DD228321A1 - Method and device for operating a ceramic combustion engine - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Keramikbrennkraftmaschine beschrieben. Die Keramikbrennkraftmaschine besteht aus einer Kombination von Verdichter, Dampfmaschine und Verbrennungsmotor. Verdichtung und Expansion erfolgen zweistufig. In den Kraftstoffdruckbehaelter wird gasfoermiger oder fluessiger Kraftstoff, der dort verdampft, gepumpt. Aus den Druckbehaeltern D und B gelangen gasfoermiger Kraftstoff und die komprimierte Luft in den kleinen Motorzylinder, in dem die Verbrennung und die Expansion 1. Stufe stattfindet. Das Arbeitsgas gelangt ueber einen Druckbehaelter C in den grossen Motorzylinder zur Expansion 2. Stufe. Die Fuellmenge wird ueber die Ventile geregelt. Das Arbeitsverfahren ist keramikfreundlich auf Grund fehlender Schlagbelastung und relativ geringer Temperaturspruenge in den Zylindern. Als Kraftuebertragungsmechanismus wird ein einfach gelagerter Taumelscheibenantrieb vorgeschlagen. Die Keramikbrennkraftmaschine besitzt ein hohes Beschleunigungsvermoegen und hat einen geringen Kraftstoffverbrauch, da eine Bremsenergierueckgewinnung, eine effektive Abgasenergierueckgewinnung durch Dampferzeugung und Dampfzumischung zum Arbeitsgas, Schub- und Leerlaufabschaltung, ein Zweiganggetriebe und ein sehr hohes Kompressionsverhaeltnis (e42) realisiert werden. Durch das Vermeiden extremer Temperaturen waehrend des Verbrennungsvorganges wird die Stickoxidbildung gering gehalten. Die Verbrennung setzt sich im Druckbehaelter C fort, was zu einer geringen CHx- und CO-Emission fuehrt. Die Keramikbrennkraftmaschine kann in reinem Gasbetrieb mit Fluessiggas, Biogas oder Wasserstoff arbeiten.A method and apparatus for operating a ceramic internal combustion engine is described. The ceramic internal combustion engine consists of a combination of compressor, steam engine and internal combustion engine. Compaction and expansion take place in two stages. Gaseous or liquid fuel which evaporates there is pumped into the fuel pressure vessel. From the pressure vessels D and B gaseous fuel and the compressed air in the small engine cylinder, where the combustion and expansion 1st stage takes place. The working gas passes through a pressure vessel C in the large engine cylinder for expansion 2nd stage. The filling quantity is regulated via the valves. The working method is ceramic-friendly due to lack of impact load and relatively low temperature jumps in the cylinders. As Kraftuebertragungsmechanismus a simply supported swash plate drive is proposed. The ceramic internal combustion engine has a high acceleration capability and low fuel consumption, since brake energy recovery, effective exhaust gas recovery through steam generation and vapor mixing to working gas, coast and idle shutdown, two-speed transmission, and very high compression ratio (e42) are realized. By avoiding extreme temperatures during the combustion process, the nitrogen oxide formation is kept low. The combustion continues in the pressure vessel C, which leads to a low CHx and CO emission. The ceramic internal combustion engine can operate in pure gas operation with liquid gas, biogas or hydrogen.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Der vorgeschlagene Verbrennungsmotor ist vorrangig als Fahrzeugmotor geeignet. Charakteristik der bekannten technischen LösungenThe proposed internal combustion engine is primarily suitable as a vehicle engine. Characteristic of the known technical solutions

Durch elektronische Steuerung, Leerlauf- und Schubabschaltung, Aufladung, Verbesserung der Verbrennungsverfahren, Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses, Verringerung der Motorreibung usw. konnte der Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugverbrennungsmotoren spürbar gesenkt werden. Infolge dieser Optimierung sind für den Metalldieselmotor, der durch seinen im Vergleich zum Ottomotor höheren Wirkungsgrad auch im PKW-Bereich an Bedeutung gewinnt, kaum noch größere Wirkungsgradsteigerungen möglich.Electronic control, coasting and overrunning, boosting, improving combustion processes, increasing the compression ratio, reducing engine friction, etc. have significantly reduced the fuel consumption of vehicle combustion engines. As a result of this optimization hardly any greater efficiency increases are possible for the metal diesel engine, which is gaining in importance in the passenger car sector by its higher efficiency compared to the gasoline engine.

Der Einsatz von Keramik, der nochmals eine beträchtliche Wirkungsgradsteigerung verspricht, ist im Dieselmotor äußerst problematisch, da keramische Werkstoffe im Unterschied zu Metallen wegen ihrer außerordentlichen Härte bei schlagartigen Belastungen und rascher Temperaturveränderung brechen. Die Nachteile des Dieselmotors liegen außerdem in der Begrenzung der maximalen Drehzahl, die eine bedeutende Verkleinerung der Motoren verhindert, in einem relativ geringen Beschleunigungsvermögen und in einer relativ hohen Stickoxidemission, deren Senkung mit einem Kraftstoffmehrverbrauch verbunden ist. Gasförmige Alternativkraftstoffe, wie Flüssiggas, Biogas und Wasserstoff, dem möglichen Energieträger der Zukunft, können nur durch Umrüsten auf das mit schlechterem Wirkungsgrad arbeitende Ottoverfahren in reinem Gasbetrieb verwendet werden. Die Möglichkeit des Einsatzes von Keramik in einem Wasserstoff-Ottomotor ist auf Grund der extremen Schlagbelastung sehr fraglich. Die Entwicklung eines Keramik-Wasserstoffantriebes hohen Wirkungsgrades ist erstrebenswert. Ein solcher Antrieb würde den Aktionsradius eines wasserstoffbetriebenen Fahrzeuges mit Metallhydridspeicher vergrößern.The use of ceramics, which once again promises a considerable increase in efficiency, is extremely problematic in the diesel engine, since ceramic materials, unlike metals, break because of their extraordinary hardness under sudden loads and rapid temperature changes. The disadvantages of the diesel engine are also in the limitation of the maximum speed, which prevents a significant reduction of the engines, in a relatively low acceleration capacity and in a relatively high nitrogen oxide emission, the reduction is associated with a fuel consumption. Gaseous alternative fuels, such as liquefied petroleum gas, biogas and hydrogen, the potential source of energy for the future, can only be used by converting to the inefficient gasoline combustion process in pure gas operation. The possibility of using ceramic in a hydrogen gasoline engine is very questionable due to the extreme impact load. The development of a ceramic hydrogen drive of high efficiency is desirable. Such a drive would increase the radius of action of a hydrogen-powered vehicle with metal hydride storage.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es soll ein umweltfreundlicher, vielstoffähiger, energiesparender Keramikmotor geschaffen werden. Der Motor soll ein hohes Beschleunigungsvermögen haben, die Bremsenergie speichern können und in reinem Gasbetrieb mit Wasserstoff arbeiten können.An environmentally friendly, versatile, energy-saving ceramic motor is to be created. The engine should have a high acceleration capacity, can store the braking energy and can work in pure gas operation with hydrogen.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Brennkraftmaschine besteht aus einer Kombination von Verdichter, Dampfmaschine und Verbrennungsmotor. Verdichtung und Expansion finden in verschiedenen Zylindern — Verdichterzylinder I, Il und Motorzylinder III, IV — statt. Es wird zweistufig verdichtet und expandiert. Die Arbeitsräume der Zylinder werden im entsprechenden Zeitabschnitt über Ventile (Schieberventile 1, Drehschieber- oder Pilzventile) mit den Druckbehältern oder mit der Außenluft verbunden. Der große Verdichterzylinder I saugt Frischluft an. Sie wird mit dem Kompressionsverhältnis ε_Ί verdichtet und in den Druckbehälter A geschoben. Die komprimierte Luft gelangt aus dem Druckbehälter A in den kleinen Verdichterzylinder II. Hier wird sie mit dem Kompressionsverhältnis ε₂ weiter verdichtet und in den Druckbehälter B geschoben. Wie üblich wird zur Vermeidung von Arbeitsverlusten der Einlaß in die Zylinder I und Il erst dann beginnen, wenn der Druck im Arbeitsraum auf den Wert des Ansaugdruckes abgefallen ist. Mit einer Kraftstoffpumpe wird flüssiger oder gasförmiger Kraftstoff in den Kraftstoffdruckbehälter D gepumpt. Infolge der hohen Umgebungstemperatur verdampft der flüssige Kraftstoff, so daß sich am Auslaß des Kraftstoffdruckbehälters D grundsätzlich gasförmiger Kraftstoff befindet. Im kleinen Motorzylinder III findet die Verbrennung statt. Noch vor dem oberen Totpunkt (OT) wird das Ausschieben beendet. Das im Arbeitsraum verbliebene Restgas wird bis auf den Druck, der im Druckbehälter B herrscht, komprimiert. Über Ventile gelangen Kraftstoff und Luft aus den Druckbehältern B und D in den Zylinder III. Ist der Motor noch kalt, so wird fremdgezündet. Bei warmem Motor zündet sichThe internal combustion engine consists of a combination of compressor, steam engine and internal combustion engine. Compression and expansion take place in different cylinders - compressor cylinders I, II and engine cylinders III, IV - instead. It is compressed in two stages and expanded. The working chambers of the cylinders are connected in the appropriate period of time via valves (slide valves 1, rotary valve or mushroom valves) with the pressure vessels or with the outside air. The large compressor cylinder I sucks in fresh air. It is compressed with the compression ratio ε _Ί and pushed into the pressure vessel A. The compressed air passes from the pressure vessel A in the small compressor cylinder II. Here it is further compressed with the compression ratio ε ₂ and pushed into the pressure vessel B. As usual, the inlet to the cylinders I and II will begin to avoid work losses only when the pressure in the working space has dropped to the value of the suction pressure. With a fuel pump liquid or gaseous fuel is pumped into the fuel pressure tank D. Due to the high ambient temperature, the liquid fuel evaporates, so that there is basically gaseous fuel at the outlet of the fuel pressure tank D. In the small engine cylinder III combustion takes place. Even before the top dead center (OT), the pushing out is completed. The remaining in the working space residual gas is compressed to the pressure prevailing in the pressure vessel B. Through valves fuel and air from the pressure vessels B and D get into the cylinder III. If the engine is still cold, it will ignite. When the engine is warm, it ignites

das Gemisch von selbst. Nach Schließen der Ventile wird der Verbrennungs- und Expansionsvorgang fortgesetzt. Die Einströmmenge der Luft und des Kraftstoffes in den Zylinder III wird über die Ventile geregelt. Dies kann z. B. geschehen, indem die Eintrittsquerschnitte mittels im Schieberventil 1 oder Drehschieberventil eingebauter Kölbchen3 oder Drosselklappen verändert werden oder indem bei Verwendung von Pilzventilen (je eins für die beiden Druckbehälter B und D) die Eintrittsquerschnitte der Ventile z. B. mittels Lageveränderung des Kipphebeldrehpunktes reguliert werden. Nach dem unteren Totpunkt (UT) wird das verbrannte Gas in den Druckbehälter C geschoben, von wo es in den Motorzylinder IV gelangt. Die Einströmmenge in den Zylinder IV wird ebenfalls über das Ventil geregelt. Nach Schließen des Einlaßventils expandiert das Gas im Motorzylinder IV. Das Ausschieben nach außen wird auch hier vor Erreichen des OT beendet. Dadurch wird das verbliebene Restgas bis auf den Druck des Druckbehälters C im OT komprimiert. Die Kolben 2 sind über Pleuel 4 (oder Kolbenstangen) mit dem Kraftübertragungsmechanismus z.B. der Kurbelwelle oder einer Taumelscheibe 5 (Fig. 2) verbunden.the mixture itself. After closing the valves, the combustion and expansion process continues. The inflow of air and fuel into the cylinder III is controlled by the valves. This can be z. B. done by the inlet cross sections are changed by means of the slide valve 1 or rotary valve incorporated Kölbchen3 or throttle or by using mushroom valves (one each for the two pressure vessels B and D), the inlet cross sections of the valves z. B. be regulated by means of change in position of Kipphebel fulcrum. After the bottom dead center (UT), the burned gas is pushed into the pressure vessel C, from where it enters the engine cylinder IV. The inflow into the cylinder IV is also controlled by the valve. After closing the intake valve, the gas expands in the engine cylinder IV. The push-out to the outside is also terminated here before reaching the TDC. As a result, the remaining residual gas is compressed to the pressure of the pressure vessel C in the TDC. The pistons 2 are connected via connecting rods 4 (or piston rods) to the power transmission mechanism, e.g. the crankshaft or a swash plate 5 (Fig. 2).

Anmerkung: Die Zuführung des Kraftstoffes über das Ventil wird vorgeschlagen, da der Motor dadurch sowohl mit gasförmigen als auch mit flüssigen Kraftstoffen arbeiten kann. Bei einem grundsätzlich mit Flüssigkraftstoff betriebenen Motor kann der Kraftstoff in den Motorzylinder III gespritzt werden. Es bestehen weitere Möglichkeiten der Energiezufuhr. Zum Beispiel kann die komprimierte Luft im Druckbehälter B von außen erhitzt werden, oder die Verbrennung findet durch Einspritzen von Kraftstoff im Druckbehälter B statt, wie beides im Patent DD 159356 und der DD-Anmeldung WP F02 G/234557/2 beschrieben wurde.Note: The supply of fuel through the valve is suggested because it allows the engine to work with both gaseous and liquid fuels. In an engine that is basically operated with liquid fuel, the fuel can be injected into the engine cylinder III. There are other ways of supplying energy. For example, the compressed air in the pressure vessel B may be heated from the outside, or the combustion takes place by injecting fuel into the pressure vessel B, as described both in patent DD 159356 and DD application WP F02 G / 234557/2.

1. Die Zündung erfolgt bei geöffneten Ventilen, d. h. wenn der Arbeitsraum des Motorzylinders III mit den Druckbehältern B und D verbunden ist. Dadurch können keine Druckspitzen auftreten. Kraftstoff- und Luftzufuhr erfolgen dosiert, d. h. nur wenn der Druck im Zylinder III absinkt. Da Verbrennung und Expansion gleichzeitig wirken, werden sehr hohe Temperaturen und damit die Stickoxidbildung weitestgehend vermieden. Die Verbrennung setzt sich vor der zweiten Expansion im Druckbehälter C fort, so daß sie nahezu vollständig stattfindet, was mit einer geringen CH_x- und CO-Emission verbunden ist.1. The ignition takes place with the valves open, ie when the working space of the engine cylinder III is connected to the pressure vessels B and D. As a result, no pressure peaks can occur. Fuel and air are dosed, ie only when the pressure in the cylinder III drops. Since combustion and expansion work simultaneously, very high temperatures and thus nitrogen oxide formation are largely avoided. The combustion continues before the second expansion in the pressure vessel C, so that it takes place almost completely, which is associated with a low emission of CH _x and CO.

2. Das Arbeitsverfahren ist keramikfreundlich. Da keine plötzliche Druckerhöhung auftritt, wird eine für Keramik gefährliche Schlagbelastung vermieden. Durch die zweistufige Verdichtung und Expansion sind die Temperatursprünge in den Zylindern im Vergleich zu denen des Dieselmotors deutlich kleiner, was ebenfalls den Einsatz von Keramik als Werkstoff begünstigt.2. The working method is ceramic-friendly. Since there is no sudden increase in pressure, ceramic impact is avoided. Due to the two-stage compression and expansion, the temperature jumps in the cylinders compared to those of the diesel engine are significantly smaller, which also favors the use of ceramic as a material.

3. Verdichtung und Expansion finden bei niedrigen Druckwerten in einem großen und bei hohen Druckwerten in einem kleinen Zylinder statt. Dadurch sind die maximalen Kolbenkräfte relativ klein. Im Vergleich zum Dieselmotor kann dadurch das Kompressionsverhältnis bedeutend gesteigert werden, was zu einem hohen theoretischen Wirkungsgrad führt.3. Compression and expansion take place at low pressures in a large cylinder and at high pressures in a small cylinder. As a result, the maximum piston forces are relatively small. Compared to the diesel engine, this can significantly increase the compression ratio, resulting in a high theoretical efficiency.

4. Sowohl zündwillige als auch weniger zündwillige, leicht- oder auch schwerflüchtige Flüssigkraftstoffe können infolge der sehr hohen Kompressionstemperatur eingesetzt werden. Besteht die Kraftstoffpumpe aus einem Kleinkompressor, so ist reiner Gasbetrieb möglich.4. Both ignitable and less ignitable, easily volatile or nonvolatile liquid fuels can be used due to the very high compression temperature. If the fuel pump from a small compressor, so pure gas operation is possible.

5. Das Anschließen einer Stahlflasche («151 Rauminhalt sind für einen PKW ausreichend) an den Druckbehälter B ermöglicht die Bremsenergierückgewinnung. Während des Bremsvorganges wird die Regelung der Einlaßventile der Motorzylinder derart eingestellt, daß die Kraftstoffzufuhr unterbrochen und die Luftzufuhr völlig oder teilweise gedrosselt wird. Damit wird das Fahrzeug mehr oder weniger durch die ständig in den Verdichterzylindern stattfindende Verdichtung abgebremst. Der Druck im Druckbehälter B steigt an. Die Bremsenergie wird gespeichert und steht teilweise zur Arbeitsgewinnung wieder zur Verfügung. Eine Energiespeicherung ist auch möglich, wenn der Motor fast die volle Leistung an die Räder abgibt, d. h. während der Fahrt.5. The connection of a steel cylinder («151 volume is sufficient for a passenger car) to the pressure vessel B allows the recovery of brake energy. During the braking process, the control of the intake valves of the engine cylinders is adjusted so that the fuel supply is interrupted and the air supply is completely or partially throttled. Thus, the vehicle is braked more or less by the ongoing in the compressor cylinders compaction. The pressure in the pressure vessel B rises. The braking energy is stored and is partially available for work recovery again. An energy storage is also possible when the engine gives almost full power to the wheels, d. H. while driving.

6. Durch Hubraumvergrößerung um etwa 33% gegenüber dem Normalmotor kann das Getriebe auf ein Zweiganggetriebe verkleinert werden, da das Leistungsdefizit beim Anfahren durch zusätzliche Freisetzung gespeicherter Energie ausgeglichen werden kann. Auf Grund der hohen Kompressionstemperatur und der Möglichkeit des Fortsetzens der Verbrennung im Druckbehälter C können auch sehr magere Gemische nahezu vollständig verbrennen, so daß der spezifische Kraftstoffverbrauch nicht übermäßig ansteigt. Damit können die Schwierigkeiten des bei hohen Drehzahlen äußerst leistungsstarken Motors überwunden werden. Mit dem Zweiganggetriebe könnte die Zahl der Schaltvorgänge beim Fahren wesentlich verringert werden.6. By increasing the displacement by about 33% compared to the normal engine, the transmission can be downsized to a two-speed transmission, since the power shortfall can be compensated for the start by additional release of stored energy. Due to the high compression temperature and the possibility of continuing the combustion in the pressure vessel C, even very lean mixtures can almost completely burn so that the specific fuel consumption does not rise excessively. This can overcome the difficulties of the extremely powerful motor at high speeds. With the two-speed transmission, the number of shifts during driving could be significantly reduced.

7. Die vorgeschlagene Keramikbrennkraftmaschine besitzt ein hohes Beschleunigungsvermögen. Da im allgemeinen ein Beschleunigungsvorgang auf einen Bremsvorgang, d.h. Speichervorgang, folgt, so kann durch zusätzliche Freisetzung der gespeicherten Energie kurzzeitig ein hohes Beschleunigungsvermögen realisiert werden. Infolge der relativ geringen maximalen Kolbenkräfte können die Verdichterzylinder größer als normal erforderlich ausgelegt werden. Liefert die Kraftstoffpumpe genügend Kraftstoff, so kann im Bedarfsfall eine größere Gemischmenge verbrannt werden, wodurch das Beschleunigungsvermögen auch für längere Zeiten erhöht werden kann. Mit der Abgasenergierückgewinnung über Dampferzeugung wird der für den Beschleunigungsfall ungünstige Abgasturbolader (ATL) umgangen. Weniger Schaltvorgänge mit einem Zweiganggetriebe und die für die Getriebeverkleinerung notwendige Hubraumvergrößerung sprechen ebenfalls für ein hohes Beschleunigungsvermögen.7. The proposed ceramic internal combustion engine has a high acceleration capacity. Since, in general, an acceleration process is due to a braking event, i. Storage process follows, so can be realized by additional release of the stored energy for a short time a high acceleration capacity. Due to the relatively low maximum piston forces, the compressor cylinders can be made larger than normally required. If the fuel pump supplies enough fuel, a larger amount of mixture can be burned if necessary, as a result of which the acceleration capacity can also be increased for longer times. The exhaust gas energy recovery via steam generation bypasses the exhaust gas turbocharger (ATL), which is unfavorable for the acceleration case. Fewer gear changes with a two-speed gearbox and the increase in engine capacity required for gearbox reduction also speak in favor of a high acceleration capability.

8. Mehrere Faktoren begünstigen einen geringen Kraftstoffverbrauch:8. Several factors favor low fuel consumption:

8.1. Mit dem Einsatz von Keramik werden infolge der hohen Wandtemperatur der schädliche Wärmeaustausch mit der Zylinderwand und die Reibungsverluste reduziert, da durch das Einläppen der Kolben keine Kolbenringe erforderlich sind.8.1. With the use of ceramics, the harmful heat exchange with the cylinder wall and the friction losses are reduced due to the high wall temperature, since no piston rings are required due to the lapping of the pistons.

8.2. In die (den) vom Abgas durch- oder umströmten Druckbehälter wird Wasser gepumpt, so daß sich in ihnen (ihm) ständig eine geringe Wassermenge befindet. Der sich bildende Dampf wird vor Eintritt in die (den) Motorzylinder im Druckbehälter dem Gas zugemischt. Der Dampf expandiert im Motorzylinder unter Verrichtung von Arbeit. Er kann vor der Expansion erwärmt werden, indem er an zu kühlende, heiße Motorbauteile vorbeigeleitet wird. Bei dieser Motorkühlung treten keine Energieverluste auf. Die Dampferzeugung und Zumischung zum Arbeitsgas ermöglicht eine effektivere Abgasverwertung als ein ATL. Der Abgasenergierückgewinnung über Dampferzeugung und Zumischung des Dampfes zum Arbeitsgas kommt bei Keramikmotoren eine besondere Bedeutung zu, da die höhere Abgasenergie vom ATL nicht genutzt werden kann.8.2. Water is pumped into the pressure vessel through or through which the exhaust gas flows, so that there is always a small amount of water in it (him). The forming steam is added to the gas before entering the engine cylinder (s) in the pressure vessel. The steam expands in the engine cylinder while doing work. It can be heated prior to expansion by routing past hot engine components to be cooled. In this engine cooling no energy losses occur. The steam generation and mixing with the working gas allows a more effective exhaust gas utilization than an ATL. The exhaust gas energy recovery via steam generation and mixing of the steam to the working gas is of particular importance for ceramic motors, since the higher exhaust gas energy can not be used by the ATL.

8.3. Mit der Steigerung des Kompressionsverhältnisses z. B. auf ε = 42 ist eine Erhöhung des theoretischen Wirkungsgrades gegenüber dem Dieselmotor um etwa 5% verbunden.8.3. With the increase of the compression ratio z. B. to ε = 42 is an increase in the theoretical efficiency over the diesel engine by about 5%.

8.4. Die Keramikbrennkraftmaschine erlaubt die teilweise Rückgewinnung der Bremsenergie. Die Bremsenergierückgewinnung ist bei Wasserstoffmotoren von Bedeutung, da Metallhydridspeicher eine relativ große Masse besitzen.8.4. The ceramic internal combustion engine allows the partial recovery of the braking energy. Brake energy recovery is important in hydrogen engines since metal hydride reservoirs have a relatively large mass.

8.5. Ein Zweiganggetriebe kann eine merklich geringere Reibung gegenüber einem 4- oder 5-Ganggetriebe aufweisen, da weniger Zahnradpaare ständig ineinandergreifen. Dies gilt besonders für ein Zweiganggetriebe, in dem nur ein Zahnradpaar ständig ineinandergreift.8.5. A two-speed transmission can have a significantly lower friction compared to a 4- or 5-speed transmission, since fewer pairs of gears constantly mesh. This is especially true for a two-speed gearbox in which only one pair of gears constantly meshes.

- J - CU - J - CU

8.6. Eine stets nahezu vollständige Verbrennung, Schubabschaltung und Leerlaufabschaltung können ohne die Notwendigkeit einer elektronischen Steuerung realisiert werden.8.6. Always almost complete combustion, fuel cut and idle shutdown can be realized without the need for electronic control.

8.7. Insbesondere ergeben sich Vorteile im Kraftstoffverbrauch für die vorgestellte Keramikbrennkraftmaschine bei reinem Gasbetrieb mit Flüssiggas, Biogas oder Wasserstoff. Reiner Gasbetrieb ist sonst nur mit dem mit niedrigem Wirkungsgrad arbeitenden Ottoverfahren möglich. Infolge der extremen Schlagbelastung ist eine Erhöhung des Kompressionsverhältnisses und der Einsatz von Keramik in einem Wasserstoff-Ottomotor kaum möglich.8.7. In particular, there are advantages in fuel consumption for the proposed ceramic internal combustion engine in pure gas operation with liquefied petroleum gas, biogas or hydrogen. Pure gas operation is otherwise possible only with the low-efficiency Ottover method. Due to the extreme impact load, an increase in the compression ratio and the use of ceramic in a hydrogen gasoline engine is hardly possible.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt Fig. 1 Prinzipskizze der Keramikbrennkraftmaschine Fig. 2 Kraftübertragungsmechanismus für die Keramikbrennkraftmaschine.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, Fig. 1 shows a schematic diagram of the ceramic internal combustion engine Fig. 2 power transmission mechanism for the ceramic internal combustion engine.

Als Kraftübertragungsmechanismus wird ein Taumelscheibenantrieb vorgeschlagen, da die kleinen Pleuelauslenkwinkel zur Verringerung der Kippbewegung der Keramikkolben führen. Die axiale Anordnung der Zylinder bringt außerdem räumliche Vorteile. Durch den möglichen vollständigen Massenausgleich sind in Verbindung mit Drehschieberventilen auch sehr hohe Drehzahlen möglich. Mit dem in Fig. 2 dargestellten Taumelscheibenantrieb können die allgemein bestehenden Schwierigkeiten der Lagerung eines solchen Antriebes umgegangen werden. Eine kegelstumpfförmige Taumelscheibe 5 wird mittels eines am Motorblock 6 befestigten Kardan-Gelenkes 7 am breiten Kegelstumpfende mittig gehaltert. In einer mit der Welle 8 fest verbundenen Schwungscheibe 9 ist ein zum Kardan-Gelenk 7 gerichteter Schrägkurbelzapfen 10 befestigt. Der Schrägkurbelzapfen 10 ist in der zentrierten Bohrung 11 der Taumelscheibe 5 am schmalen Kegelstumpfende gelagert. Die Lagerung der Welle 8 und der Schwungscheibe 9 erfolgt über Wälzlager 12. Dreht sich die Welle, so vollführt die Taumelscheibe 5 eine Taumelbewegung. Dadurch bewegt die in der Taumelscheibe 5 gelagerten Pleuel 4 die Kolben 2 (s. Fig. 1) hin und her.As the power transmission mechanism, a swash plate drive is proposed because the small connecting rod deflection angles lead to reduction of the tilting movement of the ceramic pistons. The axial arrangement of the cylinder also brings spatial advantages. Due to the possible complete mass balance in conjunction with rotary valves and very high speeds are possible. With the swash plate drive shown in Fig. 2, the generally existing difficulties of storage of such a drive can be bypassed. A frusto-conical swash plate 5 is held centrally by means of a cardan joint 7 attached to the engine block 6 at the broad end of the truncated cone. In a fixedly connected to the shaft 8 flywheel 9 directed to the cardan joint 7 diagonal crank pin 10 is attached. The oblique crank pin 10 is mounted in the centered bore 11 of the swash plate 5 at the narrow end of the truncated cone. The bearing of the shaft 8 and the flywheel 9 via roller bearings 12. Rotates the shaft, the swash plate 5 performs a tumbling motion. As a result, the connecting rod 4 mounted in the swash plate 5 reciprocates the pistons 2 (see Fig. 1).

Claims (5)

1. Verfahren zum Betreiben einer Keramikbrennkraftmaschine, gekennzeichnet dadurch, daß von einer Kraftstoffpumpe gasförmiger und/oder flüssiger Kraftstoff in den Kraftstoffdruckbehälter D, in dem flüssiger Kraftstoff verdampft, gepumpt wird und daß aus dem Kraftstoffdruckbehälter D gasförmiger Kraftstoff zusammen mit Luft aus dem Druckbehälter B, in den die Luft nach zweistufiger Verdichtung in den Verdichterzylindern I und Il geschoben wird, über Pilz-, Schieber- oder Drehschieberventile in den Motorzylinder III gelangt, in dem die Verbrennung und Expansion I.Stufe stattfindet, wonach die Verbrennungsgase über den Druckbehälter C in den Motorzylinder IV zur Expansion 2. Stufe gelangen aus dem sie als Abgas ausgeschoben werden.1. A method for operating a ceramic internal combustion engine, characterized in that is pumped by a fuel pump gaseous and / or liquid fuel in the fuel pressure vessel D in which liquid fuel is pumped and that from the fuel pressure vessel D gaseous fuel together with air from the pressure vessel B, in the air is pushed after two-stage compression in the compressor cylinders I and Il, passes through mushroom, slide or rotary valves in the engine cylinder III, in which the combustion and expansion takes place I.Stufe, after which the combustion gases via the pressure vessel C in the Engine cylinder IV for expansion 2nd stage get out of which they are ejected as exhaust. -1 - ^Ol ΔΔ? U-1 - ^ Ol ΔΔ? U Erfindungsansprüche:Invention claims: 2. Brennkraftmaschine nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß sich in den Schieber- (1) oder Drehschieberventilen Kanäle befinden, über die die Arbeitsräume der Zylinder (I, II, III, IV) während der Einlaß- oder Auslaßphase mit den Druckbehältern (A, B, C, D) oder der Außenluft verbunden sind und daß sich in den Einlaßkanälen der Motorzylinder (III, IV) kleine Kölbchen (3) oder Drosselklappen befinden, mit denen die Durchflußquerschnitte verändert werden, wodurch die in die Motorzylinder einströmende Gasmenge zur Leistungsänderung oder Energiespeicherung geregelt wird.2. Internal combustion engine to point!, Characterized in that in the slide (1) or rotary valves are channels through which the working spaces of the cylinder (I, II, III, IV) during the inlet or outlet phase with the pressure vessels (A , B, C, D) or the outside air are connected and that in the inlet ducts of the engine cylinders (III, IV) small flasks (3) or throttle valves are located, with which the flow areas are changed, whereby the gas flowing into the engine cylinder amount of gas to change the power or energy storage is regulated. 3. Brennkraftmaschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Pilzventile zwischen dem Arbeitsraum des Motorzylinders III und den Druckbehältern B und D und zwischen dem Arbeitsraum des Motorzylinders IV und dem Druckbehälter C angebracht sind derart, daß durch die Ventilsteuerung die in die Motorzylinder einströmende Gasmenge zur Leistungsänderung oder Energiespeicherung geregelt wird.3. Internal combustion engine according to item 1, characterized in that mushroom valves between the working space of the engine cylinder III and the pressure vessels B and D and between the working space of the engine cylinder IV and the pressure vessel C are mounted such that by the valve timing in the engine cylinder inflowing amount of gas Power change or energy storage is regulated. 4. Brennkraftmaschine nach Punkt 1,2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Abgasenergierückgewinnung erfolgt, indem Wasser in einen oder mehrere Druckbehälter (A, B, C, D), der (die) vom Abgas durch-oder umströmt wird (werden), gepumpt wird und daß der sich bildende Dampf an heißen, zu kühlenden Motorbauteilen zur Erwärmung vorbeigeleitet wird, wonach er im (in den) Druckbehälter(n) dem über das (die) Ventil(e) in den Motorzylinder gelangenden Gas zugemischt wird.4. Internal combustion engine according to item 1,2 or 3, characterized in that the exhaust gas energy recovery takes place by water in one or more pressure vessel (A, B, C, D), the (the) from the exhaust gas is flowed through or , is pumped and that the steam that forms is bypassed by hot, to be cooled engine components for heating, after which it is mixed in the (in the) pressure vessel (s) to the passing over the valve (s) in the engine cylinder gas. 5. Brennkraftmaschine nach Punkt 1,2,3 oder 4, Brennkraftmaschine oder Arbeitsmaschine, gekennzeichnet dadurch, daß zur Kraftübertragung ein Taumelscheibenantrieb zur Anwendung kommt, in dem eine kegelstumpfförmige Taumelscheibe (5) mittels eines am Motorblock (6) befestigten Kardangelenkes (7) am breiten Ende des Kegelstumpfes, an dessen Rand die Pleuel (4) gelagert sind, mittig gehaltert wird, während in der sich am schmalen Kegelstumpfende befindenden zentrierten Bohrung (11) ein zum Kardangelenk (7) gerichteter in einer mit der Welle (8) fest verbundenen Schwungscheibe (9) befestigter Schrägkurbelzapfen (10) gelagert ist.5. Internal combustion engine according to item 1,2,3 or 4, internal combustion engine or working machine, characterized in that for power transmission, a swash plate drive is used in which a frusto-conical swash plate (5) by means of a motor block (6) fixed universal joint (7) wide end of the truncated cone, at the edge of the connecting rods (4) are mounted, is held centrally, while in the located at the narrow truncated cone centered bore (11) facing the universal joint (7) in one with the shaft (8) fixedly connected Flywheel (9) mounted inclined crank pin (10) is mounted. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings