DE2610508A1

DE2610508A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2610508A1
Application number: DE19762610508
Authority: DE
Inventors: David Emil Johnson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-03-14
Filing date: 1976-03-12
Publication date: 1976-09-30
Also published as: AU1145176A; JPS5922061B2; FR2303955A1; FR2303955B3; IT1057967B; JPS51116347A; GB1534354A; CA1074576A; AU499625B2; SE7602264L; DE2610508C2

Description

2610508 Dipl.-Phys. O.E. Weber d-s München 71

Patentanwalt Hofbrunnstraße 47

Telefon: (089)7915050

Telegramm: monopolweber münchen

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Brennkraftmaschine

Sie Erfindung betrifft allgemein eine Brennkraftmaschine und bezieht sich insbesondere auf eine Verdrängermaschine, und zwar speziell auf eine solche Maschine, bei welcher die Brennkammer von den Kolbenkammern getrennt ist, welche heiße Gase von der Brennkammer aufnehmen.

Die erfindungsgemäße Maschine entspricht thermodynamisch dem Brayton-Zyklus oder dem Joule-Zyklus, während sie körperlich oder physikalisch der Otto-Maschine ähnlich ist, indem sie einen oder mehrere Kolben oder andere Verdrängereinrichtungen verwendet, um eine Kompression und eine Arbeit zu erreichen. Die Verbrennung erfolgt extern zu den Verdrängerkammern, so daß dadurch viele Vorteile erreicht werden. Die Verwendung einer Brennkammer, welche von den Verdrängerkammern getrennt ist, führt zu einer größeren Flexibilität in der Form des verwendbaren Treibstoffes. Somit kann ein fester, ein flüssiger oder ein gasförmiger Treibstoff verwendet werden. Die Verbrennungstemperatur kann niedriger sein, und die Verbrennungszeit kann langer sein, was zu einer vollständigeren Verbrennung führt, so daß dadurch die Schadstoffe in den Abgasen

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■beträchtlich vermindert werden. Außerdem ist die Steuerung des Zündzeitpunktes "bei einer solchen Anordnung nicht kritisch. Ein Kolben oder mehrere Kolben oder ein Abschnitt des Arbeitszyklus der Kolben können dazu verwendet werden, Luft zu komprimieren, welche durch einen Wärmetauscher hindurchgeführt wird, um vorab aufgeheizt zu werden, während zugleich die Abgase gekühlt werden, wobei die aufgeheizte bzw. vorgeheizte Luft dann der Brennkammer zugeführt wird. Überschüssige komprimierte Luft kann in einem Sammelbehälter zu einer nachfolgenden Verwendung gespeichert werden, wobei diese Luft beispielsweise in Zeiten eines Spitzenleistungsbedarfes oder bei kalter Maschine verwendet werden kann.

Während des Bremsens kann ein regeneratives Bremsen durchgeführt werden, wodurch die Maschine verlangsamt wird, während Luft im Kompressor komprimiert wird, die dem Sammelbehälter zur Speicherung und anschließenden Verwendung zugeführt wird. Der Kompressor kann beim Start abgetrennt werden, so daß ein geringes Anlaufdrehmoment vorhanden ist. Die gespeicherte komprimierte Luft steht auch dazu zur Verfügung, eine Zusatzeinrichtung mit Energie zu versorgen, oder es kann damit ein Spitzenleistungsbedarf abgedeckt werden oder der Start der Maschine unterstützt werden. Da komprimierte Luft für das Anlassen zur Verfügung steht, können die Kaltstarteigenschaften wesentlich verbessert werden, und es kann gegebenenfalls der Treibstoff im Leerlauf vollständig abgeschaltet werden, da die Maschine bei Bedarf unverzüglich erneut gestartet werden kann, da komprimierte Luft zur Verfügung steht, welche durch das System den Verdrängerkammern zugeführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Maschine kann in geeigneten Größen einer großen Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten zugänglich gemacht werden. Bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug hätte die

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erfindungsgemäBe Maschine beispielsweise einen erhöhten Wirkungsgrad, geringere Abgase, ein gutes Startvermögen, könnte auch Druckluft liefern, ließe sich dynamisch bremsen und hätte ein gutes Leistungsvermögen sowie ein entsprechend gutes Anzugsvermögen. Bei Omnibussen und Lastwagen wären die Einsparungen an Bremsenergie ein besonders wesentlicher Faktor. Die erfindungsgemäße Waschine läßt sich auch in Lokomotiven, in stationären Energieerzeugungseinrichtungen, in landwirtschaftlichen Traktoren, in Wasserfahrzeugen, in Luftfahrzeugen usw. verwenden. Ein besonders wesentlicher Vorteil bei der Verwendung in einem Flugzeug bestünde darin, daß im Verhältnis zur Maschinengröße eine besonders hohe Leistung zur Verfugung steht, und zwar insbesondere während des Starts, da die Druckluft zur Erreichung eines maximalen Drehmomentes beim Start zur Unterstützung herangezogen werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anband der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei welcher verschiedene Kolben den Luftkompressor und die Leistungseinheit bilden,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei welcher dieselben Kolben die Luft komprimieren und während eines Hubes des Zyklus als Kompressor dienen und während des anderen Hubes durch die heißen Gase von der Verbrennungskammer angetrieben werden, und

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Teil der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung, wobei die Steuereinheit im einzelnen näher veranschaulicht ist.

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Gemäß Fig. 1, in welcher eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht ist, weist das erfindungsgemäße System einen Luftkompressor auf, der ein Paar von Zylindern 10 hat, in welchen Kolben 12 angeordnet sind. In die Zylinder wird Luft aus einer Lufteinlaßleitung 14 in einen Zylinder angesaugt, in welchem der Kolben in die zurückgezogene Stellung gebracht wird, wie es in der Zeichnung im rechten Zylinder 10 dargestellt ist. Bei der Aufwärtsbewegung wird die Luft komprimiert und in die Luftversorgungsleitung 16 gedrückt. Geeignete Zungen- oder Klappen-Ventile 13 sind sowohl an den Einlaßöffnungen als auch an den Auslaßöffnungen am Zylinder 10 angeordnet, um den Eintritt frischer Luft und den Austritt komprimierter Luft zu geeigneten Zeiten im Bewegungszyklus der Kolben 12 zu ermöglichen. Die komprimierte Luft wird dann durch ein Ventil 18 hindurchgeführt, welches ein gleitendes Spulenelement 20 aufweist, das die Möglichkeit schafft, daß die komprimierte Luft (a) durch eine Leitung 22 in einen Sammelbehälter 24 geführt werden kann, wo die komprimierte Luft gespeichert werden kann, (b) in eine Leitung 26 gelangt, welche zu einer Luftvorheizung 28 führt, und (c) zum Teil in einen Sammler 24 strömt, während der restliche Teil zu einer Vorheizung geführt wird.

In der Vorheizung 28 wird die Luft durch einen indirekten Wärmeaustausch mit Abgasen über die Wärmetauscherwendel 30 aufgeheizt. Die aufgeheizte Luft verläßt die Vorheizung durch die Leitung 32 und gelangt in den oberen Teil einer externen Brennkammer In dem dargestellten Ausführungsbeispiel pumpt eine Brennstoffpumpe 36 einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff durch die Brennstoffzuführungsleitung 38 in die Brennkammer hinein, wo der Brennstoff durch eine herkömmliche Zündeinrichtung 40 gezündet wird. Die dabei entstehenden heißen Verbrennungsgase,

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welche auf einer Temperatur in der Größenordnung von 1093 ⁰C (2000 ⁰F) liegen können und nun eine erhöhte Temperatur aufweisen, verlassen die Leitung 42 am unteren Ende der Brennkammer durch mittels Nocken betätigte Ventile 46. Die Energieeinlaßventile sind derart ausgebildet, daß sie etwa 40 bis 50 Winkelgrad der Drehung der Kurbelwelle (für jeden Leistungszylinder) geöffnet sind, um die Hochdruckgase in die Kolbenkammer 44 eintreten zu lassen und einen der Kolben 48 beim Leistungshub nach unten zu drücken. Wenn der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht, wird ein durch einen Nocken betätigte Ventil geöffnet, so daß die Möglichkeit geschaffen wird, daß das verbrauchte Gas durch den Durchgang 52, die Luftvorheizung und die Abgasleitung 54 austritt.

Durch eine verhältnismäßig einfache Abwandlung könnte fester Brennstoff in der Brennkammer verbrannt werden. Die Verbrennung könnte extern zu dem Leistungsfluidkreis stattfinden. Beispielsweise könnte ein fester Brennstoff extern zu dem Leistungsfluidkreis verbrannt werden, oder das Leistungsfluid könnte aufgeheizt und durch Strahlungshitze expandiert werden.

Die Kolben 48 sind auf Kolbenstangen 56 angebracht, die an einer Kurbelwelle 58 befestigt sind. Die Kurbelwelle ist mit der bei 60 schematisch dargestellten Fahrzeugtransmission verbunden, und zwar über ein geeignetes Getriebe, welches die Zahnräder und 63 aufweist, über pneumatische Kupplungen 64 auf der Kurbelwelle 58, über eine Welle 66, welche das Zahnrad 63 und die Transmission 60 miteinander verbindet, und über eine manuelle Kupplung oder eine Fluidkupplung 68 benachbart zu der Transmission. Die Kolben 12 des Luftkompressors sind ebenfalls mit der Kurbelwelle 58 verbunden. Indem von den Kupplungen 64 die geeignete Kupplung ausgerückt wird, ist es möglich, die Leistungszylinder 44 abzuschalten, beispielsweise während einer Bremsung oder in

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alternativer Weise zum Abschalten des Luftkompressors, und zwar beispielsweise dann, wenn eine Spitzenleistung bei einer Beschleunigung oder einem Start erforderlich ist.

Der Betrieb der Maschine wird durch eine geeignete Steuereinrichtung überwacht, welche gemäß der schematischen Darstellung einen Steuermonitor 70 aufweist, der Eingangssignale aufnimmt, beispielsweise ein Signal des Druckes in der Brennkammer über eine Leitung 72 und eine Temperaturanzeige der Gase, welche von der Brennkammer über die Temperaturfühlerleitung 74- zu den Zylindern gehen. Zusätzlich empfängt der Monitor 70 ein Eingangssignal 73 durch eine entsprechende Handlung des Fahrers, beispielsweise dann, wenn das Gaspedal oder das Bremspedal niedergedrückt wird. Der Monitor 70 ist mit der Treibstoffpumpe verbunden, um die Treibstoffströmung zur Brennkammer in geeigneter Weise zu steuern. Der Monitor steuert auch die pneumatischen Kupplungen 64 und das Steuerventil 18.

Im Betrieb können im wesentlichen drei verschiedene Betriebsarten eingestellt werden: (1) stetiger Betrieb, (2) regenerativer Bremsbetrieb und (3) Spitzenleistungsbetrieb. Beim stetigen Betrieb, auf den sich die obige Beschreibung vorwiegend bezogen hat, wird Luft in den Kompressor 10 eingesaugt, und komprimierte Luft wird durch die Kolben 12 durch die Leitung 16, das Ventil 18 und die Luftvorheizung 28 in die Brennkammer 34- gedrückt. In der Brennkammer 34· wird der Treibstoff gezündet, und die dabei entstehenden heißen Verbrennungsgase entwickeln den Arbeitsdruck der Maschine. Die Hochdruckgase gehen nun in die Arbeitszylinder 44 und geben ihre Energie ab, welche über die Kurbelwelle 58 und die zugehörige Anordnung auf die Fahrzeugtransmission 60 übertragen wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Nach dem Leistungshüb gehen die verbrauchten Verbrennungsgase durch die Luftvorheizung 28 hindurch, wo zusätzliche Energie in der Form

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von Wärme wiedergewonnen wird, indem die Luft aufgeheizt wird, welche der Verbrennungskammer zugeführt wird.

Im regenerativen Bremsbetrieb liefert jede Umdrehung der Maschine, welche beispielsweise durch die Trägheit des Schwungrades angetrieben wird, ein Volumen an komprimierter Luft vom Kompressor 10 durch das Ventil 18, dessen Spulenelement 20 sich nun in einer Stellung befindet, in welcher es die Luftströmung in die Leitung 26 blockiert und die Luftströmung nur durch die Leitung 22 in den Sammler 24 ermöglicht. Zu dieser Zeit ist die rechte Kupplung 64 ausgerückt, und zwar aufgrund einer Verminderung des Druckes in der Brennkammer, wodurch die Arbeitszylinder mechanisch und pneumatisch vom Kompressor getrennt sind. Die komprimierte Luft, welche im Sammler 24 gespeichert ist, steht dann zur weiteren Verwendung zur Verfügung.

Wenn das Fahrzeug zu einem Stillstand gekommen ist, kann gegebenenfalls die pneumatische Kupplung wieder zum Eingriff gebracht werden, anstatt die Maschine abzustellen, und das Ventil 18 kann in eine Stellung zurückgebracht werden, in welcher ein stetiger Zustand erreicht ist, bei welchem eine geringe Treib stoff menge zugeführt wird, welche dazu ausreicht, die Maschine in Bewegung zu halten. Wenn der Fahrer den Wagen aus dem Stillstand anfährt, indem das Gaspedal niedergetreten wird, wird das Ventil 18 weiter in der Eichtung bewegt, daß eine größere Menge an komprimierter Luft in die Brennkammer einströmen kann. Wenn der Fahrer einen Spitzenleistungsbetrieb herbeiführen möchte, falls er beispielsweise aus dem Stillstand rasch anfahren möchte oder ein anderes Fahrzeug überholen möchte, kann die linke Kupplung 64 ausgerückt werden, so daß dadurch der Kompressor 10 von den Leistungszylindern getrennt ist. Da der Kompressor während dieser Betriebsart kein Drehmoment verbraucht, steht während einer kurzen Dauer auch bei einer Maschine mit einer kleinen Bohrung

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eine große Energie zu Verfugung. Zu dieser Zeit wird das Ventil 18 in eine Mittelstellung gebracht,welche einen freien Durchgang gespeicherter Luft im Sammler24 durch eine Luftvorheizung 28 und in die Brennkammer 34 ermöglicht.

Die Fig. 2 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei welcher eine Luftkomprimierung in den positiven Verdrängerkammern während eines Hubes der Kolben stattfindet, wobei die übrigen Hübe des Zyklus Arbeitshübe sind, in welchen die Hochdruck-Verbrennungsgase die Kolben antreiben. Zur Vereinfachung der Darstellung wird ein Zylinder 80 mit einem einzigen Kolben beschrieben, und es ist darauf hinzuweisen, daß in den mexsten Anwendungsfällen wie in Fahrzeugen eine Mehrzahl solcher Zylinder üblicherweise verwendet wird. Ein Kolben 82 geht in dem Zylinder 80 hin und her und hat eine Kolbenstange 84, welche an einer Kurbelwelle 86 angebracht ist, die an einem Ende ein Schwungrad 88 aufweist. Ein Gehäuse 90 umgibt die Kurbelwelle, und der Boden des Gehäuses kann als ölsumpf dienen.

Während der Luftkomprimierungsstufe tritt Frischluft in den Zylinder durch einen Einlaß 92 und ein geeignetes Ventil wie ein Zungenventil oder ein Klappenventil 94- ein, weil der sich abwärts bewegende Kolben den Zylinderdruck vermindert und das Ventil 94 öffnet. Bei seinem Aufwärtshub komprimiert der Kolben 82 die Luft, schließt das Einlaßventil 94 und drückt die komprimierte Luft durch ein unter Federvorspannung stehendes Auslaßventil 96 in einen Windkessel 98 hinaus und dann in ein 3-Wege-Ventil 100, welches einen gleitbaren Stößel 102 aufweist. Das Ventil 100 ist mit dem Ventil 18 in der Fig. 1 vergleichbar und arbeitet in derselben Weise. Wenn das Stößelelement 102 in seiner Mittelstellung ist, geht Luft durch das Ventil 100 in die Leitung 104 zu der Luftvorheizung 106 zum Zwecke eines indirekten Wärmeaustausches mit den verbrauchten heißen Abgasen.

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Wenn das Stößelelement 102 in seine äußerste rechte Stellung bewegt wird, geht die Luft nur durch die Leitung 108 in einen Sammler 110. Dies wäre die Stellung des Ventils während des regenerativen Bremsens. Bei dieser Ausführungsform steht ein zusätzlicher Sammler oder ein Luftreservebehälter 112 in Verbindung mit dem Sammler 110, und zwar über ein Ein-Weg-Prüfventil 114. Wenn der Druck im Sammler 110 einen vorgegebenen Pegel erreicht, wird das Ventil 114- geöffnet, und die unter Druck stehende Luft strömt in den Reservebehälter 112, der zu Sicherheitszwecken ein Entlastungsventil 116 aufweist. Luft vom Reservebehälter 112 kann durch die Leitung 118 und ein Ventil 120 in den Windkessel 98 strömen, falls dies erforderlich ist. Auf diese Weise würde das System immer eine ausreichende Menge an Luft haben, um die Maschine zu starten, wenn sie kalt ist.

Wenn das Ventil 100 in einer Mittelstellung ist, wird die Luftströmung von dem Windkessel in zwei Strömungen unterteilt, indem ein Teil der Luft zu dem Sammler 110 strömt und die übrige Luft zu der Luftvorheizung 106.

Die vorgeheizte Luft von der Vorheizung 106 geht durch eine Leitung 122 in das obere Ende einer Brennkammer 124-, welche mit der Brennkammer 54 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vergleichbar ist. Die Luft tritt in die Brennkammer konzentrisch um eine Treibstoffdüse 126 ein, welche Treibstoff in die Brennkammer abgibt, welcher durch eine Zündeinrichtung 128 gezündet wird. Die auf hoher Temperatur und hohem Druck befindlichen Verbrennungsgase treten in den Zylinder 80 ein, wenn ein Leistungseinlaßventil 1J0 geöffnet wird, welches die Verbrennungsgase von der Austrittsleitung 132 der Brennkammer aufnimmt. Die unter hohem Druck stehenden Gase drücken den Kolben 82 nach unten, so daß die Kurbelwelle gedreht wird und das Fahrzeug angetrieben wird. Wenn sich die Kurbelwelle 86 um etwa 40 - 50 Winkelgrad über ihren oberen Totpunkt hinweggedreht hat (wie in

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der Fig. 1), wird das Ventil 130 geschlossen, und am unteren Totpunkt wird das Auslaßventil 134 geöffnet, so daß die verbrauchten Gase über die Leitung 136 durch die Luftvorheizung in die Abgasleitung 138 austreten.

Ein Zeitsteuerriemen 140 oder eine andere geeignete Steuereinrichtung dient dazu, einen Betätigungsnocken 142 in einem Verhältnis 5*1 oder einem anderen vorgebbaren Verhältnis der Maschinenkompression zu drehen. Dieser Nocken und entsprechende zugehörige Ventile 100, 130 und 134-, welche über eine geeignete Steuereinrichtung arbeiten, bringen die Maschine in einen normalen Betrieb, in einen Betrieb für regeneratives Bremsen oder in einen Betrieb für Spitzenleistung.

Das öffnen und das Schließen des Leistungseinlaßventils 130 wird durch einen zweiarmigen Hebel 144 gesteuert, der über eine Stange 146 betätigt wird, deren unteres Ende in einer Ausnehmung in einer Ventilhubeinrichtung 148 angeordnet ist, die mit einer Nockenfolgeeinrichtung 150 verbunden ist, welche einem Nocken 152 auf der Kurbelwelle 86 zugeordnet ist. Wenn sich der Nocken 152 in der dargestellten Stellung befindet, wird die Stange 146 nach unten bewegt, und über den zweiarmigen Hebel 144 wird das Ventil 130 geschlossen. Wenn ein erhöhter Punkt auf dem Nocken 152 mit der Nockenfolgeeinrichtung 150 in Berührung ist, wird die Stange 146 angehoben, so daß das Ventil 13Ο geöffnet wird.

Die Betätigung des Auslaßventils 134 erfolgt in ähnlicher Weise über einen zweiarmigen Hebel 154, eine Stange 156, eine Ventilhubeinrichtung 158, eine Nockenfolgeeinrichtung 160 und einen Nocken 162 auf der Kurbelwelle.

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Während der Betriebsart für regeneratives Bremsen werden zusätzlich zu der Unterbrechung der Brennstoffströmung die Ventile 13O und 134 inaktiviert. Dies erfolgt über ein Spulenventil 164, welches in seiner unteren Stellung ermöglicht, daß Hochdruckluft durch eine Leitung 166 aus einer geeigneten Quelle strömt, beispielsweise aus dem Sammler, und den Kolben 168 im Luftzylinder 170 anhebt. Ein Anheben des Kolbens 168 und einer daran befestigten Steuerstange 172 führt dazu, daß die Wirkung der Nocken 152 und 162 aufgehoben wird, indem das Hydrauliksystem inaktiviert wird, welches den Nocken zugeordnet ist, da ein Anheben der Stange 172 einen Rücklauf zum ölbehälter 174 öffnet. Somit führt ein Anheben der Nockenfolgeeinrichtungen 150 und durch die Nocken 152 und 162 nicht dazu, daß die Ventilhübeinrichtungen angehoben werden, welche der Stange 146 zugeordnet sind, die zu dem Einlaßventil 130 führt, oder der Stange 156 zugeordnet sind, welche zu dem Auslaßventil 134 führt.

Gleichzeitig wird durch eine geeignete Steuereinrichtung, zu welcher der Luftzylinder 170 gehören kann, das Stößelelement 102 des Ventils 100 in seine äußerste rechte Stellung gebracht, so daß der Windkessel 98 nur mit dem Sammler 110 in Verbindung steht. Nunmehr wird bei der Abwärtsbewegung des Kolbens Luft durch den Einlaß 92 und das Ventil 94 eingesaugt, wird komprimiert, wenn sich der Kolben nach oben bewegt, und die komprimierte Luft wird durch das Ventil 96 und den Windkessel 98 in den Sammler 110 gebracht, und sie gelangt erforderlichenfalls in den Reservebehälter 112.

Wenn bei der Beendigung des Bremsbetriebes die Maschine erneut gestartet wird, verläßt die gespeicherte komprimierte Luft den Sammler 110 durch das Ventil 100, welches jetzt in eine solche Stellung gebracht ist, welche diese Strömung ermöglicht, und sie gelangt schließlich in den Zylinder 80, und zwar durch das

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Leistungseinlaßventil 130. Somit kann die Maschine erneut gestartet werden, obwohl sie nicht im Leerlauf gelaufen ist. Wenn die Maschinen neun Zylinder oder eine noch größere Anzahl von Zylindern hätte, ergäbe sich kein Totpunkt in der Maschine, und deshalb würde diese Hochdruckluft die Maschine dazu bringen, daß sie als Luftmotor arbeiten würde und anlaufen würde, ohne daß sie im Leerlauf betrieben wird. Die erfindungsgemäße Maschine zeichnet sich durch außerordentlich geringe Emissionen aus, weil der Treibstoffverbrauch während des Leerlaufs wesentlicht vermindert wird und vollständig vermieden werden kann, wenn die Treibstoffströmung während des Bremsens vollständig aufhört.

In der Betriebsart für volle Leistung wird ein Spulenventil 176 dazu verwendet, die Wirkung des Nockens 14-2 aufzuheben, so daß kein regenerativer Zyklus vorhanden ist. Dies läßt sich auf verschiedenen Wegen erreichen, beispielsweise kann das Niederdrücken des Spulenventils 176 eine Luftströmung gegen die Fläche eines Luftzylinders 178 hervorrufen, wobei das Ventil 180 in eine geöffnete Stellung gebracht wird, so daß öl in der Kammer 182 in den ölbehälter 184 zurückkehren kann. Da ein hydraulischer Druck in der Kammer 182 nicht aufrechterhalten wird, kann ein Niederdrücken der Nockenfolgeeinrichtung 186, welche dem Nocken 142 zugeordnet ist, nicht dazu führen, daß ein hydraulischer Druck gegen den Kolben 188 wirkt, welcher der Stange 172 zugeordnet ist.

Im normalen Betrieb wirkt der Nocken 142, der sich mit einem Fünftel der Drehzahl des Motors dreht, durch Niederdrücken der Nockenfolgeeinrichtung 186 in Verbindung mit dem auf den Kolben 188 wirkenden Fluid in der Weise, daß die Wirkung der Ventilhubeinrichtungen aufgehoben wird, welche den Stangen 146 und zugeordnet sind, und zwar bei jeder fünften Umdrehung der Nocken,

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da ein Anheben der Stange 172 ermöglicht, daß öl in den Behälter 174- zurückkehrt.

Während oben eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben und veranschaulicht wurde, ist zu bemerken, daß vielfältige Abwandlungen und Veränderungen durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Maschine derart ausgelegt werden, daß sie während des normalen Betriebes einen Luftüberschuß liefert, und somit kann sie als Luftkompressor verwendet werden, und zwar für verschiedene Zwecke, die von großen fahrbaren Einrichtungen für Bauzwecke bis zu kleinen Farbsprüheinrichtungen reichen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Verbrennung extern vom Leistungsfluidkreis erfolgen. In einem solchen Fall würde eine Verbrennungskammer im Boden der Luftheizung angeordnet sein, anstatt an einer solchen Stelle, wie es in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist. Das Arbeitsfluid würde Druckluft sein, und das verbrauchte Arbeitsfluid würde zur Oxidation für die Brennkammer dienen. Das Arbeitsfluid würde aufgeheizt und unter Druck gesetzt, und zwar vorzugsweise durch eine indirekte Wärmeaustauscherwirkung, die gegenüber einer direkten Wärmetauscherwirkung zu bevorzugen wäre.

In ähnlicher Weise könnte die Luft von der Luftheizung weiter aufgeheizt und unter Druck gesetzt werden, um das Arbeitsfluid durch die Wirkung einer Strahlungsheizung auf die Luft zu erreichen, während sie sich in der Leitung $2 gemäß Fig. 1 oder in der Leitung 122 gemäß Fig. 2 befindet.

Es ist zu bemerken, daß die erfindungsgemäße Haschine als Innenverbrennungsmotor (intern in bezug auf den Arbeitsfluidkreis) oder als Außenverbrennungsmotor arbeiten kann. Wenn die

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Maschine als Außenverbrennungsmotor arbeitet, sind die Abgase von den Arbeitszylindern frei von Verbrennungsprodukten und können zur Oxidation bei der Verbrennung von Treibstoff verwendet werden (fest, flüssig oder gasförmig - beliebiger Treibstoff, der Restsubstanzen oder eine schädliche Asche im Inneren der Maschine zurücklassen würde, wird extern verbrannt). Ein Schließventil oder ein Drosselventil würde die heiße Abgasluft durch den verbrennenden Treibstoff hindurchführen oder um den verbrennenden Treibstoff herum, und zwar je nach den Erfordernissen. Bei einem festen Treibstoff würde die Partikelgröße die Zündansprechzeit bestimmen.

Die Fähigkeit, feste Treibstoffpartikeln zu verbrennen, (Sägemehl, fein zerkleinertes Stroh und Heu) läßt die erfindungsgemäße Maschine als Antriebsaggregat für landwirtschaftliche Traktoren usw. attraktiv werden. Auch Strahlungshitze steht vorzugsweise für eine erfindungsgemäße Maschine zur Verfügung und würde auf die Leitung zwischen der Vorheizung und dem Arbeitszylinder gerichtet (siehe Fig. 1 und 2).

- Patentansprüche -

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Claims

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1.^/Brennkraftmaschine, dadurch gekennz eichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche wenigstens eine Verdrängerkammer festlegt, daß weiterhin eine Versorgungseinrichtung vorhanden ist, welche außerhalb der Verdrängerkammer angeordnet ist und dazu dient, ein Arbeitsfluid der Verdrängerkammer zuzuführen, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, das Arbeitsfluid aufzuheizen und unter Druck zu setzen, bevor es in die Verdrängerkammer eintritt, daß weiterhin ein Luftkompressor vorhanden ist, welcher über die Verdrängerkammer angetrieben wird, und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche während des vollen Arbeitszyklus wirksam ist, um den Kompressor aus dem Antriebseingriff mit der Verdrängerkammer zu lösen.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor wenigstens einen Kolben aufweist, der auf Abstand von der Verdrängerkammer angeordnet ist, daß die Verdrängerkammer weitere Kolbeneinrichtungen aufweist, daß weiterhin eine Kurbelwelle vorhanden ist, welche sich zwischen dem Kolben in dem Kompressor und den Kolbeneinrichtungen erstreckt, und daß die Steuereinrichtung eine Kupplungseinrichtung aufweist, welche dazu dient, den Kolben im Kompressor zu trennen.

3. Haschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerkammer eine Kolbenkammer ist, daß wenigstens ein hin und her bewegbarer Kolben in der Kammer angeordnet ist und während der Arbeitshübe eines Arbeitszyklus des Kolbens durch das Leistungsfluid bzw. Arbeitsfluid antreibbar ist, daß der Kompressor den Kolben aufweist, welcher während eines

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anderen Abschnittes seines Zyklus arbeitet, daß weiterhin eine Steuereinrichtung vorhanden ist, um die Strömung des Arbeitsfluids in die Kammer zu verhindern, während gerade Luft dem Kolben zugeführt und durch denselben komprimiert wird, und daß die Steuereinrichtung während des vollen Arbeitszyklus in der Weise wirksam ist, daß die Strömung der Luft verhindert wird, welche in der Kammer zu komprimieren ist.

4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche während des Bremsbetriebes wirksam ist, um den Arbeitszyklus anzuhalten, während der Kompressor die Möglichkeit hat, weiterhin Luft zu komprimieren, und daß ein Sammler vorhanden ist, um die komprimierte Luft aus dem Kompressor aufzunehmen.

5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sammler vorhanden ist, welcher mit der Verdrängerkammer verbunden ist, um komprimierte Luft zu speichern, welche während eines Arbeitszyklus der Verdrängerkammer erzeugt wurde.

6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerkammer eine Kolbenkammer ist und daß in dieser Kammer ein hin und her bewegbarer Kolben angeordnet ist, welcher durch die Verbrennungsgase von der Verbrennungskammer antreibbar ist, und zwar während wenigstens eines Arbeitshubes eines Arbeitszyklus des Kolbens.

7· Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kurbelwelle vorhanden ist, welche mit dem Kolben verbunden ist, und daß die Luftkompressoreinrichtung wenigstens einen zusätzlichen Kolben aufweist, der in einem Kolben angeordnet ist, der in einem Kolbenzylinder untergebracht ist und mit der Kurbelwelle verbunden ist.

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8. Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Verdrängerkammer vorgesehen ist, daß weiterhin eine Versorgungseinrichtung vorhanden ist, welche extern zu der Verdrängerkammer angeordnet ist und dazu dient, ein Arbeitsfluid der Verdrängerkammer zuzuführen, daß in der Verdrängerkammer wenigstens ein hin und her bewegbarer Kolben angeordnet ist, welcher durch das Arbeitsfluid während der Arbeitshübe eines Arbeitszyklus antreibbar ist, daß weiterhin ein Luftkompressor vorhanden ist, welcher über die Verbindung zu der Verdrängerkammer betätigbar ist, um komprimierte Luft für einen Durchgang zu der Verdrängerkammer zu liefern, daß weiterhin ein Sammler vorgesehen ist, welcher mit dem Kompressor verbunden ist, und daß eine Steuereinrichtung vorhanden ist, welche während eines Bremszyklus wirksam ist, um die Strömung des Arbeitsfluids zu der Verdrängerkammer zu unterbrechen, während eine kontinuierliche Arbeitsweise des Kompressors ermöglicht ist, um Luft zu komprimieren und komprimierte Luft dem Sammler zuzuführen.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kurbelwelle vorhanden ist, welche mit dem Kolben verbunden ist, daß die Luftkompressoreinrichtung wenigstens einen zusätzlichen Kolben aufweist, der in einem Kolben angeordnet ist, der in einem Kolbenzylinder untergebracht ist und mit der Kurbelwelle verbunden ist, und daß die Steuereinrichtung eine Kupplungseinrichtung aufweist, welche dazu dient, den Kolben in der Verdrängerkammer von dem Kompressor zu trennen.

10. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor einen Kolben aufweist, welcher während eines Teiles seines Arbeitszyklus arbeitet, und daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung aufweist, welche dazu dient, die Strömung des Arbeitsfluids zu der Verdrängerkammer

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während des Bremsens zu unterbrechen und dabei zu ermöglichen, daß bei jedem Hub des Kolbens Luft zugeführt und komprimiert wird.

11. Arbeitsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Arbeitefluid aufgeheizt und unter Druck gesetzt wird, daß das unter Druck gesetzte Arbeitsfluid einer Verdrängerkammer zugeführt wird, um einen darin angeordneten Kolben anzutreiben, daß Luft komprimiert wird, um sie dazu zu verwenden, das Arbeitsfluid zu erzeugen, indem Energie verwendet wird, welche in der Verdrängerkammer erzeugt wird, und daß der Vorgang derart gesteuert wird, daß in selektiver Weise das Komprimieren der Luft während eines vollen Arbeitszyklus unterbrochen wird und die Arbeitshübe des Kolbens während eines Bremszyklus unterbrochen werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß komprimierte Luft in der Verdrängerkammer während eines normalen Arbeitszyklus alternierend mit Arbeitshüben des Kolbens erzeugt wird.

13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß komprimierte Luft gespeichert wird und daß anschließend die gespeicherte komprimierte Luft der Verdrängerkammer zugeführt wird, um sie in einem anderen Arbeitszyklus zu verwenden.

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