WO2023232672A1 - Luft-dampf-motor und dessen verwendung - Google Patents

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WO2023232672A1
WO2023232672A1 PCT/EP2023/064170 EP2023064170W WO2023232672A1 WO 2023232672 A1 WO2023232672 A1 WO 2023232672A1 EP 2023064170 W EP2023064170 W EP 2023064170W WO 2023232672 A1 WO2023232672 A1 WO 2023232672A1
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steam engine
piston
steam
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Manfred Rapp
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Manfred Rapp
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    • F02M25/032—Producing and adding steam
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    • F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • F02B19/1019—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber
    • F02B19/1023—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber pre-combustion chamber and cylinder being fed with fuel-air mixture(s)
    • F02B19/1076—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber pre-combustion chamber and cylinder being fed with fuel-air mixture(s) pre-combustion chamber being formed within the piston, e.g. two-cycle engines

Definitions

  • the invention relates to an air-steam engine which has one and more cylinders and a piston located therein, from which a lifting movement can be carried out.
  • the air-steam engine also includes an injection nozzle and an antechamber.
  • the antechamber is arranged between the injection nozzle and the cylinder, with a fuel fluid being able to be introduced into the antechamber starting from the injection nozzle.
  • Compressed air from the cylinder can be absorbed by the antechamber, so that an air-steam mixture is formed within the antechamber, which can be introduced into the cylinder. This enables the lifting movement of the piston in the cylinder to be effected.
  • the cylinder is connected to a condenser via an exhaust valve so that the air-steam mixture or the vapor of the air-steam mixture condenses and exists in the condenser as condensate.
  • the condenser and injector are fluidly connected to each other via a high-pressure pump and a high-pressure tank so that the fuel fluid from the condenser can return to the injector via a high-pressure pump and a high-pressure tank.
  • the air-steam engine therefore has a circuit, which results in efficient operation.
  • Steam engines refer to machines that can use steam to drive mechanical devices.
  • steam engines have been known since ancient times.
  • Modern steam engines are formed by heat engines in the form of piston steam engines.
  • the basic principle of modern steam engines has not changed.
  • water vapor flows from a boiler through a special control in the form of a control cylinder into the working cylinder, which contains a working piston.
  • the working piston is moved by the high-pressure water vapor. It carries out a back and forth movement, which is converted into a rotary movement via a connecting rod (also known as a connecting rod).
  • Combustion engines cause a lot of air pollution because exhaust gases, especially climate-unfriendly exhaust gases, are released directly into the environment during operation. Another disadvantage is the high noise factor and the fact that combustion engines with a corresponding combustion engine drive can only be partially used in closed rooms.
  • Electric motors also come with a variety of disadvantages. Accumulators, which supply the electricity for the electric motor, still have a low power and energy density. The range that these powered means of transport have is correspondingly small thus limiting usability. This can currently only be countered by using very large and therefore heavy batteries. Another problem is the deterioration of battery performance at low temperatures. Batteries for electric motors lose up to around 60% of their energy at temperatures below zero. In addition, the acquisition costs for a means of transport, such as B. a car with an electric motor is around 40% - 50% higher than for a car with an internal combustion engine.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art of known engines.
  • an air-steam engine should be provided that produces little or no pollutant emissions, can be provided and installed inexpensively, and is suitable for mass-market application.
  • the air-steam engine should have a high level of efficiency and be suitable for means of transport and other applications.
  • the invention relates to an air-steam engine comprising a cylinder and a piston, wherein a lifting movement between a top dead center and a bottom dead center within the cylinder can be carried out by the piston, characterized in that the air-steam engine an injection nozzle and an antechamber (and/or piston chamber), wherein the antechamber (and/or piston chamber) is in a flow connection between the injection nozzle and the cylinder and, starting from the injection nozzle, a fuel fluid can be introduced into the antechamber (and/or piston chamber).
  • the fuel fluid in the antechamber (and/or piston chamber) is convertible into a vapor and compressed air from the cylinder can be received into the antechamber, so that an air-steam mixture forms within the antechamber and the air-steam mixture in the Cylinder can be introduced so that the lifting movement of the piston can be effected within the cylinder and the cylinder is in a fluid connection with a capacitor and the cylinder and the condenser are in a circuit with one another via a high-pressure pump and a high-pressure tank, with the injection nozzle and the antechamber are connected, wherein the air-steam mixture or the steam of the air-steam mixture can be introduced from the cylinder into the condenser and is present in the condenser as condensate and the condensate can be introduced into the injection nozzle via the high-pressure pump and the high-pressure tank.
  • the air-steam engine according to the invention has proven to be particularly advantageous in many aspects.
  • the preferred air-steam engine is advantageously characterized by its freedom from pollutants.
  • the typical state-of-the-art gasoline and diesel engines emit a significant amount of pollutants that are both dangerous to the health of people and other living beings and also make a detrimental contribution to climate change.
  • Otto and diesel engines emit unburned hydrocarbons, which are carcinogenic and form part of the well-known smog.
  • the preferred air-steam engine avoids this by not generating fumes of pollutants.
  • the preferred air-steam engine is operated, for example, with water vapor as the fuel fluid. This makes a beneficial contribution to the climate, the environment and the health of people and other living beings.
  • the fuel fluid is preferably evaporated within the antechamber or can be introduced into the antechamber as steam or gas and enters the cylinder as an air-steam mixture, so that the reciprocating movement of the piston can be effected.
  • the cylinder is in fluid communication with a condenser, so that the vapor of the air-steam mixture or the vapor within the condenser is present as a condensate and thus as a liquid.
  • the fuel fluid can preferably return to the injection nozzle via the high-pressure pump and the high-pressure tank and thus be introduced into the antechamber again in the circuit.
  • the preferred air-steam engine also has enormous production efficiency for automobile manufacturers.
  • automobile manufacturers could advantageously continue to build their existing engines as before, but due to the design of the preferred air-steam engine, it would be significantly cheaper than the already known engines of the prior art.
  • known motors such as electric and hydrogen motors from the prior art, are no longer required. Large profit margins can therefore be achieved because the preferred air-steam engine is an unrivaled product.
  • the components of the preferred air-steam engine are well known and have proven to be inexpensive. As a result, the production as such of the preferred air-steam engine can be easily carried out in the context of mass production, for example by automobile manufacturers.
  • the preferred air-steam engine advantageously has a flexible area of application.
  • the preferred air-steam engine can be used in both dynamic and static applications.
  • dynamic use cases are in The context of the invention preferably means those applications in which a movement is relevant, for example the movement of a means of transport, such as. B. an automobile.
  • Static applications preferably refer to those applications in which movement is not necessary, for example when the means of transport remains at rest or the converted mechanical energy is required for a device or a method in which no movement results.
  • the preferred air-steam engine for external energy generation can therefore advantageously be used anywhere.
  • Terms such as essentially, approximately, approximately, approximately etc. preferably describe a tolerance range of less than ⁇ 40%, preferably less than ⁇ 20%, particularly preferably less than ⁇ 10%, even more preferably less than ⁇ 5% and in particular less than ⁇ 1%. “Similar” preferably describes sizes that are approximately the same.
  • the air-steam engine refers to an engine that requires air and steam to be operational.
  • the steam is preferably provided by introducing a fuel fluid into the antechamber via the injection nozzle, e.g. B. by water and / or carbon dioxide, among other things.
  • the preferred air-steam engine in the sense of the invention preferably comprises a piston in the cylinder, an injection nozzle, a high-pressure pump, a high-pressure tank and a condenser, which are preferably in fluid connection with one another in a circuit.
  • the cylinder preferably designates a component of the preferred air-steam engine.
  • the cylinder comprises a casing, which preferably has a cylindrical shape, and a volume located therein.
  • a piston is preferably located within the cylinder.
  • the average person skilled in the art knows that what is meant by the phrase “piston within the cylinder” is that the piston is mounted within the volume of the cylinder.
  • the cylinder has a top dead center and a bottom dead center.
  • the top dead center and the bottom dead center preferably mean reference areas of the cylinder in which the piston preferably no longer carries out a reciprocating movement.
  • the piston is preferably connected to a connecting rod.
  • the connecting rod preferably forms a connection between the piston and a crankshaft or a crank pin, with the lifting movement of the piston being translated using the crankshaft or crank pin, for example for the movement of a tire.
  • At top dead center there is preferably the greatest distance between the piston and the crankshaft or the crank pin. Accordingly, at bottom dead center there is preferably the smallest connection between the piston and the crankshaft or the crank pin.
  • the cylinder preferably has an inlet valve and an outlet valve.
  • the outlet of the air-steam mixture from the cylinder can preferably be controlled using the exhaust valve. It is therefore preferred that the vapor of the air-steam mixture or the air-steam mixture from the cylinder reaches the condenser via the outlet valve.
  • the piston preferably refers to a movable component, the volume of the air contained therein being changed by the movement of the piston within the cylinder.
  • a lifting movement of the piston can preferably be carried out within the cylinder.
  • the lifting movement of the piston preferably refers to a substantially vertical movement of the piston between the top dead center and the bottom dead center.
  • the cylinder is in a fluid connection with the antechamber, with the antechamber preferably being arranged between the injection nozzle and the cylinder.
  • the antechamber refers to a chamber that includes a casing and a cavity therein.
  • the antechamber preferably has a smaller volume than the volume of the cylinder.
  • the fuel fluid can be introduced into the antechamber starting from the injection nozzle, with such a temperature preferably being present within the antechamber so that the fuel fluid evaporates.
  • the fuel fluid is preferably present as vapor after introduction into the antechamber, with the vapor preferably forming essentially immediately after introduction (injection).
  • the compressed air preferably means the air that essentially corresponds to the entire displacement volume and is introduced into the antechamber.
  • the compressed air in the antechamber also has an increased pressure and an increased temperature.
  • compressed air from the cylinder can be received in the antechamber, so that an air-steam mixture is formed within the antechamber.
  • the fuel is preferably introduced into the antechamber beforehand.
  • the antechamber is in the form of a vortex chamber.
  • the swirl chamber advantageously results in a particularly good mixing of the compressed air from the cylinder, which enters the swirl chamber, and the fuel fluid.
  • the vortex chamber is preferably designed spherical or roller-shaped.
  • the swirl chamber is connected to the cylinder via a tangentially opening channel.
  • the compressed air is preferably pressed from the cylinder into the vortex chamber and caused to rotate due to the tangential opening of the channel.
  • the fuel fluid is introduced into the swirl chamber from the injector in the direction of air movement.
  • the centrifugal effect creates an air-steam mixture with a particularly suitable mixture, so that the reciprocating movement of the piston can be achieved particularly effectively.
  • the piston can be moved from the top dead center back towards the bottom dead center with an additionally increased pressure.
  • the antechamber has an inlet and outlet valve, with the air-steam mixture entering the cylinder from the antechamber via the inlet and outlet valve.
  • the inlet and outlet valve is preferably designed as a control valve.
  • the flow rate of the air-steam mixture from the antechamber into the cylinder can be continuously regulated by the inlet and outlet valve of the antechamber, in particular as a control valve.
  • the inlet and outlet valve can preferably be adjusted mechanically or electrically.
  • the fuel fluid can be introduced into the antechamber starting from the injection nozzle.
  • the injection nozzle preferably means a device with which the fuel fluid is introduced into the antechamber.
  • known injection nozzles from the prior art can be used, preferably one or more piezo injection nozzles.
  • a piezo injector preferably refers to an injector that uses the piezoelectric effect to inject the fuel fluid into the prechamber.
  • injection nozzles which introduce the fuel fluid into the antechamber by an operating mechanism other than the piezoelectric effect, for example by magnetic, electromagnetic or mechanical causes.
  • the pressure within the antechamber is increased, but the temperature within the antechamber is reduced. This results in particular from the evaporation of the fuel fluid within the antechamber.
  • the piston of the cylinder can cause a lifting movement at particularly high pressure.
  • the water from the preheated high-pressure tank preferably reaches the piezo injection nozzle at around 98°C and around 2600 bar.
  • the fluid injected into the antechamber through the piezo injection nozzle has a temperature of preferably approximately 300-400 ° C, so that the finely atomized water immediately converts into steam due to a sudden phase transition.
  • In the antechamber there is preferably already compressed air from the compression stroke of the cylinder at approx. 900°C and a pressure of approx. 60 bar (diesel process).
  • a reversal process immediately occurs in the antechamber, i.e.
  • the compressed air lowers the temperature from preferably approx. 900°C to 350°C and the pressure increases from preferably around 60 bar to around 200 bar.
  • This now highly tensioned air-water vapor mixture is controlled from the antechamber into the cylinder, expands there and does work.
  • the energy generation process described can also preferably be carried out with other types of injection nozzles.
  • the fuel fluid is preferably introduced into the antechamber in a finely atomized phase, i.e. H. in the form of atomized particles.
  • the particles of the fuel fluid are present as fine droplets. This advantageously results in a particularly rapid evaporation of the fuel fluid, thus a faster generation of the air-steam mixture within the antechamber and thus also a faster increase in pressure within the antechamber.
  • the fuel fluid will be introduced into the antechamber at an elevated temperature, for example in a temperature range between approximately 50 ° C - 150 ° C, preferably at approximately 100 ° C.
  • the fuel fluid preferably means a fluid which acts as a fuel to assert the utility of the preferred air-steam engine.
  • the fuel fluid is therefore preferably a fuel in fluidic form, ie it is present as a liquid or as a gas or vapor.
  • the fuel fluid is preferably water or water vapor.
  • the fuel fluid is preferably present in the injection nozzle and is introduced into the antechamber for evaporation.
  • An air-steam mixture preferably forms within the antechamber, comprising compressed air from the cylinder and the fuel fluid as a vapor form, which returns to the cylinder and is converted into the stroke movement of the piston.
  • a capacitor is preferably in fluid connection with the cylinder.
  • the condenser is preferably also in fluid communication with the high-pressure pump, the high-pressure tank and the injection nozzle and the fuel fluid can therefore be introduced into the injection nozzle as condensate, a circuit exists.
  • the fuel fluid can be brought to the injection nozzle essentially repeatedly.
  • the fuel fluid is present as vapor within the antechamber and the cylinder and passes from the cylinder into the condenser, where it is present as condensate, i.e. H. as a liquid, and can then be brought into the egg spray nozzle.
  • the high-pressure pump can preferably be used to transport the fuel fluid at a high pressure within the air-steam engine, for example into the high-pressure tank.
  • the high-pressure tank preferably refers to a container that is capable of storing the fuel fluid at the correspondingly high pressure.
  • the fuel fluid can preferably enter the injection nozzle, for example from the high-pressure tank.
  • the fuel fluid can be introduced as condensate from the condenser into the high-pressure pump and then into the high-pressure tank, with the fuel fluid preferably being able to be introduced from the high-pressure tank into the injection nozzle.
  • the flow connection preferably means that a conduction of the fuel fluid is made possible.
  • the flow connection can be provided, for example, by a fluid line, such as a pipe or hose line.
  • the preferred air-steam engine does not violate the 1st and/or the 2nd law of thermodynamics, since substances and/or energy are supplied that enable the preferred air-steam engine to function.
  • a battery is needed to enable the movement of the piston.
  • an electrical current is preferably required to ensure the functionality of components such as the injection nozzle, the inlet and outlet valve, a high-pressure pump, the heating of the antechamber, etc.
  • the preferred air-steam engine is based in particular on the well-known diesel process.
  • a significant advantage of the preferred air-steam engine is that (lightning-fast) steam generation is possible in the antechamber in approximately a millisecond range.
  • combustion piston engines as petrol and diesel engines. Both types suck in air, compress this air and add fuel and ignite the fuel with the result of an increase in pressure, which leads to work through expansion.
  • the gasoline engine (petrol engine) has to ignite the fuel-air mixture externally (Otto process), while the diesel engine (diesel engine) works with self-ignition (diesel process).
  • the new invention is not an internal combustion engine, but can use the same engines and works according to a completely new working method. 2 and 4 stroke engines, but also all other combustion engines can be used.
  • the preferred air-steam engine combines the gasoline and diesel processes and works according to a limit pressure process, which has not yet been achieved in the prior art. The advantageous consequence is a significantly better overall efficiency.
  • the preferred air-steam engine is able to suck in air from the atmosphere, like the gasoline engine and diesel engine, and compress the sucked air in a compression ratio of approximately 24:1 (petrol engine 10:1, diesel 24:1). .
  • the preferred air-steam engine injects a medium (the fuel fluid), e.g. B. distilled water, CO2 or other suitable media.
  • a medium the fuel fluid
  • B. distilled water e.g. distilled water, CO2 or other suitable media.
  • finely atomized, high-pressure water i.e. water with an increased pressure
  • is injected into the cylinder for example with a pressure of approx. 2600 bar (e.g. through a piezo injection nozzle), injected directly into the cylinder, into a pre-chamber or swirl chamber.
  • the piston can preferably have a spherical chamber in the piston surface, in which the air-steam mixture is injected directly and is advantageously swirled very well.
  • classic antechambers and vortex chambers can also be used.
  • the fuel fluid e.g. B. water is compressed with a high-pressure pump, e.g. B. to approx. 2600 bar, and preheated in the high-pressure tank at a temperature of approx. 95 - 98 ° C and injected with an injection nozzle with finely atomized water droplets, preferably directly into the cylinder, into the piston chamber directly or into a separate pre-chamber or vortex chamber .
  • An immediate phase transition preferably takes place in the chambers, in particular from the water state to the formation of steam.
  • the already highly compressed air in the cylinder in the 0th T. fills preferentially in the chamber (e.g. with approx. 60 bar and approx. 900 °C), then the water injection takes place and undergoes a lightning-fast phase transition and a reversal process in the millisecond range.
  • An air-steam mixture is immediately created, i.e. H. the air temperature in the antechamber drops in a controlled manner, for example.
  • the temperatures and pressure are controlled in the limit pressure process.
  • the well-mixed, high-tension air-steam mixture preferentially expands in the cylinder and does work.
  • the relaxed air-steam mixture is preferably fed into a condenser via a normal outlet valve, where the air is preferably separated from the water.
  • the water is then preferably compressed to approx. 2600 bar using a high-pressure pump and stored in a preheated high-pressure tank (approx. 95 - 98 °C).
  • the highly compressed fuel fluid e.g. hot water
  • the water tank advantageously does not need to be filled up, but in particular only needs to be refilled with water due to possible leaks in the system.
  • the water supply preferably takes place in a circular process.
  • the water is preferably distilled.
  • the special physical effect of the air-steam engine results preferably from the high compression (diesel principle) of the sucked-in air, especially in a compression ratio of approx. 24:1, with the temperature of the sucked-in air preferably being around 900 ° C and a pressure of approx. 60 bar.
  • this hot air finely atomized, preheated (distilled) water is injected into the antechamber through the injection nozzle (instead of fuel) at a pressure of preferably approx. 2600 bar, which mixes intensively with the hot air and causes a temperature reduction through a physical reversal process from approx. 900 °C to approx. 300 °C and a pressure increase from approx. 60 bar to approx. 200 bar (and without combustion).
  • the preferred air-steam engine preferably generates the energy through an automatic reversal process of lowering the temperature of the sucked air and increasing the pressure of the air-steam mixture.
  • the high-tension air-steam mixture is preferably passed from the antechamber into the cylinder, expands and does work there. The same process preferably occurs with direct injection into the piston chamber.
  • the preferred air-steam engine therefore achieves a significant improvement over the already known prior art.
  • the air-steam engine is characterized in that the capacitor, the high-pressure pump and/or the high-pressure tank is data-connected to a control unit.
  • the air-steam engine is characterized in that the capacitor, the high-pressure pump, the high-pressure tank and/or the injection nozzle is data-connected to a control unit, wherein preferably the control unit is data-connected to further components, the further components being selected from a group comprising a laser and/or an inlet and outlet valve (control valve).
  • data-connected preferably means that an exchange of data between the control unit and one or more of these components is possible.
  • Data preferably refers to commands for executing functions and/or setting for one or more components.
  • the settings can in particular relate to settings of flow parameters of the fuel fluid. For example, it may be preferred to regulate the flow rate of the fuel fluid starting from the condenser. Furthermore, it may be preferred, for example, for the control unit to control the pressure of the high-pressure pump and/or monitor the high-pressure tank.
  • a control unit preferably refers to a unit that is configured to read, receive, send and/or evaluate data.
  • the control unit is preferably a data processing unit.
  • a control unit can preferably be selected from a group comprising an integrated circuit (IC), an application-specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic circuit (PLD), a field programmable gate array (FPGA), a processor or a process unit, a microprocessor, a microcomputer, a programmable logic controller and/or another electronic, preferably programmable, circuit.
  • the control unit can preferably also include a storage unit and/or communication unit.
  • a storage unit allows data to be backed up and/or temporarily stored.
  • Non-limiting examples of memories preferably semiconductor memories, are volatile memory (RAM) memories or non-volatile memories such as ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory or flash memory and/or other memory technologies.
  • RAM volatile memory
  • ROM memory EPROM memory
  • EEPROM memory electrically erasable programmable read-only memory
  • flash memory preferably volatile memory (RAM) memories or non-volatile memories
  • a communication unit preferably refers to a device for Transmitting, in particular for sending and/or receiving, data.
  • the transmission is preferably carried out using directed or non-directional electromagnetic waves, whereby the range of the frequency band used can vary from a few Hertz (low frequency) to several hundred terahertz depending on the application and technology used, whereby the following data transmission methods can be used, for example: Bluetooth, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree or WiMAX in the radio frequency range as well as IrDA and optical radio link (FSO) in the infrared or optical frequency range.
  • Bluetooth Bluetooth, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree or WiMAX in the radio frequency range as well as IrDA and optical radio link (FSO) in the infrared or optical frequency range.
  • control unit is present as or in combination with a sensor.
  • the sensor is preferably set up to measure parameters of one or more of the components comprising the condenser, high-pressure pump and/or high-pressure tank as well as one or more or all of the data that are relevant to the operation of the preferred air-steam engine.
  • the air-steam engine is characterized in that the air-steam engine has a pressure sensor and/or a temperature sensor, wherein preferably the pressure sensor and/or the temperature sensor is data-connected to a control unit.
  • the pressure sensor may be attached to preferred components of the air-steam engine.
  • the temperature sensor can also be attached to preferred components of the air-steam engine.
  • the pressure or temperature sensor can be measured and thus reliably monitored.
  • the air-steam engine may have a plurality of pressure or temperature sensors, which are attached to different components, for example, in order to measure and/or monitor the plurality of components.
  • one or more pressure and temperature sensors are present in combination. Furthermore, it is preferred that the pressure and temperature sensor are data-connected to the control unit, i.e. H. have a data connection with the control unit.
  • the control unit can operate components and/or regulate operation using the pressure and temperature measurements from the sensors.
  • a temperature sensor and a pressure sensor are attached to the antechamber. These are data connected to a control unit.
  • further components of the air-steam engine for example (but not limited to) an inlet and outlet valve, a laser, an antechamber piston, an injector and/or the high-pressure pump, can be operated taking into account the pressure and temperature values within the antechamber .
  • the air-steam engine is characterized in that there is a prechamber piston within the prechamber, the prechamber piston also the piston in the cylinder is connected, so that a lifting movement within the antechamber can be carried out by the antechamber piston.
  • the air-steam engine is characterized in that there is a prechamber piston within the prechamber, the prechamber piston being connected to the piston in the cylinder, so that a lifting movement within the prechamber can be carried out by the prechamber piston, whereby in the antechamber a higher pressure can be generated.
  • the volume of the steam or the air-steam mixture is additionally displaced within the prechamber.
  • the pressure of the steam or air-steam mixture located in the antechamber is also significantly increased.
  • the antechamber piston preferably refers to a piston that is located within the antechamber.
  • the prechamber piston is preferably connected to the piston within the cylinder, so that both pistons carry out a lifting movement.
  • the air-steam engine is characterized in that the prechamber piston has a drive, the drive preferably being operable mechanically or electromagnetically.
  • the volume displacement of the steam or air-steam mixture in the antechamber can be adjusted particularly easily and precisely using a mechanical or electromagnetic drive. This results in variability with regard to the possible selection and adjustment of the pressure within the antechamber, so that a reciprocating movement of the piston can be carried out particularly efficiently. This advantageously allows a variable, higher pressure in the antechamber to be regulated via the preferred control unit.
  • a mechanical drive preferably refers to a drive by mechanical means.
  • the torque is preferably transmitted using transmission means such as clutches and/or belt drives.
  • An electromagnetic drive preferably refers to a drive using electromagnetic means.
  • the antechamber piston is present in combination with the inlet and outlet valves of the antechamber.
  • the inlet and outlet valve is present in combination with the prechamber piston and a drive for the prechamber piston, for example a mechanical or electromagnetic drive.
  • the drive enables the antechamber piston to carry out a sideways movement.
  • a sideways movement of the antechamber piston preferably means a movement in lateral directions within the antechamber.
  • the air-steam engine is characterized in that the fuel fluid is selected from a group comprising water and/or Carbon dioxide and/or other suitable fluids.
  • the fuel fluid is selected from a group comprising water and/or Carbon dioxide and/or other suitable fluids.
  • the advantage is that water and/or carbon dioxide are available in almost unlimited quantities in nature, so that resources are saved, in contrast to state-of-the-art engines.
  • water in particular is characterized by its climate friendliness, so that the preferred air-steam engine makes a beneficial contribution to the climate and the environment.
  • pollutants are emitted into the environment.
  • it can be distilled water.
  • Water has also proven to be extremely useful for operating the preferred air-steam engine.
  • Water has suitable thermodynamic properties, e.g. B. a suitable enthalpy of vaporization in order to bring about a sufficient increase in pressure and a reduction in temperature within the antechamber.
  • the water is distilled (distilled water).
  • the air-steam engine is characterized in that the antechamber is operatively connected to a heating element, preferably to a glow plug.
  • a heating element preferably to a glow plug.
  • further heating systems and/or radiators can also have an operative connection with the antechamber.
  • the attachment of a heating element ensures that the preferred air-steam engine functions reliably even at low ambient temperatures.
  • Another advantage is the fact that the attachment of a heating element leads to a particularly homogeneous heat distribution within the antechamber. This enables faster and spatially symmetrical evaporation of the fuel fluid within the antechamber.
  • a heating element preferably refers to a device through which heat can be transferred. “Effectively connected” here preferably means that there is such a connection between the heating element and the antechamber that the heat can be transferred from the heating element to the antechamber. It may be preferred to introduce the heating element directly on, on or into the antechamber. It may also be preferred to connect the heating element to the antechamber via heat lines.
  • the heating element is a glow plug.
  • glow plugs have proven to be particularly useful and reliable in allowing the engine to start at low temperatures and to function with low noise and low emissions during the warm-up phase.
  • glow plugs are also ideal.
  • the air-steam engine is characterized in that the high-pressure tank is operatively connected to a heating element. This also advantageously allows the high-pressure tank to be set to a temperature that is desired in order to ensure an optimal pressure and/or an optimal temperature of the fuel fluid, in particular within the high-pressure tank.
  • the air-steam engine is characterized in that the air-steam engine has a laser, with the antechamber starting from the laser can be irradiated, the antechamber preferably having a prechamber piston and/or a drive for the antechamber piston.
  • the laser beams are preferably emitted from the laser inwards into the antechamber.
  • the attachment of the laser has proven to be particularly advantageous in that a particularly rapid evaporation of the injected fuel fluid in the millisecond range within the antechamber can be achieved by the laser beams emitted by the laser.
  • the attachment of a laser is particularly easy to implement.
  • the laser can preferably emit laser beams in a pulsating or continuous manner.
  • the preferred laser can be used in preferred embodiments of the invention. It may be preferred to position the laser in such a way that the laser irradiates the antechamber, the vortex chamber and/or the piston chamber with laser beams.
  • the laser can preferably irradiate the antechamber in the embodiment in which no antechamber piston is introduced within the antechamber.
  • the laser can preferably irradiate the antechamber in the embodiment in which an antechamber piston is introduced within the antechamber.
  • the laser can preferably irradiate the antechamber in the embodiment in which there is an antechamber piston with a drive.
  • the antechamber can have a drive for an antechamber piston, which, for example, carries out a sideways movement.
  • the antechamber has an inlet and outlet valve as a control valve in order to regulate the flow rate of the air-steam mixture from the antechamber into the cylinder.
  • the advantages of the laser, the inlet and outlet valve (as a rain valve) and/or the drive of the antechamber piston can be combined to enable particularly efficient functional operation.
  • the resulting efficiency is higher than could be expected from the effects of the individual components, so that a synergistic effect is achieved. It may be preferred to attach temperature and/or pressure sensors, which can be attached, for example, to the antechamber (not limited thereto) and have a data connection to the control unit. This advantageously ensures a particularly safe process flow of the preferred air-steam engine.
  • the laser can also be used if the antechamber has an outlet and inlet valve (as a rain valve). In further preferred embodiments, the laser can be used if the antechamber does not have an inlet and outlet valve.
  • the air-steam engine is therefore characterized in that the air-steam engine has a piston chamber.
  • the antechamber can be dispensed with if a piston chamber is used.
  • steam formation and steam generation can be relocated to the piston chamber.
  • the advantage of this variant is direct steam formation in the cylinder chamber.
  • the cost savings of the inlet and outlet valve (as a control valve), the drive of the prechamber piston and the laser represent an advantage.
  • the air-steam engine is characterized in that the fuel fluid has a pressure between 2000 bar - 3000 bar, preferably between 2200 bar - 2800 bar, particularly preferably between 2400 bar - 2600 bar, very particularly preferably between 2500 bar - 2700 bar can be inserted into the antechamber of the injection nozzle.
  • the air-steam engine is characterized in that the air-steam engine is operable using a four-stroke mechanism or a two-stroke mechanism.
  • the four-stroke mechanism and the two-stroke mechanism mean the mechanisms from the prior art.
  • the preferred air-steam engine can be operated as a piston engine, for example as described in the patent EP 2603667 B1 (or official file number: EP 3143258 B1).
  • the preferred air-steam engine is operable using a four-stroke mechanism.
  • the four-stroke mechanism preferably refers to a work process that can be carried out during operation of the preferred air-steam engine.
  • the four-stroke mechanism preferably has 4 work steps, which can also be referred to as cycles.
  • the preferred four-stroke mechanism preferably comprises the following 4 cycles:
  • Stroke suction: The piston moves from top dead center to bottom dead center, during which air is sucked in from the atmosphere.
  • the four-stroke mechanism according to the prior art of reciprocating piston technology has proven to be advantageous when using the preferred air-steam engine in means of transportation.
  • the invention relates to the use of a preferred air-steam engine for converting energy into mechanical energy, preferably into kinetic energy within a means of transport.
  • energy conversion in the context of the invention means that the thermal energy, which preferably arises in the antechamber, can be converted into kinetic energy, for example for a means of locomotion.
  • Energy conversion into mechanical energy includes the ability to perform mechanical work due to a position or movement of a component of the air-steam engine, preferably the piston.
  • the stroke movement of the piston in the cylinder moves a connecting rod so that the mechanical energy can be transferred.
  • a means of transport preferably refers to a device with which people and/or goods can be moved, e.g. B. Automobiles in the form of passenger cars, trucks, mobile homes, watercraft such as. B. boats, ships, trains, trains, aircraft and/or steam turbines etc.
  • the preferred air-steam engine can also be used in all static applications where it makes sense, for example for the provision of energy in houses, apartments, etc.
  • the invention relates to the use of the air-steam engine for operating an air conditioning compressor.
  • the preferred air-steam engine can advantageously be used as an air conditioning compressor according to the prior art with appropriate temperature, pressure and / or volume control in the antechamber.
  • FIG. 1 Schematic representation of a preferred embodiment of a preferred air-steam engine - basic representation of the air-steam engine
  • FIG. 2 Further schematic representation of a further preferred embodiment of a preferred air-steam engine - representation of a unit comprising a piston and a prechamber piston
  • FIG. 3 Further schematic representation of a further preferred embodiment of a preferred air-steam engine comprising a drive for a prechamber piston in the prechamber
  • FIG. 4 Further schematic representation of a further preferred embodiment of a preferred air-steam engine comprising a laser on the antechamber with measuring sensors and a drive for the antechamber piston in the antechamber
  • FIG. 5 Further schematic representation of a further preferred embodiment of a preferred air-steam engine comprising a laser on the antechamber
  • FIG. 6 Further schematic representation of a further preferred embodiment of a preferred air-steam engine comprising a laser on the antechamber without an inlet and outlet valve
  • FIG. 7 Further schematic representation of a further preferred embodiment of a preferred air-steam engine comprising a piston chamber in the piston without an inlet and outlet valve
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of an air-steam engine 1.
  • the air-steam engine comprises a cylinder 3 and a piston 5.
  • a lifting movement between the bottom dead center and the top dead center of the cylinder 3 can be carried out by the piston.
  • the stroke movement of the piston 5 and a connecting rod 25 should be illustrated by the arrow symbol (pointing upwards and downwards).
  • the air-steam engine 1 has an injection nozzle 7, which is designed as a piezo injection nozzle 7, and an antechamber 9.
  • the antechamber 9 is located between the piezo injection nozzle 7 and the cylinder 3, which are in fluid communication with one another. Starting from the piezo injection nozzle 7, a fuel fluid can be introduced into the antechamber 9.
  • the antechamber has such a temperature that the fuel fluid evaporates in the antechamber and the fuel fluid is therefore present in the antechamber as vapor.
  • Compressed air from the cylinder 3, ie compressed air, can be received by the antechamber 9, so that an air-steam mixture is formed within the antechamber 9.
  • the air-steam mixture can be introduced into the cylinder 3 so that the lifting movement of the piston 5 can be effected within the cylinder 3. This can be shown, for example, by a downward movement from top dead center towards bottom dead center.
  • the cylinder includes an intake valve 21 and an exhaust valve 23, the exhaust valve 23 being connected to a condenser 11.
  • the air-steam mixture condenses, with the steam in particular being present as condensate in the condenser 11.
  • the condensate can then be introduced from the condenser 11 to a high-pressure pump 13, then into a high-pressure tank 15 and then again into the injection nozzle 7.
  • the injection nozzle 7, the antechamber 9, the cylinder 3, the condenser 11, the high-pressure pump 13 and the high-pressure tank 15 are therefore present in a circuit and are connected to one another in fluid communication. A cycle can therefore be carried out by the air-steam engine 1.
  • the air-steam engine 1 advantageously does not emit any pollutants, so that a significant improvement compared to the prior art is created.
  • the air-steam engine 1 can be operated, for example, with water or steam and other suitable fluids as fuel fluid. As a result, a beneficial contribution to the climate and the environment is achieved.
  • the preferred air-steam engine 1 also has enormous efficiency for automobile manufacturers in terms of the development and production of automobiles.
  • the previous engines can be provided as before, but due to the design of the preferred air-steam engine 1 they are significantly cheaper than the already known engines of the prior art.
  • Around 85 million passenger cars are produced worldwide, with currently around 500 million existing passenger cars that can be particularly easily integrated with the preferred air-steam engine 1.
  • known motors such as electric and hydrogen motors from the prior art, are no longer required. Therefore, large profit margins can be achieved because the air-steam engine 1 is an unrivaled product.
  • the components of the preferred air-steam engine 1 are well known and have proven to be inexpensive.
  • the production as such of the preferred air-steam engine 1 can therefore also be carried out in a simple manner in the context of mass production, for example by an automobile manufacturer.
  • the air-steam engine 1 is also suitable for static applications and offers an efficient way to provide energy.
  • the antechamber 9 has an inlet and outlet valve 19.
  • the air-steam mixture starting from the antechamber 9 reaches the cylinder 3 via the inlet and outlet valve 19.
  • the inlet and outlet valve 19 is designed as a control valve.
  • the flow rate of the air-steam mixture from the antechamber 9 can be regulated by the inlet and outlet valve 19 of the antechamber 9, in particular as a control valve, in particular a stepless control is possible.
  • the inlet and outlet valve 19 can be adjusted both mechanically and electrically.
  • the fuel fluid can be conveyed at a high pressure within the air-steam engine 1, in particular into the high-pressure tank 15.
  • the fuel fluid can be introduced again into the injection nozzle 7 from the high-pressure tank 15.
  • the high-pressure tank 15, the high-pressure pump 11 and the capacitor 11 are data-connected to a control unit 17.
  • components such as an input and If there is an outlet valve 19, a drive 29 of the antechamber piston 27, a laser 31, a pressure sensor 33 and/or a temperature sensor 35, these can also be connected to the control unit 17 (see explanations in the further descriptions of the figures).
  • the data connection allows data to be exchanged between the control unit 17 and one or more of these components.
  • commands for executing functions and/or setting for the one or more components can be customized.
  • the settings can in particular relate to settings of flow parameters of the fuel fluid.
  • a flow meter can also be attached that can measure the flow rate of the fuel fluid.
  • the pressure of the high-pressure pump 13 and/or the monitoring of the high-pressure tank 15 can also be carried out by the control unit 17.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the preferred air-steam engine 1.
  • prechamber piston 27 within the prechamber 9.
  • the prechamber piston 27 is connected to the piston 5 of the cylinder, so that a lifting movement within the prechamber 9 can be carried out by the prechamber piston 27.
  • the use of an antechamber piston 27 advantageously results in the additional volume of the steam or air-steam mixture being displaced within the antechamber 9.
  • the pressure of the steam or air-steam mixture located in the antechamber 9 is also increased accordingly.
  • an intensive pressure of the air-steam mixture is transmitted into the cylinder 3, which overall increases the performance of the air-steam engine 1.
  • Fig. 3 illustrates a further embodiment of the preferred air-steam engine 1.
  • the antechamber piston has a drive 29.
  • the drive 29 can be mechanical or electromagnetic.
  • the antechamber piston can move sideways.
  • An inlet and outlet valve 19 can also be provided here, so that the air-steam mixture can advantageously be metered even more precisely.
  • the volume displacement of the steam or air-steam mixture in the antechamber 9 can be adjusted particularly easily and precisely using the drive 29. This advantageously results in variability with regard to the possible selection and adjustment of the pressure within the antechamber 9, so that a reciprocating movement of the antechamber piston 27 can be carried out particularly efficiently.
  • FIG 4 shows schematically a further embodiment of the preferred air-steam engine 1.
  • a pressure sensor 33 and a temperature sensor 35 are attached to the antechamber 9.
  • the pressure sensor 33 and the temperature sensor 35 can have a data connection with the control unit 17, so that components (in combination or individually or a selection of components) such as. B. the laser 31, the inlet and outlet valve 19, the high-pressure pump 13 and/or the high-pressure tank 15 can be operated taking into account the pressure and temperature values within the antechamber 9.
  • An embodiment of the air-steam engine 1 is shown in FIG.
  • the air-steam engine 1 also has a laser 31, with the antechamber 9 being connected to the cylinder 3 via an inlet and outlet valve 19 (as a control valve).
  • an inlet and outlet valve 19 (as a control valve).
  • Fig. 6 shows a further embodiment of the air-steam engine 1.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the air-steam engine 1.
  • the air-steam engine 1 has a piston chamber 37 in the piston 5.
  • the antechamber 9 is omitted and the steam formation and generation are relocated to the piston chamber 37.
  • the advantage of this variant is direct steam formation in the cylinder chamber and the cost savings of the inlet and outlet valve 19, the drive of the prechamber piston 27, the drive 29 and the laser 31. With this variant, all existing internal combustion engines could be converted easily and inexpensively.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Luft-Dampf-Motor, der einen und mehrere Zylinder und einen darin befindlichen Kolben aufweist, von denen eine Hubbewegung ausführbar ist. Weiterhin umfasst der Luft-Dampf-Motor eine Einspritzdüse sowie eine Vorkammer. Die Vorkammer ist zwischen der Einspritzdüse und dem Zylinder angeordnet, wobei ausgehend von der Einspritzdüse ein Treibstofffluid in die Vorkammer einleitbar ist. Aus dem Zylinder ist komprimierte Luft von der Vorkammer aufnehmbar, sodass sich innerhalb der Vorkammer ein Luft-Dampf-Gemisch bildet, was in den Zylinder einleitbar ist. Hierdurch ist die Hubbewegung des Zylinders bewirkbar. Darüber hinaus ist der Zylinder über ein Auslassventil mit einem Kondensator verbunden, sodass das Luft-Dampf-Gemisch oder der Dampf des Luft-Dampf-Gemisches kondensiert und in dem Kondensator als Kondensat vorliegt. Der Kondensator und die Einspritzdüse sind miteinander über eine Hochdruckpumpe und einem Hochdrucktank in Fließverbindung, sodass das Treibstofffluid aus dem Kondensator zurück über eine Hochdruckpumpe und einen Hochdrucktank in die Einspritzdüse gelangen kann. Somit weist der Luft-Dampf-Motor einen Kreislauf auf, wodurch eine effiziente Betriebstauglichkeit resultiert.

Description

LUFT-DAMPF-MOTOR UND DESSEN VERWENDUNG
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Luft-Dampf-Motor, der einen und mehrere Zylinder und einen darin befindlichen Kolben aufweist, von denen eine Hubbewegung ausführbar ist. Weiterhin umfasst der Luft-Dampf-Motor eine Einspritzdüse sowie eine Vorkammer. Die Vorkammer ist zwischen der Einspritzdüse und dem Zylinder angeordnet, wobei ausgehend von der Einspritzdüse ein Treibstofffluid in die Vorkammer einleitbar ist. Aus dem Zylinder ist komprimierte Luft von der Vorkammer aufnehmbar, sodass sich innerhalb der Vorkammer ein Luft-Dampf-Gemisch bildet, was in den Zylinder einleitbar ist. Hierdurch ist die Hubbewegung des Kolbens im Zylinder bewirkbar. Darüber hinaus ist der Zylinder über ein Auslassventil mit einem Kondensator verbunden, sodass das Luft-Dampf-Gemisch oder der Dampf des Luft-Dampf-Gemisches kondensiert und in dem Kondensator als Kondensat vorliegt. Der Kondensator und die Einspritzdüse sind miteinander über eine Hochdruckpumpe und einem Hochdrucktank in Fließverbindung, sodass das Treibstofffluid aus dem Kondensator zurück über eine Hochdruckpumpe und einen Hochdrucktank in die Einspritzdüse gelangen kann. Somit weist der Luft-Dampf-Motor einen Kreislauf auf, wodurch eine effiziente Betriebstauglichkeit resultiert.
Hintergrund und Stand der Technik
Seit jeher ist der Mensch bestrebt, Energie für die verschiedensten Anwendungen zu nutzen, insbesondere zur Fortbewegung. Einen entscheidenden Beitrag leistete hierzu die Dampfmaschine. Dampfmaschinen bezeichnen Maschinen, die mithilfe von Wasserdampf mechanische Vorrichtungen antreiben können. Tatsächlich sind Dampfmaschinen bereits aus dem Altertum bekannt. Moderne Dampfmaschinen werden durch Wärmekraftmaschinen in Form von Kolbendampfmaschinen gebildet. Das Grundprinzip moderner Dampfmaschinen hat sich nicht verändert. Typischerweise strömt Wasserdampf von einem Heizkessel durch eine spezielle Steuerung in Form eines Steuerzylinders in den Arbeitszylinder, in dem sich ein Arbeitskolben befindet. Durch den unter hohen Druck stehenden Wasserdampf wird der Arbeitskolben bewegt. Er führt eine Hin- und Herbewegung aus, die über ein Pleuel (auch Pleuelstange) in eine Drehbewegung umgewandelt wird.
Heute werden Dampfmaschinen zur Fortbewegung kaum noch verwendet. Man findet sie noch bei historischen Bahnen (Dampflokomotiven) und in Museen. Sie sind durch Verbrennungsmotoren und Elektromotoren schon seit Beginn des 20. Jahrhunderts allmählich verdrängt worden. Jedoch weisen sowohl Verbrennungsmotoren als auch Elektromotoren Nachteile auf.
Verbrennungsmotoren verursachen eine hohe Luftverschmutzung, da Abgase, insbesondere klimaunfreundliche Abgase, durch den Betrieb direkt in die Umgebung gelangen. Nachteilig ist auch der hohe Lärmfaktor sowie die Tatsache, dass Verbrennungsmotoren mit entsprechend verbrennungsmotorischem Antrieb in geschlossenen Räumen nur zum Teil eingesetzt werden können.
Auch Elektromotoren gehen mit einer Vielzahl von Nachteilen einher. Akkumulatoren, die den Strom für den Elektromotor liefern, haben noch eine niedrige Leistungs- und Energiedichte. Die Reichweite, die damit angetriebene Fortbewegungsmittel haben, ist dementsprechend gering und damit die Nutzbarkeit eingeschränkt. Dem kann derzeit nur durch den Einsatz sehr großer und damit schwerer Akkus begegnet werden. Ein weiteres Problem ist die Verschlechterung der Akkuleistung bei niedrigen Temperaturen. So verlieren Akkus für Elektromotoren bei Minusgraden bis zu ca. 60 % ihrer Energie. Darüber hinaus sind die Anschaffungskosten für ein Fortbewegungsmittel, wie z. B. ein Auto, mit einem Elektromotor um ca. 40 % - 50% höher als für ein Auto mit einem Verbrennungsmotor.
Im Stand der Technik ist auch das Bestreben bekannt, Dampf-Motoren bereitzustellen. Dampf- Motoren weisen ein ähnliches Funktionsprinzip wie die Dampfmaschine auf. Im Gegensatz zur klassischen Dampfmaschine sind die Komponenten in einem Gehäuse integriert.
Heutzutage gibt es nur noch wenige Dampf-Motorenhersteller, zum Beispiel in Hamburg die Spilling Technologies GmbH, die stationäre Dampf-Motoren herstellt. Die IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr versuchte ab ca. 1990 einen PKW-Dampfantrieb, den ZERO Emission Antrieb, zu bauen, was aber ca. 2021 aus technischen Verfahrensschritten scheiterte.
Eine effizienter Dampf-Motor, der massentauglich ist und die Nachteile des Standes der Technik beseitigt, ist derzeit nicht bekannt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik von bekannten Motoren zu beseitigen. Insbesondere sollte ein Luft - Dampf-Motor bereitgestellt werden, der ohne oder geringfügige Schadstoffemission auskommt, kostengünstig bereitstellbar und einbaubar ist sowie sich für eine massentaugliche Anwendung eignet. Weiterhin sollte der Luft - Dampf-Motor einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und sich effizient für Fortbewegungsmittel sowie weitere Applikationen eignen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche offenbart.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Luft-Dampf-Motor umfassend einen Zylinder und einen Kolben, wobei von dem Kolben eine Hubbewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt innerhalb des Zylinders ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Dampf-Motor eine Einspritzdüse und eine Vorkammer(und/oder Kolbenkammer) aufweist, wobei die Vorkammer (und/oder Kolbenkammer) zwischen der Einspritzdüse und dem Zylinder in einer Fließverbindung vorliegt und ausgehend von der Einspritzdüse ein Treibstofffluid in die Vorkammer(und/oder Kolbenkammer) einbringbar ist und das Treibstofffluid in der Vorkammer (und/oder Kolbenkammer) in ein Dampf umwandelbar ist und aus dem Zylinder komprimierte Luft in die Vorkammer aufnehmbar ist, sodass sich innerhalb der Vorkammer ein Luft-Dampf-Gemisch bildet und das Luft-Dampf-Gemisch in den Zylinder einbringbar ist, sodass die Hubbewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders bewirkbar ist sowie der Zylinder mit einem Kondensator in einer Fließverbindung vorliegt und der Zylinder und der Kondensator über eine Hochdruckpumpe und einen Hochdrucktank, mit der Einspritzdüse und der Vorkammer in einem Kreislauf miteinander verbunden sind, wobei das Luft-Dampf-Gemisch oder der Dampf des Luft-Dampf-Gemisches aus dem Zylinder in den Kondensator einleitbar ist und in dem Kondensator als Kondensat vorliegt und das Kondensat über die Hochdruckpumpe und den Hochdrucktank in die Einspritzdüse einleitbar ist.
Der erfindungsgemäße Luft-Dampf-Motor hat sich in vielen Aspekten als besonders vorteilhaft erwiesen.
Vorteilhafterweise zeichnet sich der bevorzugte Luft-Dampf-Motor durch seine Schadstofffreiheit aus. Die typischen Otto- und Dieselmotoren des Standes der Technik emittieren eine erhebliche Menge an Schadstoffen, die sowohl für die Gesundheit von Menschen und weiteren Lebewesen gefährlich sind als auch einen nachteiligen Beitrag zum Klimawandel leisten. So werden von Otto und Dieselmotoren unverbrannte Kohlenwasserstoffe emittiert, die krebserregend sind und einen Anteil des bekannten Smogs bilden. Der bevorzugte Luft-Dampf-Motor umgeht dies, indem keine Abdämpfe von Schadstoffen generiert werden. Der bevorzugte Luft-Dampf-Motor wird beispielsweise mit Wasserdampf als Treibstofffluid betrieben. Damit wird ein vorteilhafter Beitrag für das Klima, die Umwelt und die Gesundheit von Menschen und weiteren Lebewesen geleistet.
So wird bevorzugt das Treibstofffluid innerhalb der Vorkammer verdampft oder kann als Dampf oder Gas in die Vorkammer eingebracht werden und gelangt als Luft-Dampf-Gemisch in den Zylinder, sodass die Hubbewegung des Kolbens bewirkbar ist. Vorzugsweise ist der Zylinder mit einem Kondensator in Fließverbindung, sodass der Dampf des Luft-Dampf-Gemischs oder der Dampf innerhalb des Kondensators als Kondensat und damit als Flüssigkeit vorliegt. Ausgehend vom Kondensator kann bevorzugt das Treibstofffluid über die Hochdruckpumpe und den Hochdrucktank zurück in die Einspritzdüse gelangen und damit erneut in die Vorkammer im Kreislauf eingeleitet werden.
Des Weiteren weist der bevorzugte Luft-Dampf-Motor auch für Automobilhersteller eine enorme Produktionseffizienz auf. So könnten vorteilhaft Automobilhersteller ihre bisherigen Motoren weiterbauen wie bisher, allerdings durch die Bauweise des bevorzugten Luft-Dampf-Motors deutlich preiswerter als die bereits bekannten Motoren des Standes der Technik. So werden weltweit ca. 85 Millionen Personenkraftwagen produziert, wobei derzeit ca. 500 Millionen existierende Personenkraftwagen vorliegen, die besonders einfach mit dem bevorzugten Luft- Dampf-Motor nachgerüstet werden können. Vorteilhafterweise werden damit bekannte Motoren, wie beispielsweise Elektro- und Wasserstoffmotoren des Standes der Technik, nicht mehr benötigt. Mithin können große Gewinnmargen erzielt werden, da es sich bei dem bevorzugten Luft-Dampf- Motor um ein konkurrenzloses Produkt handelt.
Die Komponenten des bevorzugten Luft-Dampf-Motors sind hinreichend bekannt und haben sich als preiswert erwiesen. Demzufolge ist auch die Herstellung als solche des bevorzugten Luft- Dampf-Motors im Rahmen einer Massenproduktion auf einfache Weise durchführbar, beispielsweise von Automobilherstellern.
Vorteilhafterweise verfügt der bevorzugte Luft-Dampf-Motor über einen flexiblen Einsatzbereich. So kann der bevorzugte Luft-Dampf-Motor sowohl bei dynamischen als auch bei statischen Anwendungsfällen genutzt werden. Mit dynamischen Anwendungsfällen sind im erfindungsgemäßen Kontext bevorzugt jene Anwendungen gemeint, in denen eine Bewegung relevant ist, beispielsweise die Bewegung eines Fortbewegungsmittel, wie z. B. ein Automobil. Mit statischen Anwendungsfällen sind bevorzugt jene Anwendungen gemeint, bei einen Bewegung nicht notwendig ist, beispielweise wenn das Fortbewegungsmittel in Ruhe verharrt oder die umgewandelte mechanische Energie für eine Vorrichtung oder ein Verfahren benötigt wird, in der keine Bewegung resultiert. Mithin kann vorteilhafterweise der bevorzugte Luft-Dampf-Motor für die externe Energiegewinnung überall eingesetzt werden.
Begriffe wie im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. beschreiben bevorzugt einen Toleranzbereich von weniger als ± 40 %, bevorzugt weniger als ± 20 %, besonders bevorzugt weniger als ± 10 %, noch stärker bevorzugt weniger als ± 5 % und insbesondere weniger als ± 1 %. „Ähnlich“ beschreibt bevorzugt Größen, die ungefähr gleich sind.
Der Luft-Dampf-Motor bezeichnet im Sinne der Erfindung einen Motor, der für seine Betriebstauglichkeit Luft und Dampf benötigt. Der Dampf wird bevorzugt durch eine Einleitung eines Treibstofffluids in die Vorkammer über die Einspritzdüse bereitgestellt, z. B. durch Wasser und/oder Kohlenstoffdioxid u.a. Der bevorzugte Luft-Dampf-Motor im Sinne der Erfindung umfasst bevorzugt einen Kolben im Zylinder, eine Einspritzdüse, eine Hochdruckpumpe, einen Hochdrucktank und einen Kondensator, die bevorzugt miteinander in Fließverbindung in einem Kreislauf stehen.
Der Zylinder bezeichnet bevorzugt eine Komponente des bevorzugten Luft-Dampf-Motors. Der Zylinder umfasst eine Ummantelung, die vorzugsweise eine Zylinderform aufweist und ein darin befindliches Volumen. Bevorzugt befindet sich ein Kolben innerhalb des Zylinders. Der durchschnittliche Fachmann, weiß das mit der Formulierung „Kolben innerhalb des Zylinders“ gemeint ist, dass der Kolben innerhalb des Volumens des Zylinders angebracht ist. Der Zylinder weist einen oberen Totpunkt und einen unteren Totpunkt auf. Mit dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt sind bevorzugt Referenzbereiche des Zylinders gemeint, in denen bevorzugt der Kolben keine Hubbewegung mehr ausführt. Bevorzugt ist der Kolben mit einem Pleuel verbunden. Der Pleuel bildet bevorzugt eine Verbindung zwischen dem Kolben und einer Kurbelwelle oder einem Kurbelzapfen, wobei mithilfe der Kurbelwelle oder des Kurbelzapfens die Hubbewegung des Kolbens übersetzt wird, beispielsweise für die Bewegung eines Reifens. Beim oberen Totpunkt liegt bevorzugt die größte Entfernung zwischen dem Kolben und der Kurbelwelle oder dem Kurbelzapfen vor. Entsprechend liegt beim unteren Totpunkt bevorzugt die geringste Verbindung zwischen dem Kolben und der Kurbelwelle oder dem Kurbelzapfen vor.
Bevorzugt weist der Zylinder ein Einlassventil und ein Auslassventil auf. Mithilfe des Auslassventils ist bevorzugt der Auslass des Luft-Dampf-Gemisches aus dem Zylinder heraus steuerbar. So ist es bevorzugt, dass über das Auslassventil der Dampf des Luft-Dampf-Gemisches oder das Luft- Dampf-Gemisch aus dem Zylinder in den Kondensator gelangt.
Der Kolben bezeichnet bevorzugt ein bewegliches Bauteil, wobei durch die Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders das Volumen der darin befindlichen Luft verändert wird. Bevorzugt ist eine Hubbewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders ausführbar. Die Hubbewegung des Kolbens bezeichnet bevorzugt eine im Wesentlichen vertikale Bewegung des Kolbens zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt. Bevorzugt ist der Zylinder mit der Vorkammer in einer Fließverbindung, wobei bevorzugt die Vorkammer zwischen der Einspritzdüse und dem Zylinder angeordnet ist. Die Vorkammer bezeichnet eine Kammer, die eine Ummantelung und einen darin befindlichen Hohlraum umfasst. Bevorzugt weist die Vorkammer ein geringeres Volumen als das Volumen des Zylinders auf.
Bevorzugt ist ausgehend von der Einspritzdüse das Treibstofffluid in die Vorkammer einleitbar, wobei vorzugsweise eine derartige Temperatur innerhalb der Vorkammer vorliegt, sodass das Treibstofffluid verdampft. Demzufolge liegt das Treibstofffluid bevorzugt nach der Einleitung in die Vorkammer als Dampf vor, wobei bevorzugt der Dampf sich im Wesentlichen unmittelbar nach der Einfuhr (Einspritzung) bildet.
Mit der komprimierten Luft ist bevorzugt diejenige Luft gemeint, die im Wesentlichen dem gesamten Hubvolumen entspricht und in die Vorkammer eingeleitet wird. Vorzugsweise weist die komprimierte Luft in der Vorkammer auch einen erhöhten Druck und eine erhöhte Temperatur auf.
Vorzugsweise ist komprimierte Luft aus dem Zylinder in der Vorkammer aufnehmbar, sodass sich innerhalb der Vorkammer ein Luft-Dampf-Gemisch bildet. Bevorzugt wird für die Bereitstellung des Luft-Dampf-Gemisches zuvor der Treibstoff in die Vorkammer eingebracht.
In bevorzugten Ausführungsformen liegt die Vorkammer als Wirbelkammer vor. Vorteilhafterweise resultiert durch die Wirbelkammer eine besonders gute Vermischung der komprimierten Luft aus dem Zylinder, welche in die Wirbelkammer gelangt, und dem Treibstofffluid. Vorzugsweise ist die Wirbelkammer kugel- oder walzenförmig ausgestaltet. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Wirbelkammer über einen tangential einmündenden Kanal mit dem Zylinder verbunden ist. Bevorzugt wird die komprimierte Luft aus dem Zylinder in die Wirbelkammer gepresst und wegen der tangentialen Mündung des Kanals in Rotation versetzt. Das Treibstofffluid wird in Richtung der Luftbewegung in die Wirbelkammer ausgehend von der Einspritzdüse eingeleitet. Durch den Zentrifugaleffekt entsteht ein Luft-Dampf-Gemisch mit einer besonders geeigneten Vermengung, sodass besonders effektiv die Hubbewegung des Kolbens bewirkbar ist. Insbesondere kann der Kolben mit einem zusätzlich erhöhten Druck vom oberen Totpunkt zurück in Richtung des unteren Totpunktes bewegt werden.
In bevorzugten Ausführungsformen weist die Vorkammer ein Ein- und Auslassventil auf, wobei das Luft-Dampf-Gemisch ausgehend von der Vorkammer über das Ein- und Auslassventil in den Zylinder gelangt. Bevorzugt ist das Ein- und Auslassventil als Regelventil ausgebildet. Vorteilhafterweise kann durch das Ein- und Auslassventil der Vorkammer, insbesondere als Regelventil, die Durchflussmenge des Luft-Dampf-Gemisches aus der Vorkammer in den Zylinder stufenlos geregelt werden. Das Ein- Auslassventil kann bevorzugt mechanisch oder elektrisch verstellt werden.
Bevorzugt ist ausgehend von Einspritzdüse das Treibstofffluid in die Vorkammer einbringbar. Mit der Einspritzdüse ist bevorzugt eine Vorrichtung gemeint, mit der das Treibstofffluid in die Vorkammer eingeführt wird. Hierzu können bekannte Einspritzdüsen aus dem Stand der Technik eingesetzt werden, bevorzugt eine oder mehrere Piezo-Einspritzdüsen.
Eine Piezo-Einspritzdüse bezeichnet bevorzugt eine Einspritzdüse, die den piezoelektrischen Effekt nutzt, um das Treibstofffluid in die Vorkammer zu injizieren. Bevorzugt umfasst eine Piezo- Einspritzdüse eine Vielzahl von Piezoelementen in Form von Piezoschichten, die durch Bereitstellung einer elektrischen Spannung die Injektion des Treibstofffluids in die Vorkammer ermöglichen.
Auch kann es bevorzugt sein, Einspritzdüsen anzubringen, die durch einen anderen Wirkmechanismus als den piezoelektrischen Effekt das Treibstofffluid in die Vorkammer einführen, beispielsweise durch magnetische, elektromagnetische oder mechanische Ursachen.
Durch die Einfuhr des Treibstofffluids ausgehend von der Einspritzdüse in die Vorkammer mit einem hinreichendem Druck, wird der Druck innerhalb der Vorkammer erhöht, jedoch die Temperatur innerhalb der Vorkammer verringert. Dies folgt insbesondere aus der Verdampfung des Treibstofffluids innerhalb der Vorkammer. Durch die Druckerhöhung kann mit besonders hohem Druck der Kolben des Zylinders eine Hubbewegung bewirken.
Das Wasser aus dem vorgewärmten Hochdrucktank gelangt bevorzugt mit ca. 98°C und ca. 2600 bar in die Piezo-Einspritzdüse. Das in die Vorkammer eingespritzte Fluid durch die Piezo- Einspritzdüse hat eine Temperatur von vorzugsweise ca. 300-400°C, sodass das fein zerstäubte Wasser sich sofort durch einen plötzlichen Phasenübergang in Dampf umwandelt. In der Vorkammer befindet sich bevorzugt schon komprimierte Luft aus dem Verdichtungstakt des Zylinders mit ca. 900°C und einem Druck von ca. 60 bar (Diesel-Prozess). Durch das aufeinandertreffende Fluid aus der Piezo-Einspritzdüse als Dampf auf die verdichtete Luft aus dem Zylinder, entsteht in der Vorkammer sofort ein Umkehrprozess, d.h., die verdichtete Luft senkt die Temperatur von bevorzugt ca. 900°C auf 350°C und der Druck erhöht sich von bevorzugt ca. 60 bar auf ca. 200 bar. Dieses nun hochgespannte Luft-Wasserdampf-Gemisch gelangt gesteuert von der Vorkammer in den Zylinder, expandiert dort und leistet Arbeit. Der beschriebene Energie- Gewinnungsprozess kann auch vorzugsweise bei weiteren Arten von Einspritzdüsen erfolgen.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen liegen 2 oder mehr Einspritzdüsen vor, die Treibstofffluid in die Vorkammer einbringen. Vorteilhaft resultiert hierdurch durch die erhöhte Einfuhrmenge des Treibstofffluids in die Vorkammer eine höhere Druckgewinnung bei entsprechender Senkung der Temperatur innerhalb der Vorkammer.
Bevorzugt wird das Treibstofffluid in die Vorkammer in fein zerstäubter Phase eingeführt, d. h. in Form von zerstäubten Partikeln. Dabei liegen die Partikel des Treibstofffluids als feine Tröpfchen vor. Vorteilhaft ergibt sich hierdurch eine besondere schnelle Verdampfung des Treibstofffluids, mithin eine schnellere Erzeugung des Luft-Dampf-Gemisches innerhalb der Vorkammer und damit auch eine schnellere Druckerhöhung innerhalb der Vorkammer.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird das Treibstofffluid mit einer erhöhten Temperatur in die Vorkammer eingeführt werden, beispielsweise in einem Temperaturbereich zwischen ca. 50°C - 150°C, bevorzugt bei ca. 100°C.
Das Treibstofffluid meint bevorzugt ein Fluid, welches als Treibstoff wirkt, um die Nutzbarkeit des bevorzugten Luft-Dampf-Motors geltend zu machen. Das Treibstofffluid ist bevorzugt somit ein Treibstoff in fluidischer Form, d. h. es liegt als Flüssigkeit oder als Gas bzw. Dampf vor. Bevorzugt ist das Treibstofffluid Wasser oder Wasserdampf. Vorzugsweise liegt das Treibstofffluid in der Einspritzdüse vor und wird zur Verdampfung in die Vorkammer eingebracht. Vorzugsweise bildet sich innerhalb der Vorkammer ein Luft-Dampf-Gemisch umfassend komprimierte Luft aus dem Zylinder und das Treibstofffluid als Dampfform, welches zurück in den Zylinder gelangt und in die Hubbewegung des Kolbens umgesetzt wird. Bevorzugt befindet sich ein Kondensator mit dem Zylinder in Fließverbindung. Hierdurch gelangt der Dampf des Luft- Dampfs-Gemisches oder das Luft-Dampf-Gemisch in den Kondensator. Durch entsprechende Verringerung der Temperatur kondensiert der Dampf oder das Luft-Dampf-Gemisch, sodass es innerhalb des Kondensators als Kondensat bzw. als Flüssigkeit vorliegt. Da der Kondensator bevorzugt sich ebenfalls in Fließverbindung mit der Hochdruckpumpe, dem Hochdrucktank und der Einspritzdüse befindet und damit das Treibstofffluid als Kondensat in die Einspritzdüse einleitbar ist, liegt ein Kreislauf vor.
Mit dem Kreislauf im erfindungsgemäßen Kontext ist bevorzugt gemeint, dass das Treibstofffluid im Wesentlichen stets wiederholend zur Einspritzdüse gebracht werden kann. So liegt das Treibstofffluid innerhalb der Vorkammer und des Zylinders als Dampf vor, gelangt von dem Zylinder in den Kondensator, wo es als Kondensat vorliegt, d. h. als Flüssigkeit, und kann daraufhin in die Eispritzdüse gebracht werden.
Bevorzugt kann durch die Hochdruckpumpe das Treibstofffluid mit einem hohen Druck innerhalb des Luft-Dampf-Motors befördert werden, beispielsweise in den Hochdrucktank. Der Hochdrucktank bezeichnet bevorzugt ein Behältnis, das in der Lage ist, das Treibstofffluid mit dem entsprechend hohen Druck zu lagern. Beim Betrieb des bevorzugten Motors kann bevorzugt das Treibstofffluid in die Einspritzdüse gelangen, beispielsweise vom Hochdrucktank.
Vorzugsweise ist das Treibstofffluid als Kondensat ausgehend vom Kondensator in die Hochdruckpumpe und anschließend in den Hochdrucktankt einleitbar, wobei bevorzugt das Treibstofffluid ausgehend vom Hochdrucktank in die Einspritzdüse einleitbar ist.
Die bevorzugten Komponenten des erfindungsgemäßen Luft-Dampf-Motors stehen vorzugsweise in Fließverbindung zueinander. Die Fließverbindung meint im erfindungsgemäßen Kontext bevorzugt, dass eine Leitung des Treibstofffluids ermöglicht wird. Die Fließverbindung kann beispielsweise durch eine Fluidleitung, wie beispielsweise eine Rohr- oder Schlauchleitung, bereitgestellt werden.
Der bevorzugte Luft-Dampf-Motor verletzt nicht den 1. und/oder den 2. Hauptsatz der Thermodynamik, da Stoffe und/oder Energie zugeführt wird, die die Funktionstüchtigkeit des bevorzugten Luft-Dampf-Motors ermöglicht. So wird beispielsweise eine Batterie benötigt, um die Bewegung des Kolbens zu ermöglichen. Weiterhin wird bevorzugt ein elektrischer Strom benötigt, um die Funktionstüchtigkeit von Komponenten wie die Einspritzdüse, das Ein- und Auslassventil, einer Hochdruckpumpe, die Erwärmung der Vorkammer etc. bewerkstelligen zu lassen.
Der bevorzugte Luft-Dampf-Motor basiert insbesondere auf dem bekannten Dieselprozess. Dabei ist ein wesentlicher Vorteil des bevorzugten Luft-Dampf-Motors, dass eine (blitzschnelle) Dampferzeugung ca. im Millisekundenbereich in der Vorkammer ermöglicht wird.
Im Stand der Technik gibt es Verbrennungshubkolbenmotoren als Benziner und Dieselmotoren. Beide Arten saugen Luft an, verdichten diese Luft und geben Kraftstoff dazu und entzünden den Kraftstoff mit der Folge einer Druckerhöhung, die zur Arbeitsleistung durch eine Expansion führt. Der Benziner (Benzinmotor) muss das Kraftstoff-Luft-Gemisch fremd entzünden (Otto-Prozess), während der Diesel (Dieselmotor) mit einer Selbstentzündung arbeitet (Diesel-Prozess).
Die neue Erfindung, der bevorzugte Luft-Dampf-Motor, ist kein Verbrennungsmotor, kann aber die gleichen Motoren benutzen und arbeitet nach einem völlig neuen Arbeitsverfahren. Es können 2 und 4 Taktmotoren, aber auch alle anderen Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommen. Der bevorzugte Luft-Dampf-Motor fasst den Otto- und den Diesel-Prozess zusammen und arbeitet nach einem Grenzdruck-Prozess, was bisher im Stand der Technik noch nicht erreicht worden ist. Die vorteilhafte Folge ist ein erheblich besserer Gesamtwirkungsgrad.
Der bevorzugte Luft-Dampf-Motor ist in der Lage, die Luft aus der Atmosphäre anzusaugen, wie der Benziner und Diesel, und die angesaugte Luft im Verdichtungsverhältnis von ca. 24:1 (Benziner 10:1 , Diesel 24:1 ) zu komprimieren. In dieser hochverdichteten Luft im Dieselprozess, die einen Druck von ca. 60 bar und eine Temperatur von ca. 900 °C erzeugt, spritzt der bevorzugte Luft- Dampf-Motor ein Medium (das Treibstofffluid), z. B. destilliertes Wasser, CO2 oder andere geeignete Medien ein. Kurz vor dem oberen Totpunkt (0. T.) wird fein zerstäubtes, hochgespanntes Wasser (d. h. Wasser mit einem erhöhten Druck) in den Zylinder, beispielsweise mit einem Druck von ca. 2600 bar (z. B. durch eine Piezo-Einspritzdüse), direkt in den Zylinder, in eine Vor- oder Wirbelkammer eingespritzt.
Der Kolben kann vorzugsweise in der Kolbenoberfläche eine kugelförmige Kammer aufweisen, in der das Luft-Dampf-Gemisch direkt eingespritzt wird und vorteilhaft sehr gut durchwirbelt wird. Es können aber auch klassische Vor- und Wirbelkammern zum Einsatz kommen.
Das Treibstofffluid, z. B. Wasser, wird mit einer Hochdruckpumpe verdichtet, z. B. auf ca. 2600 bar, und im Hochdrucktank mit einer Temperatur von ca. 95 - 98 °C vorgewärmt und mit einer Einspritzdüse mit fein zerstäubten Wassertröpfchen bevorzugt direkt in den Zylinder, in die Kolbenkammer direkt oder in eine separate Vor- oder Wirbelkammer eingespritzt. Es findet dabei vorzugsweise ein sofortiger Phasenübergang in den Kammern statt, insbesondere vom Wasserzustand zur Dampfbildung.
Die schon hochverdichtete Luft im Zylinder im 0. T. füllt sich bevorzugt in der Kammer (z. B. mit ca. 60 bar und ca. 900 °C), dann erfolgt die Wassereinspritzung und erfährt im Millisekundenbereich einen blitzschnellen Phasenübergang und einen Umkehrprozess. Es entsteht sofort ein Luft- Dampf-Gemisch, d. h. die Lufttemperatur im in der Vorkammer senkt sich gesteuert z. B. von ca. 900°C auf ca. 300°C und der Druck erhöht sich von ca. 60 bar auf ca. 200 bar oder höher. Das erfolgt beides vorzugsweise im Verhältnis von ca. 3:1 und ca. 1 :3. Die Temperaturen und der Druck sind im Grenzdruck-Prozess gesteuert.
Das gut vermischte hochgespannte Luft-Dampf-Gemisch expandiert bevorzugt im Zylinder und leistet Arbeit. Kurz vor dem 0. T. (oberer Totpunkt) wird bevorzugt über ein normales Auslassventil das entspannte Luft-Dampf-Gemisch in einen Kondensator geleitet, wo bevorzugt die Luft vom Wasser getrennt wird. Das Wasser wird dann bevorzugt über eine Hochdruckpumpe auf ca. 2600 bar verdichtet und in einem vorgewärmten Hochdrucktank (ca. 95 - 98 °C). Von hier aus gelangt das hochverdichtete Treibstofffluid (z. B. heißes Wasser) bevorzugt in die Einspritzdüse und der Arbeitsprozess wird vorzugsweise in den Kreislauf wie oben beschrieben gebracht. Das heißt, es bedarf vorteilhaft keiner Auffüllung des Wassertanks, sondern es bedarf insbesondere nur ein Nachfüllen des Wassers durch evtl. Leckagen im System. Die Wasserversorgung erfolgt bevorzugt in einem Kreisprozess. Das Wasser ist bevorzugt destilliert.
Der besondere physikalische Effekt des Luft-Dampf-Motors ergibt sich vorzugsweise durch die hohe Verdichtung (Dieselprinzip) der angesaugten Luft, insbesondere im Verdichtungsverhältnis von ca. 24:1 wobei sich bevorzugt eine Temperatur der angesaugten Luft auf ca. 900°C und einen Druck von ca. 60 bar ergibt. In dieser heißen Luft wird durch die Einspritzdüse (statt Kraftstoff) bevorzugt fein verstäubtes, vorgewärmtes (destilliertes) Wasser mit einem Druck von bevorzugt ca. 2600 bar in die Vorkammer eingespritzt, das sich mit der heißen Luft intensiv vermischt und durch einen physikalischen Umkehrprozess eine Temperaturabsenkung von ca. 900 °C auf ca. 300 °C und eine Druckerhöhung von ca. 60 bar auf ca. 200 bar ergibt (und das ohne Verbrennung). Dieses nun hochgespannte Luft-Dampf-Gemisch expandiert bevorzugt im Zylinder und leistet dort Arbeit. Alle beschriebenen funktionellen Wirkungen erfolgen im Rahmen physikalischer Gesetze und ergeben vorteilhaft einen ökonomisches, ökologisches, und schadstofffreies neues Motorenantriebskonzept, womit einige aktuelle Probleme der Fahrzeug- und Motorentechnik gelöst werden.
Der bevorzugte Luft-Dampf-Motors erzeugt die Energie bevorzugt durch einen automatischen Umkehrprozess der Absenkung der Temperatur der angesaugten Luft und der Erhöhung des Drucks des Luft-Dampf-Gemisches. Das so hochgespannte Luft-Dampf-Gemisch wird bevorzugt aus der Vorkammer in den Zylinder geleitet, expandiert und leistet dort Arbeit. Bei der Direkteinspritzung in die Kolbenkammer erfolgt bevorzugt der gleiche Prozess.
Hierdurch ergibt sich vorteilhaft ein einfaches schadstofffreies Motorprinzip, sehr geringe allgemeine Betriebskosten, eine extrem hohe Leistungsdichte, ein geräuscharmer Betrieb, ein Arbeitsprozess im Kreislaufsystem, geringster Wartungsaufwand, geringe permanente Kosten sowie ein günstiger Einkaufspreis.
Die Verbrennungsmotoren nach dem Stand der Technik müssen hingegen für den gleichen Prozess teuren Kraftstoff mit der verdichteten Luft vermischen und zur Zündung bringen, um eine Druckerhöhung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Zylinder mit allen bekannten großen umweltschädlichen Nachteilen der heutigen Verbrennungstechnik mit erheblich höheren allgemeinen Kosten und der großen bekannten Abgas-Umweltschäden durchführen.
Der totale Exit der heutigen nachteilhaften Verbrennungsmotorentechnik ist durch die Konkurrenz der sehr teuren Elektromobile oder anderen teuren alternativen Antrieben wie Wasserstoffmotoren, Hybridantrieben etc. schon absehbar. Allerdings ist die Gesamtschadstofferzeugung bei allen alternativen Fahrzeugen im Wertschöpfungsprozess bei diesen neuen Antrieben sehr hoch. Das wird aber allgemein mit der Gesellschaft und den Konsumenten nicht direkt kommuniziert, denn der größte Teil der Schadstofferzeugung des Stroms für die Elektromobile wird zurzeit in die großen Strom kraftwerke verlagert und der Gesamtelektroantrieb der Fahrzeuge mit Batterie und Regeltechnik ist kompliziert, sehr aufwendig und sehr teuer. Auch bei Fahrzeugen mit Batterien sind Batterieexplosionen im Standbetrieb oder bei Unfällen bekannt. Der gesamte Wasserstofferzeugungsprozess bei Wasserstoffmotoren ist noch viel aufwendiger und gefährlicher, denn hier fehlt die aufwendige, sehr teure und problematische weltweite Infrastruktur. So ist bekannt, dass allein in Deutschland Kosten von ca. einigen 100 Milliarden € anfallen, was ebenfalls nicht direkt mit der Gesellschaft kommuniziert wird. Hinzu kommt, dass der hochgespannte, überall mehrfach zwangsweise zwischengelagerte Wasserstoff hochexplosiv ist. Die allgemeine Unfallsicherheit des teuren Wasserstoffs ist zurzeit immer noch sehr fraglich. Bei schweren Unfällen sind Explosionen und/oder Brände nicht oder nur schwierig zu verhindern. Der Wartungsaufwand ist sehr kompliziert und hoch kostenträchtig.
Mithin wird durch den bevorzugten Luft-Dampf-Motor eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem bereits bekannten Stand der Technik erzielt.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, der Kondensator, die Hochdruckpumpe und/oder der Hochdrucktank mit einer Steuereinheit datenverbunden ist.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator, die Hochdruckpumpe, der Hochdrucktank und/oder die Einspritzdüse mit einer Steuereinheit datenverbunden ist, wobei bevorzugt die Steuereinheit mit weiteren Komponenten datenverbunden ist, wobei die weiteren Komponenten ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend einen Laser und/oder einen Ein- und Auslassventil (Regelventil).
Im Sinne der Erfindung meint „datenverbunden“ bevorzugt, dass ein Austausch von Daten zwischen der Steuereinheit und einer oder mehreren dieser Komponenten möglich ist. Daten bezeichnen hierbei bevorzugt Befehle zur Ausführung von Funktionen und/oder zur Einstellung für die eine oder mehreren Komponenten. Die Einstellungen können insbesondere Einstellungen von Strömungsparametern des Treibstofffluids betreffen. So kann es beispielsweise bevorzugt sein, die Strömungsgeschwindigkeit des Treibstofffluids ausgehend vom Kondensator zu regulieren. Weiterhin kann es beispielweise bevorzugt sein, durch die Steuereinheit den Druck der Hochdruckpumpe und/oder die Überwachung des Hochdrucktanks vorzunehmen.
Eine Steuereinheit bezeichnet bevorzugt eine Einheit, die dazu konfiguriert ist, Daten zu lesen, empfangen, versenden und/oder auszuwerten. So ist bevorzugt die Steuerungseinheit eine Datenverarbeitungseinheit. Eine Steuereinheit kann bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe umfassend eine integrierte Schaltung (IC), ein anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare logische Schaltung (PLD), ein Field Programmable Gate Array (FPGA), ein Prozessor oder eine Prozesseinheit, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, eine speicherprogrammierbare Steuerung und/oder eine sonstige elektronische, bevorzugt programmierbare, Schaltung.
Die Steuereinheit kann bevorzugt zudem eine Speichereinheit und/oder Kommunikationseinheit umfassen. Eine Speichereinheit erlaubt die Sicherung und/oder Zwischenspeicherung von Daten. Nicht beschränkende Beispiele von Speichern, vorzugsweise Halbleiterspeichern sind flüchtige Speicher (RAM)-Speicher oder nicht-flüchtige Speicher, wie ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher oder Flash-Speicher und/oder andere Speichertechnologien. Eine Kommunikationseinheit bezeichnet im Sinne der Erfindung bevorzugt eine Einrichtung zum Übertragen, insbesondere zum Senden und/oder Empfangen, von Daten. Die Übertragung erfolgt bevorzugt durch gerichtete oder ungerichtete elektromagnetische Wellen, wobei der Bereich des genutzten Frequenzbands je nach Anwendung und verwendeter Technik von wenigen Hertz (Niederfrequenz) bis hin zu mehreren hundert Terahertz variieren kann, wobei beispielsweise folgende Datenübertragungsverfahren genutzt werden können: Bluetooth, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree oder WiMAX im Radiofrequenzbereich sowie IrDA und optischer Richtfunk (FSO) im infraroten bzw. optischen Frequenzbereich.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen liegt die Steuereinheit als oder in Kombination mit einem Sensor vor. Der Sensor ist bevorzugt dazu eingerichtet, Parameter von einem oder mehreren der Komponenten umfassend Kondensator, Hochdruckpumpe und/oder Hochdrucktank sowie ein oder mehrere oder alle Daten, die relevant sind für den Betrieb des bevorzugten Luft- Dampf-Motors, zu messen.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Dampf-Motor einen Drucksensor und/oder einen Temperatursensor aufweist, wobei bevorzugt der Drucksensor und/oder der Temperatursensor mit einer Steuereinheit datenverbunden ist.
Der Drucksensor kann an bevorzugten Komponenten des Luft-Dampf-Motors angebracht sein. Ebenfalls kann der Temperatursensor an bevorzugten Komponenten des Luft-Dampfs-Motors angebracht sein. Vorteilhafterweise lässt sich durch die Anbringung des Druck- oder Temperatursensors der Druck oder die Temperatur der Komponente, an dem der entsprechende Sensor angebracht ist, messen und damit auch zuverlässig überwachen.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der Luft-Dampf-Motor mehrere Druck- oder Temperatursensoren aufweisen, die beispielsweise an unterschiedlichen Komponenten angebracht sind, um eine Messung und/oder Überwachung von den mehreren Komponenten vorzunehmen.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen liegen eine oder mehrere Druck- und Temperatursensoren in Kombination vor. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Druck- und Temperatursensor mit der Steuereinheit datenverbunden sind, d. h. eine Datenverbindung mit der Steuereinheit aufweisen. Vorteilhafterweise lassen sich durch die Steuereinheit Komponenten durch die Druck- und Temperaturmesswerte der Sensoren betreiben und/oder der Betrieb regulieren.
Beispielsweise kann es bevorzugt sein, dass ein Temperatursensor und ein Drucksensor an der Vorkammer angebracht sind. Diese sind mit einer Steuereinheit datenverbunden. Bevorzugt können weitere Komponenten des Luft-Dampf-Motors, beispielsweise (jedoch nicht darauf beschränkt) ein Ein- und Auslassventil, ein Laser, ein Vorkammerkolben, eine Einspritzdüse und/oder die Hochdruckpumpe, unter Berücksichtigung der Druck- und Temperaturwerte innerhalb der Vorkammer betrieben werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Vorkammer ein Vorkammerkolben vorliegt, wobei der Vorkammerkolben mit dem Kolben in dem Zylinder verbunden ist, sodass von dem Vorkammerkolben eine Hubbewegung innerhalb der Vorkammer ausführbar ist.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Vorkammer ein Vorkammerkolben vorliegt, wobei der Vorkammerkolben mit dem Kolben in dem Zylinder verbunden ist, sodass von dem Vorkammerkolben eine Hubbewegung innerhalb der Vorkammer ausführbar ist, wodurch in der Vorkammer ein höherer Druck erzeugbar ist.
Durch das Vorhandensein eines Vorkammerkolbens wird innerhalb der Vorkammer zusätzlich das Volumen des Dampfes oder des Luft-Dampf-Gemisches verdrängt. Demzufolge wird entsprechend auch der Druck des in der Vorkammer befindlichen Dampfes oder Luft-Dampf-Gemisches erheblich erhöht. Durch die Erhöhung des Druckes innerhalb der Vorkammer kann vorteilhafterweise ein intensiverer Druck des Luft-Dampf-Gemisches in den Zylinder übertragen werden und mithin auch die Bewegungsenergie des Kolbens innerhalb des Zylinders erhöht werden.
Der Vorkammerkolben bezeichnet im Sinne der Erfindung bevorzugt einen Kolben, der sich innerhalb der Vorkammer befindet. Bevorzugt ist der Vorkammerkolben mit dem Kolben innerhalb des Zylinders verbunden, sodass beide Kolben eine Hubbewegung ausführen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkammerkolben einen Antrieb aufweist, wobei bevorzugt der Antrieb mechanisch oder elektromagnetisch betreibbar ist. Vorteilhafterweise kann mithilfe eines mechanischen oder elektromagnetischen Antriebes die Volumenverdrängung des Dampfes oder Luft-Dampf- Gemisches in der Vorkammer besonders einfach und präzise eingestellt werden. Mithin resultiert eine Variabilität hinsichtlich der möglichen Auswahl und Einstellung des Druckes innerhalb der Vorkammer, sodass besonders effizient eines Hubbewegung des Kolbens verrichtet werden kann. Hierdurch kann vorteilhafterweise ein variabler höherer Druck in der Vorkammer über die bevorzugte Steuereinheit geregelt werden.
Im Sinne der Erfindung bezeichnet bevorzugt ein mechanischer Antrieb einen Antrieb durch mechanische Mittel. Vorzugsweise erfolgt beim mechanischen Antrieb die Drehmomentübertragung mithilfe von Übertragungsmitteln wie Kupplungen und/oder Riementrieben. Ein elektromagnetischer Antrieb bezeichnet bevorzugt einen Antrieb mithilfe von elektromagnetischen Mitteln.
In bevorzugten Ausführungsformen liegt der Vorkammerkolben in Kombination mit dem Ein- und Auslassventil der Vorkammer vor. In besonders bevorzugten Ausführungsformen liegt der Ein- und Auslassventil in Kombination mit dem Vorkammerkolben und einem Antrieb für den Vorkammerkolben vor, beispielweise einen mechanischen oder elektromagnetischen Antrieb. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ermöglicht der Antrieb, dass der Vorkammerkolben eine Seitwärtsbewegung ausführt. Mit einer Seitwärtsbewegung des Vorkammerkolbens ist vorzugsweise eine Bewegung in lateralen Richtungen innerhalb der Vorkammer gemeint.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass das Treibstofffluid ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Wasser und/oder Kohlenstoffdioxid und/oder andere geeignete Fluide. Vorteilhaft ist Wasser und/oder Kohlenstoffdioxid ist nahezu unbegrenzter Menge in der Natur verfügbar, sodass, im Gegensatz zu Motoren des Standes der Technik, Ressourcen gespart werden. Weiterhin zeichnet sich insbesondere Wasser durch seine Klimafreundlichkeit auf, sodass der bevorzugte Luft-Dampf- Motor einen vorteilhaften Beitrag für Klima und Umwelt leistet. Vorteilhafterweise wird vermieden, dass Schadstoffe in die Umgebung emittiert werden. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann es sich um destilliertes Wasser handeln.
Auch für den Betrieb des bevorzugten Luft-Dampf-Motors hat sich Wasser als überaus nützlich erwiesen. So weist Wasser geeignete thermodynamische Eigenschaften auf, z. B. eine geeignete Verdampfungsenthalpie, um einen hinreichende Druckerhöhung sowie für Temperaturverringerung innerhalb der Vorkammer zu bewirken. Vorzugsweise ist das Wasser destilliert (destilliertes Wasser).
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer mit einem Heizelement wirkverbunden ist, bevorzugt mit einer Glühkerze. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen können auch weitere Heizsysteme und/oder Heizkörper eine Wirkverbindung mit der Vorkammer aufweisen.
Vorteilhafterweise wird durch die Anbringung eines Heizelementes dafür Sorge getragen, dass der bevorzugte Luft-Dampf-Motor auf zuverlässige Weise auch bei geringen Umgebungstemperaturen funktioniert. Vorteilhaft ist auch der Umstand, dass die Anbringung eines Heizelementes zu einer besonders homogenen Wärmeverteilung innerhalb der Vorkammer führt. Mithin wird eine schnellere sowie in räumlicher Hinsicht symmetrische Verdampfung des Treibstofffluids innerhalb der Vorkammer ermöglicht.
Ein Heizelement bezeichnet bevorzugt eine Vorrichtung, durch die Wärme übertragbar ist. „Wirkverbunden“ meint hierbei bevorzugt, dass eine derartige Verbindung zwischen dem Heizelement und der Vorkammer vorliegt, dass die Wärme ausgehend vom Heizelement auf die Vorkammer übertragbar ist. So kann es bevorzugt sein, das Heizelement direkt an, auf oder in die Vorkammer einzubringen. Ebenfalls kann es bevorzugt sein, das Heizelement über Wärmeleitungen mit der Vorkammer zu verbinden.
In bevorzugten Ausführungsformen ist das Heizelement eine Glühkerze. Im Stand der Technik haben sich Glühkerzen als besonders nützlich und zuverlässig erwiesen, bei niedrigen Temperaturen den Motor anspringen und während der Warmlaufphase geräusch- und emissionsarm fungieren zu lassen. Beim Einsatz des bevorzugten Luft-Dampf-Motors eignen sich auch Glühkerzen vorteilhafterweise hervorragend.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdrucktank mit einem Heizelement wirkverbunden ist. Vorteilhaft lässt sich hierdurch auch der Hochdrucktank auf eine Temperatur einstellen, die gewünscht ist, um einen optimalen Druck und/oder eine optimale Temperatur des Treibstofffluids, insbesondere innerhalb des Hochdrucktanks, zu gewährleisten.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Dampf-Motor einen Laser aufweist, wobei ausgehend vom Laser die Vorkammer bestrahlbar ist, wobei bevorzugt die Vorkammer einen Vorkammerkolben und/oder einen Antrieb für den Vorkammerkolben aufweist. Bevorzugt werden die Laserstrahlen ausgehend vom Laser nach innen in die Vorkammer emittiert.
Die Anbringung des Lasers hat sich dahingehend als besonders vorteilhaft erwiesen, dass durch die vom Laser emittierten Laserstrahlen eine besonders schnelle Verdampfung des eingespritzten Treibstofffluids im Millisekundenbereich innerhalb der Vorkammer erzielt werden kann. Darüber hinaus ist vorteilhaft die Anbringung eines Lasers besonders einfach umzusetzen. Der Laser kann bevorzugt pulsierend oder kontinuierlich Laserstrahlen emittieren.
Der bevorzugte Laser kann in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zum Einsatz kommen. So kann es bevorzugt sein, den Laser derart zu positionieren, dass der Laser die Vorkammer, die Wirbelkammer und/oder die Kolbenkammer mit Laserstrahlen bestrahlt. Der Laser kann bevorzugt die Vorkammer bestrahlen in der Ausführungsform, in der kein Vorkammerkolben innerhalb der Vorkammer eingebracht ist. Der Laser kann bevorzugt die Vorkammer bestrahlen in der Ausführungsform, in der ein Vorkammerkolben innerhalb der Vorkammer eingebracht ist. Der Laser kann bevorzugt die Vorkammer bestrahlen in der Ausführungsform, in der ein Vorkammerkolben mit einem Antrieb vorliegt.
Beispielsweise liegt bevorzugt ein Laser vor, der die Vorkammer bestrahlt, sodass eine besonders schnelle Phasenumwandlung des Treibstrofffluids innerhalb der Vorkammer ermöglicht wird. Bevorzugt kann die Vorkammer einen Antrieb aufweisen für einen Vorkammerkolben, der beispielsweise eine Seitwärtsbewegung ausführt. Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die Vorkammer einen Ein- und Auslassventil als Regelventil aufweist, um die Durchflussmenge des Luft-Dampf-Gemisches aus der Vorkammer in den Zylinder zu regeln. Insbesondere können die Vorteile des Lasers, des Ein- und Auslassventils (als Regenventil) und/oder den Antriebes des Vorkammerkolbens kombiniert werden, um einen besonders effizienten Funktionsbetrieb zu möglichen. Die resultierende Effizienz ist höher, als sie durch die Effekte der einzelnen Komponenten zu erwarten war, sodass hierbei ein synergistischer Effekt erzielt wird. Dabei kann es bevorzugt sein, Temperatur- und/oder Drucksensoren anzubringen, die beispielsweise an der Vorkammer (nicht darauf beschränkt) angebracht werden können und mit der Steuereinheit eine Datenverbindung aufweisen. Vorteilhaft wird hierdurch ein besonders sicherer Prozessablauf des bevorzugten Luft-Dampf-Motors gewährleistet. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der Laser auch zum Einsatz kommen, wenn die Vorkammer über einen Aus- und Einlassventil (als Regenventil) verfügt. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der Laser eingesetzt werden, wenn die Vorkammer keinen Ein- und Auslassventil aufweist.
Anstelle oder zusätzlich zu einer Vorkammer kann es auch bevorzugt sein, eine Kolbenkammer vorzusehen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor daher dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Dampf-Motor eine Kolbenkammer aufweist.
Insbesondere kann auf die Vorkammer verzichtet werden, wenn eine Kolbenkammer eingesetzt wird. Durch den Verzicht der Vorkammer kann die Dampfbildung und Dampferzeugung in die Kolbenkammer verlagert werden. Der Vorteil dieser Variante ist eine direkte Dampfbildung im Zylinderraum. Weiterhin stellen die Kostenersparnis des Ein- und Auslassventils (als Regelventil), der Antrieb des Vorkammerkolbens und des Lasers einen Vorteil dar. Mit dieser Ausführungsform können vorteilhafterweise alle existierenden Verbrennungsmotoren einfach und kostengünstig umgerüstet werden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass das Treibstofffluid mit einem Druck zwischen 2000 bar - 3000 bar, bevorzugt zwischen 2200 bar - 2800 bar, besonders bevorzugt zwischen 2400 bar - 2600 bar, ganz besonders bevorzugt zwischen 2500 bar - 2700 bar in die Vorkammer von der Einspritzdüse einführbar ist.
Die genannten Werte für den Druck haben sich dahingehend als vorteilhaft erwiesen, dass sie einerseits eine hinreichende Druckerhöhung innerhalb der Vorkammer bewirkten und andererseits im erfindungsgemäßen Kontext besonders einfach zu implementieren waren.
Die genannten Werte für den Druck für die komprimierte Luft haben sich als besonders vorteilhaft für eine hohe Energieumsetzung und einen dauerhaften Betrieb des bevorzugten Motors erwiesen.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Dampf-Motor dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Dampf-Motor mithilfe eines Viertaktmechanismus oder eines Zweitaktmechanismus betreibbar ist. Insbesondere sind mit dem Viertaktmechanismus und dem Zweitaktmechanismus die Mechanismen aus dem Stand der Technik gemeint.
Vorteilhaft werden damit zur Bereitstellung des bevorzugten Luft-Dampf-Motors gängige Motoren des Standes der Technik benötigt, insbesondere mit einer Einspritzdüse sowie einer Vorkammer. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist der bevorzugte Luft-Dampf-Motor als eine Kolbenmaschine betreibbar, beispielsweise wie sie in dem Patent EP 2603667 B1 (bzw. amtliches Aktenzeichen: EP 3143258 B1 ) beschrieben wird.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der bevorzugte Luft-Dampf-Motor mithilfe eines Viertaktmechanismus betreibbar. Der Viertaktmechanismus bezeichnet bevorzugt einen Arbeitsprozess, der während eines Betriebs des bevorzugten Luft-Dampf-Motors ausführbar ist.
Der Viertaktmechanismus weist bevorzugt 4 Arbeitsschritte auf, die auch als Takte bezeichnet werden können. Der bevorzugt Viertaktmechanismus umfasst vorzugsweise folgende 4 Takte:
• 1 . Takt (Ansaugen): Der Kolben bewegt sich vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt, wobei während dieser Hubbewegung Luft aus der Atmosphäre angesaugt wird.
• 2. Takt (Verdichten): Der Kolben bewegt sich vom unteren Totpunkt zurück zum oberen Totpunkt, wobei während dieser Hubbewegung die Luft verdichtet wird (komprimierte Luft) und es zu einer Druckerhöhung kommt. So kann beispielsweise der Druck ca. 60 bar und die Temperatur ca. 900°C betragen. Die verdichtete Luft gelangt in die Vorkammer. Kurz bevor der Kolben den oberen Totpunkt des Zylinders erreicht, wird bevorzugt das Treibstofffluid in die Vorkammer eingeführt, beispielsweise bei einem Druck von ca. 2600 bar. Das eingebrachte Treibstofffluid wird nach der Einfuhr in die Vorkammer unmittelbar verdampft, sodass sich ein Luft-Dampf-Gemisch in der Vorkammer bildet. Hierdurch wird der Druck erhöht, beispielsweise auf ca. 220 bar, während die Temperatur sinkt, beispielsweise auf ca. 370°C. • 3. Takt (Arbeiten): Der Kolben befindet sich im oberen Totpunkt. Das Luft-Dampf-Gemisch wird aus der Vorkammer in den Zylinder geblasen und expandiert im Zylinder und leistet Arbeit bis zum unteren Totpunkt.
• 4. Takt (Ausstößen): Der Kolben bewegt sich vom unteren Totpunkt zurück zum oberen Totpunkt. Dabei wird das Luft-Dampf-Gemisch in den Kondensator geschoben und entspannt sich dabei. Das Luft-Dampf-Gemisch kondensiert, wobei insbesondere der Dampf vom Luft-Dampf-Gemisch getrennt wird und in dem Kondensator als Kondensat vorliegt und die Luft in die Atmosphäre geführt wird. Das Kondensat (das Treibstofffluid) gelangt zurück in den Kreislauf, beispielsweise zur Hochdruckpumpe, zum Hochdrucktank und daraufhin zurück zur Einspritzdüse.
Insbesondere hat sich der Viertaktmechanismus nach dem Stand der Technik der Hubkolbentechnik beim Einsatz des bevorzugten Luft-Dampf-Motors in Fortbewegungsmitteln als vorteilhaft erwiesen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines bevorzugten Luft-Dampf- Motors zur Energieumwandlung in mechanische Energie, bevorzugt in Bewegungsenergie innerhalb eines Fortbewegungsmittels. Insbesondere ist mit der Energieumwandlung im erfindungsgemäßen Kontext gemeint, dass die thermische Energie, die bevorzugt in der Vorkammer entsteht, in Bewegungsenergie umgewandelt werden kann, beispielsweise für eine Fortbewegungsmittel.
Die Energieumwandlung in mechanische Energie umfasst die Fähigkeit, aufgrund einer Lage oder Bewegung einer Komponente des Luft-Dampf-Motors, bevorzugt des Kolbens, mechanische Arbeit zu verrichten. Insbesondere wird durch die Hubbewegung des Kolbens im Zylinder ein Pleuel bewegt, sodass die mechanische Energie übertragen werden kann.
Vorzugsweise erfolgt mithilfe des bevorzugten Luft-Dampf-Motors eine Energieumwandlung in Bewegungsenergie, was sich besonders gut beim Einsatz in Fortbewegungsmitteln eignet. Ein Fortbewegungsmittel bezeichnet bevorzugt eine Vorrichtung, mit der Personen und/oder Waren bewegt werden können, z. B. Automobile in Form Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Wohnmobile, Wasserfahrzeuge wie z. B. Boote, Schiffe, Bahnen, Züge, Luftfahrzeuge und/oder Dampfturbinen etc.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der bevorzugte Luft-Dampf-Motor auch in allen statischen Anwendungen, wo es sinnvoll ist, eingesetzt werden, beispielsweise für die Energiebereitstellung in Häusern, Wohnungen, etc.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des Luft-Dampf-Motors für einen Betrieb eines Klimakompressors. Vorteilhaft kann der bevorzugte Luft-Dampf-Motor bei einer entsprechenden Temperatur-, Druck- und/oder Volumenregelung in der Vorkammer als Klimakompressor nach dem Stand der Technik zum Einsatz kommen.
Die erfindungsgemäßen Aspekte sollen im Folgenden anhand von Beispielen näher erläutert werden, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein.
FIGUREN Kurzbeschreibung der Figuren
Fig. 1 Schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines bevorzugten Luft-Dampf-Motors - grundlegende Darstellung des Luft-Dampf-Motors
Fig. 2 Weitere schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines bevorzugten Luft-Dampf-Motors - Darstellung einer Einheit umfassend einen Kolben und einen Vorkammerkolben
Fig. 3 Weitere schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines bevorzugten Luft-Dampf-Motors umfassend einen Antrieb für einen Vorkammerkolben in der Vorkammer
Fig. 4 Weitere schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines bevorzugten Luft-Dampf-Motors umfassend einen Laser an der Vorkammer mit Messsensoren und einem Antrieb für den Vorkammerkolben in der Vorkammer
Fig. 5 Weitere schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines bevorzugten Luft-Dampf-Motors umfassend einen Laser an der Vorkammer
Fig. 6 Weitere schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines bevorzugten Luft-Dampf-Motors umfassend einen Laser an der Vorkammer ohne Ein- und Auslassventil
Fig. 7 Weitere schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines bevorzugten Luft-Dampf-Motors umfassend eine Kolbenkammer im Kolben ohne Ein- und Auslassventil
Detaillierte Beschreibung der Figuren
Fig. 1 stellt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Luft-Dampf- Motors 1 dar.
Der Luft-Dampf-Motor umfasst einen Zylinder 3 und einen Kolben 5. Vom Kolben ist eine Hubbewegung zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt des Zylinders 3 ausführbar. Die Hubbewegung des Kolbens 5 sowie eines Pleuels 25 soll durch das Pfeilsymbol (aufwärts und abwärts gerichtet) veranschaulicht werden. Weiterhin weist der Luft-Dampf-Motor 1 eine Einspritzdüse 7, die als Piezo-Einspritzdüse 7 ausgestaltet ist, sowie eine Vorkammer 9 auf. Die Vorkammer 9 liegt zwischen der Piezo-Einspritzdüse 7 und dem Zylinder 3 vor, wobei diese miteinander in Fließverbindung stehen. Ausgehend von der Piezo-Einspritzdüse 7 ist ein Treibstofffluid in die Vorkammer 9 einbringbar. Die Vorkammer weist eine derartige Temperatur auf, sodass das Treibstofffluid in der Vorkammer verdampft und das Treibstofffluid somit in der Vorkammer als Dampf vorliegt. Aus dem Zylinder 3 ist komprimierte Luft, d. h. verdichtete Luft, von der Vorkammer 9 aufnehmbar, sodass sich ein Luft-Dampf-Gemisch innerhalb der Vorkammer 9 bildet. Das Luft-Dampf-Gemisch ist in den Zylinder 3 einbringbar, sodass die Hubbewegung des Kolbens 5 innerhalb des Zylinders 3 bewirkbar ist. Dies kann sich beispielsweise durch eine Abwärtsbewegung vom oberen Totpunkt in Richtung des unteren Totpunktes zeigen. Der Zylinder umfasst ein Einlassventil 21 und ein Auslassventil 23, wobei das Auslassventil 23 mit einem Kondensator 11 verbunden ist. Das Luft-Dampf-Gemisch kondensiert, wobei insbesondere der Dampf als Kondensat in dem Kondensator 11 vorliegt. Daraufhin kann das Kondensat aus dem Kondensator 11 zu einer Hochdruckpumpe 13, anschließend in einen Hochdrucktank 15 und daraufhin erneut in die Einspritzdüse 7 eingeleitet werden. Damit liegen die Einspritzdüse 7, die Vorkammer 9, der Zylinder 3, der Kondensator 11 , die Hochdruckpumpe 13 und der Hochdrucktank 15 in einem Kreislauf vor und sind in Fließverbindung miteinander verbunden. Mithin kann ein Kreislauf vom Luft-Dampf-Motor 1 ausgeführt werden.
Der Luft-Dampf-Motor 1 emittiert vorteilhaft keine Schadstoffe, sodass eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik geschaffen wird. Der Luft-Dampf-Motor 1 kann beispielsweise mit Wasser bzw. Wasserdampf und anderen geeigneten Fluiden als Treibstofffluid betrieben werden. Demzufolge wird ein vorteilhafter Beitrag für das Klima und die Umwelt erzielt.
Des Weiteren weist der bevorzugte Luft-Dampf-Motor 1 auch für Automobilhersteller eine enorme Effizienz hinsichtlich der Entwicklung und Herstellung von Automobilen auf. Die bisherigen Motoren können bereitgestellt werden wie bisher, allerdings durch die Bauweise des bevorzugten Luft- Dampf-Motors 1 deutlich preiswerter als die bereits bekannten Motoren des Standes der Technik. So werden weltweit ca. 85 Millionen Personenkraftwagen produziert, wobei derzeit ca. 500 Millionen existierende Personenkraftwagen vorliegen, die besonders einfach mit dem bevorzugten Luft-Dampf-Motor 1 integriert werden können. Vorteilhafterweise werden damit bekannte Motoren, wie beispielsweise Elektro- und Wasserstoffmotoren des Standes der Technik, nicht mehr benötigt. Daher können große Gewinnmargen erzielt werden, da der Luft-Dampf-Motor 1 ein konkurrenzloses Produkt ist.
Die Komponenten des bevorzugten Luft-Dampf-Motors 1 sind hinreichend bekannt und haben sich als preiswert erwiesen. Somit ist auch die Herstellung als solche des bevorzugten Luft-Dampf- Motors 1 im Rahmen einer Massenproduktion auf einfache Weise durchführbar, beispielsweise von einem Automobilhersteller. Der Luft-Dampf-Motor 1 eignet sich auch für statische Anwendungen und bietet eine effiziente Möglichkeit, Energie bereitzustellen.
Die Vorkammer 9 weist ein Ein- und Auslassventil 19 auf. Das Luft-Dampf-Gemisch ausgehend von der Vorkammer 9 gelangt über das Ein- und Auslassventil 19 in den Zylinder 3. Das Ein- und Auslassventil 19 ist als Regelventil ausgebildet. Vorteilhaft kann durch das Ein- und Auslassventil 19 der Vorkammer 9, insbesondere als Regelventil, die Durchflussmenge des Luft-Dampf- Gemisches aus der Vorkammer 9 geregelt werden, insbesondere eine stufenlose Regelung ist möglich. Das Ein- und Auslassventil 19 kann sowohl mechanisch als auch elektrisch verstellt werden.
Durch die Hochdruckpumpe 13 kann das Treibstofffluid mit einem hohen Druck innerhalb des Luft- Dampf-Motors 1 befördert werden, insbesondere in den Hochdrucktank 15. Vom Hochdrucktank 15 ist das Treibstofffluid erneut in die Einspritzdüse 7 einleitbar.
Weiterhin ist dargestellt, dass der Hochdrucktank 15, die Hochdruckpumpe 11 und der Kondensator 11, mit einer Steuereinheit 17 datenverbunden sind. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des Luft-Dampf-Motors 1 , in denen Komponenten wie ein Ein- und Auslassventil 19, ein Antrieb 29 des Vorkammerkolbens 27, ein Laser 31 , ein Drucksensor 33 und/oder ein Temperatursensor 35 vorliegt, können diese auch mit der Steuereinheit 17 verbunden sein (siehe Ausführungen in den weiteren Figurenbeschreibungen). Die Datenverbindung erlaubt ein Austausch von Daten zwischen der Steuereinheit 17 und einer oder mehreren dieser Komponenten. Somit können Befehle zur Ausführung von Funktionen und/oder zur Einstellung für die eine oder mehreren Komponenten angepasst werden. Die Einstellungen können insbesondere Einstellungen von Strömungsparametern des Treibstofffluids betreffen. So kann es beispielsweise bevorzugt sein, die Strömungsgeschwindigkeit des Treibstofffluids ausgehend vom Kondensator 11 zu regulieren. Dabei kann in Ausführungsformen, in denen die Strömungsgeschwindigkeit reguliert wird, auch ein Strömungsmesser angebracht sein, der die Strömungsgeschwindigkeit des Treibstofffluids messen kann. Ebenfalls kann durch die Steuereinheit 17 der Druck der Hochdruckpumpe 13 und/oder die Überwachung des Hochdrucktanks 15 vorgenommen werden.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des bevorzugten Luft-Dampf-Motors 1.
Neben den bereits beschriebenen Komponenten der Fig. 1 liegt ein Vorkammerkolben 27 innerhalb der Vorkammer 9 vor. Der Vorkammerkolben 27 ist mit dem Kolben 5 des Zylinders verbunden, sodass von dem Vorkammerkolben 27 eine Hubbewegung innerhalb der Vorkammer 9 ausführbar ist. Vorteilhaft führt der Einsatz eines Vorkammerkolbens 27 dazu, dass innerhalb der Vorkammer 9 zusätzlich das Volumen des Dampfes oder des Luft-Dampf-Gemisches verdrängt wird. Demzufolge wird entsprechend auch der Druck des in der Vorkammer 9 befindlichen Dampfes oder Luft-Dampf-Gemisches erhöht. Durch die Erhöhung des Druckes innerhalb der Vorkammer 9 wird ein intensiver Druck des Luft-Dampf-Gemisches in den Zylinder 3 übertragen, was insgesamt die Leistungsfähigkeit des Luft-Dampf-Motors 1 erhöht.
Fig. 3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des bevorzugten Luft-Dampf-Motors 1.
Hierbei wird im Wesentlichen die Ausführungsform aus Fig. 2 dargestellt, allerdings weist der Vorkammerkolben einen Antrieb 29 auf. Der Antrieb 29 kann mechanisch oder elektromagnetisch sein. Dabei kann der Vorkammerkolben eine Seitwärtsbewegung ausführen. Es kann auch hier ein Ein- und Auslassventil 19 vorgesehen sein, sodass das Luft-Dampf-Gemisch vorteilhaft noch präziser dosiert werden kann.
Vorteilhafterweise kann mithilfe des Antriebes 29 die Volumenverdrängung des Dampfes oder Luft- Dampf-Gemisches in der Vorkammer 9 besonders einfach und präzise eingestellt werden. Es folgt vorteilhaft eine Variabilität hinsichtlich der möglichen Auswahl und Einstellung des Druckes innerhalb der Vorkammer 9, sodass besonders effizient eines Hubbewegung des Vorkammerkolbens 27 verrichtet werden kann.
Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des bevorzugten Luft-Dampf-Motors 1 .
Hierbei ist ein Drucksensor 33 und ein Temperatursensor 35 an der Vorkammer 9 angebracht. Der Drucksensor 33 und der Temperatursensor 35 können mit der Steuereinheit 17 eine Datenverbindung aufweisen, sodass vorteilhaft Komponenten (in Kombination oder vereinzelt oder eine Auswahl von Komponenten) wie z. B. der Laser 31 , das Ein- und Auslassventil 19, die Hochdruckpumpe 13 und/oder der Hochdrucktank 15 unter Berücksichtigung der Druck- und Temperaturwerte innerhalb der Vorkammer 9 betrieben werden. In der Fig. 5 wird eine Ausführungsform des Luft-Dampf-Motors 1 abgebildet.
In der Ausführungsform gemäß der Fig. 5 weist der Luft-Dampf-Motor 1 ebenfalls einen Laser 31 auf, wobei die Vorkammer 9 über einen Ein- und Auslassventil 19 (als Regelventil) mit dem Zylinder 3 verbunden ist. Hierbei können vorteilhaft sowohl Effekte des Ein- und Auslassventils 19 und des Lasers 31 genutzt werden, die einen synergistischen Effekt erzielten.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Luft-Dampf-Motors 1.
Dabei wird ebenfalls ein Laser 31 dargestellt, wobei die Vorkammer 9 als solche vorliegt und keine weiteren Komponenten eingesetzt werden. Eine überaus schnelle Phasenumwandlung des Treibstofffluids wird vorteilhaft weiterhin in der Vorkammer 9 gewährleistet. Fig. 7 stellt eine weitere Ausführungsform des Luft-Dampf-Motors 1 dar.
Hierbei weist der Luft-Dampf-Motor 1 eine Kolbenkammer 37 auf im Kolben 5 auf. Hierbei wird auf die Vorkammer 9 verzichtet und die Dampfbildung und Erzeugung in die Kolbenkammer 37 verlagert werden. Der Vorteil dieser Variante ist eine direkte Dampfbildung im Zylinderraum und die Kostenersparnis des Ein- und Auslassventils 19, der Antrieb des Vorkammerkolbens 27, des Antriebs 29 und des Lasers 31. Mit dieser Variante könnten alle existierenden Verbrennungsmotoren einfach und kostengünstig umgerüstet werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Luft-Dampf-Motor
3 Zylinder
5 Kolben
7 Einspritzdüse
9 Vorkammer
11 Kondensator
13 Hochdruckpumpe
15 Hochdrucktank
17 Steuereinheit
19 Ein- und Auslassventil
21 Einlassventil
23 Auslassventil
25 Pleuel
27 Vorkammerkolben
29 Antrieb für Vorkammerkolben
31 Laser
33 Drucksensor
35 Temperatursensor
37 Kolbenkammer

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Luft-Dampf-Motor (1 ) umfassend einen Zylinder (3) und einen Kolben (5), wobei von dem Kolben (5) eine Hubbewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt innerhalb des Zylinders (3) ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Dampf-Motor (1 ) eine Einspritzdüse (7) und eine Vorkammer (9) und/oder Kolbenkammer (37) aufweist, wobei die Vorkammer (9) und/oder Kolbenkammer (37) zwischen der Einspritzdüse (7) und dem Zylinder (3) in einer Fließverbindung vorliegt und ausgehend von der Einspritzdüse (7) ein Treibstofffluid in die Vorkammer (9) und/oder Kolbenkammer (37) einbringbar ist und das Treibstofffluid in der Vorkammer (9) und/oder Kolbenkammer (37) in ein Dampf umwandelbar ist und aus dem Zylinder (3) komprimierte Luft in die Vorkammer (9) aufnehmbar ist, sodass sich innerhalb der Vorkammer (9) ein Luft-Dampf-Gemisch bildet und das Luft-Dampf- Gemisch in den Zylinder (3) einbringbar ist, sodass die Hubbewegung des Kolbens (5) innerhalb des Zylinders (3) bewirkbar ist sowie der Zylinder (3) mit einem Kondensator (11 ) in einer Fließverbindung vorliegt und der Zylinder (3) und der Kondensator (11 ) über eine Hochdruckpumpe (13) und einen Hochdrucktank (15) mit der Einspritzdüse (7) und der Vorkammer (9) in einem Kreislauf miteinander verbunden sind, wobei das Luft-Dampf-Gemisch oder der Dampf des Luft- Dampf-Gemisches aus dem Zylinder (3) in den Kondensator (11 ) einleitbar ist und in dem Kondensator (11 ) als Kondensat vorliegt und das Kondensat über die Hochdruckpumpe (13) und den Hochdrucktank (15) in die Einspritzdüse (7) einleitbar ist.
2. Luft-Dampf-Motor (1 ) nach dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (11 ), die Hochdruckpumpe (13), der Hochdrucktank (15) und/oder die Einspritzdüse (7) mit einer Steuereinheit (17) datenverbunden ist, wobei bevorzugt die Steuereinheit mit weiteren Komponenten datenverbunden ist, wobei die weiteren Komponenten ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend einem Laser (31 ), einem Ein- und Auslassventil (19) und/oder einem Antrieb (29) für den Vorkammerkolben (27).
3. Luft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Dampf-Motor (1 ) einen Drucksensor (33) und/oder einen Temperatursensor (35) aufweist, wobei bevorzugt der Drucksensor (33) und/oder der Temperatursensor (35) mit einer Steuereinheit (17) datenverbunden ist.
4. Luft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Vorkammer (9) ein Vorkammerkolben (27) vorliegt, wobei der Vorkammerkolben (27) mit dem Kolben (5) in dem Zylinder (3) verbunden ist, sodass von dem Vorkammerkolben (27) eine Hubbewegung innerhalb der Vorkammer (9) ausführbar ist, wodurch in der Vorkammer (9) ein höherer Druck und eine höhere Temperatur erzeugbar ist. uft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkammerkolben (27) einen Antrieb (29) aufweist, wobei bevorzugt der Antrieb (29) mechanisch oder elektromagnetisch betreibbar ist. uft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Treibstofffluid ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Wasser und/oder Kohlenstoffdioxid und/oder andere geeignete Fluide, wobei bevorzugt das Wasser destilliertes Wasser ist. uft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (9) mit einem Heizelement wirkverbunden ist, bevorzugt mit einer Glühkerze. uft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdrucktank (15) mit einem Heizelement wirkverbunden ist. uft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Dampf-Motor (1 ) einen Laser (31 ) aufweist, wobei ausgehend vom Laser (31 ) die Vorkammer (9) bestrahlbar ist, wobei bevorzugt die Vorkammer (9) einen Vorkammerkolben (27) zur Druck- und Temperaturerhöhung in der Vorkammer (9) und/oder einen Antrieb (29) für den Vorkammerkolben (27) aufweist. uft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Dampf-Motor (1 ) eine Kolbenkammer (37) aufweist. uft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Treibstofffluid mit einem Druck zwischen 2000 bar - 3000 bar, bevorzugt zwischen 2200 bar - 2800 bar, besonders bevorzugt zwischen 2400 bar - 2600 bar, in die Vorkammer (9) ausgehend von der Einspritzdüse (7) einführbar ist. uft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass dass die komprimierte Luft aus dem Zylinder (3) in die Vorkammer (9) eine Temperatur aufweist zwischen 500°C - 1000°C, bevorzugt zwischen 600°C - 900°C und/oder einen Druck zwischen 20 bar - 80 bar, bevorzugt zwischen 30 bar - 60 bar, wobei bevorzugt nach einer Einleitung des Treibstofffluids in die Vorkammer (9) ein Druck innerhalb der Vorkammer (9) steigt und eine Temperatur innerhalb der Vorkammer (9) sinkt. Luft-Dampf-Motor (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Dampf-Motor (1 ) mithilfe eines Viertakt-Mechanismus oder eines Zweitakt- Mechanismus betreibbar ist. Verwendung des Luft-Dampf-Motors (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen
Ansprüche zur Energieumwandlung in mechanische Energie, bevorzugt in
Bewegungsenergie innerhalb eines Fortbewegungsmittels. Verwendung des Luft-Dampf-Motors (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen
Ansprüche 1 - 13 für einen Betrieb eines Klimakompressors.
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