DE102017008911A1

DE102017008911A1 - Anordnung für einen Detonationsmotor, insbesondere für H2-Betrieb

Info

Publication number: DE102017008911A1
Application number: DE102017008911.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Anordnung für einen Detonationsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (3,3',3") der Anordnung für einen Detonationsmotor (1) die Zündkammer (9) mit der Brennstoff Zufuhr (10) und der Zündvorrichtung (11), das innere Detonationsrohr (4) mit dem Hindernis (2,n) und das äußere Detonationsrohr (4',4") aufweist und dass der Auslass (3''') des Motorgehäuses (3,3',3") die damit in Strömungsverbindung stehende Turbo- oder Rotationskolben Maschine (7) mit dem Verdichter (6), der Strömungsverbindung (5) und dem Richtungsventil (5') aufweist und nach Fig.1 den Zylinder (21,21',21'') mit dem Einlass/Auslass (20,20',20'',n) und dem Kolben (22,22') aufweist, wobei der Kolben nach Fig.2 (22) im OT und der Kolben (22) nach Fig.3 im UT dargestellt ist und dass nach Fig.4 der Zylinder (21',21'') mit dem Einlass/Auslass (20',20'',n) um 180° zueinander versetzt sind oder dass mehr als zwei Zylinder als Sternmotor angeordnet sind und dass das äußere Detonationsrohr (4") das aktive oder passive Ventil (24) aufweist oder auch nicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für einen Detonationsmotor, insbesondere für H2- Betrieb, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Anordnungen und Verfahren zum Betrieb von Explosionsmotoren bzw. Hubkolben Brennkraftmaschinen beschrieben.
Bei Otto- und Diesel Motoren beträgt der Wirkungsgrad bei optimalen Bedingungen 35% bzw. 45%, wobei er unter ungünstigen Bedingungen, wie z.B. im Tellastbetrieb, unter 25% sinken kann. Die Abgase weisen erhebliche Anteile an umweltbelastenden Stoffen auf, wobei aktuell diskutiert wird Diesel Fahrzeuge teilweise aus dem Verkehr zu ziehen was extreme Nachteile für Wirtschaft und Privatverkehr nach sich ziehen würde. Funktionsbedingt weisen außer dem Rotationskolben Motor alle Hubkolbenmotoren einen erheblichen Anteil an aufwendiger Mechanik auf, wohingegen Detonationsmotoren keine Ventile und weniger Brennstoff benötigen und das Gemisch nicht komprimiert werden muss. Nach erfolgter Zündung breitet sich das Gas systembedingt mit hoher Geschwindigkeit aus und füllt umgekehrt entsprechend schnell wieder die Zündkammer der Detonationskammer mit einem Oxidator, insbesondere mit Luft. Wegen der mittelfristigen Umstellung fossiler Brennstoffe auf z.B. auf Wasserstoff eignet sich der Detonationsmotor im Gegensatz zum Explosionsmotor mit einem direkt mit dem Kolben in Kontakt stehendem Verbrennungsvorgang, insbesondere auch zur Verbrennung von umweltfreundlichem Wasserstoff da hier keine unzulässigen thermisch bedingten Fehlzündungen ausgelöst werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Anordnung vorzustellen die den zuvor aufgeführten Stand der Technik weiterführt.
Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit vier Zeichnungen beschrieben.
Dabei zeigt:

1 einen vereinfachten Längsschnitt der Anordnung für eine Anordnung für einen Hubkolben Detonationsmotor (1) zum Betrieb mit einer Turbo- oder Rotationskolben Maschine (7) und einem Verdichter (6).
2 eine Ausführungsform bei der der Auslass (3''') des Motorgehäuses (3') den Kolben (22) Zylinder (21) treibt, wobei sich der Kolben (22) im OT befindet.
3 wobei sich der Kolben (22) nach 2 im UT befindet.
4 eine Ausführungsform als Zweizylindermotor.

Um Kraftstoff und Umweltbelastungen von Brennkraftmaschinen zu reduzieren und bevorzugt Wasserstoff als Brennstoff einzusetzen zu können wird erfindungsgemäß vorgeschlagen diese als Detonationsmotoren zu betreiben. Nach 1 weist hierzu das Motorgehäuse (3) der Anordnung für einen Detonationsmotor (1) die Zündkammer (9) auf die mit dem inneren Detonationsrohr (4) und dem äußeren Detonationsrohr (4') über den Verdichter (6) die Strömungsverbindung (5) und das Richtungsventil (5') in Strömungsverbindung steht. Über die Brennstoff Zufuhr (9) wird der Brennstoff in die mit Luft gefüllte Zündkammer (9) injiziert. Das entstehende Gemisch wird mit der Zündvorrichtung (10) gezündet und in Richtung Turbo- oder Rotationskolben Maschine (7) getrieben. Um verstärkt Detonationswellen zu provozieren und die Detonationsrohre (4,4') zu verkürzen ist wenigstens ein Hindernis (2) darin eingebaut. Als Ausführungsform als Hubkolben Brennkraftmaschine nach 2 bewegt sich Der Kolben (22) von OT nach UT. Nach Überschreiten des Einlass/Auslass (20,n) strömt das Abgas daraus aus. Nahezu zeitgleich strömt Luft wegen des sich ausbildenden Vakuums in den Detonationsrohren (4,4') und in der Zündkammer (9) mit hoher Geschwindigkeit in diese zurück, wobei die Strecke s (23) so dimensioniert ist dass auch bei maximaler Umdrehungszahl des Kolbens eine Füllung der Zündkammer (9) gewährleistet ist, so dass der Vorgang erneut gestartet werden kann. 3 zeigt den Kolben (22) in UT bei geöffneten Einlass/Auslass (20,n). 4 zeigt eine weitere Ausführungsform als Zweizylinder Motor mit dem inneren Detonationsrohr (4) und dem äußeren Detonationsrohr (4"). Insbesondere für Flugzeugmotoren kann auch eine Erweiterung als Sternmotor ausgeführt werden. Um insbesondere die Detonationsrohre (4,4") schneller mit Luft zu füllen kann das äußere Detonationsrohr (4") das Einlassventil (23) aufweisen welches über eine Nockenwelle oder eine variable Steuereinrichtung z.B. in Form eines schnellschaltenden elektromagnetischen Ventils oder auch mittels einer Druckfeder gesteuert werden. Das äußere Detonationsrohr (4',4'') verlängert das Detonationsrohr insgesamt und schützt insbesondere den Kolben (22,22',22') vor der unmittelbaren Flammenfront aus dem inneren Detonationsrohr (4). Alle unzulässig temperaturbelasteten Elemente der Anordnung für den Detonationsmotor (1) sind doppelwandig ausgeführt und werden von einem Kühlmittel durchströmt.
Bezugszeichenliste

Anordnung für einen Detonationsmotor	(1)
Hindernis	(2)
Motorgehäuse	(3,3',3")
Auslass	(3''')
inneres Detonationsrohr	(4)
äußeres Detonationsrohr	(4',4")
Strömungsverbindung	(5)
Richtungsventil	(5')
Verdichter	(6)
Turbo- oder Rotationskolben Maschine	(7)
Auslass	(8)
Zündkammer	(9)
Brennstoff Zufuhr	(10)
Zündvorrichtung	(11)
Einlass/Auslass	(20,20',20'')
Zylinder	(21,21',21'')
Kolben	(22,22',22')
Strecke s	(23)
Ventil	(24)

Claims

Anordnung für einen Detonationsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (3,3',3") der Anordnung für einen Detonationsmotor (1) die Zündkammer (9) mit der Brennstoff Zufuhr (10) und der Zündvorrichtung (11), das innere Detonationsrohr (4) mit dem Hindernis (2,n) und das äußere Detonationsrohr (4',4") aufweist und dass der Auslass (3''') des Motorgehäuses (3,3',3") die damit in Strömungsverbindung stehende Turbo- oder Rotationskolben Maschine (7) mit dem Verdichter (6), der Strömungsverbindung (5) und dem Richtungsventil (5') aufweist und nach 1 den Zylinder (21,21',21'') mit dem Einlass/Auslass (20,20',20",n) und dem Kolben (22,22') aufweist, wobei der Kolben nach 2 (22) im OT und der Kolben (22) nach 3 im UT dargestellt ist und dass nach 4 der Zylinder (21',21'') mit dem Einlass/Auslass (20',20'',n) um 180° zueinander versetzt sind oder dass mehr als zwei Zylinder als Sternmotor angeordnet sind und dass das äußere Detonationsrohr (4") das aktive oder passive Ventil (24) aufweist oder auch nicht.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strecke s (23) so dimensioniert ist dass eine Füllung der Zündkammer (9) mit Luft bzw. einem Oxidator bei maximaler Umdrehungzahl pro Minute des Kolbens (22,22',22') gegeben ist.