SCHAEFFER RUDOLF (DE)
WO1998054450A1 | 1998-12-03 |
US5556262A | 1996-09-17 | |||
US3932989A | 1976-01-20 | |||
FR2553149A1 | 1985-04-12 | |||
DE4024591A1 | 1992-02-06 |
1. | Freikolbenmotor mit einem Motorkolben (6), der über einen abgestuften Hydraulikkolben (8) antreibbar ist, dessen Abschnitt mit geringerem Durchmesser in einem Arbeitszylinder (14) und dessen Abschnitt mit größe rem Durchmesser in einem Kompressionszylinder (18) angeordnet ist, der während des Kompressionshubes über ein Startventil (32) mit Druckmittel aus einem Druckmittelspeicher (30) beaufschlagbar ist, wobei in den Arbeitszylinder (14) Druckmittel aus einem Nie derdruckspeicher (24) ansaugbar ist, während beim Ex pansionshub das Druckmittel in einem der Zylinder (14,18) zum Aufladen eines Druckmittelspeichers ver wendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daS der Druck mittelspeicher ein Hochdruckspeicher (30) ist, der sowohl mit dem Arbeitszylinder (14) als auch mit dem Kompressionszylinder (18) verbindbar ist. |
2. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 1, wobei eine größere Stirnflache (16) des Kolbens (8) mit dem Hochdruckspeicher (30) und eine kleinere Ringstirn flache (12) des Kolbens (8) über ein Rückschlagventil (34) mit dem Hochdruckspeicher (30) oder über ein zweites Rückschlagventil (26) mit dem Niederdruck speicher (24) verbindbar ist. |
3. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 1, wobei der Hy draulikkolben (8) ein Stufenkolben (8) mit einer im Arbeitszylinder (14) geführten Kolbenstange (56) ist, dessen Kolbenabschnitt mit groBerem Durchmesser (60) im Kompressionszylinder (18) geführt ist. |
4. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 2 oder 3, mit einer Druckleitung (74), die einerseits in einen Be reich des Hochdruckkanals (28) zwischen Startventil (32) und Hochdruckspeicher (30) und andererseits im Kompressionszylinder (18) mündet, und die während des Kompressionshubes des Hydraulikkolbens (8) aufsteuer bar ist, wobei der zwischen dem Startventil (32) und dem Kompressionszylinder (18) angeordnete Abschnitt des Hochdruckkanals (28) aber eine Leitung mit einem Ruckschlagventil (70) mit der Druckleitung (74) ver bindbar ist. |
5. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 3 oder 4, wobei vom Hochdruckkanal (28) ein Ruckholkanal (76) mit ei nem Umschaltventil (78) abzweigt, und in einem von einer weiteren Kolbenstange (58) durchsetzten Ringzy linder (68) mündet, so daS bei aufgesteuertem Um schaltventil (78) eine in Richtung zum inneren Tot punkt des Motorkolbens (8) wirksame Ringfläche (66) mit Druckmittel beaufschlagbar ist. |
6. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 5, wobei die motorkolbenseitige Kolbenstange (58) einen geringeren Durchmesser als die andere Kolbenstange (56) hat. |
7. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 2 mit einem Wege ventil (94), über dessen Kolben (96) eine das Start ventil (32) umgehende Umgehungsleitung (104) aufsteu erbar ist. |
8. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 7, wobei das Wegeventil (94) ein Logikventil ist, dessen Logikkol ben (96) abgestuft ausgeführt ist, wobei ein kleine rer Flachenquerschnitt (106) über ein Freigabeventil (112) mit dem Druck im Hochdruckspeicher (30) und dessen größerer Flachenquerschnitt (98) mit dem Druck im Kompressionszylinder (18) beaufschlagt ist. |
9. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 8, wobei das Freigabeventil (112) ein 3/2Wegeventil ist, das in seinen Schaltpositionen den kleineren Flachenquer schnitt (106) mit dem Druck im Hochdruckspeicher (30) oder einem Druck in einem Tankkanal (90) beauf schlagt. |
10. | Freikolbenmotor nach einem der vorhergehenden Patent anspruche, mit einer Kolbenruckzugsventilanordnung (54), über die der Kompressionszylinder mit dem Tank (T) oder mit dem Hochdruckspeicher (30) verbindbar ist. |
11. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 10, wobei die Kolbenruckzugsanordnung (54) ein Sperrventil (86) zum Verbinden des Arbeitszylinders (14) mit dem Kompres sionszylinder (18) und ein Ruckzugventil (88) zum Verbinden des Kompressionszylinders (18) mit dem Tank (90) hat, wobei das Sperrventil (86) in den Hydrau likkolben (8) integriert ist. |
12. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 11, wobei das dem Hochdruckspeicher (30) zugeordnete Ruckschlagventil (34) ebenfalls im Hydraulikkolben (8) integriert ist. |
13. | Freikolbenmotor nach Patentanspruch 12, wobei ein einen größeren Kolbendurchmesser ausbildender Bund (160) des Hydraulikkolbens (8) über eine Schiebeman schette (120). mit einer Kolbenstange (118) verbunden ist, die mit einem Endstück (122) axial verschiebbar in der Schiebemanschette (120) geführt ist, wobei der Bund (116) in einer Verschiebeposition einen Steuer querschnitt verschließt, so daß eine Verbindung zwi schen den Kompressionszylinder (14) und dem Arbeits zylinder (18) unterbrochen ist. 14. Freikolbenmotor nach Patentanspruch 13, wobei im End stuck (122) ein Schließkörper (130) gefuhrt ist, der mittels einer Druckfeder (132) gegen einen Durchbruch im Boden (134) des Bundes (116) vorgespannt ist, wo bei der Druck im Kompressionszylinder (18) uber Aus gleichsbohrungen (138) des SchlieSkorpers (130) in einen Federraum (140) fur die Druckfeder (132) gemel det ist und die in Schließrichtung wirksame Flache des SchlieSkorpers (130) geringer als die in Off nungsrichtung wirksame Stirnflache des Schließkörpers (130) ist. |
14. | Freikolbenmotor nach einem der vorhergehenden Patent anspruche, wobei in einem Niederdruckkanal (22) zwi schen dem Arbeitszylinder (14) und dem Niederdruck speicher (24) eine das Rückschlagventil (26) umge hende Bypaßleitung (50) vorgesehen ist, die über ein Dosierventil (52) absperrbar ist. |
Ein Freikolbenmotor ist im Prinzip ein nach dem 2- Takt-Verfahren arbeitender Verbrennungsmotor, bei dem anstelle eines Kurbeltriebes ein Hydraulikkreis mit Kolbenpumpe als Antriebsstrang nachgeschaltet ist. Dazu ist der Motorkolben mit einem Hydraulikzylinder verbun- den, über den die während eines Motorarbeitstaktes er- zeugte translatorische Energie ohne den klassischen Umweg über die Rotationsbewegung eines Kurbeltriebes direkt dem hydraulischen Arbeitsmedium zugefuhrt wird. Der nachge- schaltete, speicherfahige Hydraulikkreislauf ist derart ausgelegt, daß er die abgegebene Arbeit aufnimmt, zwi- schenspeichert und je nach Leistungsbedarf einer hydrau- lischen Abtriebseinheit, beispielsweise einer Axialkol- benmaschine zuführt.
In der DE 40 24 591 Al ist ein Freikolbenmotor der gattungsgemäßen Art beschrieben, der auch als Brandl- Freikolbenmotor bekannt ist. Bei diesem Konzept erfolgt die Kompressionsbewegung des Motorkolbens'durch Zusammen- wirken mit einem Hydraulikkolben, der über ein 2/3-Wege- Umschaltventil mit einem Hochdruckspeicher oder einem Niederdruckspeicher verbindbar ist. Zu Beginn des Kom- pressionshubes erfolgt eine Beschleunigung des Motorkol- bens durch Beaufschlagen des Hydraulikzylinders mit dem Druck im Hochdruckspeicher. Bei Erreichen einer vorbe- stimmten Motorkolbengeschwindigkeit wird der Hydraulikzy- linder über das Umschaltventil mit dem Niederdruckspei- cher verbunden, so daß der weitere Kompressionshub des Motorkolbens gegen die wirksame Kraft aus dem Kompressi-
onsdruck des Arbeitsgases erfolgt. Nach dem Erreichen des äußeren Totpunktes (AT) wird das Arbeitsgas gezündet und der Motorkolben in Richtung des inneren Totpunktes (IT) beschleunigt. Während dieser Kolbenbewegung vom AT zum IT wird über das Umschaltventil die Verbindung zum Hoch- druckspeicher aufgesteuert, so daß der Motorkolben abge- bremst und dessen kinetische Energie in potentielle hy- draulische Energie umgewandelt und der Hochdruckspeicher geladen wird. Obwohl die Schaltzeiten des Umschaltventi- les im Millisenkundenbereich liegen, entstehen beim Auf- und Zusteuern der Verbindung zum Hochdruckspeicher im Umschaltventil Drosselverluste, die in der Größenordnung von 10 W der Motorleistung liegen können.
Diese Nachteile des Brandl-Freikolbenmotors lassen sich mit einer anderen Freikolbenbauart, dem sogenannten INNAS-Motor ausräumen, wie er beispielsweise in der WO 9603576 Al offenbart ist.
Bei diesem INNAS-Freikolbenmotor ist der Hydraulik- kolben als Stufenkolben ausgebildet und hat zwei Wirkfla- chen, von denen die erste größere in einem Kompressions- zylinder angeordnet ist, während die zweite kleinere einen Pumpenarbeitsraum oder Arbeitszylinder begrenzt.
Die größere Flache wird mit dem Druck in einem Kompressi- onszylinder beaufschlagbar, während der Arbeitszylinder aber Rückschlagventile mit einem Hochdruckspeicher oder einem Niederdruckspeicher verbindbar ist. Dieser INNAS- Freikolbenmotor hat einen gegenüber dem Brandl-Freikol- benmotor wesentlich komplexeren Aufbau, so daß der vor- richtungstechnische Aufwand relativ hoch ist.
Demgegenuber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun- de, den gattungsgemäßen Freikolbenmotor derart weiterzu- bilden, daß der vorrichtungstechnische Aufwand minimiert ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Freikolbenmotor mit den Merkmalen den Patentanspruchs 1 gelost.
Der erfindungsgemäße Freikolbenmotor hat einen abge- stuften Kolben, dessen größere Stirnflache im Kompressi- onszylinder und dessen kleinere Stirnflache im Arbeitszy- linder gefuhrt ist. Sowohl der Arbeitszylinder als auch der Kompressionszylinder sind zur Einleitung des Kompres- sionshubes bzw. zum Aufladen während des Expansionshubes mit einem gemeinsamen Hochdruckspeicher verbindbar.
Gegenüber dem eingangs beschriebenen INNAS-Freikolbenmo- tor hat diese Variante den Vorteil, daß lediglich zwei Druckspeicher, d. h. ein Niederdruckspeicher und ein Hochdruckspeicher zum Betrieb ausreichen, während beim gattungsgemäßen INNAS-Freikolbenmotor drei Druckspeicher mit den zugeordneten Leitungen vorhanden sein müssen. Das System kann somit wesentlich kompakter mit geringerem vorrichtungstechnischen Aufwand aufgebaut werden, so daß die Herstellkosten des Freikolbenmotors gegenüber den eingangs beschriebenen Lösungen verringert sind.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Hydraulik- kolben bzw. der Motorkolben eine innere Totpunktlage hat, die sich selbsttätig aufgrund der Druckverhaltnisse einstellt. Bei hohem Druck im Hochdruckspeicher muS der Motorkolben während des Expansionshubes gegen diesen hohen Druck arbeiten, so daß aufgrund des Kraftegleichge- wichtes der Expansionshub fruher als bei einem niedrige- ren Druck im Hochdruckspeicher beendet wird. Aufgrund dieser verschobenen Totpunktlage ist im nächsten Zyklus die während des Kompressionshubes zur Verfugung stehende Beschleunigungsstrecke entsprechend kürzer. Da der Druck im Hochdruckspeicher während des Kompressionshubes auf die größere Stirnflache wirkt, wird diese kürzere Be- schleunigungsstrecke durch den höheren Druck ausgegli-
chen, so daS der Motorkolben in etwa auf die gleiche Geschwindigkeit beschleunigt wird, wie bei einem niedri- geren Druck mit längerer Beschleunigungsstrecke. Die dem Motorkolben zufuhrte Energie bleibt also etwa gleich derjenigen Energie, die diesen bei einem niedrigeren Druck des Hochdruckspeichers und einer dafür längeren Beschleunigungsstrecke zugeführt wird.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgema- gen Lösung liegt darin, daß das Ansaugen von Druckmittel während der Rückbewegung des Hydraulikkolbens von seiner Totpunktlage praktisch über den gesamten Weg des Hydrau- likkolbens erfolgt, während beim eingangs beschriebenen Brandl-Freikolbenmotor das Ansaugen des Druckmittels aus dem Niederdruckspeicher erst nach dem Erreichen einer vorbestimmten Beschleunigung des Hydraulikkolbens erfolg- te.
Bei dieser Lösung kann dann in dem Fall, in dem der innere Totpunkt des Motorkolbens, beispielsweise aufgrund einer Fehlzundung, nicht erreicht wird, der innere Tot- punkt durch Beaufschlagen des Arbeitszylinders mit dem Druck im Niederdruckspeicher erreicht werden.
Bei einer bevorzugten Lösung sind sowohl der durch die größere Stirnflache begrenzte Kompressionsraum als auch der durch die Ringfläche begrenzte Arbeitsraum während des Kompressionshubes mit dem Hydrospeicher verbunden. Wahrend des Kompressionshubes wird dabei aus dem Hochdruckspeicher Druckmittel zugeführt und gleich- zeitig das Druckmittel aus dem Arbeitszylinder heraus zum Hochdruckspeicher zurückgeführt-die in Kompressions- richtung wirksame Kolbenfläche entspricht somit der Differenzflache zwischen der größeren Stirnflache und der Ringflache des vorzugsweise als Differentialkolben ausge- führten Kolbens. Durch diese Varianten können die Druck-
mittelströme aber ein die Verbindung zum Hochdruckspei- cher auf-und zusteuerndes Startventil gegenuber den herkömmlichen Lösungen wesentlich verringert werden.
Eine Version mit Differentialkolben baut wesentlich kurzer der INNAS-Freikolbenmotor, da bei der erfindungs- gemäßen Lösung der Kompressionszylinder sowohl fur die Druckbeaufschlagung während des Kompressionshubes als auch zum Laden des Hochdruckspeichers verwendet wird.
Anstelle eines Differentialzylinders kann auch ein Kolben mit einem Kolbenbund eingesetzt werden, dessen Kolbenstange im Arbeitszylinder und dessen Kolbenab- schnitt mit größerem Durchmesser im Kompressionszylinder geführt ist. Zur Einleitung des Kompressionshubes wird die Ringstirnflache des Stufenkolbens mit dem Hochdruck- speicher verbunden, wobei auf die kleinere Stirnflache der Kolbenstange der Druck im Niederdruckspeicher wirkt, so daß der Kompressionshub durch das Ansaugen des Druck- mittels aus dem Niederdruckspeicher unterstützt wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Stu- fenkolben mit einer Steuerkante versehen, uber die wah- rend des Kompressionshubes eine Verbindung zum Hochdruck- speicher aufsteuerbar ist, so daß nach einer vorbestimm- ten Beschleunigungsstrecke des Hydraulikkolbens Druckmit- tel unter Umgehung des Startventils direkt aus dem Hoch- druckspeicher in den Kompressionszylinder eingespeist wird. Da somit der Hauptdruckmittelstrom nicht uber das Startventil gefuhrt werden muß, können die Drosselverlu- ste weiter abgesenkt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Variante hat der Freikolbenmotor ein Wegeventil, über das eine das Start- ventil umgebende Startleitung aufgesteuert werden kann, so daß ein großer Flachenquerschnitt zur Verfugung ge-
stellt wird, um den Freikolben beim Starten des Motors zu beschleunigen. Dieses Wegeventil bleibt während des Betriebs des Freikolbenmotors geöffnet.
Bei dieser Variante wird es bevorzugt, wenn das Wege- ventil als Logikventil mit einem abgestuften Logikkolben ausgefuhrt ist. Ein kleinerer Flachenquerschnitt des Logikkolbens ist über ein vorgeschaltetes Freigabeventil mit dem Druck im Hochdruckspeicher beaufschlagbar, wah- rend der größere Flächenquerschnitt des Logikkolbens mit dem Druck im Kompressionszylinder beaufschlagt ist.
Das Freigabeventil wird vorzugsweise als 3/2-Wegeven- til ausgeführt, über das der kleinere Flachen-querschnitt wahlweise mit dem Druck im Hochdruckspeicher oder mit dem Tankdruck beaufschlagbar ist.
Für den Fall, daß der Motorkolben aufgrund einer Fehlzundung oder einer sonstigen Störung nicht in seine äußere Totpunktlage zurückbewegt werden kann, kann der Freikolbenmotor mit einer Ruckzugeinrichtung versehen werden. Dabei kann der Kompressionszylinder uber eine Kolbenruckzugsanordnung mit einem Tank verbunden sein, so daß die in Richtung äußerer Totpunkt wirksame Kolben- stirnflache druckentlastet ist.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Kolbenrückzugsanordnung ein Sperrventil, in dessen Öffnungsstellung der Arbeitszylinder mit dem Kompressionszylinder verbunden ist.
Die Kolbenruckzugsanordnung hat desweiteren ein Kol- benrückzugsventil, über das der Kompressionszylinder mit dem Tank verbindbar ist.
Erfindungsgemäß ist das Sperrventil in den Hydraulik- kolben integriert. Diese Lösung hat den Vorteil, daS auf- grund der kurzen Verbindungswege zwischen dem Kompressi- onszylinder und dem Arbeitszylinder die Drosselverluste minimal sind. Desweiteren ist diese Anordnung sehr kom- pakt aufgebaut, da im Gehause keine eigenen Aufnahmen fur die Kolbenruckzugsanordnung vorgesehen werden mussen. Die Kompaktheit läßt sich weiter verbessern, wenn auch das Rückschlagventil im Hydraulikkolben integriert ist.
Eine Möglichkeit zur Integration des Ruckschlagven- tils und des Sperrventils besteht darin, daß der Hydrau- likkolben zweiteilig mit einem Bund und einer Kolben- stange ausgeführt ist, wobei der Bund über eine Schiebe- manschette auf der Kolbenstange verschiebbar ausgeführt ist. Der Bund schließt in einer Verschiebeposition einen Steuerquerschnitt ab, so daß die Verbindung zwischen dem Kompressionszylinder und dem Arbeitszylinder zugesteuert ist. In seiner Rückschlagposition ist der Steuerquer- schnitt entsprechend aufgesteuert.
Bei dieser konstruktiven Lösung ist in einem Endstück der Kolbenstange ein Schließkörper axial verschiebbar geführt, der in einer federvorgespannten Grundposition bei geringem Druck im Kompressionszylinder einen Durch- bruch im Bund absperrt. Beim Druckaufbau im Kompressions- zylinder hebt der Schließkörper ab, so daß die Verbindung zwischen dem Kompressionszylinder und dem Arbeitszylinder erst wieder durch die vorbeschriebene Axialverschiebung des Bundes geschlossen wird.
Der Stufenkolben läßt sich bei einer Störung aktiv in Richtung zum äußeren Totpunkt hin bewegen, wenn dessen in Richtung äußerer Totpunkt wirksame Ringstirnflache mit dem Druck im Hochdruckspeicher beaufschlagbar ist, wobei zumindest eine der in Gegenrichtung wirksamen Flachen des
Stufenkolbens druckentlastet ist. Die Ruckfuhrung ist besonders einfach, wenn die motorkolbenseitige Ringstirn- flache mit einer größeren Flache als die in Richtung innerer Totpunkt wirksame Ringstirnfläche des Stufenkol- bens ausgeführt ist.
Um den Kompressionsdruck in gewissen Maßen zu beein- flussen, kann in dem zum Niederdruckspeicher fuhrenden Niederdruckkanal eine Bypaßleitung vorgesehen sein, über den das dortige Rückschlagventil umgehbar ist. Diese Bypaßleitung ist über ein Dosierventil absperrbar.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Freikolbenmotors mit als Differentialkolben ausgeführtem Hydraulikkolben; Fig. 2 und 3 unterschiedliche Betriebspositionen des Freikolbenmotors aus Fig. 1 ; Fig. 4 den Freikolbenmotor aus Fig. 1 mit einer Ein- richtung zum Dosieren des Kompressionsdrucks; Fig. 5 den Freikolbenmotor aus Fig. 1 mit einer Kol- benruckzugeinrichtung ; Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel eines Freikolbenmotors mit als Stufenkolben ausgeführtem Hydraulikkolben; Fig. 7 eine'Variante des in Fig. 6 dargestellten Aus- führungsbeispiels mit Kolbenruckzugseinrichtung ;
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel eines Freikolbenmotors mit modifizierter Starteinrichtung und einer Kolbenruck- zugsanordnung, die teilweise in den Hydraulikkolben integriert ist und Fig. 9 eine konstruktive Lösung des Hydraulikkolbens aus Fig. 8.
Die Fig. 1 zeigt eine Schemadarstellung eines. ersten Ausführungsbeispiels eines Freikolbenmotors 1. Dieser hat ein Motorgehäuse 2, in dessen Verbrennungszylinder 4 ein Motorkolben 6 geführt ist. Dieser steht in Wirkverbindung mit einem koaxial angeordneten Hydraulikkolben 8, der in einer Axialbohrung 10 geführt ist. Eine Ringstirnflache 12 des Hydraulikkolbens 8 begrenzt dabei einen Arbeitszy- linder 14, während die größere Stirnflache 16 des Hydrau- likkolbens 8 einen Kompressionszylinder 18 begrenzt.
Im Arbeitszylinder 14 münden ein Druckkanal 20 und ein Niederdruckkanal 22. Letztere ist mit einem Nieder- druckspeicher 24 verbunden, wobei eine Druckmittelstro- mung vom Arbeitszylinder 14 zum Niederdruckspeicher 24 durch ein Rückschlagventil 26 verhindert wird.
Der'Kompressionszylinder 18 ist aber einen Hochdruck- kanal 28 mit einem Hochdruckspeicher 30 verbunden, wobei der Hochdruckkanal 28 über ein als 2/2-Wegeventil ausge- führtes Startventil 32 auf-bzw. zusteuerbar ist. Der Druckkanal 20 mundet in den Hochdruckkanal 28 ein. Ober ein weiteres Rückschlagventil 34 ist eine Strömung von Druckmittel vom Hochdruckspeicher 30 in den Arbeitszylin- der 14 verhindert.
Der Verbrennungszylinder 4 ist mit einem Auslaßkanal 36 versehen, über den Abgas aus dem vom Motorkolben 6 begrenzten Verbrennungsraum 38 abgeführt werden kann.
Die dem Hydraulikkolben 8 zugewandte Rückseite des Motorkolbens 6 begrenzt einen Einlaßraum 40, der in der dargestellten inneren Totpunktlage des Motorkolbens 6 sein Minimalvolumen aufweist. Der Einlaßraum 40 ist durch einen Uberstromkanal 42 mit dem Verbrennungsraum 38 verbunden.
Die Frischluft kann während des Kompressionshubes des Motorkolbens 6 uber einen Einlaßkanal 44 mit einem Ein- laßventil 46 zugeführt werden. Die Zündung des Freikol- benmotors erfolgt durch Einspritzen von Kraftstoff über ein im Verbrennungzylinder mündendes Einspritzventil 48.
Im folgenden wird die Funktion des in Figur 1 darge- stellten Freikolbenmotors erläutert. Zu Beginn eines Zyklus ist der Verbrennungsraum 38 mit Frischluft ge- füllt, das Startventil 32 ist geschlossen und der Motor- kolben 6 und der Hydraulikkolben 8 befinden sich in ihrer in Figur 1 dargestellten Totpunktlage (IT).
Zum Einleiten des Kompressionshubes wird das Start- ventil 32 geöffnet, so daß der Hochdruckspeicher 30 mit dem Kompressionszylinder 18 verbunden ist. Durch den auf die größere Stirnflache 16 wirkenden Druck wird der Hydraulikkolben aus seiner Totpunktlage heraus beschleu- nigt und diese Beschleunigung auf den Motorkolben 6 ubertragen. Das im Arbeitszylinder 14 befindliche Druck- mittel wird uber das Ruckschlagventil 34 und die Druck- leitung 20 zuruck in den Druckkanal 28 gefordert. D. h., die Stirnflache 16 und die Ringstirnflache 12 des Hydrau- likkolbens 8 sind mit dem Druck im Hochdruckspeicher 30 beaufschlagt, so daß die der Flache der Kolbenstange
entsprechende Stirnflache in Richtung des äußeren Tot- punktes (AT) wirksam ist. Die Verbindung zum Niederdruck- speicher 24 ist durch das Rückschlagventil 26 angesperrt.
Gemäß Figur 2 wird während des Kompressionshubes des Motorkolbens 6 Frischluft uber den Einlaßkanal 44 und das geöffnete Einlaßventil 46 in den sich vergrößèrnden Einlaßraum 40 angesaugt. Die Beschleunigung des Motorkol- bens 6 erfolgt gegen den sich im Verbrennungszylinder 38 polytrop anwachsenden Kompressionsdruck der Frischluft.
Dadurch wird der Motorkolben 6 abgebremst und kommt im äußeren Totpunkt (AT) zum stehen.
Sobald der Motorkolben 6 in seinem AT abgebremst ist, wird Kraftstoff über das Einspritzventil 48 eingespritzt und durch die hohe Temperatur der Frischluft gezundet, so daß der Motorkolben 6-wie in Figur 3 dargestellt- durch den sich aufbauenden Verbrennungsdruck im Verbren- nungsraum 38 vom AT in Richtung zum IT beschleunigt wird.
Diese Beschleunigung wird auf den Hydraulikkolben 8 ubertragen, so daß dieser gemäß Figur 3 nach links hin zu seinem IT bewegt wird. Durch die daraus resultierende VergroSerung des Ringraums des Arbeitszylinders 14 wird Druckmittel über den Niederdruckkanal 22 und das Ruck- schlagventil 26 aus dem Niederdruckspeicher 24 angesaugt.
Parallel dazu wird das Druckmittel im Kompressionszylin- der 18 in den Hochdruckkanal 28 verdrängt-der Hydro- speicher 30 wird geladen. D. h., bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt das Laden des Hydrospeichers 30 gleichzeitig mit dem Nachsau- gen des Druckmittels aus dem Niederdruckspeicher. Da dieses Nachsaugen entlang der gesamten Rückbewegung des Hydraulikkolbens 8 erfolgt, treten keine Kavitationser- scheinungen im Arbeitsraum 14 auf.
Während der Rückbewegung bauen der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 ihre kinetische Energie gegen den Speicherdruck im Hochdruckspeicher 30 ab, bis sie im IT abgebremst werden. Während dieses Vorganges wird der Verbrennungszylinder 38 durch das über den Uberstromkanal 42 aus dem Einlaßraum 40 überströmende Frischgas gespult.
Nachdem der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 ihren IT erreicht haben, wird das Startventil 32 in seine Sperrstellung gebracht-der Freikolbenmotor 1 ist bereit zum nachsten Zyklus.
Figur 4 zeigt einen Freikolbenmotor während des Kom- pressionshubes, wobei das vorbeschriebene Ausfuhrungsbei- spiel durch eine Einrichtung zum Dosieren der Kompressi- onsenergie ergänzt ist. Diese Einrichtung hat eine Bypaß- leitung 50, durch die das Rückschlagventil 26 im Nieder- druckkanal 22 umgehbar ist. In der Bypaßleitung 50 ist ein als 2/2-Wegeventil ausgeführtes Dosierventil 52 vorgesehen, daß in seiner Sperrstellung die Bypaßleitung 50 absperrt.
Bei abgesperrtem Dosierventil 52 entspricht das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel demjenigen aus den vorbeschriebenen Zeichnungen. Durch Aufsteuern des an die Motorsteuerung angeschlossenen Dosierventils 52 kann der Arbeitsraum 14 direkt mit dem Niederdruckspeicher 24 verbunden werden, so daS die Ringstirnflache 12 mit dem Druck im Niederdruckspeicher 24 beaufschlagt ist. Dadurch muS der Hydraulikkolben 8 während des Kompressionshubes nicht gegen den Druck im Hochdruckspeicher 30 beschleu- nigt werden, so daß beispielsweise zum Anfang des Kom- pressionshubes die zugeführte Kompressionsenergie erhoht werden kann.
Bei Störungen in der Steuerung des Freikolbenmotors, beispielsweise bei einer Fehlzundung kann es vorkommen,
daß der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 nicht ordnungsgemäß zum IT hin zurückgefahren werden konnte. Um die Rückführung zum IT hin zu erleichtern, wird der Freikolbenmotor 1 bei der in der Figur 5 dargestellten Variante mit einem Kolbenruckzugsystem ausgefuhrt. Dieses kann beispielsweise durch ein Kolbenruckzugventil 54 gebildet sein, daß in den Druckkanal 20 geschaltet ist.
In einer mit a bezeichneten Grundposition des Kolbenruck- zugventils 54 ist der Druckkanal 20 in der vorbeschriebe- nen Weise mit dem Hochdruckkanal 28 verbunden, so daS die Funktion derjenigen der vorbeschriebenen Ausfuhrungsbei- spiele entspricht. Beim Auftreten einer Störung wird das Startventil 32 zugesteuert und das Kolbenruckzugventil 54 in die mit b gezeigte Stellung gebracht, in der der Hochdruckkanal 28 mit einem Tank T verbunden ist. Das im Kompressionszylinder 18 befindliche Druckmittel wird dann zum Tank T hin entspannt, so daS der Hydraulikkolben 8 und damit der Motorkolben 6 durch den im Arbeitsraum 14 anliegenden Druck des Niederdruckspeichers 24 in seine innere Totpunktlage zurückbewegt werden kann.
Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Freikol- benmotors 1, bei dem der Hydraulikkolben 8 als Stufenkol- ben mit zwei Kolbenstangen 56,58 und einem Ringbund 60 ausgeführt ist. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel ist der Arbeitszylinder 14 durch die Stirnflache 62 der in Figur 6 rechten Kolbenstange 56 begrenzt. Der Kompressionszy- linder 18 ist durch die der Kolbenstange 56 zugewandte Ringstirnflache 64 des Ringbundes 60 begrenzt. Die Kol- benstange 58 und die linke Ringflache 66 des Hydraulik- kolbens 8 begrenzen einen Ringzylinder 68 der den Hydrau- likkolben 8 aufnehmenden Axialbohrung 10. Der Nieder- druckspeicher 24 ist wie beim vorbeschriebenen Ausfuh- rungsbeispiel uber einen Niederdruckkanal 22 und ein Rückschlagventil 26 mit dem an die Kolbenstange 56 an- grenzenden Arbeitszylinder 14 verbunden. In diesem Ar-
beitszylinder 14 mundet auch der mit dem Hochdruckspei- cher 30 verbundene Druckkanal 20 mit dem Rückschlagventil 30.
Der Hochdruckspeicher 30 ist desweiteren aber den Hochdruckkanal 28 mit dem durch die rechte Ringstirnfla- che 64 begrenzten Kompressionszylinder 18 verbunden. In dem Hochdruckkanal 28 ist das Startventil 32 angeordnet.
Das Startventil 32 ist über einen Bypaßkanal 72 umgehbar, in dem ein Rückschlagventil 70 angeordnet ist, das ein Rückströmen vom Druckmittel aus dem Kompressionszylinder 18 zum Hochdruckspeicher 30 ermöglicht.
Über die Außenumfangskante der Ringstirnflache 64 des Ringbundes 60 kann eine Druckleitung 74 aufgesteuert wer- den, die stromabwärts des Rückschlagventils 70 in den Hochdruckkanal 28 einmundet.
Im übrigen entspricht der in Figur 6 dargestellte Freikolbenmotor demjenigen aus den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen, so daß weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
Zum Einleiten des Kompressionshubes wird das Start- ventil 32 aus seiner Sperrstellung in seine Durchgangs- stellung gebracht, so daS der Hochdruckspeicher 30 über den Druckkanal 28 mit dem Kompressionszylinder 18 verbun- den ist. Durch den auf die Ringstirnflache 64 wirkenden Druck wird der Hydraulikkolben 8 beschleunigt, der Motor- kolben 6 zu seinem AT bewegt und die im Verbrennungszy- linder 38 vorhandene Frischluft komprimiert. Nach einer vorbestimmten Axialverschiebung des Hydraulikkolbens 8 steuert die Umfangskante der Ringstirnflache 64 die Druckleitung 74 auf, so daß das Druckmittel direkt unter Umgehung des Startventils 32 in den Kompressionszylinder 18 eintreten kann. Dadurch läßt sich der Drosselverlust
über dem Startventil 32 minimieren, da das Druckmittel nur zu Beginn des Kompressionshubes das Startventil 32 durchströmt. Während des Kompressionshubes wird Druckmit- tel aus dem Niederdruckspeicher 24 uber den Niederdruck- kanal 22 und das sich öffnende Rückschlagventil 26 in den Arbeitszylinder 14 angesaugt. Der Motorkolben 6 wird durch den ansteigenden Kompressionsdruck im Verbren- nungsraum 38 im AT abgebremst. Das Startventil 32 wird geschlossen und uber das Einspritzventil 48 Kraftstoff eingespritzt und dadurch das entstehende Gemisch gezun- det. Der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 werden vom AT zum IT hin beschleunigt, wobei bei der Ruckbewe- gung des Hydraulikkolbens 8 die Druckleitung 74 zugesteu- ert wird. Die Expansionsbewegung erfolgt gegen den Druck im Arbeitszylinder 14 und im Kompressionszylinder 18, so daS bei geöffneten Ruckschlagventil 34 der Hochdruckspei- cher 30 uber den Druckkanal 20 bzw. aber den Hochdruckka- nal 28 geladen wird.
Figur 7 zeigt eine Variante des in Figur 6 darge- stellten Freikolbenmotors mit als Stufenkolben ausgefuhr- ten Hydraulikkolben 8, wobei dieser mit einem Kolbenruck- zugsystem ausgestattet ist, über das bei einer Störung der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 in ihre IT- Lage zurückführbar sind. Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Kolbenrückzugsystem einen mit dem Hochdruckspeicher 30 verbundenen Ruckholkanal 76, der in dem Ringzylinder 68 mundet. Die Verbindung zwischen dem Ringzylinder 68 und dem Hochdruckspeicher 30 kann über ein als 2/2-Wegeventil ausgeführtes Schaltventil 78 abgesperrt bzw. geöffnet werden. Bei einer Störung, beispielsweise einer Fehlzundung kann der Ringzylinder 68 über das Umschaltventil 78 mit dem Hochdruckspeicher 30 verbunden werden, so daß die Ringstirnflache 66 mit einem in Richtung IT wirkenden Druck beaufschlagt ist. Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die
Flache der Kolbenstange 58 kleiner als diejenige der Kolbenstange 56 bewegt, so daS die auf die beiden Stirn- flachen 66,64 des Ringbundes 60 wirkende Kraftresultie- rende in Richtung IT wirkt.
Der Druck im Arbeitszylinder 14 kann über einen den Arbeitszylinder 14 mit dem stromabwärts des Ruckschlag- ventils 26 angeordneten Teil des Niederdruckkanals 22 verbindenden Entlastungskanal 80 abgebaut werden. Dieser ist-aber ein Steuerventil 82 auf-bzw. zusteuerbar. D. h., bei der Einleitung des Kolbenruckzuges wird das Steuer- ventil 82 in seine Öffnungsstellung gebracht, so daß das Druckmittel bei der Rückbewegung des Hydraulikkolbens 8 vom Arbeitszylinder 14 uber den Entlastungskanal 80 in den Niederdruckspeicher 24 eingespeist wird.
Die Ringstirnflache 66 des Hydraulikkolbens 8 kann desweiteren über einen Kanal 84 mit einem weiteren Um- schaltventil 86 mit dem Entlastungskanal 80 und damit direkt mit dem Niederdruckspeicher 24 verbunden werden, so daß beispielsweise während des Kompressionshubes die Rückseite des Hydraulikkolbens 8 mit einem geringeren Druck beaufschlagbar ist. Dabei wird das Steuerventil 82 in seine Sperrstellung gebracht.
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung desjeni- gen Bereiches eines Freikolbenmotors 1, in dem der Hy- draulikkolben 8 zum Antrieb des nicht dargestellten Motorkolbens angeordnet ist.. Bei dem in Figur 8 darge- stellten Ausführungsbeispiel ist-ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4-der Niederdruckspei- cher 24 uber ein Rückschlagventil 26 mit dem ringförmigen Arbeitsraum des Arbeitszylinders 14 verbunden. Das Ruck- schlagventil 26 kann fiber eine Bypassleitung 50 mit Dosierventil 52 umgangen werden, so daS die zu Beginn des Kompressionshubes zugeführte Kompressionsenergie durch
direktes Aufschalten des Niederdruckspeichers 24 beein- fluEt werden kann.
Der Hochdruckspeicher 30 ist über den Hochdruckkanal 28 und das Startventil 32 und den Druckkanal 20 mit dem Kompressionszylinder 18 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil 34 in den Hydraulikkolben 8 integriert.
Ahnlich wie bei der in Figur 5 dargestellten Ausfuh- rungsform hat der Freikolbenmotor eine Kolbenruckzugsan- ordnung 84, die allerdings bei der dargestellten Lösung durch ein Sperrventil 86 und ein Ruckzugsventil 88 gebil- det ist. Das Sperrventil 86 ist ebenfalls in den Hydrau- likkolben 8 integriert. Das Ruckzugventil 88 ist als 2/2- Wegeventil ausgeführt, das in seiner federvorgespannten Grundposition einen sich zwischen einem Tankkanal 90 und dem Druckkanal 20 erstreckenden Kanal 92 absperrt und in seiner Schaltposition diese Verbindung offnet.
Der Hochdruckkanal 28 ist unter Umgehung des Start- ventils 32 uber ein Wegeventil 94 direkt mit dem Kompres- sionszylinder 18 verbindbar, das in das Motorgehause 2 des Freikolbenmotors 1 integriert ist. Bei dem in Figur 8 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist das Wegeventil 94 als Logikventil (2/2-Wegeeinbauventil) mit abgestuftem Logikkolben 96 ausgebildet. Die Stirnflache des Logikkol- bens 96 mit groSerem Flachenquerschnitt 98 ist gegen einen Ventilsitz 100 vorgespannt. Im Bereich dieses Ventilsitzes 100 ist ein Radialanschluß 102 ausgebildet, der über eine Umgehungsleitung 104 mit dem Hochdruckkanal 28 verbunden ist. D. h., bei auf dem Ventilsitz 100 auf- liegendem Logikkolben 96 ist die Verbindung zwischen der Umgehungsleitung 104 und dem Kompressionsraum 18 abge- sperrt.
Der andere Endabschnitt des Logikkolbens 96 mit klei- nerem Flachenquerschnitt 106 ist in einen Steuerraum 108 geführt, der über einen Steuerkanal 110 und ein Freigabe- ventil 112 mit dem Tankkanal 90 oder dem Hochdruckkanal 28 verbindbar ist. Das Freigabeventil 112 ist beim darge- stellten Ausführungsbeispiel als 3/2-Wegeventil ausge- führt, das in seiner federvorgespannten Grundposition den Hochdruckkanal 28 mit dem Steuerkanal 110 verbindet. In der Schaltposition ist die Verbindung zum Hochdruckkanal 28 abgesperrt und der Steuerkanal 110 mit dem Tankkanal 90 verbunden.
Zusätzlich durch den im Steuerraum 108 anliegenden Druck ist der Logikkolben 96 noch durch die Kraft einer Feder 113 in Schließrichtung gegen den Sitz 104 vorge- spannt.
Zur Starten des Freikolbenmotors wird das Freigabe- ventil 112 in seine Schaltposition gebracht, so daß der kleinere Flächenquerschnitt 106 mit dem Tankdruck beauf- schlagt ist. Die Feder 113 ist so ausgelegt, daß der Steuerkolben beim Starten des Motors zunächst noch gegen den Ventilsitz 100 vorgespannt ist. Das Startventil 32 wird geöffnet, so da$ der Kompressionszylinder 18 mit dem Druck im Hochdruckspeicher beaufschlagt wird-der Hy- draulikkolben 8 wird durch den sich erhöhenden Druck beschleunigt. Dadurch steigt der auf den groBeren Fla- chenquerschnitt 98 des Logikkolbens 96 wirkende Druck an, so daß dieser offnet, vom Ventilsitz 100 abhebt und der RadialanschluS 102 und damit die Verbindung zum Hoch- druckspeicher 30 aufgesteuert wird-das Logikventil 94 öffnet vollstandig.
Vorteilhaft bei dieser Variante ist, daß der Logik- kolben 96 seine Energie zum Öffnen über die eigene Steu- erkante erhalt, so daß kein Vorsteuerventil erforderlich WO 01/88352
ist. Die Öffnungsbewegung erfolgt sehr schnell, so daS der Druck im Kompressionszylinder 18 mit hoher Dynamik erhöht werden kann. Während des Betriebes des Freikolben- motors 1 bleibt der Logikkolben 96 in seiner ÖfEnungspo- sition.
Zum Anhalten des Freikolbenmotors wird das Startven- til 32 geschlossen und das Freigabeventil 112 in seine Grundposition umgeschaltet, so daB der kleinere Flachen- querschnitt 106 des Logikkolbens 96 mit dem Druck im Hochdruckspeicher beaufschlagt ist. Der Freikolbenmotor 1 kommt dann bei geschlossenem Startventil 32 und geschlos- senem Logikventil 94 zum Stillstand. D. h., bei der vorbe- schriebenen Lösung wirkt das Logikventil 94 auch als Rückschlagventil, über das die Verbindung vom Kompressi- onszylinder 18 zum Hochdruckspeicher 30 aufsteuerbar ist.
Wie der schematischen Darstellung gemäß Figur 8 ent- nommen werden kann, ist das Sperrventil 86 in Schließ- richtung durch die Kraft einer Schließfeder 114 und in Öffnungsrichtung durch den Druck im Kompressionszylinder 18 beaufschlagt. Bei geöffnetem Sperrventil 86 ist der Arbeitszylinder 14 aber das Rückschlagventil 34 mit dem Kompressionszylinder 18 verbunden. Demzufolge wird beim vorbeschriebenen Druckaufbau im Kompressionszylinder 18 das Sperrventil 86 in seine Offnungsposition gebracht, so daß während des Kompressionshubes der sich im Arbeitszy- linder 14 aufbauende Druck uber das Rückschlagventil 34 und den Hochdruckkanal 28 zum Aufladen des Hochdruckspei- chers 30 ausgenutzt werden kann.
Figur 9 zeigt eine mögliche konstruktive Lösung zur Integration des Rückschlagventils 84 und des Sperrventils 86 in den Hydraulikkolben 8. Demgemäß ist dieser als geteilter Kolben mit einem Bund 116 und einer gegenüber dem Außendurchmesser des Bundes 116 im Durchmesser ver-
ringerten Kolbenstange 118 ausgefuhrt. Der Bund 116 und die Kobenstange 118 sind über eine Schiebemanschette 120 miteinander verbunden. Zur Verbindung in Axialrichtung hat die Kolbenstange 118 ein im Durchmesser vergrößertes Endstück 122, das innerhalb der Schiebemanschette 120 angeordnet ist. In der dargestellten Anschlagposition liegt eine rückwärtige Anschlagfläche 124 an einem An- schlagring 126 der Schiebemanschette 120 an. Das Endstück 122 ist mit einer Führungsbohrung 128 ausgeführt, in der axial verschiebbar ein Schließkörper 130 gefuhrt ist.
Dieser wird über eine Druckfeder 132 in Richtung auf den Bund 116 vorgespannt. Dieser ist tassenförmig ausgeführt und hat in einem Boden 134 einen Durchbruch 137. In der dargestellten Grundposition ist dieser Durchbruch 137 durch den dagegen vorgespannten Schließkörper 130 ver- schlossen, so daß die Verbindung zwischen dem Kompressi- onszylinder 18 und dem Arbeitszylinder 14 abgesperrt ist.
Der Schließkörper 130 bildet somit einen Sitz 136 für den Bund 116.
Gemäß Figur 9 hat der Schließkörper 130 Ausgleichs- bohrungen 138, uber die Druckmittel vom Arbeitszylinder 18 in einen Federraum 140 eintreten kann. Der SchlieSkor- per 130 hat einen Führungsdorn 142, der dichtend in eine Axialbohrung 144 der Kolbenstange 118 eintaucht. Die Kraft der Druckfeder 132 und die Flächendifferenz zwi- schen der linken sitzseitigen Stirnflache und der rechten federraumseitigen Ringstirnflache ist so gewählt, daß der Schließkörper 130 bei einem Druck im Arbeitszylinder 18, der unterhalb des Drucks im Niederdruckspeicher 24 liegt, noch in seine Schließposition vorgespannt ist. Bei Errei- chen eines höheren Druckes im Arbeitszylinder 18 wird der Schließkörper 130 gegen die Kraft der Druckfeder 132 nach rechts bewegt, bis er auf eine Anschlagschulter 146 auf- läuft. Durch den Druck im Arbeitszylinder 18 wird auch der Bund 116 gegenüber der Kolbenstange 118 in Axialrich-
tung nach rechts (Ansicht nach Figur 9) verschoben, bis er auf den Schließkörper 130 auflauft, so da6 der Durch- bruch 137 abgesperrt ist. Wenn während des Kompressions- hubes der Druck im Arbeitszylinder 14 auf einen Druck > als den Druck im Kompressionszylinder 18 ansteigt, wird der Bund 116 durch die auf seine Stirnflache wirkende Druckdifferenz vom Schließkörper 130 abgehoben und die Verbindung zwischen dem Arbeitszylinder 14 zum Kompressi- onszylinder 18 aufgesteuert-der Hochdruckspeicher wird geladen. D. h., bei diesem Ausfuhrungsbeispiel wirkt der Bund 116 als Rückschlagventil zum Aufsteuern der Verbin- dung zwischen Arbeitszylinder 14 und Kompressionszylinder 18. Der Schließkörper 130 mit der Druckfeder 132 wirkt praktisch als Sperrventil, das beim Ansteigen des Druckes im Kompressionszylinder 18 in seine Öffnungsstellung gebracht wird. Dieses Sperrventil schließt nur dann, wenn der Druck im Kompressionszylinder 18 geringer als der Druck im Niederdruckspeicher 24 ist. Ein derart geringer Druck wird dann eingestellt, wenn der Freikolben gezielt in seine Startposition zuruck bewegt werden soll.
Insbesondere die vorbeschriebene Lösung zeichnet sich durch einen äußerst kompakten Aufbau aus, wobei durch die direkte Verbindung zwischen Arbeits-und Kompressionszy- linder 14,18 die Drosselverluste minimal sind. Prinzipi- ell lassen sich die in den Figuren 8 und 9 erläuterten Lösungen auch bei den vorbeschriebenen Ausfuhrungsbei- spielen realisieren.
Die bei den vorbeschriebenen AusführungsbeiSpielen dargestellten Zusatzeinrichtungen lassen sich prinzipiell bei beiden vorgenannten Varianten mit Stufen-oder Diffe- rentialkolben einzeln oder in Kombination anwenden.
Anstelle des in Figur 5 dargestellten 3/2-Wegeventils kann als Kolbenruckzugventil 54 auch ein 2/2-Wegeventil
eingesetzt werden, wobei dann das Rückschlagventil 34 sperrbar ausgeführt sein sollte.
Offenbart ist ein Freikolbenmotor mit einem Motorkol- ben, der über einen abgestuften Hydraulikkolben antreib- bar ist. Der größere Durchmesser des Hydraulikkolbens ist in einem Kompressionszylinder gefuhrt, wahrend der klei- nere Durchmesser in einem Arbeitszylinder angeordnet ist.
Während des Kompressionshubes ist der Kompressionszylin- der mit einem Hochdruckspeicher und der Arbeitszylinder mit einem Niederdruckspeicher oder einem Hochdruckspei- cher verbunden. Während eines Expansionshubes wird der Hochdruckspeicher durch das aus den Zylinderraumen ver- drängt Druckmittel geladen.
Bezugszeichenliste : 1 Freikolbenmotor 2 Motorgehäuse 4 Verbrennungszylinder 6 Motorkolben 8 Hydraulikkolben 10Axialbohrung 12Ringstirnflache 14 Arbeitszylinder 16 Stirnflache 18 Kompressionszylinder 20 Druckkanal 22 ND-Kanal 24 ND-Speicher 26 RV 28 HD-Kanal 30 HD-Speicher 32 Startventil 34 RV 36 Auslaßkanal 38 Verbrennungsraum 40 Einlaßraum 42 Überströmkanal 44 Einlaßkanal 46 Einlaßventil 48 Einspritzventil 50 Bypassleitung 52 Dosierventil 54 Kolbenrichtungsventil 56 Kolbenstange 58 Kolbenstange 60 Ringbund 62 Stirnflache klein 64 rechte Ringstirnflache 66 Ringflache
68 Ringzylinder 70 Rückschlagventil 72 Bypasskanal 74 Druckleitung 76 Rückholkanal 78 Umschaltventil 80 Entlastungskanal 82 Steuerventil 84Kolbenriickzugsanordnung 86 Sperrventil 88 Ruckzugventil 90 Tankkanal 92 Kanal 94 Wegeventil 96 Logikkolben 98 größerer Flächenquerschnitt 100 Ventilsitz 102 RadialanschlufS 104 Umgehungsleitung 106 kleiner Flachenquerschnitt 108 Steuerraum 110 Steuerkanal 112 Freigabeventil 113 Feder 114 Schließfeder 116 Bund 118 Kolbenstange 120 Schiebemanschette 122 Endstück 124 Anschlagflache 126 Anschlagring 128 Führungsbohrung 130 Schließkörper 132 Druckfeder 134 Boden 136 Sitz
137 Durchbruch 138 Ausgleichsbohrung 140 Federraum 142 Führungsdorn 144 Axialbohrung 146 Anschlagschulter
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