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Antriebseinheit für Fahrzeuge
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit für die primäre
aber nicht ausschließliche Anwendung bei Automobilen sowie auf ein Verfahren zum
Betrieb einer derartigen Antriebsanlage.
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Verbrennungsmotoren werden fast ausschließlich als Primärantrieb für
Straßenfahrzeuge verwendet. Im allgemeinen wird die Leistung des Motors derart bemessen,
daß eine ausreichende Beschleunigung gewährleistet ist, da die für diesen Zweck
erforderliche Leistung in fast allen Fällen wesentlich größer sein muß als für die
Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Fahrgeschwindigkeit. Außerdem ist bei Steigungen
zusätzliche Leistung nötig, wenn die hohe Geschwindigkeit beibehalten werden soll.
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Unglücklicherweise eignen sich die konventionellen Verbreiinungsmotoren
von ihrer Charakteristik her nicht besonders gut für diese Anwendung. Das von einem
derartigen Motor gelieferte Drehmoment bleibt nämlich über den normalen Arbeitsgeschwindigkeitsbereich
ziemlich konstant dies hat zur Folge, daß über einen weiten Bereich von Geschwindigkeiten
die Ausgangsleistung etwa proportional zur Geschwindigkeit ist und das verfügbare
Drehmoment
bei sehr niedriger Geschwindigkeit sehr rasch auf Null abfällt. Aus diesem Grund
muß, wenn ein Fahrzeug aus dem Stand beschleunigt wert n soll, eine Art Rutschkupplung
benutzt werden, um die Ausgangsleistung des Motors auf die Räder des Fahrzeugs zu
übertragen, und selbst dann ist dessen volle Ausgangsleistung auch nicht annähernd
verfügbar, so lange dieser nicht bis in den oberen Geschwindigkeitsbereich beschleunigt
hat.
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Dieses Problem wird zu einem gewissen Maß durch die Verwendung von
Wechselgetrieben gemildert. Je besser diese jedoch geeignet sind, das Beste aus
der Kennlinie des Motors zu machen, umso mehr neigen sie zu hohen Energieverlusten.
Außerdem brauchen herkömmliche Verbrennungsmotoren unter Beschleunigungsbedingungen,
wenn sie zufriedenstellend arbeiten sollen, ein Kraftstoff/Luft-Gemisch, das fetter
ist als es dem stochiometrischen Verhältnis (1 : 1) entspricht. Dieser Kraftstoffüberschuß
verursacht Luftverschmutzungsprobleme, die nur dadurch beseitigt werden könnan,
daß die Leistungsfähigkeit der Maschine durch eine Verringerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses
abgeaenkt wird oder dadurch, daß das Abgas des Motors in irgendeiner Weise behandelt
wird.
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In den US-Patentschriften 507,032 und 2,090,214 wird vorgeschlagen,
einen Verbrennungsmotor zum Antrieb eines Kompressors zu verwenden, der wiederum
einen Preßluftmotor antreibt. Verwendet man einen Behälter für die komprimierte
Luft, kann die Kennlinie des Preßluftmotors ausgenutzt werden, um unterschiedliche
Leistungsanforderungen auszugleichen, wobei der Verbrennungsmotor unter wesentlich
gleichmäßigeren Bedingungen arbeiten kann. Es ist dabei von Nachteil, daß der Wirkungsgrad
eines derartigen Systems in bezug auf die Kraftstoffausnutzung sehr gering ist,
da nur ein minimaler Teil des Energieinhalts des Kraftstoffs in kinetische Ene bie
durch den Verbrennungsmotor umgeformt wird und ein weiterer sehr großer Teil dieses
ohnehin
geringen Anteils in dem Übertragungssystem für die komprimierte Luft verloren geht.
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Es ist des weiteren bekannt (US-PS 722,116 und 1,013,528) eine Preßlufthilfseinrichtung
zu verwenden, welche Luft in einen Behälter liefert, um sie für verschiedene Hilfszwecke
oder für den Betrieb eines Preßluftmotors zur Vergrößerung der Ausgangsleistung
einer Verbrennungsmaschine beim Start oder bei zusätzlicher Beschleunigung auszunutzen.
In beiden Fällen arbeitet der Kompressor auch als Preßluftmotor und kann aus diesem
Grund beide Funktionen nicht gleichzeitig ausführen.
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Ferner muß bei jeder Geschwindigkeit die Ausgangsleistung des Preßluftmotors,
wenn er mit Luft eines vorgegebenen Drucks betrieben wird, kleiner sein als die
Eingangsleistung, die notwendig ist, um die Luft auf diesen Druck zu bringen. Diese
wiederum muß kleiner sein als die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors, d.h.
aber, daß die Ausgangsleistung nur durch einen Bruchteil der Leistung der Verbrennungsmaschine
vergrössert werden kann.
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Bei allen diesen Ausführungen ist der Wirkungsgrad gering, da Kolbenpreßluftmotoren
nur Luft geringer Temperatur verarbeiten können und demzufolge auch ihr thermischer
Wirkungsgrad gering ist. Obgleich in der US-PS 722,116 offenbart ist, die Luft,
bevor sie dem Luftmotor zugeführt wird, anzuwärmen, geschieht dies lediglich dazu,
um zu verhindern, daß Kondenswasser in der anschließenden Expansionsphase gefriert.
Jeder Gewinn im thermischen Wirkungsbereich wird jedoch mehr als ausgeglichen durch
die Wärmeverluste beim Kühlen der komprimierten Luft bevor sie in den Behälter gebracht
wird.
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In dem US-Patent 1,813,543 wird vorgeschlagen, eine Gasturbine zu
benützen, die mittels erhitzter Luft betrieben wird. Die Luft wird in einem Wärmetauscher
durch das Abgas eines direkt wirkenden Freikolben-Kompressors aufgeheizt, dessen
Ausgang
die Luft für die Turbine liefert Das System ist aus diesem
Grund mit den vorgenannten Systemen vergleichbar. Es hat auch die gleichen Nachteile,
obwohl der Wirkungsgrad durch die Verwendung einer Turbine etwas größer sein dürfte,
da diese Luft mit einer wesentlich höheren Temperatur verarbeiten kann als ein Kolben-Preßluftmotor.
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Es wurden zwar zahlreiche Versuche unternommen, Gasturbinen bei Automobilen
einzusetzen, eine weit verbreitete Anwendung ergab sich jedoch nicht, vor allem
wegen der ungewöhnlichen Charakteristik der Gasturbinen und auch deshalb weil die
Vorteile der Gasturbine gegenüber denen konventioneller Verbrennungsmotoren nicht
ausreichend sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Antriebseinheit, die insbesondere
für Kraftfahrzeuge verwendbar ist, zu schaffen, deren Brennstoffverbrauch erheblich
geringer ist als bei bekannten Antrieben. Des weiteren soll mit geringem Bauaufwand
erreicht werden, daß außer der Brennstofferspalnis vor allem im Stadtverkehr auch
weniger Abgase pro gefahrenen Kilometer ausgestoßen werden als bisher, so daß die
Luftverschmutzung gering zu halten ist.
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Sach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein Merbrennungsmotor
mit einer Heißluftturbine, deren Kurzzeitleistung erheblich über der der Verbrennungsmaschine
liegt, kombiniert wird, so daß eine Antriebseinheit entsteht, die viele Vorteile
beider Maschinentypen vereinigt und die wirtschaftlicher als konventionelle Verbrennungsmotoren
in derselben Anordnung betrieben werden kann und die außerdem geringe Abgasprobleme
aufwirft. Ein begc lszter Bruchteil der Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors
wird hierbei entweder direkt oder indirekt für den Betrieb eines Kompressors benützt,
was z.B. mittels eines Elektromotors, der von einer Batterie gesteuert wird, die
wiederum von einem an den Motor gekoppelten Generator geladen
wird,
bewerkstelligt werden kann, oder durch Energierückgewinnung beim Bremsen des Fahrzeugs
unter Verwendung eines Kompressors. Die maximale Leistung des Verbrennungsmotors
braucht nur so groß zu sein, daß das Fahrzeug, in welches er eingebaut ist, die
geforderte Maximalgeschwindigkeit erreicht, während die Turbine eine erheblich größere
Maximalleistung hat, die ausreicht, ím die gewünschte Beschleunigung zu gewährleisten.
Der Ausgang des Kompressors beschickt einen Behälter, dessen Kapazität groß genug
ist, um die Turbine mindestens so lange mit Luft zu versorgen, als das Fahrzeug
unter normalen Fahrbedingungen be.chleunigt wird.
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Um den Wirkungsgrad zu verbessern und um die notwendige Kapazität
des Behälters zu verringern, wird die Luft, bevor sie vom Behälter zur Turbine gelangt,
durch einen Wärmetauscher geschickt.
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Dieser Wärmetauscher wird vom Abgas des Motors beheizt und hat vorzugsweise
ein wesentliches thermisches Speichervermögen.
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Die Turbine wird während der Beschleunigung des Fahrzeugs eingeschaltet
und liefert bei stärkerer Beschleunigung den Großteil der Leistung. Ihre Ausgangsleistung
kann so lange aufrecht erhalten werden, als Luft im Reservoir ist.
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Die konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit
sowie das Verfahren zu deren Betrieb ist im einzelnen den Patentansprüchen zu entnehmen,
die auch vorteilhafte Ausgestaltungen offenbaren.
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Die Zeichnung zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Antriebseinheit,
wie sie in einem Motorfahrzeug Anwendung findet-. Es sind jedoch nur wesentliche
Teile des Fahrzeugs gezeigt; da die Bestandteile im einzelnen benannt sind, wurden
sie nicht im Detail dargestellt.
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Die Energie zum Betrieb eines Fahrzeuges, von dem neben dem Antriebs-
und Ubertragungssystem nur die Hinterachse und die
Hinterräder
18 gezeigt sind, wird in einem Verbrennungsmotor 10 erzeugt. Die Ausgangsleistung
des Motors 10 ist so bemessen, daß das Fahrzeug mit der gewünschten maximalei, Geschwindigkeit
angetrieben wird. So kann beispielsweise ein Motor mit einer Maximalleistung von
18,5 kW einen stromlinienförmigen Wagen von 800 kg Gewicht inklusive Fahrer mit
einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von über 130 km/h vorwärts bewegen, was ausreichend
über der zulässigen Maximalgeschwindigkeit liegt, die in einer zunehmendei, Anzahl
von Ländern vorgeschrieben ist.
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Nach dem heutigen Stand der Technik kann eine solche Motorleistung
mittels eines Einzylindermotors von 250 bis 350 ccm Hubraum erreicht werden. Abgesehen
von seiner geringen Größe und seinem geringen Gewicht bietet ein derartiger Einzylindermotor
eine Anzahl weiterer Vorteile. Bei Einzylindermotoren sind keine Kompromisse notwendig,
die aus der Verwendung weiterer Zylinder resultieren. Dies betrifft insbesondere
die Ventilanordnung und die Anordnung der Ein- und Auslaßkanäle. Außerdem können
solche Dinge wie Schichtladung, mehrere Zündkerzen, automatisch auf Resonanz abgestimmte
Einlaßkanäle, um die Luftladung im Zylinder zu erhöhen und Ventile oder Drehschieber
verwendet werden, welche die Benutzung von Treibstoff mit niedriger Oktanzahl erlauben,
sowie eine effiziente Verbrennung insbesondere in einem Zylinder mit einem relativ
kleinen Durchmesser (76 mm oder weniger im beschriebenen Beispiel) gewährleiten.
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Außerdem ist es möglich, einen Einzylindermotor zufriedenstellend
über seinen ganzen Geschwqndigkt-itsbereich mit einem Treibstoff/Luft-Mischungsverhältnis
zu betrieben, welches wesentlich unter dem stochiometrischen liegt. Das Gemisch
wird von einem Einlaßsystem 11, wie schematisch dargestellt, geliefert.
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Selbstverständlich kann auch eine direkte oder indirekte Treibstoffeinspritzung
benutzt werden, was vorzuziehen ist, da auf diese Weise eine genauere Steurung der
Gemischstärke möglich
ist. Das Mischungsverhältnis wird einerseits
so gewählt, daß die Verunreinigungen im Abgas des Motors minimisiert sind, andererseits
soll eine Abgasmischung erreicht werden, in welcher durch chemische Reaktion ein
weiterer Abbau der Verunreinigungen erfolgt. Benutzt man z.B. näherungsweise 13%
Luftüberschuß im Gemisch (abhängig von der Auslegung des Motors) und Benzin als
Treibstoff, ist die CO und Kohlenwasserstoff-Emission niedrig und das vorhandene
CO reagiert im Auspuffsystem chemisch mit dem NO. Derartige Mischungsverhältnisse
sind im allgemeinen in einem Mehrzylindermotor nicht angebracht, da die verschiedenen
Zylinder ungleich arbeiten, was durch magere Mischungen verschlinmert wird und einen
außerordentlich rauhen Lauf verursacht, der gleichermaßen die Arbeitsweise und die
Lebensdauer eines Motors schädlich beeinflußt.
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Ein Motor, der wie beschrieben mit einer mageren Mischung betrieben
wird, kann keine ausreichende Beschleunigung liefern.
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In einem konventionellen Motor wird die Mischung zum Zwecke der Beschleunigung
angereichert und selbst dann kann ein so kleiner Motor nur eine sehr mäßige Beschleunigungsfähigkeit
haben.
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Geinä der Erfindung wird aber daß Drehmoment für die Benchleunigung
von einer Heißluftturbine 30 geliefert, die eine Ausgangsleitung hat, die größer
als die des Motors 10 ist, normalerweise um den Faktor 2 und vorzugsweise um den
Faktor 4 bis 6. Eine deartige Turbine hat einen Drehmomentverlauf mit einem Maximum
bei der Drehzahl "0*, t der mit steigender Drehzahl fällt. Dies ergänzt in idealer
Weise die Kennlinie des Verbrennungsmotors, da sie Drehmoment zur Beschleunigung
des Faarzeugs.liefert und selbst zur Unterstützung der Beschleunigung des Motors
dienen kann bei solchen Geschwindigkeiten, bei denen der Verbrennungsmotor hierzu
am wenigsten in der Lage ist.
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Die Turbine 30 kann beispielsweise eine einstufige oder zweistufige
Axial- oder Radialturbine sein. Für den angestrebten Einsatz im Verhältnis zum Motor
10 wird der mittlere Turbinenraddurchmesser etwa 10 cm, die Umlaufgeschwindigkeit
bis zu 400 m/sec betragen, wenn die Turbine mit Luft von etwa 8,5 bar angetrieben
wird. Da die Turbine 30 typischerweise ein Enthalpiegefälle von 120 kcal/kg Luft
verarbeiten muß, hat eine zweistufige Turbine einen besseren Wirkungsgrad.
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Die Turbine 30 ist mit dem Abtrieb, z.B. einem Differenzialgetriebe
16, über ein Getriebe 46 verbunden, welches den Geschwindigkeitsbereich der Turbine
an den des Fahrzeugs anpaßt.
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Des weiteren ist eine Überholkupplung 47 vorgesehen, welche die Turbine
30 automatisch an den Abtrieb koppelt, wenn dieser Luft zugeführt wird und sio sonst
abkuppelt.
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Es ist selbstverständlich, daß auch andere Methoden verwendet werden
können, um den Abtrieb der Turbine in den Kraftfluß des Fahrzeugs einzuleiten, vorausgesetzt,
daß diese eine weiche Zuführung der Turbinenleistung zu der des Motors erlauben,
wenn die Turbine mit Luft" betrieben wird.
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Der Motor 10 ist mit dem Differenzial 16 mittels seiner Kurkelwelle
12, welche das übliche Schwungrad 13 trägt, einer Kupplung 14 und einem Schaltgetriebe
15 verbunden. Letzteres kann im allgemeinen weniger aufwendig sein als ea normalerweise
notwendig ist, da es nicht mehr nötig ist, die Motorcharakteristik an die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs so anzupassen, daß eine optimale Beschleunigung möglich ist. Es ist
lediglich notwendig, die Geschwindigkeit des Motors 10 an die des Fahrzeugs so anzupassen,
daß dieser ein gleichmäßiges Drehmoment auf die Räder liefern kann, um die gewünschte
Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten.
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Die Luftversorgung der Turbine 30 erfolgt mittels eines Kolbenkompressors
34, der so dargestellt ist, daß er über einen Motor 35 angetrieben wird, der aus
der Akkumulatorbatterie 36 oder einem Generator 37 und einem Gleichrichter 42 des
Fahrzeugs, d.h. jedoch indirekt vom Motor, betrieben wird, und zwar über die Kurbelwelle
12, die den Generator 37 antreibt.
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Außerdem ist eine Steuereinheit 40 vorgesehen, die den Motor 35 in
bekannter Weise so steuert, daß er nur dann läuft, wenn dies notwendig ist, um den
gewünschten Druck, z.B. 80 bar, in einem Vorratskessel 25, der die Luft vom Kompressor
34 zngeführt bekommt, aufrecht zu erhalten. Ein Rückschlagventil 43 verhindert den
Verlust von Luft aus dem Kessel 25 für den Fall, daß der Kompressor 34 nicht läuft.
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In einer Alternativanordnung wird, wie es strichpunktiert eingezeichnet
ist, der Kompressor 34 direkt z.B. mittels eines Keilriemenantriebs von der Kurbelwelle
12 des Motors 10 angetrieben. In diesem Fall müssen Mittel vorhanden sein, den Kompressor
34 abzukuppeln oder seine Last durch Öffnen eines Auslaßventils zur Atmosphäre wegzunehmen,
wenn der notwendige Druck im Kessel 25 erreicht ist.
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Die notwendige Leistung des Kompresars 34 sollte nur ein kleiner Teil
der Leistung des Motors 10 sein. Sie beträgt etwa 2,25 XW im beschriebenen Beispiel.
Wegen des hohen Drucks, der hier verwendet wird, ist ein zwei- oder dreistufiger
Kompressor vorzuziehen, weIcher im Mittel etwa 4 g Luft/sec in den Kessel 25 bis
hinauf zu einem Druck von 80 bar liefern kann. Der Kessel 25 hat typischerweis ein
Volumen von etwa 20 1 und ist wärmeisoliert. Die Luft, die der Kompressor 34 liefert,
hat wahrscheinlich eine Temperatur von ca. 2000C. Aus Gründen des Wirkungsgrades
ist es wünschenswert, daß diese Wärmeenergie nicht verlorengeht. Falls erforderlich,
liefert der Kessel 25 Luft zur Turbine mittels eines Steuerventils 27 und eines
Wärmetauschers 23.
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Der Wärmetauscher23 wird von den Abgasen aus dem AuslaBventil 21 des
Motors 10 beschickt. Die Luft des Kessels 25 wird durch einen Durchlaß 24 und die
Abgase durch einen Durchlaß 22 im Gegenstromprinzip geführt. Der Wärmetauscher 23
ist hiebei schematisch dargestellt. In der Praxis wird der Durchlaß 24 vorzugsweise
aus einer Anzahl von angen, schmalen Metallröhren bestehen, welche durch eine Kammer
führen, die durch den Durchlaß 22 gebildet wird, wobei die Gesamtstruktur ein wesentliches
Wärmespeichervermögen hat.
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Der Zweck des Wärmetauschers 23 ist es, die Luft in den Röhren auf
eine sehr hohe Temperatur, z.B. 900°C, zu erhitzen, bevor sie der Turbine 30 zugeführt
wird. Unter diesen Bedingungen ist die durchgesetzte Luftmasse um ein Vielfaches
größer als der maximale Ausstoß von Abgasen, der normalerweise nicht gleichzeitig
mit dem maximalen Luftfluß auftritt. Im vorschlagsgemäßen Antriebssystem können
z.B. 160 Röhren mit einem Innendurchmesser von etwa 2 mm und einer Länge von 700
mm und einem Gesamtgewischt (um die notwendige thermische Trägheit zu erreichen)
von etwa 10 bis 12 kg verwendet werden1 wobei der Außendurchmesser des Wärmetauschers
23 etwa 80 mm beträgt. Ein solcher Wärmetauscher hat einen Luftinhalt von etwa 0,1
g und ist vernachlässigbar im Vergleich zum Luftdurchfluß, der etwa 150 g/sec erreichen
kann. Der Wärmetauscher 23 sollte isoliert 8ein, um Wärmeverluste zu vermeiden Eine
andere Anbringungsmöglichkeit für das oder die Luftregelventile ist die Position
32. Die Pos. 27 ist jedoch vorzuziehen, da hier das Ventil nur mit Gasen von 2000C
statt 900°C beaufschlagt wird. Das Ventil 27 reduziert den Druck der Luft im Kessel
25 auf einen gleichmaDigen Druck von z.B. 8,5 bar. Ausserdem kann mit ihm der Luftstrom
abgeschaltet oder aber progressiv einer zunehmenden Anzahl von Turbinendüsen 31
zugeführt werden, falls der Turbine 30 ein größeres Drehmoment abverlangt wird.
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Vorzugsweise könne fünf bis neun Düsen vorhanden sein und das Ventil
27 kann so arbeiten, daß es sukzessiv die Einlaßöffnungen freigibt und so die Luft
zu verschiedenen Gruppen von Röhren im Wärmetauscher 22 und anschließend zu verschiedenen
Düsen der Turbine leitet. Das Ventil 27 wird derart gesteuert, daß es nur dann öffnet,
wenn eine Beschleunigung gefordert wird, und zwar abhängig von der Beschleunigung.
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Es gibt eine Reihe von bekannten Methoden, die für diesen Zweck eingesetzt
werden können. So kann z.B. die Stellung des Gaspedals, welches das Drosselventil
des Motors 10 steuert, mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs verglichen werden,
um ein Steueraignal zu erzeugen; und/oder es kann der Unterdruck im Einlaßsystem
des Motors 10 gemessen werden, um festzustellen, ob und in welchem Maße eine Beschleunigung
gefordert wird.
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Zahllose Techniken wurden im Zusammenhang mit Vergaser- und Kraftstoffeinspritzsystemen
entwickelt, um Beschleunigungsanforderungen abzufühlen und zu messen und dementsprechend
die Ventile zu steuern. Es ist selbstverstärldlich, daß derartige Techniken direkt
auf die vorliegende Erfindung angewendet werden können.
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In dem beschriebenen Ausführungsheispiel ist der Inhalt des Kessels
25 ausreichend, um die Turbine 30 bei maximalem Luftfluß 8 sec und bei niedrigerem
Luftfluß entsprechend länger au betreiben. Die maximale Beschleunigung wird selten
gefordert werden. Das Drehmoment, das dann zur Verfügung steht, ist ausreichend,
um einen 80Q kg schweren Wagen vom Stand auf einer trockenen Straße auf 100 km/h
in etwa 7 Sekunden zu beschleunigen. Aus diesen Gründen sind genügend Beschleunigungsreserven
vorhanden. Ist das Reservoir entleert, kann es durch den Kompressor 3 in etwa fünf
Minuten wied~r gefüllt werden, eine vollständige Entleerung wird jedoch selten auftreten.
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Ein rascheres Auffüllen kann durch einen zusätzlichen Kompressor 48
erfolgen, der während der Bremsperioden eingeschaltet
wird, um
Energie beim Abbremsen des Fahrzeugs zurückzugewinnen und um diese für die Kompression
zusätzlicher Luft für das Reservoir 25 zu nutzen. Das Einschalten dieses Hilfskompressors
48 kann mit ähnlichen Mitteln wie schon in bezug auf das Ventil 27 beschreiben erreicht
werden, die jedoch im umgekehrten Sinn arbeiten. Eine derartige Anordnung vermeidet
die unnötige Entleerung des Luftvorrats im Reservoir 25 bei Start-Stop-Fahrbedingungen,
wie z.B. im Stadt rkehr, und bietet auch ein Maß an regenerativem Bremsen, was den
sehr geringen Bremseffekt des Motors 10 verglichen mit dem eines konventionellen
größeren Motor ausgleicht. Obgleich der Hilfskompressor 48 mit dem Getriebe 15 verbunden
dargestellt ist, kann er auch mit den Rädern des Fahrzeugs auf eine passende Weise
verbunden werden, vorzugsweise so, daß Energie von allen vier Rädern her übertragen
wird.
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Das Getriebe 15 oder die Kupplung 14 kann vorzugsweise mit einer Freilaufeinrichtung
versehen sein, um zu verhindern, daß der Motor 10 während des Bremsens überdreht
wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß der Motor unter Bedingungen arbeiten mun,
die fast unvermeidlich zu unvollständiger Verbrennung und verstärktem Ausstoß von
Verunreinigungen führt.
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Der Vorratsbehälter 25 und der Wärmetauscher 23 sind, wie schon erwShnt,
wSrmeisoliert, und mit genügend Isolation sollte es möglich sein, diese Teile von
einem zum anderen Tag warm zu halten. Es kann*jedoch wünschenswert sein, eine elektrische
Heizeinrichtung, die mit einer externen Quelle verbunden werden kann, vorzusehen,
um den Kaltstart des Fahrzeugs zu erleichtem.
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Obwohl der Gesamtwirkungsgrad einer Heißluftturbine theoretisch beträchtlich
geringer ist als der eines konventionellen Verbrennungsmotors, erlaubt doch ihre
ausschließliche Verwendung für Beschleunigungszwecke einen extrem wirtschaftlichen
Betrieb
des Motors 10. zusätzlich wird über die Luftversorgung
der Turbine 30 ein Teil der Wärmeenergie, die üblicherweise über den Auspuff des
Motors verlo<.ngeht und, falls ein Hilfaxompressor 48 vorgesehen ist, ein Teil
der sonst beim Bremsen verlorenen Energie wiedergewonnen. Mit einem Fahrzeug, das
mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit ausgestattet ist und die Abmessungen des
beschriebenen Ausführungsbeispiels hat, sollte es möglich sein, den niedrigen Kraftstoffverbrauch
von nur 3 Liter pro 100 km bei gemäßigter Fahrweise über größere Entfernungen zu
erreichen.
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In hügeligem Gelände kann sich der hier beschriebene Antrieb bei anhaltenden
Steigungen und vernünftigen Geschwindigkeiten als nicht ausreichend bezüglich seiner
Leistung erweisen. Für derartige Bedingungen kann eine Hilfsmaschine eingesetzt
werden, die nur bei Bedarf eingeschaltet wird. Dies ist bei der vorliegenden Erfindung
ausführbar, da ein derartiger Zusatzmotor nur für anhaltende Leistungsforderungen
gebraucht wird und die unvermeidliche Verzögerung beim Start dieses Motors ist daher
unwesentlich. Der Zusatzmotor ist vorzugsweise ein Einzylindermotor ähnlich dem
Motor 10. Er ist an den Kraftfluß des Fahrzeugs mit Hilfe eines Differenzialgetriebes
gekoppelt. Diese Anordnung vermeidet eine rauhe Fahrweise, die durch Unregelmäßigkeiten
in dem von den Motoren gelieferten Ausgangsdrehmoment hervorgerufen wird. Außerdem
bleiben so die Vorteila der Benutzung von Einzylindermotoren erhalten.
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Wird die Erfindung auf größerenFahrzeugen, wie z.B. Lastkraftwagen,
angewendet, können unabhängige Motoren eingesetzt werden, die verschiedene Räder
oder Radpaare antreiben, wobei diese Motoren jeweils so gestartet werden, daß die
gewünschte Steigfähigkeit der zusätzliche Zugkraft gewährleistet werden.
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L e e r s e i t e