DE19705914A1 - Method for production of drive force and for optimisation of energy utilisation - Google Patents

Method for production of drive force and for optimisation of energy utilisation

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Abstract

The energy of one or more gas jets (2) is directly converted to drive force (R) by one or more curved and non-rotating surfaces (1). The energy of the exhaust gas of the internal combustion engine is used to produce the drive force in that it flows at high speed over one or more of the curved surfaces and acts on them with a lower static pressure than appertains on the opposite side. The total pressure difference, related to the projection of opposite surfaces, produces the useful drive force. For flow technique purposes the curved surfaces are highly polished. The curved surfaces have longitudinal grooves in the gas jet direction. The surfaces are held elastically, in order to level out exhaust gas pressure peaks and pressure impulses.

Description

Die Aufgabenstellung besteht darin, eine Möglichkeit zu finden, um die Restenergie der Auspuffgase (Abgase) bei Brennkraftmaschinen viel einfacher und wirksamer in Triebkraft umzuwandeln. Bekanntlicherweise wird bei der heutigen Brennkraftmaschinen über 30% der Energie, die durch die Verbrennung des Kraftstoffs entsteht, regel­ recht ausgepufft. Eine heutzutage sehr verbreitete Mö­ glichkeit, diese (Rest)Energie zu verwenden, sind die Turbolader.The task is to provide an opportunity find to the residual energy of the exhaust gases (exhaust gases) Internal combustion engines much easier and more effective in Convert driving force. As is known, at Today's internal combustion engines generate over 30% of the energy that caused by the combustion of the fuel, rule pretty exhausted. A very common furniture nowadays Opportunity to use this (rest) energy are the Turbocharger.

Turbolader verwenden die (Rest)energie, indem sie einen Kreiselradverdichter antreiben, wobei die Luft oder das Gemisch im Zylinder unter Druck gelangt und dadurch höhere spezifische Leistungen, bezogen auf Hubraum, er­ zielt werden können. Darüber hinaus gibt es die sog. Compound-Motoren, bei denen ein Teil oder die ganze Kraft der Turbinenrad über mechanische Untersetzungs­ getrieben - evtl. mit Hilfe einer Flüssigkeitskupplung- als reine Nutzleistung an der Hauptmotorwelle o. ä. verwendet werden kann. Bei Versuchen mit Compound­ motoren wurde ein höherer Wirkungsgrad bzw. ein niedri­ gerer Kraftstoffverbrauch erzielt; in der Praxis jedoch erwiesen sich die mechanischen Probleme mit Unter­ setzungsgetrieben, Achsen etc. sowie die dabei anfal­ lenden Kosten als sehr hinderlich.Turbochargers use the (rest) of energy by making one Drive the impeller compressor, the air or Mixture in the cylinder comes under pressure and thereby higher specific performance, based on displacement, he can be aimed. There is also the so-called Compound engines, some or all of which Force the turbine wheel via mechanical reduction gear driven - possibly with the help of a fluid coupling - as pure net power on the main motor shaft or the like can be used. When trying with compound motors became a higher efficiency or a lower achieved lower fuel consumption; in practice, however proved the mechanical problems with sub settlement gears, axles etc. costs as very cumbersome.

An dieser Stelle setzt das Verfahren ein. Die Ziel­ setzung besteht dabei darin, die Restenergie der Abgase (Auspuffgase) ohne bewegliche Teilen direkt in nütz­ liche Triebkraft umzuwandeln. Da der Rückstoßeffekt bei kleineren Leistungen und Geschwindigkeiten sich nicht besonders eignet, wird hier des weiteren von der Möglichkeit ausgegangen, die (statische und kinetische) Energie des Gasstrahls mit Hilfe festen, d. h. nicht drehenden gekrümmten Flächen durch die entstehende Druckdifferenz auf gegenüberliegenden Seiten in nütz­ liche Treibkraft umzuwandeln.This is where the process begins. The goal Settlement consists in the residual energy of the exhaust gases (Exhaust gases) with no moving parts directly in useful convert driving force. Because the recoil effect  at lower powers and speeds is not particularly suitable, is furthermore from the Assumed the possibility of (static and kinetic) Energy of the gas jet using fixed, d. H. Not rotating curved surfaces created by the Pressure difference on opposite sides in useful convert driving force.

Bekanntlicherweise beträgt der atmosphärischer Luftdruck ca. 1 bar. Auf einen Körper, der nicht in Bewegung ist, übt er von allen Seiten auf die gesamte Fläche gleichmäßigen Druck aus, wobei die Resultante null ist. Durch Luftbewegung (z. B. Segelschiffe) oder Bewegung einer bestimmten Körperform in der Luft (z. B. Tragflügel eines Flugzeugs oder Propeller) kann unterschiedlicher Druck auf den gegenüber befindlichen Seiten erzeugt werden, wobei eine Triebkraft (Antrieb bzw. Auftrieb) entsteht. Der Nachteil in beiden Fällen ist, daß man auf Luftwind oder Bewegung angewiesen ist, wobei auch größere Flächen erforderlich sind oder der Körper eine höhere Geschwindigkeit in der Luft erreichen muß.As is known, it is more atmospheric Air pressure approx. 1 bar. On a body that is not in Is movement, he exercises from all sides on the whole Area even pressure, with the resultant is zero. Through air movement (e.g. sailing ships) or Movement of a certain body shape in the air (e.g. Wing of an airplane or propeller) different pressure on the opposite one Pages are generated, with a driving force (drive or buoyancy) arises. The disadvantage in both cases is that you have to rely on air wind or movement is, although larger areas are required or the body has a higher speed in the air must achieve.

Hier setzt das Verfahren (der Motor) ein. Über einer gewölbten Fläche eines Körpers strömen aus einer oder mehreren Düsen laminare Gasstrahlen mit höherer Geschwindigkeit. Durch die Geschwindigkeit bzw. höherer Staudruck wirkt auf diese Fläche ein geringerer statischer Druck (nach Bernoulli, Euller und den Navier- Stokes-Gleichungen), der hier als Unterdruck bezeichnet wird, während auf der gegenüberliegender Seite ein normaler (z. B. atmosphärischer) oder höherer statischer Druck einwirkt wobei die Resultante in der Richtung des Unterdrucks wirkt (Fig. 1).This is where the process (the engine) comes in. Laminar gas jets flow out of one or more nozzles over a curved surface of a body at a higher speed. Due to the speed or higher dynamic pressure, a lower static pressure (according to Bernoulli, Euller and the Navier-Stokes equations) acts on this surface, which is referred to here as negative pressure, while on the opposite side a normal (e.g. atmospheric) or higher static pressure acts, the resultant acting in the direction of the negative pressure ( Fig. 1).

Das Verfahren (der Motor) eignet sich besonders, um die erhebliche Restenergie der Auspuffgase bei Brenn­ kraftmaschinen - insbesondere Fahrzeugmotoren - direkt in Antriebskraft umzuwandeln, wobei keinerlei zusätzliche bewegliche Teile (wie etwa Turbinenräder, Untersetzungsgetriebe etc.) erforderlich sind. Hierbei könnte man an ein Teil eines sehr großen Turbinen­ rads oder einer Art Turbinenradentfaltung mit einem oder mehreren Flügel denken, deren Bewegung aber nicht- wie bei einer Turbinenrad - kreisförmig, sondern linear (geradeaus gerichtet) ist.The method (the engine) is particularly suitable to the considerable residual energy of the exhaust gases when burning  engines - especially vehicle engines - directly convert into driving power, with none at all additional moving parts (such as turbine wheels, Reduction gears etc.) are required. Here could be part of a very large turbine rads or a kind of turbine wheel deployment with one or more wings, but their movement doesn’t- like a turbine wheel - circular, but is linear (directed straight ahead).

Das Verfahren (der Motor) kann sowohl als Hauptantrieb anstelle anderer Antriebsmittel (wie z. B. bei Landfahr­ zeugen die Antriebsräder, bei Wasserfahrzeugen die Wasserschraube, bei Luftfahrzeugen Propeller etc.) als auch wie ein zusätzlicher Hilfsantrieb wirken, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren (gewissermaßen als ein "aktiver Auspuff").The process (the engine) can be used both as a main drive instead of other drive means (such as when driving on land testify the drive wheels, in watercraft the Water screw, in aircraft propellers etc.) as also act as an additional auxiliary drive to the Reduce fuel consumption (as it were an "active exhaust").

Das Optimierungs- bzw. Kraftstoffreduzierungspotential bei Fahrzeugen ist hierbei sehr hoch. Die Erzeugung einer mittleren Druckdifferenz von nur 0,009 bar auf einer Gesamtfläche von 0,333 qm würde eine resultante Kraft von 297 N ergeben. Die Leistung bei einer Fahr­ zeuggeschwindigkeit von 30 m/s (108 k/h) würde 8991 W bzw. 8,99 kw betragen (P = F×V). Bei einem spezifi­ schen Verbrauch von ca. 230 g/kwh sind es 2,07 kg und bei 0,75 Dichte (z. B. Benzin) 2,75 Liter per 108 km oder 2,55 l/100 km. Bei doppelter Druckdifferenz (0,018 bar) wären es 5,1 l/100 km.The optimization or fuel reduction potential for vehicles, this is very high. The production an average pressure difference of only 0.009 bar a total area of 0.333 sqm would result Force of 297 N. The performance in one driving tool speed of 30 m / s (108 k / h) would 8991 W. or 8.99 kw (P = F × V). With a speci The consumption of approx. 230 g / kwh is 2.07 kg and at 0.75 density (e.g. petrol) 2.75 liters per 108 km or 2.55 l / 100 km. With a double pressure difference (0.018 bar) it would be 5.1 l / 100 km.

Für Zwecke starker Beschleunigung oder Verzögerung (d. h. etwa zu Bremszwecken) oder sogar als "Notbremse" können auch Gasgeneratoren eingesetzt werden, wie dies etwa bei Airbags heute der Fall ist.For strong acceleration or deceleration purposes (i.e. for braking purposes) or even as an "emergency brake" gas generators can also be used, such as this is the case with airbags today.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den übrigen Ansprü­ chen sowie der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen. Diese werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung wie folgt erläutert:Further features result from the remaining claims Chen and the following description of not  Examples to be understood as restrictive. These will be like referring to the drawing explained as follows:

Fig. 1 zeigt in vereinfachter, schematischer Dar­ stellung den Gasstrahl 2 über die gewölbte Fläche 1, wobei der Druckunterschied auf beiden Seiten durch die Kraft R dargestellt wurde. Fig. 1 shows in a simplified, schematic Dar position, the gas jet 2 over the curved surface 1 , the pressure difference on both sides being represented by the force R.

Fig. 2 zeigt in vereinfachter, schematischer Darstellung die Anordnung von zwei Flächen 1 und zwei Gasstrahlen 2. Fig. 2 shows in a simplified, schematic diagram showing the arrangement of two surfaces 1 and 2, two gas jets.

Fig. 3 zeigt in vereinfachter, schematischer Darstellung die Anordnung von mehreren Gasstrahlen 2 und mehreren gewölbten Flächen 1 hintereinander. Fig. 3 shows a simplified, schematic representation of the arrangement of several gas jets 2 and several curved surfaces 1 in a row.

Fig. 4 zeigt in vereinfachter, schematischer Darstellung die Anordnung mehrerer Gasstrahlen 2 und mehrerer ge­ wölbter Flächen 1 nebeneinander. Fig. 4 shows a simplified, schematic representation of the arrangement of several gas jets 2 and several ge curved surfaces 1 side by side.

Claims (10)

1. Verfahren (Motor) zur Erzeugung von Triebkraft und zur Optimierung der Energieausnutzung - insbesondere bei Brennkraftmaschinen, die in Fahrzeugen einge­ setzt werden -, die auf Druckdifferenzen und nicht auf Rückstoß basiert und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Energie eines oder mehrerer Gasstrahlen (2) mit Hilfe einer oder mehrerer gekrümmter und nicht drehender Flächen/Flügel (1) direkt zum Triebkraft (R) umgewandelt wird.1. Method (engine) for generating driving force and for optimizing energy utilization - in particular in internal combustion engines which are used in vehicles - which is based on pressure differences and not on recoil and is characterized in that the energy of one or more gas jets ( 2 ) is converted directly to the driving force (R) with the help of one or more curved and non-rotating surfaces / wings ( 1 ). 2. Aktiver Auspuff nach Anspruch 1 - hier auch als linear Turbo-Static genannt - dadurch gekennzeich­ net, daß die Energie der Abgase (Auspuffgase) einer Brennkraftmaschinen - insbesondere bei Fahrzeugen aller Art - in nützliche Energie zur Erzeugung der Triebkraft (R) verwendet wird, indem sie (die Gase) (2) mit höherer Geschwindigkeit über einer oder mehreren gekrümmten Flächen (1) strömen und auf dieser Fläche mit einen geringeren statischen Druck einwirken, als er auf der Gegenseite besteht. Die gesamte Druckdifferenz - bezogen auf die Projektion gegenüberliegender Flächen - bewirkt die nützliche Triebkraft (R).2. Active exhaust according to claim 1 - here also called linear turbo-static - characterized in that the energy of the exhaust gases (exhaust gases) of an internal combustion engine - especially in vehicles of all types - is used in useful energy to generate the driving force (R) by flowing (the gases) ( 2 ) at a higher speed over one or more curved surfaces ( 1 ) and acting on this surface with a lower static pressure than that on the opposite side. The total pressure difference - based on the projection of opposite surfaces - causes the useful driving force (R). 3. Ein aktiver Auspuff nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Querschnitt der Düsen (3) je nach Bedarf vergrößert oder verkleinert werden kann, um immer die gewünschte Geschwindigkeit des Gasstrahls (2) erreichen zu können.3. An active exhaust according to claim 1 and 2, characterized in that the entire cross section of the nozzles ( 3 ) can be increased or decreased as required so that the desired speed of the gas jet ( 2 ) can always be achieved. 4. Die gewölbte Fläche (1) wird (aus strömungstechni­ schen Gründen) hochpoliert.4. The curved surface ( 1 ) is polished (for reasons of flow technology). 5. Die gewölbte Fläche (1) wird mit Längsrillen (in Gasstrahlrichtung) versehen.5. The curved surface ( 1 ) is provided with longitudinal grooves (in the gas jet direction). 6. Die Flächen (1) werden elastisch gehalten, um die Abgasdruckspitzen bzw. Druckimpulse besser zu nivellieren.6. The surfaces ( 1 ) are kept elastic in order to better level the exhaust gas pressure peaks or pressure pulses. 7. Die Anordnung der Gasstrahlen (2) erfolgt gemäß Fig. 2, um das Drehmoment zu eliminieren7. The gas jets ( 2 ) are arranged in accordance with FIG. 2 in order to eliminate the torque 8. Anordnung der Gasstrahlen (2) gemäß Fig. 3.8. Arrangement of the gas jets ( 2 ) according to FIG. 3. 9. Anordnung der Gasstrahlen (2) gemäß Fig. 4.9. Arrangement of the gas jets ( 2 ) according to FIG. 4. 10. Auspufftopf nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9.10. Muffler according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE653840C (en) * 1936-03-21 1937-12-04 Schmidt Sche Heissdampfgesells Device for discharging the exhaust gases for vehicles with steam or internal combustion engine drives
DE718487C (en) * 1939-04-01 1942-03-13 Bmw Flugmotorenbau Ges M B H Exhaust gas guide device for recoil generation
FR2304491A1 (en) * 1975-03-19 1976-10-15 Algen Jaganathen Fuel consumption reduction system for vehicle - using energy from wind, radiator and exhaust gases and wheels
DE2607600A1 (en) * 1976-02-25 1977-09-01 Georg Sontheimer Turbine rotor disc with axial apertures - has tangential nozzles causing rotation by reaction when pressurised fluid passes through apertures

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