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

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

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

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.

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 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

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

Animation Luft Abgas var. Überdruckventil Wasser Treibstoff P V

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

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

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

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

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