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Die Glühschicht  (statt Kühlung)

Unter normalen Bedingungen ist es nicht möglich die Betriebstemperatur ohne Begrenzung nach oben anzuheben. Die Zylindertemperatur  eines Verbrennungsmotors liegt etwas über 100°C unter Kühlerdruck. Ein weiteres Anheben ist nicht möglich.
Durch die Verdichtung und Verbrennung sind Grenzen gesetzt, die durch die Kraftstoffchemie unter Kontrolle liegen.
Diess ändert sich durch den Eintaktmotor, denn ohne Gaswechsel, bei niedriger Verdichtung und Spätzündung, - wird es möglich die Betriebstemperatur ggf. bis auf  800°C (Gelbrotglut) anzuheben.
Anderseits ist es aber  nicht möglich den ganzen Motor auf 800°C zu halten. Das ist auch nicht nötig, wenn nur die dünnwandige  Zylinderwand und die hohlen   Drehelemente an der Oberfläche auf eine geringe Tiefe diese Temperatur aufweisen.
Dazu sei aber bemerkt, dass eine Betriebstemperatur von 200°C bereits ausreichend eine wesentliche Wirkungsgradverbesserung zu erzielen. Siehe dazu die  <Tabelle zu den Wirkungsgraden>   

Wird ein Motor mit innerer Verbrennung wärmeisoliert, steigt die Zylindertemperatur mit Sicherheit  bis zur Glut an.
Dieser Gedanke liegt dem Eintaktmotor zugrunde.
Im Ottomotor bei einem Wirkungsgrad von 15% bis 20% d.h. 80% bis 85% Wärmeüberschuß, würde diese  Wärme den Motor zum Schmelzen bringen.
Bei einem  Eintakt - Wirkungsgrad von  80%, einer Restwärme als Wärmeüberschuß von nur 20%  stellt sich ein Gleichgewichtszustand - zwischen zu- und abgeführter Wärme ein.
Den Wärme- Gleichgewichtszustand  kann man mit der Isolierung beeinflussen, ohne den Motor zu kühlen.
Es ist vorgesehen, Wandtemperaturen an der Zylinderoberfläche bis auf  800°C (Gelbglut) zu erhöhen.
Weitere Ausführungen zu diesem Thema zeigen, dass der Betrieb eines wärmeisolierten Motors möglich wird, wenn der Motor als Eintaktmotor betrieben wird.

Eingehende Versuche haben gezeigt, dass eine Dünnwandausführung von Drehkolben, Sperrwalzen, und Zylinder aus der Sicht der  Fertigung einfacher und kostengünstiger   ist.
Ein solcher Körper ist ggf. gießtechnisch gut  herzustellen (Z.B.im Feinguß).

Man kann  so weit vereinfachen, dass die gesamten Motorteile d.h. Zylinder und Drehkolben und Sperrwalzen als Stanzteile gefertigt werden.  Siehe dazu: <Sandwichbauweise>

Den Ersten Überblick bekommt man durch die Tabelle zur <Betriebstemperatur> (Zylinderwandtemperatur) die  Auswirkungen bei bei unterschiedlichen Wandtemperaturen zum Wirkungsgrad zeigt.
Im Motorenbau fehlen Anwendungen die man als Erfahrungsgrundlage nutzen könnte.

Erfahrungen bot der  rekuperativ betriebene <Gasbrenner> , der sich durch eine sehr hohe Temperatur im Brennraum auszeichnet und durch weißglühende Keramikscheiben lt. Prüfungsprotokoll  einen Wirkungsgrad von 94 % erreicht.
Wenn Wärme so effektiv erzeugt werden kann, liegt es nahe, dass man auch die Wärme als Druck in Arbeit umsetzen kann. Das ist die Idee und ein Teil der Lösung im Eintaktmotor.  
Der Ottomotor verdichtet und  verbrennt in einem Zylinder, der wegen der Klopfgefahr gekühlt wird.
Es wird eine unkontrollierte Explosion bzw. Flammfrontverbrennung  für die motorische Umsetzung in Arbeit verwendet, die dazu nicht geeignet ist.
Hohe Temperaturen ab 1000°C mahnen wegen der NOx - Bildung zur Vorsicht.

Bei Beschäftigung mit diesem Problem stellt man fest, dass eine Lösung durch den Eintaktmotor möglich wird.
Wenn kleinste Gemischportionen durch eine Explosionsverbrennung so schnell verbrannt werden, dass die Reaktionsverweilzeit des Stickstoffs nicht ausreicht nennenswert NOx zu bilden, ist man auch hier af den richtigen Weg.

Die Glühschicht im Zylinder bildet sich an einem schlecht wärmeleitenden keramischen Untergrund auch ohne aufgesprühte Metallschicht von  0,1 bis 0,2 mm. Natürlich verbessert eine Metallschicht einer schnellen Glühschicht. 
<Wärmeaufnahme der Glühschicht>

Mit diesen Möglichkeiten ist eine weitere Steigerung der Wandtemperatur durch Doppelwandigkeit zu erzielen, wobei die innere Zylinderwand möglichst  dünn gehalten wird. Eine Vakuumisolierung schützt gegen Wärmeverluste.

Die Tendenz bei diesen vielen  Möglichkeiten führte zu der optimal   praxisnahen Rohrausführung, wie es aus den  Abbildungen ersichtlich ist. Siehe dazu: <Drehkolbenausführungen>
 

Hohl gestaltete Zylinder und Kolbenelemente von dünner und mittlerer Wandstärke (Dünnwandausführung) erfüllen diese Anforderungen.
Im Versuch haben sich Zylinderwände aus Gewebenetzen bewährt. 

Diese Technik, gehört zum Umdenken wenn der neue Weg zum voll wärmeisolierten Motor gegangen wird. Ein solcher Verbrennungsmotor erzeugt dann automatisch die hohen Oberflächen- Wandtemperaturen an der Zylinderwand.
Aufschlußreich ist auch die Aufstellung zu den Wandtemperaturen nach dem korrigiertem thermischen Wirkungsgrad . < Therm. Wirkungsgrad >

Man muß sich von der Vorstellung freimachen, der Zylinder bzw. der Kolben glüht in seiner Gesamtheit.
Das ist nicht der Fall. Die ersten Versuche wurden mit groben, großporigen Siliziumschleifscheiben gemacht, die mit einem Schweißbrenner erwärmt wurden, so dass man beobachten konnte, die Scheiben glühen nur an der Oberfläche.

Versuche die Zylinder und Drehkörper aus hochhitzebeständigen austenitischen oder ferritischen Stählen, und dünnen Wandstärken zeigten sehr zufriedenstellendes Ergebnisse.

Ein Beispiel soll dies verdeutlichen: Vergleichen wir eine Metallschicht von 0,25 mm und eine poröse Keramikschicht ebenfalls von 0,25 mm dann kommt folgender Vergleich zustande:

Vergleich Metall und Keramik als Glühschicht
              Dichte       Gewicht         Fläche             spez. Wärme          Temperatur               Leistung
              gr/ cm3    der Probe      der Probe             Wh/kg K        von 120°C auf 500°C     
Metall        7,8             19,5 g        100 cm2               0,1337                    653 K                   1,50 W
Keramik    2.0               5,0 g        100 cm2               0,2350                    653 K                     0,75 W

Ob Metall mit einer Leistungsaufnahme von 1,5 W , oder 0,75 W als Keramikschicht bleibt im Betrieb konstant auf Temperatur ohne einem hohen Energieverbrauch. Genau gesehen verlieren diese Schichten nur die Wärme die nach außen  verloren geht. Bei einer Vakuumisolierung sind die Wärmeverluste nicht zu berücksichtigen.

Die Skepsis diesen Weg zu gehen, kommt aus den vergeblichen Bemühungen den Otto- oder den Dieselmotor wärmeisoliert als sogenannten adiabatischen Motor zu betreiben. Es wurden bei aller Sorgfalt nie Verbesserungen vom Wirkungsgrad erreicht. So kam das Thema ins Abseits. Die Verdichtung in einem wärmeisolierten Motor konnte nicht gelöst werden. Im Eintaktmotor wird kalt verdichtet.
Siehe dazu < Der adiabatische Motor >
der die Bemühungen zeigt, über die Zylindertemperatur den Wirkungsgrad zu verbessern.

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