DE2908088A1 - Combined IC engine-steam motor - has heated cooling water pumped into exhaust-heated heat exchanger to generate steam for driving steam motor - Google Patents
Combined IC engine-steam motor - has heated cooling water pumped into exhaust-heated heat exchanger to generate steam for driving steam motorInfo
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Abstract
Description
Brennkraftmaschine kombiniert mit Dampfmaschine Internal combustion engine combined with steam engine
Die Erfindung bezieht sich auf die Kombination einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, verbunden mit einer Dreh- oder Kreiskolbenmaschine, die mit Dampf angetrieben wird. Der Dampf wird in einem Wärmetauscher erzeugt, der mit den Abgasen der Brennkraftmaschine beheizt wird. Das Wasser wird als Kühlmittel für die Brennkraftmaschine, im folgenden Motor genannt, aufgeheizt und bei einer Temperatur von ca. 950 C in den Wärmetauscher gefördert. Dort wird es auf ca. 4500 C bzw. etwa 20-bar Druck aufgeheizt. Dieser Dampf wird in die Kreiskolbenmaschine geleitet, leistet dort Arbeit, wird auf ca. 1500 C und unter 1 bar Druck entspannt. Dieser entspannte Dampf gelangt in einen Kondensator und Wasserkühler. Das zurückgewonnene Wasser wird als Kühlmittel in den Motor gefördert.The invention relates to the combination of a reciprocating internal combustion engine, connected to a rotary or rotary piston machine that is driven by steam. The steam is generated in a heat exchanger, which is mixed with the exhaust gases from the internal combustion engine is heated. The water is used as a coolant for the internal combustion engine, in the following Engine called, heated up and at a temperature of approx. 950 C in the heat exchanger promoted. There it is heated to approx. 4500 C or approx. 20 bar pressure. This Steam is fed into the rotary piston engine, where it does work, is heated to approx. 1500 C and relaxed under 1 bar pressure. This relaxed steam enters you Condenser and water cooler. The recovered water is used as a coolant in promoted the engine.
Vorschläge dieser Art werden nicht neu sein. Die besonderen Merkmale nach der Erfindung werden nachfolgend beschrieben und sind in den Zeichnungen dargestellt.Such proposals will not be new. The special features according to the invention are described below and are illustrated in the drawings.
Fig. 1 zeigt den Schnitt durch einen Motorzylinder und den Wärmetauschera Fig. 2 zeigt das Profil des Motors mit der Kreiskolbenmaschine in seitlicher Ansicht und einen Schnitt durch den Wärmetauscher sowie Ventilen und Steuerelementen zwischen Wärmetauscher und Kreiskolbenmaschine.Fig. 1 shows the section through a motor cylinder and the heat exchanger Fig. 2 shows the profile of the engine with the rotary piston machine in a side view and a section through the heat exchanger and valves and controls between Heat exchanger and rotary piston machine.
An den Hubkolbenmotor 1 ist auf der Ausgangswelle 22 die Kreiskolbenmaschine 2 angeordnet. Auf der Abgasseite des Motors ist ein Wärmetauscher 3 angeordnet. Den Kühlmantel 4 des Zylinders 5 durchströmt das Motorkühlwasser, was über eine Pumpe 9 in den Wärmetauscher gefördert wird. Einlassventil 7 und Auslassventil Ó befinden sich im Zylinderkopfg durch den Eingang 23 strömen die Auspuffgase in den Wärmetauscher und verlassen diesen am Ausgang 24.The rotary piston engine is attached to the reciprocating engine 1 on the output shaft 22 2 arranged. A heat exchanger 3 is arranged on the exhaust side of the engine. The cooling jacket 4 of the cylinder 5 flows through the engine cooling water, which has a Pump 9 is promoted into the heat exchanger. Inlet valve 7 and outlet valve Ó are located in the cylinder head through the inlet 23, the exhaust gases flow into the Heat exchanger and leave it at exit 24.
Das von der Pumpe 9 geförderte Wasser gelangt im Wärmetauscher zuerst in ein Sammelrohr 10, geht dann durch die Rohrschlangen 11 in das Ausgangssammelrohr 12, dem danach ein Ventil 13 zugeordnet ist. Dieses Ventil befindet sich in einem Dampfkanal 25, in dem sich ein Drosselschieber 14 befindet. Nach diesem Drosselschieber und vor dem Eingangsschlitz der Kreiskolbenmaschine 2 ist der Drehschieber 15 angeordnet. Dieser wird mittels Kette oder Zahnriemen direkt oder indirekt von der MOtorwelle 22 angetrieben. Ein Leerlaufkanal 16 umgeht den Drosselschieber 14. An diesem Leerlaufkanal ist Drosselventil 17 angebracht, dessen Stellung mittels eines Elektromagneten verändert werden kann.The water delivered by the pump 9 reaches the heat exchanger first into a manifold 10, then goes through the coils 11 into the output manifold 12, which is then assigned a valve 13. This valve is in one Steam channel 25 in which a throttle slide 14 is located. After this throttle slide and the rotary valve 15 is arranged in front of the inlet slot of the rotary piston machine 2. This is taken directly or indirectly from the motor shaft by means of a chain or toothed belt 22 driven. An idle channel 16 bypasses the throttle slide 14. At this idle channel throttle valve 17 is attached, the position of which is changed by means of an electromagnet can be.
Der entspannte Dampf verlässt die Kreiskolbenmaschine durch den Ausgangsschlitz in den Dampfauslasskanal 19, geht von dort in einen Kondensator/Wasserkühler. Das zurückgewonnene Wasser wird wieder dem Motor zugeführt.The relaxed steam leaves the rotary piston engine through the outlet slot into the steam outlet channel 19, goes from there into a condenser / water cooler. That recovered water is fed back into the engine.
Die Arbeitsweise ist folgende: In den Kühlmantel 4 des Motors 1 wird über den Wassereinlass 20 mittels einer Kreiselpumpe Wasser zugeführt. Erreicht das Wasser eine Temperatur von 90 - 950 C, so schaltet sich die Hochdruckpumpe 9 ein und fördert Wasser in das Eingangssammelrohr 10. Dieses wird mittels der Abgaswärme verdampft und steigt über die Rohrgschlangen 11 bis in das Ausgangssammelrohr 12. Es baut sich bei etwa 4500 C ein Druck von ca. 20 bar auf. Das Ventil 13 öffnet bei einer Temperatur von 450° bzw. einem Druck von ca. 20 bar. Der Heissdampf gelangt nun über einen Drosselschieber 14 und einem Drehschieber 15 in die Kreiskolben-Maschine 2, leistet dort Arbeit und verlässt die Maschine entspannt am Auslass 19.The mode of operation is as follows: In the cooling jacket 4 of the engine 1 is Water is supplied via the water inlet 20 by means of a centrifugal pump. Achieved If the water has a temperature of 90 - 950 C, the high pressure pump 9 switches on and promotes water into the inlet manifold 10. This is by means of the exhaust gas heat evaporates and rises via the coiled pipes 11 into the outlet manifold 12. A pressure of approx. 20 bar builds up at approx. 4500 ° C. The valve 13 opens at a temperature of 450 ° or a pressure of approx. 20 bar. The superheated steam arrives now via a throttle slide 14 and a rotary slide 15 into the rotary piston machine 2, does work there and leaves the machine relaxed at outlet 19.
Ein Leerlaufkanal 16 umgeht den Drosselschieber 14. Mit dem Schieber 17 wird die Menge Dampfdurchgang eingestellt, die für den Leerlauf benötigt wird. Ein Elektromagnet öffnet den Schieber 17 bei Stromzuführung so weit, dass der Dampfdurchgang ausreicht, um mit der Kreiskolbenmaschine auch den Motor, also das Gesamttriebwerk, in Leerlaufdrehzahl zu halten, wenn dort die Kraftstoff zufuhr abgesperrt ist.An idle channel 16 bypasses the throttle slide 14. With the slide 17 the amount of steam that is required for idling is set. When power is supplied, an electromagnet opens the slide 17 so far that the passage of steam sufficient to work with the rotary piston engine too the engine, so to keep the entire engine at idle speed when the fuel is being supplied there is locked.
Der Drehschieber 15 wird so gesteuert, dass er nur etwa 1/4 bis 1/2 Hub- bzw. Saugbewegung des Kreiskolbens geöffnet ist und Dampf einlässt. Danach ist er geschlossen, so dass kein weiterer Dampf mehr in die Maschine eintritt und in dieser eine Entspannung des Arbeitsdampfes erfolgt.The rotary valve 15 is controlled so that it is only about 1/4 to 1/2 Stroke or suction movement of the rotary piston is open and lets in steam. Thereafter it is closed so that no more steam can enter the machine and in this an expansion of the working steam takes place.
Die Hochdruckpumpe 9 schaltet sich bei einer Wassertemperatur von 90 - 95° C ein und schaltet sich wiener ab, wenn die Kühlwassertemperatur ca. 600 unterschreitet.The high pressure pump 9 switches itself on at a water temperature of 90 - 95 ° C and switches itself off when the cooling water temperature is approx. 600 falls below.
Das Ventil 13 öffnet bei einer Temperatur von etwa 4500 C bzw. 20 bar und schliesst, wenn der Druck unter 10 - 15 bar abfällt.The valve 13 opens at a temperature of about 4500 C or 20 bar and closes when the pressure drops below 10 - 15 bar.
Der Drosselschieber 14 wird gekoppelt mit dem Gashebel des Motors so betätigt, dass Motor und Dampfmaschine in etwa im gleichen Teillastbereich bis zu Vollast konform laufen.The throttle slide 14 is coupled to the throttle lever of the engine operated in such a way that the engine and steam engine are in roughly the same partial load range up to run compliant to full load.
Bei Schubbetrieb wird mittels bekannter Techniken die Kraftstoffzufuhr zum Motor abgeschaltet und dabei gleichzeitig der Schieber 17 mittels Stromzufuhr zum E-Magnete 18 so weit angehoben, dass die Dampfmaschine soviel Dampf erhält, um das Gesamttriebwerk auf einer Leerlaufdrehzahl von 800 - 500 1/min zu halten. Da bei Schub weniger oder gar kein Dampf erzeugt wird, lässt der Dampfdruck stetig nach. Wenn die Leerlaufdrehzahl unter ca. 500 1/min abfällt, so schaltet sich durch entsprechende Steuermittel die Kraftstoffzufuhr zum Motor wieder ein und der MOtor läuft mit eigener Kraft im Leerlauf weiter.In the case of overrun, the fuel supply is controlled using known techniques switched off to the motor and at the same time the slide 17 by means of power supply raised so far towards the e-magnet 18 that the steam engine receives enough steam around the entire engine to an idle speed of 800 - 500 1 / min. Since less or no steam is generated during thrust, the Steam pressure steadily after. If the idling speed drops below approx. 500 1 / min, so the fuel supply to the engine is switched on again by appropriate control means on and the motor continues to idle under its own power.
Die Kraftstoffzufuhr schaltet sich ebenfalls ein, wenn der Gashebel betätigt wird, also wieder Gas gegeben wird.The fuel supply also turns on when the throttle is pressed is operated, so is accelerated again.
Bei Einschalten der Kraftstoffzufuhr wird der Strom zum E-Magnete 18 unterbrochen und der Schieber 17 geht auf normale Leerlaufstellung.When the fuel supply is switched on, the current is sent to the electric magnet 18 interrupted and the slide 17 goes to normal idle position.
Die Steuerung für das Ventil 13 kann auch so erfolgen, dass es bei einer Temperatur von ca. 4500 C bzw. einem Druck von ca. 20 bar öffnet und erst dann wieder schliesst, wenn die Pumpe 9 sich abschaltet.The control for the valve 13 can also take place in such a way that it is at a temperature of approx. 4500 C or a pressure of approx. 20 bar opens and only then closes again when the pump 9 switches off.
Mit dieser Massnahme wird erreicht, dass die schädlichen hohen Anteile von HC bei Schubbetrieb vermieden werden und auch das Gesamttriebwerk im Leerlauf also bei Ampeln, Kreuzungen oder bei dichtem "go und stop"-Verkehr ohne schädliche Abgase läuft, sondern nur mit Dampf betrieben wird. Dies bringt eine erhebliche Senkung von giftigen Autoabgasen gerade in dem Verkehrsbereich, wo sie am stärksten anfallen.With this measure it is achieved that the harmful high proportions of HC can be avoided during overrun and also the entire engine in idle So at traffic lights, intersections or in dense "go and stop" traffic without damaging it Exhaust runs, but only runs on steam. This brings a considerable amount Reduction of toxic car exhaust in the traffic area where they are most intense attack.
Verbrauchs- und abgasmässig ergibt sich folgende Rechnung: Moderne Ottomotoren nach neuen Techniken haben einen Wirkungsgrad von 35 %. 10 Prozent gehen in mechanische Verluste und insgesamt 55 % sind thermische Verluste durch Kühlung und im Abgas. Moderne Dampfmaschinen arbeiten mit einem Wirkungsgrad von 20 %. Wenn nun von den 55 % thermischen Verlusten 20 % zurückgewonnen werden, so sind dies 11 e vom Gesamtwirkungsgrad eines Ottomotors.In terms of consumption and emissions, the calculation is as follows: Modern Gasoline engines using new technologies have an efficiency of 35%. 10 percent go in mechanical losses and a total of 55% are thermal losses due to cooling and in the exhaust. Modern steam engines work with an efficiency of 20%. if now 20% of the 55% thermal losses are recovered, so are these 11 e from the overall efficiency of a gasoline engine.
Ein Gesamttriebwerk nach der Erfindung von 70 PS würde 53 PS aus der Brennkraftmaschine und 17 PS aus der Dampfmaschine erhalten. Das bedeutet, dass der Verbrauch des Motors von 178 g/PSh auf 136 g/PSh beim Gesamttriebwerk gesenkt wird.A total engine according to the invention of 70 hp would produce 53 hp from the Internal combustion engine and 17 hp obtained from the steam engine. It means that the consumption of the engine has been reduced from 178 g / PSh to 136 g / PSh for the entire engine will.
Auch die Abgasmenge wird um ca. 24 % niedriger7 wodurch die Abgasvergiftung um diesen Prozentsatz weiter gesenkt wird.The amount of exhaust gas is also reduced by approx. 24 %7, which leads to exhaust gas poisoning will be further reduced by this percentage.
Nach den Techniken des Erfinders laufen Dreizylinder-Viertakt-Ottomotore infolge gleichmässiger Füllung und Luftzahl für alle Zylinder mit einem homogenen Gemisch genauso vibrationsarm wie sonst Vierzylindermaschinen. Es bietet sich deshalb die Kombination eines Dreizylindermotors mit einem Wankel-Triebwerk als Dampfmaschine an. Dieses Triebwerk ist bei dieser Leistung nicht grösser als ein Zylinder des Ottomotors, hat jed-och zwei Arbeitstakte pro Umdrehung, was zusätzlich den vibrationsarmen Lauf des Gesamttriebwerks verbessert.Three-cylinder four-stroke petrol engines run according to the inventor's techniques due to uniform filling and air ratio for all cylinders with a homogeneous one Mixture just as low in vibration as usual four-cylinder machines. It therefore makes sense the combination of a three-cylinder engine with a Wankel engine as a steam engine at. With this power, this engine is no larger than a cylinder of the Otto engine, however, has two working cycles per revolution, which is also the low-vibration Overall engine run improved.
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DE19792908088 DE2908088A1 (en) | 1979-03-02 | 1979-03-02 | Combined IC engine-steam motor - has heated cooling water pumped into exhaust-heated heat exchanger to generate steam for driving steam motor |
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DE19792908088 Withdrawn DE2908088A1 (en) | 1979-03-02 | 1979-03-02 | Combined IC engine-steam motor - has heated cooling water pumped into exhaust-heated heat exchanger to generate steam for driving steam motor |
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DE (1) | DE2908088A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007038073A1 (en) | 2007-08-12 | 2009-02-19 | Alexander Gotter | Combined thermal engine for inner combustion of fuel, has reciprocating engine and operating heat exchanger is propelled in exhaust system |
-
1979
- 1979-03-02 DE DE19792908088 patent/DE2908088A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102007038073A1 (en) | 2007-08-12 | 2009-02-19 | Alexander Gotter | Combined thermal engine for inner combustion of fuel, has reciprocating engine and operating heat exchanger is propelled in exhaust system |
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