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Konzept Verbrennungs- / Dampfmotor (Energiespar-Verbrennungsmotor)

Konzept Verbrennungs- / Dampfmotor (Energiespar-Verbrennungsmotor). Klaus Schwarz. Inhalt. Energiebilanz herkömmlicher Verbrennungsmotor Ziel Idee PV-Diagramm Animation Optimierung Wasserverdampfung Wasserkreislauf (schematisch) Teillastoptimierung Motor-Eigenschaften

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Konzept Verbrennungs- / Dampfmotor (Energiespar-Verbrennungsmotor)

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Presentation Transcript

  1. Konzept Verbrennungs- / Dampfmotor (Energiespar-Verbrennungsmotor) Klaus Schwarz

  2. Inhalt Energiebilanz herkömmlicher Verbrennungsmotor Ziel Idee PV-Diagramm Animation Optimierung Wasserverdampfung Wasserkreislauf (schematisch) Teillastoptimierung Motor-Eigenschaften Änderungen gegenüber herkömmlichen Motor

  3. Energiebilanz herkömmlicher Verbrennungsmotor • nur ca. ein Drittel der Energie wird in einem Verbrennungsmotor in kinetische Energie umgesetzt. Der Rest geht als Abwärme verloren.

  4. Ziel • Ziel der Erfindung ist es einen großen Teil der beim Arbeitsprozess anfallenden Abwärme eines Motors in Bewegungsenergie umzusetzen und dadurch den Wirkungsgrad zu erhöhen. • Zusätzlich soll die Teillastregelung von Otto-Motoren optimiert werden.

  5. Luft Idee Am Beispiel: Ottomotor 4-Takt mechanisches Verdichtungsverhältnis ~1:20 reale Verdichtung ~1:10 (teilweises Ausschieben der angesaugten Luft) durch größeres Expansionsvolumen: Ausnutzung der Restwärme (normalerweise: 800 - 900 Grad Celsius) mittels Dampferzeugung Luft Abgas Ansaugen „Verdichten“ Stufe 1: • Auslass geöffnet • schliessen Auslass in Mitte Verdichten Stufe 2: • Auslass geschlossen • Einspritzung Kraftstoff Verbrennen & Expandieren Einspritzung Wasser (~60-90 Grad nach OT, Umwandl. therm. Energie) Ausschieben

  6. 4' 1' PV-Diagramm P 3 P3 ? 2 P2 4 P4 1 P1 V2 = V3 entspr. OT V1’ = V4’ entspr. UT “normaler” Otto-Prozess erweiterter Prozess

  7. Animation Luft Abgas var. Überdruckventil Wasser Treibstoff P V

  8. Optimierung Wasserverdampfung • hoher Einspritzdruck • feinste Zerstäubung • hohe Geschwindigkeit • Aufprall auf Festkörper • platzen Tröpfchen • schnelle Wärmezufuhr • schnelle Verdampfung •  optimierte Wassereinspritzdüse • mit Diffusor / Reflektor • Literatur: Stichwort Nukiyama

  9. Wasserkreislauf (schematisch) Wasser-einspritzung • Wasserbehälter • Pumpe • Vorwärmung • Überdruck / Rückführung • Einspritzpumpe • Brennraum • Abgassystem • Auspuff • Pumpe • Wasserbehälter Abgas / Abluft Wasserbehälter Auspuff mit internen Bypass Pumpe Pumpe Kondensat

  10. Teillastoptimierung Abgas Luft Puffer / Druckbehälter für Abluft Regelung Luftmenge Variables Überdruckentil, dass lastabhängig eingestellt wird und dadurch einen var. Gegendruck beim Verdichten einstellt. Stellt die Verbindung zwischen Abluft- und Abgassystem her. Rückschlagventil

  11. Motor-Eigenschaften • sparsam • „Langsamläufer“ mit gutem Drehmoment • gute Laufruhe durch zweite Krafteinleitung im Expansionstakt • gut teillastoptimierbar • geringe thermische Belastung • gute Abgaswerte • auch kombinierbar mit bekannter Hybridtechnik

  12. Änderungen gegenüber herkömmlichen Motor • Erhöhung Verdichtung • Anpassung Nockenwelle (Abluft- / Drucksteuerung, evtl. elektromagnetisch) • Konstruktion Abluftsystem • Mündung im Abgassystem • variables Überdruckventil im Abluftpuffer (für variable Verdichtung) • Wasserkreislauf • Behälter integriert in Motorblock • Wasserführung /-vorwärmung • Einspritzung (Zeitpunkt, Druck, Menge ...) • Wasserrückgewinnung • Winterbetrieb (Heizung, Form Behälter, Ausblasen Leitungen bei Frost, mischen Ethanol ...) • Treibstoffdirekteinspritzung

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