DE102010038546A1

DE102010038546A1 - About a steam power process drivable piston engine

Info

Publication number: DE102010038546A1
Application number: DE201010038546
Authority: DE
Inventors: Nadja Eisenmenger; Hans-Christoph Magel; Andreas Wengert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-02
Also published as: WO2012013462A1

Abstract

Eine Kolbenmaschine (1), die über einen Dampfkraftprozess antreibbar ist und insbesondere zur Nutzung der Abwärme einer Brennkraftmaschine dient, umfasst eine Zylinderbohrung (5), einen in der Zylinderbohrung (5) angeordneten Zylinderkolben (6), der in der Zylinderbohrung (5) einen Arbeitsraum (7) begrenzt und eine mit dem Zylinderkolben (6) verbundene Stange (12), die aus der Zylinderbohrung (5) geführt ist. Hierbei ist eine Lagerstelle (17) vorgesehen, an der die aus der Zylinderbohrung (5) geführte Stange (12) gelagert ist. Die Stange (12) kann hierbei den Zylinderkolben (6) mit einer in einem Kurbelwellenraum (20) angeordneten Kurbelwelle (14) verbinden. Durch die Lagerung der Stange (12) an der Lagerstelle (17) werden auf den Zylinderkolben (6) wirkende Querkräfte reduziert. Somit kann ein Verschleiß verringert und eine Lebensdauer erhöht werden.A piston engine (1), which can be driven by a steam power process and in particular serves to utilize the waste heat of an internal combustion engine, comprises a cylinder bore (5), a cylinder piston (6) arranged in the cylinder bore (5) and a cylinder bore (5) in the cylinder bore (5) Working space (7) limited and connected to the cylinder piston (6) rod (12) which is guided out of the cylinder bore (5). In this case, a bearing point (17) is provided, on which the rod (12) guided out of the cylinder bore (5) is mounted. In this case, the rod (12) can connect the cylinder piston (6) to a crankshaft (14) arranged in a crankshaft space (20). By the bearing of the rod (12) at the bearing point (17) acting on the cylinder piston (6) transverse forces are reduced. Thus, wear can be reduced and life can be increased.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine über einen Dampfkraftprozess antreibbare Kolbenmaschine. Speziell betrifft die Erfindung eine Kolbenmaschine, die über einen Dampfkraftprozess antreibbar ist und zur Nutzung der Abwärme einer Brennkraftmaschine dient.The invention relates to a drivable via a steam power piston engine. Specifically, the invention relates to a piston engine which can be driven by a steam power process and serves to utilize the waste heat of an internal combustion engine.

Brennkraftmaschinen wandeln die Energie des Brennstoffs in mechanische Energie zum Antrieb von Fahrzeugen und dergleichen um. Dadurch wird jedoch ein erheblicher Teil der Energie als Abwärme freigesetzt, die durch das Kühlsystem oder im Abgas von der Brennkraftmaschine weggeleitet wird. Um diese Wärmeenergie zu nutzen, ist es denkbar, dass ein Dampfkraftprozess mit der Brennkraftmaschine gekoppelt wird. Hierdurch kann die Wärmeenergie aus der Brennkraftmaschine zur Erzeugung von Dampf genutzt werden, der in einer Expansionsmaschine entspannt wird und somit weitere Energie bereitstellt, die zum Antrieb des Fahrzeugs oder zur Erzeugung von Hilfsenergien genutzt werden kann. Hierbei ergibt sich allerdings das Problem, dass der Dampfmotor mit Wasserdampf oder dergleichen aus dem Dampfkraftprozess angetrieben ist, der keine Schmierfähigkeit aufweist, wodurch ein Verschleiß des Dampfmotors begünstigt wird.Internal combustion engines convert the energy of the fuel into mechanical energy for driving vehicles and the like. As a result, however, a significant portion of the energy is released as waste heat, which is led away by the cooling system or in the exhaust gas from the internal combustion engine. To use this heat energy, it is conceivable that a steam power process is coupled to the internal combustion engine. In this way, the heat energy from the internal combustion engine can be used to generate steam, which is expanded in an expansion engine and thus provides further energy that can be used to drive the vehicle or to generate auxiliary energy. Here, however, there is the problem that the steam engine is driven by steam or the like from the steam power process, which has no lubricity, whereby a wear of the steam engine is promoted.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Kolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein vorteilhafter Betrieb der Kolbenmaschine auch beim Einsatz von Wasser oder anderen, schlecht schmierenden Arbeitsfluiden möglich ist. Dies wirkt sich unter anderem in einem verbesserten Wirkungsgrad und einer längeren Lebensdauer der Kolbenmaschine aus.The piston engine according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an advantageous operation of the piston engine even when using water or other, poorly lubricating working fluids is possible. This has an effect, inter alia, on improved efficiency and a longer service life of the piston engine.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Kolbenmaschine möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous developments of the piston machine specified in claim 1 are possible.

In vorteilhafter Weise kann die Kolbenmaschine mit einer Brennkraftmaschine kombiniert werden, um die Abwärme der Brennkraftmaschine in zusätzliche Antriebsenergie umzuwandeln. Besonders effizient ist solch eine Kombination zur Abwärmenutzung bei einem Nutzkraftwagen, da hier die Brennkraftmaschine eine große Leistung abgibt und somit eine große Wärmemenge zur Dampferzeugung zur Verfügung steht. Hierdurch kann der Brennstoffverbrauch reduziert werden.Advantageously, the piston engine can be combined with an internal combustion engine to convert the waste heat of the internal combustion engine into additional drive energy. Such a combination for waste heat utilization is particularly efficient in a commercial vehicle, since here the internal combustion engine gives off a large power and thus a large amount of heat for steam generation is available. As a result, the fuel consumption can be reduced.

Gerade für den Einsatz bei Nutzkraftwagen mit Dieselmotor oder Gasmotor ist dabei eine als Hubkolben-Dampfmotor ausgestaltete Kolbenmaschine mit Scotch-Yoke-Kurbeltrieb von besonderem Vorteil. Hierdurch kann in etwa der gleiche Drehzahlbereich für die Kolbenmaschine wie für die Brennkraftmaschine erzielt werden und somit kann die von der Kolbenmaschine abgegebene mechanische Energie direkt an die Kurbelwelle des Dieselmotors beziehungsweise Gasmotors abgegeben werden. Zudem kann solch eine Kolbenmaschine im begrenzten Bauraum an einer Brennkraftmaschine günstig angebracht werden.Especially for use in commercial vehicles with diesel engine or gas engine is designed as a reciprocating steam engine piston engine with Scotch-yoke crank mechanism of particular advantage. As a result, approximately the same speed range can be achieved for the piston engine as for the internal combustion engine, and thus the mechanical energy delivered by the piston engine can be delivered directly to the crankshaft of the diesel engine or gas engine. In addition, such a piston engine can be conveniently mounted in a limited space on an internal combustion engine.

In vorteilhafter Weise kann der Dampfprozess als ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle Process) ausgestaltet werden. Hierbei wird die thermische Energie der Abwärme über den ORC-Prozess in mechanische Energie umgesetzt. Hierbei kann in vorteilhafter Weise die Abwärme aus einem Abgas der Brennkraftmaschine oder einer Abgasrückführung über einen Wärmetauscher an das Arbeitsfluid des ORC-Prozesses übertragen werden. Das Arbeitsfluid kann hierbei zumindest im Wesentlichen auf Wasser, Alkohol oder einer Mischung aus beiden basieren. An dem Wärmetauscher kann das Arbeitsfluid verdampft werden. Dieser Dampf kann anschließend in der als Expansionsmaschine dienenden Kolbenmaschine entspannt werden, wobei die mechanische Energie gewonnen wird. Das Arbeitsfluid wird anschließend in einem Kondensator abgekühlt und einer Pumpe zugeführt. Das Arbeitsfluid kann dadurch in der flüssigen Phase von der Pumpe auf das Druckniveau für die erneute Verdampfung am Wärmetauscher komprimiert werden. Hierdurch ist der Kreislauf geschlossen.Advantageously, the steam process can be configured as an ORC process (Organic Rankine Cycle Process). The thermal energy of the waste heat is converted into mechanical energy via the ORC process. In this case, the waste heat from an exhaust gas of the internal combustion engine or an exhaust gas recirculation can be transmitted via a heat exchanger to the working fluid of the ORC process in an advantageous manner. The working fluid may in this case be based at least essentially on water, alcohol or a mixture of the two. At the heat exchanger, the working fluid can be evaporated. This steam can then be expanded in the piston machine serving as an expansion machine, whereby the mechanical energy is recovered. The working fluid is then cooled in a condenser and fed to a pump. The working fluid can thereby be compressed in the liquid phase by the pump to the pressure level for re-evaporation at the heat exchanger. As a result, the cycle is closed.

Vorteilhaft ist es, dass die mit dem Zylinderkolben verbundene Stange in einen Kurbelwellenraum geführt ist und dass die Lagerstelle zwischen der Zylinderbohrung und dem Kurbelwellenraum angeordnet ist. Der Kurbelwellenraum kann hierbei zumindest teilweise mit einem als Schmiermittel dienenden Öl gefüllt sein. Über das Öl aus dem Kurbelwellenraum ist eine gewisse Schmierung der Lagerstelle möglich. Hierbei grenzt die Lagerstelle in vorteilhafter Weise an den Kurbelwellenraum an.It is advantageous that the rod connected to the cylinder piston is guided in a crankshaft space and that the bearing point between the cylinder bore and the crankshaft space is arranged. The crankshaft space can in this case be filled at least partially with an oil serving as a lubricant. About the oil from the crankshaft space a certain lubrication of the bearing is possible. In this case, the bearing point advantageously adjoins the crankshaft space.

Vorteilhaft ist es auch, dass zumindest ein Dichtelement vorgesehen ist, das an der Lagerstelle angeordnet ist, und dass das Dichtelement eine Abdichtung zwischen der Lagerstelle und der Zylinderbohrung bildet. Hierdurch kann eine Medientrennung zwischen dem Arbeitsfluid des Dampfkraftprozesses und dem Schmiermittel für die Lagerstelle gebildet sein. Speziell kann eine Abdichtung gegenüber dem Schmiermittel aus dem Kurbelwellenraum, das auch die Lagerstelle schmiert, gebildet sein. Somit ist eine vorteilhafte Trennung einerseits des Arbeitsfluids und andererseits des Schmiermittels möglich.It is also advantageous that at least one sealing element is provided, which is arranged at the bearing point, and that the sealing element forms a seal between the bearing point and the cylinder bore. As a result, a media separation between the working fluid of the steam power process and the lubricant for the bearing can be formed. Specifically, a seal against the lubricant from the crankshaft space, which also lubricates the bearing, be formed. Thus, an advantageous separation on the one hand of the working fluid and on the other hand the lubricant is possible.

Vorteilhaft ist es hierbei ferner, dass der Zylinderkolben einerseits den Arbeitsraum und andererseits einen druckentlasteten Raum begrenzt, dass sich die Stange durch den druckentlasteten Raum erstreckt und dass die Lagerstelle mit dem Schmieröl aus dem Kurbelwellenraum schmierbar ist. Durch den druckentlasteten Raum ist eine weitere Trennung des Arbeitsraums und somit des in dem Arbeitsraum vorgesehenen, dampfförmigen Arbeitsfluids und dem Kurbelwellenraum und somit dem Schmieröl möglich. Speziell wird das unter einem gewissen Druck stehende, dampfförmige Arbeitsfluid nicht unmittelbar an die Lagerstelle beziehungsweise eine vor der Lagerstelle vorgesehene Abdichtung geführt, wenn es auf Grund einer Leckage oder dergleichen am Zylinderkolben aus dem Arbeitsraum entweicht. Somit kann die Medientrennung zwischen dem Arbeitsfluid und dem Schmieröl weiter verbessert werden. Hierbei wird auch ein Eindringen von Wasserdampf an die Lagerstelle verhindert oder zumindest verringert. Andererseits wird auch ein Eindringen des Schmieröls in den Arbeitsraum verhindert oder zumindest vermieden.It is also advantageous here that the cylinder piston on the one hand the working space and on the other hand limited a pressure-relieved space that the rod extends through the pressure-relieved space and that the bearing point with the lubricating oil from the crankshaft space is lubricated. By the pressure-relieved space a further separation of the working space and thus provided in the working space, vaporous working fluid and the crankshaft space and thus the lubricating oil is possible. Specifically, the under a certain pressure, vaporous working fluid is not performed directly to the bearing or provided in front of the bearing seal when it escapes due to leakage or the like on the cylinder piston from the working space. Thus, the media separation between the working fluid and the lubricating oil can be further improved. This also prevents penetration of water vapor to the bearing or at least reduced. On the other hand, penetration of the lubricating oil is prevented in the working space or at least avoided.

Vorteilhaft ist es auch, dass die Lagerstelle durch eine Lagerbuchse gebildet ist und dass die aus der Zylinderbohrung geführte Stange durch die Lagerbuchse geführt ist. Die Lagerbuchse kann hierbei aus einem geeigneten Material gebildet sein. Durch die Lagerbuchse können in vorteilhafter Weise auftretende Querkräfte auf den Zylinderkolben reduziert werden. Somit kann eine verbesserte Lagerung und ein verminderter Verschleiß erreicht werden.It is also advantageous that the bearing is formed by a bearing bush and that guided out of the cylinder bore rod is guided through the bearing bush. The bearing bush can be formed from a suitable material. Through the bearing bush occurring transverse forces can be reduced to the cylinder piston in an advantageous manner. Thus, improved storage and reduced wear can be achieved.

In vorteilhafter Weise ist die Stange einerseits mit dem Zylinderkolben und andererseits zumindest mittelbar mit einer Kurbelwelle verbunden, wobei die Stange einen Kraftschluss zwischen dem Zylinderkolben und der Kurbelwelle bildet. Hierbei ist die Lagerstelle in vorteilhafter Weise derart ausgestaltet, dass diese von der Kurbelwelle auf die Stange übertragene Querkräfte zumindest im Wesentlichen aufnimmt. Insbesondere beim Einsatz eines Scotch-Yoke-Antriebs für die Kolbenmaschine kann somit eine vorteilhafte Lagerung einer Kurbelschleife des Scotch-Yoke-Antriebs erfolgen. Da der Zylinderkolben mit einem schlecht schmierenden Arbeitsfluid arbeitet, insbesondere mit Wasserdampf, der keine Schmierfähigkeit aufweist, ist eine Lagerung der Kurbelschleife über den Zylinderkolben kritisch, speziell in Bezug auf auftretende Reibungskräfte und den damit verbundenen Verschleiß, was sich ungünstig auf den Wirkungsgrad und die Lebensdauer auswirkt. Somit ist die Lagerung der Kurbelschleife an der Lagerstelle, insbesondere einer Lagerbuchse, und somit nicht direkt am Zylinderkolben von besonderem Vorteil. Hierbei erfolgt die Lagerung an der Stange vom Zylinderkolben zur Kurbelschleife. Durch diese Lagerung werden die Querkräfte auf den Zylinderkolben reduziert und somit die Lebensdauer erhöht. Bei der Lagerung an der Stange können zudem einfache Lagerbuchsen aus einem geeigneten Material eingesetzt werden, um damit eine verbesserte Lagerung und einen verminderten Verschleiß zu erreichen.Advantageously, the rod is on the one hand connected to the cylinder piston and on the other hand at least indirectly connected to a crankshaft, wherein the rod forms a frictional connection between the cylinder piston and the crankshaft. In this case, the bearing point is advantageously configured such that it at least substantially absorbs transverse forces transmitted by the crankshaft to the rod. In particular, when using a scotch yoke drive for the piston engine can thus take place an advantageous storage of a crank loop of the scotch yoke drive. Since the cylinder piston is working with a poorly lubricating working fluid, especially water vapor, which has no lubricity, a bearing of the crank loop over the cylinder piston is critical, especially in terms of friction forces occurring and the associated wear, which is unfavorable to the efficiency and life effect. Thus, the storage of the crank loop at the bearing, in particular a bearing bush, and thus not directly on the cylinder piston of particular advantage. Here, the storage on the rod from the cylinder piston to the crank loop. By this storage, the lateral forces are reduced to the cylinder piston and thus increases the life. When mounted on the rod also simple bushings made of a suitable material can be used in order to achieve improved storage and reduced wear.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Lagerstelle mit Öl geschmiert wird, wie es auch für den restlichen Kurbeltrieb möglich ist. Besonders vorteilhaft ist diese ölgeschmierte Lagerung an der als Übertragungsstange dienenden Stange in Kombination mit einer Medientrennung, die über die direkt an der Lagerstelle angeordnete Dichtung möglich ist. Damit kann bei solch einer Kolbenmaschine eine gute, ölgeschmierte Lagerung des Kurbelschleifenantriebs realisiert werden.In particular, it is advantageous if the bearing is lubricated with oil, as is possible for the rest of the crank mechanism. This oil-lubricated bearing is particularly advantageous on the rod serving as a transmission rod in combination with a media separation which is possible via the seal arranged directly at the bearing point. This can be realized in such a piston engine a good oil-lubricated storage of the crank grinding.

Vorteilhaft ist es auch, dass zumindest eine weitere Zylinderbohrung, ein weiterer in der Zylinderbohrung angeordneter Zylinderkolben, der in der Zylinderbohrung einen Arbeitsraum begrenzt, eine weitere Stange, die zumindest mittelbar mit dem weiteren Zylinderkolben verbunden ist, und zumindest eine weitere Lagerstelle vorgesehen sind, wobei die weitere Stange aus der weiteren Zylinderbohrung geführt ist, wobei die aus der weiteren Zylinderbohrung geführte Stange an der weiteren Lagerstelle gelagert ist, wobei eine Kurbelwelle vorgesehen ist, wobei die Zylinderbohrung und die weitere Zylinderbohrung bezüglich einer Drehachse der Kurbelwelle gegenüberliegend zueinander angeordnet sind und wobei die Kurbelwelle einerseits zumindest mittelbar mit der Stange und andererseits zumindest mittelbar mit der weiteren Stange verbunden ist. Hierbei ist es auch von Vorteil, dass eine Kurbelschleife vorgesehen ist, dass ein an der Kurbelwelle angeordneter Kulissenstein vorgesehen ist, der in eine Langloch-förmige Ausnehmung der Kurbelschleife eingesetzt ist, dass einerseits die Stange den Zylinderkolben mit der Kurbelschleife verbindet und dass andererseits die weitere Stange den weiteren Zylinderkolben mit der Kurbelschleife verbindet. Hierdurch kann eine vorteilhafte Kraftübertragung auf die Kurbelwelle und eine wechselweise Betätigung der beiden Zylinderkolben erzielt werden. Außerdem kann bei einer kompakten Ausgestaltung der Kolbenmaschine eine vorteilhafte Energierückgewinnung ermöglicht werden.It is also advantageous that at least one further cylinder bore, another arranged in the cylinder bore cylinder piston which defines a working space in the cylinder bore, another rod which is at least indirectly connected to the other cylinder piston, and at least one further bearing point are provided the further rod is guided from the further cylinder bore, wherein the guided from the further cylinder bore rod is mounted at the further bearing, wherein a crankshaft is provided, wherein the cylinder bore and the further cylinder bore are arranged opposite to each other with respect to a rotation axis of the crankshaft and wherein the Crankshaft on the one hand at least indirectly connected to the rod and on the other hand at least indirectly connected to the other rod. It is also advantageous that a crank loop is provided, that a arranged on the crankshaft sliding block is provided which is inserted into a slot-shaped recess of the crank loop, on the one hand, the rod connecting the cylinder piston with the crank loop and on the other hand, the other Rod connects the other cylinder piston with the crank loop. In this way, an advantageous power transmission to the crankshaft and an alternate actuation of the two cylinder pistons can be achieved. In addition, in a compact embodiment of the reciprocating engine, an advantageous energy recovery can be made possible.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with identical reference numerals. It shows:

1 eine Kolbenmaschine in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 1 a piston machine in a schematic sectional view according to a first embodiment of the invention and

2 eine Kolbenmaschine in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 a piston machine in a schematic sectional view according to a second embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Kolbenmaschine 1 in einer schematischen Darstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kolbenmaschine 1 wird über einen Dampfkraftprozess angetrieben. Hierbei kann die Kolbenmaschine 1 speziell bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen, um die Abwärme der Brennkraftmaschine zu nutzen. Die Kolbenmaschine 1 wandelt die Abwärme dann in mechanische Energie um, die beispielsweise als zusätzliche Antriebsenergie oder zum Antreiben eines Hilfsaggregats, insbesondere eines elektrischen Generators, dienen kann. Die erfindungsgemäße Kolbenmaschine 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. 1 shows a piston engine 1 in a schematic representation according to a first embodiment of the invention. The piston engine 1 is powered by a steam power process. Here, the piston engine 1 are used especially in an internal combustion engine of a motor vehicle to use the waste heat of the internal combustion engine. The piston engine 1 then converts the waste heat into mechanical energy, which can serve as additional drive energy or for driving an auxiliary unit, in particular an electric generator. The piston engine according to the invention 1 However, it is also suitable for other applications.

Die Kolbenmaschine 1 weist ein Gehäuseteil 2 und mit dem Gehäuseteil 2 verbundene Zylinder 3, 4 auf. Hierbei weist der Zylinder 3 eine Zylinderbohrung 5 auf, in der ein Zylinderkolben 6 angeordnet ist. Der Zylinderkolben 6 begrenzt in der Zylinderbohrung 5 einerseits einen Arbeitsraum 7 und andererseits einen Raum 8. Der Raum 8 kann als Arbeitsraum oder als druckentlasteter Raum dienen.The piston engine 1 has a housing part 2 and with the housing part 2 connected cylinders 3 . 4 on. Here, the cylinder points 3 a cylinder bore 5 on, in which a cylinder piston 6 is arranged. The cylinder piston 6 limited in the cylinder bore 5 on the one hand a workspace 7 and on the other hand a room 8th , The space 8th can serve as a working space or as a pressure-relieved room.

An dem Zylinder 3 sind ein ventilgesteuerter Einlass 9 und ein ventilgesteuerter Auslass 10 für den Arbeitsraum 7 vorgesehen. Über den Einlass 9 kann komprimiertes, gasförmiges Arbeitsfluid, insbesondere Wasserdampf, in den Arbeitsraum 7 geführt werden. Beim Entspannen des gasförmigen Arbeitsfluids im Arbeitsraum 7 wird eine Betätigungskraft auf den Zylinderkolben 6 ausgeübt, die in einer Richtung 11 wirkt. Der Zylinderkolben 6 ist über eine Stange 12 mittelbar mit einem Kurbelwellenzapfen 13 einer Kurbelwelle 14 verbunden. Hierdurch kann die Kraft von dem Zylinderkolben 6 auf den Kurbelwellenzapfen 13 übertragen werden.On the cylinder 3 are a valve controlled inlet 9 and a valve controlled outlet 10 for the workroom 7 intended. About the inlet 9 can compressed, gaseous working fluid, in particular water vapor, in the working space 7 be guided. When relaxing the gaseous working fluid in the working space 7 becomes an actuating force on the cylinder piston 6 exercised in one direction 11 acts. The cylinder piston 6 is over a pole 12 indirectly with a crankshaft journal 13 a crankshaft 14 connected. This allows the force of the cylinder piston 6 on the crankshaft journal 13 be transmitted.

Außerdem können ein ventilgesteuerter Einlass 15 und ein ventilgesteuerter Auslass 16 für den Raum 8 vorgesehen sein. Bei dieser Ausgestaltung kann auch in den Raum 8 komprimiertes, gasförmiges Arbeitsfluid eingeleitet werden, um dieses zu entspannen und hierbei den Zylinderkolben 6 entgegen der Richtung 11 zu betätigen. Die Ansteuerung der Einlassventile 9, 15 sowie der Auslassventile 10, 16 kann hierbei auf geeignete Weise erfolgen, um eine wechselweise Betätigung des Zylinderkolbens 6 zu erzielen.In addition, a valve-controlled inlet 15 and a valve controlled outlet 16 for the room 8th be provided. In this embodiment can also be in the room 8th compressed gaseous working fluid can be introduced to relax this and in this case the cylinder piston 6 against the direction 11 to press. The activation of the intake valves 9 . 15 and the exhaust valves 10 . 16 This can be done in a suitable manner to an alternating actuation of the cylinder piston 6 to achieve.

Die Stange 12 ist an einer Lagerstelle 17 gelagert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lagerstelle 17 durch eine Lagerbuchse 18 gebildet, die in ein Gehäuseteil 19 eingesetzt und mit diesem verbunden ist. Die Stange 12 erstreckt sich sowohl durch den Raum 8 als auch durch die Lagerbuchse 18 an der Lagerstelle 17. Hierbei erstreckt sich die Stange 12 in einen Kurbelwellenraum 20 im Gehäuseteil 2, in dem die Kurbelwelle 14 angeordnet ist. Im Betrieb befindet sich im Kurbelwellenraum 20 ein Schmiermittel, insbesondere ein Öl. Hierbei kann der Kurbelwellenraum 20 an einen Schmiermittelkreislauf angeschlossen sein. Von dem Kurbelwellenraum 20 her ist eine gewisse Schmierung der Lagerbuchse 18 möglich, um die Lagerung der Stange 12 in der Lagerbuchse 18 mit dem Öl zu versorgen. Hierdurch sind Reibungskräfte zwischen der Lagerbuchse 18 und der Stange 12 verringert.The pole 12 is at a storage location 17 stored. In this embodiment, the storage location 17 through a bushing 18 formed in a housing part 19 used and connected to this. The pole 12 extends through both the room 8th as well as through the bearing bush 18 at the depository 17 , This extends the rod 12 in a crankshaft space 20 in the housing part 2 in which the crankshaft 14 is arranged. In operation is located in the crankshaft space 20 a lubricant, especially an oil. Here, the crankshaft space 20 be connected to a lubricant circuit. From the crankshaft space 20 Her is a certain lubrication of the bearing bush 18 possible to the storage of the rod 12 in the bearing bush 18 to supply with the oil. As a result, frictional forces between the bearing bush 18 and the pole 12 reduced.

In dem Kurbelwellenraum 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Kurbelschleife 21 angeordnet, die eine Langloch-förmige Ausnehmung 22 aufweist. In diese Ausnehmung 22 ist ein Kulissenstein 23 eingefügt, der in der Ausnehmung 22 verschiebbar gelagert ist. Der Kulissenstein 23 ist hierbei an dem Kurbelwellenzapfen 13 der Kurbelwelle 14 angeordnet, um eine Wirkverbindung zwischen dem Kurbelwellenzapfen 13 und der Kurbelschleife 21 zu ermöglichen. Dadurch ist eine Verbindung der Stange 12 über die Kurbelschleife 21 und den Kulissenstein 23 mit dem Kurbelwellenzapfen 13 gebildet.In the crankshaft space 20 is a crank loop in this embodiment 21 arranged, which is a slot-shaped recess 22 having. In this recess 22 is a backdrop stone 23 inserted in the recess 22 is slidably mounted. The sliding block 23 is here on the crankshaft journal 13 the crankshaft 14 arranged to make an operative connection between the crankshaft journal 13 and the crank loop 21 to enable. This is a connection of the rod 12 over the crank loop 21 and the Kulissenstein 23 with the crankshaft journal 13 educated.

Der weitere Zylinder 4 ist entsprechend dem Zylinder 3 ausgestaltet. Hierbei weist der weitere Zylinder 4 eine weitere Zylinderbohrung 5', einen in der Zylinderbohrung 5' angeordneten weiteren Zylinderkolben 6', einen von dem Zylinderkolben 6 begrenzten weiteren Arbeitsraum 7' und einen von dem Zylinderkolben 6 begrenzten weiteren Raum 8' auf. Ferner sind für den weiteren Arbeitsraum 7' ein ventilgesteuerter Einlass 9' und ein ventilgesteuerter Auslass 10' vorgesehen. Beim Entspannen eines in den weiteren Arbeitsraum 7' eingeführten komprimierten, gasförmigen Druckfluids erfolgt eine Betätigung des Zylinderkolbens 6' entgegen der Richtung 11'. Da der Zylinderkolben 6' über eine weitere Stange 12' ebenfalls mit der Kurbelschleife 21 verbunden ist, arbeiten die Zylinderkolben 6, 6' dadurch gegeneinander. Ferner sind auch ein ventilgesteuerter Einlass 15' und ein ventilgesteuerter Auslass 16' für den Raum 8' vorgesehen.The other cylinder 4 is according to the cylinder 3 designed. Here, the other cylinder 4 another cylinder bore 5 ' , one in the cylinder bore 5 ' arranged further cylinder piston 6 ' , one of the cylinder piston 6 limited further work space 7 ' and one of the cylinder piston 6 limited further space 8th' on. Furthermore, for the other work space 7 ' a valve controlled inlet 9 ' and a valve controlled outlet 10 ' intended. When relaxing one in the other work space 7 ' introduced compressed gaseous pressurized fluid is an actuation of the cylinder piston 6 ' against the direction 11 ' , Since the cylinder piston 6 ' over another pole 12 ' also with the crank loop 21 connected, the cylinder pistons work 6 . 6 ' thereby against each other. Further, there is also a valve controlled inlet 15 ' and a valve controlled outlet 16 ' for the room 8th' intended.

Die Stange 12' ist an einer Lagerstelle 17' in einer weiteren Lagerbuchse 18' gelagert. Die Lagerbuchse 18' ist hierbei in ein Gehäuseteil 19' eingesetzt und mit diesem verbunden.The pole 12 ' is at a storage location 17 ' in another bearing bush 18 ' stored. The bearing bush 18 ' is here in a housing part 19 ' used and connected to this.

Somit kann eine Kolbenmaschine 1 mit einem Scotch-Yoke-Kurbeltrieb realisiert werden, bei der die als Übertragungsstangen dienenden Stangen 12, 12' an den Lagerstellen 17, 17' gelagert sind. Hierbei sind die Zylinderkolben 6, 6' einander gegenüberliegend angeordnet und leiten ihre Kraft über den Kurbelschleifentrieb auf die Kurbelwelle 14 ein. Durch den Kurbelschleifenantrieb mit der Kurbelschleife 21 und dem Kulissenstein 23, der auf dem Kurbelwellenzapfen 13 sitzt, wird die Hubkolbenbewegung der Zylinderkolben 6, 6' auf die Kurbelwelle 14 übertragen.Thus, a piston engine 1 be realized with a scotch yoke crank mechanism, in which serving as a transmission rods rods 12 . 12 ' at the campsites 17 . 17 ' are stored. Here are the cylinder pistons 6 . 6 ' arranged opposite one another and direct their power via the crank-wheel drive on the crankshaft 14 one. Through the crank drive with the crank loop 21 and the Kulissenstein 23 that's on the crankshaft journal 13 sits, the reciprocating motion of the cylinder piston 6 . 6 ' on the crankshaft 14 transfer.

Die Kurbelschleife 21 ist über die Stangen 12, 12' an den Lagerstellen 17, 17' gelagert. Hierbei werden in diesem Ausführungsbeispiel Lagerbuchsen 18, 18' verwendet. Es können auch jeweils mehrere Lagerbuchsen vorgesehen sein. Durch diese Lagerung werden die Querkräfte an den Zylinderkolben 6, 6' reduziert. Damit erhöht sich die Lebensdauer der Zylinderkolben 6, 6'. Diese Lagerung der Kurbelschleife 21 ist besonders bei einer als Zwei-Zylinder-Dampfmotor ausgestalteten Kolbenmaschine 1 mit gegenüberliegenden Zylinderkolben 6, 6' von Vorteil, da die hierbei auftretenden Drehmomente der Kurbelschleife 21 gut abgestützt werden können.The crank loop 21 is over the bars 12 . 12 ' at the campsites 17 . 17 ' stored. In this case, bearing bushes are in this embodiment 18 . 18 ' used. It can also be provided in each case a plurality of bearing bushes. By this storage, the lateral forces on the cylinder piston 6 . 6 ' reduced. This increases the life of the cylinder piston 6 . 6 ' , This storage of the crank loop 21 is particularly in a designed as a two-cylinder steam engine piston engine 1 with opposite cylinder pistons 6 . 6 ' advantageous because the occurring torques of the crank loop 21 can be well supported.

2 zeigt die in 1 dargestellte Kolbenmaschine 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Lagerstellen 17, 17' zum Lagern der Stangen 12, 12' direkt an den Gehäuseteilen 19, 19' ausgebildet. Separate Lagerbuchsen, wie sie bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, können hierdurch entfallen. Ferner sind von dem Kurbelwellenraum 20 aus gesehen hinter den Lagerstellen 17, 17' jeweils zwei Dichtelemente 24, 25 beziehungsweise 24', 25' angeordnet. Die Dichtelemente 24, 25 sowie die Dichtelemente 24', 25' sind ringförmig ausgestaltet, wobei diese einerseits die Stange 12 und andererseits die Stange 12' an ihrer Außenseite umschließen. Die Dichtelemente 24, 25 bilden eine Abdichtung zwischen dem Raum 8 und der Lagerstelle 17. Entsprechend bilden die Dichtelemente 24', 25' eine Abdichtung zwischen dem Raum 8' und der Lagerstelle 17'. Hierdurch ist eine Medientrennung zwischen dem Schmieröl aus dem Kurbelwellenraum 20 und dem Arbeitsfluid, das gegebenenfalls in den Räumen 8, 8' vorgesehen ist, verbessert. 2 shows the in 1 illustrated piston engine 1 according to a second embodiment. In this embodiment, the bearings are 17 . 17 ' for storing the bars 12 . 12 ' directly on the housing parts 19 . 19 ' educated. Separate bushings, as in the in the 1 illustrated embodiment may be omitted thereby. Further, from the crankshaft space 20 seen from behind the bearings 17 . 17 ' two sealing elements each 24 . 25 respectively 24 ' . 25 ' arranged. The sealing elements 24 . 25 as well as the sealing elements 24 ' . 25 ' are designed annular, which on the one hand the rod 12 and on the other hand the pole 12 ' enclose on its outside. The sealing elements 24 . 25 form a seal between the room 8th and the depository 17 , Accordingly, the sealing elements form 24 ' . 25 ' a seal between the room 8th' and the depository 17 ' , As a result, a media separation between the lubricating oil from the crankshaft space 20 and the working fluid, if necessary in the rooms 8th . 8th' is provided, improved.

Außerdem sind die Räume 8, 8' in diesem Ausführungsbeispiel als druckentlastete Räume ausgestaltet. Einlässe für die Räume 8, 8', wie sie in der 1 durch Einlässe 15, 15' gebildet sind, entfallen hierbei. Die Auslässe 16, 16' sind hierbei mit einem Niederdruckbereich des Dampfkreises verbunden, um auf Grund von Leckagen aus den Arbeitsräumen 7, 7' in die Räume 8, 8' gelangendes Arbeitsfluid in den Dampfkreis zurückzuführen. Durch die druckentlasteten Räume 8, 8' ist die Medientrennung weiter verbessert. Denn zwischen den Arbeitsräumen 7, 7', durch die das dampfförmige Arbeitsfluid geführt wird, und dem Kurbelwellenraum 20 ist hierdurch eine mehrstufige Trennung gebildet, die die Lagerstellen 17, 17', die Dichtelemente 24, 25, 24', 25' und die Räume 8, 8' als Trennungsstufen aufweist.Besides, the rooms are 8th . 8th' configured in this embodiment as pressure-relieved rooms. Inlets for the rooms 8th . 8th' as they are in the 1 through inlets 15 . 15 ' are formed, omitted here. The outlets 16 . 16 ' are in this case connected to a low-pressure region of the steam circuit, due to leaks from the work spaces 7 . 7 ' in the rooms 8th . 8th' returning working fluid in the steam circuit. Through the pressure-relieved rooms 8th . 8th' the media separation is further improved. Because between the workspaces 7 . 7 ' , through which the vaporous working fluid is passed, and the crankshaft space 20 This is a multi-stage separation formed by the bearings 17 . 17 ' , the sealing elements 24 . 25 . 24 ' . 25 ' and the rooms 8th . 8th' having as separation stages.

Somit können sich die Lagerstellen 17, 17' speziell in diesem Ausführungsbeispiel im Ölbereich befinden und es kann eine besonders gute Schmierung mit Öl erfolgen. Durch die direkt an die Lagerstellen 17, 17' anschließenden Dichtelemente 24, 25, 24', 25' wird eine vorteilhafte Abdichtung des Ölbereichs ermöglicht. Damit kann eine gute und verschleißarme Lagerung der Kurbelschleife 21 gewährleistet werden.Thus, the bearings can 17 . 17 ' Especially in this embodiment are located in the oil area and it can be a particularly good lubrication with oil. Through the directly to the bearings 17 . 17 ' subsequent sealing elements 24 . 25 . 24 ' . 25 ' an advantageous sealing of the oil area is made possible. This can be a good and low-wear bearing the crank loop 21 be guaranteed.

Die Dichtelemente 24, 25, 24', 25' zur Trennung des Schmieröls vom Arbeitsfluid in den Räumen 8, 8' sind vorzugsweise direkt nach den Lagerstellen 17, 17' an den Stangen 12, 12' angeordnet und weisen einen geringeren Innendurchmesser als die Zylinderkolben 6, 6' auf. Damit werden die Reibverluste an den Dichtelementen 24, 25, 24', 25' verringert. Hierbei können jeweils ein oder mehrere Dichtelemente 24, 25, 24', 25' vorgesehen sein.The sealing elements 24 . 25 . 24 ' . 25 ' for separating the lubricating oil from the working fluid in the rooms 8th . 8th' are preferably directly after the bearings 17 . 17 ' at the bars 12 . 12 ' arranged and have a smaller inner diameter than the cylinder piston 6 . 6 ' on. Thus, the friction losses on the sealing elements 24 . 25 . 24 ' . 25 ' reduced. In this case, one or more sealing elements can each 24 . 25 . 24 ' . 25 ' be provided.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.

Claims

Piston machine ( 1 ), which is drivable via a steam power process, in particular for utilizing the waste heat of an internal combustion engine, with at least one cylinder bore ( 5 ), one in the cylinder bore ( 5 ) arranged cylinder piston ( 6 ), in the cylinder bore ( 5 ) a work space ( 7 ), at least indirectly with the cylinder piston ( 6 ) connected rod ( 12 ) coming out of the cylinder bore ( 5 ) and at least one depository ( 17 ), from which the cylinder bore ( 5 ) guided rod ( 12 ) is mounted, wherein a crank loop ( 21 ) and wherein the rod ( 21 ) the cylinder piston ( 6 ) with the crank loop ( 21 ) connects.

Piston engine according to claim 1, characterized in that the with the cylinder piston ( 6 ) connected rod ( 12 ) in a crankshaft space ( 20 ) and that the depository ( 17 ) between the cylinder bore ( 5 ) and the crankshaft space ( 20 ) is arranged.

Piston engine according to claim 2, characterized in that the bearing point ( 17 ) is lubricated with a lubricant.

Piston engine according to claim 3, characterized in that the bearing point ( 17 ) with a lubricating oil from the crankshaft space ( 20 ) is lubricated.

Piston engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one Sealing element ( 24 . 25 ) at the depository ( 17 ) is arranged, and that the sealing element ( 24 . 25 ) a seal between the bearing ( 17 ) and the cylinder bore ( 5 ).

Piston engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bearing point ( 17 ) through a bushing ( 18 ) is formed and that from the cylinder bore ( 5 ) guided rod ( 12 ) through the bearing bush ( 18 ) is guided.

Piston engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rod ( 12 ) at least indirectly with a crankshaft ( 14 ) and that the rod ( 12 ) a frictional connection between the cylinder piston ( 6 ) and the crankshaft ( 14 ).

Piston machine according to claim 7, characterized in that the bearing point ( 17 ) is configured by the crankshaft ( 14 ) on the pole ( 12 ) transmitted transversal forces at least substantially.

Piston engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one further cylinder bore ( 5 ' ), another in the further cylinder bore ( 5 ' ) arranged cylinder piston ( 6 ' ), which in the further cylinder bore ( 5 ' ) another working space ( 7 ' ), another rod ( 12 ' ), which at least indirectly with the other cylinder piston ( 6 ' ), and at least one additional storage location ( 17 ' ) are provided, wherein the further rod ( 12 ' ) from the further cylinder bore ( 5 ' ) is guided, wherein from the further cylinder bore ( 5 ' ) guided rod ( 12 ' ) at the further depository ( 17 ' ) is mounted, wherein a crankshaft ( 14 ) is provided, wherein the cylinder bore ( 5 ) and the further cylinder bore ( 5 ' ) with respect to the crankshaft ( 14 ) are arranged opposite one another and wherein the crankshaft ( 14 ) on the one hand at least indirectly with the rod ( 12 ) and on the other hand at least indirectly with the further rod ( 12 ' ) connected is.

Piston engine according to claim 9, characterized in that one on the crankshaft ( 14 ) arranged sliding block ( 23 ) is provided, which in a slot-shaped recess ( 22 ) of the crank loop ( 21 ) is inserted, that on the one hand the rod ( 12 ) the cylinder piston ( 6 ) with the crank loop ( 21 ) and that, on the other hand, the further rod ( 12 ' ) the other cylinder piston ( 6 ' ) with the crank loop ( 21 ) connects.

Piston engine according to one of claims 1 to 10, characterized in that a working fluid of the steam power process based on water, alcohol or a mixture of water and alcohol, wherein vaporous working fluid for actuating the cylinder piston ( 6 ) in the workspace ( 7 ) is relaxing.