DE202012100865U1

DE202012100865U1 - Free-piston engine generator with oppositely arranged cylinders

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Publication number: DE202012100865U1
Application number: DE201220100865
Authority: DE
Original assignee: OLKHOVSKY EDUARD V
Current assignee: OLKHOVSKY EDUARD V
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2022-03-13

Abstract

Freikolben-Motorgenerator mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern (1), Kolbenstangen (8), Kolben (2), Brennkammern, Düsen (5) und Ein- und Auslassventilen (6, 7), dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Aufbau der Zylinder (1) und Kolben (2) integrierter Generator (16) über einen Triggerzähler (17) und einen Steuerrechner (19) in Abhängigkeit von den Stellungen der Kolben (2) in den Zylindern (1) die mechanischen linearen Bewegungsenergien in elektrische Stromimpulse umwandelt und dass mit diesen Stromimpulsen die Betriebszustände (Brennstoffeinspritzweg, zugeführte Brennstoffmenge, Anlassen und Stillsetzen des Kolben-Stangen-Systems usw.) des Freikolben-Motorgenerators festgelegt sind.Free-piston engine generator with oppositely arranged cylinders (1), piston rods (8), pistons (2), combustion chambers, nozzles (5) and intake and exhaust valves (6, 7), characterized in that a cylinder (1 ) and piston (2) integrated generator (16) via a trigger counter (17) and a control computer (19) depending on the positions of the pistons (2) in the cylinders (1) converts the mechanical linear kinetic energies into electrical current pulses and that with These current pulses determine the operating states (fuel injection path, amount of fuel supplied, starting and stopping the piston-rod system, etc.) of the free-piston engine generator.

Description

Die Erfindung betrifft einen Freikolben-Motorgenerator mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a free-piston engine generator with oppositely arranged cylinders according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung ist im Maschinenbau und insbesondere im Motorenbau einsetzbar.The invention can be used in mechanical engineering and in particular in engine construction.

Der vorgeschlagene Freikolben-Motorgenerator (Freikolben-Boxer-Motorgenerator) mit entgegen gesetzten Zylindern (Freikolben-Boxer-Motorgenerator) hat zahlreiche Anwendungsgebiete: Anwendungen in Hubschraubern, Hybrid-Fahrzeugen sowie als eine kompakte und wirtschaftliche Stromquelle.The proposed free piston engine generator (opposed piston boxer motor generator) with opposed cylinders (free piston boxer motor generator) has numerous applications: applications in helicopters, hybrid vehicles as well as a compact and economical power source.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass fast ein Viertel der Nutzleistung bei Kurbelgetrieben der Verbrennungsmotoren für die Reibung verbraucht wird. Ein weiterer Mangel solcher Motoren ist die Steigerung der Massenkräfte, die Anzahl von Zündungen mit einer Erhöhung der Drehzahl sowie die Zunahme der Zylinderwärmebelastung. Die Umsetzung einer geradlinigen Kolbenbewegung in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle mittels einer Stange verursacht eine Seitenkraft, welche die Zylinderwand beansprucht. Um den daraus resultierenden erhöhten Kolbenverschleiß zu vermeiden, werden die Zylinderwände kegelförmig und die Kolbenhemde elliptisch ausgebildet. Diese Maßnahmen können aber das Problem von Grund aus nicht lösen. Die unvermeidliche Seitenbelastung der Zylinderwand erhöht die Reibungsverluste. Diese beeinträchtigen ihrerseits den mechanischen Wirkungsgrad des Motors. Dieses Phänomen kann nur mit einer Konstruktion bekämpft werden, bei der die Stange nur hin- und hergehende Bewegungen ausführt ohne jegliche Eckschwankungen in Bezug auf den Kolbenbolzen.It is known from the prior art that almost one fourth of the useful power is consumed in friction drives in crank gears of internal combustion engines. Another shortcoming of such engines is the increase in mass forces, the number of ignitions with an increase in speed and the increase in cylinder heat load. The implementation of a rectilinear piston movement in a rotary motion of a crankshaft by means of a rod causes a lateral force which stresses the cylinder wall. In order to avoid the resulting increased piston wear, the cylinder walls are cone-shaped and the piston shirts elliptical. But these measures can not solve the problem from the ground up. The inevitable side load of the cylinder wall increases the friction losses. These in turn affect the mechanical efficiency of the engine. This phenomenon can only be combated with a construction in which the rod performs only reciprocating movements without any angular variations with respect to the piston pin.

1944 wurde von Balandins ein Sondermotor entwickelt. Die Tests von diesem Prototyp und seiner Modifikation zeigten hervorragende Ergebnisse. Der Freikolbenmotor war um 33% leistungsstärker und im Querschnitt um 84% kleiner. Die Abmessungen der Kühler in Kühl- und Schmieranlagen waren zweimal kleiner. Der größte Vorteil aber war, dass dank der akuten Verminderung der Reibungsverluste zwischen dem Kolben und dem Zylinder der mechanische Wirkungsgrad von 0,86 auf 0,94 erhöht wurde. Die Nutzdauer nahm um das 18-fache zu. Auch der spezifische Brennstoffverbrauch wurde kleiner.In 1944 Balandins developed a special motor. The tests of this prototype and its modification showed excellent results. The free-piston engine was 33% more powerful and 84% smaller in cross section. The dimensions of the radiators in cooling and lubrication systems were twice smaller. The biggest advantage, however, was that the mechanical efficiency was increased from 0.86 to 0.94 thanks to the acute reduction in friction losses between the piston and the cylinder. The useful life increased by 18 times. Also the specific fuel consumption became smaller.

Die unbestreitbare Umstellung der Flugtechnik auf einen Rückstoßdruck führte Anfang der 50-er Jahre des 20. Jahrhunderts dazu, dass die Aktivitäten von Balandins Entwicklungs- und Konstruktionsbüro abgebaut wurden, obwohl es bereits zu jener Zeit gelang, Kolbenmotoren zu entwickeln, deren Leistung, Abmessungen und Masse denen von PTL-Triebwerken nicht nachstanden. Darüber hinaus waren sie wirtschaftlicher.The undeniable shift from aeronautics to recoil pressure led Balandin's design and engineering bureau to cease its activities in the early 1950s, although it was already possible to develop piston engines, their performance, dimensions and performance Mass not unlike that of PTL engines. In addition, they were more economical.

Doch hat der Balandins-Motor keine breite Anerkennung erlangt. Der Hauptmangel des Motors ist das Entstehen von so genannten überflüssigen kinematischen Verkopplungen. Die die Kolben koppelnde Kolbenstange hat drei Führungen. Die zusätzliche Führung wirkt in diesem Fall als eine überflüssige Verkopplung. Damit diese Vorrichtung zuverlässig arbeitet, ist entweder eine hohe Nachgiebigkeit der Führungen oder eine einwandfreie Präzision bei der Herstellung der Teile erforderlich. Die Führungen der Kurbelwelle oder die Welle selbst dürfen aber nicht nachgiebig gemacht werden. Es bliebe nur übrig, eine Hochtechnologie zu finden, welche für außer-ordentliche Produktionen zugänglich wäre. Jedoch sogar wenn diese Voraussetzung erfüllt ist, kann der Verschleiß von Bauteilen beim Betrieb alle Bemühungen im Zusammenhang mit dem Erreichen der gewünschten Hochpräzision zunichte machen.However, the Balandins engine has not gained wide recognition. The main shortcoming of the engine is the emergence of so-called superfluous kinematic couplings. The piston rod coupling the piston has three guides. The additional guidance acts in this case as a superfluous coupling. For this device to work reliably, either a high compliance of the guides or a perfect precision in the production of the parts is required. The guides of the crankshaft or the shaft itself must not be made compliant. The only thing left would be to find a high technology that would be accessible for extraordinary productions. However, even if this condition is met, component wear during operation can nullify all efforts associated with achieving the desired high precision.

Es bleibt noch ein Weg aus der Sackgasse: den Getriebeplan zu verändern. Diese Möglichkeit hat ein Ingenieur A. Wul aus Charkow genutzt und eine eigene Lösung für das Problem vorgeschlagen. Der Ukrainer A. Wul samt seiner Gleichgesinnten befasst sich mit der Freikolbenmotor-Problematik seit 1994. Zurzeit haben sie einen 50 PS starken Diesel-Freikolbenmotor mit entgegen gesetzten Zylindern gebaut und geprüft. Dieser zeigte gute Ergebnisse und wird zur Serienproduktion vorbereitet.There is still a way out of the impasse: to change the transmission plan. An engineer A. Wul from Kharkiv has used this possibility and suggested his own solution to the problem. The Ukrainian A. Wul and his like-minded people are dealing with the free-piston engine problem since 1994. Currently they have built and tested a 50 hp diesel free piston engine with opposite cylinders. This showed good results and is prepared for mass production.

Der erhöhte mechanische Wirkungsgrad des Freikolbenmotors wird dadurch gesichert, dass die Reibung des Kolbenhemdes an der Hülse aus dem „Heißbereich” mit schlechteren Schmierverhältnissen einwärts des Getriebes verlegt wird, wo lineare Gleitlager mit effektiver Flüssigkeitsschmierung benutzt werden. Unter anderem führt dies zu einer merklichen Verlängerung der Standzeit des Zylinder-Kolben-Satzes. Der vergrößerte Wärme-Wirkungsgrad wurde dank einem anderen Prinzip der Kolbenbewegung möglich. Die berechnete Verminderung des Kraftstoffverbrauchs wird in diesem Fall 5 bis 7% erreichen. Alle anderen Bedingungen sind gleich geblieben. Der Kolben in einem solchen Motor bleibt länger in der Nähe der oberen Totpunktstellung. Das vergrößert die Kraftstoffmenge, welche bei der Gleichraumverbrennung verbrannt wird (1).The increased mechanical efficiency of the free-piston engine is ensured by shifting the friction of the piston skirt on the sleeve from the "hot zone" with inferior lubrication inward of the gearbox, where linear plain bearings with effective fluid lubrication are used. Among other things, this leads to a noticeable extension of the service life of the cylinder-piston set. The increased heat efficiency was possible thanks to another principle of piston movement. The calculated reduction in fuel consumption will in this case reach 5 to 7%. All other conditions remained the same. The piston in such an engine stays near the top dead center for a longer time. This increases the amount of fuel burned in the combustion of the same volume (1).

Die bekannte Anmeldung RU 94027354 bezieht sich auf den Maschinenbau. Ihre Lehre kann in verschiedenen Ausführungen von Verbrennungsmotoren verwendet werden. Das Ziel der Erfindung ist eine Vereinfachung der Konstruktion und eine Erhöhung des mechanischen Motorwirkungsgrads. Der Motor hat wenigstens vier entgegen gesetzte Zylinder mit Kolben, die paarweise mittels Kolbenstangen verbunden sind. In der Mitte der Kolbenstangen gibt es Löcher, in denen sich Streben bewegen. Ein Ende jeder Strebe ist gelenkig mit einer Kurbelwelle gekoppelt. Am anderen Ende gibt es eine Nut mit einem Nutstein, welcher gelenkig mit einer anderen Kurbelwelle gekoppelt ist. Diese dreht sich simultan mit der ersten Welle mit. Dabei sind die Achsabstände der genannten Gelenke und der Kurbelwellenachsen gleich (2). The known application RU 94027354 refers to the mechanical engineering. Their teaching can be used in various designs of internal combustion engines. The object of the invention is to simplify the design and increase the mechanical engine efficiency. The engine has at least four opposed cylinders with pistons connected in pairs by means of piston rods. In the middle of the piston rods, there are holes in which struts move. One end of each strut is pivotally coupled to a crankshaft. At the other end there is a groove with a sliding block, which is hinged to another crankshaft. This turns simultaneously with the first wave. The center distances of said joints and the crankshaft axes are the same (2).

Die aus dem Patent RU 2296871 bekannte Erfindung bezieht sich auf den Maschinenbau und insbesondere auf die Ausbildung von Mehrzylinder-Freikolben-Verbrennungsmotoren. Der technische Effekt ist eine Verminderung der Außenmaße und des Metallaufwands des Motors. Das Wesen der Erfindung: Der Verbrennungsmotor enthält zwei wenigstens Achtzylindersätze, die entgegengesetzt auf einem gemeinsamen Gehäuse befestigt sind. Die Zylinder sind symmetrisch und gleichläufig mit der Motorwellenachse angeordnet. Die Zylinder enthalten Kolben, die paarweise entgegengesetzt an Kolbenstangen befestigt sind. Oberhalb jedes Zylindersatzes befindet sich je eine Gasverteilungsbaugruppe. Das Gehäuse ist als ein Hohlzylinder mit beidseitig angeordneten Flanschen ausgebildet. Die Flansche haben Löcher für Kolbenstangen. Der Gehäusekörper weist wenigstens vier Nuten auf, die koaxial damit ausgebildet sind. Zwischen den Flanschen sind genutete Leisten über den Nuten des Gehäusekörpers und gleichläufig damit angeordnet. Die Motorwelle weist eine Mittenbaugruppe auf, deren Durchmesser gegenüber zwei Halbachsen etwas vergrößert ausgebildet ist. Die Mittenbaugruppe befindet sich im Gehäuseraum. Die zylinderförmige Oberfläche der Mittenbaugruppe weist eine abgeschlossene sinoidale Profilrille auf. Zwei Halbachsen der Welle mit den darin gelagerten Wälzlagern liegen in den Mittenlöchern der Zylindersätze. Jeweils vier Kolben sind mittels zwei Kolbenstangen und eines steifen Verbindungsglieds zwischen den Kolbenstangen paarweise und entgegen gesetzt zu H-förmigen Stangen-Kolben-Baugruppen zusammengefasst. Dabei ist eine Achse mit drei Rollen auf dem Verbindungsglied zwischen den Kolbenstangen senkrecht zur Kolbenstangenachse und zur Motorwelle aufgebaut. Eine der Rollen passt in die sinoidale Rille, welche an der Seitenfläche des Wellenmittelteils ausgebildet ist. Diese Rolle überträgt die Nutzarbeit auf die Motorwelle. Zwei andere Rollen passen jeweils in die Gehäusenute und in die Nute der Führungsleiste, nehmen die Umfanglasten auf und stellen eine Verlagerung der Stangen-Kolben-Baugruppe gleichläufig mit der Motorachse (3) sicher.The from the patent RU 2296871 known invention relates to mechanical engineering and in particular to the formation of multi-cylinder free-piston internal combustion engines. The technical effect is a reduction in the external dimensions and the metal expense of the engine. The Essence of the Invention: The internal combustion engine includes two at least eight-cylinder sets oppositely mounted on a common housing. The cylinders are arranged symmetrically and in the same direction with the motor shaft axis. The cylinders contain pistons mounted in pairs opposite to piston rods. Above each cylinder set is a gas distribution assembly. The housing is designed as a hollow cylinder with flanges arranged on both sides. The flanges have holes for piston rods. The housing body has at least four grooves coaxially formed therewith. Grooved strips are arranged above the grooves of the housing body and in the same direction therewith between the flanges. The motor shaft has a center assembly whose diameter is formed slightly larger compared to two half-axes. The center assembly is located in the housing space. The cylindrical surface of the center assembly has a closed sinoidal tread groove. Two half-axes of the shaft with the rolling bearings mounted therein lie in the middle holes of the cylinder sets. Each four pistons are combined in pairs and opposite to H-shaped rod-piston assemblies by means of two piston rods and a rigid connecting member between the piston rods. In this case, an axis with three rollers is constructed on the connecting member between the piston rods perpendicular to the piston rod axis and the motor shaft. One of the rollers fits in the sinoidal groove formed on the side surface of the shaft center part. This role transfers the useful work to the motor shaft. Two other rollers each fit into the housing groove and the groove of the guide rail, take up the circumferential loads and make a displacement of the rod-piston assembly in tandem with the motor axis ( 3 ) for sure.

Durch Patent RU 2386826 ist eine Erfindung bekannt, die sich auf den Motorenbau bezieht und als mechanische Energiequelle benutzt werden kann. Der technische Effekt ist eine Erhöhung der Leistungs- und der wirtschaftlichen Motorkenndaten, der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer sowie eine Verbesserung des Gleichgewichts. Das Wesen der Erfindung: Ringkolben werden in Motorzylindern so eingebaut, dass an jeder Seite der Kolbenstirnflächen Verbrennungsräume gebildet werden können. Innerhalb jedes der genannten Kolben ist eine Welle angeordnet, die mit anderen Wellen mittels eines Stirnradritzels verbunden ist, um die Drehung desselben an Motor-Schwungräder zu übertragen. Dabei wirken die Ringkolben mit den Wellen mittels einer Übertragenseinrichtung zusammen. Die Übertragenseinrichtung setzt die hin- und hergehende Kolbenbewegung in eine Wellendrehbewegung um. Die Übertragenseinrichtung beinhaltet zwei am Kolben steif befestigte Achsen und bewegliche Rollen, die mit einer endlosen zickzackförmigen Langnute in Kontakt stehen. Die Langnute ist auf der zylinderförmigen Wellenoberfläche ausgebildet. Die Kolben sind gegen ein Verdrehen mittels Langlöchern an der Kolbenaußenfläche und mittels der in den Löchern sitzenden Rollen gesichert. Dabei liegen die Rollen auf den Achsen, welche im Zylindersatz befestigt sind (4).By patent RU 2386826 An invention is known which relates to the engine construction and can be used as a mechanical energy source. The technical effect is an increase in performance and economic engine characteristics, reliability and durability, and an improvement in balance. The essence of the invention: Ring pistons are installed in engine cylinders so that combustion chambers can be formed on each side of the piston end faces. Within each of said pistons is disposed a shaft which is connected to other shafts by means of a spur gear to transmit the rotation thereof to engine flywheels. In this case, the annular pistons cooperate with the shafts by means of a transfer device. The transfer device converts the reciprocating piston movement into a shaft rotation. The transfer device includes two pistons rigidly attached to the piston and movable rollers in contact with an endless zigzag slot. The long groove is formed on the cylindrical shaft surface. The pistons are secured against rotation by means of oblong holes on the piston outer surface and by means of the rollers seated in the holes. The rollers are on the axes, which are fixed in the cylinder set (4).

Patent RU 2398121 beschreibt eine Erfindung, die sich auf Freikolben-Drehvorrichtungen bezieht und in Verbrennungsmotoren verwendet werden kann. Ein Rotationsumsetzungsgetriebe enthält zwei Kurbelwellen, zwei Kolbenstangen, eine hypozyklische Vorrichtung und ein Umlaufgetriebe für den Rückgang. Die Kolbenstangen sind mittels Endkopfstücken mit Kolben und mittels Mittelkopfstücken mit der Kurbelachse der mittleren Kurbelwelle verbunden. Das Umlaufgetriebe enthält ein festes Hohlrad mit einem Innenkranz, einen beweglichen Arm (Planetenradträger) mit drei Zapfen und drei Umlaufzahnräder mit einem Außenkranz, wobei die Umlaufzahnräder auf Zapfen angeordnet sind. Dabei besteht eines der Umlaufzahnräder aus zwei Kränzen mit einer Übersetzungszahl von 2/3 oder ein Vielfaches von 12/18 und ist getriebetechnisch mit einer Kolbenstange gekoppelt. Die Erfindung ermöglicht es, diese Vorrichtung sowohl in Ein- als auch in Mehrzylindermotoren mit einem beliebigen Zylinderstellungswinkel zu verwenden (5).patent RU 2398121 describes an invention related to free-piston rotary devices that can be used in internal combustion engines. A rotary transfer gearbox includes two crankshafts, two piston rods, a hypocyclic device and an epicyclic reducer. The piston rods are connected by means of Endkopfstücken with pistons and by means of central head pieces with the crank axis of the central crankshaft. The planetary gear includes a fixed ring gear with an inner rim, a movable arm (planet carrier) with three pins and three planetary gears with an outer rim, wherein the planet gears are arranged on pins. It consists of one of the planetary gears of two rings with a ratio of 2/3 or a multiple of 12/18 and is coupled by transmission technology with a piston rod. The invention makes it possible to use this device both in single and in multi-cylinder engines with an arbitrary cylinder position angle (5).

Die aus dem Patent RU 2406838 bekannte Erfindung bezieht sich auf den Maschinenbau und zwar auf den Motorenbau. Das technische Ergebnis ist eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und der Lebensdauer des Motors dank einer verminderten Reibung zwischen dem Kolben und den Zylinderwänden. Das Wesen der Erfindung: Der Motor enthält eine Kurbelwelle, einen Exzenter und ein Gleitstück. Der Kurbelhalbmesser der Kurbelwelle ist gleich einem Viertel des Kolbenhubs. Die Exentrizität des auf der Kurbel sitzenden Exzenters ist gleich einem Viertel des Kolbenhubs. Das Gleitstück ist auf dem Exzenter aufgesetzt und stützt sich auf den Seitenflächen des Gehäuses ab. Das Gleitstück ist über eine Kolbenstange mit dem Kolben verbunden. Um die „Totpunktstellungen” zu passieren, ist das Getriebe mit Sperrmitteln in Form von vorgefederten Rollen versehen. Diese sorgen dafür, dass die Kurbelwelle nur in einer Richtung und der Exzenter nur in der Gegenrichtung rotieren können. So wird z. B. am Exzenter ein Anschlag in Form von einem Evolventenzahn oder einem Zylinderstift angeordnet. Das Gehäuse ist mit Gegenvertiefungen dazu versehen (6).The from the patent RU 2406838 known invention relates to mechanical engineering and that on the engine. The technical result is an increase in the economy and the life of the engine thanks to a reduced friction between the piston and the cylinder walls. The essence of the invention: The engine includes a crankshaft, an eccentric and a slider. The crank radius of the Crankshaft is equal to a quarter of the piston stroke. The eccentricity of the seated on the crank eccentric is equal to a quarter of the piston stroke. The slider is placed on the eccentric and is supported on the side surfaces of the housing. The slider is connected via a piston rod to the piston. To pass the "dead center positions", the transmission is provided with locking means in the form of pre-sprung rollers. These ensure that the crankshaft can only rotate in one direction and the eccentric only in the opposite direction. So z. B. arranged on the eccentric stop in the form of an involute tooth or a cylindrical pin. The housing is provided with counter recesses (6).

Jedoch weisen die aus den Dokumenten 2–6 bekannten Motoren überflüssige kinematische Verkopplungen auf. Diese beeinträchtigen ihrerseits die Zuverlässigkeit. Die dadurch entstehende Reibung führt zum Verschleiß der Bauteile und bedingt einen vorzeitigen Ausfall des Motors.However, the motors known from documents 2-6 have superfluous kinematic couplings. These in turn affect the reliability. The resulting friction leads to wear of the components and causes premature failure of the engine.

Der oben beschriebene Motor von A. Wul ist der nächstkommende Stand der Technik zur Erfindung.The above described A. Wul motor is the closest prior art to the invention.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den wichtigsten Mangel der bekannten Freikolbenvorrichtungen, nämlich die Bildung von überflüssigen kinematischen Verkopplungen der Kolben, zu beseitigen und den Aufbau wesentlich zu vereinfachen und zu verkleinernIt is an object of the invention to eliminate the main shortcoming of the known free-piston devices, namely the formation of superfluous kinematic couplings of the pistons, and to simplify the structure significantly and to downsize

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The stated object is solved by the features of claim 1.

Der technische Effekt ist eine Umsetzung der mechanischen linearen Schwingenergie in elektrische Energie, wobei ein Drehenergieumsetzungsschritt vermieden wird.The technical effect is an implementation of the mechanical linear oscillatory energy into electrical energy, avoiding a rotational energy conversion step.

Das wird dadurch erreicht, dass ein in den Aufbau der Zylinder und Kolben integrierter Generator über einen Triggerzähler und einen Steuerrechner in Abhängigkeit von den Stellungen der Kolben in den Zylindern die mechanischen linearen Bewegungsenergien in elektrische Stromimpulse umwandelt und dass mit diesen Stromimpulsen die Betriebszustände (Brennstoffeinspritzweg, zugeführte Brennstoffmenge, Anlassen und Stillsetzen des Kolben-Stangen-Systems usw.) des Freikolben-Motorgenerators festgelegt sind.This is achieved by a generator integrated in the structure of the cylinder and piston via a trigger counter and a control computer in dependence on the positions of the pistons in the cylinders converts the mechanical linear kinetic energy into electrical current pulses and that these operating pulses (fuel injection path, supplied amount of fuel, starting and stopping the piston-rod system, etc.) of the free-piston engine generator are set.

Der technische Aufbau ist wie folgt erreicht:
Der Freikolben-Motorgenerator mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern umfasst Kolbenstangen, Kolben, Brennkammern, eine Brennstoffpumpe, Düsen und Ein- und Auslassventile. Gemäß der Erfindung ist dieser Motorgenerator durch folgende Merkmale gekennzeichnet. Eine vorhandene Baueinheit mit dem Zylindergehäuse einschließlich einer Kolbenbuchse, mit dem Kolben, Kolbenstangen, einem Zylindergehäusedeckel ist zusätzlich durch folgende Bauteile ergänzt: einen Dauermagneten, z. B. auf der Basis von Neodym-Eisen-Bor, eine Wicklung zur Stromentnahme, Anlass- und Bremswicklungen, eine dielektrische (isolierende) Zwischenlage zwischen dem Zylindergehäuse und dem Zylinderdeckel, einen Drehkondensator, eine Induktivität, einen Gleichrichter, einen Triggerzähler, eine Rücksetzschaltuhr, einen Steuerrechner und eine Stromversorgung. Der Drehkondensator ist dabei durch das Zylindergehäuse mit der Zylinderbuchse, den Kolben, dem Zylinderdeckel und die Zwischenlage gebildet. Daher ändert sich mit der Verstellung der Kolben die Kapazität und die Frequenz des Generators.The technical structure is achieved as follows:
The free-piston engine generator with oppositely-disposed cylinders includes piston rods, pistons, combustion chambers, a fuel pump, nozzles, and intake and exhaust valves. According to the invention, this motor generator is characterized by the following features. An existing unit with the cylinder housing including a piston sleeve, with the piston, piston rods, a cylinder housing cover is additionally supplemented by the following components: a permanent magnet, z. B. based on neodymium-iron-boron, a winding for current drain, starting and braking windings, a dielectric (insulating) liner between the cylinder housing and the cylinder cover, a variable capacitor, an inductor, a rectifier, a trigger counter, a reset timer, a control computer and a power supply. The variable capacitor is formed by the cylinder housing with the cylinder liner, the piston, the cylinder cover and the liner. Therefore, the displacement of the pistons changes the capacity and frequency of the generator.

Der Freikolben-Motorgenerator mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern ist dadurch gekennzeichnet, dass er eine gasdynamische Sperre aufweist, um die Gase in der Brennkammer zu verschließen.The free piston engine generator with oppositely disposed cylinders is characterized by having a gas dynamic lock to occlude the gases in the combustion chamber.

Der Freikolben-Motorgenerator mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderblock ein Aufladesystem für einen Vorkolbenraum aufweist.The free-piston engine generator with oppositely arranged cylinders is characterized in that the cylinder block has a charging system for a Vorkolbenraum.

Der Freikolben-Motorgenerator mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung für die elektrische Stromentnahme mit einem Kühlsystem, z. B. einem Luftkühlsystem, versehen ist.The free-piston engine generator with oppositely arranged cylinders is further characterized in that the winding for the electrical current consumption with a cooling system, for. B. an air cooling system is provided.

Der Freikolben-Motorgenerator mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder und die Kolben Umfangsrillen aufweisen, die rechtwinklig oder dreieckig ausgebildet sind, und dass der Neigungswinkel der Rillen α zur Kolbenlaufrichtung 5–90 Grad beträgt.The free piston engine generator with oppositely arranged cylinders is also characterized in that the cylinders and the pistons have circumferential grooves which are formed rectangular or triangular, and that the inclination angle of the grooves α to the piston running direction is 5-90 degrees.

Der Freikolben-Motorgenerator mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The free-piston engine generator with oppositely arranged cylinders will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 die Gesamtansicht des Freikolben-Motorgenerators mit entgegen gesetzten Zylindern, 1 the overall view of the free-piston engine generator with opposite cylinders,

2 ein Schema zur Ermittlung der Kolbenlage im Zylinder, 2 a scheme for determining the piston position in the cylinder,

3 ein annäherndes Frequenz-Kolbenlage-Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Frequenz des HF-Generators von der Kolbenlage im Zylinder und 3 an approximate frequency piston position diagram showing the dependence of the frequency of the RF generator on the piston position in the cylinder and

4 die schematische Darstellung der gasdynamischen Sperre. 4 the schematic representation of the gas-dynamic lock.

Der Freikolben-Motorgenerator (1) mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern enthält:
ein Zylindergehäuse 1 mit einer Kolbenbuchse 9, einen Kolben 2, einen Zylinderdeckel 3, eine dielektrische (isolierende) Zwischenlage 4 zwischen dem Zylindergehäuse 1 und dem Zylinderdeckel 3, Düsen 5, ein Einlassventil 6, ein Auslassventil 7, eine Kolbenstange 8, ein lineares Gleitlager 9, Anlass- und Bremswicklungen 10, eine Wicklung 11 zur Stromentnahme, einen Dauermagneten 12 auf Neodym-Eisen-Bor-Basis und eine gasdynamische Sperre 20.The free-piston engine generator ( 1 ) with oppositely arranged cylinders contains:
a cylinder housing 1 with a piston sleeve 9 , a piston 2 , a cylinder cover 3 , a dielectric (insulating) liner 4 between the cylinder housing 1 and the cylinder cover 3 , Nozzles 5 , an inlet valve 6 , an outlet valve 7 , a piston rod 8th , a linear plain bearing 9 , Starting and braking windings 10 , a winding 11 for current drain, a permanent magnet 12 neodymium-iron-boron-based and a gas-dynamic barrier 20 ,

Wie 2 weiterhin zeigt, enthält der Freikolben-Motorgenerator:
eine Stromversorgung 13, einen Drehkondensator 14, welcher durch das Zylindergehäuse 1 mit Zylinderbuchse 9, dem Zylinder und Zylinderdeckel 3 mit der dielektrischen Zwischenlage 4 gebildet ist, eine Induktivität 15, einen Gleichrichter 16, einen Triggerzähler 17, eine Rücksetzschaltuhr 18 des Triggerzählers 17 und einen Steuerrechner 19.As 2 Further, the free-piston engine generator includes:
a power supply 13 , a variable capacitor 14 passing through the cylinder housing 1 with cylinder liner 9 , the cylinder and cylinder cover 3 with the dielectric interlayer 4 is formed, an inductance 15 , a rectifier 16 , a trigger counter 17 , a reset timer 18 of the trigger counter 17 and a control computer 19 ,

Die Funktionsweise des Freikolben-Motorgenerators mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern ist wie folgt:
Beim Motoranlassen wird der Hochfrequenzgenerator gespeist, der durch den Drehkondensator 14 und die Induktivität 15 gebildet ist. Der HF-Generator generiert eine Hochfrequenz. Die Kenndaten der Induktivität sind von Anfang an so gewählt, dass, wenn sich der Kolben 2 in der oberen Endstellung befindet, diese Frequenz mindestens 1000 Hz beträgt. Die obere Kolbenendstellung entspricht der Kapazität des Drehkondensators 14. Folglich liegt eine Anbindung an die Kolbenstellung in dem Zylindergehäuse 1 vor.The operation of the free-piston engine generator with oppositely arranged cylinders is as follows:
When starting the engine, the high-frequency generator is fed by the rotary capacitor 14 and the inductance 15 is formed. The HF generator generates a high frequency. The characteristics of the inductance are chosen from the beginning so that when the piston 2 is in the upper end position, this frequency is at least 1000 Hz. The upper piston end position corresponds to the capacity of the variable capacitor 14 , Consequently, a connection to the piston position is located in the cylinder housing 1 in front.

Der Steuerrechner 19 erzeugt einen Stromimpuls, welcher an die Anlass- und Bremswicklungen 10 angelegt wird. Der Stromimpuls wirkt auf den Dauermagneten 12 ein, so dass dieser in Bewegung versetzt wird und die Kolbenstange 8 antreibt. Die Kolbenstange 8 führt eine fortschreitende Bewegung aus. Die steif mit der Kolbenstange 8 gekoppelten Kolben 2 beginnen sich zu bewegen. Dabei beginnt einer davon einen Arbeitszyklus sowie einen Brenngemischauspuff. Der Betriebszyklus des anderen Kolbens 2 umfasst eine Luftansaugung und -verdichtung. Sobald der Einspritzpunkt erreicht ist, gibt der Steuerrechner 19 einen Befehl zur Brennstoffeinspritzung. Der Brennstoff wird eingespritzt, und das verdichtete Brenngemisch entflammt. Unter der Druckwirkung der Brenngase macht der Kolben 2 eine fortschreitende Rückbewegung. Der Dauermagnet 12 induziert eine elektrische Spannung in die Wicklung 11. Das Arbeitsgemisch wird im zweiten Zylinder 1 verdichtet. Der ganze Vorgang wiederholt sich.The control computer 19 generates a current pulse which is applied to the starting and braking windings 10 is created. The current pulse acts on the permanent magnet 12 a, so that this is set in motion and the piston rod 8th drives. The piston rod 8th performs a progressive movement. The stiff with the piston rod 8th coupled pistons 2 start to move. One of them starts a work cycle and a fuel mixture exhaust. The operating cycle of the other piston 2 includes an air intake and compression. Once the injection point is reached, the control computer gives 19 a command for fuel injection. The fuel is injected and the compressed fuel mixture is ignited. Under the pressure effect of the fuel gases makes the piston 2 a progressive return movement. The permanent magnet 12 induces an electrical voltage in the winding 11 , The working mixture is in the second cylinder 1 compacted. The whole process is repeated.

Die Funktionsweise der gasdynamischen Sperre 20 ist wie folgt:
Der Kolben 2 und der Zylinder 1 sind mit rechtwinkligen oder dreieckigen Rillen 20 versehen (4), die am Kreisumfang angeordnet sind. Diese Rillen 20 können schräg, und zwar mit einem Neigungswinkel von α = 5–90 Grad, eingebracht sein. Soll das Brenngemisch akut verdichtet werden oder entflammen, so laufen die Gase unter anderem auch in den Raum zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinder 1. Da die Verbrennungsgeschwindigkeit hoch ist (ca. 1000 m/Sek.), füllen die Gase diese Zylinderrillen 20 bei der Begegnung damit mit hoher Geschwindigkeit aus. Die dabei entstehende Reflexionswelle aber erzeugt ein Hindernis auf dem Weg der direkten Gasströmung. Dies bedingt eine Verlangsamung der Gase, denn es gibt nicht nur eine sondern mehr als 10 solcher Rillen. Die Wirkzeit liegt unter 0,001 Sek. Danach kommt der Zeitpunkt, wo der Gasauslauf aufhört. Damit wird sowohl das Brenngemisch als auch die verdichtbare Luft durch die gasdynamische Sperre 20 abgesperrt.The functioning of the gas-dynamic lock 20 is as follows:
The piston 2 and the cylinder 1 are with right-angled or triangular grooves 20 Mistake ( 4 ), which are arranged on the circumference. These grooves 20 can be obliquely, with an inclination angle of α = 5-90 degrees, introduced. If the fuel mixture is to be acutely compressed or ignited, the gases also run, inter alia, into the space between the piston 2 and the cylinder 1 , Since the combustion speed is high (about 1000 m / sec.), The gases fill these cylinder grooves 20 when encountering it at high speed. The resulting reflection wave creates an obstacle on the way of direct gas flow. This causes a slowing of the gases, because there are not only one but more than 10 such grooves. The effective time is less than 0.001 sec. Then comes the time when the gas outlet stops. Thus, both the fuel mixture and the compressible air through the gas-dynamic lock 20 shut off.

Sollte sich das Brenngemisch während der Verdichtung des Arbeitsgemisches mit dem Brennstoff aus beliebigem Grund nicht entflammt haben, passiert der Kolben 2 einen Referenz-Zündpunkt. Der Steuerrechner 19 überwacht die Kolbenstellung mittels einer speziellen Software und gibt ggf. ein Kommando zur Erzeugung der Stromimpulse, die an die Bremswicklungen 10 angelegt werden. Diese führen ein Bremsen des Kolben-Stangen-Systems aus, indem sie den Dauermagneten 12 betätigen und die Kolben 2 mit der Kolbenstange 8 stoppen und danach sich in umgekehrte Richtung bewegen lassen. Dabei erfolgt die Gemischverdichtung im zweiten Zylinder 1, und der ganze Vorgang wiederholt sich. Bei mehreren Leerläufen des Kolbens 2 legt der Steuerrechner 19 das Kolben-Stangen-System still und gibt ein Signal über Brennstoffmangel oder über einen Fehler ab.If, during the compression of the working mixture with the fuel, the fuel mixture did not ignite for any reason, the piston passes 2 a reference ignition point. The control computer 19 monitors the piston position by means of special software and, if necessary, issues a command to generate the current pulses that are sent to the brake windings 10 be created. These perform a braking of the piston-rod system by the permanent magnet 12 Press and the pistons 2 with the piston rod 8th stop and then move in the opposite direction. The mixture compression takes place in the second cylinder 1 , and the whole process repeats itself. With several empty runs of the piston 2 sets the control computer 19 the piston-rod system is silent and gives a signal about fuel shortage or about a fault.

Der wichtige Vorteil dieser vorgeschlagenen technischen Lehre ist die Umsetzung der mechanischen linearen Schwingenergie in elektrischen Strom, so dass der Drehenergie-Umsetzungsschritt entfällt. Dies ermöglicht es, nicht nur auf Pleuelstangen sondern auch auf Wellen und Kurbel zu verzichten. Das macht den Motor beachtlich (bis zu zweimal) leichter. Der Brennstoffverbrauch wird um 7–10% vermindert. Die Leistung wird 1,6- bis 1,8-fach höher. Es ist auch möglich, die Leistungsentnahme stufenweise zu regeln, indem die Zylinder paarweise abgeschaltet werden. Es bietet sich die Möglichkeit, dank der gasdynamischen Sperre 20 (die Rillen in den Kolben 2 und dem Zylinder 1) nach 4 und dank der verfahrenstechnisch hochpräzisen Parallelität der Kolben auf die Kolben- und Zylinderschmierung zu verzichten. Anstelle der Wässerkühlung kann auch eine Luftkühlung der Zylinder 1 angewendet werden. Der Ölverbrauch ist sehr gering und umfasst nur die Schmierung von zwei linearen Lagern 9 auf den Kolbenstangen 8 in jedem Paar. Dadurch wird ein Aufladen des Unterkolbenraums möglich. Alle diese Maßnahmen vereinfachen den Betrieb und die damit zusammenhängenden Betriebskosten. The important advantage of this proposed technical teaching is the conversion of the mechanical linear oscillatory energy into electrical current, so that the rotational energy conversion step is eliminated. This makes it possible to dispense not only on connecting rods but also on shafts and cranks. This makes the engine considerably (up to twice) lighter. Fuel consumption is reduced by 7-10%. The performance is 1.6 to 1.8 times higher. It is also possible to regulate the power extraction in stages by switching off the cylinders in pairs. It offers the possibility thanks to the gas-dynamic lock 20 (the grooves in the pistons 2 and the cylinder 1 ) to 4 and to dispense with piston and cylinder lubrication thanks to the procedurally highly precise parallelism of the pistons. Instead of water cooling can also be an air cooling of the cylinder 1 be applied. The oil consumption is very low and includes only the lubrication of two linear bearings 9 on the piston rods 8th in every couple. As a result, charging of the sub-piston space is possible. All these measures simplify the operation and the associated operating costs.

Die Steuerung ist dank der Anwendung eines speziellen Verfahrens zur hochgenauen Ermittlung (bis auf 0,1 mm) der Kolbenstellung möglich. Folglich ist auch eine rechner-gestützte Anlass- und Halte- sowie Stromentnahmesteuerung möglich.The control is possible thanks to the use of a special method for highly accurate determination (down to 0.1 mm) of the piston position. Consequently, a computer-aided starting and holding and current drain control is possible.

Die Schaltung zur Ermittlung der Kolbenlage im Zylinder (2) funktioniert wie folgt:
Der Strom wird an den durch den Drehkondensator 14 und die Induktivität 15 gebildeten HF-Generator angelegt. Es wird dabei Hochfrequenzstrom erzeugt. Die Stromfrequenz wird dabei durch die Kapazität des Drehkondensators 14 und die Induktivität 15 festgelegt. Die Kenndaten der Induktivität 15 sind so gewählt, dass die Frequenz in der oberen Kolbenendstellung 2 mindestens 1000 Hz beträgt. Sobald der Kolben 2 seine Bewegung anfängt, nimmt die Kapazität des Drehkondensators 14 ab. Die Generatorfrequenz steigt an. Die HF-Schwingungen gelangen über den Gleichrichter 16 in den Triggerzähler 17. Der Triggerzähler 17 wird alle 0,001 Sek. durch die Rücksetzschaltuhr 18 zurückgesetzt. Die Rücksetzschaltuhr 18 wird dabei vom Steuerrechner 19 gesteuert. Die damit entstehende Anzeige kommt in den Steuerrechner 19 und entspricht einer bestimmten Kolbenstellung. Da die Abhängigkeit zwischen der Kolbenlage 8 und der Frequenz nicht linear ist (3), wird der Kolben 2 in einem Schritt von 0,1 mm geeicht. Alle Frequenzen werden im Steuerrechner 19 abgespeichert. Somit ist die Stellung des Kolbens 2 im Zylinder 1 dem Steuerrechner 19 alle 0,00001 Sek. bekannt. Dadurch berechnet der Steuerrechner 19 die Schwingungsfrequenz des Kolbens 2, den Brennstoffeinspritzungspunkt, die Brennstoffmenge und steuert das Anlassen und die Stilllegung des Kolben-Stangen-Systems. Das heißt, die Motorsteuerung wird elektronisch durchgeführt.The circuit for determining the piston position in the cylinder ( 2 ) works as follows:
The current gets to the through the rotary capacitor 14 and the inductance 15 formed HF generator. It is generated high frequency current. The current frequency is determined by the capacity of the variable capacitor 14 and the inductance 15 established. The characteristics of the inductance 15 are chosen so that the frequency in the upper Kolbenendstellung 2 at least 1000 Hz. As soon as the piston 2 its movement begins, decreases the capacity of the variable capacitor 14 from. The generator frequency increases. The HF vibrations pass through the rectifier 16 into the trigger counter 17 , The trigger counter 17 is reset every 0.001 sec. by the reset timer 18 reset. The reset timer 18 is doing from the control computer 19 controlled. The resulting display comes in the control computer 19 and corresponds to a specific piston position. Because the dependence between the piston position 8th and the frequency is not linear ( 3 ), the piston becomes 2 calibrated in one step of 0.1 mm. All frequencies are in the control computer 19 stored. Thus, the position of the piston 2 in the cylinder 1 the control computer 19 every 0.00001 seconds known. As a result, the control computer calculates 19 the oscillation frequency of the piston 2 , the fuel injection point, the amount of fuel and controls the start-up and shutdown of the piston-rod system. That is, the engine control is performed electronically.

3 zeigt ein ungefähres Frequenz-Kolbenhub-Diagramm. Es zeigen:

A: das Einschalten der Brems- und Anlasswicklungen,
B: die obere Kolbenendstellung während des Betriebs des Freikolben-Motorgenerators mit entgegen gesetzten Zylindern,
C: den Brennstoffeinspritzungspunkt und
D: die untere Kolbenendstellung.

3 shows an approximate frequency piston stroke diagram. Show it:

A: switching on the brake and starter windings,
B: the upper piston end position during operation of the free-piston engine generator with opposite cylinders,
C: the fuel injection point and
D: the lower piston end position.

Es ist daher ein neuer umweltfreundlicher, energiesparender Freikolben-Motorgenerator mit entgegen gesetzten Zylindern entwickelt, der für Hubschrauber, Fahrzeuge sowie als eine unabhängige Stromversorgung verwendet werden kann.It is therefore a new environmentally friendly, energy-saving free-piston engine generator with opposite cylinders developed, which can be used for helicopters, vehicles and as an independent power supply.

Die technischen Kenndaten des Freikolben-Motorgenerators mit entgegen gesetzten Zylindern sind: Max. Leistung bei 4000 U/min^–1 100 kW Max. Schwingungsfrequenz der Arbeitskolbenpaare 5000 Hz Zylinderanzahl 4 Durchmesser Zylinder 85 mm Kolbenhub 88 mm Hubraum 2,0 Liter Min. spezifischer Brennstoffverbrauch 130–150 g/kWh Nutzdauer 10 000 Std. Gewicht 100–130 kg Abmessungen: Länge 400 mm Breite 700 mm Höhe 500 mm The technical characteristics of the free-piston engine generator with opposite cylinders are: Power at 4000 rev / min max ^-1. 100 kW Max. Oscillation frequency of the working piston pairs 5000 Hz number of cylinders 4 Diameter cylinder 85 mm stroke 88 mm capacity 2.0 liters Min. Specific fuel consumption 130-150 g / kWh useful life 10 000 hours Weight 100-130 kg Dimensions: length 400 mm width 700 mm height 500 mm

Folgende Anforderungen werden erfüllt:

1) die hochgenaue Anpassung/Kopplung der Kolbenarbeitspaare;
2) die Kühlung der Kolben und der Wicklungen für die Stromentnahme;
3) die Umsetzung der elektrischen Energie nach GOST-Vorschriften;
4) die Überwachung der Kolbenlage mit einer Genauigkeit bis zu 0,1 mm zu jedem Zeitpunkt;
5) die Entwicklung von einem System zur elektronischen Ansteuerung der Kolbenarbeit (Anlassen, Stilllegung und sicherer Betrieb);
6) die elektronische Steuerung des Gasverteilungs- und Brennstoffeinspritzungssystems;
7) die stufenweise Regelung der Leistungsentnahme dank der Zu- und Abschaltung der Arbeitskolbenpaare.

The following requirements are met:

1) the highly accurate adaptation / coupling of the piston working pairs;
2) the cooling of the pistons and the windings for the current drain;
3) the implementation of electrical energy according to GOST regulations;
4) the monitoring of the piston position with an accuracy of up to 0.1 mm at any time;
5) the development of a system for the electronic control of piston work (start-up, shutdown and safe operation);
6) the electronic control of the gas distribution and fuel injection system;
7) the step-by-step control of the power extraction thanks to the connection and disconnection of the working piston pairs.

Es ist eine ununterbrochene Auswertung der Betriebskenndaten des Motorgenerators sichergestellt: Öltemperatur, Öldruck, Frequenz der hin- und hergehenden Bewegungen der Arbeitskolben.An uninterrupted evaluation of the operating characteristics of the motor generator is ensured: oil temperature, oil pressure, frequency of the reciprocating movements of the working pistons.

LiteraturnachweisBibliography

1. http://www.mbm.by/raznoe/dvigateli-besshatunnoe-serdtse-avtomobilya.html. 1. http://www.mbm.by/raznoe/dvigateli-besshatunnoe-serdtse-avtomobilya.html.
2. Anmeldung RU 94027354/06 , 19.07.1994, VERBRENNUNGSMOTOR MIT GEGENGESETZTEN ZYLINDERN2. Registration RU 94027354/06 , 19.07.1994, COMBUSTION ENGINE WITH COMPRISING CYLINDERS
3. MEHRZYLINDER-FREIKOLBEN-VIERTAKTMOTOR MIT GEGENGESETZTEN ZYLINDERN, Patent RU 2296871 , Anmeldungsdatum 08.08.2005.3. MULTI-CYLINDER FREE PISTON FOUR-STROKE ACTUATOR WITH OPEN CYLINDERS, Patent RU 2296871 , Registration date 08.08.2005.
4. FREIKOLBENMOTOR, Patent RU 2386826 , Anmeldungsdatum 22.08.2007.4. FREELOLBENMOTOR, patent RU 2386826 , Registration date 22.08.2007.
5. FREIKOLBEN-PLANETEN-KURBEL-BEWEGUNGSWANDLER FÜR MOTOREN (3. AUSGESTALTUNG), Patent RU 2398121 , Anmeldungsdatum 05.04.2005.5. FREE PISTON PLANET CRANK MOTOR TRANSFORMER FOR MOTORS (3rd DESIGN), Patent RU 2398121 , Registration date 05.04.2005.
6. FREIKOLBENMOTOR (AUSGESTALTUNGEN), Patent RU 2406838 , Anmeldungsdatum 25.02.2009.6. VOLKSWAGEN MOTOR (DESIGNS), patent RU 2406838 , Registration date 25.02.2009.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

RU 94027354 [0010] RU 94027354 [0010]
RU 2296871 [0011] RU 2296871 [0011]
RU 2386826 [0012] RU 2386826 [0012]
RU 2398121 [0013] RU 2398121 [0013]
RU 2406838 [0014] RU 2406838 [0014]

Claims

Freikolben-Motorgenerator mit entgegengesetzt angeordneten Zylindern (1), Kolbenstangen (8), Kolben (2), Brennkammern, Düsen (5) und Ein- und Auslassventilen (6, 7), dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Aufbau der Zylinder (1) und Kolben (2) integrierter Generator (16) über einen Triggerzähler (17) und einen Steuerrechner (19) in Abhängigkeit von den Stellungen der Kolben (2) in den Zylindern (1) die mechanischen linearen Bewegungsenergien in elektrische Stromimpulse umwandelt und dass mit diesen Stromimpulsen die Betriebszustände (Brennstoffeinspritzweg, zugeführte Brennstoffmenge, Anlassen und Stillsetzen des Kolben-Stangen-Systems usw.) des Freikolben-Motorgenerators festgelegt sind.Free-piston engine generator with oppositely arranged cylinders ( 1 ), Piston rods ( 8th ), Piston ( 2 ), Combustion chambers, nozzles ( 5 ) and inlet and outlet valves ( 6 . 7 ), characterized in that in the structure of the cylinder ( 1 ) and pistons ( 2 ) integrated generator ( 16 ) via a trigger counter ( 17 ) and a control computer ( 19 ) depending on the positions of the pistons ( 2 ) in the cylinders ( 1 ) converts the mechanical linear motive energies into electric current pulses and that with these current pulses the operating conditions (fuel injection path, amount of fuel supplied, starting and stopping the piston-rod system, etc.) of the free-piston engine generator are fixed.

Freikolben-Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit aus Zylindergehäuse (1) mit Kolbenstange (8), Kolben (2) und Zylinderdeckel (3) zusätzlich durch einen Dauermagneten (12), z. B. auf Neodyn-Eisen-Bor-Basis, eine Wicklung (11) zur Stromabnahme, Anlass- und Bremswicklungen (10), eine dielektrische (isolierende) Zwischenlage (4) zwischen dem Zylindergehäuse (1) und dem Zylinderdeckel (3), einen Drehkondensator (14), welcher vom Zylindergehäuse (1), dem Kolben (2), dem Zylinderdeckel (3) und der Zwischenlage (4) gebildet ist, sowie durch eine Induktivität (15), einen Gleichrichter (16), den Triggerzähler (17), eine Rücksetzschaltuhr (18) und dem Steuerrechner (19) und eine Stromversorgung (13) ergänzt ist.Free piston engine generator according to claim 1, characterized in that the assembly of cylinder housing ( 1 ) with piston rod ( 8th ), Piston ( 2 ) and cylinder cover ( 3 ) additionally by a permanent magnet ( 12 ), z. On neodyn iron boron basis, a winding ( 11 ) for current collection, starting and braking windings ( 10 ), a dielectric (insulating) intermediate layer ( 4 ) between the cylinder housing ( 1 ) and the cylinder cover ( 3 ), a variable capacitor ( 14 ), which from the cylinder housing ( 1 ), the piston ( 2 ), the cylinder cover ( 3 ) and the intermediate layer ( 4 ) is formed, as well as by an inductance ( 15 ), a rectifier ( 16 ), the trigger counter ( 17 ), a reset timer ( 18 ) and the control computer ( 19 ) and a power supply ( 13 ) is added.

Freikolben-Motorgenerator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine gasdynamische Sperre (22) zum Absperren der Gase in der Brennkammer aufweist.Free-piston engine generator according to claim 1 and 2, characterized in that it has a gas-dynamic lock ( 22 ) for shutting off the gases in the combustion chamber.

Freikolben-Motorgenerator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderblock mit einem Aufladesystem für den Vorkolbenraum versehen ist.Free-piston engine generator according to claim 1 to 3, characterized in that the cylinder block is provided with a charging system for the Vorkolbenraum.

Freikolben-Motorgenerator Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (11) für die elektrische Stromabnahme mit einem Kühlsystem, z. B. einer Luftkühlung, versehen ist.Free-piston motor generator claim 1 to 4, characterized in that the winding ( 11 ) for the electrical power collection with a cooling system, eg. B. an air cooling, is provided.

Freikolben-Motorgenerator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (2) und die Zylinder (1) mit Umfangsrillen (20) versehen sind, die rechtwinklig oder dreieckig ausgebildet sind, und dass der Neigungswinkel α der Rillen zur Kolbenlaufrichtung 5–90 Grad beträgt.Free-piston engine generator according to claim 1 to 5, characterized in that the piston ( 2 ) and the cylinders ( 1 ) with circumferential grooves ( 20 ) are formed, which are formed rectangular or triangular, and that the inclination angle α of the grooves to the piston running direction is 5-90 degrees.