DE4413351A1

DE4413351A1 - Längst-Viertaktverbrennungsmotor-Elektrogenerator

Info

Publication number: DE4413351A1
Application number: DE19944413351
Authority: DE
Inventors: Raimund Schmetz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 1995-10-19

Description

Technisches Gebiet

Viertaktverbrennungsmotor, elektromagnetische Stromerzeugung durch längliche Bewegung, elektromagnetische und elektrohy draulische Ventilsteuerungstechnik, elektronische Sensoren.

Stand der Technik

Bekannt ist die Funktion eines Viertaktverbrennungsmotors mit vier Zylindern, bei dem die längliche Kolbenbewegung über die Kurbelwelle in Drehbewegung umgewandelt wird. Die derzeitig überwiegend angewandte mechanische Steuerung der Ventile kann mit der heutigen Elektronik problemlos elektro magnetisch und elektrohydraulisch in Verbindung mit Sensoren gesteuert werden. Die Sensoren reagieren mechanisch, kapa zitiv, induktiv, optisch und magnetisch. Ebenso ist allge mein bekannt, daß nicht nur durch eine rotierende Bewegung, sondern auch durch eine längliche Hin- und Herbewegung elektrischer Strom erzeugt wird (Tauchspule oder Linearge nerator, Umkehrung des Linearmotors bei der Magnetschnell bahn).

Angewandte Technik

Das Verfahren, wie ein Viertaktverbrennungsmotor rotierend einen stromerzeugenden Generator antreibt, ist bekannt. Ebenso der Nachteil, daß sehr viel Energie durch die Um wandlung von länglicher Kolbenbewegung in rotierende Kur belwellenbewegung verloren geht und erhebliche Verluste durch Roll- oder Gleitlagerreibungen entstehen.

Problem

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Pro blem zugrunde, die Bewegungsumwandlungsverluste und die La gerverluste zu beseitigen.

Lösung, für die Schutz begehrt wird

Die Erfindung bewirkt, daß die durch die Verbrennungsgase erzwungene längliche Bewegung der Zylinderkolben direkt auf den Generatoranker übertragen wird. Die Ankererregerwic klungen induzieren mit dieser Bewegung einen Stromfluß in den Wicklungen des fest mit den Zylindern verbundenen Sta tors. Durch die in einer Ebene angeordneten, jeweils zwei entgegengesetzt wirkenden, Zylinder-Kolben-Kombinationen entsteht eine kontinuierliche Hin- und Herbewegung nach dem Viertaktprinzip. Ohne Wirkungsgradverschlechterung übernimmt die Arbeit der Nockenwelle und des Zündverteilers eine mit zwei Sensoren arbeitende Elektronik. Die Öl- und Kühlwas serpumpe funktionieren elektrisch.

Erreichte Vorteile

Bewegungsumwandlungs- und Lagerverluste und damit auch Ver schleißerscheinungen sind nicht mehr vorhanden. Es treten nur noch die üblichen Wärme-, Kolbenreibungs-, Ventilsteuer ungs- und Wirbelstromverluste auf. Die Luftreibung ist ge ring und ähnlich wie bei rotierenden Maschinen. Herkömmliche Lichtmaschinen und Anlasser sind überflüssig. Nur die Zy linderringe müssen geschmiert werden. Beim Einsatz der Er findung zu einer hauptsächlich länglichen Energieanwendung kann sich die Stromerzeugung auf den eigenen Steuerungsbe darf beschränken.

Bildliche Beschreibung des Motors

Zeichnung 0 führt die numerierten Teile mit ihrer Bezeichnung auf.

Zeichnung 1, Fig. 1 zeigt vereinfacht den gesamten Mo tor-Generator als perspektivisches Schnittbild nach dem Tauchspulstromer zeugungsverfahren. Daraus ist abgeleitet der feststehende Teil,

Zeichnung 1, Fig. 2 Stator mit den Zylindern, Ventilen, Zündkerzen und Sensoren und der bewegliche Teil,

Zeichnung 1, Fig. 3 Anker und Kolben.

Zeichnung 2, Fig. 4 zeigt detailliert den linken Teil des Motor-Generators.

Zeichnung 3, 4 und 5, Fig. 5 bis Fig. 20 zeigt fortlaufend über drei Seiten in vereinfachter Darstellung den Betrieb des Motor-Generators von der Start phase bis zum Übergang in den bekann ten Viertaktbetrieb.

Zeichnung 6, Fig. 21 zeigt das Zeitdiagramm mit der Kolben- Ankerbewegung, den Spannungsverhält nissen von Anker und Stator, den Sen sorerkennungen, den Ventilsteuerungen und den Zündungen.

Zeichnung 7, Fig. 22 zeigt das Flußdiagramm der elektri schen Steuerung, aufgebaut mit einem elektronischen Zähler.

Ausführungsbeispiel Startphase

Anker und Kolben (AuK) sind in Ruhestellung und befinden sich in einer beliebigen Position (Zeichnung 3, Fig. 5), alle Auslaßventile öffnen sich, kleine elektrische Ströme durch fließen die Wicklungen von Anker und Stator in der richtigen Richtung und bewegen AuK (Anker und Kolben) langsam nach links (Zeichnung 3, Fig. 6). Das linke Sensorsignal wird er kannt, die vom kleinen Stromfluß bewirkte magnetische Kraft nach links schaltet ab, und AuK stehen still (Takt 1A, Zeichnung 3, Fig. 7).

Das Einlaßventil von Zylinder 1 (EZ1) öffnet, das Auslaß ventil von Zylinder 1 (AZ1) schließt. Die Auslaßventile von Zylinder 2, 3 und 4 bleiben offen. Kleine elektrische Ströme durchfließen die Wicklungen von Anker und Stator in anderer Richtung, die bewirken, daß AuK sich langsam nach rechts bewegen. Dabei strömt ein Kraftstoffgasgemisch in den Zy linder 1 ein (Zeichnung 3, Fig. 8). Das rechte Sensorsignal wird erkannt, die vom kleinen Stromfluß bewirkte magnetische Kraft nach rechts schaltet ab, und AuK stehen still (Takt 1B, Zeichnung 3, Fig. 9).

EZ1 und AZ4 schließen, EZ4 öffnet, AZ2 und AZ3 bleiben of fen. Ein stärkerer Strom durchfließt die Wicklungen von An ker und Stator wieder in umgekehrter Richtung und bewegt AuK mit stärkerer Kraft nach links. Dabei wird das Kraftstoff gasgemisch in Zylinder 1 komprimiert und in Zylinder 4 strömt neues Kraftstoffgasgemisch ein (Zeichnung 3, Fig. 10). Das linke Sensorsignal wird erkannt, die vom größeren Stromfluß bewirkte magnetische Kraft nach links schaltet ab, AuK stehen still (Takt 1, Zeichnung 4, Fig. 11). Hier beginnt das normale "Vier-Takt-Prinzip".

Normalbetrieb

EZ3 und AZ2 öffnet bzw. AZ2 war von der Startphase noch ge öffnet, alle anderen Ventile schließen bzw. sind geschlos sen. Der Erregerstrom, der die Ankerwicklungen durchfließt, wird eingeschaltet und Zylinder 1 zündet. Durch die Zünd kraft werden AuK mit starker Kraft nach rechts bewegt. Dabei wird in der Statorwicklung eine Spannung induziert und Strom erzeugt. Kraftstoffgasgemisch strömt in Zylinder 3 ein und, das in Zylinder 4 eingeströmte wird komprimiert. Zylinder 2 leert sich (nach der Startphase sind noch keine Verbren nungsgase vorhanden). (Zeichnung 4, Fig. 12). Das rechte Sensorsignal wird erkannt und AuK kommen zum Stillstand.

Erzeugte Stromleistung, Kompressionsarbeit und Kraftstoff gasgemisch sind so aufeinander abgestimmt, daß AuK in etwa zum Stillstand kommen und dies nicht von dem Öffnen der Ventile und der entgegengesetzten Zündkraft abhängig ist (Takt 2, Zeichnung 4, Fig. 13).

Es findet die notwendige Ventilsteuerung statt und Zylinder 4 zündet. AuK bewegen sich mit starker Kraft nach links und erzeugen dabei einen Strom in entgegengesetzter Richtung. Kraftstoffgasgemisch strömt in Zylinder 2 ein und in Zylin der 3 wird der vorher eingeströmte komprimiert, Zylinder 1 leert sich (Zeichnung 4, Fig. 14). AuK erkennen das linke Sensorsignal und kommen zum Stillstand (Takt 3, Zeichnung 4, Fig. 15).

Es findet die notwendige Ventilsteuerung statt, Zylinder 3 zündet, AuK bewegen sich nach rechts (Zeichnung 5, Fig. 1A) und kommen durch die Stromerzeugungsarbeit am rechten Sensor zum Stillstand (Takt 4, Zeichnung 5, Fig. 17).

AuK bewegen sich wieder nach links (Zeichnung 5, Fig. 18) und kommen zum Stillstand (Takt 1, Zeichnung 5, Fig. 19).

Ab hier wiederholt sich jede Funktion nach dem bekannten "Vier-Takt-Prinzip".

Elektromechanische Pumpen transportieren Kühlflüssigkeit und Schmiermittel. Der Erregerstrom für die Ankerwicklung wird über eine hochflexible Leitung oder über Schleifkontakte zugeführt.

1 linkes Motor-Generator-Teil
1.1 linker Stator
1.1.1 linker Statorwicklung
1.1.1.1 Statorstromleitung
1.1.2 linker Sensor
1.1.3 linker Doppelzylinder
1.1.3.1 Zylinder 1
1.1.3.1.1 Zylinderkopf 1, fest verbunden mit den Stator
1.1.3.1.2 Zündung für Zylinder 1
1.1.3.1.3 Zündungsstromkabel für Zylinder 1
1.1.3.1.4 Einlaßventil für Zylinder 1
1.1.3.1.5 Zündgaszuführung für Zylinder 1
1.1.3.1.6 Auslaßventil für Zylinder 1
1.1.3.1.7 Abgasrohr für Zylinder 1
1.1.3.1.8 Ventilsteuerung für Zylinder 1
1.1.3.1.9 Ventilsteuerungsleitung für Zylinder 1
1.1.3.2 Zylinder 2 (gleiche Unterbezeichnung wie Zyl. 1)
1.1.4 linke Öffnung für die Verbindung Kolben und Anker
1.1.5 Öffnung für die Verbindung der beiden Anker
1.2 linker Anker
1.2.1 linke Ankerwicklung
1.2.1.1 Ankerwicklungsstromzuführung (hochflexibles Kab.)
1.2.2 linkes Kolbengestänge
1.2.3 linke Verbindung Kolben und Anker
1.2.4 Kolben 1
1.2.5 Kolben 2
2 rechtes Motor-Generator-Teil (gleiche Unterbez. w. 1)
2.1.3.1 Zylinder 3 (gleiche Unterbezeichnung wie Zyl. 1)
2.1.3.2 Zylinder 4 (gleiche Unterbezeichnung wie Zyl. 1)
2.2 rechter Anker (gleiche Unterbez. wie linker Anker)
2.2.4 Kolben 3
2.2.5 Kolben 4
3 Verbindung linker und rechter Stator
4 Verbindung linker und rechter Anker
5 Kühlflüssigkeitszulauf
5.1 Kühlflüssigkeitsablauf
5.2 Kühlflüssigkeitsdurchlauf
6 Schmiermittelzulauf
6.1 Schmiermittelablauf

Claims

Der Längst-Viertaktverbrennungsmotor-Elektrogenerator ist eine, in einer Wirkungsebene arbeitende Maschine, zur Er zeugung von elektrischem Strom durch Verbrennung von Kraft stoffgas, Erdgas, Wasserstoffgas usw., dadurch gekennzeichnet, daß durch eine längliche Hin- und Herbewegung elektrischer Strom erzeugt wird. Die Bewegung erzwingen 4, je 2 nach links und rechts arbeitende, in einer Ebene angeordnete, Zylinder-Kolben-Kombinationen nach dem Viertaktprinzip. In einer als Motor-Generatorkörper aufgebauten, fest verbunde nen Einheit von Zylindern und Generator-Stator, bewegt sich die über ein Kolbengestänge zusammengefügte Einheit von Kolben und Generator-Anker hin und her. Die für die Strom erzeugung notwendigen Drahtwicklungen umschließen die Zylin der-Kolben-Kombinationen als Stator und Anker. Die Stromer zeugung erfolgt nach dem Tauchspulprinzip, oder bei flächig aufgebautem Stator und Anker nach dem Lineargeneratorprinzip (wie der Motor bei der Magnetschnellbahn). Durch die zuge führte Brenngasmenge und, in Grenzen, durch den Erregerstrom im Anker kann die Stromerzeugung verändert werden. Linke und rechte Sensoren steuern die Zündung und die elektromagneti schen Ventile bzw. die elektrohydraulische Einspritzung. Für den Maschinenstart wird der Generator als steuernder Magnet benutzt.