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DE102018117732A1 - Two-stroke free piston engine - Google Patents

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DE102018117732A1
DE102018117732A1 DE102018117732.1A DE102018117732A DE102018117732A1 DE 102018117732 A1 DE102018117732 A1 DE 102018117732A1 DE 102018117732 A DE102018117732 A DE 102018117732A DE 102018117732 A1 DE102018117732 A1 DE 102018117732A1
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piston
cylinder
piston engine
stroke free
combustion chamber
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DE102018117732.1A
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wird später genannt werden Erfinder
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zweitaktfreikolbenmotor mit einem in einem Zylinder (6) reversierend beweglichen Doppelkolben, mit einer Vorverdichtungskammer und mit zwei jeweils eine Zündkerze (9) aufweisenden Brennkammer. Um den Wirkungsgrad insbesondere auch in Verbindung mit einem elektrischen Lineargenerator zu verbessern, sind die zwei Teilkolben dieses Zweitaktfreikolbenmotors über symmetrisch und gleichverteilt nahe der zylindrischen Kolbenmantelfläche angeordnete Pleuel miteinander verbunden. Dadurch findet der Gaswechsel in der Brennkammer über Längsspülung statt.

Figure DE102018117732A1_0000
The invention relates to a two-stroke free-piston engine with a double piston reversibly movable in a cylinder (6), with a precompression chamber and with two combustion chambers each having a spark plug (9). In order to improve the efficiency, in particular in connection with an electric linear generator, the two sub-pistons of this two-stroke free piston engine are connected to each other via symmetrically and uniformly distributed near the cylindrical piston skirt surface arranged connecting rods. As a result, the gas exchange takes place in the combustion chamber via longitudinal rinsing.
Figure DE102018117732A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen auch als Stelzer-Motor bezeichneten Zweitaktfreikolbenmotor mit einem in einem Zylinder reversierend beweglichen Doppelkolben, mit einer Vorverdichtungskammer und mit zwei jeweils eine Zündkerze aufweisenden Brennkammern, wobei der Kolben zwei miteinander verbundene Teilkolben aufweist.The invention relates to a two-stroke free-piston engine, also referred to as a Stelzer engine, with a double piston reversibly movable in a cylinder, with a precompression chamber and with two combustion chambers each having a spark plug, wherein the piston has two associated partial pistons.

Im Stelzer-Motor wird nur der durchgehende Kolben hin- und herbewegt. Seine unterschiedlichen Durchmesser (Stufenkolben) steuern während der verschiedenen Arbeitstakte zugleich den Gaswechsel zwischen den einzelnen Räumen. Im Gehäuse befinden sich eine zentrale Vorverdichtungskammer mit großem Durchmesser und mittiger Einlassöffnung, anschließend nach außen je eine engere Überströmöffnung und daran anschließend wieder weitere Brennräume mit Zündkerze und Auslassöffnung an der von der Mitte entferntesten Stelle. Zu jedem der drei Bereiche gehört ein passender Durchmesser des Kolbens.In the Stelzer engine, only the continuous piston is moved back and forth. Its different diameters (stepped pistons) also control the gas exchange between the individual rooms during the different working cycles. The housing contains a central pre-compression chamber with a large diameter and a central inlet opening, then a narrower overflow opening to the outside and subsequently further combustion chambers with spark plug and outlet opening at the location farthest from the center. Each of the three areas has a matching diameter of the piston.

Der Kolben ist ein sogenannter Stufenkolben. Er weist mittig eine Scheibe auf, die in der Vorverdichtungskammer ständig die Seiten wechselt. Dadurch ist die Einlassöffnung abwechselnd dem linken und rechten expandierenden Teil der Kammer zugeordnet. Nach dem Überfahren der Einlassöffnung wird das eingeschlossene Volumen verkleinert, das Gemisch dadurch vorverdichtet.The piston is a so-called stepped piston. He points in the middle of a disc that constantly changes the sides in the Vorverdichtungskammer. Thereby, the inlet opening is alternately assigned to the left and right expanding part of the chamber. After passing over the inlet opening, the trapped volume is reduced, thereby precompressing the mixture.

Im Laufe der weiteren Kolbenbewegung wird ein Bereich des Kolbens, der die Überströmöffnung verschließt, in eine geöffnete Position bewegt und das Gas gelangt in die Brennkammer und spült dort am äußeren Brennkammerende Reste von verbranntem Gas über den geöffneten Auslass aus.In the course of the further piston movement, an area of the piston which closes the overflow opening is moved into an open position and the gas enters the combustion chamber and flushes residues of burned gas out through the open outlet at the outer combustion chamber end.

Im Rückschwung verschließt der Kolben sowohl die Überströmöffnung als auch am anderen Ende der Brennkammer mit seinem Arbeitsteil die Auslassöffnung. Das Arbeitsteil rückt in der Brennkammer weiter zur Mitte und komprimiert hier das Gemisch bis zur Zündung und Bewegungsumkehr. Jetzt leistet während der erneuten Auswärtsbewegung der Kolben Arbeit. Im innenliegenden Bereich findet bereits die nächste Vorkomprimierung statt. Kurz vor dem äußeren Totpunkt öffnet zuerst der Auslass, kurz darauf die Überströmöffnung.In the return swing, the piston closes both the overflow and at the other end of the combustion chamber with its working part, the outlet opening. The working part moves in the combustion chamber further to the center and compresses the mixture here until ignition and reversal of motion. Now, during the outward movement, the piston is working. In the inner area, the next precompression is already taking place. Shortly before the outer dead center opens first the outlet, shortly thereafter the overflow.

Indem der Kolben kinematisch mit einem Stromgenerator zur Stromerzeugung gekoppelt wird, ist die Anwendung als Stromgenerator möglich. Dabei enthält die Generatorvariante im Unterschied zur Motorvariante einen elektrischen Lineargenerator, der mittels eines über den Kolben geführten und radial wirkenden Magnetfeldes Strom in eine Generatorspule induziert.By kinematically coupling the piston to a power generator for power generation, it is possible to use it as a power generator. In contrast to the motor variant, the alternator variant contains an electric linear generator which induces current into a generator coil by means of a magnetic field which is guided via the piston and acts radially.

In der Technik, beispielsweise der DE 508 725 , sind bisher Zweitaktfreikolbenmotoren und -generatoren bekannt, die über ein zentrales Pleuel beide Kolben miteinander verbinden, wobei auf dem verbindenden Pleuel ein Magnet mit radial wirkendem Magnetfeld angebracht ist, das in den Kolben eingelassene umgebende Spule Strom induziert.In technology, for example the DE 508 725 , Two-stroke free-piston engines and generators are known, which connect both pistons to each other via a central connecting rod, wherein a magnet with radially acting magnetic field is mounted on the connecting rod, which induces current in the surrounding coil embedded in the piston.

Die Zuführung des Kraftstoff-Luftgemisches erfolgt dabei entweder über einen aktiven Ventiltrieb oder über das in der Technik für Zeitaktmotoren bekannte „Querspülverfahren“. Aus dem Magnetfeld erzeugenden Läuferblock erfolgt die Krafteinwirkung in die stromerzeugende Spule per Druckkraft (bekannt als Linear Combustion Engine).The supply of the fuel-air mixture takes place either via an active valve train or via the known in the art for Zeitaktmotoren "Querspülverfahren". From the magnetic field generating rotor block, the force is applied to the power generating coil by compressive force (known as Linear Combustion Engine).

Weiter ist aus der DE 30 29 287 C2 ein Doppelkolbenmotor bekannt, bei dem das verbindende Pleuel durch den Brennraum verläuft, sodass sich ein ringförmiger Brennraum ergibt, der für eine gleichmäßige Verbrennung mit mindestens zwei Zündkerzen ausgestattet sein muss.Next is from the DE 30 29 287 C2 a double-piston engine is known in which the connecting rod passes through the combustion chamber, resulting in an annular combustion chamber, which must be equipped for uniform combustion with at least two spark plugs.

Ein gattungsgemäßer Stelzer-Motor ist beispielsweise auch aus der DE 31 03 432 A1 bekannt. Weiterhin beschreibt auch die DE 10 2009 040 051 B4 einen Freikolbenmotor.A generic Stelzer engine is for example also from the DE 31 03 432 A1 known. Furthermore, also describes the DE 10 2009 040 051 B4 a free-piston engine.

Ferner werden Hubkolbenmotoren oder Freikolbenmotoren unterschiedlicher Bauart auch noch in der DE 33 42 183 A1 , der DE 102 57 943 A1 , der DE 195 37 055 A1 , der DE 199 11 669 A1 , der DE 10 2006 059 557 A1 sowie der US 2006/0196456 A1 offenbart.Furthermore, reciprocating engines or free-piston engines of different types are still in the DE 33 42 183 A1 , of the DE 102 57 943 A1 , of the DE 195 37 055 A1 , of the DE 199 11 669 A1 , of the DE 10 2006 059 557 A1 as well as the US 2006/0196456 A1 disclosed.

Wesen all dieser Motoren ist, dass ihre Doppelkolben eine translatorische, lineare, oszillierende Bewegung in ihrem Zylinder ausführen, dass sie keine Pleuelstange mit anzutreibender Kurbelwelle haben, sodass ihre Kolben mit geringer zu beschleunigender Masse ausgestattet sind, was hohe Verdichtung und somit einen hohen Wirkungsgrad fördert, und dass sie bei für die Erzeugung elektrischer Energie einen durch ihren Doppelkolben bewegten radial wirkenden Permanentmagneten oder ein Magnetfeld erzeugende Läuferspule enthalten, die per Lorentzkraft Strom in eine Generatorspule induziert.The essence of all these engines is that their twin pistons perform a translatory, linear, oscillating movement in their cylinder, that they have no connecting rod to be driven crankshaft, so that their pistons are equipped with low mass to accelerate, which promotes high compression and thus high efficiency and in that for generating electrical energy they comprise a radially acting permanent magnet moved by their double piston or a magnetic field generating armature coil which induces current into a generator coil by Lorentz force.

Ferner sind Lineargeneratoren bekannt, die auf einen außerhalb des Doppelkolbens angebrachten radial wirkenden Permanentmagneten beziehungsweise auf eine Läuferspule Druckkräfte ausüben, so dass der Generator auf der antriebsabgewandten Seite zusätzlich geführt werden muss, da dieser aufgrund parasitärer, radial wirkender Kräfte die ideale axiale zentrische Kraftlinie verlassen und am Zylinder verkanten würde.Furthermore, linear generators are known which exert compressive forces on a radially acting permanent magnet or on a rotor coil mounted on the outside of the double piston, so that the generator must be additionally guided on the side facing away from the drive, since these leave the ideal axial centric force line due to parasitic, radially acting forces and would tilt on the cylinder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, insbesondere auch in Verbindung mit einem elektrischen Lineargenerator der eingangs beschriebenen Gattung weiter zu verbessern.The invention is based on the object, a two-stroke internal combustion engine, in particular in connection with an electric linear generator of the type described above to be further improved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Zweitaktfreikolbenmotor gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved with a two-stroke free-piston engine according to the features of claim 1. The further embodiment of the invention can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist also ein Zweitaktfreikolbenmotor vorgesehen, bei dem die zwei Teilkolben dieses Motors über symmetrisch und gleichverteilt nahe der zylindrischen Kolbenmantelfläche angeordnete Pleuel miteinander verbunden sind und der Gaswechsel in der Brennkammer über Längsspulung stattfindet. Hierdurch wird die Verbrennung des Brenngases durch die Gestaltung des Brennraumes sowie der Gestaltung seines Kolbens und seines Zylinders sowie die Gestaltung seiner Einlass- und Auslassschlitze hinsichtlich Wirkungsgrad und Schadstoffausstoß wesentlich optimiert.According to the invention, therefore, a two-stroke free-piston engine is provided in which the two sub-pistons of this engine are connected to each other via connecting rods arranged symmetrically and uniformly distributed near the cylindrical piston skirt surface and the gas exchange takes place in the combustion chamber via longitudinal winding. As a result, the combustion of the fuel gas by the design of the combustion chamber and the design of its piston and its cylinder and the design of its inlet and outlet slots in terms of efficiency and emissions significantly optimized.

Besonders bevorzugt sind dabei die Verbindungspleuel der zwei Teilkolben für den Gaswechsel als Einlassventilschlitze ringsegment- und gestuftförmig ausgeführt.In this case, the connection connecting rods of the two sub-pistons for the gas exchange are particularly preferably designed as ring segment and stepped shapes as intake valve slots.

Weiterhin hat es sich bereits als besonders praxisgerecht erwiesen, wenn der aus Zylindergrundfläche und Kolbenmantel und Kolbengrundfläche eingefasste Brennraum für jeden Teilkolben derart ausgeformt ist, dass sich ein nahezu zylindrischer und damit verbrennungsoptimaler Brennraum ergibt, in dem der Verbrennungsvorgang mit genau einer pro Brennkammer zentral angeordneten Zündkerze initiiert werden kann.Furthermore, it has already proven to be particularly practical if the combustion chamber enclosed by the cylinder base surface and piston skirt and piston base surface is shaped for each partial piston such that a virtually cylindrical combustion combustion-optimized combustion chamber results, in which the combustion process with exactly one spark plug centrally arranged per combustion chamber can be initiated.

Bei einer anderen, ebenfalls besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist der aus Zylindergrundfläche und Kolbenmantel und Kolbengrundfläche eingefasste Brennraum für jeden Teilkolben und für den Zylinder mit Auslassventilschlitzen ausgestattet, die bei Deckungsgleichheit aufgrund geeigneter Kolbenposition im Zylinder den Auslass des verbrannten Brenngases ermöglichen.In another, likewise particularly advantageous embodiment of the invention, the combustion chamber enclosed by the cylinder base surface and piston skirt and piston base surface is equipped with exhaust valve slots for each partial piston and for the cylinder, which permit the outlet of the burnt fuel gas in the event of congruence due to suitable piston position in the cylinder.

Bei einer weiteren Ausgestaltungsform des Zweitaktfreikolbenmotors mit einem Lineargenerator sind getrennt für den linken und den rechten Teilzylinder über den Radius des Teilzylinders jeweils gleichverteilt mehrere und mindestens drei durch Spulen erregte Magnetfelder eingeprägt, deren Feldlinien axial über ein mantelflächennahes Segment jeweils von Zylinder und Kolben geführt werden, und über deren radiale Magnetkräfte der linke und der rechte Teilkolben mittels geeigneter Regelung der magnetische Feldstärke untereinander jeweils zentrisch und unter Vernachlässigung seiner Kolbenringe berührungsfrei in seinem Teilzylinder geführt wird. Mittels geeigneter und geregelter induzierter Magnetfelder wird so das Festklemmen des Kolbens im Zylinder durch die Magnetkräfte zur Führung des Doppelkolbens im Zylinder verhindert.In a further embodiment of the two-stroke free-piston engine with a linear generator are separated for the left and right cylinder part about the radius of the sub-cylinder uniformly distributed multiple and at least three excited by coils magnetic fields whose field lines are axially guided over a mantelflat near segment of each cylinder and piston, and on the radial magnetic forces of the left and right part of the piston by means of suitable control of the magnetic field strength is guided each other centric and neglecting his piston rings without contact in his sub-cylinder. By means of suitable and controlled induced magnetic fields so the clamping of the piston in the cylinder is prevented by the magnetic forces to guide the double piston in the cylinder.

Besonders bevorzugt induzieren die radialen, durch den Kolben bewegten Magnetfelder der für die Kolbenlageregelung angebrachten Magnetkreise gleichzeitig Strom in eine oder mehrere Generatorspulen. Indem mittels geeigneter Wechselstromeinprägung in die Generatorspulen und magnetischer Kraftwirkung auf die Magnetfelder im Kolben eine axiale Wechselkraft auf den Kolben ausgeübt und der axial schwingende Verbrennungsprozess zwischen Kolben und Zylinder in Gang gesetzt wird, kann der Kolben gewichtsoptimiert gestaltet werden, da ein Anlasser nicht benötigt wird. Durch Wechselstromeinprägung in die Generatorspule fängt der durch die Erregerspule magnetisierte Kolben an zu schwingen.Particularly preferably, the radial magnetic fields moved by the piston of the magnetic circuits mounted for the piston position control simultaneously induce current into one or more generator coils. By an axial alternating force exerted on the piston and the axially oscillating combustion process between the piston and cylinder is initiated by means of suitable AC injection into the generator coils and magnetic force on the magnetic fields in the piston, the piston can be designed to optimize weight, since a starter is not needed. By AC injection into the generator coil of the magnetized by the exciter coil piston begins to oscillate.

Eine weitere besonders Erfolg versprechende Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dann erreicht, wenn getrennt für den linken und den rechten Teilzylinder über den Radius des Zylinders jeweils gleichverteilte mindestens drei Magnetkreise über Spulen im Zylinder erregt werden, sodass der Kolben erregerspulenfrei ausgeführt werden kann.Another particularly promising embodiment of the invention is also achieved when separated for the left and right cylinder parts over the radius of the cylinder equally distributed at least three magnetic circuits are excited via coils in the cylinder, so that the piston can be carried out exciter coil.

Besonders bevorzugt wird in den getrennt für den linken und den rechten Teilzylinder über den Radius des Zylinders gleichverteilten mindestens drei Magnetkreisen additiv jeweils eine nach Phase, Amplitude und Frequenz gleiche Wechselspannung eingeprägt, sodass über jeweils eine pro Magnetkreis in Serie geschaltete Shuntinduktivität anhand der dort abfallenden gemessenen Wechselspannung die Gesamtinduktivität des jeweiligen Magnetkreises bestimmt werden kann.Particularly preferably, in the separately for the left and the right sub-cylinder over the radius of the cylinder equally distributed at least three magnetic circuits additively one after phase, amplitude and frequency the same alternating voltage impressed, so that in each case one per magnetic circuit connected in series shunt inductance based on the falling there measured AC voltage, the total inductance of the respective magnetic circuit can be determined.

Dabei kann aus der bestimmbaren Gesamtinduktivität eines Magnetkreises über Verhältnisbildung der jeweiligen Magnetkreisinduktivitiäten die radiale Lage des Kolbens im Zylinder berechnet und als Regelgrößen für eine dadurch erfolgende geeignete elektromagnetische Kolbenlageregelung verwendet werden. Hierdurch wird die Führung des Kolbens im Zylinder sowie der Zündzeitpunkt durch eine elektromagnetische Regelung ermöglicht.It can be calculated from the determinable Gesamtinduktivität a magnetic circuit via ratio formation of the respective Magnetkreisinduktivitiäten the radial position of the piston in the cylinder and used as control variables for thereby taking place suitable electromagnetic piston position control. As a result, the leadership of the piston in the cylinder and the ignition is made possible by an electromagnetic control.

Hierzu kann ergänzend aus der bestimmbaren Gesamtinduktivität eines Magnetkreises die Längslage des Kolbens im Zylinder und damit der Zeitpunkt für die Zündung des Brenngases und der Einspritzzeitpunkt für die Aufbereitung des Brenngases bestimmt werden.For this purpose, in addition to the determinable Gesamtinduktivität a magnetic circuit, the longitudinal position of the piston in the cylinder and thus the time for the ignition of the fuel gas and the injection time for the preparation of the fuel gas can be determined.

Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die von dem Doppelkolben erzeugte Bewegungsenergie über eine zwischen den beiden Doppelkolben befindliche und mit den Doppelkolben kinematisch gekoppelte, insbesondere mittels Kurbelwellenpleuel verbundene Kurbelwelle in eine Rotationsbewegung, insbesondere rotatorisch auf ein Getriebe abgeführt wird. Dabei erfolgt die Kopplung derart, dass das Kurbelwellenpleuel durch Zugkräfte beansprucht wird und die kurbelwellenbedingten Radialkräfte auf den Kolben minimiert werden.Another, also particularly promising embodiment of the invention is also achieved in that the kinetic energy generated by the double piston over a between the two double piston located and kinematically coupled with the double piston, in particular connected by crankshaft connecting rod crankshaft is discharged into a rotational movement, in particular rotationally to a transmission. The coupling takes place in such a way that the crankshaft connecting rod is subjected to tensile forces and the crankshaft-related radial forces on the piston are minimized.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn an dem Zylinder getrennt für den linken und den rechten Teilzylinder über den Radius des Zylinders gleichverteilt mindestens zwei oder eine gerade Anzahl auf den Kolben ausgerichtete Magnetkreise vorgesehen sind, über deren radiale Magnetkräfte der linke und der rechte Teilkolben mittels geeigneter Regelung der Magneteisenkreise untereinander jeweils zentrisch in seinem Teilzylinder geführt wird, so dass die kurbelwellenbedingten Radialkräfte kompensiert werden können und der Kolben berührungsfrei im Zylinder geführt werden kann.Furthermore, it is advantageous if at least two or an even number of magnetic circuits oriented on the piston are provided on the cylinder, separated equally for the left and the right sub-cylinders over the radius of the cylinder, via the radial magnetic forces of which the left and the right sub-pistons are provided by suitable means Control of the magnetic iron circles are each performed centrally in its sub-cylinder, so that the crankshaft-induced radial forces can be compensated and the piston can be guided without contact in the cylinder.

Darüber hinaus könnten gemäß einer weiteren besonders Erfolg versprechenden Ausgestaltung der Kolben und der Zylinder einfach ausgeführt sein und über eine Kurbelwelle dem Kolben die für die Verdichtung erforderliche Bewegungsenergie zu- und die beim Verbrennungsprozess entstehende mechanische Energie vom Kolben abgeführt werden.In addition, according to another particularly promising embodiment of the piston and the cylinder could be simple and the crankshaft to the piston required for the compression kinetic energy and the mechanical energy resulting from the combustion process are removed from the piston.

Eine andere, ebenfalls besonders praxisrelevante Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dadurch realisiert, dass über den Radius des Zylinders jeweils gleichverteilt mehrere am Radius des Zylinders gleichverteilt mindestens zwei durch Spulen im Zylinder erregte Magnetkreise oder eine gerade Anzahl auf den Kolben ausgerichtete Magnetkreise angebracht sind, über deren radiale Magnetkräfte der Kolben mittels geeigneter Regelung der Magneteisenkreise untereinander zentrisch und unter Vernachlässigung seiner Kolbenringe berührungsfrei in seinem Zylinder geführt werden, wobei zwei gegenüberliegende Magnetkreise die kurbelwellen- und pleuelbedingten Querkräfte im Zylinder kompensieren.Another, likewise particularly practice-relevant embodiment of the invention is also realized in that equally distributed over the radius of the cylinder several evenly distributed at the radius of the cylinder at least two magnetic coils excited by coils in the cylinder or an even number on the piston aligned magnetic circuits are mounted on the radial magnetic forces of the piston by means of suitable control of the magnetic iron circles are guided centric and neglecting his piston rings contactless in his cylinder, with two opposite magnetic circuits compensate for the crankshaft and conrod-related transverse forces in the cylinder.

Durch eine optionale Erregerspule kann eine Verstärkung des Magnetfeldes im Kolben zwecks Induzieren elektrischen Stromes in der Generatorspule schleifkontaktfrei und konduktiv über flexible elektrische Leitungen erreicht werden.By an optional excitation coil, an amplification of the magnetic field in the piston for the purpose of inducing electrical current in the generator coil without abrasion contact and conductive can be achieved via flexible electrical lines.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung kann durch Anbringung einer Elektrode vor der Zylindergrundfläche und Aufbau eines elektrischen Hochspannungsfeldes zwischen dieser Elektrode und der Grundfläche des Kolbens und bedingt durch die lineare Kolbenschwingungsbewegung zwischen Kolben- und Zylinderelektrode elektrische Energie aus diesem Kondensatorsystem kapazitiv entnommen werden. Insbesondere kann so durch Montage einer Hochspannungselektrode vor dem Kolben elektrische Leistung kapazitiv ausgekoppelt werden.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention can be removed capacitively by attaching an electrode in front of the cylinder base and construction of a high voltage electric field between this electrode and the base of the piston and due to the linear piston vibration movement between the piston and cylinder electrode electrical energy from this capacitor system. In particular, can be coupled capacitively by mounting a high voltage electrode in front of the piston electrical power.

Bei einer anderen, ebenfalls besonders zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung erfolgt der Gaswechsel für den Brenngaseinlass zwischen Vorverdichtungskammer und Brennkammer beziehungsweise für den Brenngasauslass zwischen Brennkammer und Außenbereich mittels im jeweiligen Teilkolbenboden angebrachter Ventile, die über feststehende Nocken im jeweiligen Teilzylinder betätigt werden und der Gaswechsel in der Brennkammer über Längsspülung stattfindet.In another, likewise particularly expedient embodiment of the invention, the gas exchange for the fuel gas inlet between Vorverdichtungskammer and combustion chamber or for the fuel gas outlet between the combustion chamber and outdoor area by means mounted in each Teilkolbenboden valves, which are operated via fixed cams in the respective cylinder part and the gas exchange in the combustion chamber takes place via longitudinal rinsing.

Dabei hat es sich bereits als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verbindungspleuel der zwei Teilkolben für den Gaswechsel von außen in die Vorverdichtungskammer als Einlassventilschlitze ringsegment- und gestuftförmig ausgeführt sind.It has already proven to be advantageous if the Verbindungspleuel the two sub-piston for the gas exchange from the outside into the pre-compression chamber as inlet valve slots ringsegment- and stepped are executed.

Besonders bevorzugt sind die Zündkerzen und die Einspritzpumpe von außen zugänglich im jeweiligen Zylinderboden angebracht, um so die Montage und Servicemaßnahme zu vereinfachen.Particularly preferably, the spark plugs and the injection pump are mounted externally accessible in the respective cylinder bottom, so as to simplify the assembly and service measure.

Darüber hinaus hat es sich als besonders praxisgerecht erwiesen, wenn der Doppelkolben eine zusätzliche Einlassmembran aufweist und in dem jeweiligen Doppelzylinder jeweils eine zusätzliche zweite Vorverdichtungskammer angeordnet ist, die bedingt durch Kolbenhub und Größe der Einlassmembran entsprechend Volumen Brenngas ansaugen kann. Der Vorteil nur einer Vorverdichtungskammer liegt vor allem darin, dass die Gasmenge über externe Verdichter geregelt und dem Motorarbeitspunkt angepasst werden kann.Moreover, it has proved to be particularly practical if the double piston has an additional inlet membrane and in the respective double cylinder in each case an additional second Vorverdichtungskammer is arranged, which can suck due to piston stroke and size of the inlet membrane corresponding volume of fuel gas. The advantage of only one precompression chamber lies above all in the fact that the gas quantity can be regulated via external compressors and adapted to the engine operating point.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildungsform der Erfindung wird auch dann erreicht, wenn der Gasaustausch von der zusätzlichen zweiten Vorverdichtungskammer zur ersten Vorverdichtungskammer durch geeignete Schlitze erfolgt, die mittels der ringsegment- und gestuftförmigen Verbindungspleuel ausgeführt sind.A further advantageous development of the invention is also achieved when the gas exchange takes place from the additional second precompression chamber to the first precompression chamber by means of suitable slots, which are embodied by means of the ring-segment and stepped connection connecting rods.

Weiterhin kann gemäß einer weiteren bevorzugten Variante der Gasaustausch von der zusätzlichen zweiten Vorverdichtungskammer zur ersten Vorverdichtungskammer durch ringsegment- und gestuftförmig ausgeführte Verbindungspleuel zwischen den zwei Teilkolben erfolgen.Furthermore, in accordance with a further preferred variant, the gas exchange from the additional second precompression chamber to the first precompression chamber can take place by connecting connecting rods between the two partial pistons, which are designed in the shape of a ring segment and a stepped one.

Weiterhin können im Doppelkolben in der Mantelfläche jeweils nahe der linken und rechten brennraumbegrenzenden Grundfläche radial wirkende Permanentmagneten angeordnet sein, um mittels Induktion von Magnetfeldern in im Zylinder befindlichen Generatorspulen einen Generatorstrom zu erzeugen.Furthermore, radially acting permanent magnets can be arranged in the double-piston in the lateral surface in each case close to the left and right combustion chamber delimiting base area in order to produce magnetic fields in the cylinder by means of induction located generator coils to generate a generator current.

Zudem kann auf die im Doppelkolben in der Mantelfläche jeweils nahe der linken und rechten brennraumbegrenzenden Grundfläche radial kraftwirkenden Permanentmagneten mittels im Zylinder angebrachter regelbarer Spulen geregelte magnetischer Gegenkräfte aufgebracht werden, so dass sich der Kolben berührungsfrei zentral im Zylinder befindet.In addition, regulated magnetic opposing forces can be applied to the radially acting in the double piston in the lateral surface in each case near the left and right brennraumbegrenzenden base permanent force by means mounted in the cylinder controllable coils, so that the piston is contact-free centrally in the cylinder.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch die beschriebenen Anordnungen in den unabhängigen Patentansprüchen. Funktionen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angeben.The objects are achieved by the described arrangements in the independent claims. Functions and advantageous embodiments of the arrangements are specified in the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in:

  • 1 einen Doppelzylinder;
  • 2 einen Doppelkolben;
  • 3 einen Zweitaktfreikolbenmotor mit Doppelkolben und Lineargenerator beim Ansaugen des Kraftstoffgemisches;
  • 4 einen Zweitaktfreikolbenmotor mit Doppelkolben und Lineargenerator beim Arbeitstakt und Vorverdichten des Kraftstoffgemisches;
  • 5 einen Zweitaktfreikolbenmotor mit Doppelkolben und Lineargenerator beim Auslass des verbrannten Kraftstoffgemisches;
  • 6 einen Zweitaktfreikolbenmotor mit Doppelkolben und Lineargenerator beim Spülvorgang des Kraftstoffgemisches;
  • 7 einen Zweitaktfreikolbenmotor mit Doppelkolben und Lineargenerator beim Verdichten des Kraftstoffgemisches;
  • 8.1, 8.2 und 8.3 elektrische induktive Stromerzeugung durch Magnetisierung eines Erregerfeldes mittels konduktiv bestromter Erregerspule im Kolben;
  • 9.1 und 9.2: elektrische induktive Stromerzeugung durch Magnetisierung mittels Erregerspulen im Zylinder und mit zusätzlichen Magneten im Kolben;
  • 10.1, bis 10.3: elektromagnetische Regelung der Kolbenlage im Zylinder;
  • 11.1, bis 11.4: mechanische Leistungserzeugung durch rotatorischen Abtrieb mittels Kurbelwelle und Pleuelstange für einen Doppelzylinder und einen Doppelkolben;
  • 12.1 und 12.2: elektrische kapazitive Leistungserzeugung;
  • 13.1 und 13.2: mechanische Leistungserzeugung über rotatorischen Abtrieb mittels Kurbelwelle und Pleuelstange für einen Einfachzylinder und einen Einfachkolben;
  • 14.1 bis 14.3: einen Zweitaktfreikolbenmotor mit einlassventilbestücktem Doppelkolben und Lineargenerator, dargestellt als Kolben und Zylinder (14.1) sowie zusammengebaut in seinen Arbeitstakten (14.2 bis 14.3);
  • 15.1 bis 15.6: einen Zweitaktfreikolbenmotor mit Vorverdichtung und mit einlassventilbestücktem Doppelkolben und Lineargenerator, dargestellt als Kolben und Zylinder (16.1) sowie zusammengebaut in seinen Arbeitstakten (16.2 bis 16.3);
  • 16.1 bis 16.3: einen Zweitaktfreikolbenmotor mit Schrägkurbelwelle (Taumelscheibe) zwischen oberem und unterem Totpunkt;
  • 17.1 und 17.2: Erregerspulen mit Magnetkreis in Kolben und Zylinder sowie Generatorspulen.
The invention will be described in more detail with reference to the drawings. These show in:
  • 1 a double cylinder;
  • 2 a double piston;
  • 3 a two-stroke free piston engine with double piston and linear generator when sucking the fuel mixture;
  • 4 a two-stroke free-piston engine with double piston and linear generator at the power stroke and pre-compression of the fuel mixture;
  • 5 a two-stroke free piston engine with double piston and linear generator at the outlet of the combusted fuel mixture;
  • 6 a two-stroke free-piston engine with double piston and linear generator during the purging process of the fuel mixture;
  • 7 a two-stroke free-piston engine with double piston and linear generator when compressing the fuel mixture;
  • 8th .1, 8.2 and 8.3 electrical inductive power generation by magnetization of a field of excitation by means of conductively excited exciting coil in the piston;
  • 9 .1 and 9.2: electrical inductive power generation by magnetization by means of excitation coils in the cylinder and with additional magnets in the piston;
  • 10 .1, to 10.3: electromagnetic control of the piston position in the cylinder;
  • 11 .1, to 11.4: mechanical power generation by means of rotary output by means of crankshaft and connecting rod for a double cylinder and a double piston;
  • 12 .1 and 12.2: electrical capacitive power generation;
  • 13 .1 and 13.2: mechanical power generation via rotary output by means of crankshaft and connecting rod for a single cylinder and a single piston;
  • 14 .1 to 14.3: a two-stroke free piston engine with intake valve-equipped double piston and linear generator, shown as piston and cylinder (14.1) and assembled in its work cycles (14.2 to 14.3);
  • 15 .1 to 15.6: a two-stroke free-piston engine with pre-compression and with inlet valve-equipped double piston and linear generator, shown as piston and cylinder (16.1) and assembled in its power strokes (16.2 to 16.3);
  • 16 .1 to 16.3: a two-stroke free-piston engine with an oblique crankshaft (swashplate) between upper and lower dead center;
  • 17 .1 and 17.2: Excitation coils with magnetic circuit in pistons and cylinders as well as generator coils.

In der erfindungsgemäßen Anordnung sind Kolben und Zylinder doppelt ausgeführt und jeweils spiegelsymmetrisch um ihren Mittelpunkt aufgebaut. In einer Variante sind Kolben und Zylinder nur einfach ausgeführt. Die folgenden technischen Erklärungen beziehen sich in den Figuren auf eine Hälfte des Zylinders beziehungsweise einen Teilkolben und gelten sinngemäß für beide Seiten des Motors beziehungsweise des Generators wie er im Hauptanspruch dargelegt ist.In the arrangement according to the invention piston and cylinder are made double and each mirror-symmetrically constructed around its center. In one variant, pistons and cylinders are simply designed. The following technical explanations refer in the figures to one half of the cylinder or a sub-piston and apply mutatis mutandis to both sides of the engine or the generator as set forth in the main claim.

Die Erfindung nach den Ansprüchen 1 und 2 bezieht sich auf eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem symmetrischen, freifliegenden, gestuften als Ringsegmentkolben ausgeführte Kolben 2, der drei Ringsegmente Schnitte 25, 28, 28 aufweist, und der beweglich in einer mit Ein- und Auslassschlitzen versehenen Zylinderkammer 1 angeordnet sind, wobei die Brennkammer 3 über einen als Innenvollzylinder ausgeführten Träger 12 von der Vorverdichtungskammer 4 abgetrennt ist und wobei der Kolben 2 über ein Kolbenmittelstück 24 die Vorverdichtungskammer 4 für den jeweiligen Teilkolben auftrennt. Der Austausch des Brennstoffgemisches erfolgt über das in der Technik für Zeitaktmotoren bekannte „Längsspülverfahren“. Die verschiedenen Ringstufen von Zylinder und Kolben, die in den 1 bis 7 dargelegt sind, sorgen in Abhängigkeit der Position des Kolbens im Zylinder für den Gaswechsel des Brenngases und für seine Arbeitstakte.The invention according to the claims 1 and 2 refers to a two-stroke internal combustion engine with a symmetrical, free-floating, stepped designed as a ring segment piston piston 2 who cuts three ring segments 25 . 28 . 28 and movably in a cylinder chamber provided with inlet and outlet slots 1 are arranged, wherein the combustion chamber 3 via a carrier designed as an inner cylinder 12 from the precompression chamber 4 is separated and where the piston 2 via a piston center piece 24 the precompression chamber 4 separated for the respective piston part. The replacement of the fuel mixture via the known in the art for Zeitaktmotoren "Längsspülverfahren". The various ring stages of cylinder and piston, which in the 1 to 7 are set forth, depending on the position of the piston in the cylinder for the gas exchange of the fuel gas and for its working cycles.

1 zeigt den Zylinder 1. In Schnitt 16 sind 4 über die Mantelfläche gleichverteilte Auslassschlitze 15 dargestellt. In Schnitt 19 ist die Mantelaußenfläche des Zylinders 1 dargestellt, die tragende und verbindende, gasabdichtende und magnetfeldführende Funktion hat. In Schnitt 17 ist die Mantelaußenfläche und im Inneren der Träger 12 für eine Zündkerze 9 und inneren Zylinderring 14 dargestellt, der die Brennkammer 3 von der Vorverdichtungskammer 4 abtrennt (siehe auch 3). 1 shows the cylinder 1 , In section 16 are 4 equally distributed outlet slots over the lateral surface 15 shown. In section 19 is the outer shell surface of the cylinder 1 shown, the load-bearing and connective, gas-tight and has magnetic field leading function. In section 17 is the outer shell surface and inside the carrier 12 for a spark plug 9 and inner cylinder ring 14 shown the combustion chamber 3 from the precompression chamber 4 disconnects (see also 3 ).

Die Grundfläche des Trägers für Zündkerze und inneren Zylinderring 14 zum Äußeren des Zylinders 6 stellt die feststehende Oberfläche der Brennkammer dar.The base of the carrier for spark plug and inner cylinder ring 14 to the exterior of the cylinder 6 represents the fixed surface of the combustion chamber.

Die Grundfläche des Trägers für Zündkerze und inneren Kolbenring zum Inneren des Zylinders hin stellt die feststehende Oberfläche 10 der Vorverdichtungskammer dar.The base of the spark plug and inner piston ring support towards the interior of the cylinder provides the fixed surface 10 the precompression chamber.

In Schnitt 20 sind neben Mantelaußenfläche und Träger 12 für die Zündkerze 9 sowie inneren Zylinderring 14 die verbindenden Träger zwischen diesen Komponenten dargestellt. Die Aussparungen führen die verbindenden Pleuel der beiden Kolben und lassen Raum für den Gaswechsel zwischen Vorverdichtungskammer 4 und Brennkammer 3 (siehe auch 3). In Schnitt 18 sind ebenfalls vier über die Mantelfläche gleichverteilte Vorverdichtungskammereinlassschlitze 13 dargestellt, über die das Verbrennungsgemisch seinen Zugang zur Vorverdichtungskammer findet.In section 20 are next to outer shell surface and carrier 12 for the spark plug 9 as well as inner cylinder ring 14 the connecting beams are shown between these components. The recesses guide the connecting rods of the two pistons and leave room for the gas exchange between the precompression chamber 4 and combustion chamber 3 (see also 3 ). In section 18 are also four evenly distributed over the lateral surface Vorverdichtungskammereinlassschlitze 13 through which the combustion mixture finds its access to the precompression chamber.

Die Komponente im Längsschnitt stellt eine Generatorspule 11 dar, in die mittels eines radial wirkenden beweglichen Magnetfeldes ein Strom induziert wird, der als elektrischer Generatorstrom entnommen wird. Der Kolben 2 oszilliert im Zylinder 1. Entsprechend wird ein Wechselstrom in die Generatorspule 11 induziert und kann von ihr entnommen werden. Aus Gründen der darstellerischen Vereinfachung wird angenommen, dass durch die Vorverdichtungskammereinlassschlitze 13 nur unverbranntes Brenngas 7 und durch die Auslassschlitze 15 nur verbranntes Brenngas 8 dringen kann (siehe 3 bis 7). Die für den Betrieb notwendigen Anordnungen wie Einspritzung beziehungsweise Vergaser vor den Vorverdichtungskammereinlassschlitzen 13 oder ein den Auslassschlitzen 15 nachgeordneter Auspuff sind in dieser und in den folgenden Figuren deshalb nicht dargestellt.The component in longitudinal section represents a generator coil 11 in which by means of a radially acting movable magnetic field, a current is induced, which is taken as an electric generator current. The piston 2 oscillates in the cylinder 1 , Accordingly, an alternating current in the generator coil 11 induced and can be taken from her. For the sake of illustrative simplicity, it is assumed that through the precompression chamber inlet slots 13 only unburned fuel gas 7 and through the outlet slots 15 only burned fuel gas 8th can penetrate (see 3 to 7 ). The necessary arrangements for operation, such as injection or carburetor before the Vorverdichtungskammereinlassschlitzen 13 or one of the outlet slots 15 subordinate exhaust are therefore not shown in this and in the following figures.

2 zeigt den Kolben 2. In Schnitt 26 ist das Kolbenende dargestellt, dessen Kolbengrundfläche 5 zum Kolbeninneren die äußere Begrenzung der Brennkammer 3 zeigt. Er enthält den Kolbenring 21, der ein Ausströmen des Brenngases 7 in Richtung außerhalb der Brennkammer 3 verhindert (vergleiche 3). In Schnitt 29 sind die Auslassschlitze 25 der Brennkammer 3 dargestellt (vergleiche 3). In Schnitt 28 ist die innere Mantelfläche der Brennkammer 3 dargestellt (vergleiche 3). Der Brennkammermantel trägt einen Kolbenring 22, der ein Ausströmen des Brenngases 8 in den Generatorinnenbereich und in die Vorverdichtungskammer 4 sowie ein Entweichen des vorverdichteten Brenngases 7 in die Brennkammer 3 verhindert. 2 shows the piston 2 , In section 26 is the piston end shown, the piston base 5 to the piston interior, the outer boundary of the combustion chamber 3 shows. It contains the piston ring 21 , which is an outflow of the fuel gas 7 towards the outside of the combustion chamber 3 prevents (compare 3 ). In section 29 are the outlet slots 25 the combustion chamber 3 shown (compare 3 ). In section 28 is the inner surface of the combustion chamber 3 shown (compare 3 ). The combustion chamber jacket carries a piston ring 22 , which is an outflow of the fuel gas 8th in the generator interior area and in the precompression chamber 4 and an escape of the precompressed fuel gas 7 into the combustion chamber 3 prevented.

In Richtung zum Mittelpunkt des Kolbens 2 verschlankt sich der Kolbenmantel zum inneren und geht in Pleuel über, die in Schnitt 27 dargestellt sind. Die Aussparungen 38 zwischen den Pleuel befinden sich in Längsrichtung deckungsgleich zu den Vorverdichtungskammereinlassschlitzen 13 des Zylinders 1 (vergleiche 1 und 3).Towards the center of the piston 2 the piston skirt slims down to the inside and goes into connecting rod, which in section 27 are shown. The recesses 38 between the connecting rods are in the longitudinal direction congruent with the Vorverdichtungskammereinlassschlitzen 13 of the cylinder 1 (see 1 and 3 ).

In der Mitte des Doppelkolbens befinden sich die Einlassmembran und der Träger für einen elektrischen oder Dauermagneten, dessen Magnetfeld radial nach außen gerichtet ist. Beide Grundflächen des Kolbenmittelstückes 24 bilden die bewegliche Membran ihrer Vorverdichtungskammer 4. Ist die Einlassmembran, also auch 24, zwischen den Vorverdichtungskammern 4 so schmal ausgeführt, dass sie mit einem Kolbenhub den Vorverdichtungskammereinlassschlitze 13 komplett überstreicht, so kommen beide Vorverdichtungskammern mit einem gemeinsamen Einlassschlitz aus (vergleiche 9). Kolbenring (23) verhindert, dass das Brenngas (8) in der Vorverdichtungskammer nicht in das Generatorinnere um das Kolbenmittelstück 24 entweichen kann.In the center of the double piston are the inlet diaphragm and the carrier for an electric or permanent magnet whose magnetic field is directed radially outward. Both bases of the piston centerpiece 24 form the movable membrane of their precompression chamber 4 , Is the inlet membrane, so too 24 , between the precompression chambers 4 made so narrow that they with a piston stroke the Vorverdichtungskammereinlassschlitze 13 completely swept over, so come both Vorverdichtungskammern with a common inlet slot (see 9 ). Piston ring ( 23 ) prevents the fuel gas ( 8th ) in the precompression chamber not into the generator interior around the piston center piece 24 can escape.

Die erfindungsgemäße Lösung zur Beschreibung der Konstruktion des Kolbens ist im Kennzeichen des Patentanspruches 1 beschrieben.The inventive solution for the description of the construction of the piston is in the characterizing part of claim 1 described.

In 3 bis 7 ist der konstruktive Aufbau sowie die Funktionsweise des Motors mit Verbau des Kolbens 2 in der Zylinderkammer 1 dargestellt. Der Kolben schwingt innerhalb des Zylinders mit einer Amplitude zwischen einem unteren und oberen Totpunkt, die durch die Längsdimensionierung von Kolben- und Zylindersegmenten vorgegeben ist. Der Kolben 2 bewegt sich in den 3 bis 6 in Richtung des Pfeiles 30 innerhalb des Zylinders 1. Der Kolben 2 bewegt sich in der 7 in Richtung des Pfeiles 70 innerhalb des Zylinders 1.In 3 to 7 is the structural design and the functioning of the engine with Verbau of the piston 2 in the cylinder chamber 1 shown. The piston oscillates within the cylinder with an amplitude between a lower and upper dead center, which is determined by the longitudinal dimensioning of piston and cylinder segments. The piston 2 moves in the 3 to 6 in the direction of the arrow 30 inside the cylinder 1 , The piston 2 is moving in the 7 in the direction of the arrow 70 inside the cylinder 1 ,

Je nach Stellung des Kolbens 2 im Zylinder 1 ist der Brennkammereinlassschlitz zwischen den Schnitten 17(siehe 1) und 28 (siehe 2) geöffnet oder geschlossen.Depending on the position of the piston 2 in the cylinder 1 is the combustion chamber inlet slot between the cuts 17 (please refer 1 ) and 28 (please refer 2 ) opened or closed.

Je nach Stellung des Kolbens 2 im Zylinder 1 ist der Vorverdichtungskammereinlassschlitze 13 der Vorverdichtungskammer 4, zwischen den Schnitten 18 (siehe 1) und 27 (siehe 2) geöffnet oder geschlossen.Depending on the position of the piston 2 in the cylinder 1 is the precompression chamber inlet slots 13 the precompression chamber 4 , between the cuts 18 (please refer 1 ) and 27 (please refer 2 ) opened or closed.

Je nach Stellung des Kolbens 2 im Zylinder 1 ist der Auslassschlitz 15, 25 der Brennkammer 3, zwischen den Schnitten 16 (siehe 1) und 29 (siehe 2) geöffnet oder geschlossen.Depending on the position of the piston 2 in the cylinder 1 is the outlet slot 15 . 25 the combustion chamber 3 , between the cuts 16 (please refer 1 ) and 29 (please refer 2 ) opened or closed.

Die erfindungsgemäße Lösung zur Beschreibung der Konstruktion des Kolbens sowie dessen Funktion beim Gaswechsel ist im Kennzeichen des Patentanspruches 2 beschrieben. The inventive solution for the description of the construction of the piston and its function in the gas exchange is in the characterizing part of claim 2 described.

3 zeigt den Motor im Moment des oberen Totpunktes der Kolbengrundfläche 5 an der Zylindergrundfläche. 3 shows the engine at the moment of top dead center of the piston base 5 at the cylinder base.

In Schnitt 33 ist dargelegt, dass die Aussparung 38 des Kolbens und der Vorverdichtungskammereinlassschlitz 13 des Zylinders deckungsgleich sind und dass ein unverbranntes Brenngas 7 in die Vorverdichtungskammer 4 eintreten kann. Bedingt durch den vorherigen Motortakt liegt in der Vorverdichtungskammer 4 ein Unterdruck vor, sodass das Brenngas zügig in die Vorverdichtungskammer vordringen kann. Außerhalb der Vorverdichtungskammereinlassschlitze 13 hat die Vorverdichtungskammer 4 die Form von Schnitt 35, sodass hier aufgrund des Kolbenringes 22 kein Gas entweicht. In Schnitt 32 ist dargestellt, dass der Brennkammereinlassschlitz verschlossen ist und somit die Vorverdichtungskammer 4 gegen die Brennkammer 3 abgedichtet ist. In der Brennkammer 3, dargestellt in Schnitt 34, ist jetzt der Zeitpunkt der höchsten Verdichtung. Das Brenngas 8 ist über die Zündkerze gerade entzündet worden und expandiert. Der Kolben wird in Pfeilrichtung 30 zum Äußeren des Zylinders bis zum unteren Totpunkt geschoben. Die Brennkammer 3 ist dabei gegenüber den Auslassschlitzen 15 und der Vorverdichtungskammer 4 verschlossen wie in Schnitt 31, 32, 34 dargestellt.In section 33 is set out that the recess 38 of the piston and the precompression chamber inlet slot 13 of the cylinder are congruent and that an unburned fuel gas 7 in the precompression chamber 4 can occur. Due to the previous engine cycle is in the Vorverdichtungskammer 4 a negative pressure, so that the fuel gas can advance quickly into the Vorverdichtungskammer. Outside the pre-compression chamber inlet slots 13 has the precompression chamber 4 the shape of cut 35 , so here due to the piston ring 22 no gas escapes. In section 32 It is shown that the combustion chamber inlet slot is closed and thus the precompression chamber 4 against the combustion chamber 3 is sealed. In the combustion chamber 3 , shown in section 34 , is now the time of highest compression. The fuel gas 8th has just been ignited over the spark plug and expanded. The piston is in the direction of the arrow 30 pushed to the outside of the cylinder to bottom dead center. The combustion chamber 3 is opposite to the outlet slots 15 and the precompression chamber 4 closed as in cut 31 . 32 . 34 shown.

4 zeigt die Vorverdichtungskammer 4 im Zeitpunkt der Verdichtung. In Schnitt 44 ist dargelegt, dass die Vorverdichtungskammereinlassschlitze 13 durch das Kolbenmittelstück 24 abgedichtet sind, sodass das Brenngas 7 in der Vorverdichtungskammer 4 nicht aus den Vorverdichtungskammereinlassschlitzen 13 entweichen kann. In Schnitt 48 ist dargelegt, dass die Aussparungen 38 durch die Zylinderwand abgedichtet sind. In Schnitt 43 ist dargestellt, dass die Aufhängung für den Zündkerzenträger 12 Aussparungen enthält, die das Brenngas in Richtung Brennkammer 3 strömen lassen. In Schnitt 47 ist ein Bereich um den Träger (12) dargestellt, in dem der Brennkammerteil des Kolbens 2 geführt wird, wenn die Brennkammer 3 zur Vorverdichtungskammer 4 verschlossen ist. 4 shows the precompression chamber 4 at the time of compaction. In section 44 it is stated that the precompression chamber inlet slots 13 through the piston center piece 24 are sealed so that the fuel gas 7 in the precompression chamber 4 not from the precompression chamber inlet slots 13 can escape. In section 48 is set out that the recesses 38 are sealed by the cylinder wall. In section 43 is shown that the suspension for the spark plug 12 Recesses containing the fuel gas in the direction of the combustion chamber 3 let it flow. In section 47 is an area around the carrier ( 12 ), in which the combustion chamber part of the piston 2 is guided when the combustion chamber 3 to the precompression chamber 4 is closed.

Das Brenngas 7 kann aus der Vorverdichtungskammer 4 nicht entweichen und wird durch Bewegung des Kolbenmittelstücks 24 in Richtung der Oberfläche 10 der Vorverdichtungskammer 4 verdichtet.The fuel gas 7 can from the precompression chamber 4 does not escape and is caused by movement of the piston center piece 24 towards the surface 10 the precompression chamber 4 compacted.

4 zeigt außerdem gleichzeitig die Brennkammer 3 im Zeitpunkt der Expansion des entzündeten expandierenden Brenngases 8. Die Schnitte 41, 42, 45, 46 weisen nach, dass das Brenngas 8 expandiert und nicht entweicht. Der Kolben 2 wird deshalb in Pfeilrichtung 3 zum Zylinderende getrieben. In Schnitt 42 ist dargelegt, dass Kolben 2, Zylinder 6 und Träger 12 der Zündkerzen gegeneinander abgedichtet sind. In Schnitt 46 ist der Teil der Brennkammer dargestellt, der nur durch die Kolbenschale umgeben wird. In Schnitt 41 sind die Auslassschlitze 15 des Kolbens 2 dargestellt, die zwar mit Brenngas gefüllt sind, dies kann aber durch den Zylinder 6 und durch die Kolbenringe 21 und 22 nicht entweichen. In Schnitt 45 ist dargestellt, dass die Auslassschlitze durch die Kolbengrundfläche 5 verschlossen sind. Das Brenngas expandiert und kühlt sich ab. Nach der Entzündung des Brenngases 8 baut sich ein hoher Druck auf, der sich dann bei der Kolbenbewegung in Richtung des unteren Totpunktes abbaut. 4 also shows the combustion chamber at the same time 3 at the time of expansion of the ignited expanding fuel gas 8th , The cuts 41 . 42 . 45 . 46 prove that the fuel gas 8th expands and does not escape. The piston 2 is therefore in the direction of arrow 3 driven to the cylinder end. In section 42 is stated that piston 2 , Cylinder 6 and carriers 12 the spark plugs are sealed against each other. In section 46 is the part of the combustion chamber is shown, which is surrounded only by the piston cup. In section 41 are the outlet slots 15 of the piston 2 although they are filled with fuel gas, but this can be done by the cylinder 6 and through the piston rings 21 and 22 do not escape. In section 45 It is shown that the outlet slots through the piston base 5 are closed. The fuel gas expands and cools down. After ignition of the fuel gas 8th builds up a high pressure, which then degrades during the piston movement in the direction of the bottom dead center.

In 5 ist der Auslass des verbrannten Brenngases 8 dargelegt. Der Kolben 2 hat sich soweit zum unteren Totpunkt bewegt, dass wie in Schnitt 51 dargelegt, die Kolbengrundfläche 5 die Auslassschlitze 15 erreicht hat, sodass die Auslassschlitze des Kolbens 2 und des Zylinders einen Durchgang bilden. Anhand der 5 ist erkennbar, dass der Brennraum 3 unter Vernachlässigung der Auslasschlitze 25 eine nahezu optimale zylindrische Form hat. In der Technik für Verbrennungsmotoren ist bekannt, dass dies die optimale Brennraumform mit einer auf ein Minimum reduzierten Oberfläche für einen geringstmöglichen Wärmeabfluß und eine geringstmögliche Wärmestrahlung ist.In 5 is the outlet of the burned fuel gas 8th explained. The piston 2 has moved so far to bottom dead center, that as in section 51 set out, the piston base 5 the outlet slots 15 has reached, leaving the outlet slots of the piston 2 and the cylinder make a passage. Based on 5 is recognizable that the combustion chamber 3 neglecting the discharge slots 25 has a nearly optimal cylindrical shape. It is known in the art of internal combustion engines that this is the optimum combustion chamber shape with a minimized surface area for lowest possible heat dissipation and heat radiation.

Das Brenngas 8 hat gegenüber der Atmosphäre einen höheren Restdruck und strömt (Pfeilrichtung 56) aus dem Zylinder. In der Vorverdichtungskammer 4 wird der Druck des unverbrannten Brenngases 7 weiterhin erhöht. In den Schnitten 53, 54 ist dargelegt, dass die Vorverdichtungskammer 4 gegen die Brennkammer 3 und Vorverdichtungskammereinlassschlitze 13 abgedichtet ist und dass das Brenngas 4 der Vorverdichtungskammer nur Zugang bis zum Zylinderring 14 des Zündkerzenträgers hat, wie in Schnitt 52, 55 gezeigt.The fuel gas 8th has over the atmosphere a higher residual pressure and flows (arrow 56 ) out of the cylinder. In the precompression chamber 4 becomes the pressure of the unburned fuel gas 7 continues to increase. In the cuts 53 . 54 is stated that the precompression chamber 4 against the combustion chamber 3 and precompression chamber inlet slots 13 is sealed and that the fuel gas 4 the precompression chamber only access to the cylinder ring 14 of the spark plug carrier has as in cut 52 . 55 shown.

In 6 wird der Gasaustausch zwischen Vorverdichtungskammer 4 und Brennkammer 3 dargestellt. Der Auslass des Brenngases ist in der Phase zwischen 5 und 6 nahezu abgeschlossen. In der Brennkammer 3 herrscht nur noch ein geringer Überdruck gegenüber der Aussenatmosphäre. Das dort noch vorhandene verbrannte Brenngas 8 hat die Brennkammer im Wesentlichen verlassen. Das Brenngas 7 aus der Vorverdichtungskammer 4, Schnitt 62 und 65, dringt in die Brennkammer 3 vor, treibt das verbrannte Brenngas 8 aus beziehungsweise das Brenngas 7 vermischt sich teilweise mit dem verbrannten Brenngas 8 des Vortaktes. Das Volumen der Vorverdichtungskammer 4 ist so bemessen, dass das Brenngas 7 das Restvolumen im unteren Totpunkt der Vorverdichtungskammer 4 und der Brennkammer ausfüllt. Lediglich die Auslassschlitze 25 des Kolbens sollten nur teilweise neu befüllt sein, damit keine unverbrannten Brenngase 7 über die Auslassschlitze 15 in die Außenatmosphäre gelangen, wie in Schnitt 61 gezeigt. In der Brennkraftmaschine nach Patent DE 30 29 287 C2 ist im Brennraum nur ein Auslassschlitz im Zylinder, nicht aber im Kolben vorhanden. Das bedeutet, dass das nachströmende frische Brenngas sehr leicht bereits in den Auslassschlitz des Zylinders gelangen kann, da es nicht wie in der hier gezeigten erfindungsgemäßen Lösung den Weg über den verengenden Kanal eines Auslassschlitzes im Kolben nehmen muss. Das bedeutet, dass die Grenzschicht zwischen verbranntem Gas und Frischgas sehr klein ist. Der Motor wird nur eine geringe Menge unverbrannten Brenngases abgeben. In Schnitt 63 ist gezeigt, dass die Vorverdichtungskammer 4 noch kein Brenngas 7 einlässt, bis das Brenngas 7 sich in Vorverdichtungskammer 4 und Brennkammer 3 gleichmäßig verteilt hat, d. h. die Brennkammereinlassschlitze zwischen den Schnitten 62 und 64 sind noch geöffnet und der Zylinderring 14 dichtet noch nicht ab.In 6 is the gas exchange between the precompression chamber 4 and combustion chamber 3 shown. The outlet of the fuel gas is in phase between 5 and 6 almost completed. In the combustion chamber 3 there is only a slight overpressure compared to the outside atmosphere. The still existing burned fuel gas 8th has essentially left the combustion chamber. The fuel gas 7 from the precompression chamber 4 , Cut 62 and 65 , penetrates into the combustion chamber 3 before, drives the burned fuel gas 8th off or the fuel gas 7 partially mixes with the burned fuel gas 8th of the prelude. The volume of the precompression chamber 4 is sized so that the fuel gas 7 the residual volume at the bottom dead center of the precompression chamber 4 and the combustion chamber fills. Only the outlet slots 25 of the piston should only be partially refilled, so that no unburned fuel gases 7 over the outlet slots 15 get into the outside atmosphere, as in section 61 shown. In the internal combustion engine according to patent DE 30 29 287 C2 is in the combustion chamber only one outlet slot in the cylinder, but not available in the piston. This means that the incoming fresh fuel gas can very easily already reach the outlet slot of the cylinder, since it does not have to travel the narrowing channel of an outlet slot in the piston, as in the solution according to the invention shown here. This means that the boundary layer between burned gas and fresh gas is very small. The engine will only emit a small amount of unburned fuel gas. In section 63 is shown that the precompression chamber 4 still no fuel gas 7 lets in until the fuel gas 7 yourself in precompression chamber 4 and combustion chamber 3 evenly distributed, ie the combustion chamber inlet slots between the cuts 62 and 64 are still open and the cylinder ring 14 does not seal yet.

In 7 wird der Motor beim Verdichten des unverbrannten Brenngases 7 gezeigt. Der Kolben 2 bewegt sich aus Sicht des linken betrachteten Teilzylinders 1 in Pfeilrichtung 70 in der Mitte des Motors. Die Bewegung wird durch den einsetzenden Verbrennungsvorgang und Expansion in der Brennkammer des rechten Teilzylinders verursacht. Das Ausströmen des verbrannten Brenngases 8 ist abgeschlossen. In den Schnitten 71, 72, 74 ist gezeigt, dass die Brennkammer 3 gegen Außenatmosphäre und Vorverdichtungskammer 4 abgedichtet ist. Somit wird das unverbrannte Brenngas 7 verdichtet, siehe Schnitt 75. In den Schnitten 72 und 77 ist gezeigt, dass die Vorverdichtungskammer 4 gegen die Brennkammer 3 sowie die Einlassschlitze 13 abgedichtet ist. Aus dem Vortakt befindet sich in der Vorverdichtungskammer noch unverbranntes Brenngas 7, das nun aufgrund der Expansion der Vorverdichungskammer 4 unter Unterdruck (gegenüber Restdruck in Brennkammer und Vorverdichtungskammer in 6) gerät (siehe auch Schnitte 73 und 76). Damit beginnt der Verbrennungskreislauf wieder entsprechend 3.In 7 the engine becomes when compressing the unburned fuel gas 7 shown. The piston 2 moves from the perspective of the left-hand subcylinder considered 1 in the direction of the arrow 70 in the middle of the engine. The movement is caused by incipient combustion and expansion in the combustion chamber of the right sub-cylinder. The outflow of the burned fuel gas 8th is closed. In the cuts 71 . 72 . 74 is shown that the combustion chamber 3 against outside atmosphere and precompression chamber 4 is sealed. Thus, the unburned fuel gas 7 compacted, see section 75 , In the cuts 72 and 77 is shown that the precompression chamber 4 against the combustion chamber 3 as well as the inlet slots 13 is sealed. From the Vortakt is still unburned fuel gas in the precompression chamber 7 now due to the expansion of the pre-compression chamber 4 under reduced pressure (compared to residual pressure in combustion chamber and precompression chamber in 6 ) device (see also sections 73 and 76 ). Thus, the combustion cycle starts again accordingly 3 ,

Der in 3 bis 7 dargestellte Gaswechsel lässt den Kolben 2 im Zylinder 1 zwischen einem oberen und unteren Totpunkt hin- und herschwingen. In der Technik ist bekannt, dass über ein radial wirkenden, in einer Spule schwingenden Magneten und die Kraft, die mit der Bewegung einhergeht, ein Strom in eben diese Generatorspule 11 induziert werden kann. Aufgrund der Bewegung des Kolbens gegenüber dem Zylinder kann bei einem konstanten Magnetfeld ein Wechselstrom aus der Generatorspule 11 entnommen werden, der zum Beispiel gleichgerichtet und dann in einer Batterie gespeichert oder elektromotorisch in mechanische Rotation gewandelt werden kann. Dies kommt insbesondere in der Antriebstechnik für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge zur Anwendung, die in der Technik als serielle Hybridfahrzeuge bekannt sind. Aufgrund des geringen Gewichtes und des guten Wirkungsgrades wird die hier vorgestellte erfindungsgemäße Lösung zukünftig auch in der Avionik oder im Schiffsbau zur Anwendung kommen.The in 3 to 7 shown gas exchange leaves the piston 2 in the cylinder 1 swing back and forth between an upper and lower dead center. It is known in the art that through a radially acting magnet oscillating in a coil and the force associated with the movement, a current flows into this same generator coil 11 can be induced. Due to the movement of the piston relative to the cylinder can be at a constant magnetic field, an alternating current from the generator coil 11 taken, for example, rectified and then stored in a battery or can be converted into mechanical rotation by electric motor. This is particularly useful in drive technology for electrically powered vehicles, which are known in the art as serial hybrid vehicles. Due to the low weight and the good efficiency, the inventive solution presented here will in future also be used in avionics or in shipbuilding.

In 8.1 bis 8.3 ist ein Lineargenerator mit einer Magnetfelderregung mittels eines Elektromagneten gezeigt. Über flexible Zuleitungen 86, 87 wird in die Erregerspule 81 ein Strom konduktiv eingeprägt. Solche flexiblen Zuleitungen werden zum Beispiel in der Lautsprechertechnik verwendet, um Lautsprechermembranen in einem Magnetfeld anzutreiben. In 8th FIGS. 1 to 8.3 show a linear generator with magnetic field excitation by means of an electromagnet. Via flexible cables 86 . 87 gets into the exciter coil 81 a current impressed conductive. Such flexible leads are used, for example, in speaker technology to drive loudspeaker membranes in a magnetic field.

Die Spule prägt das Magnetfeld 85 ein. Über die Kraftwirkung des Kolbens 2 und das Magnetfeld 85 wird in die Generatorspule 84 ein Strom induziert.

  • 8.1 zeigt den linken Teilkolben des Lineargenerators im oberen Totpunkt.
  • 8.2 zeigt den linken Teilkolben des Lineargenerators in mittlerer Position.
  • 8.3 zeigt den linken Teilkolben des Lineargenerators im unteren Totpunkt.
The coil shapes the magnetic field 85 one. About the force of the piston 2 and the magnetic field 85 gets into the generator coil 84 induces a current.
  • 8th .1 shows the left sub-piston of the linear generator at top dead center.
  • 8th .2 shows the left sub-piston of the linear generator in the middle position.
  • 8th .3 shows the left partial piston of the linear generator at bottom dead center.

Der Generator ist zwischen den Brennkammern des Kolbens angebracht. Somit werden auf den Generatorblock nur Zugkräfte ausgeübt, da die Expansion den Kolben bei seinem Arbeitstakt immer zum äußeren Bereich des Zylinders zieht. Beim Anlassen des Kolbens wird Strom in die Generatorwicklung eingeprägt. Entsprechend der Stromrichtung von Generator- und Erregerspule wird eine Kraft auf den Kolben ausgeübt und in Bewegung gesetzt. Hierbei wird ebenfalls eine Zugkraft ausgeübt, da für das Komprimieren des Brenngases in der der in Zugrichtung liegenden Brennkammer mehr Gegendruck aufgebaut werden muss als für das Aufbauen des Druckes der in Druckrichtung liegenden Vorverdichtungskammer. Diese Anordnung des Generators ist in der Technik bekannt. Die folgende Beschreibung setzt auf dieses Grundprinzip der Anordnung des Lineargeneratorblockes zwischen den Brennkammern auf.The generator is mounted between the combustion chambers of the piston. Thus, only tensile forces are exerted on the generator block, since the expansion always pulls the piston at its power stroke to the outer region of the cylinder. When the piston is started, current is injected into the generator winding. According to the current direction of the generator and excitation coil, a force is exerted on the piston and set in motion. In this case, a tensile force is also exerted, since more pressure has to be built up for compressing the fuel gas in the combustion chamber lying in the direction of pull than for building up the pressure of the pre-compression chamber in the direction of pressure. This arrangement of the generator is known in the art. The following description is based on this basic principle of the arrangement of the linear generator block between the combustion chambers.

9.1 (9.1 zur Verbesserung der Übersichtlichkeit ohne Magnetfeldlinien) und 9.2 zeigen die elektrische induktive Stromerzeugung durch Zylindermagnetisierung mit zusätzlichen Magneten im Kolben. Es werden in der Mantelfläche des Kolbens und des Zylinders Magnetfeldlinien 95, mindestens 3 über den Radius gleichverteilt auf jeder Teilzylinderseite durch Erregerspulen 92, eingeprägt. Die Magnetkreise verlaufen im Kolben so, dass die radialen Feldlinien mit der Bewegung des Kolbens 90 mitgeführt werden und so in die Generatorspule 84 des Zylinders einen Strom induzieren. Die doppelt schraffierten Flächen des Zylinders 91 und des Kolbens 93, 94, 96 sind magnetisch hochohmig und können kein Magnetfeld führen, sodass die Magnetfeldlinien 95 sich entsprechend ausrichten und zwischen Kolben und Zylinder nur innerhalb der Generatorspule 84, 98 radial verlaufen. Da sie vom Kolben mitgezogen werden, induzieren sie einen Strom in die Generatorspule 84. Die erfindungsgemäße Lösung ist im Kennzeichen der Patentansprüche 3 und 4 beschrieben. 9 .1 (9.1 to improve the clarity without magnetic field lines) and 9.2 show the electric inductive power generation by cylinder magnetization with additional magnets in the piston. There are magnetic field lines in the lateral surface of the piston and the cylinder 95 , at least 3 equally distributed over the radius on each partial cylinder side by exciting coils 92 , impressed. The magnetic circuits extend in the piston so that the radial Field lines with the movement of the piston 90 be carried along and so in the generator coil 84 of the cylinder induce a current. The double hatched areas of the cylinder 91 and the piston 93 . 94 . 96 are magnetically high-impedance and can not conduct a magnetic field, so the magnetic field lines 95 Align accordingly and between piston and cylinder only within the generator coil 84 . 98 run radially. As they are pulled along by the piston, they induce a current in the generator coil 84 , The solution according to the invention is described in the characterizing part of patent claims 3 and 4.

Die Erregerspulen 92 sind im Zylinder verbaut. Somit können sie schleifkontaktfrei angesteuert werden. Der Kolben ist erregerspulenfrei.The excitation coils 92 are installed in the cylinder. Thus, they can be controlled without contact. The piston is exciter coil free.

Ein optionaler zusätzlicher Magnet 99 wird so im Kolben verbaut, dass sein Magnetfeld 97 die Magnetfeldlinien 95 verstärkt und zu höherer Strominduktion beiträgt.An optional additional magnet 99 is installed in the piston so that its magnetic field 97 the magnetic field lines 95 reinforced and contributes to higher current induction.

In 10 ist die elektromagnetische Regelung der Kolbenlage im Zylinder dargestellt. Mit Ausnahme der Dichtungsringe wird der Kolben 102 mit Hilfe der auftretenden Magnetkräfte berührungsfrei im Zylinder 101 geführt.In 10 is the electromagnetic control of the piston position in the cylinder shown. With the exception of the sealing rings, the piston 102 with the help of the magnetic forces occurring without contact in the cylinder 101 guided.

In 10 sei der Kolben gegenüber dem Zylinder und seiner zentralen Mittellinie um den Winkel α 200 in Schieflage. Für den linken und den rechten Teilkolben sind jeweils auf dem Radius gleichverteilt Magnetkreis-Regelungen 201, 202, 203, 204 angebracht. Dann ist der Magnetfluss Φrechts4 219 entsprechend seinem Spalt 224 größer als der Magnetfluss Φrechts2 218 im gegenüberliegenden Spalt 225 und der Magnetfluss Φlinks4 227 entsprechend seinem Spalt kleiner als der Magnetfluss Φlinks2 226 im gegenüberliegenden Spalt. Entsprechend wird auf den rechten Teilkolben eine Magnetkraft F4 221 ausgeübt, die größer ist als die Magnetkraft F2 222. Der Kolben bleibt in diesem Szenario an der Zylinderwandung haften und klemmt. Messen lässt sich der jeweilige Magnetfluß 217, 218, 219, 220 über eine Shuntinduktivität L1(213)=L2(214)=L3(215)=L4(216) und über eine konstante Wechselspannung U1(209)=U2(210)=U3(211)=U4(212). Da der Magnetfluß 219 in seinem Magnetkreis größer ist als im Magnetfluß 2 218, ist seine Induktivität größer. Das hat zur Folge, dass in der Shuntinduktivität L4 216 die darüber abfallende Spannung UI4 208 größer ist als die Spannung UI2 206 über der Shuntinduktivität L2 214. Die jeweilige Wechselspannung 210, 206 sowie 208, 204 lässt sich messen. Die erfindungsgemäße Lösung zur konstruktiven Anordnung der Messung der Lage des Kolbens im Zylinder und zum Verfahren der Bestimmung der radialen Lage des Kolbens im Zylinder ist im Kennzeichen des Patentanspruches 5 beschrieben.In 10 If the piston is opposite the cylinder and its central center line by the angle α 200 in imbalance. For the left and right pistons, magnetic circuit control is equally distributed over the radius 201 . 202 . 203 . 204 appropriate. Then the magnetic flux is Φright4 219 according to his gap 224 greater than the magnetic flux Φright2 218 in the opposite gap 225 and the magnetic flux Φlinks4 227 corresponding to its gap smaller than the magnetic flux Φlinks2 226 in the opposite gap. Accordingly, a magnetic force is applied to the right-hand sub-piston F4 221 exerted, which is greater than the magnetic force F2 222 , In this scenario, the piston sticks to the cylinder wall and jams. The respective magnetic flux can be measured 217 . 218 . 219 . 220 via a shunt inductance L1 (213) = L2 (214) = L3 (215) = L4 (216) and via a constant alternating voltage U1 (209) = U2 (210) = U3 (211) = U4 (212). Since the magnetic flux 219 in its magnetic circuit is greater than in the magnetic flux 2 218 , its inductance is larger. As a result, in the shunt inductance L4 216 the voltage UI4 dropping above it 208 is greater than the voltage UI2 206 above the shunt inductance L2 214 , The respective AC voltage 210 . 206 such as 208 . 204 can be measured. The inventive solution for the structural arrangement of the measurement of the position of the piston in the cylinder and the method of determining the radial position of the piston in the cylinder is in the characterizing part of claim 5 described.

Über einen Steuerbaustein lässt sich der Magnetfluß und damit die punktuelle Magnetkraft zwischen Kolben und Zylinder jeweils in einem Magnetkreis regeln: da UI4 208 größer ist als UI2 206, muss in die Erregerwicklung 2 104 solange ein größerer Gleichstrom eingeprägt werden bis in Erregerwicklung 4 105 die gleich Spannung über UI4 208 abfällt wie über UI2 206. Dann fließt durch beide Magnetkreise der gleiche Magnetfluß. Beide Magnetkreise üben zwischen Kolben und Zylinder die gleiche Kraft aus und der Teilkolben befindet sich nach Ausregelung wieder in Mittellage. Bei ausgeregelter Lage des Kolbens sind also die Magnetflüsse der Magnetkreise und damit die wirkenden Kräfte auf den Kolben gleich. Der Kolben wird unter Vernachlässigung der Schwerkraft bei Ausregelung radial in jede Richtung nach außen gezogen. Die durch den Magnetfluß ausgelöste Magnetkraft in magnetisierbaren Materialien ist ein in der Technik bekanntes physikalisches Wirkprinzip und kommt bei allen Elektromagneten zur Anwendung. Sinngemäß gilt diese elektromagnetische Regelung für beide Teilzylinder. Der Kolben wird also durch mindestens drei Magnetkreise pro Teilzylinder in der Mittellage gehalten und berührungsfrei im Zylinder geführt. Zusammengefasst lässt sich die radiale Lage des Teilkolbens aus der Differenz der Magnetflüsse durch Messung beaufschlagter Wechselspannung in ihren Erregerwicklungen regeln. Die erfindungsgemäße Lösung zur konstruktiven Anordnung und Funktion der radialen Positionierung und Regelung des Kolbens im Zylinder ist im Kennzeichen des Patentanspruches 5 beschrieben.Via a control module, the magnetic flux and thus the selective magnetic force between piston and cylinder can be controlled in each case in a magnetic circuit: since UI4 208 is larger than UI2 206 , must be in the excitation winding 2 104 as long as a larger direct current are impressed until in excitation winding 4 105 the same voltage over UI4 208 drops off like over UI2 206 , Then the same magnetic flux flows through both magnetic circuits. Both magnetic circuits exert the same force between the piston and the cylinder and the partial piston is again in the middle position after adjustment. In a regulated position of the piston so the magnetic flux of the magnetic circuits and thus the forces acting on the piston are the same. The piston is pulled out neglecting the gravity in balancing radially outward in any direction. The magnetic force induced by the magnetic flux in magnetizable materials is a physical working principle known in the art and is used in all electromagnets. Analogously, this electromagnetic control applies to both partial cylinders. The piston is thus held by at least three magnetic circuits per partial cylinder in the middle position and guided without contact in the cylinder. In summary, the radial position of the sub-piston can be regulated from the difference of the magnetic fluxes by measuring AC voltage applied in their field windings. The inventive solution to the structural arrangement and function of the radial positioning and control of the piston in the cylinder is described in the characterizing part of claim 5.

Je nach axialer Lage des Kolbens im Zylinder überlappen die radialen magnetfeldführenden Grenzschichten von Kolben und Zylinder in ihrem Eisenkreis. Demzufolge ändern sich für alle 4 Magnetflüsse eines Teilzylinders gleichermaßen der magnetische Widerstand und damit deren Induktivität, die über ihre Shuntinduktivität und eingeprägter Mess-Wechselspannung gemessen werden kann.Depending on the axial position of the piston in the cylinder overlap the radial magnetic field leading boundary layers of the piston and cylinder in their iron circle. Consequently, the magnetic resistance and thus its inductance, which can be measured via its shunt inductance and impressed alternating measurement voltage, likewise change for all four magnetic fluxes of a subcylinder.

In 13 ist die mechanische Leistungsabnahme durch rotatorischen Abtrieb für einen Doppelzylinder und einen Doppelkolben dargestellt. Anstelle eines Generatorblockes zwischen den Brennräumen enthält der Motor eine Kurbelwelle 114, ein Pleuel 115 eine an einem Teilzylinder angeschlagene Aufnahme der Pleuellagerung 116 und Verbindungspleuel 113, über die linker 112 und rechter 117 Teilkolben verbunden sind, und über die der linke Teilkolben seine Kraft an Pleuel 115 und Kurbelwelle 114 weiterleitet und in eine rotatorische Bewegung umsetzt. 11.1 zeigt den Kolben im Moment der Zündung und des Einlasses des Brennstoffes in die Vorverdichtungskammer. 11.2 zeigt den Kolben im Moment der Arbeit (Expansion) in der Brennkammer und Verdichtung in der Vorverdichtungskammer. 11.3 zeigt den Kolben im Moment des Auslasses des verbrannten Brenngases und Einspülung des Brenngases aus der Vorverdichtungs- in die Brennkammer. 11.4 zeigt den Kolben im Moment der Verdichtung des Brenngases in der Brennkammer und Unterdruckbildung in der Vorverdichtungskammer (vergleiche 3 bis 7). Solche Kurbelwellenabtriebe sind in der Technik bekannt. Die Abtriebsvariante verliert mit dem mechanischen Abtrieb an Wirkungsgrad, da die zusätzlich verbaute Pleuel 115 und Kurbelwelle 114 aufgrund ihrer Massenträgheit die Kolbenbeschleunigung erschweren und somit eine geringere Verdichtung erfordern. Sie stellt jedoch für Anwendungsfälle, in denen ein simpler rotatorischer Antrieb erforderlich ist, die kostengünstigste Lösung dar. Die erfindungsgemäße Lösung zur Anordnung eines rotatorischen Abtriebs ist im Kennzeichen des Patentanspruches 6 beschrieben.In 13 is the mechanical power decrease by rotary output for a double cylinder and a double piston shown. Instead of a generator block between the combustion chambers, the engine includes a crankshaft 114 , a connecting rod 115 a struck at a partial cylinder recording of conrod bearing 116 and connecting rods 113 , on the left 112 and right 117 Partial pistons are connected, and on the left part of the piston force on the connecting rod 115 and crankshaft 114 forwarded and converted into a rotational movement. 11 .1 shows the piston at the moment of ignition and inlet of fuel in the precompression chamber. 11 .2 shows the piston at the moment of work (expansion) in the combustion chamber and compression in the precompression chamber. 11 .3 shows the piston at the moment of the outlet of the burned fuel gas and flushing of the fuel gas the precompression in the combustion chamber. 11 4 shows the piston at the moment of compression of the combustion gas in the combustion chamber and underpressure formation in the precompression chamber (cf. 3 to 7 ). Such crankshaft outputs are known in the art. The output variant loses with the mechanical output efficiency, since the additionally installed connecting rod 115 and crankshaft 114 due to their inertia complicate the piston acceleration and thus require less compaction. However, it represents the most cost-effective solution for applications in which a simple rotary drive is required. The solution according to the invention for the arrangement of a rotary output is characterized in the characterizing part of claim 6 described.

Diese Variante lässt sich auch mit einer elektromagnetischen Kolbenführung nach den 9 und 10 betreiben. Dabei treten bei der Stellung der Kurbelwelle in 11.2 und 11.4 die größten Seitenkräfte auf den Kolben auf, d. h. die Kurbelwelle befindet sich im rechten Winkel zur Kolbenlängsachse. Dafür wird die elektromagnetische Kolbenführung so ausgelegt, dass sie dafür die größten Kräfte kompensieren kann, d. h., die Magnetkreise maximaler Leistung befindet sich hier im Schnitt der Figurebene oberhalb und unterhalb des Kolbens. Magnetkreise kleiner Leistung genügen, den Kolben in der Ebene der Kurbelwelle zu halten. Da der Kolben durch Kurbelwelle und Pleuel geführt wird, ist eine axiale Messung der Kolbenlage nicht notwendigerweise erforderlich. Das heißt, dass die Regelung nur die Differenz-Magnetflüsse der Magnetkreise berücksichtigen muss. Enthält der Doppelzylinder nicht nur die elektromagnetisch Kolbenführung sondern auch eine Generatorspule, kann diese gleichzeitig Strom abführen und den Motor anlassen. Damit würde sie die in herkömmlichen Verbrennungsmaschinen erforderlichen Generator und Anlasser ersetzen. Die erfindungsgemäße Lösung der Anordnung zur konstruktiven Lösung der elektromagnetischen Kolbenlageregelung in einem rotorisch wirkenden Doppelkolben-Motor ist im Kennzeichen des Patentanspruches 5 beschrieben. Wird der Motor nicht mit einer elektromagnetischen Kolbenlageregelung ausgestattet, so muss wie bei herkömmlichen Verbrennungsmaschinen der Kolben im Zylinder geschmiert werden.This variant can also be with an electromagnetic piston guide after the 9 and 10 operate. This occurs in the position of the crankshaft in 11 .2 and 11.4 the greatest lateral forces on the piston, ie the crankshaft is at right angles to the piston longitudinal axis. For this, the electromagnetic piston guide is designed so that it can compensate for the greatest forces, ie, the magnetic circuits of maximum power is here in the section of the plane above and below the piston. Magnetic circuits of low power are sufficient to keep the piston in the plane of the crankshaft. Since the piston is passed through the crankshaft and connecting rod, an axial measurement of the piston position is not necessarily required. This means that the control only has to take into account the differential magnetic fluxes of the magnetic circuits. If the double cylinder not only contains the electromagnetic piston guide but also a generator coil, it can simultaneously dissipate current and start the engine. This would replace the generator and starter required in conventional combustion engines. The inventive solution of the arrangement for constructive solution of the electromagnetic piston position control in a rotor-acting double-piston engine is described in the characterizing part of claim 5. If the engine is not equipped with an electromagnetic piston position control, the piston in the cylinder must be lubricated as in conventional combustion engines.

In 13 ist die mechanische Leistungserzeugung über rotatorischen Abtrieb mittels Kurbelwelle und Pleuelstange für einen Einfachzylinder und einen Einfachkolben dargestellt. In Abwandlung zum Motor in 11 sind Zylinder 141 und Kolben 142 nicht doppelt, sondern einfach ausgeführt. Die Energie zum Verdichten des Brennstoffes in der Brennkammer und zur Erzeugung des Unterdruckes in der Vorverdichtungskammer wird dabei über die Kurbelwelle 143 und Pleuel 144 eingebracht. Der Motor ist in zwei Varianten angeben. In 13.1 ist eine Variante beschreiben, in der der Kolben 142 im Arbeitstakt Zugkräfte, d. h. bei Verbrennung des Brenngases, auf Pleuel 144 und Kurbelwelle 143 ausübt. Damit wird die Verkantung des Kolbens 142 im Zylinder 141 minimiert. In 13.2 ist eine Variante beschreiben, in der der Kolben 152 im Arbeitstakt Druckkräfte, d. h. bei Verbrennung des Brenngases, auf Pleuel 154 und Kurbelwelle 153 ausübt. Das Pleuel ist hier direkt am Brennraum angebracht. Die vom Brennraum ausgehende Kraft muss nicht über Stege zur Membran der Vorverdichtungskammer geführt werden, sondern kann direkt abgenommen werden.In 13 is shown the mechanical power generation via rotary output by means of crankshaft and connecting rod for a single cylinder and a single piston. In modification to the engine in 11 are cylinders 141 and pistons 142 not double, but simply executed. The energy for compressing the fuel in the combustion chamber and for generating the negative pressure in the Vorverdichtungskammer is doing over the crankshaft 143 and connecting rods 144 brought in. The engine is available in two variants. In 13 .1 is a variant describe in which the piston 142 In the power stroke forces, ie combustion of the fuel gas, on connecting rods 144 and crankshaft 143 exercises. This is the tilting of the piston 142 in the cylinder 141 minimized. In 13 .2 is a variant describe in which the piston 152 In the working cycle pressure forces, ie combustion of the fuel gas, on connecting rods 154 and crankshaft 153 exercises. The connecting rod is attached directly to the combustion chamber. The force emanating from the combustion chamber does not have to be led via webs to the diaphragm of the precompression chamber, but can be removed directly.

Auch diese Variante lässt sich mit einer elektromagnetischen Kolbenführung nach den 9 und 10 betreiben. Bedingt durch die um mehr als die Hälfte verkürzte Länge des Kolbens ist die Regelung schwieriger als beim Doppelkolben aus 11, da die kurbelwellen- und pleuelbedingten Querkräfte im Wesentlichen im Punkt der Pleuelaufnahme 155 vom Kolben auf den Zylinder wirken. Da der Kolben hier sein Ende hat, muss in diesem Punkt eine besonders hohe Gegenkraft zur Regelung aufgewendet werden.This variant can be with an electromagnetic piston guide after the 9 and 10 operate. Due to the shortened by more than half the length of the piston, the control is more difficult than the double piston 11 , as the crankshaft and connecting rod-related transverse forces substantially at the point of the connecting rod 155 from the piston to the cylinder. Since the piston has its end here, a particularly high counterforce to the control must be used in this point.

In 12 ist die elektrische kapazitive Leistungserzeugung des Motors dargestellt. Vor den Oberflächen des Kolbens 122, 129 wird jeweils eine Anode 121, 136 angebracht, die auf eine Gleichspannungsquelle 131 gegenüber der Kathode aufgeladen werden. In der Technik ist bekannt, dass aus einem solchen vorgespannten Kondensatorsystem elektrische Ladung entnommen werden kann, wenn man den Abstand der Platten verändert. Dies wird durch das Schwingen des Kolbens 124 innerhalb des Zylinders (mit einer Amplitude zwischen einem unteren und oberen Totpunkt erreicht). In 12.2 ist das elektrische Ersatzschaltbild dargestellt. Das System aus Anode 121 und der verschiebbaren Kathode 122 stellt mit den verbauten Komponenten eine Wechselspannungsquelle 135 dar, die zur Gleichspannungsquelle 131 über eine Induktivität 130 verbunden ist, sodass kein Wechselstrom hindurchfließt und die Gleichspannungsquelle 131 nicht belastet wird. Die Wechselspannungsquelle 135 ist wechselstromseitig über den Kondensator 134 mit dem Gleichrichter 133 verbunden, in der der Wechselstrom gleichgerichtet und in der Batterie 132 gespeichert wird. Je nach Verbauraum kann die kapazitive Leistungsentnahme auf jeder Fläche realisiert werden, bei der sich der Abstand ändert, also zum Beispiel auch auf den Oberflächen von Zündkerzenhalterung 125 und Vorverdichtungsmembran 126. Um den Kolben als Elektrode auf ein bestimmtes elektrisches Potenzial gegenüber festzulegen, wird er galvanisch mit dem Zylinder über eine flexible Leitung 127 gekoppelt.In 12 is the electrical capacitive power generation of the engine shown. In front of the surfaces of the piston 122 . 129 each becomes an anode 121 . 136 attached to a DC source 131 charged to the cathode. It is known in the art that electrical charge can be taken from such a biased capacitor system by changing the spacing of the plates. This is done by the swinging of the piston 124 within the cylinder (reached with an amplitude between a lower and upper dead center). In 12 .2 the electrical equivalent circuit diagram is shown. The system of anode 121 and the displaceable cathode 122 provides with the installed components an AC voltage source 135 representing the DC voltage source 131 via an inductance 130 is connected so that no alternating current flows through and the DC voltage source 131 is not charged. The AC voltage source 135 is on the AC side via the capacitor 134 with the rectifier 133 connected, in which the alternating current rectified and in the battery 132 is stored. Depending on the installation space, the capacitive power extraction can be realized on any surface in which the distance changes, so for example on the surfaces of spark plug holder 125 and precompression membrane 126 , To set the piston as an electrode opposite to a specific electrical potential, it is galvanically connected to the cylinder via a flexible conduit 127 coupled.

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bis 4 hat den Vorteil, dass das Abgasverhalten aufgrund seiner genannten konstruktiven Eigenschaften gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich verbessert werden kann und trotzdem die bekannten Vorteile des guten Wirkungsgrades und dessen einfachen Aufbaues verwendet werden können.The arrangement according to the invention with the characterizing features of claims 1 to 4 has the advantage that the exhaust behavior due to its structural properties mentioned compared to known arrangements can be significantly improved and still the known advantages of good efficiency and its simple structure can be used.

Ferner hat die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 5 den Vorteil, dass das Lauf- und Regelverhalten mittels seiner elektromagnetischen Kolbenlageregelung gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich verbessert werden kann und trotzdem die bekannten Vorteile des einfachen Aufbaues verwendet werden können.Furthermore, the arrangement according to the invention with the characterizing features of claim 5 has the advantage that the running and control behavior can be significantly improved by means of its electromagnetic piston position control over known arrangements and still the known advantages of the simple structure can be used.

Ferner hat die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen seiner Ansprüche 5 und 6 den Vorteil, dass für eine Variante mit mechanischer rotatorischer Kraftabnahme das Abgasverhalten und Führung des Kolbens im Zylinder gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich verbessert werden können und trotzdem die bekannten Vorteile des einfachen Aufbaues verwendet werden können.Furthermore, the arrangement according to the invention with the characterizing features of claims 5 and 6 has the advantage that for a variant with mechanical rotary force decrease the exhaust behavior and leadership of the piston in the cylinder can be substantially improved over known arrangements and still the known advantages of simple construction are used can.

In der Technik häufig verwendete Viertakt-Verbrennungsmotoren bestehen aus mehr als eintausend mechanischen Teilen. Der hier beschriebene Motor besteht aus weniger als einhundert mechanischen und elektromechanischen Teilen und ist damit günstiger zu fertigen. Außerdem lässt sich auch diese Bauform eines Freikolbenlineargenerators, mechanisch als Antriebssystem vom Restsystem entkoppeln. Kraftstoff wird über eine flexible Kunststoffleitung zugeführt. Elektrischer Strom wird über zwei flexible elektrische Leitungen abgeführt. Damit lässt sich ein solcher Freikolbenlineargenerator auch akustisch gut entkoppeln und kapseln. Aufgrund seines geringen Bauraumes und seines sehr guten Wirkungsgrades, die mit der Abfuhr nur sehr geringer Wärme- und Abgasmengen verbunden ist, ist eine Kapselung einfach konstruierbar. Dies kommt insbesondere bei der Anwendung in Kraftfahrzeugen zum Tragen. Hier müssen bisher herkömmlicher Verbrennungsmotor, Getriebe und Antriebswellen zur akustischen Entkopplung von der Karosserie und zur Vermeidung von Körperschall aufwändig geführt und gelagert werden. Bisher bekannte Zweitaktfreikolbenmotoren ohne zusätzliche Ventiltrieb ( DE 30 29 287 C2 ) mit dem genannten Vorteil der geringen Bauteilanzahl haben aber bisher das brennkammerbauformbedingte Problem ihrer unsauberen Verbrennung und den damit einhergehenden Abgasen. Der Brennraum hat Oberflächen zum Verbindungspleuel, dass durch ihn hindurchläuft, d. h. er hat die Negativform eines Hohlzylinders mit Innenzylinder beziehungsweise die Form eines Hohlringes. Hier ist die wärmeabführende Oberfläche des Zweitaktfreikolbenmotors nach DE 30 29 287 C2 sehr viel größer als in der hier vorgestellten erfindungsgemäßen Lösung. Die Brennraumform in dieser erfindungsgemäßen Lösung entspricht der eines Zylinders mit Ausformungen an den Auslassschlitzen. Sie kommt damit der rein zylindrischen Idealform für Verbrennungsmotoren wesentlich näher und hat somit einen höheren Wirkungsgrad und eine sauberere Verbrennung. Damit wird dann weniger Wärme in das Innere des Kolbens abgeführt. Hier akkumulierte Wärme kann einem optional verbauten Dauermagneten schaden, die in der Regel Betriebstemperaturen bis 150 Grad Celsius akzeptieren. Damit die Verbrennung in bisherigen Zweitaktfreikolbenmotoren mit zentralem Verbindungspleuel ( DE 30 29 287 C2 ) gleichmäßig verlaufen kann, ist es erforderlich, an mindestens zwei über den Radius der ringförmige Brennkammer gleichverteilten Punkten die Verbrennung gleichzeitig zu zünden, damit die Verbrennung symmetrisch zur Achse verlaufen kann. In der erfindungsgemäßen Lösung ist genau eine Zündkerze zentral in der Achse angebracht. Die Verbrennung breitet sich damit von einem Punkt aus gleichmäßig in alle Richtungen aus und führt zu einer gleichmäßigeren und sauberen Verbrennung.Four-stroke internal combustion engines commonly used in the art consist of more than one thousand mechanical parts. The motor described here consists of less than a hundred mechanical and electromechanical parts and is thus cheaper to manufacture. In addition, this design of a free-piston linear generator can be mechanically decoupled from the rest system as a drive system. Fuel is supplied via a flexible plastic pipe. Electric power is dissipated via two flexible electrical lines. Thus, such a free-piston linear generator can also decouple acoustically good and encapsulate. Due to its small installation space and its very good efficiency, which is associated with the removal of only very small amounts of heat and exhaust gas, encapsulation is easy to construct. This is particularly useful when used in motor vehicles. Here conventional combustion engine, transmission and drive shafts for acoustic decoupling of the body and to avoid structure-borne noise have been traditionally performed and stored. Previously known two-stroke free-piston engines without additional valve train ( DE 30 29 287 C2 ) with the said advantage of the small number of components but so far have the combustion chamber design-related problem of their unclean combustion and the associated exhaust gases. The combustion chamber has surfaces for Verbindungspleuel that passes through it, ie it has the negative mold of a hollow cylinder with inner cylinder or the shape of a hollow ring. Here is the heat dissipating surface of the two-stroke free-piston engine after DE 30 29 287 C2 much larger than in the inventive solution presented here. The combustion chamber shape in this solution according to the invention corresponds to that of a cylinder with formations at the outlet slots. It is thus much closer to the purely cylindrical ideal form for internal combustion engines and thus has a higher efficiency and a cleaner combustion. This then less heat is dissipated into the interior of the piston. Heat accumulated here can damage an optionally installed permanent magnet, which generally accepts operating temperatures up to 150 degrees Celsius. So that the combustion in previous two-stroke free-piston engines with central Verbindungspleuel ( DE 30 29 287 C2 ), it is necessary to simultaneously ignite the combustion at at least two points equally distributed over the radius of the annular combustion chamber so that the combustion can be symmetrical with respect to the axis. In the solution according to the invention exactly one spark plug is mounted centrally in the axle. The combustion spreads from one point evenly in all directions and leads to a more even and clean combustion.

Ferner haben bisherige Zweitaktfreikolbenmotoren, die auf ihre Leistung abführende Mimik Druckkraft ausüben, im Startfall das Problem, dass der Kolben sehr leicht im Zylinder verkanntet und eine sehr hohe Losbrechkraft erforderlich ist, um die Reibung zu überwinden. In der erfindungsgemäßen Lösung werden die Pleuel mehrfach und über den Radius gleichverteilt an der Mantelfläche geführt. Dadurch ist bei gegebener gleicher Zugfestigkeit zwischen diesen Varianten die erfindungsgemäße Lösung wesentlich biegesteifer. Die Grundflächen der Kolben an Brennkammer und Einlassmembran bleiben im Betrieb bei Anregung durch die Verbrennungsvorgänge streng parallel zueinander. Der Kolben lässt sich im Zylinder besser führen und regeln, weil die regelnden Magnetkreise an der Mantelfläche jeweils über ein eigenes Verbindungspleuel geführt werden können und so besser voneinander entkoppelt sind. Optional im Kolben befindliche Dauermagneten zur Verstärkung des Erregerfeldes sind aufgrund der elektromagnetischen Kolbenlageregelung weniger mechanischen Stößen ausgesetzt. Mit den Ansprüchen 1 bis 5 sind für diese Probleme mit Hilfe der zylindernahen Verbindungspleuel und der elektromagnetische Kolbenlageregelung Lösungen angegeben. Eine elektromagnetische Kolbenlageregelung zentriert über ihre Magnetkräfte den Kolben im Zylinder. Gleichzeitig wird über die Erzeugung eines magnetischen Feldes durch die elektromagnetische Kolbenlageregelung ein Strom in die Generatorspule induziert, der dann durch einen Permanentmagneten im Kolben verstärkt werden kann und als Generatorstrom entnommen wird. Die erfindungsgemäße Lösung zur Beschreibung von Konstruktion und Funktion der Erregerspulenanordnung ist im Kennzeichen des Patentanspruches 5 beschrieben. Gleichzeitig wird über die elektromagnetische Kolbenlageregelung die axiale Lage des Kolbens im Zylinder gemessen, aus der Einspritz- und Zündzeitpunkte ermittelt werden können. In vergleichbaren Motoren ist dafür eine zusätzliche Messeinrichtung, zum Beispiel in Form einer Lichtschranke oder eines Reed-Relais mit geeignetem Magnetfeld im Kolben erforderlich.Furthermore, previous two-stroke free-piston engines, which exert pressure on their performance mimic pressure force in the start case, the problem that the piston is very easily misunderstood in the cylinder and a very high breakout force is required to overcome the friction. In the solution according to the invention, the connecting rods are guided repeatedly and equally distributed over the radius on the lateral surface. As a result, given the same tensile strength between these variants, the inventive solution is much more rigid. The bases of the combustion chamber and inlet diaphragm pistons remain strictly parallel to each other when excited by the combustion processes. The piston can be better guided and controlled in the cylinder, because the regulating magnetic circuits on the lateral surface can each be guided via a separate Verbindungspleuel and so are better decoupled from each other. Optionally located in the piston permanent magnets to amplify the exciter field are exposed due to the electromagnetic piston position control less mechanical shocks. With the claims 1 to 5 solutions are given for these problems with the help of the cylinder near Verbindungspleuel and the electromagnetic piston position control. An electromagnetic piston position control centers the piston in the cylinder via its magnetic forces. At the same time, a current is induced in the generator coil via the generation of a magnetic field by the electromagnetic piston position control, which can then be amplified by a permanent magnet in the piston and removed as a generator current. The inventive solution for the description of construction and function of the exciting coil assembly is described in the characterizing part of claim 5. At the same time, the electromagnetic Piston position control measured the axial position of the piston in the cylinder, from the injection and ignition can be determined. In comparable engines, this requires an additional measuring device, for example in the form of a light barrier or a reed relay with a suitable magnetic field in the piston.

Bisher bekannte Zweitaktfreikolbenmotoren ohne zusätzliche Ventiltrieb ( DE 30 29 287 C2 ) habe das verbindende Pleuel zwischen den Kolben einfach und zentral geführt. Die Magnetkreise der elektromagnetischen Kolbenlageregelung werden über Spulen im Zylinder induziert. Damit müssen keine dafür notwendigen elektrischen Ströme in den Kolben konduktiv eingespeist werden. Die erfindungsgemäße Lösung zur Beschreibung von Konstruktion und Funktion der Erregerspulenanordnung ist im Kennzeichen des Patentanspruches 5 beschrieben. Das Prinzip ist in ähnlicher Form bei Reluktanzmotoren bekannt, bei dem das Magnetfeld ebenfalls im Ständer erzeugt wird. Jedoch wird das Prinzip als erfindungsgemäße Lösung für die Strominduktion von Lineargeneratoren übernommen, wobei hier gleichzeitig zusätzlich mehrere Magnetkreise über ihre geregelte Magnetkraft die Funktion der elektromagnetischen Kolbenlageregelung übernehmen.Previously known two-stroke free-piston engines without additional valve train ( DE 30 29 287 C2 ) have led the connecting rod between the pistons easy and central. The magnetic circuits of the electromagnetic piston position control are induced by coils in the cylinder. Thus, no necessary electrical currents in the piston must be conductively fed. The inventive solution for the description of construction and function of the exciting coil assembly is described in the characterizing part of claim 5. The principle is similar in reluctance motors in which the magnetic field is also generated in the stator. However, the principle is adopted as a solution according to the invention for the current induction of linear generators, in which case simultaneously additionally take over several magnetic circuits via their controlled magnetic force, the function of the electromagnetic piston position control.

In der Technik sind eine Vielzahl von Zweitaktmotoren bekannt. Für diese ist bekannt, dass Motoren mit Längsspülung einen besseren Gasaustausch und somit eine sauberere Verbrennung gewährleisten als Aggregate mit Querspülung. Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 hat den Vorteil, dass das Abgasverhalten aufgrund der Brennraumform und der Form der Auslassschlitze in Kolben und Zylinder gegenüber bekannten Anordnungen mit Längsspülverfahren noch weiter verbessert werden kann.A variety of two-stroke engines are known in the art. For these it is known that engines with rinsing provide a better gas exchange and thus a cleaner combustion than aggregates with cross-scouring. The arrangement according to the invention with the characterizing features of claims 1 and 2 has the advantage that the exhaust behavior due to the combustion chamber shape and the shape of the outlet slots in the piston and cylinder over known arrangements with Längsspülverfahren can be further improved.

Die erfindungsgemäße Lösung aus den Patentansprüchen 1 bis 5 lässt sich auch so abwandeln, dass die Leistung entsprechend dem Patentanspruch 6 rotatorisch auf Pleuel und Kurbelwelle abgegeben wird. Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bis 6 hat den Vorteil, dass das Abgasverhalten gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich verbessert werden kann, dass auf eine Schmierung des Kolbens im Zylinder verzichtet werden kann und trotzdem die Vorteile deren einfachen Aufbaues verwendet werden können.The inventive solution from claims 1 to 5 can also be modified so that the power is delivered in accordance with claim 6 rotationally on the connecting rod and crankshaft. The arrangement according to the invention with the characterizing features of claims 1 to 6 has the advantage that the exhaust behavior compared to known arrangements can be substantially improved that can be dispensed with a lubrication of the piston in the cylinder and still the advantages of their simple structure can be used.

Durch das zentrale verbindende Pleuel zwischen den Teilkolben in der bisherigen Lösung nach DE 30 29 287 C2 wird ein großer Teil der Verbrennungsabwärme in das Innere des Zylinders abgeführt. In der erfindungsgemäßen Lösung befinden sich die Verbindungspleuel außerhalb des Verbrennungsmittelpunktes. Dadurch findet ein geringerer Wärmeeintrag in das Kolbeninnere statt und die Verbindungspleuel können durch ihre zylindernahe Lage und konstruktionsbedingt größere Oberfläche mehr Wärme nach außen abstrahlen. Damit wird ein mittig zwischen den Teilkolben angebrachter Magnet zur Erzeugung eines Erregerfeldes wesentlich weniger mit Wärme beaufschlagt und arbeitet somit langlebiger und zuverlässiger.By the central connecting rod between the sub-piston in the previous solution to DE 30 29 287 C2 a large part of the waste heat of combustion is discharged into the interior of the cylinder. In the solution according to the invention, the connection rods are located outside the point of incineration. As a result, there is less heat input into the interior of the piston and the connecting rods can emit more heat to the outside due to their position close to the cylinder and larger surface due to their design. Thus, a centrally mounted between the piston part magnet for generating an exciter field is much less exposed to heat and thus works longer lasting and reliable.

Bei in der Technik häufig verwendeten Viertakt-Verbrennungsmotoren sind Zylinderkopf und Pleuellagerung mit technischen Komponenten belegt und nicht zugänglich. Die gegenüber bekannten Anordnungen hier freizugänglichen Kolbengrundflächen können in einfacher Weise genutzt werden, elektrische Energie kapazitiv auszukoppeln ohne die Vorteile des einfachen Aufbaus einzuschränken. In einem Viertaktverbrennungsmotor oder Zweitaktrotationskolbenmotor müsste eine dafür erforderliche translatorische Bewegungsmimik zweier zueinander beweglicher Kondensatorelektroden aufwendig geschaffen werden.In four-stroke internal combustion engines, which are frequently used in industry, the cylinder head and connecting rod bearing are equipped with technical components and are not accessible. The piston base surfaces which can be freed from known arrangements in this case can be used in a simple manner to couple out electrical energy capacitively without restricting the advantages of the simple structure. In a four-stroke internal combustion engine or Zweitaktrotationskolbenmotor a required translational motion mimic two mutually movable capacitor electrodes would have to be created consuming.

Eine weitere brennraumoptimierte Gestaltung ergibt sich durch Einsatz von Einlassventilen im Doppelzylinder, die über feststehende Nocken im Zylinder betätigt werden. Dabei bleibt zwischen Kolben und Ventil ein Spalt frei, durch den der Brennstoff aus der Vorverdichtung in die Brennkammer gelangt. Die Einlassventile sind verschlossen, wenn das Brenngas expandiert und wenn es verdichtet wird. Das Ventil ist geöffnet, wenn das Brenngas aus der Vorverdichtungskammer in die Brennkammer geleitet wird. Dazu läuft phasenentsprechend der Gasaustausch in der Vorverdichtungskammer am Einlass ab. Am Ende des Expansionsvorganges findet der Brenngasauslass aus der Brennkammer statt. Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 7 und 8 hat den Vorteil, dass ein besonders wartungsfreundlicher Einbau von Zündkerze und Einspritzpumpe ermöglicht wird.Another combustion chamber-optimized design results from the use of intake valves in the double cylinder, which are operated via fixed cams in the cylinder. This leaves a gap between piston and valve, through which the fuel passes from the pre-compression into the combustion chamber. The inlet valves are closed when the fuel gas expands and when it is compressed. The valve is open when the fuel gas is passed from the precompression chamber into the combustion chamber. For this purpose, the gas exchange in the precompression chamber at the inlet takes place in phase. At the end of the expansion process, the fuel gas outlet takes place from the combustion chamber. The arrangement according to the invention with the characterizing features of claims 7 and 8 has the advantage that a particularly maintenance-friendly installation of spark plug and injection pump is made possible.

Für einen hohen Wirkungsgrad des Motors mit Generator ist es vorteilhaft, den Kolben mit möglichst geringer Masse zu konstruieren.For a high efficiency of the engine with generator, it is advantageous to construct the piston with the lowest possible mass.

In den 17.1 und 17.2 sind im Kolben masseoptimierte, im Zylinder erregte Magnetkreise (236, 237, 238, 239, 241, 242, 243) und die im Zylinder befindlichen Erregerspulen (228, 229, 230, 231) dargestellt. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind Kolben und Zylinder nicht dargestellt. In 17.1 ist der Schnitt durch den Magnetkreis dargestellt. Die Erregerspulen prägen die Magnetfelder (232, 233, 234, 235) in die Magnetkreise ein. Die Teilmagnetkreise des Kolbens (237, 239, 242, 243) ziehen durch die Hubbewegung des Kolbens das Magnetfeld (232, 233, 234, 235) mit und induzieren in die einzelnen Generatorspulen (17.2 244, 249,250, 251) elektrische Spannungen.In the 17 .1 and 17.2 are in the piston mass-optimized, in the cylinder excited magnetic circuits ( 236 . 237 . 238 . 239 . 241 . 242 . 243 ) and the in-cylinder exciter coils ( 228 . 229 . 230 . 231 ). To improve the clarity piston and cylinder are not shown. In 17 .1 is the section through the magnetic circuit. The excitation coils characterize the magnetic fields ( 232 . 233 . 234 . 235 ) in the magnetic circuits. The partial magnetic circuits of the piston ( 237 . 239 . 242 . 243 ) pull the magnetic field by the stroke movement of the piston ( 232 . 233 . 234 . 235 ) with and induce in the individual Generator coils ( 17 .2 244 . 249 . 250 . 251 ) electrical voltages.

Dargestellt ist in 17.2 nur jeweils eine Wicklung einer Generatorspule (244, 245, 246, 247, 248, 249, 250, 251). Über den Hub des Kolben werden auf der Mantelfläche des Zylinders jeweils mehrere Wicklungen parallel angeordnet und seriell verknüpft. Ferner sind hier perspektivisch die Magnetkreise aus 17.1 eingezeichnet. Der Zylinder hat 12 Magnetfelder, die in 8 Generatorspulen elektrische Spannungen induzieren. Die Magnetfelder (233, 234, 235 und 236) an der oberen Stirnseite des Zylinders induzieren Spannung in die Generatorspulen (244, 249, 250 und 251). Die Magnetfelder (252, 253, 254 und 255) in der Mitte des Zylinders induzieren Spannung in die Generatorspulen (245, 246, 249 und 251). Die Magnetfelder (252, 253, 254 und 255) an der unteren Stirnseite des Zylinders induzieren Spannung in die Generatorspulen (245, 246, 247 und 248). Die Generatorspulen (245, 246, 249 und 251) werden auf der Mantelfläche geführt. Da nur radial geführt Leiter einen Beitrag zur Spannungsinduktion leisten, werden diese Generatorspulen (245, 246, 249 und 251) von den Magnetfelden doppelt genutzt, während die an die über die Grundflächen des Zylinders zurückgeführten Generatorspulen (244, 247, 248 und 250) nur einfach radial geführte Leiter haben und so nur einfach Spannung induziert bekommen.Is shown in 17 .2 only one winding of a generator coil ( 244 . 245 . 246 . 247 . 248 . 249 . 250 . 251 ). Over the stroke of the piston a plurality of windings are arranged in parallel on the lateral surface of the cylinder and connected in series. Furthermore, here are the perspective of the magnetic circuits 17 .1 drawn. The cylinder has 12 Magnetic fields in 8th Generator coils induce electrical voltages. The magnetic fields ( 233 . 234 . 235 and 236 ) on the upper end face of the cylinder induce voltage in the generator coils ( 244 . 249 . 250 and 251 ). The magnetic fields ( 252 . 253 . 254 and 255 ) in the middle of the cylinder induce voltage in the generator coils ( 245 . 246 . 249 and 251 ). The magnetic fields ( 252 . 253 . 254 and 255 ) on the lower end side of the cylinder induce voltage in the generator coils ( 245 . 246 . 247 and 248 ). The generator coils ( 245 . 246 . 249 and 251 ) are guided on the lateral surface. Since only radially guided conductors make a contribution to the voltage induction, these generator coils ( 245 . 246 . 249 and 251 ) are used twice by the magnetic fields, while the generator coils fed back to the base surfaces of the cylinder (FIG. 244 . 247 . 248 and 250 ) have only just radially guided conductor and so just get induced voltage.

Die Magnetfelder werden auf der der Mantelfläche (251, 249, 245, 246) oder auf der Stirnfläche (244, 247, 248, 250) derart zurückgeführt, dass sie bei vorgegebener Magnetfeldrichtung, jeweils die Spannung mit gleicher Spannungsrichtung in die Generatorwicklungen induzieren. Dazu werden die Generatorspulen verknüpft und die induzierte Spannung addiert (Pfeilanfang an Pfeilspitze des Vorgängerstranges).The magnetic fields are on the lateral surface ( 251 . 249 . 245 . 246 ) or on the face ( 244 . 247 . 248 . 250 ) are returned in such a way that they induce the voltage with the same direction of voltage in the generator windings for a given magnetic field direction. For this purpose, the generator coils are linked and the induced voltage is added (arrow beginning at arrowhead of the preceding strand).

Die Idee besteht darin, den Magnetkreis im Kolben so zu gestalten, dass das Magnetfeld auf kürzestem Wege und damit masseoptimiert geführt wird. Die Magnetkreise im Kolben sind deshalb als Kreissegmente gestaltet. Dies hat zur Folge, dass die Generatorspulen (244, 245, 246, 247, 248, 249, 250, 251) in einem Viertel Kreissegment des Zylinders geführt werden, in dem jeweils zwei Magnetkreise einen gleichgerichteten Strom induzieren. Gleichzeitig sind die Generatorspulen so ausgeführt, dass die radial geführten Leiter auf der Manteloberfläche des Zylinders im Verhältnis zu ihren Rückleitern so lang wie möglich ausgeführt werden.The idea is to make the magnetic circuit in the piston so that the magnetic field is guided by the shortest route and thus optimized for mass. The magnetic circuits in the piston are therefore designed as circular segments. This has the consequence that the generator coils ( 244 . 245 . 246 . 247 . 248 . 249 . 250 . 251 ) are guided in a quarter circle segment of the cylinder, in each of which two magnetic circuits induce a rectified current. At the same time, the generator coils are designed so that the radially guided conductors on the mantle surface of the cylinder are made as long as possible relative to their return conductors.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zylinderkammercylinder chamber
22
Kolbenpiston
33
Brennkammercombustion chamber
44
Vorverdichtungskammerprecompression
55
KolbengrundflächePiston base area
66
Zylindercylinder
77
Brenngas; unverbranntFuel gas; unburned
88th
Brenngas; verbranntFuel gas; burnt
99
Zündkerzespark plug
1010
Oberfläche der VorverdichtungskammerSurface of the precompression chamber
1111
Generatorspulegenerator coil
1212
Trägercarrier
1313
VorverdichtungskammereinlassschlitzeVorverdichtungskammereinlassschlitze
1414
Zylinderringcylinder ring
1515
Auslassschlitzexhaust port
1616
Schnittcut
1717
Schnittcut
1818
Schnittcut
2121
Kolbenringpiston ring
2222
Kolbenringpiston ring
2323
Kolbenringpiston ring
2424
KolbenmittelstückPiston centerpiece
2525
Auslassschlitzexhaust port
2525
Schnittcut
2626
Schnittcut
2727
Schnittcut
2727
Schnittcut
2828
Schnittcut
2828
Schnittcut
2929
Schnittcut
3030
Pfeilrichtungarrow
3131
Schnittcut
3232
Schnittcut
3333
Schnittcut
3434
Schnittcut
3535
Schnittcut
3838
Aussparungenrecesses
4141
Schnittcut
4242
Schnittcut
43 43
Schnittcut
4444
Schnittcut
4545
Schnittcut
4646
Schnittcut
4848
Schnittcut
5151
Schnittcut
5252
Schnittcut
5353
Schnittcut
5454
Schnittcut
5555
Schnittcut
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Pfeilrichtungarrow
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Schnittcut
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Schnittcut
7373
Schnittcut
7474
Schnittcut
7575
Schnittcut
7676
Schnittcut
7777
Schnittcut
8181
Erregerspuleexcitation coil
8484
Generatorspulegenerator coil
8585
Magnetfeldmagnetic field
8686
Zuleitungsupply
8787
Zuleitungsupply
9090
Kolbenpiston
9191
Zylindercylinder
9292
Erregerspuleexcitation coil
9393
Kolbenpiston
9494
Kolbenpiston
9595
Magnetfeldliniemagnetic field line
9696
Kolbenpiston
9797
Magnetfeldmagnetic field
9898
Generatorspulegenerator coil
9999
Magnetmagnet
101101
Zylindercylinder
102102
Kolbenpiston
104104
Erregerwicklungexcitation winding
105105
Erregerwicklungexcitation winding
112112
Teilkolbenpartial piston
113113
Verbindungspleuelconnecting link
114114
Kurbelwellecrankshaft
115115
Pleuelpleuel
116116
Pleuellagerungconnecting rod bearing
117117
Teilkolbenpartial piston
121121
Anodeanode
122122
Kolbenpiston
124124
Kolbenpiston
125125
Zündkerzenhalterungspark bracket
126126
VorverdichtungsmembranVorverdichtungsmembran
127127
Leitungmanagement
129129
Kolbenpiston
130130
InduktivitiätInduktivitiät
131131
GleichspannungsquelleDC voltage source
132132
Batteriebattery
133133
Gleichrichterrectifier
134134
Kondensatorcapacitor
135135
WechselspannungsquelleAC voltage source
136136
Anodeanode
142142
Kolbenpiston
143143
Kurbelwellecrankshaft
144144
Pleuelpleuel
153153
Kurbelwellecrankshaft
154154
Pleuelpleuel
155155
Pleuelaufnahmeconnecting-rod
200200
Winkelangle
201201
Magnetkreis-RegelungMagnetic circuit control
202202
Magnetkreis-RegelungMagnetic circuit control
203203
Magnetkreis-RegelungMagnetic circuit control
204204
Magnetkreis-RegelungMagnetic circuit control
206206
Spannungtension
208208
Spannungtension
209209
WechselspannungAC
210210
WechselspannungAC
211211
WechselspannungAC
212212
WechselspannungAC
213 213
ShuntinduktivitätShuntinduktivität
214214
ShuntinduktivitätShuntinduktivität
215215
ShuntinduktivitätShuntinduktivität
216216
ShuntinduktivitätShuntinduktivität
218218
Magnetflußmagnetic flux
219219
Magnetflussmagnetic flux
217217
Magnetflussmagnetic flux
218218
Magnetflussmagnetic flux
219219
Magnetflussmagnetic flux
220220
Magnetflussmagnetic flux
221221
Magnetkraftmagnetic force
222222
Magnetkraftmagnetic force
224224
Spaltgap
225225
Spaltgap
226226
Magnetflussmagnetic flux
227227
Magnetflussmagnetic flux
228228
Erregerspuleexcitation coil
229229
Erregerspuleexcitation coil
230230
Erregerspuleexcitation coil
231231
Erregerspuleexcitation coil
232232
Magnetfeldmagnetic field
233233
Magnetfeldmagnetic field
234234
Magnetfeldmagnetic field
235235
Magnetfeldmagnetic field
236236
Magnetkreis ZylinderMagnetic circuit cylinder
237237
Magnetkreis KolbenMagnetic circuit piston
238238
Magnetkreis ZylinderMagnetic circuit cylinder
239239
Magnetkreis KolbenMagnetic circuit piston
240240
Magnetkreis ZylinderMagnetic circuit cylinder
241241
Magnetkreis KolbenMagnetic circuit piston
242242
Magnetkreis ZylinderMagnetic circuit cylinder
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Magnetkreis KolbenMagnetic circuit piston
244244
Generatorspulegenerator coil
245245
Generatorspulegenerator coil
246246
Generatorspulegenerator coil
247247
Generatorspulegenerator coil
248248
Generatorspulegenerator coil
249249
Generatorspulegenerator coil
250250
Generatorspulegenerator coil
251251
Generatorspulegenerator coil
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Magnetfeldmagnetic field
253253
Magnetfeldmagnetic field
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Magnetfeldmagnetic field
255255
Magnetfeldmagnetic field
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Magnetfeldmagnetic field
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Magnetfeldmagnetic field
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Magnetfeldmagnetic field
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Magnetfeldmagnetic field

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (11)

Zweitaktfreikolbenmotor mit einem in einem Zylinder (6, 91, 101) reversierend beweglichen, als Doppelkolben ausgeführten Kolben (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142), mit einer Vorverdichtungskammer (4) und mit zwei jeweils eine Zündkerze (9) aufweisenden Brennkammer (3), wobei der Kolben (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142) zwei miteinander verbundene Teilkolben (112, 117) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Teilkolben (112, 117) über mehrere symmetrische und/oder gleichverteilt gegenüber der Mittelachse des Zylinders radial beabstandete, insbesondere nahe der zylindrischen Kolbenmantelfläche angeordnete Pleuel (115, 144, 154) miteinander verbunden sind.Two-stroke free-piston engine with one in a cylinder (6, 91, 101) reversibly movable, designed as a double piston piston (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142), with a pre-compression chamber (4) and two each having a spark plug (9) having combustion chamber (3), wherein the piston (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142) has two interconnected part pistons (112, 117), characterized in that the two partial pistons (112, 117) are connected to one another via a plurality of symmetrical and / or uniformly distributed connecting rods (115, 144, 154) radially spaced apart from the central axis of the cylinder, in particular close to the cylindrical piston lateral surface. Zweitaktfreikolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuel (115, 144, 154) für den Gaswechsel als Einlassventilschlitze ringsegment- und/oder gestuftförmig ausgeführt sind.Two-stroke free-piston engine after Claim 1 , characterized in that the connecting rods (115, 144, 154) are designed for gas exchange as inlet valve slots ring segment and / or stepped. Zweitaktfreikolbenmotor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweitaktfreikolbenmotor mit einem Stromgenerator kinematisch gekoppelt ist.Two-stroke free-piston engine after the Claims 1 or 2 , characterized in that the two-stroke free-piston engine is kinematically coupled to a power generator. Zweitaktfreikolbenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (6, 91, 101) mehrere Teilzylinder aufweist und dass über den Radius des jeweiligen Teilzylinders zumindest drei durch Spulen erregte Magnetfelder (85, 97) eingeprägt sind.Two-stroke free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cylinder (6, 91, 101) has a plurality of partial cylinders and that over the radius of the respective sub-cylinder at least three magnetic fields (85, 97) excited by coils are impressed. Zweitaktfreikolbenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweitaktfreikolbenmotor mit einer Kolbenlageregelung ausgestattet ist, mittels der aus der bestimmbaren Gesamtinduktivität eines Magnetkreises über Verhältnisbildung der jeweiligen Magnetkreisinduktivitiäten und daraus die radiale Lage des Kolbens (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142) im Zylinder (6, 91, 101) berechnet und als Regelgrößen verwendet wird.Two-stroke free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the two-stroke free-piston engine is equipped with a piston position control, by means of the determinable Gesamtinduktivität a magnetic circuit on ratio formation of the respective Magnetkreisinduktivitiäten and therefrom the radial position of the piston (2, 90, 93, 94, 96 , 102, 122, 124, 129, 142) in the cylinder (6, 91, 101) and used as controlled variables. Zweitaktfreikolbenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Doppelkolben erzeugte Bewegungsenergie mittels zumindest eines Pleuels (115, 144, 154) auf zumindest eine rotatorisch bewegliche Kurbelwelle (114, 143, 153) übertragbar ist.Two-stroke free piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the kinetic energy generated by the double piston by means of at least one connecting rod (115, 144, 154) on at least one rotationally movable crankshaft (114, 143, 153) is transferable. Zweitaktfreikolbenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswechsel für den Brenngaseinlass zwischen der Vorverdichtungskammer (4) und der Brennkammer (3) und/oder für den Brenngasauslass zwischen der Brennkammer (3) und Außenbereich mittels im jeweiligen Teilkolbenboden angebrachter Ventile erfolgt, die über feststehende Nocken im jeweiligen Teilzylinder betätigbar sind.Two-stroke free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas exchange for the fuel gas inlet between the precompression chamber (4) and the combustion chamber (3) and / or for the fuel gas outlet between the combustion chamber (3) and outside area by means of valves mounted in the respective piston crown , which can be actuated via fixed cams in the respective sub-cylinder. Zweitaktfreikolbenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (9) und/oder eine Einspritzpumpe von außen zugänglich im jeweiligen Zylinderboden angebracht sind.Two-stroke free-piston engine after Claim 7 , characterized in that the spark plug (9) and / or an injection pump are mounted externally accessible in the respective cylinder bottom. Zweitaktfreikolbenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142) eine zusätzliche Einlassmembran aufweist und im jeweiligen Doppelzylinder jeweils eine zusätzliche zweite Vorverdichtungskammer angeordnet ist.Two-stroke free-piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the piston (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142) has an additional inlet membrane and in the respective double cylinder in each case an additional second precompression chamber is arranged , Zweitaktfreikolbenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolben (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142) an seiner Mantelfläche radial wirkende Permanentmagnete (99) angeordnet sind, um mittels Induktion von Magnetfeldern (85, 97) in im Zylinder befindliche Generatorspulen (11, 84, 98) einen Generatorstrom zu erzeugen.Two-stroke free piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the piston (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142) on its lateral surface radially acting permanent magnets (99) are arranged to by means of Induction of magnetic fields (85, 97) in generator coils located in the cylinder (11, 84, 98) to generate a generator current. Zweitaktfreikolbenmotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolben (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142) an seiner Mantelfläche radial wirkende Permanentmagnete (99) oder mittels Erregerspulen (228, 229, 231, 232) im Zylinder eingeprägte Magnetkreise (236, 237, 238, 239, 240, 241, 242, 243) angeordnet sind, um mittels Induktion von Magnetfeldern (85, 97, 232, 233, 234, 235, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259) in im Zylinder befindliche Generatorspulen (11, 84, 98, 244, 245, 246, 247, 248, 249, 250, 251) einen Generatorstrom zu erzeugen.Two-stroke free piston engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the piston (2, 90, 93, 94, 96, 102, 122, 124, 129, 142) on its lateral surface radially acting permanent magnets (99) or by means of excitation coils (228 , 229, 231, 232) in the cylinder embossed magnetic circuits (236, 237, 238, 239, 240, 241, 242, 243) are arranged in order by means of induction of magnetic fields (85, 97, 232, 233, 234, 235, 252 , 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259) in generating coils in the cylinder (11, 84, 98, 244, 245, 246, 247, 248, 249, 250, 251) to generate a generator current.
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