DE3129178A1

DE3129178A1 - "verbrennungsmotor"

Info

Publication number: DE3129178A1
Application number: DE19813129178
Authority: DE
Inventors: Roland 7015 Korntal Sölch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1981-07-24
Publication date: 1983-02-03

Description

Verbrennungsmotor
Verbrennungsmotor Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor nach der Bauart einer Kolben-Brennkraftmaschine, mit Maßhahmen zur Beeinflussung des Vorgangs in einem Arbeitsprozessraum, zur Verbesserung des Nutzwirkungsgrades.
Seit jeher ist die Aufgabe, den Nutzwirkungsgrad von Verbrennungsmotoren zu verbessern, ein besonders gestecktes Ziel.
Besondere Bedeutung erlangte dieses Bestreben in unserer Zeit, wo die Reserven fossiler Brennstoffe kalkulierbar geworden sind.
Darüberhinaus ist die Herstellung synthetischer und regenerierbarer Brennstoffe für Verbrennungsmotoren teuer.
Es sind eine Reihe Verfahren zur Verbesserung des Nutzwirkungsgrades bei Verbrennungsmotoren bekannt; zum Beispiel durch eine Verbesserung des Verbrennungsvorgangs des Brennstoffes im Verbrennungsraum.
Ein Nutzwirkungsgrad von 40 %, der mit Verbrennungsmotoren gemäß dem Sand der Technik erzielt wird, gilt als günstig.
Befriedigend ist ein Nutzwirkungsgrad in dieser Hohe jedoch nicht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Nutzwirkungsgrad bei Verorennungs= motoren weiter zu verbessern.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung einen Verbrennungsmotor vor, bei dem eine Verbesserung des Nutzwirkungsgrades durch eine Steigerung des Wärmepotentials der Arbeitsprozessgase innerhalb eines Arbeitsprozess= raumes durch eine Verringerung der Temperaturunterschiede zwischen heißen Arbeitsprozessgasen und der Innenfläche des Arbeitsprozessraumes bewirkt ist.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist der Wärmefluß durch eine Zylindermantelwand eines Arbeitsprozessraumes derart bestimmt, so daß sich im Betrieb des Motors eine durchschnittliche Temperatur der Zylindermantel-Innenfläche des Arbeitsprozessraumes einstellt, die zwischen 200 Grad Celsius und 1000 Grad Celsius, oder einem noch höherem Wert liegt.
Gemäß der Erfindung wird eine hohe Temperatur des Zylindermantels des Arbeitsprozessraumes zum Beispiel durch eine }Warmeisolierung dieses Bereichs bewirkt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Kolben außerhalb des Arbeitsprozessraumes geführt. und abgedichtet ist.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin daß ein Kolben einen Kolbenführungskörper und einen Kolbenhubraumkörper aufweist.
Die wesentliche Steigerung der Durchschnittstemperatur der Innen= fläche des Arbeitsprozessraumes gemäß der Erfindung bewirkte daß sich das Wärmepotential der Verbrennungsgase wesentlich erhöht und somit mehr Wärme innerhalb des Arbeitsprozessraumes in mechanische Energie umsetzbar ist.
Daraus resultiert ein um einen beachtlichen Betrag verbesserter Nutzwirkungsgrad des Verbrennungsmotors.
Dies betrifft jedoch nur einen Aspekt der Verbesserung des Nutz= wirkungsgrades bei Verbrennungsmotoren gemäß der Erfindung.
Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, den Nutzwirkungsgrad bei Verbrennungsmotoren ab einer spezifischen Hubraumgröße wirtschaftlich noch erheblich weiter zu verbessernO Infolge der Verringerung der Temperaturunterschiede zwischen heißen Arbeitsprozessgasen und der Innenfläche eines Arbeitsprozessraumes steht bei Verbrennungsmotoren gemäß der Erfindung ein größeres Volumen hoch= wertiger Abwärme zur Verfügung,das für eine weitere Energiewandlung nutzbar ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Umwandlung der im Brennstoff gebundenen Energie unter stufenweiser Um= wandlung der Wärmeenergie von Brenngasen in mechanische Energie mittels verschieden wirksamer Einrichtungen erfolgt.
Gemäß der- Erfindung kann zweckmäßig Abwärme des Verbrennungsmotors zur Beheizung eines Arbelsmittels zur Energiewandlung genutzt sein.
Vorteilhaft kann die Abwärme dazu dienen ein Arbeitsmittel in einem Verdampfer unter einem hohen Druck zu verdampfenx um mit dem Dampf, der überhitzt sein kann, zum Beispiel eine Turbine zu treiben.
Es ist zu erwarten, daß bei einem nach der Erfindung optimierten Verbrennungsmotor wirtschaftlich ein Nutzwirkungsgrad erzielbar ist, der gegenüber Verbrennungsmotoren bekannter Bauart um ca. 15% höher liegt.
Wobei dieser Wert als niedrig angesetzt anzuschauen ist.
Es sind wohl Vorschläge bekannt, mit denen versucht wird, die vom Kühlmittel und den Abgasen getragene Abwärme für eine weitere Energie= wandlung durch Aufheizung eines Arbeitsmittels zu nutzen.Dies ist jedoch bei Motoren gemäß dem Stand der Technik wirtschaftlich nicht durchführbar, da die Temperatur des Kühlmittels konventioneller Motoren viel zu niedrig ist.
Ganz anders verhält es sich bei einem Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung. Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor liefert ein wesentlich größeres Volumen hochwertiger Abwärme, das bei einer spezifischen Motoren= größe wirtschaftlich in mechanische Energie umsetzbar ist0 Weitere Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung, den Patentansprüchen und in der Zeichnung beschrieben bzw. dargestellt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt. Es zeigen: Fi.,. 1 einen Querschnitt längs durch einen Arbeitszylinder einesVerbrennungs= motors, Fig. 2 einen Verbrennungsmotor der Art gemäß Fig0 1 in einem Schaubild, Fig. 3 einen Querschnitt längs durch einen Arbeitszylinder einç weiteren Verbrennungsmotors, Fig. 4 einen Verbrennungsmotor der Art gemäß Fig. 3 in einem Schaubild, Fig. 5 eine Einheit von Verbrennungsmotoren.
In der Zeichnung sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Verbrennungsmotor 10 gemäß Fig. 1 weist im Querschnitt längs durch einen Arbeitszylinder 12 vier Hauptbereiche auf und zwar, einen Zylinder= kopf 14, ein Arbeitsprozessraumstück 16, ein Zylinder-Kolbenführsstück 18 und ein Kurbelgehäuse 20.
Der Arbeitszylinder 12 des Motors 10 setzt sich aus einem Arbeitsprozess ra.m 22, einem Zylinder-Temperaturübergangsbereich 23 und einem Zylinder-Kol= benführungsbereich 25 zusammen.
In dem Arbeitszylinder 12 ist ein Hubkolben 26 angeordnet, der sich über seine Länge aus 3 Bereichen zusammensetzt. In der Reihenfolge aus einem Kolbenführungskörper 28, einem Kolben-Temperaturübergangsbereich 29 und einem Kolbenhubraumkörper 30 Der Kolbenführungskörper 28 ist von einem Ringzylinder gebildet, in den drei Ringnuten 32 eingearbeitet sind, die zur Aufnahme von drei Kolbendichtringen 34 dienen Auf der dem Zylinderkopf 14 zugewandten Seite ist der Kolbenhub= raumkörper 30 durch einen konkav gewölbten Kolbenboden 36 geschlossen.
Der Kolbenführungskörper 28 nimmt einen Bolzen 38 auf, der zur Aufnahme eines oberen Lagers 4Q einer Pleuelstange 42 dient Am anderen Rede ist die Pleuelstange 42 auf einer Kurbelwelle 44 gelagert, die sich um den Punkt 46 dreht Der Punkt 46 bezeichnet somit den Mittelpunkt einer Kurbelwellenhæup*lagerungO Der Durchmesser der strichpunkt-ierten ICurbelwellen-Ereislinie 48 entspricht der Länge des Arbeitshubraums 50 des Kolbens 26. Gleichzeitig stellt die Kreislinie, 48 die Bahn dar, auf der sich das untere Lager 52 der Pleuelstange 42 bewegt.
Die Stelle 54 auf der Kreislinie 48 bezeichnet den unteren Umkehrpunkt des Kolbens 26, während die Stelle 56 den oberen Kolbenumkehrpunkt bezeichnet.
Die Länge des Kolbenhubraumkörpers 30 entspricht dem Kolbenweg zwischen dem unteren und dem oberen Kolbenumkehrpunkt 54, 56, während sich die Gesamtlänge des Kolbens 26 aus der Addition der Länge des Kolbenführungs= körpers 28, des Kolben-Temperaturübergangsbereichs 29 und des s Kolbenhub= raumkörpers 30 ermittelt.
Über seinen äußeren Umfang und über seine Länge weist der Kolben hubraumkörper 30 einen fest haftenden starren Ring 58 auf, der aus einer Wärmeisoliermasse besteht.
Das Zylinder-KolbenDuhrungsstück 18 besteht aus einer Ringwand 60, die über einen unteren Boden 62 mit einer Motoraunenwand 64 verbunden ist.
Die Ringwand 60 und die Motoraußenwand 64 weisen zueinander einen Abstand auf Die so gebildete Kammer 66 bildet einen Strömungsraum für ein Kühlmittel Die Innenseite der Ringwand 60 bildet einen Zylindermantel 24 zur Führung des Kolbens 26. Die Länge des Zylindermantels 24 entspricht der Gesamtlänge des Kolbens 26, abzüglich der Länge des Zylinder-Temperaturübergangsbereichs 23.
Das Arbeitsprozessraumstück 16 ist unter Zwischenlegung einer Dichtung 68 auf das Zylinder -Kolbenführungs stück 18 aufgesetzt und mit diesem fest verschraubt. Das Arbeitsprozessraumstück 16 besteht aus einer ringförmigen Wand 70, die an der unteren Befestigungsseite einen ringförmigen Auflage= kranz 72 aufweist. Auf der Innenseite der Ringwand 70 ist ein ringförmiger aus einer Wärmeisoliermasse bestehender Zylinderkörper 74 angeordnet, dessen Innenfläche den Zylindermantel 76 des Arbeitsprozessraumes 22 bildet.
Die Länge des Arbeitsprozessraumes 22 setzt sich aus der Länge des Arbeftshubraumes 50, plus der Länge eines kleinen Raumes 80 zwischen dem Kolbenboden 108t und einer unteren Zylinderkopfwand 82 zusammen.
Der Zylinderkopf 14 ist unter Zwischenlegung einer Dichtung 84 mit dem Arbeitsprozessraumstück 16 fest verbunden.
Die untere Fläche 82 des Zylinderkopfes 14 begrenzt den Arbeitsprozess= raum 22. Der Zylinderkopf 14 weist einen Lufteinlaßkanal 86 und einen Abgasauslaßkanal 88 auf. Den beiden Gaskanalöffnungen 90, 92 im Zylinder= kopf 14 ist zur Steuerung ihres Querschnitts je ein Ventilteller 94, 96 zugeordnet, die über Betätigungsstangen 98, 100 in an sich bekannter Weise betätigt werden. Der Ventiltellersitz der Ventile 94, 96 befindet sich jeweils in einer Vertiefung, die in die untere Wand 82 des Zylindertopfes 14 eingearbeitet sind.
Die Ventilteller 94 und 96 sind in einer Geschlossen-Stellung mit einer Vollinie und in einer Geöffnet-Stellung strichpunktiert gezeichnet.
Geführt sind die Betätigungsstangen 98,100 der Ventilteller 94j 96 in je einer Bohrung im Zylinderkopf 14.
Durch die untere Wand 82 des Zylinderkopfes 14 ist ein Brennstoff= zufuhrungskanal 102 geführt, dessen Düsenöffnung 104 in den Arbeitsprozess raum 22,80 mündet.
Der Zylinderkopf 14 weist eine Kammer 106 auf, von der in dem Schnitt Teilräume sichtbar sind. Die Kammer 106 dient zur Kühlung des Zylinder= kopfes 14 mittels eines Wühirnittels, insbesondere Kühlwasser.
Der Kolben 26 ist in der Darstellung gemäß Fig. 1 in zwei Endlagen 26' u 26¢2 gezeichnet.
Die eine Endlage 26' des Kolbens 26, in der dieser im Schnitt dargestellt ist, zeigt den Kolben 26 in einer Position, die dem unteren Kolbenumkehr= punkt 54 entspricht. In dieser Position des Kolbens 26 weist der Arbeitsprozessraum 22 das größte Volumen auf, wobei sich die Oberkante 108 des Kolbens 26 auf der ffohe der Unterkante 110 des Isolierkörpers 74 befindet, während die Unterkante 112 des Kolbenführungskörpers 28 mit der Unter= kante 114 des Zylinder-Kolbenfuhrungsstücks 18 abschließt.
In der anderen Endlage 26'' ist der Kolben 26 strichpunktiert gezeichnet und befindet sich hierbei in einer Position, die dem oberen Kolbenumkehrpunkt 56 entspricht. In dieser Position des Kolbens 26 wel.t der Arbeitsprozessraum sein kleinstes Volumen 80 auf, wobei sich die Kolbenoberkante 108' in einem kleinen Abstand zur Unterkante 82 des Zylinderkopfes 14 befindet während die Oberkante 116 bzw. 116' des Kolbenführungskörpers 28 auf der Höhe der Abdichtung 68 liegt.
Der Kolben 26 ist in dem Zylindermantel 24 des Zylinder-Kolbenführungs= stücks 18 geführt und abgedichtet, wobei der Kolbenführungskörper 28 zusammen mit den Kolbenringen 34 innerhalb des Zylinder-Kolbenführungsbereichs 25 gleitet.
Die beiden Bereiche Kolbenhubraumkörper 30 und Kolben-Temperaturübergangsbereioh 29 weisen über ihren Umfang zum Arbeitszylinder 12 einen Spalt 118 auf, so daß diese Teile zueinander berührungsfrei sind.
Der Raum, den der Kolbenhubraumkörper 90 bei dem Weg des Kolbens 20 vom oberen zum unteren Kolbenumkehrpunkt 56, 54, während eines Arbeits= hubes freigibt, entspricht dem Arbeitshubraum 50 des Arbeitszylinders 12.
Im folgenden sei die Arbeitsweise des Motors 10 beschrieben.
Der Motor arbeitet im Viertakt-Verfahren, wie dies der nachstehenden Betriebsablauftabelle zu entnehmen ist.
Stellung Stellung Takt Vorgang Lufteinlaßventil 94 Abgasauslaßventil 96 1 Ansaugen offen geschlossen 2 Verdichten geschlossen geschlossen 9 Arbeiten geschlossen geschlossen 4 Ausstoßen geschlossen offen Die Einspritzung eines Brennstoffs durch die Düse 104 in den Arbeits= prozessraum 22, 80, erfolgt bei hochverdichteter und folglich heißer Luft im Bereich der oberen Kolbenumkehrstellung 2622 bzw. 56, wodurch sich der Brennstoff nach der Vermischung mit der Luft durch Selbstzündung entzündet.
Es versteht sich, daß hierbei auch andere an sich bekannte Verbrennungsverfahren zur Anwendung gelangen können.
Im Betrieb des Motors 10 weist der Arbeitsprozessraum 22 Bereiche auf, die durch unterschiedliche Temperaturen gekennzeichnet sind0 Hierbei können die Temperaturen der unteren Wand 82 des Zylinderkopfes 14, sowie des Kolbenbodens 108, durchaus den Temperaturen entsprechen, wie sie sich bei Motoren bekannter Bauart einstellen.
Gemäß der Darstellung nach Fig. 1 ist vorgesehen, daß der Zylinderkopf 14 in an sich bekannter Weise mit Kühlwasser gekühlt ist, das eine allgemein übliche Temperatur von ca. 850C aufweist Gleichzeitig umspült dieses Kühlwasser die Rinvand 60 des Zylinder-Kolbenfuhrungsbereichs 25. Da dieser Bereich kaum eine nennenswerte thermische Belastung ausweist, dient diese Beaufschlagung weniger zur Kühlung als vielmehr zur Einstellung einer für das Schniermittel günstigen Temperatur.
Eine hohe Temperatur weist der Zylindermantel 76 des Arbeitsprozess raumes 22 auf.
Diese hohe Temperatur ist durch die Wårmeisolierung 74 diese Bereichs bewirkt.
Die zulässige Temperatur der Oberfläche eines Arbeitsprozessraum-Zylindermantels, wie 76, ist bei einem Motor gemäß der Erfindung nach oben hin praktisch nicht begrenzt, da der Arbeitsprozessraum, wie 22, und der Zylinder-Kolbenführungsbereich, wie 259 voneinander räumlich getrennt sind.
Grundsätzlich ist die HUhe der Temperatur eines Arbeitsprozessraum-Zylindermantels, wie 76, durch den Grad der Isolierung bestimmbar, wa: bei einer gegebenen Qualität eines Isoliermaterials ohne weiteres mittels einer entsprechenden Isolierdicke durchführbar ist.
Durch die Wand 74, 70 des Zylindermantels 76 des Arbeitsprozess= raumes 22 gelangt eine geringfügige Wärmemenge nach außen Diese Wärme menge wird von der Außenfläche 71 des Arbeitsprozessraumstückes 16 an die Außenluft abgegeben Die Länge des Temperaturübergangsbereichs 23 zwischen dem Zylinder= mantel 76 des Arbeitsprozessraumes 22 und dem Zylinder-Kolbenführungs= bereich 25, ist entsprechend des Temperaturunterschiedes dieser Bereiche bestimmbar. Das Gleiche gilt für den Temperaturübergangsbereich 29 des Kolbens 26.
Zweckmäßig kann die Temperatur der Oberfläche eines Arbeitsprozessraum-Zylindermantels,wie 76g zum Beispiel 6000C betragen. Zweckmäßig kann jedoch auch vorgesehen sein» daß die durchschnittliche Temperatur dieses Bereichs z.B. 1000°C oder noch mehr beträgt.
Die erhöhte Temperatur eines Arbeitsprozessraurn-Zylindermantels, wie 76D hat einen maßgeblichen Einfluß auf die Energiebilanz eines Verbrennungsmotors» wie 10.
Die Anordnung gemäß Fig. 1 macht deutlich, daß der Wärmeverlust durch Kühlung eines Arbeitszylinders» wie 12g nur noch einen kleinen Bruchteil dessen beträgt, was konventionelle Verbrennungsmotoren aufweisen.
Diese durch Kühlung nicht abgeleitete Wärmemenge bleibt somit für den Arbeitsprozess zur Energiewandlung im Arbeitsprozessraum, wie 22, erhalten. So liegt es auf der Hand, daß ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor einen erheblich verbesserten Nutzwirkungsgrad aufweist. Somit verbraucht ein Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung gegenüber einem konventionellen Verbrennungsmotor spezifisch erheblich weniger Brennstoff.
Zweckmäßig ist es, Verbrennungsmotoren gemäß der Erfindung mit einem sogenannten Langhub zu bauen, d.h., den Kolbenhub im Verhältnis zum Durchmesser des Arbeitsprozessraumes, wie 22, groß auszuführen.
Einem ArbeStsprozessraum, wie 22, eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung kann besonders vorteilhaft in an sich bekannter Weise vorverdichtete Luft durch einen Lufteinlaßkanal, wie 86, zugeführt sein.
Eine hohe Temperatur eines Zylindermantels, wie 76, eines Arbeits= prozessraumes, wie 22, bewirkt im wesentlichen zweierlei: Einmal eine spezifische Steigerung der Energieabgabe der Arbeitsprozessgase im Kolbenhubraum, wie 50. Zum anderen fällt bei einem Motor, wie 10, ein spezifisch größeres Volumen an hochwertiger Abwärme an. Dieses größere Volumen an hochwertiger Abwärme ist zur weiteren Energieumwandlung zweckmäßig nutzbar.
Bei einem Verbrennungsmotor, wie mit Fig. 1 dargestellt, wird fast die gesamte Abwärme des Motors von den Abgasen getragen. Das Schema gemäß Fig. 2 zeigt, wie dieses Volumen hochwertiger Abwärme zweckmäßig genutzt werden kann.
In Fig. 2 bezeichnet 130 einen Verbrennungsmotor der Art, wie mit Fig. 1 dargestellt. In dem Schaubild sind zwei Kreisläufe 140 und 150 dargestellt. In dem einen Kreislauf 140 wird ein Kühlmittel zur Kühlung eines Zylinderkopfes, wie 14 (siehe Fig. 1) und zur Beaufschlagung eines Zylinder-Xolbenführungsbereichs . wie 25, umgewälzt. Die Umwälzung des Kuhlmittels bewirkt eine Kuhlmfttelpumpe 141, die am Motor 130 angebracht ist. Durch die Kühlmittelpumpe 141 wird das Kühlmittel über eine Leitung 142 und 143 zu einem Kühler 144 gefördert, in dem sich das Kühlmittel abkühlt und dann über eine Leitung 145 in den Motor 130 zurückströmt. Zur Steuerung der Kühlmittelströmung weist der Eihlkreislauf 140 in an sich bekannter Weise eine Kurzschlußleitung 147 auf, der ein Regler 146 zugeordnet ist.
In dem anderen Kreislauf 150 strömt ein Arbeitsmittel, z.B. Wasser, das zur Energiewandlung dient. Zu dem Zweck ist in einem Verdampfer 152 ein Wärmeaustauscher 153 vorgesehen, an dem eine Abgasleitung 154 des Motors 130 angeschlossen ist. Der Wärmeaustausch zwischen den heißen Abgasen und dem Arbeitsmittel erfolgt durch die Wand von Wärmeaustauschrohren 153' hindurch. Hierbei verdampft das Arbeitsmittel unter einem hohen Druck. Nach erfolgter Wärmeabgabe strömt das Abgas über eine Leitung 154' in Richtung des Pfeiles "A" ins Freie.
Vom Verdampfer 152 strömt der hochgespanate Dampf über eine Leitung 155 zu einer Turbine 156g mittels der der Dampf unter Abgabe mechanischer Energie entspannt wird. Die Rotationsenergie der Turbine 156 ist über ein Untersetzungsgetriebe 157 auf eine Kurbelvelle 158 des Motors 130 übertragen.
Von der Turbine 156 strömt der entspannte Dampf über eine Leitung 159 zu einem Kondensator 160, in dem der Dampf verflüssigt wird. Es ist vorge= sehen, daß die Kondensationswärme des Dampfes durch eine Luftströmung die von einem Ventilator erzeugt sein kann, abgeführt wird. Von dem Vtrflüssiger 160 strömt das Kondensat in einen Kondensatbehälter 161, von wo aus dieses mittels einer Kondensatpumpe 162 in den Verdampfer 152 über eine Leitung 163 zurückgefördert wird.
Bei dem Verbrennungsmotor 170, gemäß Fig. 3.ist eine Kühlung einer Arbeitsprozessraum-Zylindermantelwand 172 mittels eines heißen Gases vorgesehen. Dieser Punkt betrifft den wesentlichen Unterschied gegenüber dem Motor gemäß Fig. 1. Mit Ausnahme des Arbeitsprozessraumstücks entspricht die Bauweise des Verbrennungsmotors gemäß Fig. 3 der Bauweise des Motors gemäß Fig. 1. Die folgende Beschreibung ist daher kürzer gefaßt.
Im Querschnitt längs durch einen Arbeitszylinder 176 weist der Ver= brennungsmotor 170, gemäß Fig. 3,vier Hauptteile auf und zwar, einen Zylinderkopf 178, ein Arbeitsprozessraumstück 180, ein Zylinder-Kolben= führungsstück 182 und ein Kurbelgehäuse 184.
Das Zylinder-Kolbenfthrungsstück 182 besteht aus einer Zylindermantel= wand 186 und einer äueren Motonsand 200, die im unteren Bereich durch eine waagrechte Wand 202 mit der Zylindermantelwand 186 verbunden ist.
In dem Zylindermantel 204 der Wand 186 gleitet ein Kolben 188, der durch eine Pleuelstange 206 bewegt ist. Durch ein oberes Lager 208 der Pleuelstange 206 ist ein Lagerbolzen 210 gesteckt, der im Kolben 188 befestigt ist. Das untere Lager 212 der Pleuelstange 206 bewegt sich auf einer Kurbelwellen-Kreisbahn 214, deren Durchmesser der Länge des Kolben= hubraumes 216 entspricht. Mit dem Punkt 218 ist der Mittelpunkt der Kurbel wellenlagerung in Kurbelgehäuse 184 bezeichnet, während der Punkt 220 den unteren Kolbenumkehrpunkt und der Punkt 222 den oberen Kolbenumkehrpunkt bezeichnet.
In der Längsausdehnung setzt sich der Kolben 188 aus drei Bereichen zusammen und zwar einem Kolbenhubraumkörper 190, einem Kolben-Temperaturüben gangsbereich 192 und einem Kolbenführungskörper 194, in den Ringnuten 196 für Kolbendichtringe 198 eingearbeitet sind. Auf der AuBenseite ist der Kolbenhubraumkörper 190 über seinen Umfang mit einer Wärmeisolierung 199 umgeben.
Auf das Zylinder-Kolbenführungsstück 182 ist dicht das Arbeitsprozess= raumstück 180 aufgesetzt bzw. befestigt. Das Arbeitsprozessraumstück 180 besteht aus der mit Kühlrippen 224 versehenen Zylindermantelwand 172, die über einen unteren Boden 226 in einem Stück mit einer äußeren Motorwand 228 verbunden ist. Die Motorwand 228 weist auf der einen Seite einen Kühigas-Eintrittskanal 230 und auf der anderen Seite einen Kühlgas-Aus-trittskanal 232 suf. Die Zylindermantelwand 172 des Arbeitsprozessraumes 174 und die lotoraußenwand 228, sowie der untere Boden 226 und eine untere Wand 234 es Zylinderkopfes 178 biiden zusammen eine Kammer 260, durch die ein gasförmiges Kühlmittel mit einer hohen Temperatur geleitet ist. Zwecks Vermeidung von Wärmeverlusten ist die Motoraußenwand 228 mit einer Schicht 236 einer Wärmeisolierung versehen.
Auf das Arbeitsprozessraumstück 180 ist dicht der Zylinderkopf 178 aufgeschraubt, dessen Lufteintrittskanal 238 und Abgasaustrittskanal 240 durch jeweils ein Ventil 242, 244 gesteuert ist. Der Zylinderkopf 178 weist eine Kammer 246 auf, die von einem flüssigen Kuhlmittel durchströmt ist. Durch die untere Wand 234 des Zylinderkopfes 178, die den Arbeits= prozessraum 174 begrenzt, ist ein Brennstoffzuführungskanal 248 gerührt, dessen Austrittsöffnung 250 in den Arbeitsprozessraum 174, 254 mündet.
Die Länge des Kolbens 188 ermittelt sich aus der Addition der Länge des Kolbenführungskörpers 194, des Kolben-Temperaturübergangsbereichs 192 und des Kolbenhubraumkörpers 190.
Die Länge des Kolberhubraumkörpers 190 entspricht dem Kolbenweg 216 zwischen den beiden Kolbenumkehrpunkten 220 und 222.
Die Länge des Zylinder-Kolbenführungsbereichs 85, in dem der Kolben 188 geführt und abgedichtet ist, entspricht der Gesamtlänge des Kolbens 188, abzüglich der Länge eines Zylinder-Temperaturübergangs= bereichs 252.
Die Länge des Zylindermantels 175 des Arbeitsprozessraumes 174 entspricht der Länge des Kolbenweges zwischen den beiden Kolbenumkehr= punkten 220 und 222, plus der Länge eines kleinen Raumes 254 zwischen der unteren Zylinderkopfwand 234 und der Oberkante 191 des Kolbens i88 in seiner oberen Umkehrstellung 222.
Die Gesamtlänge des Arbeitszylinders 176 ermittelt sich aus der Addition der Länge des Arbeitsprozessraumes 174, plus der Länge des Zylinder-Temperaturübergangsbereichs 252, plus der Länge des Zylinder-Kolbenführungsbereichs 185.
In dem Arbeitszylinder 176 ist der Kolben 188 im Schnitt in seiner unteren Umkehrstellung 220 und strichpunktiert in seiner oberen Umkehr; stellung 222 eingezeichnet. Die Differenz zwischen den beiden Kolben=-stellungen entspricht der Länge des Arbeftshubraumes 216.
Beim Hub des Kolbens gleitet der Kolbenführungskörper 194 an der Mantelwand 204 innerhalb des Zylinder-Kolbenführungsbereichs 185, während sich der Kolbenhubraumkörper 190 im Arbeitszylinder 176 berühri;sfrei bewegt, wie dies ein Ringspalt 256 in der Darstellung klar erkennen läßt.
Der Motor 170 arbeitet im Viertakt, durch ansaugen, verdichten, arbeiten und ausstoßen, bei entsprechenden Stellungen der Ventile 242, 244.
Die Einspritzung eines Kraftstoffs erfolgt durch die Einspritzdüse 250 in den Arbeitsprozessraum 174, 254, im Bereich des oberen Kolbenumkehrpunktes 222, in hochverdichtete heiße Luft, mit der sich der Brennstoff vermischt und durch Selbstzündung entzündet.
Auch hier versteht es sich, daß auch andere an sich bekannte Verbrennungsverfahren zur Anwendung gelangen können.
Zur Kühlung ist der Zylinderkopf 178 von Kühlwasser durchflossen, das auch durch eine Kammer 258 des Zylinder-Kolbenführungsstücks 182 geleitet ist und für eine günstige Betriebstemperatur der Gleitfläche 204 des Kolbenführungsbereichs 185 sorgt.
Im Betrieb des Motors 170 ist die Wand 172 des Arbeitsprozessraumes 174, die aus einem Material mit relativ guten Wärmeleiteigenschaftenw wie Stahl, besteht, von einem Kühlgas, das eine hohe Eintrittstemperatur aufweist, wie zum Beispiel 5O00C oder 5000C, umströmt. Dabei strömt das heiße Kühlgas durch den Kanal 250 in die Kühlkammer 260 ein, nimmt von der mit Kühlrippen 224 versehenen Wand 172 des Arbeitsprozessraumes 174 Wärme auf und strömt aus der Kühlkammer 260 durch den Kanal 252 wieder aus.
Die hohe Temperatur des Arbeitsprozessraum-Zylindermantels 175 bewirkt, daß bei einem Expansionsvorgang der Verbrennungsgase im Arbeits= prozessraum 174 ein spezifisch größeres Wärmepotential zur Energiewand lung zur Verfügung steht, woraus ein verbesserter Nutzwirkungsgrad des Verbrennungsmotors resultiert.
Gleichzeitig fällt bei dem erfindungsgemäßen Motor gegenüber einem Verbrennungsmotor gemäß dem Stand der Technik ein wesentlich größeres Volumen an hochwertiger Abwärme an, die zu einem Teil von den Abgasen getragen und zum anderen Teil von dem heißen Kuhlgas transportiert wird.
Fig. 4 veranschaulicht, wie diese von den Abgasen und dem Kühlgas getragene hochwertige Abwärme genutzt werden kann.
Im Mittelpunkt des Schaubilds gemäß Fig. 4 steht ein Verbrennungs= motor 270 mit vier Arbeitszylindern, der Art,wie mit Fig. 5 dargestellt.
Die Abgase des Motors 270 strömen durch 4 Abgaskanäle 272 in eine Abgas-Sammelleitung 274, die an einem in einem Verdampfer 276 angeord= neten Abgas-Wärmeaustauscher 278 angeschlossen ist. Nach Durchströmung des Abgas-Wärmeaustauschers 278 sind die Abgase über eine Leitung 274 ins Freie geführt. Der Motor 270 weist vier Kühlkammern, wie 260(siehe Fig. )) auf, durch die ein Kühlgas strömt, das hierbei Wärme von der Zylindermantelwand , wie 172, von Arbeitsprozessräumen, wie 174, aufnimmt.
Die vier Kühlkammern, wie 260, weisen je einen Kühlgas- EintrittskanaL 280 auf, die von einer Kühlgas-Rücklaufleitung 282 abzweigen, sowie je eilen Kühlgas-Austrittskanal 284, die in eine Kühlgas-Sammelleitung 286 münden.
Die Kühlgas-Sammelleitung 286 und die Kühlgas-Rücklaufleitung 282 sind an einem im Verdampfer 276 befindlichen Wärmeaustauscher 288 angeschlossen, womit ein Strömungskreislauf 290 für das Kühlgas gebildet ist Ein Un walzgebläse 292 fördert das Kühlgas durch den Kreislauf 290 in Richtung der Pfeile "B" und "C". Der Abgas-Wärmeaustauscher 278 und der Kühlgas-Wärmeaustauscher 288 im Verdampfer 276 geben jeweils durch die Wand von Wärmeaustauschrohren 278' und 188' hindurch Wärme an ein Arbeitsmittel ab.
Das Arbeitsmittel, z.B. Wasser, verdampft hierbei unter einem hohen Druck und strömt vom Verdampfer 276 über eine Leitung 294 zu einer Turbine 296, in der der Dampf zur Erzeugung von Rotationsenergie entspannt wird.Die von der Turbine 296 erbrachte Leistung wirkt über ein Untersetzungsgetriebe 298 auf eine Kurbelwelle 300 des Motors 270. Von der Turbine 296 strömt der entspannte Dampf über eine Leitung 302 in einen durch Luft gekühlten Kondensator 304, in dem sich der Dampf verflüssigt. Von dem Kondensator 304 strömt das Kondensat in einen Sammelbehälter 306, von dem aus die Flüssig keit mittels einer Kondensatpumpe 308 in den Verdampfer 276 über eine Leitung 310 zurückgefördert wird.
Die Kühlung eines Zylinderkopfes, wie 178, des Motors 270 und die Beaufschlagung einer Zylinderwand, wie 186, eines Zylinder-Kolbenführungs= bereichs, wie 183, erfolgt mittels eines flüssigen KWhlmittels, das in einem Kiihikreislauf 312 geführt ist. In dem Kreislauf 312 wird das Kühl= mittel durch eine Kühlmittelpumpe 314 umgewälzt. Hierbei strömt das Kühlmittel über einen Kühler 316 und einer Leitung 317 zurück in den Motor 270. Der Kuhlkreislauf 312 weist eine Kurzschlußleitung 318 auf, mittels der die Strömung des Kühlmittels unter Umgehung des Kuhlers 316 mittels eines Reglers 320 gesteuert isto Fig. 5 zeigt eine Gruppe von zwei stationären Verbrennungsmotoren 330, 331, gleicher Bauweise deren gemeinsame Abwärme zur Aufheizung eines Arbeitsmittels zur Energiewandlung genutzt ist.
Diese Anordnung zeichnet sich durch eine besonders hohe WirtschaSt= lichkeit aus. Die Motor9330, 331 sind nach der Bauart, wie mit Fig. 3 dargestellt, gebaut.
Den Arbeitsprozessräumen, wie 174 (siehe Fig0 3), der Motoren 330, 331 sind demnach Kuhlkammern, wie 260, zugeordnet, die von einem heißen Kühlgas, das z.B. eine Temperatur von 4000C aufweist, durchströmt sind.
Jeder der Verbrennungsmotoren 330, 331 weist acht Arbeitszylinder, wie 176, auf. Somit sind jedem der Motoren 330, 331, acht Abgaskanäle 332 zugeordnet, die an je eine Abgas-Sammelleitung 334 angeschlossen sind.
Die beiden Sammelleitungen 334 münden in eine Abgas-Hauptleitung 336.
Weiter weisen die Motoren 330, 331, entsprechend der Anzahl ihrer Arbeitszylinder, je acht Küklgas -Eintritts stut zen 338 auf, die von je einer Kuhlgas-Verteilerleitung 340 abzweigen, sowie je acht Kühlgas-Austrittstutzen 342, die in Je eine Kühlgas-Sammelleitung 344 münden.
Die beiden Kühlgas-Verteilerleitungen 340 sind an einer Kuhigas-Zuleitung 346, angeschlossen, während die beiden Kuhlgas-Sammelleitungen 344 in eine Künlgas-Ableitung 348 münden.
Die in der Abgas-Hauptleitung 336 und in der KuBlgas-Ableitung 348 geführte Abwärme der Verbrennungsmotoren 330, 331 ist einem Verdampfer 350 zugeführt. Der Verdampfer 350 weist zwei Wärmeaustauscher 352 und 354 auf.
An den einen Wärmeaustauscher 352 ist die Abgas-Hauptleitung 336 angeschlos= sen. Nach Durchströmung des Abgas-Wärmeaustauschers 352 sind die Abgase über eine Leitung 336' ins Freie gerührt.
An dem anderen Wärmeaustauscher 354 sind die beiden Kühlgasleitungen 346 und 348 angeschlossen. Auf diese Weise ist ein Kreislauf 358 für das KühLgas gebildet, das durch eine Kühlgas-Fördereinrichtung 360 umgewälzt wird.
Die Strömungsrichtung der Wärmeträger in den Leitungen ist durch Pfeile anschaulich dargestellt.
Bei der Durchströmung des Wärmeaustauschers 354 im Verdampfer 350 durch das Motorenkühlgas gibt dieses Wärme durch die Wand von Wärmeaus= tauschrohren 354t hindurch an ein Arbeitsmittel,z.B. Wasser, ab In gleicher Weise nimmt das Arbeitsmittel in dem Verdampfer 350 über den Wärmeaustauscher 352 Wärme von den Abgasen auf Das Arbeitsmittel verdampft hierbei unter einem hohen Druck und strömt in einem Arbeitskreislauf 362, in gleicher Weise, wie mit den Schaubildern gemäß Fige 2 und 4 dargestellt, über eine Turbine 364 zur Erzeugung mechanischer Energie zu einem Kondensator 366 und von dort mittels einer Kondensatpumpe 368 in den Verdampfer 350 zurück.
Den Motoren 330, 331, sowie der Turbine 364 ist je ein Generator 370 zur Erzeugung elektrischen Stroms zugeordnet. 369 bezeichnet eine Antriebswelle für einen Generator 370 Gemäß Fig. 5 sind der Anlage zur Gewinnung von mechanischer Energie aus Abwärme zwei Verbrennungsmotoren zugeordnet.Zweckmäßig können einer solchen Anlage auch fünf oder zehn und mehr Verbrennungsmotoren, wie 330, zugeordnet sein Die änderung der Energiebilanz, die die Erfindung bewirkt, eröffnet neue Möglichkeiten. Mit der Darstellung wurden hierzu Beispiele aufge= zeichnet, die verdeutlichen, daß die Erfindung eine wesentliche Reduzierung des spezifischen Brennstoffverbrauchs bewirkt; woraus letztlich eine Verringerung der Umweltbelastung resultiertO L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche mit Maßnahmen zur Beeinflussung des Vorgangs in einem Arbeitsprozess= raum zur Verbesserung des Nutzwirkungsgrades, gekennzeichnet durch eine Steigerung des Wärmepotentials der Arbeitsprozessgase innerhalb eines Arbeitsprozessraumes, durch eine Verringerung der Temperaturun= terschiede zwischen heißen Arbeitsprozessgasen und der Innenfläche des Arbeitsprozessraumes 2. Verbrennungsmotor, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung von Temperaturunterschieden zwischen heißen Arbeitsprozess gasen und der Innenfläche (76, 175) des Arbeitsprozessraumes (22, .74) sich über eine so große Wandfläche erstreckt, so daß nahezu die gesamte Abwärme des Motors innerhalb eines hochvertigen Temperaturbereichs liegt (Fig. 1-5).

5. Verbrennungsmotor, nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Maßnahmen, die bewirken, daß im Betrieb des Verbrennungsmotors ein Zylindermantel (76, 173) des Arbeitsprozessraumes (22, 174) hohe Temperaturwerte auf= weist, so daß nahezu die gesamte Abwärme des Motors innerhalb eines hochwertigen Temperaturbereichs liegt (Fig. 1 und 3).

4. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefluß durch die Wand (70, 74, 172) eines Zylindermantels (76, 175) des Arbeitsprozessraumes (22, 174) derart bestimmt ist, so daß sich im Betrieb des Verbrennungsmotors eine durch= schnittliche Temperatur der Zylindermantelfläche (76, 175) des Arbeits= prozessraumes (22, 174) einstellt, die zwischen 200 Grad Celsius und 100000 oder einer noch höheren Temperatur liegt (Fig. 1-5).

5 Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (76) des Arbeitsprozessraumes (22) zur Vermeidung von Wärmeverlusten wärmeisoliert ist (Fig. 1).

6. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch die gekennzeichnet, daß Wärmeisoliermasse eine Innenwand (76) des Arbeits= prozessraumes (22) bildet (Figo 1) 7. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Masse zur Vermeidung von Wärmeverlusten durch die Zylindermantelwand (74) des Arbeitsprozessraumes (22) ein Stoff mit kleiner Wärmeleitzahl ist wie zum Beispiel Keramik (Fig 1).

8. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergenannten Anspruches dadurch gekennzeichnet, daß fast die gesamte Abwärme des Verbrennungsmotors von den Abgasen getragen wird (Fig 1 und 2) 9. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß Abwärme des Verbrennungsmotors mit einem hohen Temperaturwert,sowohl durch Abgase als auch von einem Strömungsmittel getragen wird, das mindestens die durch eine Zylindermantelwand (172) eines Arbeitsprozessraumes (174) abgeleitete Wärme aufnimmt (Fig. 5,4 u05).

10 .Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Strömungsmittels, das Abwärme mindestens von der Zylindermantelwand (172) des Arbeitsprozessraumes (174) abführt, übrr 1800 zu C und vorzugsweise über 2500C liegt (Fig. 3w 4 u. 5).

11 Verbrennungsmotor» nach einem der vorhergenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel, das Abwärme mindestens von der Zylindermantelwand (172) des Arbeitsprozessraumes (174) abführt, ein Gas ist (Fig. 3,4 und 5).

12.Verbrennungsmotors nach einem der vorhergenannten Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (26g 188) außerhalb des Arbeitsprozess= raumes (22, 174) geführt und abgedichtet ist (Fig. 1 und 3).

13. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß die Zylindermantelfläche (z,B, 23, 24, 76) eines Arbeitszylinders (12D 176) zwei räumlich getrennte Bereiche aufweist, die sich in der Temperatur wesentlich unterscheiden, wobei der eine Zylindermantelbsreich (76, 173) eine hohe Wandtemperatur aufweist und den Arbeitsprozessraum (222 174) begrenzt und der andere Zylinder= mantelbereich (24g 204) eine niedrige Wandtemperatur aufweist und zur Führung und Abdichtung des Kolbens (26, 188) dient (Fig. 1 und 3).

14. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß der Zylindermantel (763 173) des Arbeitsprozess= raumes (22g 174) und der Zylindermantel (24, 204) zur Kolbenführung auf einer Längsachse liegen und voneinander räumlich getrennt sind (Fig 1 und 3).

15. Verbrennungsmotor» nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet3 daß die Länge eines Arbeitshubraumes (50, 216) im Verhältnis zum Durchmesser des Arbeitshubraumes groß ausgeführt ist, zwecks Erzielung einer verhältnismäßig großen Zylindermantelfläche (769 173) des Arbeitsprozessraumes (22, 174) (z.B. Fig. 1) 16. Verbrennungsmotor» nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zylindermantelwand (172) eines Arbeitsprozess raumes (174) aus einem Material mit verhältnismäßig guter Wärmeleit= fähigkeit, z.B. Stahl» besteht, die durch ein Strömungsmittel bei einem hohen Temperaturniveau gekühlt wird, wobei die Zylindermantel= wand (172) vorzugsweise mit Kühlrippen (224) versehen ist (Fig. 3).

17. Verbrennungsmotors nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (26, 188) einen Kolbenführungskörper (28, 194) und einen Kolbenhubraumkörper (30, 190) aufweist, wobei der Kolbenfrungskörper (28, 194) zur Aufnahme der Kolbendichtung (34, 198) und zur KolbenfLihrung im Arbeitszylinder (12, 176) dient und der Kolben= hubraumkörper (30, 190) in den Arbeitsprozessraum (22, 174) eintaucht (Fig. 1und3).

18.Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylindermantel (z.B. 23, 24, 76) des Arbeitszylinders (12, 176) und dem Hubraumkörper (30, 190) des Kolbens (26, 188) ein Spalt (118, 256) vorgesehen ist, so daß diese Einheiten zueinander berührungsfrei sind (Fig. 1 und 3).

19.Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenhubraumkörper (30, 190) vorzugsweise auf der der Zylindermantelwand (76, 173) zugewandten Seite wärmeisoliert ist (Fig. 1).

20 Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Länge eines Arbeitszylinders (12, 176) im wesentlichen aus der Addition des doppelten Kolbenweges zwischen den beiden Kolbenumkehrpunkten (z.B. 54, 56) und der Länge des Kolben= fiihrungskörpers (30, 190) ermittelt (Fig. 1 und 5).

21 Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Länge des Zylindermantels (24, 204) zur Kolbenführung im wesentlichen aus der Addition eines Kolbenweges zwischen den beiden Kolbenumkehrpunkten (z.B. 54, 56) und der Länge des Kolbenführungskörpers (28, 194) ermittelt (Fig. 1 und 3).

,'2.Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Länge eines Kolbens (26, 188) im wesentlichen aus der Addition der Längen des Kolbenhubraumkörpers (30, 190) und der Länge des Kolbenführungskörpers (28 194) ermittelt (Fig. 1, 3).

23. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß die Eintauchtiefe des Kolbenhubraumkörpers (30, 190) in den Arbeitsprozessraum (22, 174) dem Arbeitshub des Kolbens (26, 188) zwischen den Kolbenumkehrpunkten (54/56g 220/222) entspricht (Fig. lund 3).

24. Verbrennungsmotor» nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Kolbenhubraumkörpers (30, 190) dem Kolbenweg zwischen den Kolbenumkehrpunkten (54, 56) entspricht (Fig. 1 und 3) 25. Verbrennungsmotor» nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zylindermantels (76g 173) des Arbeitsprozessraumes (22g 174) im wesentlichen dem Kolbenweg zwischen dem oberen und dem unteren Kolbenumkehrpunkt (54/56g 220/222) entspricht )Fig. 1 und 3).

26. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor brennstoffreie Luft ansaugt und verdichtet und in die verdichtete Luft im Bereich des oberen Kolbenumkehrpunktes (56, 222) Brennstoff in den Verbrennungsraum (z.3. 22, 80) eingespritzt wird (Fig. 1 und 3).

27. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß der Kolbenführungsbereich (25> 183) des Arbeits= zylinders (12 176) vorzugsweise mit dem gleichen Kühlmittel beaufschlagt ist, wie die Kühlkammer (106, 246) des Zylinderkopfes (14> 178) (Fig. 1-5).

28. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß ein Arbeitszylinder (76) drei voneinander getrennt angeordnete Kühlzonen (246, 258, 260) aufweist, denen zwei in der Temperatur unterschiedliche Kühlkreisläufe (290, 312) zugeordnet sind, wobei ein Kuhikreislauf (312) mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur des Kuhlmittels dem Zylinderkopf (178) und dem Kolben= führungsbereich (183) des Arbeitszylinders (176) zugeordnet ist und der andere Kühlkreislauf (290), der eine hohe Temperatur des Kühl mittels aufweist, dem Zylindermantel (173) des Arbeitsprozessraumes (174) zugeordnet ist (Fig. 3 und 4).

29. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor im Querschnitt längs durch den Arbeitszylinder (12, 176) in vier hauptbereiche unterteilt ist und zwar in einen Zylinderkopf (14, 178), einem Arbeitshubraum (50, 216), einem Zylinder-Kolbenführungsbereich (25, 183) und einem Kurbel= gehäuse (20, 184) (Fig0 1-5).

30. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung der im Brennstoff gebundenen Energie in mechanische Energie in mindestens zwei Phasen erfolgt, wobei die Eergieumwandlung der 1. Phase im Hochtemperaturbereich liegt und zur Energieumwandlung der zweiten Phase Abwärme des Motors eines hoch= wertigen Temperaturbereichs genutzt ist (Fig0 2, 4, 5).

31. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung der im Brennstoff gebundenen Energie unter stufenweiser Umwandlung der Wärmeenergie der Brenngase in mecha= nische Energie mittels verschieden wirksamer Einrichtungen erfolgt (Fig 2, 4, 5)o 32. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Phase eine Energieumwandlung durch den Expansionsdruck von Verbrennungsgasen auf mindestens einen Kolben (26, 188), erfolgt (Fig0 1 und 3).

53. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung der im Brennstoff gebundenen Energie in mechanische Energie zuerst innerhalb und dann außerhalb des Arbeitsprozessraumes (22, 174) erfolgt (Fig -2, 4, 5).

540 Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung der im Brennstoff gebundenen Energie in mechanische Energie mittels verschiedener phylikalischer Vorgänge erfolgt (Fig . 2).

95. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitsmittel in einem Verdampfer (152) mittels der Abwärme des Verbrennungsmotors unter hohem Druck verdampft wird und der Dampfdruck mittels eines Energiewandlers, wie eine Turbine (156)> in mechanische Energie umgesetzt wird, wonach der Arbeitsmitteldampf im einem Verflüssiger (160) verflüssigt und das Kondesat mittels einer Kondensatpumpe (162) in den Verdampfer (152) zurückgefördert wird (Fig. 2, 4, 5)0 36. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsleistung des Energiewandlers (156), der Abwärme des Motors in mechanische Energie umsetzt, auf eine Abtriebswelle (158) des Motors übertragen ist (z.B. Fig. 2).

37. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitsmittel durch heiße Abgase des Verbrennungs= motors aufgeheizt wird (Fig. 2).

38. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß das Arbeitsmittel sowohl durch heiße Abgase, als auch durch heiße Kühlgase des Verbrennungsmotors aufgeheizt wird (Fig. 4,5).

39. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße KEhlgas in einem Kreilauf (290, 358) umgewälzt wird, wobei das Kühlgas Wärme an ein Arbeitsmittel zur Energiewandlung abgibt (Fig. 4, 5).

40. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Wärmeverlusten Teile der Motorenanlage, mit denen hochwertige Abwärme des -Verbrennungsmotors geführt wird, wie Leitungen (154), Motoraußenwand (228) usw., eine Wärmeisolierung aufweisen.

41. Verbrennungsmotor, nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl stationär angeordneter Verbrennungs= motoren (330. 331) zu einer Einheit zusammengefaßt sind, deren gemeinsame Abwärme zum Betrieb eines Energiewandlers zur Erzeugung mechanischer Energie, wie eine Dampfturbine (364), genutzt ist (Fig. 5).