DE2621016A1 - Mehrphasen-verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Verbrennungsmotoren^, insbesondere für den Gebrauch in Automobilen, waren Gegenstand bedeutender jüngerer Forschungen. In dieser Hinsicht sind ziemlich gute herkömmliche Motoren erhältlich und es besteht ein unübersehbarer Maschinenpark für die wirtschaftliche Herstellung solcher Motoren. Indessen erscheint es, als ob die herkömmlichen Motoren sich einem Zustand nähern, in dem sie bis zu ihren Grenzen durchkonstruiert sind, was die Verringerung von Treibst off verbrauch, Umweltverschmutzung, und weitere Gesichtspunkte, wie Lärmentwicklung, Gewicht und Kosten betrifft ν Dementsprechend wurde erkannt, daß es erforderlich 1st, eine von Grund auf neue Maschine zu schaffen. Die bisher vorgeschlagenen Systeme haben aber anscheinend nicht ein solches Ausmaß an Verbesserung erzielt, daß dies die erheblichen Veränderungen für eine bedeutende Produktion rechtfertigen könnte.

Ein Typ eines entwickelten Motors, der einen bedeutenden Vorteil verspricht, arbeitet auf dem Prinzip des Resonanzzyklus, wie er z.B. in US-PS 3 766 399 , 3 605 083 und 3 848 des Erfinders vorliegender Anmeldung beschrieben ist. Allgemein gesprochen sind Resonanzmaschinen Kolbenmotoren mit innerer Verbrennung, bei denen alle beweglichen Teile in einem geradlinigen, mechanisch resonanten Bewegungsablauf betrieben werden. Energie wird statt in einem Schwungrad in dem mechanischen Resonanzsystem gespeichert und kann in verschiedenerlei Weise

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wieder entnommen werden, z.B. mittels eines elektrischen Generators oder eines hydraulischen-Systems, wie es in den . obengenannten Fatentsöhriffcen beschrieben ,ist.. Wie. dort be- .:. schrieben^ finden"Verbrennungsabläufe auch wahlweise qtatt> ,. ■ um den Resonanzbetrieb der Maschine während des Leerlaufs aufrechtzuerhalten und während des Kraftbetriebs den· Leistungsbedarf zu erfüllen. Resonanzmotoren und entsprechende Bauarten sind in den obengenannten Patentschriften,wie auch.in den US-Patentanmeldungen 375 37^ vom 2. Juli I973 uncj 4lj5 vom 5*November 1973 beschrieben und versprechen zusammen mit. e ,_;. den Entwicklungen aufgrund vorliegender Erfindung bedeutende, Vorteile in Bezug auf^:die vielfältigen zur Zeit vorgenommenen Betrachtungen wie im einzelnen behandelt werden wird. Bei der Beurteilung der"Wichtigkeit der verschiedenen charakteris- _; tischen Eigenschaften von Verbrennungsmotoren muß, der. Treib-r ..-. stoff verbrauch (bzw. der Wirkungsgrad) als sehr wichtig einge-* stuft werden. Herkömmliche Motoren mit innerer Verbrennung (Ottomotoren), die in weitem Gebrauch sind, sind von ziemlich schlechtem Wirkungsgrad, besonders im Hinblick auf die Verbrennung und Expansion während des Betriebs bei hohen und niedrigen Leistungsabgaben. Obwohl Schichtladungsmotoren und Dieselmotoren einen besseren Wirkungsgrad ergeben können, haben die solchen Maschinen, wenn sie herkömmlich gebaut sind, eigenen Seitenkräfte hohe Reibungsverluste zur Folge, die den Wirkungsgrad im Betrieb beschränken. Im Gegensatz zu diesen Betrachungen bei herkömmlichen Motoren arbeitet der Resonanzmotor gemäß dem dieser Erfindung zugrundeliegenden System bei einer im wesentlichen gleichbleibenden Frequenz mit der Folge, daß der Motor als Konstruktionsbaueinheit eine bestmögliche Auslegung erfahren kann. Zusätzlich bringt aufgrund der allein geradlinigen Bewegungsabläufe der Motor keine Seitenkräfte hervor und kann deshalb mit einer wesentlichen reduzierten Keibungs. last arbeit en.Gemäß einem weiteren besonderen Merkmal, das: im Hinblick auf den sparsamen Treibst off verbrauch von Wichtigkeit ist,anbrennt der im vorliegenden System ausgeführte Motor Treibstoff

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nur während aktiver Verbrennungszyklen, die nur dann veranlaßt werden, wenn es erforderlich ist, entweder den Betrieb der Maschine aufrechtzuerhalten oder den laufenden Leistungsbedarf zu befriedigen. Schließlich 1st für den Brennstoffverbrauch auch noch von Bedeutung, daß das vorliegende System die Möglichkeit für'ein dynamisches Bremsen einschließt, um weiter Energie und Treibstoff zu sparen.

Die Menge der von einem Verbrennungsmotor erzeugten Schadstoffe ist ein anderer wichtiger Faktor bei der Bewertung von Motoren für ihren weitgefächerten Gebrauch. In dieser Hinsicht ist zunächst bemerkenswert, daß sich ein verbesserter Wirkungsgrad des Motors in einem geringeren Treibstoffverbrauch und deshalb auch in einer damit verbundenen proportionalen Reduzierung des Volumens der Verbrennungsprodukte äußert, die schwerwiegende oder schädliche, die Umwelt beeinträchtigende Stoffe enthalten oder auch nicht enthalten mögen. In jedem Fall wird im Hinblick auf irgendeine besondere Art einer Maschine oder eines Systems die Menge der ausgestoßenen Stoffe, die zur Umweltverschmutzung beitragen,um so geringer sein, um so weniger Treibstoff verbraucht wird. Ferner kann das System gemäß vorliegender Erfindung im Hinblick auf mögliche umweltverschmutzende Abgase so konstruiert sein, daß es bei der bestmöglichen Resonanzbetriebsweise arbeitet, um eine im wesentlichen gleichbleibend richtige Verbrennung zu erzielen. Das System kann außerdem dadurch verbessert werden, daß es im Dieselzyklus betrieben wird, ao daß es verhältnismäßig wenig schwerwiegende Schadstoffe erzeugt. In diesem Zusammenhang können das verhältnismäßig große Gewicht und die äußeren Abmessungen von herkömmlichen Dieselmotoren in Systemen gemäß vorliegender Erfindung vermieden werden, weil die sinusförmigen linearen Bewegungsabläufe frei ron seitlichen Beanspruchungen von Bauteilen sind, die die schweren, für die herkömmlichen Dieselmotoren charakteristischen

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Bauformen notwendig machten.

Ein anderer wichtiger Gesichtspunkt für das, Antriebssystem gemäß vorliegender Erfindung ist die bedeutende Verbesserung gegenüber herkömmlichen Dieselmotoren bei der Möglichkeit der Beschleunigung. Das bedeutet, daß die Beschleunigung bei einem System gemäß vorliegender Erfindung nur eine geringe Änderung der Bewegungsenergie des Resonanzmotors mit sich bringt.Zusätzlich erlaubt die wirksame Steuerung der 'Verbrennungsabläufe einen Übergang von einer minimalen Leistungsabgabe zu einer maximalen Leistungsabgabe während der Dauer eines einzigen Zxklus der Maschine,

Zusätzlich zu den verschiedenen Gesichtspunkten der Vervollkommnung des Motors, wie sie oben erläutert wurden, besteht ein anderes, sehr wichtiges Kriterium in den erforderlichen Kosten, um die Produktion von Motoren in beträchtlicher Anzahl durchzuführen» In dieser Hinsicht ist eine einfache Bauform ein offensichtlicher Vorteil. Eine andere Art der Betrachtung ist die, bis zu welchem Ausmaß ein Motor herkömmliche Bauteile, wie Kolben, Ventile, Kühleinrichtung usw. verwenden kann. Ein weiterer Gesichtspunkt ist der Bedarf des Motors für Hilfseinrichtungen, z.B. Auspuffeinrichtungen zur Kontrolle von Schadstoffen, Lärmkontrolleinrichtungen, oder Spezialausrüstungen wie Kraftstoffeinspritzpumpen für bestimmte Formen von Dieselmotoren. Das System gemäß vorliegender Erfindung stellt eine bedeutende Verbesserung im Hinblick auf alle diese Gesichtspunkte dar.

Ganz allgemein vereinigt vorliegende Erfindung einen auf dem Resonanzprinzip beruhenden Mehrphasen-Verbrennungsraotor zur hydraulischen Leistungsabgabe mit einer dynamisch arbeitenden

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Ventileinheit für den gemeinsamen Betrieb eines oder mehrerer hydraulischer Motoren. Das System schließt ferner ein Steuergerät zur Veränderung der mechanischen Leistungsabgabe ein, so zu negativer Antriebsleistung,d.h.Bremsen, während dessen die kinetische Energie des angetriebenen Systems, z.B. des Automobils, Energie über den hydraulischen Motor und das dynamisch arbeitende Ventil abgibt, damit sie im Resonanzmotor gespeichert werden kann.

In der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Pig. 1 eine perspektivische und schematische Ansicht eines Antriebssystems gemäß vorliegender Erfindung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch ein Ventilbauteil des Systems der_vFig.l,

Fig. 3 eine schematische Ansicht im Schnitt eines Einphasensystems, das zur Erläuterung vorliegender Erfindung dient,

Fig. 4 eine auseinandergezogene Darstellung des Bauteils gemäß Fig.2,

Fig. 5 eine teilweise geschnitten gezeigte Ansicht eines Motorbauteils des Systems gemäß Fig. 1,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt riach der Linie 7-7 der Fig. 6, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 6,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Bestandteiles des in den Fig.5,6,7 und 8 gezeigten Bauteiles,

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Fig. 10 eine der Fig. 5 ähnliche Darstellung einer anderen Ausführungsforra eines Motorbauteiles,

Big. 11 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig.10,

Fig. 12 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit, wie sie im System der Fig. 1 Verwendung findet,

Fig. 13 eine graphische Darstellung des Betriebs des Systems der Fig. 1 ,

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht des Systems der Fig.l, wie es in einem Automobil Verwendung findet.

In Fig.l ist ein Motor E gezeigt, der Treibstoff verbraucht, um in drei mit einer dynamisch arbeitenden Ventileinheit V verbundenen Leitungen phasenverschoben wechselnde hydraulische Energie zu erzeugen. Gleichlauf zwischen dem Betrieb der Ventileinheit V und dem des Motors E wird sichergestellt, so daß das Ventil als Wandler zur Erzeugung eines gleichgerichteten Flüssigkeitsstroms zur Betätigung eines Motors M wirkt. Im Hinblifc hierauf ist zu bemerken, daß, obwohl ein einziger hydraulischer Motor M dargestellt ist, verschiedene Arten und eine verschiedene Anzahl hydraulischer Motoren in Systemen gemäß vorliegender Erfindung Verwendung finden können, wie weiter unten erläutert wird.

Wegen der Verbindungen zwischen den einzelnen Bauteilen des Systems der Fig. 1, wie im einzelnen unten beschrieben wird, fließt bei einer Betriebsart Energie vom Motor E durch die Ventileinheit V , um den Motor M anzutreiben, Der Energiefluß

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ist in Übereinstimmung mit Befehlen von einem Steuergerät C (einschließlich Handsteuerung) gesteuert. Das bedeutet, daß Energie vom Motor E zum Motor M auf der Basis des laufenden Bedarfes übertragen wird, wobei der Motor E zur Erfüllung dieses Bedarfs Treibstoff verbrennt und außerdem einen Teil der Energie im Motor E speichert.

Der Motor M kann zusätzlich zu seiner Arbeitsweise als Antriebseinheit auch als Quelle hydraulischer Energie wirken (als Pumpe) und zwar während der Betriebsart des dynamischen Bremsens. Das bedeutet, daß während der Zeitdauer, während der es erwünscht ist, das mit dem Motor M verbundene mechanische System zu bremsen, z.B. ein Fahrzeug, der Motor M als Pumpe arbeitet (die durch das Steuergerät C geregelt ist) , so daß Energie über die Ventileinheit V zur Speicherung im Motor E zur Verfügung gestellt wird. Auf diese Weise wird das dynamische Bremsen in energiesparender Weise durchgeführt.

Um das System etwas genauer zu beschreiben, sei angenommen, daß der Fall auftritt, in dem es erwünscht ist, eine zusätzliche Bremswirkung für das mit dem Motor M verbundene mechanische System, z.B. ein Automobil,zu erzeugen. Eine solche Bremsung wird durch die Verwendung eines Nebenschluß-Energieaufnehmers erreicht, der zwischen die Zuleitung 12 und die Ableitung 14 des Motors M eingeschaltet ist. Der Energieaufnehmer 10 wird, wie angedeutet, durch eine zentrale Logikeinheit 16 gesteuert, die auch andere Steuerfunktionen ausführt. Insbesondere steuert die Logikeinheit 16 einen Treibstoffzumesser 18 zur Versorgung des Motors E mit Treibstoff von einer Treibstoffquelle 20. Außerdem steuert die Logikeinheit 16 einen Elektromotor 22, der die dynamisch arbeitende Ventileinheit V antreibt.

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Die Steuerfunktionen der zentralen. Logikeinheit 16 beruhen auf den von verschiedenen Quellen empfangenen Informationen. Der Bedarf an Energie, die vom und zum Motor M zu übertragen ist, bildet die Grundlage,und wird durch einen willkürlich betätigbaren Befehlsgeber 24 angedeutet. Die laufend durch den Motor E gespeicherte Energie unterliegt ebenso der Steuerung. Diesbezüglich erfolgt eine Anzeige der Energie seitens des Motors E an die Logikeinheit 16 über eine Leitung 25. Als weiteren Eingang erhält die Logikeinheit 16 eine Information über den Druckunterschied zwischen den Leitungen 12 und 14 von einem mit diesen Leitungen verbundenen Druckfühler 26. Im wesentlichen betreibt und steuert die zentrale Logikeinheit 16 des Steuergeräts C den Motor E und die Ventileinheit V, um den Motor E (z.B. während Leerlaufabschnitten) in Betrieb zu halten und in wirksamer Weise Energie dem vom Motor M angetriebenen Gerät zu-oder abzuführen. In Hilffunktion zur grundlegenden Arbeitsweise des Systems der Fig.l ist eine Startereinheit 28 an die Hochdruckleitung 19 angeschlossen,um zu Beginn das System zu betätigen und den Betriebszustand herzustellen.

Betrachtet man die einzelnen Bestandteile des Systems der Fig.l etwas genauer, so ist der Motor E eine Kolbeneinrichtung für innere Verbrennung, die in geradlinigen Resonanzbewegungsabläufen arbeitet. Energie wird im mechanischen Resonanzsystem des Motors E statt in einem herkömmlichen Schwungrad gespeichert und in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Bedarf hydraulisch wieder entnommen. Das Steuergerät C hält das Gleichgewicht zwischen dem Mittelwert der durch die aktiven Verbrennungszyklen des Motors E diskontinuierlich an den Resonanzeuergietank zur Verfügung gestellten Energie und der aus dem Tank kontinuierlich entnommenen Energie. Alle aktiven Zyklen sind gleich und die mittlere Leistung wird durch eine gesteuerte Mischung von aktiven oder nach Plan durchgeführten Leistungszyklen und übersprungenen oder ausgelassenen Zyklen reguliert.

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Der Bauform nach ist der Motor E als dreiphasige Sechszylindereinheit ausgeführt, die in einem Dieselzyklus arbeitet. Der Motor E ist durch ein Kühlsystem 30 gekühlt, das ein flüssiges Kühlmittel durch einen in Fig.l nicht gezeigten Kühlmantel umwälzt. Luft etwas oberhalb des Atmosphärendrucks wird dem Motor E durch Einlaßbauteile 32 (die einen Gebläsespüler enthalten) zugeführt und die gasförmigen Verbrennungsprodukte werden durch Auslaßbauteile 34 abgeführt. Die Amplitude der laufenden Verlagerung der hin- und hergehenden Kolben im Motor E wird durch einen magnetischen Fühler 36 ermittelt und stellt ein Maß für die tatsächlich als Ergebnis der Resonanzbetriebsweise des Motors E gespeicherte Energie dar. Eine solche Information wird in Form eines elektrischen Signals über die Leitung 25 der zentralen Logikeinheit 16 zur Verfugung gestellt. Die Ausgangsleistung des Motors E (wie auch die ihm zugeführte Eingangsleistung während der Betriebsart des dynamischen Bremsens) läuft über drei hydraulische Leitungen 40, 41 und 42, die zueinander radial versetzt mit der Ventileinheit V verbunden sind. Die Druckschwankungen in den Leitungen 4o, 41 und 42 sind im wesentlichen sinusförmig und um 120° zueinander phasenversetzt, so daß die Energie etwa der bekannten Form der dreiphasigen elektrischen Energie entspricht .

Im Betrieb des Systems erhält die Ventileinheit V die drei phasenversetzten Ströme (Leitungen 4o, 41 und 42 ) und setzt die dreiphasige hydraulische Energie in einen Strom hydraulischer Energie gleichbleibender Richtung (Gleichstrom) um, die den Motor über die Leitungen 12 und 14 betätigt. Wie im einzelnen unten erläutert wird, arbeitet die Ventileinheit V nicht nur als Strömungswandler, sondern erfüllt zusätzlich eine Steμerungsfunktion in Abhängigkeit von den Befehlen der zentralen Logikeinhei t 16. Eine besondere Steuerung wird durch Veränderung der Phase des synchronen Elektromotors 22 in Bezug auf den Betrieb

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des Resonanzmotors E ausgeübt.

Vielleicht ist die allgemeine Anmerkung angebracht, daß gewisse Gewichtsvorteile bestehen, die dem hydraulischen System einen Vorzug verleihen, obwohl der hydraulische Teil des Systems auch in elektrischer Form verwirklicht werden könnte. Außerdem enthält das hydraulische System von sich aus bereits ein Schmiermittel. Auch läßt der gegenwärtige Stand der Hydrauliktechnik es ohne weiteres zu, daß das System bei relativ hohen Arbeitsdrücken betrieben wird, was einen hohen Wirkungsgrad erlaubt.

Für eine ins einzelne gehende Beschreibung ist die Ventileinheit V in Fig.2 im Schnitt gezeigt und läßt die Leitungen 12 und erkennen, durch die der in einer Richtung fließende Strom geht. Vertretend für die drei verschiedenphasigen,etwa sinusförmigen Eingänge ist die Leitung 42. Die Anschlüsse der Leitungen 40, 41 und 42 sind zueinander um 120° am Umfang des ringförmigen Gehäuses 44 versetzt, gerade so, wie die hydraulische Energie in diesen Leitungen um 120° phasenversetzt ist und erhalten bleibt , wie im einzelnen unten beschrieben wird.

Innerhalb des ringförmigen Gehäuses 44 ist ein drehbares Ventilglied 46 zur Drehung durch den Elektromotor 22 gelagert. Das Ventilglied 46 wird im wesentlichen im Gleichlauf mit dem Resonanzmotor E (Fig.l) angetrieben, was während einer dem Antrieb dienenden Betriebsart eine Flüssigkeitsströmung zur Kammer 48 unter einem durchschnittlichen Druck P₁ aufgrund positiver Druckänderungen in den Leitungen 4o, 4l und 42 erlaubt. In ähnlicher Weise ist es der Flüssigkeit während des Teils abnehmender Druckausschläge erlaubt, von der gegenüberliegenden Kammer 50 (unter dem durchschnittlichen Druck Pp) in die jeweilige der Dreiphasen-Leitungen, z.B. die Leitung 42 zu fließen. Im wesentlichen sind die Strömungsabläufe

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sowohl während des Antriebs, als auch während des Bremsverlaufes ähnlich, Jedoch wird während der Antriebszeitabschnitte (wenn P, den Druck P₂ übersteigt) Energie vom Motor E zum Motor M übertragen, fließt dagegen in der umgekehrten Richtung während der BremsZeitabschnitte (wenn P₂ den Druck P₁ übersteigt)j in Übereinstimmung mit der Richtung des Druckunterschiedes.

Wenn man zum Zwecke der Erläuterung wiederum die Analogie zu dem entsprechenden elektrischen Fall heranzieht, kann man die Punktion der Ventileinheit V als hydraulisches Äquivalent zu einem Einankerumformer ansehen. Die Ventileinheit V steuert auch den Flüssigkeitsstrom durch eine Phasenversetzung der Ventilfunktion, In diesem Sinne ist die Wirkungsweise etwa ähnlich der eines gesteuerten Siliziumgleichrichters (SCR) in einem elektrischen System. Das Verständnis der Wirkungsweise der Ventileinheit V kann am besten durch Betrachtung der Wirkungsweise einer einzelnen Phase gemäß Fig. 3 erreicht werden.

Ein einzelner Leistungskolben 52 ist für eine hin- und hergehende Bewegung im Zylinder 54 dargestellt. Die Darstellung deutet an, daß Ventile 56 und 58 mit dem Kolben 52 in Verbindung stehen,und zwar so, daß eine Strömung von Treibstoff oder ähnlichem den Kolben 52 hin- und herbewegt. Natürlich kann auch Vorsorge für die Verbrennung getroffen sein, wie es beim bekannten Stand der Technik der Fall ist. Im wesentlichen können verschiedene Arten von Zyklen Verwendung finden, z.B^ Otto-,Diesel-,Schichtenladungszyklen usw. , um den Kolben 52 innerhalb des Zylinders 5^ in

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einem Resonanzbewegungsablauf hin- und herzubewegen, was die Speicherung und Wiederfreigabe von Energie durch eine Feder 6o und die in Bewegung befindlichen Masse einschließt. Der Leistungskolben 52 ist direkt mit einem hydraulischen Kolben 61 durch eine Stange 62 verbunden. Während der Leistungskolben 52 einen Motorkolben darstellt, arbeitet der hydraulische Kolben 61 (während der Antriöbsarbeitsweise) im Zylinder 64 so, daß er eine Fumpwirkung zur Zufuhr von Energie zu einem hydraulischen Motor 68 über die Ventileinheit 66 bewirkt. Wie durch die gestrichelte Linie 6? angedeutet , sind die Ventile 56 und 58 zum Gleichlauf mit der Stange 62 und der Ventileinheit 66 gekoppelt.

Im Betrieb des in Fig. 3 dargestellten Systems können die eine Einheit bildenden Kolben 52 und 61 zusammen mit dem zugehörigen hydraulischen Gerät als Analogen zu einer Quelle elektrischer Wechselenergie betrachtet werden. In dieser Hinsicht kann die Masse der Kolben 52 und 61 mit der elektrischen Induktivität verglichen werden, während die Feder 60 der elektrischen Kapazität entspricht. Dies sind die Elemente einer Schwingung und im mechanischen System der Fig.3 schwingen die Kolben 52 und 61 mit der Resonanzfrequenz. Die Folge der Resonanzschwingung ist die Erzeugung einer hydraulischen Wechselenergie in der Leitung 69, die mit der Ventileinheit 66 verbunden ist.

Die Ventileinheit 66 arbeitet so, wie es im Zusammenhang mit der Ventileinheit V (Fig.l) angedeutet wurde, indem sie im Prinzip als Äquivalent eines elektrischen Zweiweggleichrichters arbeitet, wenn der Flüssigkeitsstrom im System seinen Höchstwert hat. In dieser Hinsicht wird das Filtern oder das Glätten der Druckschwankungen durch die Speicher 70 und 72 bewirkt. Die Ventileinheit 66 enthält ein drehbares Ventilglied 74, das im Gleichlauf mit der Resonanzbewegung des Kolbens 52 angetrieben ist, so daß es die wechselnde oder schwingende hydraulische Energie

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in Energie gleichbleibender Richtung zur Betätigung des Rotors umwandelt.

Während der Zeitabschnitte maximaler Flüssigkeitsströmung (volle Geschwindigkeit des Motors 68 ) zur Zeit des Leistungshubes des Kolbens 52 (vom Kopf weggerichtet) wird hydraulische Flüssigkeit unter Druck vom Zylinder 64 durch die Leitung 69 und das Ventilglied 74 in den Speicher 70 gedrückt , um einen im wesentlichen gleichförmigen Strom zum Motor 68 zu erreichen. Während dieses Zeitabschnitts wird vom Motor 68 ausgestoßene Flüssigkeit im Speicher 72 untergebracht. Während des umgekehrten Hubes des Kolbens 52 wird der Speicher 70 von der Leitung 69 getrennt, gibt jedoch weiterhin Flüssigkeit an den Motor 68 ab. Gleichlaufend hierzu wird der Speicher 72 zur Wiederauffüllung des Zylinders 64 mit Flüssigkeit durch die Leitung 69 angeschlossen, um einen weiteren Leistungshub vorzubereiten. Da die Kapazität jedes der Speicher 70 und 72 verhältnismäßig groß im Vergleich zum Volumen des Zylinders 64 ist,ist der dem Motor 68 zugeführte Strom ziemlich konstant. Natürlich ergeben mehrphasige Einheiten noch gleichmäßigere Ausgangsleistungen, wie das auch beim elektrischen Äquivalent der mehrphasigen Leistung der Fall ist.

Im Betrieb des Systems der Fig. 3 können durch ausgewählte Leistungshübe des Kolbens 52 und durch Veränderung der Phase des Ventilglieds 74 in-Bezug auf die Schwingungen des Resonanzkolbens 52 der Flüssigkeitsstrom und die Art des Energieflusses so gesteuert werden, daß der Energiefluß vom Gerät mit dem Kolben 52 zum Motor 68 oder in umgekehrter Richtung geht. Im wesentlichen findet ein Energiefluß vom Resonanzsystem mit dem Kolben 52 zum Motor 68 dann statt, wenn P₁ den Druck P_g übersteigt.

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wie oben beschrieben.Für den umgekehrten Fluß wird der Druck P₂ im Speicher 72 über den Druck P₁ im Speicher 70 ansteigen. Dementsprechend wird der Energiefluß umgekehrt, d.h. e,r verläuft vom Motor 68 zum Kolben 61. Ein solcher Verlauf des Flusses findet während der BremsZeitabschnitte statt, wenn Energie vom Motor 68 auf den Resonanzmotor, d.h. auf den Kolben 52 übertragen wird. Betrachtet man die Regelung des Flüssigkeitsstroms durch den Motor 68, kann man sehen, daß durch Vorrücken der Phase des Ventilglieds 74 in Bezug auf den Kolben 61 der Druck P₁ zum Antrieb des Kolbens 61 während eines Teils des Rückkehrhubes angewandt werden kann. Als Folge hiervon wird die Richtung des Flüssigkeitsstroms teilweise umgekehrt und nur die Differenz geht zum Motor 68. Daraus kann man ersehen, daß die Phasenbesiehung, wie sie oben angedeutet wurde, in wirksamer Weise dazu verwendet werden kann, den Flüssigkeitsstrom durch den Motor 68 ohne Rücksicht auf die Richtung des Energieflusses zu steuern.

Betrachtet man die Arbeitsweise des zu Erläuterung dienenden Beispiels der FIg.3 etwas genauer, kann eine mathematische Analyse für das vollständige Verständnis nützlich sein. Folgende Festlegungen werden verwendet, die sich auf die graphische Darstellung der Fig. 13 beziehen:

V =A (sin wt) ■= momentanes Betriebsvolumen des

Zylinders 64

V₀ = Volumen der aus dem Zylinder 64 gepumpten Flüssigkeit

V_I = Volumen der zum Zylinder 64 zurückkehrenden Flüssigkeit

Q = Phasenverschiebung zwischen der sinusförmigen Resonanzbewegung des Kolbens 61 und der umlaufenden Bewegung des Ventilglieds 74.

In Bezug auf die Arbeitsweise des Kolbens 61 öffnet das im Gleichlauf betriebene sich drehende Ventilglied 74 eine öffnung

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vom Speicher 70 (P₁) zum Zylinder 64 während des Zeitabschnittes zwischen u* = θ und ujt - β + I8o°. Der Zugang vom Speicher 72 (Ρ«) ist währenddes Zeitabschnittes zwischen tot » Q + 18q° und U)t «■ 6? +- 360° gegeben.

Unter Berücksichtigung dieser Betriebsparameter ergibt sich folgendes. Während des Auspumpens gilts

V-in « A. - A (sin Θ) = A (1 - sin G )

Y₁OUt = A + A (sin ö) = A (1 + sin Θ) Daraus folgt

* 2A sin e

Für den Rückfluß verbrauchter Flüssigkeit gilt:

V₂ out = A - A (sin Q ) = A (1 - sin θ) Vgin = A + A (sin θ) * A (1 + sin θ) Daratts folgt,

AV₂ = V₂OUt - V₂In « -2A sin β

Der vergleich der Ergebnisse für ^V₁ undAV₂ ergibt:

Die obengenannte Analyse stellt den allgemeinen Fall des Durchflusses durch das System dar. Es ist offensichtlich, daß der Flüssigkeitsstrom durch den hydraulischen Motor proportional sinus θ ist und daß deshalb Jeder beliebige Betrag an Flüssigkeit zwischen AV = 0 bis AV = 2A während jedes Zyklus des Kolbens 61 gepumpt werden kann. Während der Zeitabschnitte, während der der Phasenwinkel Q negativ ist, wird die Flüssigkeitsströmung umgekehrt mit der Ergebnis, daß das Pumpen von P₁ (Speicher 70) nach P₂ (Speicher 72) statt von P₂ nach P₁ stattfindet. Folglich wird die Drehung des Motors 68 umgekehrt.

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Die vom hydraulischen Kolben 61 aufgrund des Flüssigkeitsstroms vom Zylinder 64 während des Zeitabschnittes, indem der Zylinder mit dem Speicher 70 (P₁) verbunden ist, geleistete Arbeit beträgt:

W₁= - P₁V₁In + P₁V₁OUt = P₁ (V₁OUt - V₁ in) = ρ AV₁

Während des Zeitabschnitts in dem der Zylinder 64 mit dem Speicher 72 (p_g) verbunden ist,beträgt die Arbeitsleistung:

W₂ = P₂V₂OUt - P₂V₂In = P₂(V₂OUt - V

ist, kann geschlossen werden, daß:

W₂ = - P₁

Aus diesem Grund ist die gesamte während eines kompletten Zyklus ausgeführte Arbeit durch folgenden Ausdruck darstellbar:

W = W₁ + W₂ = (P₁ - P₂)AV₁.

Aus den obengenannten mathematischen Ausdrücken kann ersehen werden, daß Arbeit durch den Motor dann geleistet wird, wenn P₁ größer als P₂ ist, während Arbeit oder Energie aufgenommen und durch die Maschine gespeichert oder vernichtet wird, wenn P₁ kleiner als P₂ ist. Natürlich ist es für den Fachmann klar, daß dies mathematischen Feststellungen aus einer physikalischen Betrachtungsweise des der Darstellung zugrundeliegenden Systems der Fig.5 folgen. D.h., daß zu einer Zeit, in der der Druck P₁ im Speicher 70 größer als der Druck P« im Speicher 72 ist, Energie vom Kolben 61 und Zylinder 64 zum Motor 68 übertragen wird. Umgekehrt wird zu einer Zeit, in der der Druck P₂ im Speicher 72 den Druck P₁ im Speicher 70 übersteigt, Energie vom Motor 68, der nun als Pumpe wirkt, zum Zylinder 64 und zum Kolben 61 übertragen wird. Veränderungen des Phasenwinkels Q steuern den

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Flüssigkeitsstrom und nur indirekt den Energiestrom, wie unten erläutert wird.

Die Arbeltsweise des in Fig.3 dargestellten Systems kann analytisch mit Bezug auf die graphische Darstellung der Fig.13 betrachtet werden. In dieser Hinsicht ist die Bewegung des Kolbens 61 im wesentlichen sinusförmig und durch die Kurve 76 dargestellt. Die Zeitabschnitte, während der das Ventilglied 74 mit dem Speicher 70 (P₁) und dem Speicher 72 (P₂) verbunden ist, sind zusammen mit dem Phasenverzug Θ, der auf die Überschneidungspunkte der Kurve 76 bezogen ist, angedeutet. Die Amplitude des aus der Kolbenverlagerung resultierenden Volumens ist durch den Buchstaben A angedeutet. Verschiedene besondere Volumina sind ebenso in dem Diagramm dargestellt.

Bei genauerer Betrachtung der durch den Kolben 61 (Fig.3) geleisteten Arbeit kann man die Annahme machen, daß die Drücke P₁ und P₂ im wesentlichen während jedes Hubes des Kolbes konstant sind. Die Annahme ist gerechtfertigt, weil, wie oben angedeutet, das Volumen des hydraulischen Zylinders wesentlich kleiner als das der einzelnen Volumina der Speicher 70 und 72 ist.

So ist, wie oben angenommen, die Energie oder Arbeit positiv, wenn sie vom Kolben 61 abgegeben wird, und negativ, wenn sie vom System über den Kolben 61 aufgenommen wird. Im Betrieb stellt das Steuersystem einschließlich der zentralen Logikeinheit 16 (Fig.l) , wie weiter unten genauer beschrieben, den Phasenverzug θ ein, bis der mittlere Strom Q durch die Ventil-

clv £3

einheit 66 (Fig.3) mit dem Strom Q durch den Motor 68 übereinstimmt. In mathematischer Schreibweise heißt dies

Q =Q = KuU wobei UL die Kreisfrequenz des Motors 68 und K eine Konstante 1st.

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Jedoch ist Q_avp. = AV (Frequenz),was das gesamte pro Sekunde durchfließende Volumen ist.Dafür kann auch geschrieben werden

^Qavg = <^{2A sln θ}>
und damit Q = IQj = 2Af(sinO).

Da A und f Konstante sind, gilt

to_R= 2Af (sin Q)/K » K¹ (sin θ).

Hieraus ist zu ersehen, daß sin 0 direkt proportional der Kreis frequenz UJu ist. Wenn solche Bedingungen herrschen, werden sich die Drücke P. und P₂ nicht ändern. Es wird nun besonders die Steuerung von LF betrachtet, das tatsächlich gleich P₁ - Pp ist und das die Übertragung von Energie im System steuert.

Jede Menge an hydraulischer Flüssigkeit , die in das System eingeführt wird, kann P, oder P₂ erhöhen, je nach dem, wo dieser zusätzliche Flüssigkeitsanteil eingeführt wird.Dementsprechend kann ΔΡ intern durch zeitweises Anwachsen oder Abnehmen von θ und dadurch Beeinflussen der Strömung durch die Ventileinheit 66 gesteuert werden. Wenn Q_avß. (durch das Ventil) größer als Q (Strömung durch den Motor) für eine Zeit At ist, wird eine Menge an Flüssigkeit ΔV = (Q_OTrd, -Q)-At von P₀ nach P₁ gepumpt,

O QVg C. J-

wobei P₂ erniedrigt und P₁ angehoben wird. Natürlich ist die umgekehrte Betrachtungsweise in ähnlicher Weise anwendbar. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß für den Fall, daß ein konstantes Drehmoment erwünscht und als T=K¹¹(P₁ - P₂ ) =Κ^ΜΔΡ spezifiziert ist, die Logikeinheit den sin θ ändert, damit der Fluß durch den Motor angepaßt und dadurch das vorhandene ΔP erhalten wird. Auf diese Weise werden Änderungen im Drehmoment einfach durch momentanes Zunehmen oder Abnehmen vom sin θ bewirkt, was zusätzliche Flüssigkeit zwischen den Speichern 70 und 72 bewegt, um den Differenzdruck AP zu ändern. Durch Veränderung des Phasenverzugs der Ventileinheit 66 in Bezug auf die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens

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(wie sie in Fig.3 dargestellt sind), werden sowohl Flüssigkeitsstrom-und Leistungssteuerung in wirksamer Weise ausgeführt. Natürlich ist die Analyse für den Fall der einzelnen Phase, wie sie in Bezug auf Fig. 3 beschrieben ist, völlig anwendbar auf die dreiphasige Arbeitsweise des Systems gemäß Fig. 1, die den Ventilaufbau der Fig.2 aufweist.

Unter Betrachtung der Umwandlung der dreiphasigen pulsierenden Energie, wie sie vom Motor E (Fig.l) in den Leitungen 40, 41 und 42 erzeugt wird, in eine gleichgerichtete hydraulische Strömungsenergie wird nun die Bauweise der Ventileinheit V (Fig.l), wie sie genauer in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist, erläutert. Die Ventileinheit V enthält 2 etwa ähnliche Gehäuseteile 80 und 82 (Fig.2) , die jeweils die Kammern 50 und 48 definieren. Die Gehäuseteile 8o und 82 sind etwa konisch, jedoch schließt, jede drei sich radial erstreckende Kammern ein. Insbesondere schließt ^der Gehäuseteil 8o radiale Ansätze ein, die Speicher 84, 86 und 88 definieren (Fig.4), während der Gehäuseteil 82 ähnliche radiale Speicherkammern 90, 92 und 94 einschließt. Eine unterschiedliche Anzahl von Speichern kann bei verschiedenen Ausführungsbeispielen Verwendung finden, jedoch erleichtern drei solcher Strukturen die Ausrichtung mit den Strömungsabläufen. Auch ist unter Uaständen festzustellen, daß ein System sich auf die ihm eigene Elastizität der Verbindungen und Bauteile stützt, so daß die Notwendigkeit für besondere Speicher vermieden wird.

Die bei jedem Speicher ähnlichen Einzelheiten sind in Fig. 2 dargestellt, in der die Speicher 88 und 94 im Schnitt gezeigt sind. Diese durch die radialen Speicherkammern 88 und 94 definierten Einheiten, die sich von den Gehäuseteilen 80 und 82 erstrecken, sind durch federnd biegsame Platten 96 und 98 abgeschlossen, die in ihrer Lage durch Klemmringe too und 102 gehalten werden, durch welche Schraubbolzen in die Gehäuaeteile 80 und eingeschraubt sind. Die Arbeitsweise der radialen Speicher beruht auf der Verformung der Platten 96 und 9$ als Form der Energie-

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speicherung^ deren eine Punktion die Glättung von Schwankungen im gleichgerichteten Hydraulikstrom ist, der durch die Ventileinheit V geht.

Die einander gegenüberliegenden Gehäuseteile 80 und 82 sind durch Schraubenbolzen 106 aneinandergehalten, die sich durch Flansche 1O8 und 110 am Umfang der konischen Gehäuseteile 8o, 82 erstrecken und durch das ringförmige Gehäuse 44 gehen. Wie oben beschrieben, dreht sich das Ventilglied 46 koaxial innerhalb des Gehäuses 44, um die dreiphasigen hydraulischen Schwankungen in einen Flüssigkeitsstrom konstanter Richtung umzuwandeln, der durch den Phasenwinkel des Ventilglieds 46 in Bezug auf die hydraulischen Schwankungen gesteuert wird.

Wie am besten in der Darstellung der Fig.4 zu sehen, führen die dreiphasigen Leitungen 4o,4l und 42 in radiale Mündungen im Gehäuse 44,die sich über eine wesentliche Strecke in eine Ventilscheibe hineinerstrecken. Insbesondere ist z.B. die Leitung 42 mittels eines Verbindungsstückes 114 (Fig.2) und einer Mündung 116 an eine radiale öffnung 118 (Fig.4) angeschlossen, die an der zentralen Nabe der Ventilscheibe 112 geschlossen ist. Ähnliche Anordnungen sind für die öffnungen 122 und 124 in der Ventilscheibe 112 vorgesehen.

Zwei drehbare Flügelplatten 126 und 128 sind innerhalb des Gehäuses 44 (Fig.2) aufgenommen und werden von einer axial unterstützten Welle I30 zur Drehung durch den synchron betriebenen Elektromotor 22 getragen. Die Welle I30 trägt einen konzentrischen Wellenzapfen 142, der durch die Platten 126 und 128 hindurchgeht und auf dem eine Schraubenfeder Ij54 angebracht ist. Dementsprechend drehen sich die Flügelplatten 126 und 128 an gegenüberliegenden Seiten der Ventilscheibe 112 so,

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daß sie wahlweise Flüssigkeit von den öffnungen 118, 122 und 124 (Fig.4) durch die öffnungen llS und l4o In die Kammern 50 bzw. 48 (Fig.2) durchlassen. Es ist zu bemerken, daß die öffnungen I38 und I4o eine Verbindung von jeder der Leitungen 4o, 41 und 42 über einen Drehwinkel von I8o° zur Kammer 48 und über die restlichen l8o° eine Verbindung: zur Kammer 50 herstellen. Jede Phase des dreiphasigen Systems funktioniert wie das Einphasensystem der Fig. j5 , das oben erläutert wurde, jedoch bei gegenseitiger Phasenversetzung um 120°. So werden die Flügelplatten 126 und 128 im Gleichlauf mit der Resonanzbewegung der Maschinenkolben gedreht, um den gleichgerichteten Flüssigkeitsstrom durch die Leitungen 12 und 14 (Fig.2) als Folge der dreiphasigen hydraulischen Energie aus den Leitungen 4o, 41 und 42 (Fig. 1) zu erzeugen. Es ist festzustellen, daß die Flügelplatten 126 und 128 gegen Kugellager 152 und 154 arbeiten, die dazu beitragen , daß die Abnützung der beweglichen Teile in der Einheit vermindert wird. Die oben behandelte gesteuerte Umwandlung der dreiphasigen hydraulischen Energie aus dem Motor E (Fig.l) wird durch Veränderung der Phasenverschiebung θ der Flügelplatten 126 und 128 in Bezug auf die im Motor E stattfindende hin- und hergehende Resonanzbewegung erreicht, wie im einzelnen oben in Zusammenhang mit dem Einphasensystem erläutert wurde.

Der Motor E kann in verschiedenerlei Formen ausgeführt sein, von denen zwei hier beschrieben werden. Die erste davon w&rd im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 5-8 erläutert. In Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den Motor E dargestellt, wobei eine der drei Kolbenkammern oder Zylinder im Schnitt dargestellt ist. Jede Hälfte des Motorblccks 162 schließt drei Zylinderkammern 164, 166 und 168 (Fig.6) ein. Die Kolbeneinheiten I69, 170 und 171 (Flg.5) und die zugehörigen in jeder der drei Zylinderkammern 164, 166 und 168 (Fig.6) arbeitenden Teile sind im

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wesentlichen ähnlich und unterscheiden sich nur dadurch, daß sie bei der Resonanzfrequenz hin- und hergehen und hydraulisch in ihrer 120°-Phasenbeziehung synchronisiert sind.

Zu jeder der Verbrennungs-Zylinderkammern 164, 166 und 168 gehören vier hydraulische Zylinder. Die Zylinderkammern 164, 166 und 168 (Fig.6) sind die Verbrennungskammern zur Verbrennung des Treibstoffes, um hieraus Energie zu entnehmen, die in der Form hydraulischer Flüssigkeit durch Kolbenwirkung innerhalb der hydraulischen Zylinder abgegeben wird. Insbesondere gehören zur Verbrennungs-Zylinderkammer 164 die hydraulischen Zylinder 174, I76, I78 und I80. Ähnlich gehören zur Verbrennungs-Zylinderkammer 166 die hydraulischen Zylinder 184, 186, I88 und 190. Schließlich gehören zur Verbrennun^-Zylinderkammer 168 die hydraulischen Zylinder 194, .196, I98 und 200. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Zylinderöffnungen begrenzt der Motorblock I62 auch noch Wasserumlauf-Durchlässe 2o2 zu Kühlzwecken, wie es im allgemeinen bei Verbrennungsmotoren bekannt ist.

Jede der ähnlichen Kolbeneinheiten 169,170 und I7I für jeden Satz von Zylindern (einen Ve rbr ennungs zylinder und vier hydraulische Zylinder) besteht aus einer Baueinheit, wie durch die Einheit I69 in Flg.9 angedeutet. Der Motor ist nicht mit einem Freikolbenmotor zu verwechseln, obwohl die Kolben nicht an Stangen oder Wellen zur Übertragung der Antriebsleistung angeschlossen sind. Dagegen sorgen die hohen Drücke, die im hydraulischen System bestehen, und die exakte Ventilumschaltung des Flüssigkeitsstroms , der die Antriebsleistung bereitstellt, für eine wirksame mechanische Verbindung zwischen den Kolben des Motors E und der Drehleistungsabgabe am Motor M. Im Gegensatz hierzu stellen die Freikolbenmotoren nur heißes Gas für eine Gasturbine zur Verfugung.

Jede der Kolbeneinheiten, wie sie durch die Einheit I69 vertreten ist, hat an zwei Enden Verbrennungskolben 208 und 210. Die

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hydraulischen Kolben sind ähnlich für eine zweiseitige Betriebsweise in den hydraulischen Zylindern,z.B. den Zylindern 174 , 176, 178 und I80 (Fig.6) aufgebaut. Gemäß Fig. 9 trägt ein zentraler Querträger 214 vier doppelseitige hydraulische Kolbenelemente 216, 218 , 220 und 222 in gegenseitig paralleler Lage, deren Abschnitte einen im wesentlichen rechtwinkligen Umriß definieren. Jedes der hydraulischen Kolbenelemente 216, 218 , 220 und 222 enthält zwei einander gegenüberliegende Kolben. Z.B. weist das Kolbenelement 216 die Kolben 2l6a und 216b auf. Die anderen hydraulischen Kolbenelemente bestehen aus Paaren von Kolben, die nach dem oben angedeuteten Schema bezeichnet sind. Die Lage der Kolbeneinheit I69 (Fig.9) zum Motorblock 162 (Fig.5) ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt, die nachfolgend genauer beschrieben werden.

Der Einfachheit halber werden die der Kolbeneinheit I69 (Fig.9) zugeordneten Bezugszeichen zur Besprechung dieser Einheit in der Darstellung der Fig. 6, 7 und 8 benutzt, wobei zu beachten ist, daß die Kolbeneinheiten I69 und I7I, die gesonderte Einheiten sind, tatsächlich in den Fig. 7 und 8 dargestellt sind.

Die Kolbeneinheit I69, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, zeigt die Kolbenelemente 216 und 222 , die in einem hydraulischen System arbeiten, um einen Resonanzbewegungsablauf für die Kolbeneinheit I69 herzustellen. Das bedeutet, daß die Kolbenelemente 216 und 222 lageabhängige hydraulische Kräfte entwickeln, um die Resonanzbewegung der Kolbeneinheit I69 zu bewirken. Wie weiter unten genauer beschrieben wird, haben die Kolbenelemente 218 und 220 (Fig. 7 und 9) die Funktion, dia synchronisierte hydraulische Oszillationsenergie zu erzeugen, die eine Phase des dreiphasigen Leistungsausgangs des Motors darstellt.

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Das Kolbenelement I69 (Fig.8) enthält , wie dargestellt, tatsächlich zwei aneinander geflanschte Zylindrische Elemente 224 und 226 , die miteinander verbunden sind, um den Plansch oder Querträger 214 herzustellen, der die Kolbenelemente 216, 218, 220 und 222 (Fig.9) trägt. Zu diesem Zweck erstrecken sich zweiseitige Schraubbolzen 228 (Fig.8) durch die aneinanderliegendei Flansche die den Querträger 214 bilden, an den Rechteckkanten, um einander gegenüberliegende hydraulische Kolben, z.B. die Kolben 216a und 216b durch eine Schraubverbindung zu halten. Die einzelnen hydraulischen Kolben, z.B. die Kolben 216a und 2l6b sind massiv und tragen an sich bekannte Kolbenringe 230. Etwa ähnlich werden Kolbenringe 232 von den Verbrennungskolben 208 und 210 nahe deren geschlossenen äußeren Enden getragen.

Der Motorblock 162 besteht aus einem Paar ähnlicher Gußteile 233 und 236 (Pig.8), die durch Schrauben 238 miteinander verbunden sind, so daß sie die internen Durchgänge, wie sie in Fig.6 dargestellt sind, definieren. Zwei Motorköpfe 242 und 244 (Fig.8) sind an den Enden des Motorblocks 162 mittels Schraubenbolzen 246 befestigt. In den Motorköpfen 242 und 244 sind Ventilmechanismen Inbegriffen, zusammen mit Diesel-Einspritz-Mechanismen. Im wesentlichen arbeitet der Motor als Diesel mit gleichgerichtete: Strömung (uniflow Diesel) eine Form eines wohlbekannten Motors. Diese Arbeitsweise sollte dem Fachmann aus der bisher beschriebenen Bauweise bekannt sein. Dagegen wird die Arbeitsweise des Dieselverbrennungszyklus im einzelnen weiter unten erläutert.

Die genauere Betrachtung der hydraulischen Bauweise, wie sie oben angedeutet wurde, ergibt, daß die Funktion der hydraulischen Kolbenelemente 216 und 222 (Fig.8) ist, Federkräfte zur Ermöglichung der resonanten Betriebsweise bereitzustellen.

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Zu diesem Zweck arbeiten die Kolben 216a und 216b mit einer federnden Membran 248 (oben rechts) zusammen, während die hydraulischen Kolben 222a und 222b mit einer federnden Membran 250 (linksunten) zusammenarbeiten. Insbesondere setzt der Kolben 216a, der im Zylinder 294 arbeitet, die hydraulische Flüssigkeit» über ein Rohr 252 unter Druck, um auf die äußere Seite der Membran 248 zu wirken. Die innere Seite der Membran 248 steht dem Kolben 216b gegenüber. Die Membran 248 ist so befestigt, daß sie eine kegelstumpfförmige Kammer 254 im Motorkopf 244 von einer ähnlichen Kammer 256 trennt, die durch eine Kappe definiert ist.

Während eines Zeitabschnittes im Betrieb, in dem der Kolben 2(X> nach rechts geht, wird hydraulische Flüssigkeit in der Kammer 254 unter Druck gesetzt und verformt die federnde Membran 248, um Energie zu speichern, die (über die Flüssigkeit) wieder auf den Kolben 216b während des entgegengesetzten, nach links gerichteten Hubes zurückgeführt wird. Während jedes solchen Hubes nach links übt der Kolben 216a auf hydraulischem Wege eine Kraft auf die äußere Seite der Membran 248 aus, um wiederum Energie zu speichern, die während des entgegengesetzten Hubes freigegeben wird. Auf diese Weise werden Federkräfte für die Kolbeneinheit I69 zur Verfügung gestellt, um eine Schwingung in Resonanz zu erzielen. Es ist zu bemerken, daß schwere und manchmal störanfällige Bauformen mit Schraubenfedern auf diese Weise vermieden werden.

Die durch den obengenannten Aufbau angewandten Resonanzkräfte werden in der Kolbeneinheit I69 durch ähnliche Kräfte im Gleichgewicht gehalten, die über die Kolben222a und 222b ausgeübt werden und im Zusammenwirken mit der Membran 250 entstehen. Hierzu verbindet ein Rohr 264 die entgegengesetzten Enden des Motors wobei eine Kappe 266 den Durchgang abschließt, gerade so, wie

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es oben i~j ZusxEiTiSnuang mit dem oberen hydraulischen !{esonanzaufbau be^ohrIeben wurßa. Auf diese Weise werden die Kräfte für einen federnden Schwingungsablauf durch diametral entgegengesetzte Kolbenelemente 216 und 222 erhalten.

Der Motor E arbeitet als Diesel mit einem Arbeitshub pro Umlauf und mit gleichgerichteter Durchströmung. Die oberhalb Atr.iosphäi Jadruek eingeführte Luft gelangt durch Zy linde reinlaß öffnungen 282 (Fig.8) in den Zylinder und der Auslaß värd durch die hydraulisch betätigten Ventileinheiten 268 und 2JO gesteuert. Die Ventileinheit 268 (Fig.8) enthält ein hydraulisches Stellglied 272 zur Betätigung eines Ventils 274, das in einer öffnung 276 arbeitet, die an einen Auspuffkrümmer 278 angeschlossen ist. Die Ventileinheit 270 am entgegengesetzten Ende des üotors E enthält ähnliche Elemente und wird mit entgegengesetzter Phase im Gleichlauf mit der Ventileinheit 268 betrieben. Dieseltreibstoff wird an entgegengesetzten Enden jeder Zylinderkammer 164, I66 und 168 (Fig.6) durch Einspritzdüsen 284 (Fig.5) bereitgestellt. Glühkerzen 286 dienen dem Startvorgang.

Wie im einzelnen weiter unten erläutert, wird Treibstoff nicht während jedes Arbeitshubes wie in einer herkömmlichen Maschine verbrannt. Vielmehr wird Treibstoff nur während ausgewählter Arbeitshübe auf der Grundlage des Bedarfs im jeweiligen Augenblick für den Antriebszweck oder zur Aufrechterhaltung der Energie verbrannt. Bei einem Arbeitshub, bei dem die Kolbeneinheit 169 (Fig.5) sich nach rechts bewegt, gelangt eine Ladung von Luft in die Zylinderkammer 168 durch das EJLnlaßbauteil 32 und die Zylindereinlaßöffnungen 282. Am Ende des Rückwärtshubes bewegt sich die Kolbeneinheit I69 nach links und schließt die Zylindereinlaßöffnungen 282, wonach die Ladung von Luft zusammengedrückt wird. An oder nahe dem Ende des nach links gerichteten Hubes wird eine bestimmte Menge an Dieseltreibstoff durch die Einspritzdüse 284 eingeführt, wobei

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der Treibstoff sich entzündet und während der Ausdehnimgsstufe verbrannt wird, wobei er die Kolbeneinheit I69 in einem Arbeitshub nach rechts treibt. Am-iEnde des hin- und hergehenden Zyklus wird die Zylinderkammer 168 von den Verbrennungsprodukten gereinigt bzw. läßt diese durch die Ventileinheit 268 (Fig.8) ab. Der Motor E enthält, wie oben beschrieben, drei Kolbeneinheiten, z.B. die Kolbeneinheiten 169,170 und I7I, von denen jede zweiseitig ausgebildet ist, wobei sechs Verbrennungskammern zur Erzeugung von Leistung während ausgewählter Arbeitshtibe, wie eben beschrieben, zur Verfügung stehen.

Die in gegenseitiger Phasenversetzung arbeitenden Kolbeneinheiten 169,170 und 1·71, die in Resonanzfrequenz schwingen₄ erzeugen Antriebsleistung in Form dreiphasiger hydraulischer Energie. Insbesondere ist die Kolbeneinheit I71 in Fig.7 dargestellt, um die Arbeitsweise der hydraulischen Kolbenelemente 218 und zu erläutern. Die Kolben 218a und 220 a (die in den Zylinderabschnitten 176a und 178a arbeiten) wirken auf die Flüssigkeit in einer ausgleichenden Flüssigkeitsleitung 302 , um die Kolbeneinheiten in Gleichlauf zu bringen. Insbesondere weist die Leitung 302 Verbindungsstücke 304 zwischen Anschlußstücken 306 auf, die an den Motorkopf 242 angeschlossen sind, um Flüssigkeitsströme von jedem der zugehörigen Zylinder, z.B. der Zylinder 176a und 178a zu erhalten. Die Lage der Kolbeneiriheiten I69, I70 und 171 gemäß Fig. 5 fällt natürlich mit der Jeweiligen Lage der in einem Stück mit der Kolbeneinheit ausgebildeten hydraulischen Kolben zusammen, die auf die Flüssigkeit in den Leitungsstücken 304 und 306 wirken, z.B. der hydraulischen Kolben 2l8a und 220a (Fig.7). Im Ergebnis synchronisieren diese hydraulischen Kolben, die in den geschlossenen Raum wirken, der durch die LeitungsstUcke 304 und 306 definiert ist, auf hydraulischen Wege die Kolbeneinheiten 169,170 und I7I in gegenseitig fester Phasenbeziehung. Es seien V₁, V₂ und V₅ die Volumina, die jeweils den Raum (in den Verbindungsstücken 304, den

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Anschlußstücken 3θ6 und den Zylindern, z.B. 176a und 178a)darstellen, der den hydraulisch ausgleichenden Kolben für die Kolbeneinheiten 169* 170 und 171 zugeordnet ist.Diese Volumina ergeben zusammen ein konstantes Volumen. Wenn V. das maximale durch die Verlagerung einer Kolbeneinheit verdrängte Volumen ist, besteht mathematisch folgende Beziehung:

V₁ siniüt + V₂sin (wt + 120°) + V₃SIn(UJt + 24o°)=konstant

Im wesentlichen deshalb, weil das Gesamtvolumen für die im wesentlichen inkompressible hydraulische Flüssigkeit konstant ist, solang die Kolbeneinheiten 169,170 und I71 mit minimaler Amplitude hin- und hergehen und in der Phase um 120° zueinander versetzt sind, wird eine solche Phasenversetzung aufrechterhalten. Eine solche Phasenversetzung ist augenscheinlich bei Betrachtung der Kolbeneinheiten 169,170 und I7I in Fig.5.

Leistung vom Motor E wird am entgegengesetzten Ende (Motorkopf Fig.7) durch drei Ausgangsleitungen 3 08 abgenommen. Insbesondere enthält jede der Ausgangsleitungen 308 ein angeflanschtes Anschlußstück 310 zur Verbindung über den Motorblock 244 mit jedem der hydraulischen Abgabezylinder, z.B. der Zylinder 176b und 178b. Dementsprechend werden die drei phasenversetzten hydraulischen Leistungsströme in^den Ausgangs leitungen 40, 41 und 42 (Fig.l) erzeugt.

Wie oben angedeutet, kann der Motor E in verschiedenerlei Weise gemäß vorliegender Erfindung ausgebildet sein. In dieser Hinsicht enthält der Motor, wie er oben in Bezug auf die Fig. 5 -9 beschrieben ist, hydraulische Kolben, deren Achsen von denen der Leistungs- oder Verbrennungskolben versetzt angeordnet sind. Der Motor kann aber auch so ausgeführt sein, daß die hydraulischen Kolben in Achsrichtung, d.h. konzentrisch mit den Verbrennungskolben ausgerichtet sind. Ein solches System ist in den Fig.10

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und 11 dargestellt lind wird in folgendem im einzelnen betrachtet*

Ein Motorblock 320 (Fig.lO) ist im Aufbau etwa ähnlich dem vorher beschriebenen und enthält zwei Gußteile 322 und 324 , die durch Schraubenbolzen 326 miteinander verbunden sind. Die entgegengesetzten Enden des Motorblocks 320 nehmen Motorköpfe 328 und 330 auf, die die Paare von Zylinderkammern abschließen, z.B. die Eylinder 332 und 334. Die Motorköpfe 328 und 330 enthalten Auslaßventile, Dieseleinspritzdüsen und Glühkerzen für jeden der drei Motorabschnitte 336, 338 und 340. Insbesondere ist für den Motorabschnitt 340 (Fig.11) ein Auslaßventil 342 an jedem Ende des Abschnittes 34o vorgesehen, wobei eine hydraulische Steuerung und Elemente im wesentlichen wie oben unter Bezugnahme auf ähnliche Bauteile beschrieben verwendet sind. Dieseltreibstoff wird durch Einspritzdüsen 344 zugeführt und (durch Glühkerzen 346 im kalten Zustand des Motors) gezündet. Auf diese Weise werden die einander gegenüberliegenden Kolben, z.B. die Kolben 348 und 350 (Flg. 11) durch die Verbrennung von Dieseltreibstoff getrieben, um eine hin- und hergehende Schwingbewegu-iß bei der Resonanzfrequenz aufzuführen,wie im folgenden erläutert wird.

Die Kolben in jedem der Motorabschnitte 336, 338 und 34o (Fig.lO) sind ähnlich und werden gemeinsam behandelt. Der Verbrennungskolben 348 (Fig.11) in jedem Abschnitt ist mit dem Verbrennungskolben 350 über eine koaxiale Stange 352 verbunden, die mit ihren mit Gewinde versehenen Enden die konzentrischen hydraulischen Kolben 354 und 356 hält, die eine Einheit mit den Verbrennungskolben 348 und 350 bilden. Dementsprechend arbeiten die Kolben 348 und 350 in Verbrennungs zylindern 358 und 360, während die hydraulischen Zylinder 354 und 356 in hydraulischen Zylindern 362 und 364 arbeiten. Die die Kolben 354 und 356 verbindende Stange 352 ist in einem zentralen Gleitlager 366 gelagert, um die hydraulischen Zylinder 362 und 364 voneinander zu trennen.

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Sir. MündvjTig "J-3 verbindet den hydraulischen Zylinder 362 air 3iner Abgasleitung JfQ, die eine von den Ausgangs leitungen für die dreiphasige hydraulische Energie ist. Eine ähnliche Mündung 3^Ύ2 verbindet den Zylinder 364 mit einer Leitung 374 , 2ie ^τχη Jedem der- Motorabschnitte 336, 338 und 340 ausgeht vjid das i;i sich geschlossene Leitungssystem bildet, das die dreiphasige ausgeglichene Arbeitsweise sicherstellt, wie oben E wi:r:Ie.

λ"'3 oben angedeutet, schwingen die doppelseitigen Kolbenelemente in federn ^r- Motorabschnitte 336, 338 und 340 (Fig. 10) bei der Resonanzfrequenz. Eine solche Resonanz wird durch ringförmige feiernde Membranen erreicht, die Federkräfte in Zusammenarbeit mi'," der auf sie von den inneren Seiten der Kolben 348 und 350 {'_:.'„g.Ii) wirkenden hydraulischen Flüssigkeit entwickeln. Dies geschieh!' aufgrund der Tatsache, daß der Kolben 348 eine innere Kammer3Γ6 abschließt, deren nach innen gerichtete Seite etwas vergrößert ist und durch eine flexible federnde Membran 378 abgeschlossen ist. Etwa ähnlich wird die nach außen durch den Kolben 350 abgeschlossene Kammer 38Ο nach innen durch die gleiche federnde Membran 378 abgeschlossen.

Wie oben erläutert, ist die Arbeitsweise jedes der Motorabschnitte 336, 338 und 34o ähnlich. Jedoch sind die Schwingungen der einzelnen Kolbeneinheiten in jedem Abschnitt zueinander um 120° in der Phase versetzt. Auch der Motor der Flg. 10 und 11 ist, wie oben in Zusammenhang mit dem Motor E beschrieben, als Zweitakt-Diesel mit gleichgerichteter Durchströmung als Resonanzmotor ausgebildet und in der Phase durch einen geschlossenen hydraulischen Arbeitsraum synchronisiert, der durch Leitungen, wie die Leitung 374, zusammenhängt. Eine Steuerung ist vorgesehen, so daß die Resonanz erhalten bleibt und der Leistungsbedarf durch wahlweise Einführung von Treibstoff für ausgewählte Arbeitshübe erfüllt wird. Wird z.B. unter Bezugnahme auf Fig.11 ,

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angenommen , daß Bedarf für zusätzliche mechanische Energie besteht, kann angenommen werden, daß der Kolben 350 in der dargestellten Lage einen Arbeitshub vollendet hat und nach Ablassen der Verbrennungsprodukte durch die Ventilöffnungen die Zylindereinlaßöffnungen 382 freigibt,um den Eintritt einer Ladung frischer Luft zu erlauben, die sich im Ringraum 383 etwas oberhalb des Atmosphärendrucks befindet. Wenn sich der Kolben 350 nach rechts bewegt, werden die Zylindereinlaßoffnungen 382 geschlossen und die Ladung von Luft zusammengedrückt um die Verbrennung einer bestimmten Menge Von Dieseltreibstoff vorzubereiten.

Gleichzeitig wirkt der Kolben 348 (der sich nach rechts bewegt) auf die hydraulische Flüssigkeit in der Kammer 376 und die federnde Membran 378, um einen Betrag an Energie zu speichern, der während des nächsten (nach links gerichteten)Hubes zurückgegeben wird. Auf diese Weise werden die elastischen Kräfte erzeugt, die die Resonanzschwingung im Zusammenhang mit der Masse der Kolbeneinheiten ermöglichen.

Wenn der Kolben 350 die Lage erreicht, in der er vollständig nach rechts verschoben ist, wird ein Strom von Dieseltreibstoff durch die Einspritzdüse 344 eingespritzt und bei ihrem Eintritt in die heiße verdichtete Luft gezündet und verbrannt. Als Folge hiervon bewirkt die erzeugte Wärme eine Ausdehnung, die (zusammen mit der von der Membran 378 abgegebenen Energie) den Kolben nach links treibt. Wenn sich der Kolben 350 nach links bewegt, wirkt auf die Membran 378 die hydraulische Flüssigkeit in der Kammer 380 , so daß die Membran 378 federnd verformt wird, um Energie für den Rückhub zu speichern. Die Kolbenelemente in Jedem der Motorabschnitte 336, 338 und 340 schwingen bei der Resonanzfrequenz mit gegenseitiger Phasenverschiebung um 120°, so daß sie die dreiphasige hydraulische Ausgangsleistung an die Leitungen

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4θ,4ΐ und 42 (Pig.l) abgeben, wobei die Phasenbeziehung durch hydraulische Verbindungen , z.B. Leitungen wie die Leitung 174, sichergestellt ist.

Es versteht sich, daß für den Betrieb der Maschine verschiedene Detailkonstruktionen, wie sie im Motorenbau gut bekannt sind, Verwendung finden könne. Z.B. können entsprechend bekannter Technologie Rillen 385 vorgesehen sein, die an Leitungen 387 angeschlossen sind, um übergetretenen Treibstoff aufzunehmen. Natürlich ist ersichtlich, daß verschiedene andere Bauteile und Techniken in Systemen gemäß vorliegender Erfindung eingebaut sein können und daß die zwei Formen von Motoren, die beschrieben wurden, nur Beispiele sind.

Ein Rückblick auf das gesamte System ergibt, daß der Motor E (Fig.l) durch Auswahl von besonderen aus den möglichen Arbeitshüben für die Verbrennung von Treibstoff gesteuert wird, um die Energie zur Verfügung zu stellen. Darüberhinaus wird die Steuerung des Stromes der hydraulischen Flüssigkeit wie beschrieben dadurch ausgeführt, daß die Phasenlage der Ventileinheit V in Bezug auf den Motor E verändert wird. Diese Funktionen werdei, wie oben angedeutet, durch die zentrale Logikeinheit 16 bewirkt, die als Blockdiagramm in Fig.12 zusammen mit Blocks, die den elektrischen Motor 22, den Nebenschluß-Energieaufnehmer 10, den magnetischen Fühler 36 für die Amplitude und den Druckfühler 26 für den Differenzdruck versinnbildlichen; dargestellt ist.Zusätzlich 1st ein Block zur Versinnbildlichung des Einspritzantriebs 386 und ein anderer für den Auspuffventilantrieb 388 dargestellt. Darüberhinaus sind bestimmte Teile des willkürlich betätigbaren Befehlsgebers 24 in der Form eines·Beschleunigungspedals 390 und eines Bremspedals 392 dargestellt.

Ganz allgemein werden das Beschleunigungspedal 390 und das Bremspedal 392 verwendet, um die willkürlich zu veranlassende

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Steuerung auszuführen, deren Ausführung irr; Zusammenhang mit dem jeweiligen Zustand des Systems erfolgt, um die Phaisenverlagerung des ^nchron-Elektromotors 22 zu steuern und wahlweise aktive Arbeitszyklen durch Steuerung des Einspritzantriebes und des Auspuffventilantriebs 388 zu befehlen. Darüberhinaus wird der Nebenschluß-Energieaufnehmer 10 gesteuert, so daß er weitere Energie aufnehmen kann, z.B. wenn eine Gewaltbremsung erforderlich ist. Der Zustand des Systems wird durch den Fühler 36 für die Amplitude und durch den Druckfühler 26 für den Differenz druck erfaßt. Die Steuerung aktiver Arbeitszyklen geschieht durcr. eine Programmvorrichtung 394 > die Phasensteuerung des synchron laufenden Elektromotors 22 durch einen Phasenmodulator 396. Die Programmvorrichtung 394 ist so mit den übrigen Teilen verbunden, daß sie über eine Leitung 398 ein Signal von dem Fühler 3c für die Amplitude erhält, das die augenblicklicheAmplitude der Kolbenschwingung angibt. Dieses Signal gelangt über einen synchron arbeitenden Sinuswellengenerator 400 auch zum Phasen« modulator 396. Die Programmvorrichtung 394 erhält auch eine Information über die Druckdifferenz zwischen den Antriebsleitungen vom Druckfühler 26, welche Information durch einen Leistungsabgabe -Anzeiger 402 weiterverarbeitet wird, der so angeschlossen ist, daß er ein Signal von einem Phasenanzeiger 4o4 erhält, das dem Wert sin θ entspricht und das auch einem digitalen Vergleicher und Umsetzer 4o6 zugeführt wird.

Ob aktive Leistungszyklen in den einzelnen Abschnitten des Motors I stattfinden sollen,wird in der Hauptsache aufgrund der augenblicklich bestehenden Schwingungsamplitude der Kolbeneinheiten bestimmt. Eine solche Steuerung wird im Zusammenhang mit der augenblicklich abgegebenen Leistung ausgeübt. Dementsprechend empfängt die Programmvorrichtung 394 Steuerungsinformation vom Leistungsabgabe-Anzeiger 402 und vom Fühler 36 für die Amplitude. Befindet sich z.B. der Motor im Leerlaufzustand, bei dem im wesentlichen keine Leistung abgegeben wird, ist es zulässig,

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da£ verhältnismäßig niectrdge 3 chwr.ngungs amplituden vorlicger., Arbeitet der Motor dagegen mit einer beträchtlichen Leistungsabgabe, wird die Höhe der Minimalamplitude angehoben. Ein System zur Ausübung der Steuerung in Übereinstimmung mit diesen Parametern ist in Pig. 6 von US-PS 3 843 415 des Erfinde rc- vorliegender Einrichtung dargestellt.

Zusätzlich zur Auswahl der Arbeitszyklen, während,,trer Treibstoff zur Leistungserzeugung verbrannt wird, steuert das System der Figo 12 auch die Phasenverschiebung zv.ischen der Ventileinheit ¥ (Fig.l) und dem Motor E. Diese Steuerung wird über ·ΐβη synchron laufenden Elektromotor 22 (Fig. 12) ausgeführt. Wie im einzelnen oben beschrieben, wird der synchron laufende Elektromotor 22 durch ein Signal betrieben, das vom Phasenmodulator 3'95 zur Verfügung gestellt wird und ein Maß für sin ( u>t * Q) darstellt. Ein solches Signal ψϊ:ά durch den Phasenmodulator 395 in bekannter Weise aufgrund von üingangssignalen erzeugt, die den Werten θ und sin c«Jt entsprechen. Das dem wert sin^Jt entsprechende Signal kommt ve..-, o-ynchron arbeitenden Sinuswellengenerator 4OO, der durch eir. Signal vom Fühler ~j>6 für die Amplitude synchronisiert ist, das die .'■.rbeits-Phasenlage des actors angibt. Das dem Wert des Winkels Θ entsprechende Signal korcnit vom digitalen Vergleicher und Umsetzer 4o6. Insbesondere erhält, eier Vergleicher und Umsetzer 4o6 ein Eingangssignal von e.i.n.eni oder dem anderen der Pedale 390 oder 392, das ein Maß für :t„ie gewünschte Ausgangsleitung darstellt und das mit zwei Signalen verglichen wird, die den augenblicklichen Betriebszustand wiedergeben, d.h. einem Signal aus der Druckdifferenz ZsP vom Druekfühler 26 und einem Signal entsprechend sin θ vom Phasenanzeigei* 4o4. Dementsprechend wird ein Vergleich zwischen der £Swünschte.T. Ausgangsleistung und den tatsächlichen Betriebsbedingungen durchgeführt, um ein Signal zu erhalten, das den notwendigen Winkel θ angibt und dem Phasenmodulator 396 zugeführt wird.

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Wie oben im allgemeinen beschrieben, ist das System im Zusammenhang mit der Arbeitsweise in einem Automobil dargestellt worden. Zur Veranschaulichung eines solchen Einbaus wird Bezug auf Fig.l4 genommen, die eine wirksame Anordnung der Teile des Systems in einem Automobil darstellt. Im einzelnen ist das in seiner äußeren Gestalt mit A bezeichnete Automobil mit einem Fahrgestell 412 auf Laufrädern angedeutet. Wie gezeigt, weist das Fahrzeug zwei unabhängige Hinterradantriebe in Form hydraulischer Motoren 416 und 418 auf, die hydraulisch über Leitungen 420 und 422 mit dem Motor E in Verbindung stehen. Das Beschleunigungspedal 390 und das Bremspedal 392 sind ebenso wie die" in einem Gehäuse untergebrachte zentrale Logikeinheit 16 , die Ventileinheit V , der Druckfühler 26 für die Druckdifferenz und der Nebenschluß-Energieaufnehmer 10 angedeutet. In dem Automobilantriebssystem arbeitet der Motor E, wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, so, daß er durch Verbrennung von Treibstoff eine mehrphasige hydraulische Energie erzeugt, die in einen gleichgerichteten Energiestrom durch die Ventileinheit V umgesetzt wird, von dem die Motoren 416 und 418 durch Zufuhr hydraulischer Flüssigkeit über die Leitungen 420 und 422 betrieben werden. Während eines solchen Betriebs wird eine beträchtliche Ersparnis aus einer Anzahl von Gründen erzielt. Erstens verbrennt der Motor E Treibstoff nur in Übereinstimmung mit dem augenblicklichen Bedarf. Darüberhinaus vermeidet die Bauweise des Motors E nennenswerte seitliche Kräfte und dementsprechend ist die gesamte Einheit verhältnismäßig leicht und werden zusätzliche erfaßbare Reibungskräfte ausgeschaltet. Ferner bedient sich das System in wirksamer Weise des dynamischen Bremsens im Motor E, für spätere Benutzung speicherbare Energie zu erzeugen. Z.B. arbeiten während der gewöhnlichen Bremsungen die Motoren 416 und 4l8als Pumpen, was zur Folge hat, daß über die Leitungen 420 und 422 Antriebsflüssigkeit gefördert wird, um den Motor E bis zu einem Höchstmaß

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an Schwingungsamplitude anzuregen. Sollten die Bremserfordernisse die Möglichkeiten des dynamischen Bremsens übersteigen, z.B. in einer Notsituation , wird der Energieaufnehmer 10 zur weiteren Energieabführung wirksam.

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Claims (1)

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   Paten tans prüche

   1.) Antriebssystem, bei dem durch Verbrennung von Treibstoff in einem Verbrennungsmotor mechanische Schwingungsenergie erzeugbar und auf ein hydraulisches Wechselströmungssystem übertragbar ist, aus dem Energie zur weiteren Verwendung als Antriebsenergie entnehmbar ist, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß das hydraulische Wechselströmungssystem (40, 41, 42; 370) mit einer dynamischen, im Gleichlauf mit der Schwingungsenergie gesteuerten Ventileinheit (V) zur Umwandlung der Wechselströmungen in eine hydraulische Gleichströmung verbunden ist.

   2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t , daß das Wechselströmungssystem (40, 41, 42; 370) mehrphasig und die dynamische Ventileinheit (V) zur Gleichrichtung von mehreren zueinander phasenversetzten Wechselströmungen in eine einzige hydraulische Gleichströmung ausgebildet ist.

   3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß durch eine Einrichtung (4θ6, 4θο, 396, 22) zur Steuerung des Gleichlaufs der Ventileinheit(v)mit der Schwingungsenergie der Phasenwinkel (θ) des Gleichlaufs veränderbar ist.

   4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch g e kennzeichne t, daß die Ventileinheit (V) ein durch eine drehbare Welle (130) steuerbares Drehventil ist.

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   5. Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein synchron betriebener Elektromotor (22) mit der Steuer-Welle (130) verbunden ist.

   6. Antriebssystem nach Anspruch 3 und 5 dadurch g e k e η η -

   ζ ei e h η e t , daß der synchron betriebene Elektromotor (22) mit dem Ausgangssignal eines Phasenmodulators (396) beaufschlagbar ist, durch den die Phasenlage eines von einem Generator (400) erzeugten Signals willkürlich veränderbar ist.

   7· Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Wechselströmungfsystem (4o, 4l, 42; 370) dreiphasig ist.

   8. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet , daß der Verbrennungsmotor (E) mindestens ein Feder-Masse-System (248, 250, 2θ6; 378, 348-356) als Resonanzschwingungssystem für die mechanische Schwingungsenergie enthält.

   9. Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzei chn e t , daß die Masse des Feder-Masse-Systems aus wenigstens einer hin- und hergehenden Kolbeneinheit (169j 170; I7I; 348 - 356) besteht.

   10. Antriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzei chn e t , daß eine Kolbeneinheit (I69; 170; 171; 348 - 356) eine starre Einheit aus Hydraulik-Kolbenelementen (216, 218 220, 222; 334, 356) und Verbrennungs-Kolben (208, 210; 348, 350) ist.

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   11- Antriebssystem nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbrennungs-Motor (E) eine Mehrzahl von Kolbeneinheiten (169, 170, 1?! bzw. Motorabschnitte 336, 338, 3²K))* Je eine für eine Phase des mehrphasigen Wechselströmungssystems (40, 41, 42; 370), aufweist.

   12. Antriebssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolbeneinheiten (169; I70; 171;348 bis 356) zweiseitig symmetrisch wirkend ausgebildet sind.

   13. Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Kolben der Kolbeneinheiten (169; 170;I7I; 348 - 356) im Gegentakt arbeiten.

   14. Antriebssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbrennungs-Kolben (2θ8, 210; 348, 350) im Gegentakt arbeiten.

   15. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 8 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine einen Flüssigkeitshohlraum federnd begrenzende Membran (248; 250; 378) ist.

   16. Antriebssystem nach Anspruch 13 und I5, dadurch g e k e η η zeich net, daß die Membran (248; 250;378) nach beiden Seiten Je einen Flüssigkeitshohlraum (252, 254; 264, 266; 376, 380) begrenzt, in deren Jeden Je einer von im Gegen- fcakt arbeitenden Kolben (2l6a, 216b; 222a, 222b; 348, 350) arbeitet.

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   1?· Antriebssystem nach einem der Ansprüche 10 - 16, dadurch gekennzeichnet , daß zu jedem Verbrennungs-Kolben (2o8;2lo) eine Mehrzahl von Hydraulik-Kolben (216a 218a, 220a, 222a; 216b, 218b, 220b, 222b) gehört, deren Achsen zueinander und zu der des Verbrennungs-Kolbens (2O8;21O) versetzt sind.

   18. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 10 - 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbrennungs -Kolben 0^8; 350) und die Hydraulik-Kölben (354* 356) koaxial zueinander angeordnet sind.

   19. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 11 - IS, dadurch gekennzeichnet , daß Hydraulik-Kolben (2l8a, 220a; 356) von Jeder der Mehrzahl von Kolbeneinheiten (169, 170, 171 bzw. Motorabschnitte 336, 338, 340) in einen in sich geschlossenen zusammenhängenden Flüssigkeitshohlraum (176a, 178a, 302; 364, 374) arbeiten, so daß die einzelnen Kolbeneinheiten zwangsläufig miteinander unter einem bestimmten Phasenversatz (z.B. 120° bei drei Kolbeneinheiten) synchronisiert sind.

   20. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 10 - I9, dadurch gekennzeichnet , daß Hydraulik-Kolben (218b, 220b; 354} in das hydraulische Wechselströmungssystem (40, 41, 42; 370) zur Erzeugung der hydraulischen Wechselströmung arbeiten.

   21. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (394, 386, 388) zum selbsttätigen Aktivieren von einzelnen Verbrennungszyklen aus der Reihe der mit der Resonanzfrequenz aufeinanderfolgenden Schwingungszyklen im Verbrennungsmotor (E) nach dem augenblicklichen Leistungsbedarf, vorgesehen ist.

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   22. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 -21, dadurch gekennzeichnet , daß der Verbrennung^ zyklus ein Diesel-Zyklus ist.

   23· Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 - 22, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß mindestens ein hydraulischer Motor (M, 416, 418) durch die hydraulische Gleichströmung antreibbar ist.

   24. Antriebssystem nach. Anspruch 3 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Einstellung des Phasenwinkels(θ) die hydraulischen Motoren (M, 416, 4l8) als Pumpen während des normalen Bremsens betreibbar sind.

   25. Antriebssystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzei chnet, daß für verstärktes Bremsen ein Nebenschluß-Energieaufnehmer (10) zwischen den Zuleitungen (12, 14 ) zum hydraulischen Motor (M, 416, 418) vorgesehen ist.

   26. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 3- 25, dadurch g ekennzeichnet , daß die Einrichtung (4θβ, 400, 396, 22) zur Steuerung des Gleichlaufs der Ventileinheit (V) von einem Druckfühler (26) zur Feststellung der Druckdifferenz zwischen den Zuleitungen (12, 14) zum hydraulischen Motor (M, 416, 418) beeinflußbar ist.

   27. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 3- 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4o6, 400, 396, 22) zur Steuerung des Gleichlaufs der Ventileinheit (V) durch willkürlich betätigbare Befehlsgeber (24; 390, 392) beeinflußbar ist.

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   28. Die Anwendung eines Antriebssystems nach einem der Ansprüche 1 -27 zum Antrieb eines Automobils (A).

   29. Ventileinheit, insbesondere für ein Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 - 27, bei dem mehrere zueinander phasenversetzte Wechselströmungen in eine einzige hydraulische Gleichströmung gleichgerichtet werden, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Ventileinheit (V) eine der Anzahl der Wechselströmungen entsprechende Anzahl von Mündungen (116) aufweist, die durch einen gesteuerten Wegumschalter (Flügelplatten 126, 128) abwechselnd, mit je einer von zwei Kammern (48, 50) verbindbar sind, an die die Ableitung (14)bzw. die Zuleitung (12) für die Gleichströmung angeschlossen sind.

   30. Ventileinheit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet , daß der Wegumschalter aus zwei ßtumpfkonischen Flügelplatten (126, 128) besteht, die gemeinsam mit einer Welle (I30) drehbar sind und um I8o° gegeneinander versetzte öffnungen (138, 14 0) aufweisen, dübel zwischen sich einen doppelkonischen Ringraum einschließen, in dem eine entsprechend geformte Ventilscheibe (^12) liegt, die durch radiale öffnungen (II8) 122, 124) zu den Mündungen (116) unterbrochen ist.

   31. Ventileinheit nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gek e η η zeichnet, daß die Phasenlage des gesteuerten Wegumschalters (Flügelplatten 126, 128) relativ zur gleichzurichtenden Wechselströmung zwecks Veränderung des Ausmaßes der Umwandlung von Wechselströmungsenergie in Gleichströmungsenergie veränderlich ist.

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