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Die
Erfindung betrifft ein Hubgetriebe bei welchem nach Drehung eines
Sonnenrades bzw. einer Kurbel oder eines Exzenters um 360° zwei unterschiedlich
lange Bewegungszyklen einer (mittels bestimmter Getriebeelementen)
geführten,
primären Kraftaufnehmungseinheit
entstehen.
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Dabei
ist die Kraftaufnehmungseinheit ein – insbesondere in einem Zylinder
geradgeführter – Kolben,
welcher im Falle einer ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine einen,
gegenüber
dem Kompressionstakt, deutlich längeren
Expansionstakt aufweist.
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Die
Idee unterschiedlich langer geometrischer und/oder zeitlicher Arbeitstakte
von definierten Getriebeelementen (insbesondere Kolben) ist bekannt.
Im Falle von Verbrennungskraftmaschinen ergeben sich, insbesondere
thermodynamisch betrachtet, erhebliche Vorteile zum allgemeinen
bzw. sonstigen Stand der Technik. Vor allem die bessere Druckenergieausnutzung
durch den längeren
Expansionszyklus ergibt eine Verbesserung des Nutzwirkungsgrades
von weit über
zehn Prozent.
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Es
gibt andere Versuche den Nutzwirkungsgrad in dieser Größenordnung
zu erhöhen;
ebenfalls durch Modifizierung eines Kurbeltriebes. Sinn und Zweck
des Einsatzes dieser Getriebe ist ebenfalls eine Verbesserung des
Leistungsbildes von insbesondere Verbrennungskraftmaschinen. Beispielsweise
wird in dem Dokument
EP
0 292 603 B1 ein Beispiel entsprechender Maschinen gezeigt.
Bei dieser Maschine weist die Ortskurve des Kolbens im oberen Totpunkt
(OT) eine günstige
Kurvencharakteristik auf, d.h. der Kolben hat im oberen Totpunkt
eine gewisse Verweilzeit. Hier besteht die Modifizierung einerseits
aus einer Zweiteilung des Pleuels und andererseits aus einer Verlängerung
mit zusätzlichem
Gelenk an dem, dem Kolben abgewendeten, Pleuelbereich.
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Die
Orientierung der beiden Pleuelstangen und der Kurbel des Motors
ist hier derart gewählt, dass
im Bereich des oberen Totpunktes zunächst ein maximales Drehmoment übertragen
werden kann, da im oberen Totpunktbereich des Kolbens die erste und
zweite Pleuelstange einen gestreckten Zustand aufweisen, d.h. der
Winkel zwischen diesen beiden Stangen nahe 180° ist.
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Kurz
nach Durchlaufen des oberen Totpunktes wirken diese beiden Pleuel
aufgrund ihrer gestreckten Anordnung im Wesentlichen wie eine starre Verbindung,
so dass die wirkende Kraft nahezu senkrecht auf die Kurbel der Kurbelwelle
wirkt und somit zu diesem momentanen Zeitpunkt ein maximales Drehmoment
auf die Kurbelwelle übertragbar
ist. Bei einer genaueren Betrachtung der Drehmomentübertragung
zu sämtlichen
Zeiten eines Motorzyklus zeigt sich jedoch, dass in der Summe betrachtet
die Drehmomentübertragung
bei der gewählten
Ausführung keineswegs
optimal ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es bei einem Hubgetriebe der eingangs genannten
Art, insbesondere für
Verbrennungsmotoren, den Prozessablauf örtlich und zeitlich derart
zu optimieren, dass bei einer gegebenen Anzahl von Arbeitszyklen
pro Zeiteinheit besonders für
den resultierenden Drehmomentenverlauf maximale Werte erreicht werden
können.
Weiterhin soll bei sicherer, zügiger
Entflammung der eingesetzten Medien bzw. Stoffe eine erweiterte
Verbrennungscharakteristik erzielt werden. Im Zusammenhang mit feinst-vernebeltem,
in den Zylinder eingedüsten
Wasserdampf, soll zudem das erhöhte
Temperaturniveau in Druckenergie umgewandelt werden. Damit gelingt
es erfindungsgemäß den exergetischen
Wirkungsgrad des Prozessablaufes erheblich zu vergrößern.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
im Gegensatz zum vorzitierten Stand der Technik, die Kolbenbahn,
durch definierte Abstimmung der Getriebeglieder, entsprechend modifiziert wird.
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Bei
erfindungsgemäßem Hubgetriebe
ist die Pleuelstange durch Anlenkung an einer drehbeweglich gelagerten
Führungsstange
um eine, ggf. ortsvariable, Drehachse zumindest in einem bestimmten Winkelbereich
beweglich.
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Bei
einem zyklischen Umlauf der an der Kurbelwelle angeordneten Kurbel
wird entsprechend der vollzogenen Bewegung und der Art der Verbindung der
Pleuelstangen und Kurbel untereinander die an dem Pleuel angeordnete,
vorteilhafte (aber nicht zwingend notwendige) zweite Pleuelstange
eine aus zwei Bewegungen überlagerte
Bewegung durchführen.
Aufgrund der Anlenkung der zweiten Pleuelstange kann diese Pleuelstange
zum einen eine Schwenkbewegung um eine Achse und aufgrund der Ortsvariabilität dieser
Achse ebenso zum anderen eine translatorische Schubbewegung durchführen. Die
effektive Bewegung ist eine Überlagerung
beider Bewegungen, wobei nur zu ganz diskreten Zeiten jeweils nur
eine Bewegungsart vorliegt.
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Im
vorbekannten Stand der Technik wird die Hubbewegung des Kolbens
in eine entsprechende translatorische Schubbewegung der ersten Pleuelstange
umgesetzt, wobei diese Schubbewegung in eine Schubbewegung der zweiten
Pleuelstange übertragen
wird, welche an der Kurbel der Kurbelwelle angelenkt ist. Hier korrespondiert
dementsprechend die Hubbewegung des Kolbens mit der Schubbewegung
der zweiten Pleuelstange.
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Demgegenüber wird
beim erfindungsgemäßen Hubgetriebe
durch die Konstruktion bewirkt, dass durch das kurbelseitige Pleuel
sowie der gesteuerten Anlenkung durch den Schwenkhebel, im oberen
Totpunktbereich eine Strecklage zweier Getriebeglieder existiert,
welche eine Korrespondenz der Kurbel mit nahezu maximalem Hebelarm
findet.
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Die
Konstruktion ist damit besonders vorteilhaft, wenn beim Hub des
Kolbens in einer Umgebung des oberen Totpunktes die Kurbel der Kurbelwelle
einen Wendepunkt durchläuft,
insbesondere also der Winkel zwischen der Kurbel und dem ersten
Pleuel nicht 180° durchläuft. Das
erzeugte Drehmoment setzt sich dann zusammen aus einerseits: der
im Zylinder wirkenden Kraftkomponente und andererseits: dem durch
den Hebel verursachten Moment um den Anlenkpunkt des Schwenkhebels
bzw. der Kurbelwelle.
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Bei
einer Drehung der Kurbel aufgrund der Schwungmassenbewegung wird
im Bereich des oberen Wendepunktes wie erwähnt ein Stillstand des Kolbens
erzeugt. Hierbei wird die ortsvariable Drehachse, um die die Pleuelstange
drehbeweglich ist, bevorzugter Weise aufgrund ihrer Anlenkung, z.B. am
Motorblock, mittels der genannten Führungsstange auf einer Kreisbahn
verschoben. Es ist auch möglich,
durch die Art der Anlenkung z.B. am Motorblock auch eine andere
Art der Bewegung einzustellen. Beispielsweise kann die Anlenkstelle
am Motorblock hierfür
ebenfalls ortsvariabel ausgestaltet sein.
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Im
Laufe der Kurbelwellenbewegung werden sich die Strecken zwischen
der Kurbelwellenachse, der Anlenkstelle zwischen Kurbel und Pleuelstange sowie
der Anlenkstelle zwischen der ortsvariablen Drehachse an dieser
Pleuelstange bei zwei diskreten Kurbelwellenorientierungen, die
bestimmt zueinander angeordnet sind maximal bzw. minimal additiv überlagern.
Aufgrund der festen Anlenkung der Führungsstange an der Pleuelstange
wird bei diesen Kurbelwellenorientierungen die Führungsstange und damit die
ortsvariable Drehachse beide Male das Maximum ihrer Auslenkungsmöglichkeit,
insbesondere auf der genannten Kreisbahn erreichen.
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Gegenüber dem
Stand der Technik bietet der erfindungsgemäße Motor eine Möglichkeit,
eine zeitlich deutlich verlängerte
quasi kontinuierliche Einspritzphase vorzusehen, wobei der anfänglich eingespritzte
Kraftstoff zunächst
verdampft und zündet
vor dem Kraftstoff, der am Ende eines langen Einspritzintervalls
im Zylinder verdampft, wenn der Kolben seine Abwärtsbewegung beginnt bzw. begonnen
hat und sich im weiteren Verlauf dem expansiven unteren Totpunkt
nähert.
Dies bietet insbesondere für
schwer entflammbare Treibstoffe günstigere thermodynamische Bedingungen,
da diese eine längere
Zeit zum Verdampfen und Entflammen benötigen. Daher kann in einem
erfindungsgemäßen Motor
auch Rohöl
als Treibstoff eingesetzt werden.
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Durch
entsprechende Längenverhältnisse bzw.
Geometrien zwischen den einzelnen Elementen sowie insbesondere des
Pleuels und den weiteren Abständen
der einzelnen Anlenkstellen kann die Veränderung der Verweilumgebung
des Kolbens eingestellt werden, so dass günstige Kolbenaufdruckkräfte dann
wirken, wenn geometrisch betrachtet ein günstiges Drehmoment an einer
Antriebswelle einer Wärmekraftmaschine
erzielt werden kann.
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Es
kann auch eine, im Wesentlichen durch Verkippung der Kolben-/Zylinderachse
zu den übrigen
Motorelementen, insbesondere der erfinderischen Hebelkonstruktion,
variabel einstellbare Totpunktzeit erreicht werden. An einem erfindungsgemäßen Motor
kann dementsprechend eine Mechanik zur Verkippung der Kolben-/Zylinderachse
vorgesehen sein, um z.B. auch im Betrieb eine Änderung der Totpunktzeit vornehmen
zu können.
So kann die Totpunktzeit und insbesondere die Verweilumgebung an die
aktuellen Betriebsbedingungen des Motors angepasst werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Maschine
wird eine optimale Betriebsart erreicht, insbesondere auch durch
eine passende Art der Steuerung des Prozessablaufes. Der Bedingung
einer optimalen Drehmomentübertragung
wird die Ausbildung von speziellen Wirkflächen der erfindungsgemäßen Konstruktion
gerecht, welche zusammen mit Koppelelementen den Prozess räumlich und
zeitlich vorgeben, wobei über
die Formgebung und räumliche
Platzierung hinausgehend auch das Ausmaß einer gegebenenfalls verstellbaren
Bewegungsbahn berücksichtigt werden
kann. Eine Verstellbarkeit kann beispielsweise dadurch erreicht
werden, dass eine Anlenkung der Führungsstange bzw. des Schwenkhebels
z.B. am Motorblock nicht örtlich
fest, sondern ebenfalls örtlich
variabel vorgesehen sein kann. Dies würde bedeuten, dass die Achse,
um die die verlängerte und
insbesondere gekröpfte
Pleuelstange drehbar ist, nicht notwendigerweise nur auf einer Kreisbahn beweglich
ist, sondern sich auch andere Bahnformen einstellen lassen.
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Bei
einer üblichen
Betrachtungsweise des Geschehens während eines Verbrennungsprozesses in
einem Verbrennungsmotor bestimmt bei Verbrennungsvorgängen eine
bestimmte Reaktionszeit bzw. Trägheit
die sogenannte Wärmeexplosion
von Medien bzw. Stoffen und damit deren zeitliche und auch räumliche
Ausdehnung. Zur Optimierung der Verbrennungsprozesse gibt es Lösungsansätze, die
diesen zeitlichen Faktor insofern berücksichtigen, dass dem Kolben
eine Expansionsmaschine im Bereich seiner oberen Totpunktstellung
mehr Zeit für
die Umkehrung seiner Bewegungsbahn gegeben wird, der Kolben also
im oberen Totpunkt verweilt, wobei die Verbrennung in diesem Punkt
beginnen kann. Dieser Vorgang kann dann als statisch bezeichnet
werden, wenn ein wirklicher Stillstand des Kolbens im oberen Totpunkt über einen
längeren
Zeitraum erreicht werden kann.
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Eine
deutliche Verlängerung
des Expansionstaktes über
einen Winkelbereich von beispielsweise 30° der Kurbelwelle kann mit der
erfindungsgemäßen Konstruktion
der den Kolben und die Kurbelwelle verbindenden Pleuelstangen erreicht
werden, so dass gegenüber
dem allgemeinen und auch dem erwähnten,
speziellen Stand der Technik eventuelle durch Frühzündung erhöhte negative Anfangsmomente
an der Abtriebswelle entfallen und demzufolge die Energie der Wärmeexplosion
nicht mehr einer Kolbenbewegung entgegen steht.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der nachfolgenden Abbildung und den Patentansprüchen beschrieben.
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1:
Gezeigt wird in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Hubgetriebe
für insbesondere
Verbrennungskraftmaschinen, mit mindestens einem Zylinder 8,
in dem sich ein Kolben 7 hin und her bewegen kann. Der
Kolben 7 ist über
angegliederte Elemente 2 bis 6 mit einer Kurbelwelle 1 antriebstechnisch
verbunden. Der Kolben 7 ist verbunden mit einer an diesem
beweglich angeordneten ersten Pleuelstange 6, die wiederum
beweglich mit einer weiteren Stange 4 verbunden ist, die
sich aus den Teilstücken 4a und 4b zusammensetzt,
so dass diese Stange einen zweiarmigen Hebel bildet. Diese zweite
Pleuelstange weist also eine erweiterte Anlenkstelle auf und ist
optional in vorteilhafter Weise zusätzlich signifikant gekröpft (V2).
Ein weiteres Pleuel 3 ist drehbeweglich mit der Kurbel 2 einer
Kurbelwelle 1 (Sonnenrad) verbunden. Mit dieser Konstruktion
kann die translatorische Auf- und Abbewegung des Kolbens 7 im
Zylinder 8 umgesetzt werden in eine Rotationsbewegung der
Kurbelwelle 1. Die dargestellte Anordnung kann in einem
realisierten Motor beispielsweise mehrfach hintereinander angeordnet
werden, um einen Motor mit mehreren Zylindern auszubilden. Dabei
kann die Führungsstange 4 im
Lager 5 ver- und feststellbar angeordnet sein. Außerdem kann
die Führungsstange 4 eine
(ggf. gekröpfte)
Verlängerung
V1 aufweisen, an der dann die Kurbelwelle 1 mittels des
Pleuels 3 angelenkt ist. Diese Maßnahme hat im wesentlichen
den Grund in einer „Entzerrung" des Kraftlinienverlaufes
und des konstruktiven Bauaufwandes.
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In
der dargestellten Ausgangssituation der 1 ist die
Anordnung derart gewählt,
dass der Winkel β zwischen
der Pleuelstange 6 und dem Hebelelement 4 etwa
270° beträgt und dieser
Winkel im weiteren Bewegungsablauf variiert und auch im Punkt P
180° (oberer
Totpunkt OT) einnehmen kann.
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Insbesondere
durch die Änderung
des Winkels Y in der Situation im OT sowie der Wahl der Getriebebauteilabstände A und
B kann die Verweildauerumgebung des Kolbens im Verlauf seiner Hübe maßgeblich
beeinflusst werden. Deshalb kann es sinnvoll sein, die Lagerstellen 1 und 5 der
Kurbel 2 und der Stange 4 variabel und feststellbar
zu gestalten.
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Bei
der gezeigten Darstellung in der 1 handelt
es sich um die Stellung eines Bereiches um den unteren Totpunkt
UT1 des Kolbens 7. Die OT – Stellung selbst ist einfach
gestrichelt, und die UT2 – Stellung
ist zweifach gestrichelt dargestellt. Gut erkennbar ist, dass sich
der Gelenkpunkt P um den Winkel β in
diesem Bereich nicht bewegt und somit in diesem Bereich ein Stillstand
des Kolbens erzielt wird. Diese Strecklage (β = 180°) konespondiert mit besonders
großen
Hebelarmen der Kurbelwelle 1, weshalb bereits kleinste
Kolbenbewegungen in signifikanten Drehmomenten resultieren; im Gegensatz zum
Stand der Technik, wo im OT keine entsprechenden Hebelarme der Kurbelwelle
verfügbar
sind bzw. gleich Null sind.
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Die
Bewegung der Pleuelstange 6, ist genau genommen eine Überlagerung
aus einer Schubbewegung (entlang des Zylinders 8) und einer
Rotationsbewegung (um die Drehachse des Endes der Führungsstange 4).
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Die 1 zeigt
hierbei eine Momentaufnahme, bei der die Bewegung der Pleuelstange
nicht aus signifikanten Rotationen und Translationen besteht (Umkehrpunkt
bzw. UT1).
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Diese
Situation tritt ein, wenn aufgrund der Kurbelwellendrehung sich
die Längen
und Winkel der an der Kurbelwelle angeordneten Kurbel 2 und
des Pleuels 3 der maximal (UT1) oder minimal (UT2) additiv überlagern.
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Bei
der gemäß 1 dargestellten
Momentaufnahme erfolgt eine hervorragende Drehmomentübertragung,
sofern der Kolben 7 aufgrund einer im oberen Totpunkt stattgefundenen
Explosion des Kraftstoffes, da die wirkende Explosionskraft senkrecht über die
Pleuelstange 6 auf die zweite Pleuelstange 3 übertragen
wird, woraufhin die zweite Pleuelstange eine maximale Kraft auf
die Kurbel 2 der Kurbelwelle 1 überträgt.
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Neben
dem ausgeweiteten Kolbenbewegungsbereich ergibt sich auch, wie beschrieben,
der positive Effekt, dass bei geringer Kolbenbewegung aus dem oberen
Totpunkt heraus die untere zweite Pleuelstange eine solche Position
erreicht, dass ein maximal mögliches
Drehmoment an der Kurbelwelle erzielt wird. Dieser Position entspricht
in etwa der einfach gestrichelten Darstellung der 1.
Das heißt, dass
der Kolben in Einklang mit dem erfindungsgemäßen Prinzip die maximale Beschleunigung
durch den Verbrennungsdruck genau dann erfährt, wenn das maximale Drehmoment
an der Kurbelwelle übertragen
werden kann, während
der Kolben bei konventionellen Motoren schon eine relativ große Distanz
zurückgelegt
hat, bei dem das maximale Drehmoment auf die Kurbelwelle wirkt.
Deshalb ist es bei dem erfindungsgemäßen Motor möglich, einen weitaus größeren Anteil
an Energie aus dem Kraftstoff oder Kraftstoffgemisch zu gewinnen,
als es bei üblichen
Motoren der Fall ist; d. h., dass der Exergieanteil des erfindungsgemäßen Kreisprozesses
wesentlich besser ausgenutzt wird.
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Der
Umstand, dass das maximale Drehmoment bereits nach einer relativ
geringen Kolbenbewegung übertragen
wird, hat einen entscheidenden Vorteil beispielsweise im Fall von
Zweitakt-Motoren, in denen das Auslassventil spätestens nach 90° Kurbelwellenwinkel
geöffnet
ist. Es ist dementsprechend erfindungsgemäß möglich, den weitaus größten Anteil
der Verbrennungsenergie in Nutzarbeit an der Kurbelwelle zu transferieren,
während
bei konventionellen Zweitakt-Motoren ein beachtlicher Anteil der Energie
nicht profitabel genutzt werden kann und durch das Auslassventil
verschwindet.
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Wegen
der relativ langen Verweilumgebung des Kolbens in seiner Bahn passen
die Verbrennung des Treibstoffes einerseits und der Verbrennungsablauf
andererseits optimal zusammen. Die Energie der Verbrennungsabgase
wirkt einer Kolbenbewegung nicht entgegen, statt dessen kann die
Energie in Richtung der Kolbenbewegung wirken. Die bessere Energieausnutzung
resultiert in einer geringeren Erwärmung des Motors und in einer
niedrigeren Abgastemperatur.
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Darüber hinaus
sind die Abgasbestandteile deutlich vermindert im Vergleich zu einer
konventionellen Maschine, so dass unter Umständen auch auf den Einsatz eines
Katalysators verzichtet werden kann.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor
kann das Maximum des Drehmomentverlaufs z.B. bereits nach 15° des Kurbelwellenwinkels
erreicht werden, während
das Maximum des Drehmomentverlaufs bei einem herkömmlichen
Motor insbesondere erst nach 75° Kurbelwellenwinkel erreicht
wird. Für
einen Zweitakt-Motor kann dementsprechend abgeschätzt werden,
dass das maximale Drehmoment weit früher erreicht wird als sich
das Auslassventil öffnet,
so dass die Verbrennungsenergie viel effizienter in Bewegungsenergie
der Kurbelwelle umgesetzt werden kann. Zusammen mit der geringeren
Erwärmung
des Motors und der Abgase als Resultat der zuvor beschriebenen verbesserten Energieausnutzung
ist ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor
besonders geeignet und vorteilhaft für die Konstruktion und für den Betrieb
als Zweitakt-Motor.
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Ein
erfindungsgemäßer Motor
kann dementsprechend mehr als 50 % weniger Treibstoff verbrauchen
und mehr Leistung erbringen als ein konventioneller Vergleichsmotor.
Die Erwärmung
des Motors sowie der Abgase kann um wenigstens 25 % verringert werden.
Aus diesem Grunde enthalten die Abgase auch weniger schädliche Stoffe.
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Der
erfindungsgemäße Motor
kann mit Dieselöl,
Gas oder anderen, auch minderwertigen Treibstoffen betrieben werden.
Eine Ausführung
als Viertakt-Motor ist ebenfalls möglich. Anwendungsbedingt kann
auf den Kolben 7 und ggf. die Pleuelstange 6 verzichtet
werden und stattdessen ein elastisches Medium, insbesondere eine
Feder zum Einsatz gelangen.
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Neben
dem geringeren Treibstoffverbrauch, welches ein hohes Einsparpotential
an Betriebskosten bildet, ist auch ein hohes Verdichtungsverhältnis im
Motor möglich.
Beispielsweise können
Verdichtungen von 1:20 erreicht werden, so dass auch bei benzinbetriebenen
Ottomotoren z.B. eine Selbstzündung
ohne Zündanlage
möglich
sein kann. Es können
neben den bekannten Treibstoffen Pflanzenöle, Wasserstoff oder andere
Treibstoffe minderer Qualität
gezündet
werden. Auch ist eine Zündung
von heterogenen Fluiden, beispielsweise mit definierten Wasseranteilen
als Ärosol
möglich.
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Auch
können
beispielsweise Wandwärmeverluste
in Höhe
von ca. 25 % vermieden werden, die bei konventionellen Maschinentypen
im weit geöffneten
Expansionsraum auftreten, nicht mehr in Druckenergie umgesetzt werden
und somit dem eigentlichen Kreisprozess verloren gehen.
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Dagegen
resultiert aus der „vollkommenen Verbrennung" bereits im Zylinder
der erfindungemäßen Verbrennungskraftmaschine
eine wesentlich größere Druckenergie
zur Umwandlung in mechanische Nutzleistung, da auch die thermische
Energie durch Wasserfeinstvernebelung besser genutzt werden kann.
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Ein
erfindungsgemäß betriebenes
Verfahren hat somit als Ergebnis ein praktisches Indikatordiagramm,
welches um den Betrag des stark erweiterten Expansionsverhältnisses
verlängert
ist und somit schon theoretisch über
signifikante Vorteile hinsichtlich des Wirkungsgrades erfindungsgemäßer Verbrennungskraftmaschinen
verfügt.
Diese Art des Betriebsverfahrens ist nur mit der erfindungsgemäßen Getriebekinematik
zu erreichen.
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Es
ergibt sich die Möglichkeit
einer Gleichraumverbrennung gilt für eine erfindungsgemäße Gleichdruckverbrennung:
Durch eine verlängerte Einspritzphase
kann der Druck im Kolben durch die zeitlich nacheinander erfolgende
Verdampfung und Entflammung eines Kraftstoffes im Zylinder trotz
einer Abwärtsbewegung
des Kolben konstant gehalten werden kann, was einen Vorteil bei
der Verwendung schwer entflammbarer Kraftstoffe darstellt.
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Durch
die bessere Energieausnutzung kann auch ein niedrigeres Drehzahlniveau
angestrebt werden, was sich positiv auf die Lebensdauer des Motors auswirkt.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen
Motor ist typisch, dass konventionelle Motoren bereits vor Erreichen
des oberen Totpunktes Kraftstoff in das Zylindervolumen einspritzen
und zur Zündung
bringen. Dementsprechend ergibt sich eine signifikante freigesetzte
Wärmeenergie,
die eine Zylinderinnendruckerhöhung
erzeugt, welche als Kraft dem in Richtung oberen Totpunkt strebenden
Kolben entgegenwirkt.
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Demgegenüber ergibt
sich erfindungsgemäß ein typischer
Verbrennungsmotor, der erst nach Erreichen des oberen Totpunktes
das Kraftstoffgemisch in den Zylinderhohlraum eingespritzt wird.
Der Zylinderinnendruck steigt somit aufgrund der Verbrennung erst
dann signifikant an, wenn der Kolben sich im bzw. knapp hinter dem
oberen Totpunkt befindet, so dass die wirkende Kraft vollständig in
den Abtrieb des Kolbens umgesetzt werden kann.
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Außerdem kann
ein kompletter 4-Takt-Betrieb während
einer einzigen Kurbelwellenumdrehung ablaufen; während konventioneller Stand
der Technik hierfür 2 Umdrehungen
der Kurbelwelle benötigt.
D. h.: Erfindungsgemäß liefert
ist bei halber Drehzahl sogar eine höhere Leistung verfügbar.
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Die
Energieausnutzung bei einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor ist dementsprechend
deutlich effizienter als bei einem vergleichbaren konventionellen
Motor.
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Insgesamt
ergibt erfindungsgemäßes Hubgetriebe
einen praktikablen und effektiven Mechanismus für die Realisierung von insbesondere
Verbrennungskraftmaschinen.