Linear-Freikolben-Motoren als Range-Extender

[Tachy]

Ein sehr interessanter Weg für den Range-Extender auf Sprit-Basis wäre der Linear-Freikolben-Generator. Diese Bauform eines Verbrenners erzeugt direkt elektrischen Strom mit nur einem beweglichen Teil und kann mit gegenläufigen Kolben absolut schwingungsfrei aufgebaut werden.

[cc879]

Ja, eine interessante Idee, aber wohl kaum ausgereift.
Wird der RangeExtender viel gebraucht ist der Wirkungsgrad entscheidend - mittelgroßer (45kW) Diesel. Wobei man dann die Frage stellen muss, ob ein Plug-In Hybrid sinnvoll ist => Verdacht auf Irrweg.

Wenn es zunehmend in Richtung E-Auto geht sollte der RangeExtender seltener gebraucht werden und vor allem auch leicht sein und eine geringe Wärmekapazität haben, um schnell auf Betriebstemperatur zu kommen. Ein kleiner 4-Takt Einzylinder wäre hier das richtige. Mit Ausgleichswellen kriegt man den auch komplett ausgeglichen von freien Kräften und Momenten 1. und 2. Ordnung.
Einen solchen kleinen RangeExtender könnte man auch gut im Winter als wärmegeführtes BHKW benutzen. Zum schnellen Aufheizen sollte ein Wärmetauscher zwischen Kühlwasser und Abgas sein.
Wenn man das richtig klein (P_max 5-10kW, P_opt 3kW) ausführt kann das auch als Heizung und Flautenschlepper vom "reinen" E-Auto dienen.

[pinky740]

Ein sehr interessanter Weg für den Range-Extender auf Sprit-Basis wäre der Linear-Freikolben-Generator. Diese Bauform eines Verbrenners erzeugt direkt elektrischen Strom mit nur einem beweglichen Teil und kann mit gegenläufigen Kolben absolut schwingungsfrei aufgebaut werden.

Bin mit Dir einverstanden Tachy, der Freikolben- Lineargenerator wäre wirklich eine interessante Sache. Das Witzige an der Sache ist: Viele können ihn berechnen und wisssen, wie hocheffizient er ist bzw. wäre. Doch bauen können ihn nur wenige und finanzieren will ihn kaum einer, am wenigsten die Automobilindustrie. Dabei hat die Opelmutter GM in den 50gern schon mal Freikolbenmotoren gebaut (eine Lizenz des erfolgreichen Pescara Gegenkolbenmotors).

Ich hab selbst schon Freikolbenmotoren gebaut, unter anderem einen der ganz Wenigen, die einen integrierten Lineargenerator haben und damit auch gestartet werden können. Also kanns doch nicht so schwierig sein. Könnte man meinen...

Meine Homepage ist gerade im Aufbau, ich bitte noch um etwas Geduld:

http://www.freikolben.ch/

Gruss

[Tachy]

Hallo pinky740,

willkommen im Forum!

Dein Beitrag ist so spannend, dass ich ihn mitsamt der vorigen Beiträge über dieses Thema gleich mal in einen eigenen Thread gepackt habe.

Nein, so spannend, dass ich auf der Stelle, sobald ich meinen Ampera habe, zu Dir in die Schweiz fahren werde, um Deinen Linear-Freikolben-Motor anzuschauen! Das ist ja obergenial! ;)

ich freue mich auf weiteren Austausch.

[Priusfan]

Ich will ja nicht schon iweder der Spielverderber sein, aber gibt es Magnete die auf Dauer die Temperaturen aushalten, die an dem Kolben auftreten?

Ich meine warum sind sonst die Elektromotoren oft sogar Wassergekühlt.

Eine andere Frage ist ob die Wicklung die Temperaturen und Schwingungen aushält. Und wie weit ist die Wicklung von den Magneten entfernt?

Wie ist denn der Gesamtwirkungsgrad Kraftstoff -> Strom?

[Joachim]

Für Magnete legt die Curie-Temperatur die Grenze fest. Es kommt darauf an, aus welchem Material die Magnete sind:

Die Curie-Temperatur einiger typischer Magnetwerkstoffe ist:
Cobalt 1394 K (1121 °C)
Eisen 1041 K (768 °C)
Nickel 633 K (360 °C)
Gadolinium 292,5 K (19,3 °C)[1]
Ferrite 100…460 °C (je nach Werkstoffzusammensetzung)

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Curie-Temperatur

[Priusfan]

Für Magnete legt die Curie-Temperatur die Grenze fest.

Nicht ganz. Bei der Temperatur haben die Werkstoffe ihre magnetische Wirkung bereits vollständig verloren. Die technisch möglichen Einsatztemperaturen liegen deutlich unterhalb.

Aber ich habe keine Ahnung wie heiß so ein Kolben wird. Wenn es nur 200 Grad C wären, gäbe es da sicher Möglichkeiten. Aber darüberhinaus wird es knapp.

[slv rider]

Geniale Idee, bin im Netz auch schon auf solche Cersuche gestossen.
Es gibt auch schon BHKs mit Freikolbenstirlingmotoren mit Lineargenerator, allerdings sind die nur effizient weil die Abwärme zum heizen benutzt wird. Der Wirkungsgrad zur Stromerzeugung ist eher gering.

[Joachim]

Linator_als_Teil_eines_BHKWs_Typ_lion.jpg (124.81 KiB) 7016 mal betrachtet

Am 8. Dezember 2011 wurde das Insolvenzverfahren über den Linator Hersteller OTAG vom Amtsgericht Arnsberg eröffnet. Die Zukunft des Linator ist daher ungewiss.

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Linator

:-(

[pinky740]

Ich will ja nicht schon iweder der Spielverderber sein, aber gibt es Magnete die auf Dauer die Temperaturen aushalten, die an dem Kolben auftreten?
Ich meine warum sind sonst die Elektromotoren oft sogar Wassergekühlt.
Eine andere Frage ist ob die Wicklung die Temperaturen und Schwingungen aushält. Und wie weit ist die Wicklung von den Magneten entfernt?
Wie ist denn der Gesamtwirkungsgrad Kraftstoff -> Strom?

Ich kann Dich beruhigen Priusfan. Die Magnete werden natürlich nicht an den Motorkolben angebracht, das wäre ja Wahnsinn. Mein Lineargenerator ist auf der Ansaugseite montiert, die Betriebstemperatur der Magnete beträgt rund 80°C. Unter Last werden sich wohl die Kupferwicklungen im Stator erhitzen, aber nicht die sich bewegenden Magnete.

Der Leistungsabfall moderner NdFeB Magente ist erst über 100°C relevant.
Wenn dies nicht ausreicht, kann man mit SmCo Magneten arbeiten, die noch wesentlich höhere Temperaturen aushalten.

Die grossen Offshore Windgeneratoren arbeiten im übrigen durchwegs mit NdFeB Permanentmagneten, um Gewicht zu sparen. Ebenso leistungsfähige Antriebsmotoren z.B. für Schiffe und U-Boote. Siemens ist da ziemlich vorne mit dabei.