt ist. 6. Free-piston machine according to claim 5, wherein an end portion of at least one of the piston (62) arranged piston rod (64, 66) via a movable bearing (94, 96) on a frame (18) is supported.
7. Freikolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Ringkolben (112), der von einer Kolbenstange eines Motorkolbens (10) durchsetzt ist, und aufgrund dessen Relativbewegung zum Gehäuse (2) Druckmittel ansaugbar und zu einem durch den Hydraulikkolben (21) begrenzten Raum (25) förderbar ist.7. Free-piston machine according to one of the preceding claims with an annular piston (112) which is penetrated by a piston rod of an engine piston (10), and due to its relative movement to the housing (2) pressure medium sucked and to a by the hydraulic piston (21) limited space ( 25) is eligible.
8. Freikolbenmaschine nach Anspruch 7 mit einer Halterung (108) für den Ringkolben (112), die an einem Gestell (18) abgestützt ist.8. Free-piston machine according to claim 7 with a holder (108) for the annular piston (112) which is supported on a frame (18).
9. Freikolbenmaschine nach Anspruch 7 mit einer Halterung (108) für den Ringkolben (112), die an eine Loslager9. free piston engine according to claim 7 with a holder (108) for the annular piston (112), to a floating bearing
(138) abgestützt ist und der Ringkolben in einer solchen Weise ausgestaltet ist, dass dieser als träge Masse wirkt .(138) is supported and the annular piston is designed in such a way that it acts as a sluggish mass.
10. Freikolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei am Gestell (18) ein magnetisches Element (152) ab- gestützt ist, über dessen Relativbewegung zum Gehäuse (2) elektrische Energie erzeugbar ist.10. Free-piston machine according to one of claims 1 to 4, wherein on the frame (18) a magnetic element (152) is supported, via whose relative movement to the housing (2) electrical energy can be generated.
11. Freikolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Feder oder einer Aufhängung, durch die verhinderbar ist, dass sich das Gehäuse aus einer Nulllage herausbewegt . 11. Free-piston machine according to one of the preceding claims with a spring or a suspension, can be prevented by the fact that the housing moves out of a zero position.
PCT/EP2007/000144 2006-01-26 2007-01-10 Free-piston engine WO2007085344A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07702648A EP1982056A1 (en) 2006-01-26 2007-01-10 Free-piston engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610003826 DE102006003826A1 (en) 2006-01-26 2006-01-26 Free-piston engine
DE102006003826.6 2006-01-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007085344A1 true WO2007085344A1 (en) 2007-08-02

Family

ID=37835069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/000144 WO2007085344A1 (en) 2006-01-26 2007-01-10 Free-piston engine

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1982056A1 (en)
DE (1) DE102006003826A1 (en)
WO (1) WO2007085344A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017198578A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free piston device
US10605081B2 (en) 2016-05-17 2020-03-31 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free-piston device and method for operating a free-piston device
US10612380B2 (en) 2016-05-17 2020-04-07 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free piston device and method for operating a free piston device
US10890070B2 (en) 2016-05-17 2021-01-12 DEUTSCHES ZENTRUM FüR LUFT-UND RAUMFAHRT E.V. Free piston device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016120354B4 (en) 2016-10-25 2022-02-10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. free piston device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB257995A (en) * 1925-06-09 1926-09-09 Raul Pateras Pescara Improvements in machines for producing and transforming energy
GB578436A (en) * 1942-03-02 1946-06-28 Alan Muntz And Company Ltd Improvements in internal-combustion engines of the free-piston type
GB868685A (en) * 1957-05-04 1961-05-25 Licentia Gmbh A free-piston internal-combustion-engine gas producer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB257995A (en) * 1925-06-09 1926-09-09 Raul Pateras Pescara Improvements in machines for producing and transforming energy
GB578436A (en) * 1942-03-02 1946-06-28 Alan Muntz And Company Ltd Improvements in internal-combustion engines of the free-piston type
GB868685A (en) * 1957-05-04 1961-05-25 Licentia Gmbh A free-piston internal-combustion-engine gas producer

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017198578A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free piston device
CN109154192A (en) * 2016-05-17 2019-01-04 德国航空航天中心 Free piston installation
US10605081B2 (en) 2016-05-17 2020-03-31 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free-piston device and method for operating a free-piston device
US10612380B2 (en) 2016-05-17 2020-04-07 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free piston device and method for operating a free piston device
US10844718B2 (en) 2016-05-17 2020-11-24 DEUTSCHES ZENTRUM FüR LUFT-UND RAUMFAHRT E.V. Free piston apparatus
US10890070B2 (en) 2016-05-17 2021-01-12 DEUTSCHES ZENTRUM FüR LUFT-UND RAUMFAHRT E.V. Free piston device
CN109154192B (en) * 2016-05-17 2021-01-12 德国航空航天中心 Free piston device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006003826A1 (en) 2007-09-06
EP1982056A1 (en) 2008-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0391366B1 (en) Fuel injection apparatus
DE602004008128T2 (en) Fuel pump lubricated by the fuel
DE69916720T2 (en) Assembly of a high pressure fuel pump
DE102007063939B4 (en) High pressure fuel pump
DE2421398C2 (en) Heat engine for driving a motor vehicle
DE102008022354A1 (en) Controllable coolant pump and method for its regulation
DE19801355B4 (en) High-pressure pump for fuel supply in fuel injection systems of internal combustion engines
DE102008046424A1 (en) Adjustable coolant pump
WO2007085344A1 (en) Free-piston engine
DE102007056527A1 (en) Low-emission internal combustion engine, has low-emission counter piston-two-stroke engine or emission-free formed single-piston engine of two or four-stroke design equipped with machines and/or pumps arranged directly to drive piston
DE2630004C3 (en) Free flight piston machine
DE102016010669A1 (en) Motor-pump device
DE3930542A1 (en) Radial piston pump for engine cooling system - uses electromagnet to operate flow control valve
DE102007022189A1 (en) Pulley driven, controllable coolant pump for internal combustion engine of motor vehicle, has transmitter with end including actuating and working pistons at hydraulic pipe, where working piston operates in operating medium provided in pipe
DE102013212121A1 (en) Fuel metering unit for a high-pressure injection system
DE102009012923B3 (en) Adjustable coolant pump
DE102012208103A1 (en) Actuator for a regulated coolant pump
DE102013225418A1 (en) Method for operating a high-pressure fuel pump of a fuel injection device of an internal combustion engine
DE102011081875A1 (en) Adjustable coolant pump with a hydraulically activated actuator
EP1599668A1 (en) Fuel injection device for an internal combustion engine
DE102012211395A1 (en) Metering unit for high pressure pump of high pressure injection system for internal combustion engine of motor vehicle, has valve piston bearing made of plastic, and unit for redirecting magnetic field or flux generated by electromagnet
DE102004042208B4 (en) Piston pump for conveying a fluid
DE102009037260A1 (en) Device for changing relative angular position of a compared to crank shaft of internal combustion engine, has drive element that is propelled by crank shaft, where drive element is supported opposite to camshaft in rotating manner
DE102012218883A1 (en) Hydrostatic piston machine
DE102011076023A1 (en) Valve for high-pressure injection system for internal combustion engine, particularly for motor vehicle, has valve cylinder and closing piston movable within valve cylinder between closing position and open position

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007702648

Country of ref document: EP