DE4023299A1 - Heat engine with continuous heat supply - has method of controlling compression, and gas throughput - Google Patents

Heat engine with continuous heat supply - has method of controlling compression, and gas throughput

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Abstract

The heat engine operates with a continuous heat supply and displacement engines (2, 13) for compression and expansion. The displacement engines incorporate control arrangements (6, 7; 18, 19) and the heat supply is controllable. At given engine speeds, at least two of three quantities are variable. The quantities are compression, max. process temp. and the throughput of gas per rotation. USE/ADVANTAGE - Internal continuous combustion (IKV) engine with outstanding part-load behaviour.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmekraftmaschine mit konti­ nuierlicher Wärmezufuhr, die in mehreren Regelgrößen an den Lei­ stungsbedarf anpaßbar ist.The invention relates to a heat engine with conti Nuclear heat supply, which is available in several controlled quantities at the Lei is customizable.

Bei vielen Antrieben, insbesondere bei Fahrzeugantrieben, werden Leistungsabgaben unterschiedlichster Größenordnung von derselben Antriebsmaschine verlangt- Das Verbrauchsverhalten im Teillastbe­ reich muß daher - insbesondere heute, da man die Kohlendioxydbe­ lastung der Atmosphäre reduzieren will, - ein maßgebliches Kriterium darstellen.With many drives, especially with vehicle drives Achievements of different sizes of the same Drive machine demands - The consumption behavior in the partial load must therefore be rich - especially today, since the carbon dioxide wants to reduce the burden on the atmosphere - a key criterion represent.

Der Dieselmotor hat ein gutes Teillastverhalten und einen ent­ sprechend geringen Verbrauch. Jedoch ist er vergleichsweise aufwendig und weist andere Schadstoffe im Abgas auf, die bisher nur schwierig zu neutralisieren sind.The diesel engine has good part-load behavior and ent speaking low consumption. However, it is comparatively complex and has other pollutants in the exhaust gas, which so far only are difficult to neutralize.

Der Ottomotor mit geregeltem Dreiwegekatalysator stellt heute in puncto Abgasqualität den Stand der Technik dar, an dem andere Wärmekraftmaschinen sich messen lassen müssen. Jedoch ist das Teillastverhalten des Ottomotors wegen der Quantitätsregelung nicht optimal.The gasoline engine with regulated three-way catalytic converter provides represents the state of the art in terms of exhaust gas quality today other heat engines have to be measured. However is the part-load behavior of the gasoline engine due to the quantity control not optimal.

Die Gasturbine hat auch ohne Katalysator ein sehr schadstoffarmes Abgas. Jedoch sind - insbesondere in unteren Leistungsberei­ chen - die Verbrauchswerte im Teillastbereich extrem hoch, sodaß sich die Gasturbine bisher nicht durchsetzen konnte.The gas turbine has a very low level of pollutants even without a catalyst Exhaust gas. However - especially in lower performance areas chen - the consumption values in the partial load range extremely high, so The gas turbine has so far not been able to establish itself.

Im Nachfolgenden wird eine völlig neue Wärmekraftmaschine vorge­ stellt, die auf einer Wärmekraftmaschine mit Verdrängungsmaschinen und mit innerer kontinuierlicher Verbrennung aufbaut (IKV- Maschine). Eine derartige Maschine ist z. B. aus DE 33 01 728 C2 bekannt. Bei der erfindungsgemäßen Maschine sind aber bei jeder Maschinendrehzahl mit einfachen Mitteln drei verschiedene Regelgrößen veränderbar:In the following, a completely new heat engine is featured represents that on a heat engine with displacement machines and builds up with internal continuous combustion (IKV- Machine). Such a machine is e.g. B. from DE 33 01 728 C2 known. In the machine according to the invention, however each machine speed with three simple means Controllable variables changeable:

  • - die durchzusetzende Gasmenge pro Umdrehung,- the amount of gas to be enforced per revolution,
  • - die Verdichtungshöhe,- the level of compaction,
  • - die Menge des zugeführten Treibstoffs und damit die Höhe der Maximaltemperatur.- The amount of fuel supplied and thus the amount the maximum temperature.

Weiter hinten wird gezeigt, daß durch entsprechende Steuerung der verschiedenen Regelgrößen ein überragendes Teillastverhalten erwartet werden kann.It is shown further below that by appropriate control of the different control variables an outstanding part-load behavior can be expected.

Weiterhin beinhaltet die erfindungsgemäße Wärmekraftmaschine gleichzeitig die Funktion eines stufenlosen Getriebes, so daß sie in Verbindung mit einem einfachen nur zwei- oder dreistufigen Getriebe verwendet werden kann.The heat engine according to the invention also includes at the same time the function of a continuously variable transmission, so that them combined with a simple only two or three step Gear can be used.

Durch Steuerung der Wärmekraftmaschine kann auch ein Motor­ bremsmoment bis zu einer erheblichen Stärke gezielt eingestellt werden. A motor can also be controlled by controlling the heat engine braking torque is set to a considerable degree will.  

Die Maschine selber ist wie eine einwellige Gasturbine relativ wenig aufwendig. Zwei "Innenzahnradmaschinen" fungieren als Verdichter und Kraftmaschine und weisen somit nur jeweils zwei ausschließlich drehende Teile mit ausgeglichenen Massen und einfachen Formen auf. Die Regeleinrichtungen sind Schieber im Gehäuse oder Rückschlagventile im Verdichter. Darüber hinaus sind wie bei einer Gasturbine ein Wärmetauscher und eine Brennkammer sowie weitere Hilfsgeräte wie Starter, Lichtmaschine usw. erforderlich. In der Abgasqualität, der Laufruhe, der Länge der War­ tungsintervalle und der Vielstoffähigkeit ist der erfin­ dungsgemäße Wärmekraftmaschine ebenfalls der Gasturbine ver­ gleichbar, die in diesen drei Punkten bekanntlich den Otto- und Dieselmotoren deutlich überlegen ist.The machine itself is relative like a single-shaft gas turbine not very expensive. Two "internal gear machines" act as Compressor and engine and thus only have two each only rotating parts with balanced masses and simple Forms on. The control devices are sliders in the housing or check valves in the compressor. In addition, are like in the case of a gas turbine, a heat exchanger and a combustion chamber, and additional auxiliary devices such as starters, alternators etc. are required. In the exhaust gas quality, the smoothness, the length of the goods intervals and the multi-substance ability is the invented heat engine according to the invention also the gas turbine ver comparable, which is known to the Otto and Diesel engines is clearly superior.

Anhand der Fig. 1-6 sollen die Maschinen und ihre Regelung sowie das Verbrauchsverhalten beschrieben werden.The machines and their control and the usage behavior will be described with reference to FIGS. 1-6.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine sei anhand der Fig. 1 erläutert.The structure of the heat engine according to the invention will be explained with reference to FIG. 1.

Fig. 1a zeigt das Prinzip einer erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine, die bei einer relativ geringen Wellendrehzahl für den oberen Teillastbereich eingestellt ist, Fig. 1b eine Einstellung bei höherer Wellendrehzahl für den unteren Teillastbereich. FIG. 1a shows the principle of a heat engine according to the invention, which is set at a relatively low shaft speed for the upper part-load range, Fig. 1b is a setting at a higher shaft speed for the lower partial load range.

Ein Drehkolbenverdichter 2 der nach dem Prinzip der Zahnringmaschine aufgebaut ist, weist einen "innenverzahnten" Zahnring 3 und ein "außenverzahntes" Zahnrad 4 auf. Zahnring 3 und Zahnrad 4 seien dabei durch ein (nichtgezeichnetes) außenliegendes Zahnrad­ getriebe so gekoppelt, daß sie berührfrei drehen.A rotary piston compressor 2, which is constructed according to the principle of the gear ring machine, has an “internally toothed” tooth ring 3 and an “externally toothed” gear wheel 4 . Toothed ring 3 and gear 4 are coupled by a (not shown) external gear so that they rotate without contact.

Um den Zahnring liegt ein Ringraum 5 im Gehäuse, der durch Sperrelemente 6, 7, 9 in Ringraumabschnitte getrennt wird.Around the toothed ring there is an annular space 5 in the housing, which is separated into annular space sections by blocking elements 6, 7, 9 .

Der Drehkolbenverdichter 2 saugt durch die Ansaugöffnung 1 und durch Öffnungen im Zahnring 3 Außenluft in die sich vergrößernden Zahnlücken. Bei weiterem Verdrehen gerät die zu einer Zahnlücke gehörige Öffnung im Zahnring unter die ersten Sperrelemente 6, 7. Der Inhalt der Zahnlücke ist damit abgeschlossen und wird bei weiterem Verdrehen polytrop verdichtet. Durch Relativverdrehung der beiden Sperrelemente 6, 7 kann die Verdichtungshöhe verändert werdenThe rotary piston compressor 2 sucks outside air through the suction opening 1 and through openings in the toothed ring 3 into the increasing tooth gaps. Upon further rotation, the opening in the toothed ring belonging to a tooth gap comes under the first locking elements 6, 7 . The content of the tooth gap is thus completed and is further compressed polytropically when it is turned further. The compression height can be changed by relative rotation of the two locking elements 6, 7

Wenn sich die Öffnung im Zahnring zum HD-Ringraumabschnitt 8 öffnet, wird der Zahnlückeninhalt in den Hochdruckraum entleert, bis die Öffnung in Zahnring unter dem zweiten Sperrelement 9 hin­ durchgleitet und wieder zum Niederdruckraum geöffnet wird und die Zahnlücke wieder gefüllt wird.When the opening in the toothed ring opens to the HP annular space section 8 , the tooth space content is emptied into the high pressure space until the opening in the toothed ring slides under the second locking element 9 and is opened again to the low pressure space and the tooth space is filled again.

Durch Verstellen der ersten Schieber 6, 7 kann das Ansaugvolumen pro Umdrehung und die Verdichtungshöhe verändert werden. (Die erste Drehkolbenmaschine kann aber auch in den Zahnringöff­ nungen mit Rückschlagventilen versehen sein, die erst dann öffnen, wenn der Zahnlückendruck über dem Druck pv hinter dem Ver­ dichter liegt.By adjusting the first slide 6, 7 , the intake volume per revolution and the compression height can be changed. (The first rotary piston machine can also be provided with check valves in the Zahnringöff openings, which only open when the tooth gap pressure is above the pressure p v behind the compressor.

Die Einstellung von Fördermenge und Verdichtungsdruck erfolgt dann über das Abführvolumen der zweiten Drehkolbenmaschine, das Ansaugvolumen der ersten Verdrängermaschine und die Höhe der Tem­ peratur vor der zweiten Drehkolbenmaschine.The delivery rate and compression pressure are set then about the discharge volume of the second rotary lobe machine, the Intake volume of the first displacement machine and the height of the tem temperature in front of the second rotary lobe machine.

Ein derartiger "Verdichter" sollte einen günstigeren Wirkungsgrad v aufweisen als ein ausschließlich schiebergesteuerter Verdichter.Such a "compressor" should have a more favorable efficiency v than an exclusively slide-controlled compressor.

In Fig. 1a hat man ein großes Ansaugvolumen pro Umdrehung und eine relativ hohe Verdichtung, in Fig. 1b hat man ein geringes Ansaugvolumen pro Umdrehung und eine geringe Verdichtung. In Fig. 1a you have a large intake volume per revolution and a relatively high compression, in Fig. 1b you have a low intake volume per revolution and a low compression.

Vom Verdichter strömt die Frischluft zum Wärmetauscher 10, wo sie aufgeheizt wird, und von dort zur Brennkammer 11, wo Treibstoff zugeführt und verbrannt wird.The fresh air flows from the compressor to the heat exchanger 10 , where it is heated, and from there to the combustion chamber 11 , where fuel is supplied and burned.

Das aufgeheizte Rauchgas strömt zu einer zweiten Drehkolbenmaschine 13, die im Aufbau mit Zahnring 15 und Zahnrad 16, sowie den Sperrelementen 14, 18, 19 und dem Ringraum 17 im Gehäuse der ersten Drehkolbenmaschine 2 entspricht und ein größeres Maximal­ schluckvolumen pro Umdrehung aufweist.The heated flue gas flows to a second rotary lobe machine 13 , which corresponds to the construction with gear ring 15 and gear 16 , as well as the locking elements 14, 18, 19 and the annular space 17 in the housing of the first rotary lobe machine 2 and has a larger maximum swallowing volume per revolution.

Die zweite Drehkolbenmaschine 13 arbeitet in Umkehrung der ersten als Kraftmaschine.The second rotary piston machine 13 works in reverse of the first as an engine.

Mit Hilfe der verstellbaren Sperrelemente 18, 19 kann der HD- Ringraumabschnitt 20 verlängert oder verkürzt und die polytrope Entspannung in einer Zahnlücke verändert werden.With the help of the adjustable locking elements 18, 19 , the HP annular space section 20 can be lengthened or shortened and the polytropic relaxation can be changed in a tooth gap.

Wenn das in der Zahnlücke entspannte Rauchgas durch Verkleinern der Zahnlücken in den Abgaskanal 21 befördert wird, strömt es von dort in den Wärmetauscher 10. Dort heizt es die verdichtete Frischluft und verläßt dann - abgekühlt - die Anlage durch den Ab­ gaskanal 22.If the flue gas expanded in the tooth gap is conveyed into the exhaust gas duct 21 by reducing the tooth gaps, it flows from there into the heat exchanger 10 . There it heats the compressed fresh air and then leaves - cooled - the system through the gas duct 22 .

In Fig. 2 ist eine neue Wärmekraftmaschine in Verbindung mit einem Großdieselmotor gezeigt. Eine erste verstellbare Drehkolbenmaschine 51 nutzt den Abgas­ druck des Dieselmotors. Wenn man unterstellt, daß der Dieselmotor bei ca. 4 bar öffnet und der Druck durch Entspannung in den Schadraum auf ca. 3 bar abfällt, dann wird in der ersten verstellbaren Drehkolbenmaschine 51 mit dem Maschinenwirkungsgrad Äta₁ eine LeistungIn FIG. 2, a new heat engine in conjunction with a large diesel engine is shown. A first adjustable rotary engine 51 uses the exhaust gas pressure of the diesel engine. If one assumes that the diesel engine opens at approx. 4 bar and the pressure drops to approx. 3 bar due to expansion into the harmful space, then an output is achieved in the first adjustable rotary piston machine 51 with the machine efficiency Äta₁

P₁ = Äta₁ × m × cv × 350 kWP₁ = Äta₁ × m × c v × 350 kW

erzeugt mit:generated with:

m = Gasmasse pro sec,
cv = spez. Wärmekapazität.m = gas mass per sec,
c v = spec. Heat capacity.

Das noch immer 650°C heiße Abgas wird in einem Wärmetauscher auf 190°C abgekühlt und in die Atmosphäre entlassen.The exhaust gas, which is still 650 ° C, is heated up in a heat exchanger Cooled down to 190 ° C and released into the atmosphere.

In einer neuen Wärmekraftmaschine wird Frischluft in einem Ver­ dichter 60 auf 3 bar verdichtet, dann im Wärmetauscher 61 auf 600°C aufgeheizt und in der Kraftmaschine 62 wieder entspannt. Die Leistung dieser neuen Wärmekraftmaschine kann mit Hilfe der in Kapitel 4 gegebenen Formeln angenähert werden.In a new heat engine, fresh air is compressed in a compressor 60 to 3 bar, then heated in the heat exchanger 61 to 600 ° C. and expanded again in the engine 62 . The performance of this new heat engine can be approximated using the formulas given in Chapter 4.

Besonders geeignet erscheint diese Anordnung - insbesondere auch die erste Drehkolbenmaschine 51 allein - in Verbindung mit einem Freikolbengaserzeuger. Dabei kann sowohl der Freikolbenmotor nach JUNKERS, als auch der STELZER-Motor vorgesehen werden. This arrangement appears to be particularly suitable - in particular also the first rotary piston machine 51 alone - in connection with a free-piston gas generator. Both the free piston engine according to JUNKERS and the STELZER engine can be used.

Bei IKV-Maschinen darf die Durchströmgeschwindigkeit durch die Brennkammer nicht zu stark schwanken. Bei gegebener Maschinendrehzahl wird mit Hilfe des Sperrelements 6 in der ersten Drehkolben­ maschine 2 das Verdichtungsvolumen pro Umdrehung eingestellt.With IKV machines, the flow rate through the combustion chamber must not fluctuate too much. For a given machine speed, the compression volume per revolution is set with the aid of the blocking element 6 in the first rotary piston machine 2 .

Hohe Maschinendrehzahlen erfordern ein geringes Verdichtungsvolumen pro Umdrehung, geringe Maschinendrehzahlen ein großes Ver­ dichtungsvolumen pro Umdrehung.High machine speeds require a low compression volume per revolution, low machine speeds a large ver seal volume per revolution.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung. Fig. 3 shows a diagram for explanation.

Bei der Maschinendrehzahl 4000 U/min habe man ein Verdichtungsvolumen von 1 l/U, das in den Wärmetauscher bzw. die Brennkammer strömt. Insgesamt strömen damit 4000 l/min durch die Brennkammer. Bei der Maschinendrehzahl 8000 U/min halbiert man das Verdich­ tungsvolumen auf 0,5 l/U, bei Maschinendrehzahl 16 000 U/min senkt man das Verdichtungsvolumen auf 0,25 l/U.At the machine speed of 4000 rpm you have a compression volume of 1 l / rev that in the heat exchanger or the combustion chamber flows. In total, 4000 l / min flow through the combustion chamber. At 8000 rpm, the compaction is halved volume to 0.5 l / rev, at machine speed 16 000 rev / min the compression volume is reduced to 0.25 l / rev.

Jedesmal erreicht man so in der Brennkammer ein Durchströmvolumen von 4000 l/min.Each time you reach a flow volume in the combustion chamber from 4000 l / min.

Mit Hilfe des anderen Sperrelementes 7 wird die Verdichtung und gleichzeitig das Ansaugvolumen pro Umdrehung geändert.With the help of the other locking element 7 , the compression and at the same time the intake volume per revolution is changed.

Um ein Volumen von 1 Liter Luft mit dem Druck von 4 bar zu erhalten muß man ca. 2,69 Liter Luft des Druckes 1 bar auf einen Liter komprimieren. Um einen Liter Luft von 2,5 bar zu erhalten, muß man ca. 1,92 Liter Luft von 1 bar auf einen Liter komprimieren.To get a volume of 1 liter of air with the pressure of 4 bar you need about 2.69 liters of air at a pressure of 1 bar per liter compress. To get a liter of air of 2.5 bar, you have to compress approximately 1.92 liters of air from 1 bar to one liter.

Fig. 3 zeigt die Kurve für das Verdichtungsvolumen über der Drehzahl und die Kurven der Ansaugvolumina für verschiedene Ver­ dichtungsenddrücke. Fig. 3 shows the curve for the compression volume against the speed and the curves of the intake volumes for various Ver final pressures.

Da Drücke über 4 bar mit den einfachen Drehkolbenverdichtern vor­ aussichtlich nicht sinnvoll sind, stellt die bei einem Druck 4 bar und der zulässigen Maximaltemperatur vor der zweiten Drehkol­ benmaschine erreichbare Leistung die Maximalleistung der Maschine dar.Since pressures above 4 bar with the simple rotary lobe compressors from a point of view are not sensible, the pressure is 4 bar and the permissible maximum temperature before the second rotary piston achievable power the maximum power of the machine represents.

Diese Leistung ist aber bei allen Maschinendrehzahlen zwischen 6000 und 16 000 U/min möglich.However, this power is between at all machine speeds 6000 and 16 000 rpm possible.

Durch das höhere Ansaugvolumen pro Umdrehung steigt zwangsläufig bei gegebener Maschinenleistung das Drehmoment. Die Maschine selber fungiert somit als Drehmomentwandler.The higher intake volume per revolution inevitably increases the torque for a given machine output. The machine itself thus acts as a torque converter.

Die neue Wärmekraftmaschine ist auch hervorragend geeignet - insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten - als hochwirksame, verschleißfreie Bremse zu fungieren.The new heat engine is also extremely suitable - especially at high speeds - as a highly effective, wear-free Brake to act.

Stellt man bei Bremsvorgängen die erste Drehkolbenmaschine 2 (Verdichter) auf maximales Ansaugvolumen p. U und Maximalverdichtung und die zweite Drehkolbenmaschine 13 (Kraftmaschine) auf geringes Schluckvolumen p. U und Minimalentspannung, dann nimmt die neue Wärmekraftmaschine Verdichtungsleistung auf und entspannt die hochverdichtete Luft ohne Leistungsrückgewinn schlagartig.If the first rotary lobe machine 2 (compressor) is set to the maximum intake volume p during braking. U and maximum compression and the second rotary piston machine 13 (engine) to a small absorption volume p. U and minimum relaxation, then the new heat engine takes up compression performance and suddenly relaxes the highly compressed air without any performance recovery.

So wirkt die Maschine als starke Bremse, wobei bei hohen Drehzahlen die Bremsleistung ein mehrfaches der maximalen Verdichtungs­ leistung sein kann. (Vgl. Fig. 3: Man verschiebt die Kurve des maximalen Ansaugvolumens noch oben = höhere Verdichtung).The machine thus acts as a strong brake, and at high speeds, the braking power can be a multiple of the maximum compaction power. (See Fig. 3: The curve of the maximum intake volume is still shifted up = higher compression).

Um bei der neuen Wärmekraftmaschine das Verbrauchsverhalten zu untersuchen, wurden über dem Verdichtungsverhältnis = pv/p₀ und dem Temperaturverhältnis T₄/T₁ die Kurven für Leistung und Wirkungsgrad eingezeichnet und dann für jede mögliche Leistung der Ort des maximalen Wirkungsgrades bestimmt.In order to investigate the consumption behavior of the new heat engine, the curves for power and efficiency were drawn in over the compression ratio = p v / p₀ and the temperature ratio T₄ / T₁ and then the location of the maximum efficiency was determined for each possible power.

Die Steuerkurve der Wärmekraftmaschine muß dann so verlaufen, daß in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung die gewünschte Leistung bei der Einstellung mit maximalem Wirkungsgrad erbracht wird. The control curve of the heat engine must then run in such a way that depending on the accelerator pedal position the desired performance provided with the setting with maximum efficiency becomes.  

Fig. 5 zeigt Leistungs- und Wirkungsgradkurven als "Muscheldiagramm" über dem Verdichtungsverhältnis und dem Temperaturverhältnis. Fig. 5 shows performance and efficiency curves as a "shell diagram" over the compression ratio and the temperature ratio.

Die Kurven sind dabei mit Hilfe der Formeln für den wirklichen offenen Prozeß für Gasturbinen mit Wärmetauscher berechnet (vgl. Dietzel, Gasturbinen, Vogel-Verlag, Würzburg 1974 S. 25).The curves are using the formulas for the real one open process for gas turbines with heat exchanger calculated (cf. Dietzel, gas turbines, Vogel-Verlag, Würzburg 1974 p. 25).

Mit diesen Formeln sind die Kurven für den Wirkungsgrad und die Leistung berechnet und als punktierte bzw. gestrichelte Kurven in das Diagramm eingezeichnet. Der jeweilige Wirkungsgrad ist auf der Mitte jeder Kurve eingetragen, die jeweilige Leistung an den rechten Rand der Kurven.With these formulas are the curves for the efficiency and the Performance calculated and as dotted or dashed curves in plotted the diagram. The respective efficiency is on the middle of each curve, the respective power to the right edge of the curves.

Die optimale Steuerkurve, um eine bestimmte Leistung bei maximalem Wirkungsgrad mit Hilfe der neuen Wärmekraftmaschine zu erbringen, ist als durchgezogene, abknickende Linie mit Richtungs­ pfeilen eingezeichnet.The optimal control curve to achieve a certain performance at maximum To achieve efficiency with the help of the new heat engine, is a solid, kinking line with direction arrows drawn.

Zunächst ist bei minimaler Verdichtung die Leistungserhöhung allein über die Steigerung von T₄ vorzunehmen. In Höhe der maximal zulässigen Temperatur ist eine weitere Leistungssteigerung über eine Erhöhung der Verdichtung anzustreben. Auf diese Weise erzielt man schon bei geringen Leistungen gute Wirkungsgrade und bleibt beim gesamten mittleren und oberen Leistungsniveau in diesem günstigen Wirkungsgradbereich.First of all, with minimal compression, the increase in output is alone about increasing T von. In the amount of the maximum permissible temperature is a further increase in performance to strive for an increase in compression. Achieved in this way good efficiencies and even at low power remains at the entire middle and upper performance level favorable efficiency range.

In Fig. 6 ist eine Art "Muscheldiagramm" für die neue Wärme­ kraftmaschine gezeigt. Es ist unterstellt, daß eine Optimal­ steuerung vorgenommen wird. Für die verschiedenen Maschinendrehzahlen wurden keine unterschiedlichen Wirkungsgrade unterstellt. Dies dürfte nicht ganz realistisch sein, muß aber zu diesem Zeitpunkt in Kauf genommen werden.In Fig. 6, a kind of "shell diagram" for the new heat engine is shown. It is assumed that an optimal control is carried out. No different efficiencies were assumed for the different machine speeds. This may not be entirely realistic, but must be accepted at this point in time.

Die breite, durchgezogene Linie stellt den Leistungsbedarf bei Konstantgeschwindigkeit dar, wobei unterstellt ist, daß die Fahr­ geschwindigkeit in km/h ein Hundertstel der Maschinendrehzahl beträgt.The broad, solid line provides the power requirement Constant speed represents, it is assumed that the driving speed in km / h is one hundredth of the machine speed.

Claims (7)

1. Wärmekraftmaschine mit kontinuierlicher Wärmezufuhr und Ver­ drängermaschinen 2, 13, 60, 62 zum Verdichten und Entspannen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängermaschinen mit derartigen Regeleinrichtungen 6, 7, 18, 19 versehen sind und die Wärmezufuhr derartig regelbar ist, daß bei gegebener Maschinendrehzahl mindestens zwei der drei Größen
  • 1. Verdichtung,
  • 2. maximale Prozeßtemperatur,
  • 3. durchgesetzte Gasmenge pro Umdrehung
1. Heat engine with continuous heat supply and Ver displacement machines 2, 13, 60, 62 for compressing and relaxing, characterized in that the displacement machines are provided with such control devices 6, 7, 18, 19 and the heat supply is controllable in such a way that for a given machine speed at least two of the three sizes
  • 1. compression,
  • 2. maximum process temperature,
  • 3. Gas volume passed through per revolution
veränderbar sind.are changeable. 2. Wärmekraftmaschine unter Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängermaschinen mehrere umlaufende oder relativ zum Gehäuse stillstehende, ihr Volumen periodisch ändernde Kammern aufweisen, die sich an Steuerkanten 6, 7, 18, 19 zur Füllung oder Entleerung der Kammern vorbeibewegen oder an denen sich die Steuerkanten vorbeibewegen und diese Steuerkanten so verstellt werden können, daß sich die Kammern bei unterschiedlichen Kammervolumen zum Hoch- oder Niederdruckraum öffnen.2. Heat engine under claim 1, characterized in that the displacement machines have a plurality of rotating or stationary relative to the housing, their volume periodically changing chambers, which move past control edges 6, 7, 18, 19 for filling or emptying the chambers or at which move the control edges past and these control edges can be adjusted so that the chambers open at different chamber volumes to the high or low pressure space. 3. Wärmekraftmaschine unter Patentanspruch 1, 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängermaschinen ausschließlich drehende Teile haben.3. Heat engine under claim 1, 2 characterized, that the displacement machines only have rotating parts. 4. Wärmekraftmaschine unter Patentanspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei gegebener Maschinendrehzahl so geregelt wird, daß im unteren Teillastbereich ihre Leistung bei einer geringen Verdichtung und/oder Gasmenge und bei einer relativ geringen Maximaltemperatur erbracht wird, daß bei zunehmender Leistungsanforderung zunächst vor allem die maximale Prozeßtemperatur erhöht wird und Verdichtung und Gasmenge pro Umdrehung relativ wenig verändert werden und erst bei Erreichen der zulässigen Maximaltemperatur des Prozesses zur weiteren Leistungserhöhung Verdichtung und/oder Gasmengendurchsatz pro Umdrehung erhöht werden.4. Heat engine under claims 1-3, characterized, that it is controlled at a given machine speed so that in lower part load range their performance with a low compression and / or amount of gas and at a relatively low maximum temperature is provided that with increasing performance requirements first of all the maximum process temperature is increased and Compression and gas volume per revolution changed relatively little and only when the permissible maximum temperature is reached the process of further increasing the compression and / or performance Gas flow rate can be increased per revolution. 5. Wärmekraftmaschine unter Patentanspruch 1-4, bei der in einer Brennkammer durch Verbrennung eine innere Wärmezufuhr erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängermaschinen so gesteuert werden, daß bei jeder möglichen Maschinendrehzahl ein annähernd konstantes Gasvolumen durch die Brennkammer fließt. 5. Heat engine under claim 1-4, in which in a Combustion chamber by internal combustion, characterized, that the displacement machines are controlled so that each possible engine speed an almost constant gas volume flows through the combustion chamber.   6. Wärmekraftmaschine unter Patentanspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bremsvorgängen das Bremsmoment des Motors durch Verstellung der Verdrängermaschinen auf das gewünschte Bremsmoment ein­ gestellt wird.6. Heat engine under claims 1-5, characterized, that when braking, the braking torque of the engine by adjustment the displacement machine to the desired braking torque is provided.
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