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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DE4023299A1
DE4023299A1 DE19904023299 DE4023299A DE4023299A1 DE 4023299 A1 DE4023299 A1 DE 4023299A1 DE 19904023299 DE19904023299 DE 19904023299 DE 4023299 A DE4023299 A DE 4023299A DE 4023299 A1 DE4023299 A1 DE 4023299A1
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Ingelheim Peter Graf Von
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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 nuierlicher supply of heat, which is adaptable stungsbedarf in several control variables to Lei.

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. Many drives, particularly in vehicle propulsion, power outputs are unterschiedlichster order of the same engine verlangt- The consumption behavior in Teillastbe rich must therefore - especially today, when you utilization the Kohlendioxydbe the atmosphere will reduce - constitute a relevant criterion.

Der Dieselmotor hat ein gutes Teillastverhalten und einen ent sprechend geringen Verbrauch. The diesel engine has a good part-load behavior and accordingly low consumption. Jedoch ist er vergleichsweise aufwendig und weist andere Schadstoffe im Abgas auf, die bisher nur schwierig zu neutralisieren sind. However, it is comparatively expensive and has other pollutants in the exhaust gas that were previously 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. The petrol engine with controlled three-way catalytic converter is today in terms of exhaust gas quality the state of the art, must be measured against the other heat engines. Jedoch ist das Teillastverhalten des Ottomotors wegen der Quantitätsregelung nicht optimal. However, the part-load performance of the gasoline engine due to the quantity control is not optimal.

Die Gasturbine hat auch ohne Katalysator ein sehr schadstoffarmes Abgas. The gas turbine has a very low-emission exhaust without catalyst. Jedoch sind - insbesondere in unteren Leistungsberei chen - die Verbrauchswerte im Teillastbereich extrem hoch, sodaß sich die Gasturbine bisher nicht durchsetzen konnte. the levels of consumption in the partial load range is extremely high, so that the gas turbine has been unable to enforce - but are - especially in the lower performance preparation surfaces.

Im Nachfolgenden wird eine völlig neue Wärmekraftmaschine vorge stellt, die auf einer Wärmekraftmaschine mit Verdrängungsmaschinen und mit innerer kontinuierlicher Verbrennung aufbaut (IKV- Maschine). In the following, a completely new heat engine is pre provides, based on a heat engine with displacement machines and continuous with internal combustion (IKV machine). Eine derartige Maschine ist z. Such a machine is z. B. aus DE 33 01 728 C2 bekannt. B. known from DE 33 01 728 C2. Bei der erfindungsgemäßen Maschine sind aber bei jeder Maschinendrehzahl mit einfachen Mitteln drei verschiedene Regelgrößen veränderbar: In the inventive machine but three different control variables can be changed at every engine speed with simple means:

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

Weiter hinten wird gezeigt, daß durch entsprechende Steuerung der verschiedenen Regelgrößen ein überragendes Teillastverhalten erwartet werden kann. Further back is shown that a superior part-load performance can be expected by controlling the various controlled variables.

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. Furthermore, the heat engine of the present invention includes the function of a continuously variable transmission, so that it can be used in conjunction with only a simple two or three-stage gear.

Durch Steuerung der Wärmekraftmaschine kann auch ein Motor bremsmoment bis zu einer erheblichen Stärke gezielt eingestellt werden. By controlling the heat engine, a motor can be braking torque up to a considerable strength adjusted.

Die Maschine selber ist wie eine einwellige Gasturbine relativ wenig aufwendig. The machine itself is like a single-shaft gas turbine relatively inexpensive. Zwei "Innenzahnradmaschinen" fungieren als Verdichter und Kraftmaschine und weisen somit nur jeweils zwei ausschließlich drehende Teile mit ausgeglichenen Massen und einfachen Formen auf. Two "internal gear machines" act as a compressor and engine and thus have only two exclusively rotating parts with balanced masses and simple shapes. Die Regeleinrichtungen sind Schieber im Gehäuse oder Rückschlagventile im Verdichter. The control means is slide in the housing or check valves in the compressor. Darüber hinaus sind wie bei einer Gasturbine ein Wärmetauscher und eine Brennkammer sowie weitere Hilfsgeräte wie Starter, Lichtmaschine usw. erforderlich. In addition, a heat exchanger and a combustion chamber, and further auxiliary equipment such as starter, alternator, etc. are required such as in a gas turbine. 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. In the exhaust gas quality, smooth operation, the length of the War service intervals and Vielstoffähigkeit the gas turbine is the dung OF INVENTION proper heat engine also ver parable, which is known to the petrol and diesel engines is clearly superior in these three points.

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

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Wärmekraftmaschine sei anhand der Fig. 1 erläutert. The structure of the heat engine according to the invention is described 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 shows 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. A rotary compressor 2 which is constructed according to the principle of the toothed ring machine, comprises an "internal gear" ring gear 3 and an "external gear" gear. 4 Zahnring 3 und Zahnrad 4 seien dabei durch ein (nichtgezeichnetes) außenliegendes Zahnrad getriebe so gekoppelt, daß sie berührfrei drehen. Ring gear 3 and gear 4 are in the process outboard by a (not drawn) toothed gear coupled to rotate berührfrei.

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

Der Drehkolbenverdichter 2 saugt durch die Ansaugöffnung 1 und durch Öffnungen im Zahnring 3 Außenluft in die sich vergrößernden Zahnlücken. The rotary compressor 2 sucks through the suction port 1 and through openings in the toothed ring 3 outside air into the enlarging tooth gaps. Bei weiterem Verdrehen gerät die zu einer Zahnlücke gehörige Öffnung im Zahnring unter die ersten Sperrelemente 6, 7 . Upon further rotation associated with the opening of a tooth space in the toothed ring comes under the first locking elements 6. 7 Der Inhalt der Zahnlücke ist damit abgeschlossen und wird bei weiterem Verdrehen polytrop verdichtet. The content of the tooth gap is now complete and is compressed polytropically upon further rotation. Durch Relativverdrehung der beiden Sperrelemente 6, 7 kann die Verdichtungshöhe verändert werden By relative rotation of the two locking elements 6, 7, the compression height can be varied

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 ring gear for HD-annular space portion 8 opens, the tooth space content is discharged into the high pressure chamber until the opening in the toothed ring under the second lock member 9 is slid back and re-opened to the low pressure space and the tooth gap is filled again.

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

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 adjustment of flow rate and compression pressure is then via the Abführvolumen of the second rotary piston engine, the suction volume of the first displacement and the amount of the tem perature before the second rotary piston engine.

Ein derartiger "Verdichter" sollte einen günstigeren Wirkungsgrad v aufweisen als ein ausschließlich schiebergesteuerter Verdichter. Such a "compressor" should have a better efficiency than a purely v 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 has a large priming volume per revolution and a relatively high compression ratio, in Fig. 1b, has a low priming volume per revolution and a low compaction.

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

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 piston engine 13, which corresponds in construction with ring gear 15 and gear 16, and the locking elements 14, 18, 19 and the annular space 17 in the housing of the first rotary piston engine 2 and a larger maximum displacement volume per revolution has.

Die zweite Drehkolbenmaschine 13 arbeitet in Umkehrung der ersten als Kraftmaschine. The second rotary piston engine 13 operates in reverse of the first and combustion 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 aid of the adjustable latch elements 18, 19 of the HD annular space portion 20 can be lengthened or shortened, and changes the polytropic relaxation 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 . If the relaxed in the tooth space flue gas is promoted by decreasing the tooth gaps in the exhaust passage 21, it flows from there into the heat exchanger 10 degrees. Dort heizt es die verdichtete Frischluft und verläßt dann - abgekühlt - die Anlage durch den Ab gaskanal 22 . There it heats the compressed fresh air and then leaves - cooled - the system through the gas channel from 22nd

In Fig. 2 ist eine neue Wärmekraftmaschine in Verbindung mit einem Großdieselmotor gezeigt. In FIG. 2, a new heat engine in conjunction with a large diesel engine is shown. Eine erste verstellbare Drehkolbenmaschine 51 nutzt den Abgas druck des Dieselmotors. A first adjustable rotary machine 51 using the exhaust pressure of the diesel engine. 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 Leistung If it is assumed that the diesel engine opens at approximately 4 and the pressure by relaxing in the dead space of about 3 bar drops, then in the first adjustable rotary machine 51 with the engine efficiency Äta₁ a power

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

erzeugt mit: produced by:

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

Das noch immer 650°C heiße Abgas wird in einem Wärmetauscher auf 190°C abgekühlt und in die Atmosphäre entlassen. The still 650 ° C hot exhaust gas is cooled in a heat exchanger to 190 ° C and discharged 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. In a new heat engine fresh air is compressed in a tight Ver 60 to 3 bar, then heated in heat exchanger 61 to 600 ° C and relaxed again in the engine 62nd Die Leistung dieser neuen Wärmekraftmaschine kann mit Hilfe der in Kapitel 4 gegebenen Formeln angenähert werden. The performance of these new heat engine can be approximated using the given in Chapter 4 formulas.

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

Bei IKV-Maschinen darf die Durchströmgeschwindigkeit durch die Brennkammer nicht zu stark schwanken. In IKV machines, the flow velocity should not vary too much by the combustion chamber. Bei gegebener Maschinendrehzahl wird mit Hilfe des Sperrelements 6 in der ersten Drehkolben maschine 2 das Verdichtungsvolumen pro Umdrehung eingestellt. For a given engine speed is adjusted by means of the locking member 6 in the first rotary piston machine 2, the compression volume per revolution.

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 rotation, low engine speeds, a large United seal volume per revolution.

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

Bei der Maschinendrehzahl 4000 U/min habe man ein Verdichtungsvolumen von 1 l/U, das in den Wärmetauscher bzw. die Brennkammer strömt. When the engine rotational speed 4000 rev / min to have a compression volume of 1 l / U, which flows into the heat exchanger and the combustion chamber. Insgesamt strömen damit 4000 l/min durch die Brennkammer. Overall, flow 4000 l / min through the combustion chamber. 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. When the engine rotational speed 8000 rev / min halving the compaction processing volume to 0.5 l / U, in engine speed 16,000 rev / min is lowered, the compression volume to 0.25 L / U.

Jedesmal erreicht man so in der Brennkammer ein Durchströmvolumen von 4000 l/min. Each time to reach the combustion chamber as in a flow volume of 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 while 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. In order to obtain bar has a volume of 1 liter of air at the pressure of 4 to compress approximately 2.69 liters of air pressure 1 bar to one liter. 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 obtain a liter of air of 2.5 bar, one must compress to a liter of about 1.92 liters of air of 1 bar.

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 to the rotational speed and the curves of the suction volumes for different Ver seal end press.

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 are meaningful with the simple rotary compressors before aussichtlich not, is operating at a pressure of 4 bar and the permissible maximum temperature before the second Drehkol benmaschine achievable power is the maximum power of the machine.

Diese Leistung ist aber bei allen Maschinendrehzahlen zwischen 6000 und 16 000 U/min möglich. This performance is however possible for all engine speeds from 6,000 to 16,000 rev / min.

Durch das höhere Ansaugvolumen pro Umdrehung steigt zwangsläufig bei gegebener Maschinenleistung das Drehmoment. Due to the higher intake volume per revolution, the torque inevitably increases for a given engine power. Die Maschine selber fungiert somit als Drehmomentwandler. 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 ideal - especially at high speeds - to act as a highly effective, non-wearing brake.

Stellt man bei Bremsvorgängen die erste Drehkolbenmaschine 2 (Verdichter) auf maximales Ansaugvolumen p. If, during braking, the first rotary piston engine 2 (compressor) to the maximum suction volume p. U und Maximalverdichtung und die zweite Drehkolbenmaschine 13 (Kraftmaschine) auf geringes Schluckvolumen p. U and maximum compression and the second rotary piston engine 13 (engine) to low absorption volume p. U und Minimalentspannung, dann nimmt die neue Wärmekraftmaschine Verdichtungsleistung auf und entspannt die hochverdichtete Luft ohne Leistungsrückgewinn schlagartig. U and minimum relaxation, the new heat engine takes on compaction performance and relaxes the highly compressed air without power recovery abruptly.

So wirkt die Maschine als starke Bremse, wobei bei hohen Drehzahlen die Bremsleistung ein mehrfaches der maximalen Verdichtungs leistung sein kann. Thus, the machine acts as a strong brake, the braking power can be performing a multiple of the maximum compression at high speeds. (Vgl. Fig. 3: Man verschiebt die Kurve des maximalen Ansaugvolumens noch oben = höhere Verdichtung). (See FIG. 3. If the curve of the maximum suction volume shifts upwards = higher compression).

Um bei der neuen Wärmekraftmaschine das Verbrauchsverhalten zu untersuchen, wurden über dem Verdichtungsverhältnis = p v /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 pattern with the new heat engine were located above the compression ratio = p v / p₀ and the temperature ratio T₄ / T₁ the curves of power and efficiency, and then determines for each possible output of the location of the maximum efficiency.

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 so that in response to the accelerator position, the desired service is provided during the setting with maximum efficiency.

Fig. 5 zeigt Leistungs- und Wirkungsgradkurven als "Muscheldiagramm" über dem Verdichtungsverhältnis und dem Temperaturverhältnis. Fig. 5 shows power and efficiency curves as "mussel 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 calculated using the formulas for the real open process for gas turbines with heat exchanger (see FIG. Dietzel, gas turbines, Vogel-Verlag, Würzburg 1974 page 25).

Mit diesen Formeln sind die Kurven für den Wirkungsgrad und die Leistung berechnet und als punktierte bzw. gestrichelte Kurven in das Diagramm eingezeichnet. Using these formulas, the curves for the efficiency and power are calculated and plotted in the diagram as a dotted or dashed curves. Der jeweilige Wirkungsgrad ist auf der Mitte jeder Kurve eingetragen, die jeweilige Leistung an den rechten Rand der Kurven. The respective efficiency is plotted on the center of each curve, the corresponding 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 cam to provide a specific benefit at maximum efficiency using the new heat engine is drawn arrows as a solid, jutting-line direction.

Zunächst ist bei minimaler Verdichtung die Leistungserhöhung allein über die Steigerung von T₄ vorzunehmen. First, with minimal compaction performance increase alone on the increase of T₄ is to be made. In Höhe der maximal zulässigen Temperatur ist eine weitere Leistungssteigerung über eine Erhöhung der Verdichtung anzustreben. Equal to the maximum allowable temperature for an additional performance boost by increasing the compression is desirable. Auf diese Weise erzielt man schon bei geringen Leistungen gute Wirkungsgrade und bleibt beim gesamten mittleren und oberen Leistungsniveau in diesem günstigen Wirkungsgradbereich. In this way one achieves high efficiencies even at low powers and remains the entire middle and upper levels of performance in this low efficiency range.

In Fig. 6 ist eine Art "Muscheldiagramm" für die neue Wärme kraftmaschine gezeigt. In Fig. 6 a kind of "shell diagram" for the new thermal combustion engine is shown. Es ist unterstellt, daß eine Optimal steuerung vorgenommen wird. It is assumed that an optimum control is performed. Für die verschiedenen Maschinendrehzahlen wurden keine unterschiedlichen Wirkungsgrade unterstellt. For different engine speeds no different efficiencies were assumed. Dies dürfte nicht ganz realistisch sein, muß aber zu diesem Zeitpunkt in Kauf genommen werden. This is probably not very realistic, but must be taken at this time in buying.

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 wide solid line represents the power consumption at the constant speed, which is assumed that the vehicle in km / h speed one-hundredth of the engine speed.

Claims (7)

  1. 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. Heat engine with continuous flow of heat and Ver drängermaschinen 2, 13, 60, 62 to compress and relax, characterized in that the displacement machines with such control devices 6, 7, 18 are provided, 19, and the heat supply is so regulated that at a given engine speed at least two of the three quantities
    • 1. Verdichtung, 1 compression,
    • 2. maximale Prozeßtemperatur, 2. A maximum process temperature,
    • 3. durchgesetzte Gasmenge pro Umdrehung 3. by amount of gas per revolution
  2. veränderbar sind. are changeable.
  3. 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. Thermal power machine under patent claim 1, characterized in that the displacement machines having a plurality of rotating or stationary relative to the housing, their volume periodically changing chambers moving past control edges 6, 7, 18, 19 for filling or emptying of the chambers or in which move past the control edges and control edges so these can be adjusted, that the chambers open at different chamber volumes for high or low pressure space.
  4. 3. Wärmekraftmaschine unter Patentanspruch 1, 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängermaschinen ausschließlich drehende Teile haben. 3. heat engine under patent claim 1, 2 characterized in that the displacement machines have only rotating parts.
  5. 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 with claim 1-3, characterized in that it is controlled at a given engine speed so that their service is provided at a low compression ratio and / or amount of gas and at a relatively low maximum temperature in the lower partial load range, that with increasing power demand, first, before especially the maximum process temperature is increased and relatively little change in compression and gas volume per revolution and be increased until reaching the permissible maximum temperature of the process to further increase power density and / or gas mass flow per revolution.
  6. 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 with claim 1-4, wherein the combustion by an internal supply of heat takes place in a combustion chamber, characterized in that the displacement machines are controlled so that, in every possible engine speed approximately constant volume of gas flowing through the combustion chamber.
  7. 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 with claim 1-5, characterized in that during braking, the braking torque of the motor is a positive displacement provided by adjustment of the desired brake torque.
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