DE10143342A1 - Kopplung von Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Kopplung von Verbrennungskraftmaschinen

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DE10143342A1
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hot air
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exhaust gas
hot
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Herfried Wichern
Volker Best
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G3/00—Combustion-product positive-displacement engine plants
    • F02G3/02—Combustion-product positive-displacement engine plants with reciprocating-piston engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K8/00—Arrangement or mounting of propulsion units not provided for in one of main groups B60K1/00 - B60K7/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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Description

  • Das hier angemeldete Prinzip beruht auf dem Umstand, dass marktübliche Verbrennungsmotoren bei einem Einsatz von 100% Energie - so z. B. in Form von Dieselkraftstoffen, Benzinen oder Gasen - nur etwa 30% bis 40% herkömmlich verwertbarer Energie abgeben. Damit ist das Verhältnis zwischen zugeführter Energie und genutzter Energie, also der Wirkungsgrad solcher Motoren, als noch immer dürftig zu bezeichnen.
  • Die hier angestrebte technische Lösung nutzt die Tatsache, dass ca. 60% bis 70% der dem Motor zugeführten Energie in Form von Wärme verloren gehen. Daran ist der Abgaswärmeverlust mit etwa 30% beteiligt.
  • Dieser Abgaswärmeverlust beinhaltet gleichzeitig ein Optimierungspotential das, entsprechend des hier beschriebenen Prinzips eingesetzt, den Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren um 8% bis 10% anhebt, wobei die Abgaswärme des Verbrennungsmotors direkt einem Heissluftmotor zugeführt wird und dieser seine durch die Abgaswärme gewonnene mechanische Energie dem Verbrennungsmotor zuführt so dass Insgesamt eine um die oben genannte Größenordnung höhere Energie von diesen so gekoppelten Motoren abgegeben werden kann.
  • Da der Heissluftmotor ausschließlich durch Abgaswärmezufuhr betrieben wird treten keine zusätzlichen Emissionen auf. Fehlende explosionsartige Vorgänge im Heissluftmotor gewährleisten wenig Lärm und Erschütterungen und erlauben in kompakter Bauweise die direkte Übertragung der gewonnenen Energie auf den Verbrennungsmotor.
  • Die Zuführung der durch Abgaswärme des Verbrennungsmotors über den Heissluftmotor gewonnene Energie an den Verbrennungsmotor geschieht mittels Kopplungsverfahren und kann form- oder kraftschlüssig erfolgen, wobei natürlich auch beim Heissluftmotor Energieverluste auftreten die für die eigentliche Nutzung verloren gehen.
  • Insgesamt jedoch kommt es durch die Kopplung und Ergänzung beider Motorsysteme zu einer Wirkungsgradsteigerung, die nach Abzug der Energieverluste und Zugrundelegung des realen Wirkungsgrades eine Leistungsverbesserung von 8%-10% bedeutet.

Claims (2)

1. Der Patentanspruch besteht in der Nutzung der in Abgasen enthaltenen Wärmeenergie derart, dass ein Heissluftmotor so hinter eine Verbrennungskraftmaschine geschaltet wird, dass die von einer Verbrennungskraftmaschine abgegebene Abgaswärme für den Antrieb eines Heissluftmotors genutzt wird und die damit zusätzlich erzeugte mechanische Energie die mechanische Leistung der Verbrennungskraftmaschine erhöht.
2. Bezogen auf den vorlautenden Patentanspruch und in Erweiterung dieses Anspruches kann das Hintereinanderschalten von Verbrennungskraftmaschinen und Heissluftmotoren - im Folgenden Kopplung genannt - auf vier verschiedene Arten erfolgen so dass:
A) eine mechanische Kopplung der beiden Motorwellen nicht stattfindet.
oder
A) eine starre mechanische Kopplung der beiden Motorwellen besteht
oder
A) eine geregelte mechanische Kopplung der beiden Motorwellen - z. B. über eine Kupplung oder ein Getriebe - stattfindet
oder
A) eine berührungsfreie kraftübertragende Kopplung der beiden Motorwellen besteht.
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Cited By (5)

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