DE2105625A1 - Motor-Turbinen- Antriebseinheit - Google Patents
Motor-Turbinen- AntriebseinheitInfo
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
- F02B75/246—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type with only one crankshaft of the "pancake" type, e.g. pairs of connecting rods attached to common crankshaft bearing
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Description
- Motor - Turbinen-Antriebs einheit Der Anmeldungsgegenstand ist eine Kombination zwischen einem im folgenden beschriebenen Zweitakt-Kolbenmotor und in der Patentanmeldung P 2050 170.6 erläuterte zentripetal durchströmte Radialturbine, die mechanisch zu einer Brennkraft-Antriebseinheit verbunden sind, mit der die Abgase des Motors in der Turbine, zwecks Wirkungsgradverbesserung ausgenutzt werden.
- Im allgemeinen werden im Kolbenmotor um 35 % der im Kraftstoff innewohnende Energie zur Gewinnung einer Antriebskraft ausgenutzt . Die restlichen 65 % setzen sich aus ca. 30 % Abgasverlust, ca. 30 % Kühlungsverlust und ca. 5 % Reibungsverlust zusammen.
- Mit der Darstellung Bild A wird ein Zweitakt-Boxer-Kolbenmotor vorgeschlagen, mit dessen Kurbelbetrieb, schematisch im Bild B dargestellt, ein Zweitaktverfahren ermöglicht wird, mit dem die Zylinderkühlung im Brennraumteil weitgehend entfällt, wodurch von der sonst durch die Zylinderkühlung verlorengegangene 30 % Brennstoffenergie der Motorwirkungsgrade um ca. 10 % von 35 «0 auf 45 % verbessert und die Abgasenergie um ca. 15 % von 30 % auf 45 % erhöht wird, so daß von den üblichen 30 % Kühlungsverlust nur ca. 5 % Strahlungsverlust übrig bleiben. Von der auf 45 % erhöhte Abgasenergie werden in der Turbine ca. 30 % ausgenutzt, was einen Gesamtwirkungsgrad der Motor-Turbinen-Antriebseinheit (Motor= 45 % Turbine = 30 %) von ca. 75 So ausmacht.
- Bei dem Kurbeltrieb der gegenwärtig angewendeten Kolbenmotoren ist die Kolbenstange an der Kurbelwelle und im Kolben gelagert befestigt, so daß -die Kolbenstange bei jeder Kurbelumdrehung zu ihrer Kolbenhubbewegung auch eine, dem Kurbelraclius entsprechende Pendelbewegung ausführt.
- Wegen dieser I>endeilewegung kann der zur Kurbelwelle gerichtete Zylinderraum in Viertakt tiberhaupt nicht unl im Zweitakt nur ungenügend in Arbeits-Prozeß mit ausgenutzt werden.
- Dieser Nachteil wird mit dem Kurbeltrieb des anfolgenden erläuterten Zweitakt -Boxermotors, Bild A, durch die Anwendung eines Kurbelkäfiges 1 behoben, indem die Kurbel 2 der Kurbelwelle vom Kurbelkäfig 1 umsäumt wird. Das hat den Vorteil, daß die Kurbel 2 bei einer Wellenumdrehung im Kurbelkäfig 1 auf und ab pendeln kann, ohne daß die Kolbenstangen 3, die starr mit dem Kurbelkäfig 1 und mit den Kolben 4 verbunden sind, eine Pendelbewegung ausüben müssen.
- Dadurch ist es möglich, daß der zur Kurbelwelle gerichtete Zylinderraum 5 mit dem Zylinderdeckel 6 abgeschlossen wird, wodurch ein abgeschlossener Zylinderraum Sentsteht> der im Arbeitprozeß mit ausgenutzt wird. Die Zylinderdeckel 6 sind mit Buchsen 7 verstehen, in denen sich die Kolbenstangen 3 im Rythmus der Arbeitsspiele hin und her bewegen. Die Zylinderdeckel 6 sind außerdem mit Frischluftansaug-Rückschlagventile 8 versehen.
- Die Zylinder 9, die mit R und L gekennzeichnet,sind durch die Kolben 4 in zwei Räume in den Frischluftraum 5 und in den Verbrennungsarm 10 aufgeteilt. Der Frischluftraum 5 ist durch das Kolbenrückschlagventil 12 der Kammer 13 und der Kolbenstangenbohrung 14 mit dem Verbrennungsraum 10 verbunden. Am Ende des Brennraumes befinden sich die Abgasauslaßschlitze 15, die in den Abgassammelraum 16 münden, mittels den die Motorabgase in die Turbine 17 und aüs der durch die Öffnung 18 weggeleitet werden. Die Zylinder 9 sind mit einander durch das Kurbelgehäuse 11 verbunden.
- Der Motor funktioniert auf folgender Weise. Bewegt sich das Kolbenpaar von R nach L wird die Frischluft bei L durch das Rückschlagventil 8 in den Frischluftraum 5 gesaugt, dabei wird gleichzeitig die in Brennraum 10 vorhandene Luft verdichtet. Beim Erreichen des OT wird in die im Brennraum 10 verdichtete Luft mittels Pümpe und Düse (in Bild A nicht dargestellt) Kraftstoff eing-espritzt und gezündet.
- Der durch die Verbrennung entstehende hohe Gasdruck wirkt auf den Kolben 4 und schiebt ihn in die Richtung R und leistet dadurch Arbeit.
- Die, durch die Kolbenbewegung in die Richtung L im Frischluftraum 5 angesaube Luft wird nun verdichtet. Die Brenngase können nicht durch die Kolbenstangenbohrung 14 und Kammer 13 in den Frischluftraum 5 gelangen, weil sie durch das Rückschlagventil 12 daran gehindert werden.
- Umgekehrt kann die in Frischluftraum verdichtete Luft nicht in den Brennraum gelangen, weil der Brenngasdruck im Brennraum 10 höher als im Frischluftraum 5 ist.
- Erst wenn der Kolben 4 die Auslaßschlitze 15 frei gibt, wird der Druck im Brennraum durch das Au strömen der Gase, durch die Auslaßschlitze 15 in die Abgassammelleitung 16, ganz abgebaut, so daß die im Frischluftraum 5 verdichtete Luft jetzt einen Überdruck hat, den Rückschlagventil 12 öffnet und mit hoher Geschwindigkeit durch die Kammer 13 und der Kolbenstangenbohrung 14 in den Verbrennungsraum 10 strömt, da die restlichen Verbrennungsgase in die Abgassammelleitung drengt und den Brennraum für einen neuen Arbeitsgang füllt. Diese Zylinder spülung kann als Gegendruckspülung bezeichnet werden.
- Die Motorabgase werden mit der Abgassammelleitung i6 zur Turbine 17 geleitet, die mit dem Motor mechanisch verbunden ist (in Bild A nicht dargestellt) da werden sie zur Steigerung des Antriebswirkungsgrades weiter ausgenutzt, dann durch die Abgasleitung 18 in die Atmosphäre geleitet, Der erläuterte Arbeitsprozeß trifft selbstverständlich genau so für die Motorseite R zu. Der Motor ist somit ein Antriebsteil und gleichzeitig der Gaserzeuger für die Turbine.
- Damit die Zylinderkühlung im Brennraumteil 10 weitgehend entfallen kann, wird vorgeschlagen, den Kolbenteil, der sich in den Brennraumteil des Zylinders bewegt, nicht mit Kolbennnge zur Abdichtung zu versehen, sondern zwischen der Kolbenwand und Zylinderwand einen Spalt von z. B. 1/20 mm zu belassen. Das kann dadurch erreicht werden, daß der Kolbenteil der sich ausschließlich im Frischluftteil des Zylinders bewegt - der Kolbenteil hinter den Auslaßschlitze 15 - genau im Zylinder paßt dadurch den ganzen Kolben trägt und den Frischluft- und Brennraum von einander abdichtet.
- Der Kolben kann auch von der Kolbenstange 3, die sich in der Buchse 7 hin und her bewegt, zum Teil getragen werden.
- Durch den Spalt zwischen der Kolbenwand und der Zylinderwand berühren sich diese Flächen nicllt, brauchen darum nicht pfe- geschmiert und bei der Anwendung von hochwarmfesten Material auch nicht gekühlt werden. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß mit dem Energieanteil, der sonst durch die Kühlung verloren geht, den Motorwirkungsgrad verbessert und den Energieanteil der Abgase erhöhte die in der Turbine augenutzt werden. Der Spaltverlust der durch den Spalt zwischen den Zylinder und Kolben entsteht ist eigentlich kein großer Verlust, weil er auch in ecr Turbine ausgenutzt wird.
- Da die Wärmedehming des Kolbens und des Zylinders inl Brennraumteil größer als im Frischluftteil ist, ist es zweckmäßig, wie in Bild A übertrieben dargestellt, daß der Frischluft-Kolben- und Zylinderteil iin Durch -messer etwas größer als der Brennraum Kolben- und Zylinderteil ist, damit sich der Kolbenteil der mehr der Wärmedehnung ausgesetzt ist, im Frischluft Zylinderteil, der fast keiner Wärmedehnung ausgesetzt ist, frei bewegen kann. Es ist ratsam den Frischluft-Zilinderteil zu kühlen, damit die Stralllungs- und Krichwärme vom umgekühlten Teil abgefangen wird.
- Mit dem hier vorgeschlagenen Zweitakt-Boxermotor mit Kurbelkäfig in einer mechanischen Verbindung (z.B. Zahnradpaar) mit einer Turbine, in der die Abgase des Motors ausgenutzt werden, kann ein Wirkungsgrad von über 75 % erzielt werden. Ferner kann eine spezifisch große Leistung bei extrem kleinem Bauvolumen und niedrigem Gewicht erzielt werden. Da der Motor keine besondere Steuerorgane hat, ist er in der Herstellung sehr billig und in der Wartung anspruchslos.
Claims (4)
- Patent anspruch
- ( Brennkraft-Antriebseinheit zwischen Motor und Turbine dadurch gekennzeichnet, daß der Motor und die Turbine mechanisch miteinander verbunden sind, wobei mit der Turbine die Abgasenergie des Motors zur Verbesserung des Antriebswirkungsgrades ausgenutzt wird 2 Zweitakt-Boxermotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbeitrieb des Motors mit dem Kurbelkäfig (1) erfolgt.
- 3. Kurbeltrieb nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel (2) der Kurbelwelle vom Kurbelkäfig (-1) umschlossen wird und sich darin in zwei Richtungen frei bewegen kann.
- 4. Zweftakt-Boxermotor nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß im Brennraumteil, zwischen der Zylinderwand (9) und der Kolbenwand (4) ein kleinstmöglicher Spalt ist, damit dadurch die im und Brennraumteil sonst übliche Schmierung Kühlung entfallen kann.L e e r s e i t e
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712105625 DE2105625A1 (de) | 1971-02-06 | 1971-02-06 | Motor-Turbinen- Antriebseinheit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712105625 DE2105625A1 (de) | 1971-02-06 | 1971-02-06 | Motor-Turbinen- Antriebseinheit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2105625A1 true DE2105625A1 (de) | 1972-08-10 |
Family
ID=5797992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712105625 Pending DE2105625A1 (de) | 1971-02-06 | 1971-02-06 | Motor-Turbinen- Antriebseinheit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2105625A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2540181A1 (fr) * | 1983-01-31 | 1984-08-03 | Guibard Louis | Moteur deux temps a soupapes avec suralimentation par pistons opposes dans le meme cylindre |
-
1971
- 1971-02-06 DE DE19712105625 patent/DE2105625A1/de active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2540181A1 (fr) * | 1983-01-31 | 1984-08-03 | Guibard Louis | Moteur deux temps a soupapes avec suralimentation par pistons opposes dans le meme cylindre |
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