DE19923346C2 - Motor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Motor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Hierbei handelt es sich um einen Verbrennungs- oder Explosionsmotor, der als
Treibstoff vorzugsweise schwer oder schwerst entflammbare Stoffe verbrennt wie
mineralische Öle und Produkte, pflanzliche Öle und Fette sowie tierische Öle und
Fette und deren Gemische, Alkohole usw. ohne daß die Erfindung hierauf
beschränkt ist. Diesen Treibstoffen können beispielsweise auch Zusatzstoffe wie
Wasser beigemischt sein. Die Erfindung ist aber grundsätzlich auch auf leicht
entzündliche Treibstoffe sowie beispielsweise auf verflüssigte Gase anwendbar. In
ihrer weitesten Form betrifft die Erfindung allgemein eine Krafterzeugungsanlage,
die auch mit festen Brennstoffen wie z. B. Kohlenstaub betrieben werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend als Verbrennungsmotor beschrieben. Die bisher
bekannten Verbrennungsmotoren haben den Nachteil, daß nur eine
unzureichende Aufbereitung der Treibstoffe vor dem eigentlichen
Verbrennungsvorgang erfolgt. Es ist beispielsweise bekannt, Diesel-Kraftstoff mit
sehr hohem Druck gegen eine in den Verbrennungsraum ragende glühende
Fläche zu spritzen, wobei der Dieselkraftstoff schlagartig verdampft. Damit wird
der Dieselkraftstoff zwar in einen nun leicht entzündlichen Zustand versetzt, aber
die Vermischung mit der in dem Verbrennungsraum befindlichen Frischluft erfolgt
nur unzureichend, was zu einer
unvollständigen Verbrennung führt.
Deshalb ist es aus der US-Patentschrift 4,342,300 bekannt geworden, in dem
Zylinderkopf oberhalb eines Verbrennungsraums eine
Gemischvorbereitungskammer anzuordnen, die über ein steuerbares Ventil mit
dem Verbrennungsraum in Verbindung steht. Dieses Ventil wird zum Füllen der
Vorbereitungskammer geöffnet, wenn das verdichtete Gas in der
Verbrennungskammer gezündet worden ist und sich anschließend ausdehnt, und
noch vor der Entspannung des Gases wird dieses Ventil bereits wieder
geschlossen. Daraufhin wird der Kraftstoff in die Vorbereitungskammer
eingespritzt und hat dort sodann bis zum nächsten Verdichtungsschub Zeit, um zu
verdampfen und sich mit den gespeicherten, heißen Verbrennungsgasen zu
vermischen. Hierbei wird primär die Absicht verfolgt, einen ausreichenden
Zeitraum für die Verteilung des eingespritzten Kraftstoffs zur Verfügung zu stellen.
Da jedoch der eingespritzte, flüssige Kraftstoff eine weitaus höhere
Wärmekapazität aufweist als die gespeicherten, heißen Verbrennungsgase,
können trotz der größeren Verweildauer des Kraftstoffes in der
Vorbereitungskammer nur leicht verdampfbare, flüssige Kraftstoffe verwendet
werden.
In Kenntnis dieser Nachteile ist in dem europäischen Patent 0 398 964
vorgeschlagen worden, zusätzlich den Kraftstoff-Vorbereitungs- oder
Verdampfungsraum mit einem Speicherraum zu umgeben, in oder durch den das
komprimierte Gas von dem Brennraum geleitet wird, um zusätzlich dessen Wärme
zur Verdampfung des Kraftstoffes einzusetzen. Hier muss demnach die
zusätzliche Wärme über die Oberfläche des Verdampfungsraums an dessen
Inhalt übertragen werden, und es ist allgemein bekannt, daß ein derartiger
Wärmetransport ebenfalls nur mit einer mäßigen Geschwindigkeit abläuft, vor
allem deshalb, weil die Oberfläche der Verdampfungskammer vergleichsweise
klein ist, während ein Großteil der Wärme über die verbleibenden
Zylinderkopfbereiche direkt an die Atmosphäre abgegeben werden kann. Ein
Wärmefluß zu der Verdampfungskammer hin kann überhaupt nur dann auftreten,
wenn die dortigen Temperaturen niedriger sind als die Temperaturen in dem
Luftspeichervolumen, so daß ein nennenswerter Temperaturgradient einen
Energiefluß treiben kann. Da andererseits die Verbrennungsgase in dem
Verdampfungsraum zunächst dieselbe Temperatur aufweisen wie in dem
Luftspeicherraum, kann dieser Wärmefluß überhaupt erst zustande kommen,
nachdem der Kraftstoff in den Verbrennungsraum eingespritzt wurde und zu einer
Abkühlung der dortigen Verbrennungsgase geführt hat. Da der Wärmetransport
hier passiv erfolgt, ist seine die Verdampfung begünstigende Wirkung eher als
mäßig einzustufen. Bei schwer entflammbaren Stoffen ist es dagegen nicht
möglich, auf diesem Weg eine ausreichende Energie auf die betreffende
Kraftstoffmenge zu übertragen.
Aus diesen Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert das die
Erfindung initiierende Problem, einen Motor oder allgemein eine
Kraftstofferzeugungsanlage anzugeben, der in der Lage sind, als Treibstoff
vorzugsweise schwer oder schwerst entflammbare Stoffe zu verbrennen, wobei
eine Aufbereitung des Treibstoffes und eine erhöhte Verbrennung erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Druckspeicherkammer vorgesehen,
die mit dem Verbrennungsraum verbindbar ist und taktweise bei der
Verbrennungsexplosion unter sehr hohem Druck stehendes und heißes
Verbrennungsgas speichert und die vor der nächsten Verbrennungsexplosion
dieses Verbrennungsgas wieder abgibt.
Dabei kann die Druckspeicherkammer direkt mit dem Verbrennungsraum über ein
Einlaßventil und ein Auslaßventil verbunden sein. Das Einlaßventil kann
beispielsweise ein federbelastetes Kugelventil sein, das solange öffnet, wie der
Druck in dem Verbrennungsraum denjenigen in der Druckspeicherkammer
übersteigt. Vor der nächsten Verbrennungsexplosion kann dann durch ein
taktweise geöffnetes Auslaßventil das unter hohem Druck stehende, heiße
Verbrennungsgas wieder in den Verbrennungsraum eingeführt
werden, in den auf geeignete Weise, beispielsweise durch eine
Einspritzdüse oder einen Vergaser o. ä. der Kraftstoff
eingebracht ist und dort z. B. auf die oben erwähnte glühende
Fläche trifft. Das unter hohem Druck und Hitze in den
Verbrennungsraum eintretende gespeicherte Verbrennungsgas
verwirbelt dabei den Kraftstoffnebel oder den gasförmigen
Kraftstoff und vermischt diesen hochgradig mit der Frischluft
in dem Verbrennungsraum. Hierzu kann das Verbrennungsgas z. B.
spiralförmig in dem Verbrennungsraum geführt werden, so daß es
dort die hochgradige Verwirbelung hervorruft.
Das Öffnen des Auslaßventils erfolgt in Abhängigkeit zur
Einbringung des Kraftstoffes zum optimalen Zeitpunkt.
Mit besonderem Vorteil wird aber vorgeschlagen, daß eine
Kraftstoff-Aufbereitungskammer mit dem Verbrennungsraum in
Verbindung steht oder verbindbar ist, die ihrerseits mit der
Druckspeicherkammer verbindbar ist. Bei dieser Ausgestaltung
der Erfindung wird der Kraftstoff in die Aufbereitungskammer
eingebracht und dort durch geeignete Mittel, auf die weitere
unten noch eingegangen wird, in einen leicht entflammbaren
Zustand versetzt, d. h. z. B. vernebelt oder verdampft. Aus
dieser Aufbereitungskammer wird der Kraftstoff dann durch das
an geeigneter Stelle in die Aufbereitungskammer eintretende
gespeicherte Verbrennungsgas des vorangegangenen
Verbrennungsvorgangs in den Verbrennungsraum "gespült", wobei
das Kraftstoffnebel/Kraftstoffgas/Verbrennungsgas-Gemisch
mit großem Druck in den Verbrennungsraum gepreßt wird und sich
dort wirkungsvoll mit der Frischluft vermischt.
In näheren Einzelheiten wird vorgeschlagen, daß die
Druckspeicherkammer mittels eines Einwegventils direkt mit der
Brennkammer verbunden ist und mit der Aufbereitungskammer über
ein Ventil in Verbindung steht. Die Aufbereitungskammer ist
ihrerseits gegenüber dem Brennraum durch ein Ventil
abgetrennt, das so gesteuert wird, daß sich die
Treibstoffaufbereitungskammer nur zu einem vorbestimmten
Zeitpunkt zur Brennkammer hin öffnet, nämlich
ungefähr/etwa/vorzugsweise dann, wenn der Kolben die
Frischluft in dem Brennraum am oberen Wendepunkt (0-Punkt)
optimal verdichtet hat. Zu diesem Zeitpunkt wird durch
gleichzeitiges oder vorheriges Öffnen des Ventils zwischen der
Druckspeicherkammer und der Aufbereitungskammer sowie des
Ventils zwischen der Aufbereitungskammer und dem Brennraum der
aufbereitete Kraftstoff in den Brennraum eingepreßt. Diese
Ausbildung hat den Vorteil, daß in der übrigen Zeit die
Aufbereitungskammer sowohl, gegenüber dem Brennraum als auch
gegenüber der Druckspeicherkammer hin abgeschlossen ist, so
daß die Treibstoffaufbereitung unabhängig von den weiteren
Abläufen im Zylinder über einen sehr viel längeren Zeitraum
als bisher erfolgen kann.
Weiter wird mit großem Vorteil vorgeschlagen, daß die
Aufbereitungskammer aus wenigstens zwei Gehäuseteilen besteht,
beispielsweise einem im wesentlichen zylindrischen oder
kegelstumpfförmigen Gehäuseteil und einem damit verschraubten
Deckel, wodurch die Aufbereitungskammer bequem zugänglich ist,
um die für den jeweils verwendeten Kraftstoff (oder das
Kraftstoffgemisch) optimale Aufbereitungseinrichtung in diese
Aufbereitungskammer einbauen zu können. Das Gehäuse der
Aufbereitungskammer kann dabei in den Zylinderkopf
eingeschraubt oder auf andere Weise befestigt sein,
beispielsweise an der Stelle, die bisher zum Einschrauben
einer Glühkerze oder vorzugsweise der Einspritzdüse vorgesehen
ist. Die Einspritzdüse injiziert dann in die
Aufbereitungskammer.
Diese Aufbereitungseinrichtung kann mit Druck, Wärme,
Elektrizität, Laserstrahlen, anderen energiereichen Wellen und
Strahlen wie Ultraschall und Infrarotstrahlen und
Magnetfeldern aller Art mit gleichmäßiger oder pulsierender
oder schockartig eingesetzter Energie den Antriebsstoff in
einen optimalen Aufbereitungszustand versetzen.
Dieser aufbereitete Kraftstoff wird durch die einströmende
Druckwelle des gespeicherten Verbrennungsgases zunächst in der
Aufbereitungskammer verwirbelt und damit weitestgehend
gleichmäßig verteilt, was dadurch gefördert wird, daß das
gespeicherte Verbrennungsgas an der oberen Wand der
Aufbereitungskammer eingeführt wird und vorzugsweise in einer
kreisende, zyklonartigen Bewegung der unteren Durchlaßöffnung zum
Verbrennungsraum zustrebt, wobei dies durch spiralförmige Vertiefungen in der
Aufbereitungskammerwand und/oder durch Leitprofile/Führungsprofile verstärkt
werden kann. Hierdurch wird eine wirbelnde und innige Vermischung der Stoffe in
der Aufbereitungskammer hervorgerufen, so daß sich beispielsweise auch
ansonsten kaum vermischbare Stoffe wie z. B. Wasser und Öl zusammen mit
sauerstoffhaltiger Luft zu einem explosiven Gemisch aufbereiten lassen.
Die Entladung der bevorzugt wärmeisolierten Druckspeicherkammer, in der das
gespeicherte Verbrennungsgas einen Druck von etwa 300 bis 1200 bar und einer
Temperatur von etwa 350°C haben kann, preßt den kreisenden aufbereiteten
Treibstoff in die beispielsweise mit ca. 30 bis 35 bar komprimierte Frischluft der
Brennkammer und ruft dort eine nahezu 100%ige Vermischung hervor.
Dies kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung noch dadurch gefördert
werden, daß der in die Aufbereitungskammer eingebrachte Treibstoff z. B.
elektromagnetisch positiv aufgeladen wird, während die in den Brennraum
eingeführte Frischluft bzw. deren Sauerstoff-Wasseranteil negativ geladen wird,
oder umgekehrt, was dazu führt, daß sich positiv und negativ geladene Teile
aneinander binden mit dem Ergebnis einer optimalen Verbrennung. Analog ist
dieser Vorgang mit weiteren Stoffen und Medien vollziehbar, ebenso welche
Medien bzw. Stoffe nun positiv oder negativ geladen oder sonstwie beeinflußt
werden.
Die Erfindung sieht somit vor, daß der bei einer Verbrennungs-
Explosion entstandene höchste Druck und die Wärme in
geeigneter Menge gespeichert wird und daß diese Energie die
für den nächsten Verbrennungstakt bestimmte Treibstoffmenge in
einen leicht entflammbaren Aggregatzustand versetzt und mit
der Frischluft im Brennraum des Zylinders optimal vermischt.
Dabei hängen die Größe und Form der Druckspeicherkammer und
der Treibstoff-Aufbereitungskammer von den jeweiligen
Gegebenheiten des Motors ab, beispielsweise von der Größe des
Brennraums und dem verwendeten Treibstoff.
Die Druckspeicherkammer und die Treibstoff-Aufbereitungskammer
können nicht nur bei der Herstellung eines neuen Motors
montiert bzw. vorgesehen werden, sondern auch bereits
gefertigte und/oder im Betrieb befindliche Motoren können
nachträglich mit diesen beiden Kammern ausgerüstet werden,
indem beispielsweise die Aufbereitungskammer an Stelle einer
zuvor entfernten Einspritzdüse in den Zylinderkopf des Motors
eingeschraubt wird.
Die Erfindung ermöglicht es auch, daß im Verbrennungsraum die
bisher den Start des Motors ermöglichende Glühkerze entfallen
kann. Wenn der Motor bei tiefen Minustemperaturen oder nach
langem Stillstand gestartet werden soll, kann dies statt mit
Hilfe einer herkömmlichen Glühkerze durch eine
erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgen, die durch Einbringen
eines leicht entzündbaren Mediums den Startvorgang ermöglicht
bzw. diesen unterstützt.
Außerdem ermöglicht die Erfindung die Verbrennung von schwer
entflammbaren Kraftstoffen in Kleinmotoren, insbesondere auch
in solchen mit nur ca. 50 cm3 Hubraum, was bei herkömmlichen
Motoren bisher nicht möglich ist.
Die Erfindung kann praktisch jeden Verbrennungsmotor zu einem
sparsamen Viel-Stoff-Motor machen. Durch die optimale
Aufbereitung des Treibstoffs oder Treibstoffgemischs wird eine
bestmögliche Verbrennung erzielt, was zu einer
Treibstoffeinsparung mit geringerer Umweltbelastung durch
weniger Abgase, einer Verschleißminderung des Motors und zu
dessen verlängerten Lebensdauer führt.
Wie bereits oben erwähnt, ist gemäß der vorliegenden Erfindung
die für die Aufbereitung des Treibstoffs zur Verfügung
stehende Zeitspanne erheblich verlängert, wenn die
Aufbereitungskammer über ein Ventil mit dem Brennraum (und
über ein weiteres Ventil mit der Druckspeicherkammer)
verbindbar ist, das nur zum Ausstoßen des aufbereiteten
Treibstoffgemischs in die Brennkammer kurz geöffnet, ansonsten
aber nahezu über die gesamte Zeitspanne der vier Arbeitstakte
eines Vier-Takt-Motors geschlossen ist. Dieser Anspruch gilt
sinnentsprechend auch für weitere Motor-Systeme. Diese lange
Aufbereitungszeit ermöglicht es, daß auch feste Brennstoffe so
aufbereitet werden, daß hierdurch eine Krafterzeugungsanlage
betrieben werden kann, was ebenfalls im Rahmen der Erfindung
liegt. Als feste Brennstoffe kommen beispielsweise Kohlenstaub
und andere geeignete Stoffe in Betracht, die auch cremeförmig
oder pastenförmig oder wie auch immer, etwa als Gemische mit
anderen, geeigneten Stoffen in die Aufbereitungskammer
eingebracht werden können. Es kann beispielsweise auch
granulierter Kohlenstaub oder stangengepreßter Kohlenstaub in
die Aufbereitungskammer eingebracht werden, wo ähnlich wie
beim bekannten Betrieb von Feststoffraketen ein
erfindungsgemäßer Abbrand erfolgt. Anstelle des bei flüssigen
Kraftstoffen üblichen Einspritzpumpen/Einspritzdüsen/Systems
können bei festen Brennstoffen oder Treibstoffen
beispielsweise auch Extruder mit geregeltem Vorschub
eingesetzt werden.
Außerdem kann mit Vorteil vorgesehen sein, daß durch eine
entsprechende Anordnung von Kanälen, Leitungen und Ventilen je
eine Druckspeicherkammer und je eine
Kraftstoffaufbereitungskammer zwei oder mehr Zylindern
zugeordnet sind und diese erfindungsgemäß betreiben.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsformen sowie
anhand der Zeichnung. Dabei zeigen auf rein schematische
Weise:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 ein Auslaßventil der Druckspeicherkammer;
Fig. 5 eine vierte Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 6 eine Variation der Ausführungsform gemäß Fig.
5.
Fig. 1 zeigt rein schematisch einen Zylinder 1 mit einem
Kolben 2, über dem der Motorbrennraum 3 liegt, in den eine
Einspritzdüse 4 und eine Glühkerze 5 hineinragen.
Mit dem Motorbrennraum 3 steht eine Druckspeicherkammer 6 über
ein Einlaß/Auslaßventil 7 mit einem Ventilantrieb 8 in
Verbindung. Es können auch getrennte Einlaß- und Auslaßventile
vorgesehen sein.
Die Druckspeicherkammer 6 kann beispielsweise in eine
Gewindebohrung in den Zylinderkopf eingeschraubt sein, ohne
daß die Erfindung hierauf beschränkt ist.
Bei dem Verbrennungsvorgang bzw. der Verbrennungsexplosion
wird erfindungsgemäß ein Teil der Energie in dem Druckspeicher
6 gespeichert, um nachfolgend weitgehend verlustlos wieder dem
Brennraum zugeführt zu werden und die Leistungsfähigkeit des
Motors zu erhöhen. Das gespeicherte Verbrennungsgas kann dabei
einen Druck von weit über 1000 bar und eine Temperatur von
über 350°C haben.
Diese Druckspeicherkammer ist zur Erhöhung des Wirkungsgrades nicht nur bei
Verbrennungs- und Explosionsmotoren, die nach dem Otto- oder Dieselprinzip
arbeiten, sondern auch bei anderen Kraftanlagen mit steigenden/fallenden oder
veränderlichen, pulsierenden Drücken anwendbar.
Die Mündung 9 des Auslaßventils 7 in den Motorbrennraum 3 ist so angeordnet,
daß das austretende Hochdruckgas an der Innenwand des Motorbrennraums
entlang geführt und dadurch in eine kreisende Bewegung versetzt wird, wobei es
spiralförmig den Motorbrennraum (3) einnimmt und sich dort optimal mit dem
eingespritzten Treibstoff und der Frischluft verwirbelt und vermischt. Hierdurch
wird der Verbrennungsgrad maximiert.
Bei der in Figur rein schematisch 2 dargestellten Ausführungsform führt die
Einspritzdüse 4 nicht durch den Zylinderkopf in den Motorbrennraum 3, sondern in
die Druckspeicherkammer 6. Diese ist durch eine Trennwand 10 in eine kleinere
Kammer 11, die beispielsweise ein Drittel des Gesamtraums der
Druckspeicherkammer 6 ausmachen kann, und eine größere Kammer 12
unterteilt, in die die Einspritzdüse 4 Treibstoff, mit dem erforderlichen,
beispielsweise mit einem Einpreßdruck von über 1000 bar, vorzugsweise von
1200 bis 2000 bar einspritzt.
In der Einlaßöffnung zu der Druckspeicherkammer kann beispielsweise ein
Druckminderungsventil 13 sitzen, das die Wirkung hat, daß das in der Kammer 6
gespeicherte Verbrennungsgas nicht mit dem Explosionsdruck, sondern mit
einem verringerten Druck, vorzugsweise von etwa 300 bis 500
bar gespeichert wird. Der Druck in der Kammer und der
Treibstoffeinspritzdruck müssen immer in geeigneter Relation
zueinander stehen.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung vermischt sich das
durch die Einspritzdüse 4 eingebrachte Treibmittel nur mit
einem Teil des gesamten Rauminhalts der Druckspeicherkammer
6, vorzugsweise mit etwas 2/3 des Rauminhaltes der durch die
Trennwand 10 von der Kammer 11 abgeschirmten Kammer 12.
Zwischen den beiden Kammern 11 und 12 kann im oberen Bereich
ein Auslaßventil angeordnet sein, wobei auch ein stets offener
Durchlaß vorgesehen sein kann, indem die Trennwand unterhalb
des Deckels 14 der Druckspeicherkammer 6 endet, wie dies in
Fig. 2 angedeutet ist.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung spült das
gespeicherte Verbrennungsgas der Kammer 11 das
Kraftstoff/Verbrennungsgas-Gemisch der Kammer 12 vollständig
in den Motorbrennraum 3, wenn das Auslaßventil 7 geöffnet
wird.
Bei dieser Ausführungsform kann die Druckspeicherkammer 6 den
Platz der Einspritzdüse einer herkömmlichen Anordnung
einnehmen, wobei alle anderen Komponenten des Motors in ihren
Funktionen vorzugsweise erhalten bleiben könnten. Eine
vorzeitige Zündung bzw. Explosion des Treibstoffs in der
Druckspeicherkammer 6 ist wegen des fehlenden Sauerstoffs
nicht möglich.
Es wird nur auf Fig. 3 Bezug genommen, die auf rein
schematische Weise eine Ausführungsform darstellt, bei der
schwer brennbare Stoffe wie z. B. pflanzliche und tierische
Fette und Öle als Treibstoff verwendet werden können. Diese
Ausführungsform hat eine Treibstoff-Aufbereitungskammer 15,
die beispielsweise die Form eines Kegelstumpfs haben kann und
bevorzugt in eine Gewindebohrung im Zylinderkopf 17
eingeschraubt ist. Die Aufbereitungskammer 15 besteht aus zwei
Teilen, nämlich einem Deckel 18, der mit dem Kammergehäuse 19
verschraubt ist, wodurch der Innenraum der Aufbereitungskammer
15 gut zugänglich ist.
Dies ermöglicht es, eine oder mehrere
Treibstoffaufbereitungseinrichtungen 20, beispielsweise eine
Verdampfungseinrichtung in die Aufbereitungskammer 15
einzubauen. Auf den Einflussbereich dieser
Aufbereitungseinrichtung 20 trifft der Treibstoff bzw.
Brennstoff, der aus der Einspeisungsvorrichtung in die
Aufbereitungskammer mit geeignetem Druck eingebracht wird.
Mit der Aufbereitungskammer 15 ist eine getrennte
Druckspeicherkammer 6 durch ein Einlaßventil 21 und ein
Auslaßventil 22 verbunden. Das mit hohem Druck in der Kammer 6
gespeicherte Verbrennungsgas tritt an der oberen Wand der
Aufbereitungskammer 15 ein und spült in einer spiralförmigen
Bewegung den Treibstoffdampf bzw. Nebel in den Motorbrennraum.
Fig. 4 zeigt - wiederum rein schematisch - ein röhrenförmiges Ventil 22 aus einem
hochdruckfesten, hitzebeständigen Material, vorzugsweise aus Keramik oder
Metallegierungen, wobei auch eine Beschichtung beispielsweise aus Teflon
möglich ist. Dieses Ventil 22 ist mit einem Antrieb 29 verbunden, das es taktweise
zum Öffnen und Schließen dreht, was den Vorteil hat, daß das Ventil 22 auch
unter hohem Druck leicht betätigbar ist.
Die Röhre 23 ist mit mehreren Schlitzen 28 versehen, die in der Öffnungsstellen
mit Wandöffnungen 25 der Druckspeicherkammer 26 fluchten. Die Röhre sitzt in
einem Ventilsitz, der die für die Funktion der Schlitze 28 notwendige Fläche offen
lässt. Durch entsprechende Formgebung und Anordnung der Schlitze ist sowohl
eine Feinregulierung als auch eine augenblickliche Stoßentleerung des unter
hohem Druck stehenden Verbrennungsgases in der Druckspeicherkammer 26
möglich. Ein geeigneter Drall in der Röhreninnenwand und in der
Mündungsöffnung kann das durchfließende Medium in eine um die Fließachse
drehende Bewegung versetzen. Das Röhrenventil kann auf mechanische,
elektromagnetische oder auch elektromotorische Weise sowie durch Preßluft,
Öldruck etc. betätigt werden. Dieses Röhrenventil ist für die Entleerung der
Druckspeicherkammer bestens geeignet.
Fig. 5 zeigt eine wesentliche Modifikation der Ausführungsform gemäß Fig. 3.
Wenn der Kolben 2 sich beim Verdichtungstakt
nach oben bewegt, wird die Frischluft in dem Brennraum 3
zunehmend verdichtet. Wenn dabei - wie dies bei der
Ausführungsform gemäß Fig. 3 der Fall ist - der Zugang von dem
Brennraum 3 zur Aufbereitungskammer 15 offen ist (da kein
Verschlußelement vorgesehen ist), verringert dies die
Verdichtung der Frischluft entsprechend dem Volumen der
Aufbereitungskammer.
Um die Frischluft höher komprimieren zu können, ist bei der
Ausführungsform gemäß Fig. 5 daher vorgesehen, daß zwischen
der Aufbereitungskammer 15 und dem Brennraum 3 ein Ventil 24
angeordnet ist, das so gesteuert wird, daß sich die
Treibstoffaufbereitungskammer 15 nur zu einem exakt
vorbestimmten Zeitpunkt zur Brennkammer 3 hin öffnet,
vorzugsweise dann, wenn der Kolben 2 die Frischluft in dem
Brennraum 3 am oberen Arbeitspunkt (0-Punkt) optimal
verdichtet hat. Im wesentlichen gleichzeitig und/oder zu einem
geeigneten, erfindungsgemäßen Zeitpunkt, etwa zur Optimierung
der Brennstoffaufbereitung schon zu einem anderen, auch
früheren Zeitpunkt, wird das Ventil 22 zwischen der
Druckspeicherkammer 6 und der Aufbereitungskammer 15 geöffnet,
wodurch der aufbereitete Kraftstoff aus der
Aufbereitungskammer 15 ausgestoßen wird.
Die Druckspeicherkammer 6 ist über ein Einwegventil 21 direkt
mit der Brennkammer 3 verbunden, wobei sie in dieselbe
Durchgangsbohrung 27 durch die obere Zylinderwand einmündet
wie das Ventil 24.
Bei der Ausführungsform der Fig. 6 sitzt das Ventil 21 in
einer getrennten Durchgangsbohrung durch die obere
Zylinderwand im seitlichen Abstand neben dem Ventil 24.
Claims (8)
1. Motor mit wenigstens einem Zylinder mit einem Motorbrennraum (3), der mit
einer Druckspeicherkammer (6) verbindbar ist, die taktweise bei der
Verbrennungsexplosion Verbrennungsgas speichert und dieses vor bzw. zu der
nächsten Verbrennungsexplosion direkt oder indirekt wieder in den
Verbrennungsraum (3) abgibt, wobei sich die für den nächsten
Verbrennungstakt bestimmter Treibstoffmenge zumindest teilweise mit dem
Rauminhalt der Druckspeicherkammer (6) vermischt und sodann in den
Motorbrennraum (3) gepreßt wird, gekennzeichnet durch
- a) wenigstens eine Einrichtung (20) zur Aufbereitung der für den nächsten Verbrennungstakt bestimmten Treibstoffmenge mittels gleichmäßig oder pulsierend oder schockartig eingesetzter Energie, um die Brennbarkeit der Treibstoffmenge zu verbessern, wobei
- b) die die eingesetzte Energie an den Treibstoff abgebende Aufbereitungseinrichtung (20) in eine Kraftstoff-Aufbereitungskammer (15) eingebaut ist, in welche der Treibstoff von einer Einspeisungsvorrichtung eingebracht wird.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsraum
über ein Ventil (21) mit der Kraftstoff-Aufbereitungskammer (15) verbindbar ist,
die mit der Druckspeicherkammer (6) verbindbar ist.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Druckspeicherkammer (6) vorzugsweise wärmeisoliert ist.
4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Kraftstoff-Aufbereitungskammer (15) und der
Druckspeicherkammer (6) ein Ventil (22) angeordnet ist.
5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsgas
aus der Druckspeicherkammer (6) etwa tangential entlang der Innenwand in die
Kraftstoff-Aufbereitungskammer (15) eingeleitet wird.
6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Innenwand der
Kraftstoff-Aufbereitungskammer (15) spiralförmige Vertiefungen bzw.
Erhöhungen vorgesehen sind, die zur Austrittsöffnung zum Verbrennungsraum
(3) führen.
7. Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kraftstoff-Aufbereitungskammer (15) aus wenigstens zwei Gehäuseteilen
(18, 19) besteht.
8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner gekennzeichnet durch eine
elektromagnetische Einrichtung, die den Kraftstoff und die Frischluft
entgegengesetzt auflädt.
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