DE2827914A1 - Brennkraftmaschine, insbesondere treibgaserzeuger - Google Patents

Brennkraftmaschine, insbesondere treibgaserzeuger

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DE2827914A1
DE2827914A1 DE19782827914 DE2827914A DE2827914A1 DE 2827914 A1 DE2827914 A1 DE 2827914A1 DE 19782827914 DE19782827914 DE 19782827914 DE 2827914 A DE2827914 A DE 2827914A DE 2827914 A1 DE2827914 A1 DE 2827914A1
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Lothar H Haupt
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    • F02B71/04Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
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Description

  • Brenngasmaschine, insbesondere Treibgaserzeuger Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Treibgaserzeuger, bestehend aus zwei Arbeitskolben und mindestens einem Kompressionskolben, die miteinander fest verbunden und gleichachsig in jeweils einem Arbeitszylinder und mindestens einem Kompressionszylinder axial verschiebbar angeordnet sind, aus einer taktweisen Zuführung der Verbrennungsluft in zwei Kompressionskammern, in denen die Luft verdichtet und über Druckräume wechselweise in die von den Arbeitszylindern und den Arbeitskolben begrenzten Brennräume eingeführt wird, sowie aus einer Kraftstoffeinspritzung und einer zu einem Verbrauch führenden Treibgasleitung.
  • Bei dem bekannten, von Junkers und Pecara (Dubbels Taschenbuch ftir den Maschinenbau, II, 1963, S. 386), entwickelten Treibgaserzeuger - auch Freikolbenverdichter genannt - sind in einem zylindrischen Gehäuse zwei gesonderte Kompressionskolben zur nushil.dung von zwei Kompressionsräumen jeweils frei fliegend angeordnet. An den zueinander weisenden Stirnflächen der Kolben ist jeweils eine Kolbenstange vorgesehen, die in einem Zylinder von kleinerem Durchmesser abgedichtet geführt sind und als Arbeitskolben einen Brennraum beidseitig begrenzen. Bei diesem als Zweitakt-Dieselmaschine konzipierten Treibgaserzeuyer wird Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt, wenn die beiden Kolben annähernd in ihrer inneren Totpunktstellung stehen.
  • Der bei der Verbrennung entstehende Expansionsdruck treibt die Kolben nach auswärts. Nach Freigeben von Auspuffschlitzen durch die beiden Arbeitskolben strömen die hochgespannten Abgase über eine Druckleitung zum Verbraucher, z. B. zu einer Turboanlage. Durch die Bewegungen der beiden Kolben nach auswärts wird die in den schädlichen Räumen an den beiden Enden des Zylindergehäuses eingeschlossene Luft verdichtet. Nach dem Abströmen der Verbrennungsgase erfolgt die Rückbewegung der beiden Kolben unter der Wirkung dieser verdichteten Luft, wobei die beim Expansionshub in die Kompressionsräume angesaugte Verbrennungsluft verdichtet und über Ventile und Einströmschlitze im Arbeitszylinder in den Brennraum eingeführt wird. Nach Erreichen der inneren Totpunktlage erfolgt die erneute Kraftstoffeinspritzung.
  • Bei einem anderen ähnlich arbeitenden Freikolbenverdicnter werden die Abgase aus dem Brennraum über eine Auspuffleitung abgeführt. An den äußeren Enden des Verdichtergehäuses sind Kompressionskammern ausgebildet, in die zu einer Druckleitung führende Anschlüsse über Schieberventile münden. Zur Erzielung einer zweistufigen Verdichtung sind an der nach außen weisenden Stirnfläche jedes Kompressorkolbens ein weiterer flochdruckkolben von kleinerem Durchmesser befestigt5 der in einer Zylinder-Laufbuchse abgedichtet geführt ist.
  • Diese bekannten Treibgaserzeuger oder Freikolbenverdichter haben zwar gegenüber herkömmlichen Hubkolbenmaschinen einen verbesserten Wirkungsgrad von bis zu 40 %, andererseits entstehen aber Leistungsverluste, die u. a. auf die Verdichtung der in den schädlichen Räumen eingeschlossenen Luft zurückzuführen sind, durch die der Rückhub der beiden Kolben erfolgt. Die bei dieser Kompression entstehende Wärme kann nicht nutzbar gemacht werden. Darüber hinaus sind eine Vielzahl von Ventilen notwendig, durch die sich der technische Aufwand derartiger Aggregate erhöht.
  • Ferner ist bereits ein Treibgaserzeuger entwickelt worden, bei dem der Kompressionskolben und der Kompressionszylinder zur Zylinderlängsachse um gleiche Winkelgrade geneigte Stirnflächen aufwweisen, wobei in jeder Totpunktstellung des Kompressionskolbens drei dieser Stirnflächen zueinander parallel verlaufen und die vierte Stirnfläche unter einem entgegengesetzten Winkel ausgerichtet ist. Dabei sind die axialen Längen des Kompressionskolbens und des Kompressionszylinders so aufeinander abgestimmt, daß der Kompressionskolben wechselweise mindestens mit dem radial äußeren Rand seiner Stirnfläche ständig an der zugeordneten Stirnfläche des Kompressionszylinders abgestützt ist und bei jedem axialen Hub eine Drehbewegung ausführt. An jeder Stirnseite des Kompressionskolbens ist mittig ein Arbeitskolben befestigt, der zusammen mit dem Arbeitszylinder jeweils einen Brennraum begrenzt. Dieser nicht vorveröffentlichte Treibgaserzeuger arbeitet als Zweitakt-Dieselmaschine, wobei die Takte in den beiden Brennräumen um jeweils eine Periode zeitlich gegeneinander versetzt sind.
  • Da die beiden Arbeitskolben zusammen mit dem größeren Kompressionskolben eine Baueinheit darstellen, ist der Kompressionstakt (Rückhub) des einen Arbeitskolbens gleichzeitig der Expansionstakt (Arbeitshub ) des anderen Arbeitskolbens. Gleichzeitig wird von der Kompressionseinheit die in einen der Kompressionsräume eingeführte Verbrennungsluft verdichtet. Da für die Rückholbewegung der Kolben kein Druckgaspolster notwendig ist, arbeitet dieser Treibgaserzeuger mit einem gegenüber bekannten Ausführungen wesentlich höheren Wirkungsgrad. Durch die Ausgestaltung der Stirnflächen der Kompressionseinheit wird der Hubbewegung der Kolbenbaugruppe gleichzeitig eine Drehbewegung überlagert, durch die bei bogenförmig ausgebildeten Stirnflächen der Arbeitskolben eine Schiebersteuerung der Ein- und Auslaßschlitze jedes Brennraumes erreicht wird. Zur weitestgehenden Ausnutzung der Verbrennungswärme und Steigerung des thermischen Wirkungsgrades sind die beiden Arbeitszylinder von je einem Wärmetauscher umgeben, die gleichzeitig als Ladeluftspeicher dienen und über einen kurzen Einströmkanal und ein einstellbares Druckventil mit je einer der Kompressionskammern verbunden sind. Die durch den Kompressionskolben verdichtete Luft strömt mit einem durch das Druckventil einstellbaren Druck aus der jeweiligen Kompressionskammer in den zugeordneten Wärmetauscher ein und wird in diesem durch die über die Zylinderwandung und ggf. Wärmeaustauschrippen an der Wandung aus dem Brennraum abgeführte Wärme weiter aufgeheizt und komprimiert. Der Druck dieser vorgewärmten Ladeluft liegt vorzugsweise über dem Druck der expandierenden-Gase im Brennraum an einem vorbestimmten Punkt des Expansionshubes .Dadurch ergibt sich eine äußerst intensive Spülung der Brennkammer nach dem Freigeben des Einlaßschlitzes und zeitlich nachfolgend des Auslaßschlitzes, der jeweils über einen Treibgaskanal und eine Sammelleitung mit einem Druckspeicher oder unmittelbar mit einem Verbraucher verbunden ist. Nach beendeter Spülung ist die Brennkammer mit reiner, vorgewärmter Ladeluft gefüllt.
  • Durch den Expansionshub des Gegen-Arbeitskolbens wird diese Füllung weiter auf Selbstzündungstemperatur verdichtet, woraufhin im Bereich der äußeren Torpunktstellung dieses Arbeitskolbens-. die Einspritzung von z. B. Dieselkraftstoff erfolgt und damit die Verbrennung mit nachfolgender Expansion -abläuft. Obwohl diese in der DE-Patentanmeldung P 27 47 641.1 vorgeschlagene Brennkraftmaschine einen außerordentlich weichen Lauf besitzt, da der Expansionsdruck in einer Arbeitskammer gegen den Kompressionsdruck in der einen Kompressionskammer des Kolbenkompressors, gegen den Ansaugdruck der anderen Kompressionskammer des Kolbenkompressors sowie gegen den Verdichtungsdruck in dem anderen Brennraum wirksam ist, können sich nach längerem Betrieb möglicherweise Verschleißerscheinungen an den schrägen Stirnflächen der Kompressionseinheit ergeben, da sich die Schrägflächen des Kompressionskolbens und des Kompressionszylinders in ständiger gegenseitiger Gleitberührung befinden.
  • Trotz des angegebenen Druckausgleiches ist in den Kompressionskammern eine gewisse Erwärmung unvermeidbar, die sich unter Umständen auf die Verschleißfestigkeit der eingesetzten Materialien nachteilig auswirken kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Treibgaserzeuger, von gegenüber bekannten Bauarten wesentlich verbessertem Leistungsverhalten, einfachem, konstruktivem Aufbau und einem geringen Verschleiß der gegeneinander bewegten Bauteile zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der aus den beiden Arbeitskolben und dem mindestens einen Kompressionskolben gebildeten Baugruppe sowie an dem die beiden Arbeitszylinder und den Kompressionszylinder aufnehmenden Zylindergehäuse jeweils ein radiales Führungselement vorgesehen ist, von denen eines in Umfangsrichtung einen in sich geschlossenen, wellenförmigen Verlauf hat und als Gleitführung für das andere Führungselement dient, wobei die beiden Führungselemente der Hubbewegung der Kolbenbaugruppe eine zusätzliche Drehbewegung überlagern, und daß jeder Arbeitszylinder von einem Druckraum umgeben ist, die Wärmetauscher zum Kühlen der Zylinder und gleichzeitig Ladeluftspeicher darstellen.
  • Die Verlegung der Führungselemente aus dem Inneren der Kompressoreinheit, wie es bei dem älteren Treibgaszeuger der Fall ist, in das Zylindergehäuse hat den Vorteil, daß die Führungsflächen den thermischen Beanspruchungen im Kompressorinneren und damit auch einem erhöhten Verschleiß entzogen sind. Darüber hinaus ist es beim Erfindungsgegenstand auch möglich, den Zustand der Führungselemente von außen her zu überwachen.
  • Das in sich geschlossene wellenförmige Führungselement kann entweder als Kurvenausnehmung im Zylindergehäuse oder als wellenförmiger Ringbund am mittleren Teil der Kolbenbaugruppe vorgesehen sein. Im ersten Fall ist mittig in einer zwei tompressionskolben miteinander starr verbindenden Kolbenstange ein Querzapfen befestigt, dessen beide Enden ggf.
  • über Rollen, an der Kurvenbahn in der Zylinderwandung gleiten und bei jedem Hub durch diese Gleitführung die Kolbenbaugruppe um eine Vierteldrehung verdrehen. Ist das in sich geschlossene Führungselement als Ringbund an der Kolbenbaugruppe ausgebildet, dann sind am Zylindergehäuse mindestens ein Rollenpaar um radiale Achsen drehbar gelagert, wobei zwischen den beiden Rollen der Ringbund geführt wird.
  • Die Drehbewegung der Kolbenbaugruppe wird angestrebt, um günstigste Lade- und Ausschiebebedingungen in den Brennkammern zu schaffen. Zum Erhalt ausreichend langer Spül-und Ladezeiten für die vorkomprimierte und in den Wärmetpuschern bzw. Ladeluftspeichern vorgewärmte Verbrennungsluft sind die Stirnflächen der Arbeitskolben schräg zur Kolbenlängsachse oder bogenförmig ausgebildet, so daß bei entsprechender Wahl der Schräge eine äußerst einfache Schiebersteuerung für die Ladeluft und die komprimierten Treibgase erhalten wird. Durch Anderung der Neigung und bogenförmigen Gestalt der Stirnflächen können die Spülzeiten der Arbeitszylinder in weiten Grenzen variiert werden.
  • Wie bei der älteren Entwicklung des Anmelders auch sind die beiden Arbeitszylinder zur weitestgehenden Ausnutzung der Verbrennungswärme von je einem der Wärmetauscher-Ladeluftspeicher umgeben, wobei eine kurze Strömungsverbindung zwischen der Schlitzöffnung in der Zylinderwand und diesem Ladeluftspeicher besteht, die durch die Kolbenstirnkante freigegeben oder geschlossen wird.
  • Zum Ausgleich der Massenschwingungen ist es zweckmäßig, jeweils zwei Treibgaserzeuger gemäß der Erfindung miteinander zu koppeln, wobei die beiden Kolbenbaugruppen gegenläufig arbeiten. Auf diese Weise wird ein besonders ruhiger Lauf.
  • aufgrund des Massenausgleichs erhalten.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben5 Es zeigen: Fig. 1 einen Treibgaserzeuger in schematischer, teilweise aufgebrochener Seitenansicht, Fig. 2 eine andere Ausführung des Treibgaserzeugers im Längsschnitt; Fig. 3 einen der Treibgaserzeuger nach den Fig. 1 oder 2 in der Druckgas-Antriebsanlage eines Kraftfahrzeuges.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Treibgaserzeuger umfaßt einen mittleren Kompressionsteil 1 und zwei seitliche Brennkraftmaschinenteile 2 bzw. 3. Alle Maschinenteile 1, 2, 3 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 4 untergebracht. Der mittlere Kompressionsteil besteht aus zwei Zylindern 5, 5;, in denen zwei Kompressionskolben 6, 6' längsvverschiebbar und drehbar aufgenommen sind. Die beiden Kompressionskolben 6, 6' sind durch eine zentrale Kolbenstange 7 fest miteinander verbunden und begrenzen mit ihren äußeren Stirnflächen jeweils eine Kompressionskammer. Zur Abdichtung und Schmierung der Kompressionskolben 6, 6' gegenüber den Zylindern 5, 5' dienen Dichtungs- und Abstreif6Dinge 9, 9'. In einer Radialbohrung in der Kolbenstange 7 ist ein Querzapfen 10 befestigt, an dessen'beiden Enden je eine Rolle 11, 12 um die Zapfenlängsachse drehbar gelagert ist Im mittleren Teil des Zylindergehäuses 4 ist eine Kurvenausnehmung 13 in Form eines in sich geschlossenen, wellenförmigen Umfangsschlitzes vorgesehen, die zwei radiale, wellenförmige Führungsflächen 14, 15 bildet. Die beiden Führungsrollen 11, 12 rollen an jeweils einer dieser Führungsflächen 14, 15 ab und bewirken bei jedem Hub eine Verdrehung der beiden Kompressionskolben 6, 6'. um ihre Längsachse.
  • An jeder äußeren Stirnfläche der beiden Kompressionskolben 6, 6' sitzt ein Arbeitszylinder 16, 17, deren zur Kolbenlängsachse gebogene Stirnflächen 18, 19 zusammen mit jeweils einem Arbeitezylinder 20, 21 je eine Brennkammer 22, 23 begrenzen. In jede Brennkammer 22, 23 mündet eine Kraftstoffleitung über jeweils eine Einspritzdüse'uXd für den Anfahrbetrieb jeweils eine Glühkerze.
  • Jeder Arbeitszylinder 20, 21 ist von einem Druckraum 26, 27 umgeben, der als Wärmeaustauscher wirksam ist und die in den Brennräumen 22, 23 freigesetzte Verbrennungswärme über die Zylinderwände sowie WErmetauscherrippen 28 auf die von den Kompressionoeinheiten 5, 6 über je ein einstellbares Rückschlagventil 29,eg; in diese Druckräume einströmende Verbrennungsluft überträgt.
  • In der Wand jedes Arbeitszylinders ist eine Ladeluftöffnung 30 und eine Abströmöffnung 31 für das Treibgas vorgesehen, die in Fig. 1 nur bei dem rechten Arbeitszylinder dargestellt sind. Die Ladeluftöffnung 30 stellt eine Strömungsverbindung zu dem jeweiligen Ladeluft-Druckraum 26 bzw. 27 her und die Auslaßöffnung 31 führt über einen Treibgaskanal 32 zum Verbraucher. Beide Öffnungen 30, 31 sind so angeordnet, daß am Ende des Kolbenrückhubes zuerst die Ladeluft aus dem Druckraum 26 bzw. 27 in den Brennraum 22 einströmt, die auf einen höheren Wert als die weitgehend entspannten Verbrennungsgase verdichtet ist und damit bereits eine intensive Spülung und Vermischung im Brennraum bewirkt. Kurz danach erst gibt die Stirnkante des jeweiligen Arbeitskolbens die Abströmöffnung 31 frei, so daß die bereits vorverdünnten Verbrennungsgase in den Kanal 32 abströmen können. Bei dem beginnenden Kompressionshub des jeweiligen Arbeitskolbens 16, 17 wird zuerst die Auslaßöffnung 31 von der Kolbenstirnkante abgedeckt, so daß bis nach dem Schließen dieser Öffnung noch vorverdichtete und vorgewärmte Ladeluft in den Brennraum einströmen kann, bis auch die Ladeluftöffnung 30 durch den Kolben abgedeckt ist.
  • Der gegenüber bekannten Ausführungen wesentlich gesteigerte thermische Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Treibgaserzeugers ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß die in den Brennräumen 22, 23 freigesetzte Energie des Kraftstoffes aufgrund der expandierenden Verbrennungsgase in mechanische Kompressionsarbeit der beiden Kompressionseinheiten 5, 5', 6, 6' umgesetzt wird, und daß darüber hinaus auch der größte Teil der bei der Verbrennung freigesetzten Wärme wiederum zur Kompressionssteigerung der bereits vorverdichteten Ladeluft herangezogen wird. Dabei ist es wesentlich, daß die Ladeluft beim Öffnen der Einströmöffnung 30 in den jeweiligen Brennraum 22 auf einen höheren Grad verdichtet ist, als die durch den Kolbenhub bereits weitgehend entspannten Verbrennungsgase im Brennraum 22. Der Grad der Ladeluftverdichtung kann durch eine entsprechende Wahl oder Einstellung der Ventile 29 bestimmt werden.
  • Der Treibgaserzeuger nach Fig. 2 entspricht in seinem grundsätzlichen Aufbau demjenigen nach Fig. 1, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
  • Der wesentliche Unterschied zwischen beiden Ausführungen besteht in der Ausbildung der Führungselemente. Das Zylindergehäuse besteht aus zweiXwesentlichen gleich aufgebauten Teilen 4, 4', die durch Verbindungsmittel 35 starr aneinander befestigt sind. Dgr Kompressionskolben 6 ist einteilig ausgeführt und trägt1 seinem mittleren Teil einen in sich geschlossenen wellenförmig verlaufenden Ringbund 36 als Führungselement für die aus den beiden Arbeitskolben 16, 17 und dem Kompressionskolben 6 gebildete Baugruppe. In Ausnehmungen 37, 37', 38, 38' sind an jeder Seite des Ringbundes 36 Rollenpaare 39, 39', 40, 40' um genau radial ausgerichtete Achsen drehbar gelagert, die die zylinderfesten Führungselemente darstellen und die die reine Hubbewegung der Kolbenbaugruppe 6, 16, 17 in eine zusätzliche Drehbeweguung umsetzen. In dieser Fig. 2 sind auch die in die Kompressionsräume führenden Ansaugkanäle 41, 42 dargestellt, die bei der Ausführung nach Fig. 1 zum Ziele einer größeren Klarheit weggelassen worden sind.
  • Die Funktionsweise dieser Ausführung entspricht dem unter Bezugnahme auf Fig.1 beschriebenen Treibgaserzeuger, wobei sich während des jeweiligen Hin- oder Rückhubes der wellenförmig verlaufende Ringbund an jeweils einer Rolle 39 bzw. 3.9' jedes Rollenpaares abstützt und geführt wird.
  • Der erfindungsgemäße Treibgaserzeuger ist für stationäre Druckgasanlagen ebenso wie als Druckgasantrieb für Fahrzeuge geeignet. In Fig. 3 ist eine Anlage zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges dargestellt.
  • Das in Fig. 3 dargestellte Antriebsaggregat besteht aus einem Treibgaserzeuger 50, einem Druckspeicher 51 und einem Druckgasmotor 52 sowie einer geeigneten Steuereinrichtung. Der Treibgaserzeuger 50 wirkt nach dem gleichen Prinzip wie dieFusführung nach Fig. 1.
  • Um eine flächige Abstützung und damit kleinere maximale Kraftspitzen des Kompressionskolbens 53 bei seiner kombinierten Dreh- und flubbewegung zu erreichen, verlaufen die äußeren Ränder der Stirnflächen 54 bis 58 jeweils radial.
  • Zwei Druckkanäle 59, 60 aus dem Treibgaserzeuger 50 sind mit dem Druckspeicher 51 verbunden. Von diesem Druckspeicher 51 führen zwei Leitungen 63, 64 zum Druckgasmotor 52. In diesen beiden Leitungen 63, 64 sind Steuerventile, z. B.
  • verstellbare Drosseln 65, 66, eingeschaltet. Der Druckgasmotor kann aus einem drehbar und axial verschiebbar in einem Zylinder gelagerten Kolben mit gegeneinander gleich geneigten Stirnflächen bestehen, der zwei Arbeitsräume in dem von zwei parallelen schrägen Stirnwänden gebildeten Zylinder begrenzt. Der Kolben ist beidseitig durch Kolbenstangen im Zylindergehäuse gelagert, deren aus dem Zylinder herausragendes Ende ein Stirnzahnrad 73 trägt, das mit einem Antriebszahnrad 74 kämmt. Das Stirnzahnrad 73 ist mindestens um die Größe der Hubbewegung des Kolbens axial breiter als das Abtriebszahnrad 74.
  • Im Druckspeicher 51 ist ein Druckfühler 75 angeordnet, der über eine Leitung 76 mit einer vorzugsweise elektronischen Steuereinrichtung 7 verbunden ist. Diese Steuereinrichtung 77 wirkt über eine Verbindung 78 auf die Kraftstoffeinspritzpumpe 79 ein, die über Leitungen 80, 81 taktweise entsprechende Kraftstoffmengen zu den Einspritzdüsen 82, 83 fördert.
  • Das dargestellte Antriebsaggregat wirkt wie folgt: Das hochverdichtete heiße Abgas-Luft-Gemisch gelangt aus den Kanälen 59, 60 über die Leitungen 61, 62 in den Druckspeicher 51. Aus diesem Druckspeicher strömt es über die Leitungen 63, 64 und die Stellventile 65, 66 in den einen schematisch dargestellten oder auch in mehrere Druckgasmotoren 52 ein. Die entsprechenden Einlaß- und Auslaßöffnungen im Zylinder des dargestellten Druckgasmotors 52 werden in geeigneter Folge durch den Kolben geöffnet oder abgedeckt. Die Druckgase in den beiden Arbeitskammern des Druckgasmotors erteilen dem Kolben eine kombinierte Hub- und Drehbewegung, die auch das Zahnrad 73 mitmacht. Durch die axiale Länge dieses Zahnrades 73 ist ein ständiger Zahneingriff mit dem Abtriebszahnrad 74 sichergestellt, der einer Schrägverzahnung entspricht.
  • Die Leistungssteuerung des Antriebsaggregates ist außerordentlich einfach. Hierzu werden lediglich die beiden Stellventile 65, 66, die z. B. als Drosselschieber ausgebildet sein können, verstellt, wodurch die de Arbeitsräumen ' des Druckgasmotors 52 zugeführten Gasmengen verändert und damit die vom Druckgasmotor an z. B.
  • das angetriebene Rad eines Fahrzeuges abgegebene Leistung entsprezhend beeinflußt wird.
  • Sinkt der Gasdruck im Druckspeicher 51 ab, d. h., wird mehr Leistung im Motor 52 umgesetzt, als der Gaserzeuger in den Speicher als Druckgas einführt, dann spricht der Meßfühler 75 an und gibt Impulse zur Steuereinrichtung 77 ab. Diese Steuereinrichtung 77 verstellt wiederum die Einspritzpumpe 79, durch die größere Kraftstoffmengen den beiden Finspritzddsen 82, 83 zugeführt werden. Die Kraftstoffdosierung erfolgt somit automatisch und völlig unabhängig von der augenblicklich am Druckgasmotor abgenommenen Leistung, wobei die Leistungssteuerung dieses DruckqDsmotors 52 allein durch manuelles oder mechanisches Verstellen der Stellventile 65, 66 erfolgt.
  • Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat eignet sich besonders als komplexer Antrieb für Fahrzeuge. Es bietet die Möglichkeit, unmittelbar an å edei inzelnen Radachse jeweils einen gesonderten Druckgasmotor 52 vorzusehen, der das zugeordnete Rad dann direkt antreibt. Die jeweils benötigten Leistungen lassen sich durch entsprechendes Betätigen der Stellventile 65, 66 feinfühlig einstellen, ohne daß zusätzliche Aggregate, wie z. B. Kupplungen, Getriebe, Differentiale mit entsprechenden Verbindungswellen, notwendig wären. Es können auch andere Druckgasmotoren, z. B. Lamellenmotoren od. dgl., eingesetzt werden.
  • Zum Ausgleich der auf den jeweiligen Zylinder wirkenden Reaktionskräfte, die durch die Drehbewegung des Kolbens hervorgerufen werden, ist es zweckmäßig, die Druckgasmotoren ebenso wie die Gaserzeuger jeweils paarweise und gegenläufig anzuordnen.

Claims (8)

  1. Ansprüche 1. Brennkraftmaschine, insbesondere Treibgaserzeuger, bestehend aus zwei Arbeitskolben und mindestens einem Kompressionskolben, die miteinander fest verbunden und gleichachsig in je einen arbeitszylinder und nindestens einem Kompressionszylinder axial verschiebbar angeordnet sind, aus einer taktweissen Zuführung der Verbrennungsluft in zwei Kompressionskammern, in denen die Luft verdichtet und iber Druckräume wechselweise in die von den Arbeitszylindern und den Arbeitskolben begrenzten Brennräume eingeführt wird, sowie aus einer Kraftstoffeinspritzung und einer zu einen Verbraucher führenden Treibgasleitung, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n et, daß an der aus den beiden Arbeitskolben (16, 17) und dem mindestens einen Kompressions.
    kolben (6, 6') gebildeten Baugruppe sowie an dem die beiden Arbeitszylinder (22, 23) und den Kor.ressionszylinder (6, 6') aufnehmenden Zylindergehäuse (4, 4') jeweils ein radiales Führungselement (13, 11, 12 bzw. 7, 39, 40) vorgesehen ist, von denen eines (13; 36) in Umfangsrichtung einen in sich geschlossenen wellenförmigen Verlauf hat und als Gleitführung für das andere Führungselement (11, 12 bzw. 39, 40) dient, wobei die Führungselemente aus der Hubbewegung der Kolbenbaugruppe (6, 16, 17) eine zusätzliche Drehbewegung ableiten,und daß jeder Arbeitszylinder (22, 23) von einem Druckraum (26, 27) umgeben ist, die Wärmetauscher zum Kühlen der Zylinder und gleichzeitig Ladeluftspeicher darstellen.
  2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement des Zylindergehäuses (all) als wellenförmige Kurvenausnehmung (13) und das Führungselement der Kolbenbaugruppe (6, 16, 17) als mit beiden Enden diametral in der Kurvenausnehmung (13) geführter Querzapfen (10) ausgebildet sind.
  3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement der Kolbenbaugruppe (6, 16, 17) als in sich geschlossener, wellenförmiger Ringbund (76) ausgebildet ist, der an radial drehbar am Zylindergehäuse (1, 4') gelagerten Rollenpaaren (39, 40) geführt ist.
  4. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kompressionskolben (6, 6') mit je einer einen Kompressionsraum begrenzenden radialen (7) Stirnfläche durch eine zentrale Kolbenstange starr miteinander verbunden sind, an der der Querzapfen (10) befestigt ist.
  5. 5. Brennkraftmaschirle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (1P, 19) der ArbeitsIlben (16, 17) abgeschrägt oder abgebogen sind und entsprechend dern vorgegebenen Arbeitstakt Verbindungsöffnungen (30, 31) zum Ladeluftspeicher (26) und zur Treibgasleitung (32) abdecken und öffnen.
  6. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das wellenförmig verlaufende Führungselement (13 bzw. 36) in einer Winkelversetzung von 900 je einen Scheitel aufweist, so daß die Kolbenbaugruppe (6, 6', 16, 17) bei jedem Hub eine Vierteldrehung um ihre Längsachse ausführt.
  7. 7. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Massen- und Schwingungsausgleich jeweils zwei gegenläufig arbeitende Treibgaserzeuger miteinander gekoppelt sind, wobei zur Steuerung der Gegenläufigkeit beider Aggregate eine Zahnkranz-Zahnritzelubertragungseinheit vorgesehen ist.
  8. 8. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in gekennzeichnet durch ihre Verwendung/einem Antriebsaggregat mit einen Gasdruckspeicher (51), der über eine Ventilsteuerung (65, 66) mit mindestens einem Druckgasmotor (52) verbunden ist.@ @ @@ @ @@ er: @ @@ @@ @@ @@@@ @@@ @s@ @ @ @@@@ f @ @@@ @ @@ @ @ @@@ @@@ @@ @ @ @@@@ @ @ @ @@ @ @@@@@@@@@ z@ @@ @@ @@ @@@ @@ @@ @ @@@@
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3514787A1 (de) * 1985-04-24 1986-10-30 Köppen, Detlef, 8023 Pullach Freikolbenmotor
DE102009052960B4 (de) * 2009-11-12 2012-12-27 Frank Heinrich Freikolben-Brennkraftmaschine

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3514787A1 (de) * 1985-04-24 1986-10-30 Köppen, Detlef, 8023 Pullach Freikolbenmotor
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