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<MENÜ>       <Verzeichnis>     <Motorlauf>                                                             187
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Der wärmeisolierte Eintaktmotor *

             Der <ANTRIEB>
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Der Haupttext      - beschreibt den Eintakt- Normalmotor,
Der WIM- Motor  - den wärmeisolierten Motor.


Vorwort 2 
als Ergänzung                                                                                           203
Der Ottomotor überlebte die Anwendung im Automobil, aber nur weil kein besserer Motor vorhanden war.
Zu erwägen einen Alternativmotor wärmeisoliert zu betreiben liegt unter diesen Gegebenheiten nahe. Es ist anderseits abstrakt ein derartiges Vorhaben ohne Voranmeldung an die Motorkonstrukteure realisieren zu wollen.
Diese Abhandlung WIM-Motor ist ein Teil dieser Voranmeldung.
Die sehr niedrigen  Wirkungsgrade der Automobilmotore zeigen, es muß etwas geschehen um der notorischen Verschwendung Einhalt zu gebieten.
Nur die <Explosionsverbrennung> in einem Motor  kommt dieser Vorstellung nahe, wenn mit geringen Wärmeverlusten die Umwandlung in  Arbeit sicher ist.
 
Zu behaupten, der Ottomotor wäre ausgereift, trifft nicht zu. Der Motor  wird zwar nach den neuesten technischen Erkenntnissen gebaut und optimiert, - trotzdem blieb der Wirkungsgrad auf der Strecke. Dadurch entsteht der Eindruck, dass weitere Entwicklungsmöglichkeiten ausgereizt sind.
Diese Annahme blockierte bisher  alle Erwägungen, daran etwas zu ändern zu wollen. Denn warum soll man etwas ändern wollen, was angeblich nicht zu ändern ist?
Das System der Gleichraumverbrennung ist nach dem allgemeinen Verständnis absolut optimal, man ist deshalb  so sicher, weil die Gleichraum- und Gleichdruckverbrennung mit der Viertaktlehre vereinbar ist.
Der Hinweis,dass bei einer Systemänderung ein Wirkungsgrad .von bis zu 80% erreichbar wäre, wird als völlige Utopie abgetan.

Mit der  Abhandlung "Eintaktmotor"  soll nicht nur die eingefahrene Spur gewechselt werden, sondern es soll eine ganze Strategie im Denken umgepolt werden.

Der Grundgedanke, der dem Eintaktmotor zugrundeliegt, entwickelte sich durch den rekuperativ beheizten Gasbrenner. 
Nicht Wärme sondern Arbeit soll produziert werden.
Am Gas- < Brenner >  wird der Einstieg zum  wärmeisolierten Motor sichtbar und es wird sofort der Einwand erhoben,
dass eine Motorische Verbrennung nicht mit einer Normalverbrennung vergleichbar ist. Das ist berechtigt, wenn sich die Aussage auf den Ottomotor bezieht; bei der Gasturbine sieht der Einwand anders aus.
(w20)
Wenn ein Motor keine Wärme verliert, sondern diese fast restlos in Arbeit umsetzt, wird dies den Wirkungsgrad verbessern. Das ist zwar ein abwegiger Gedanke, aber man kommt zwangsläufig an den  rekuperativ betriebenen Gasbrenner nicht vorbei, der zwar in der Funktion abseits jeder motorischen Verbrennung liegt, aber doch die Verbrennung im wärmeisolierten Eintaktmotor zu erklären hilft.
Nur deshalb soll dieser Brenner den Ausführungen vorangestellt werden.

Anlaufstrecke

Firma

Datum 18.02.1982

Düse 6 x 0,4

Typ: Tauchbrenner Ba:1020

Druckregler

Gasart Propan

Hu : 25,81 kWh/m3

Red.-Faktor: 1,00

Wo 22,52

Gebläse Luft

Prüfbelastung

CO2

Vol %

CO

Vol%

Anschluß-

Druck mbar

Düsendruck

15°C mbar

Abgas

°C

Raum-
temp °C

f w

Kcal/h

kW

O2

97,4

7500

8,7

11,5

>0,2

3,0

62,5

5,5

78

19

97,4

6400

7,4

20,8

0,08

4,2

41,5

4,0

74

19

93,4

17200

20,0

11,7

0,2

2,1

280,0

24,0

150

13

Auszug aus dem Versuchsprotokoll (Gas – Wärmeinstitut Essen)

Natürlich ist  eine Verbrennung in einem  Brenner nicht mit einer motorischen <Explosionsverbrennung> vergleichbar. Das wird auch nicht unterstellt, denn eine Gasturbine ist praktisch gesehen auch nur ein Gasbrenner. Bei diesem Gasbrenner wird in eine schnell- ausbrennende Gasflamme ein Flügelrad gehalten und man erwartet, dass  Arbeit verrichtet werden kann. Die über den Verdicher verlorene Arbeit interessiert dabei nicht.
Daran hat niemand etwas auszusetzen,denn wenn die Drehzahl hoch genug ist, kommt man dann doch noch auf eine angemessene Leistung und gibt sich damit zufrieden
Die Werte im grünen Feld der Tabelle für den Brenner  zeigen, dass 97,4% Wirkungsgrad und eine  Abgastemperatur von 74°C erreicht werden. Werte die sich durchaus sehen lassen können.
(w40)
Die naheliegende Frage ist die: Warum soll man bei einem Wirkungsgrad von 97,4 % bei der Wärmeerzeugung, -  nicht auch Wärme in Arbeit umsetzen können ?

Der nach dem obigen Protokoll geteste Brenner war ein rekuperativ beheizter Tauchbrenner am Prüfstand, wie unten  das Bild zeigt.
Wird das Prinzip auf einen Motor übertragen, kann auch eine schlagartig erzeugte, relativ kleine Wärmemenge Arbeit Leisten.
Natürlich ist die Expansionsmöglichkeit in diesem Falle ausschlaggebend. Die Explosion darf nicht durch Kraftstoffzusätze, auch nicht durch Zugabe von unbrennbaren Gasen (Abgasen). bei der Entstehung behindert werden.

brenner1.jpg (38356 Byte)

 
Siehe dazu auch: <schnelllaufender Eintakt- Stirlingmotor>

Im Vorfeld der Entwicklung, durch Versuche untermauert   reifte die Entscheidung, einem Verbrennungsmotor - mit innerer Verbrennung - in voll wärmeisolierter Ausführung aus den gemachten Erfahrungen zu konzipieren.
Die technischen Voraussetzungen wurden vorher abgeklärt.
Durchtastungsversuche die dem Fachmann fraglich  erscheinen, wurden nicht unterschlagen sondern wurden durch Vorversuche geklärt.

Den wärmeisolierten Motor zu erklären, stellte sich als Problem heraus. Auf der Suche, - wie ein solcher Motor erklärt werden kann, mußte ein theoretischer Fall konstruiert werden, wie sich ein Verbrennungsmotor verhält wenn dieser in einem elektrisch beheizten Glühofen untergebracht wird.
> Ohne Verdichtung > und voll wärmeisoliert.
Der Kraftstoff würde dann  außerhalb, mit kalt verdichteter Luft zu einem stöchiometrischen  Gemisch aufbereitet - auf Abruf zwischen 2 und 5bar gespeichert und in den glühende Arbeits- Zylinder bei einer  Wandtemperatur von 200°C bis 500°C im Laufe der Entwicklung - von gegenüberliegenden Seiten geladen und als Explosion mit nachfolgender Expansion verbrannt.

Ein Klopfen kann nicht entstehen, denn es fehlen die Totpunkte in deren Nähe das Klopfen entsteht.
Die Explosion spart Zeit,  die als Expansion genutzt wird.
Die Expansion ist ein Teil der inneren Motorkühlung (Zylinderkühlung), denn diese erfolgt im heißen Zylinder annähernd isobar für die Arbeit. Am Auspuffpunkt erst entspannt das Arbeitsgas schlagartig unter mäßiger Temperatur steil abfallend annähernd isochor.

Da sich der Vorgang dem quadratischen Carnot - T-s Diagramm nähert, entsteht durch den isolierten heißen Zylinder eine Annäherung an den theoretischen Prozeß.

Gleich wie man über die Eintakt- Verbrennung denkt, mit der Veröffentlichung zum "Eintaktmotor" rückte der Zeitpunkt näher, den Eintaktmotor - um den isolierten Motor zu erweitern.
Einen  voll wärmeisolierten Verbrennungsmotor zu bauen, drängt sich förmlich auf, denn mit einem konventionellen Motor ist ein derartiger Versuch  nicht denkbar.
 
Inzwischen ist es auch unter Experten unbestritten, es wäre nur eine Frage der Zeit, wann der voll wärmeisolierte Verbrennungsmotor realisiert wird.

Es ist nicht die Expertenmeinung allein die zu berücksichtigen ist, sondern es geht um das Verstehen.

• dass das Eintaktsystem als Prozeß verstanden wird, zeigt die enorm hohe Verschwendung von Kraftstoff. Denn nur durch Einsparung ist die Umweltbelastung zu reduzieren.

Die Expertenmeinung  als Meinungsverstärker behauptet, der Automobilmotor sei ausgereift, darauf  muß in Frage gestellt
werden ?  Ist das auch wahr? Damit mögliche Veränderungen nicht erstickt werden.

Die Einsicht, dass der Viertaktprozeß nicht geeignet ist einen wärmeisolierten Motor zu realisieren
  muß verstärkt in den Vordergrung jeder Diskussion geschoben werden.

Am Eintaktmotor - "Laden - Auspuffen". scheiden sich bisher die Geister, denn ohne Ansaugen - Verdichten - Verbrennen - und Auspuffen läuft kein Motor.
Hier hilft nur die Vorstellung  weiterhelfen: Der Eintaktmotor ist der einziger Motor, der mit extern gespeicherter Verbrennungsluft - (ohne Verdichtung im Motor)  betrieben werden.
Ansaugen > und auf 5 bar Verdichten ist die Vorarbeit, damit im 200°C bis 500°C  heißen Arbeitszylinder durch eine Explosionsverbrennung der "Dampf" der Verbrennungsgase genau zum Zeitpunkt der Verwendung entstehen kann, um durch Expansion Arbeit zu leisten, analog so wie es in der Dampfmaschine geschieht.

Weil jegliche  Alternative zum Ottomotor fehlt, beschränkte man sich aufs   Schweigen zu dem Thema Wirkungsgrad. Die Automobilindustrie weiß warum? Es gibt bisher noch genügend  Benzin an der Tankstelle.
(w80)                                                           

Der untenstehend in der Tabelle zusammengestellte   "moderne Wirkungsgrad"  ist mit Vorbehalt zu sehen. Für   Diskussion wirden die Angaben als Ausgangsbasis abgelehnt,  denn seit hundert Jahren, seit Otto, hat sich kaum etwas  verändert, nur die Leistung.

Die aktuellen am Prüfstand ermittelten  verbindlichen Werte

Motor

Leistung

Best-
Wirkungsgrad

Nutz- Wirkungsgrad
bei 10% Belastung

Otto- Motor

65 kWh

32 %

14 %

Dieselmotor

50 kWh

38 %

25 %

Gas- Turbine

150 kWh

36 %

15 %

Formel 1-Motor

200 kWh

25 %

5 %

Durch Vorversuche ermittelte Werte zum Eintaktmotor

Eintaktmotor normal

50 kWh

70 %

60 %

mit Heißzelle + REKU

50 kWh

85 %

80 %

< Kraftstoffverbrauch>     <Gegenüberstellung>    <Die Fragen>  <Für Zweifler >

 

Der weltweite Kraftstoffverbrauch durch den Verkehr wie  im Durchchnitt statistisch angenommen wird.
Erhebungen in den drei wichtigsten Industriestaaten, wobei Deutschland für alle übrigen europäischen Verbraucher angenommen wurde.


Deutschland          18,6 kg / 100 km =     22,60 Liter
Japan                    19,1 kg /100 km =     23,29 Liter
USA                      26,0 kg /100 km =     31,70 Liter


Zur Zeit werden 14,0 kg angestrebt und auch für realisierbar gehalten.

Das sind ca. 17 Liter auf 100 km.

Durch den  wärmeisolierten Eintaktmotor mit rekuperativer Luftvorwärmung  kann dieser statistische Verbrauch im Durchschnitt auf ca.
5 Liter gedrittelt werden !

Die schlechten Wirkungsgrade der konventionellen Motore haben bisher niemanden zum Nachdenken angeregt, deshalb blieb die Reaktion aus.
Nach Lehrbuchangaben gehen 30% der zugeführten Energie über die Abgase und 30% über den Kühler und ein Rest geht als Wärmestrahlung verloren. Das sind alles geschönte Werte,   wenn man vergleichsweise die <Prüfstandwirkungsgrade> betrachtet.
Wer dies nicht glauben will, der möge am Berg an einer  kräftigen Steigung hinter einem Bus oder Trecker  herfahren.

                                                                                                                    170
Das Märchen vom  1-Liter- Motor ?  Siehe Auch
<Presse 3l Motor?>
Dieselöl = 35260 kJ/Liter = 35260000 J/Liter = 35260000 Ws : 3600s =
=9794 W = ca. 9,8 KW/Liter bei einem Wirkungsgrad von 100%

bei 50kWh ist der Verbrauch 5,1 Liter bei einem Wirkungsgrad von max. 30%
ist der effektive Verbrauch ca. 15 Liter /h (am Prüfstand gemessen   nicht auf 100km)
Bei 40 kWh ist der Verbrauch : 9,8 kW/Liter = 4 Liter bei 30% Wirkungsgrad
aber ca. 12 Liter/ h (am Prüfstand gemessen nicht auf 100km)

Beim Eintaktmotor bei 40 kWh und 80% Wirkungsgrad  ergeben sich als Verbrauch
ca. 7,8 Liter/h am Prüfstand gemessen nicht aber auf 100km Fahrstrecke ?

Würden die konventionelle Motorenentwicklungen ehrlich beurteilt, würde das am Prüfstand für einen  1-Liter-Motor 0,2 kWh rückgerechnet ergeben - und das bei einem fraglichen Wirkungsgrad von 30%. Bei einem 3-Liter-Motor 0,6 kWh

Um gut dazustehen, - wird der Wirkungsgrad der Motore mit 30% angegeben.
Drehmoment- und Leistung werden dem Leser als Fortschritt vorgeführt, der in Wirklichkeit kein Fortschritt sein kann, denn mit allen Änderungen an Otto- und Dieselmotoren, die heute als Fortschritt bezeichnet werden, wurden zwar  imponierende Leistungssteigerungen erreicht. Dabei blieb der Wirkungsgrad blieb auf der Strecke. Dazu ist das beste Beispiel  an den vielen <Scheinlösungen> zu sehen.
Betrachtet man diese ist kaum ein Posten dabei der den Wirkungsgrad verbessert.
Die angeführten Posten verbessern nur die Leistung.

Beim Zweitaktmotor beträgt der Wirkungsgrad  nur 2%, beim Formel 1 Rennwagen 5%, beim PKW 15% Diese Unverhältnismäßigkeit zwischen Leistung und Kraftstoffverbrauch kann man nicht als Fortschritt  bezeichnen.
Trotzdem wird weiter behauptet der moderne Automobilmotor ist eine ausgereifte Sache.
Beim genauen Hinsehen sieht die Sache, nicht so ganz ausgereift aus. Es ist eine Schutzbehauptung.
(w100)
Die wirkliche Hürde, liegt  in der Überzeugung bzw. Aussage, dass dieses Problem quasi unlösbar ist!
Die Widersprüche:
• Niedrige Drehzahl > niedrige Leistung > besserer Wirkungsgrad
• Hohe Drehzahl > höhere Leistung > verschlechterter Wirkungsgrad
• Hohe Verbrennungstemperatur > klopfende Verbrennung > geringe Leistung. . .
  usw.
Wird die Leistung hochgeschraubt, wird der Wirkungsgrad unverhältnismäßig schlechter.
Leistungsanteil 5% bei einem Verlustanteil von 95% - bei hohen Leistungen.
       
                        ___________________________________________

Die Kraftstoffverschwendung ist beim Otto- und Dieselmotor unvorstellbar hoch und damit auch die Umweltbelastung.  Die Öffentlichkeit muß auf die Täuschung hin, der Automobilmotor sei ausgereift   entgegenwirken.
Nur durch das Eintaktsystem kann die bestehende Innovationssperre überwunden werden. 
Die Konstellation ist günstig, um den wärmeisolierten Motor  bekannt zu machen, der mit rekuperativer Wärmenutzung einen Wirkungsgrad von 80% erreichen kann.
Eine Lösung zum besseren Wirkungsgrad ist dadurch das erste Mal in greifbare Nähe gerückt, einen Verbrennungsmotor voll wärmeisoliert zu konzipieren.
Diese Aufgabe ist argumentativ schwierig zu erklären, das war vorauszusehen. Allgemeine Versuche in diese Richtung  zeigten aber, dass ein aufgeheizter Zylinderraum (Heißkammer) die Lösung sein kann.
Das wird durch eine oberflächliche Glühschicht im Zylinder  erreicht, oder durch eine Dünnwandkonstruktion. (Die so erreichten Temperaturen von 200°C bis 500°C kann man innerhalb der weiteren Entwicklung auf 800°C bringen, was realisiert werden kann zumal schon Erfahrungen an dieser Temperaturgrenze im Turbinenbau vorliegen. Die Zylinder-Wandtemperatur  kommt   der Betriebstemperatur gleich. Der Zusammenhang ist  aus der Tabelle ersichtlich.

Betriebstemperatur
Die Zylinderwandtemperatur wird nicht nur theoretisch sondern praktisch durch die Oberflächentemperatur  im Zylinder erzeugt, die in der Formel mit T4 angegeben wird.

T1 = die Verdichtungstemperatur und
T2 = die Gastemperatur nach der Explosion ist,
T3 = die Auspufftemperatur,
T4 = die Außentemperatur,

ist die korrigierte Zusammenstellung

T1

T4 (in °C)

T3 973K (700°C)

T3 623K (350°C)

Bemerkungen

   

Wirkungsgrad

Wirkungsgrad

 

393 K

20°C

22%

31%

 

353 K

80 °C

29%

69%

 

373 K

100°C

31%

71%

 

423 K

150°C

37%

77%

 
         

473 K

200°C

43%

82%

Ausreichend

523 K

250°C

48%

88%

 

573 K

300°C

54%

94%

 

773 K

500°C

77%

100%

empfehlenswert*

         

873K

600°C

88%

X

 

973K

700°C

100%

X

 

1073K

800°C

X

X

oberste Grenze

* 100% werden nie erreicht - anzustreben ist wegen der verbesserten Zündwilligkeit und den unterschiedlichen Kraftstoffen  500°C wenn technisch möglich auch max.800°C

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.
Dies 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 ist 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.

Siehe auch <Erwärmungsaufwand>   und   <Frage 98>   <Frage 20>

Die Fragen zu dieser utopischen Lösung, beschäftigen natürlich jeden Fachmann.
Die schlechten Wirkungsgrade lt. <autorisierter Tabelle>   zeigen es, konnten aber bisher niemanden so recht beeindrucken. Daher blieben auch jegliche Proteste aus.

Kein Wunder, denn der offizielle  Wirkungsgrad wird  mit 30% angegeben, der am Prüfstand gemessen unter 10% Belastung  nur 15 % angenommen, der bei hoher Leistung bis auf 5% sinkt.

Alle Änderungen an Otto- und Dieselmotoren, die heute als Fortschritt bezeichnet werden, führten bisher (durch Steigerung der Drehzah) zu imponierenden Leistungen, leider geschah alles auf Kosten der Effizienz, der Wirkungsgrad sackte dabei immer stark ab.(Beim Zweitakt- Hochleistungs- Rennmotoren bis auf 2 %.

Beim Zweitaktmotor beträgt der Wirkungsgrad  nur ca.2%, beim Formel 1 Rennwagen 5%, beim PKW 15% Es fällt schwer an Fortschritt zu glauben, wenn man diese Unverhältnismäßigkeit zwischen Leistung und Kraftstoffverbrauch sieht.
Trotzdem verteidigt man die Schutzbehauptung  der moderne Automobilmotor ist eine ausgereifte Sache. <Tabelle>

Die wirkliche Hürde liegt in der Überzeugung, das Problem Wirkungsgrad ist quasi unlösbar !
Die Widersprüche:
• Niedrige Drehzahl > niedrige Leistung > besserer Wirkungsgrad
• Hohe Drehzahl > höhere Leistung > schlechter Wirkungsgrad
• Hohe Verbrennungstemperatur > klopfende Verbrennung > geringe Leistung viel Stickoxide
• Niedrige Verbrennungstemperatur > keine klopfende Verbrennung, hohe Umweltbelastung
  durch Abgase,  wenig Stickoxide. 
  usw.

Siehe < derzeit gültige Wirkungsgrade >       <Probleme ?> und <Die Frage nach der Realität>           <UTOPIE ?>         < Scheinlösungen>

                      ____________________________________________________

Die Entwicklung der Verbrennungsmotore, machte ein scheinbar unlösbares Problem sichtbar, die <Verbrennungszeitverlängerung>. Dies war zwar bekannt, aber die Auswirkungen auf  Effizienz der Verbrennungsmotore, das eigentliche Problem wurde verdrängt.

Zu diesem Problem - gibt es bisher keine Lösung, weil es unmöglich scheint, bei steigender Drehzahl die Verbrennungszeit zu verlängern.
Es mutet daher befremdend an, wenn es auf einem Umweg gelungen sein soll, eine  indirekte Verlängerung der Verbrennungszeit zu erreichen und dazu auch noch eine variable Expansion ohne Wärmezufuhr unterzubringen.

Diesmal liegt es nahe, durch den voll- wärmeisolierten Eintaktmotor ein Jahrhundertproblem zu lösen. 
Die Verbindung Drehzahlerhöhung und Verbrennungszeitverlängerung, ist ein Widerspruch, der aber weitere Gedanken zu dem Thema lohnenswert erscheinen läßt.

Wird der Vorteil einer  <Ladelufterwärmung> verstanden, dann wird auch die beschleunigte Explosion und die daraus resultierende Drehzahlerhöhung auch verstanden.

Die Aufgabe: Man muß auf Leistung kommen ohne den Wirkungsgrad weiter zu senken.    
Um den Gedankengang nicht durch die vielen "Wenn" und "Aber" zu unterbrechen, erscheint es naheliegend, die Gedanken an Ottos atmosphärischen Explosionsmotor anzuknüpfen, der schon damals mit der variablen Expansion durch das Hochwerfen der Zahnstange, in der richtigen Spur lag. Die Expansionsdampfmaschine, die ebenfalls  eine Eintaktmaschine ist - ähnlich dem Eintaktmotor, ist in diesem Zusammenhang auch eine gute Erklärungshilfe.

Versuche den Eintaktmotor, absolut dem  Zweitaktprinzip zuordnen zu wollen, gelang nicht. Die hohen Spülverluste standen der Wirkungsgradverbesserung entgegen. Dies sei erwähnt, denn in der Diskussion kommt man aus Mangel an Vorbildern ständig auf den Zweitaktvorgang zurück.

Danach wurde der sogenannte  <adiabatische Motor> als Hilfe herangezogen, was auch nicht weiterführte, denn der Otto- und Dieselmotor -  beides Viertaktmotore, waren für eine vollständige  Wärmeisolierung ungeeignet. (Verdichtungsprobleme)

Trotz einigen guten Ansätzen die Effizienz der Verbrennungskraftmaschinen zu verbessern, blieb der Erfolg immer wieder aus. Man erkannte aber, dass es Zeit ist, eine Alternative zum Ottomotor zu schaffen, auch wenn der Wunsch recht utopisch schien.
Eine Umstellung des Viertaktdenkens in Richtung Eintaktmotor, gewann nur langsam an Boden.
Erst als bewußt wurde, dass der Eintaktmotor bzw. das Eintaktsystem keine absolut neue Erfindung ist, und  in der Expansionsdampmaschine der Vorfahre erkannt wurde, wurde auch der Weg sichtbar
Wenn es gelang das Ausgangswärmeniveau (den Druck) im Eintaktmotor auf das Drei- oder Vierfache der Expansionsdampfmaschine  anzuheben, schien das der richtige Weg zu sein. 

Vor der Patentanmeldung mußte man sich erst an diese Aufgabe herantasten, ob es überhaupt möglich ist, einen voll wärmeisolierten Motor zu realisieren.
Wie man sehen kann, ist das Otto- Viertaktprinzip mit Gemischverdichtung oder das Dieselprinzip mit verdichteter Frischluft  nicht geeignet Kraftstoff so zu verbrennen, dass dieser auch effektiv in Arbeit umgesetzt wird.
Eine Wärmeisolation scheidet aus bekannten Gründen aus, Es würde eine Verdichtung unmöglich machen , und die Klopfgefahr würde einen effektiven Betrieb verhindern. Eine Motorschmierung wäre nicht möglich.
Auf Umwegen erkannte man, dass nur der  Eintaktprozeß als Drehkolbenmotor geeignet ist, einen voll wärmeisolierten Motor zu realisieren. Also mußte man notgedrungen auf den Drehkolben zurückgreifen.  Das war der Schlüssel.

Diskussionen endeten oft bei der Frage, wie soll die Temperatur in einem voll wärmeisolierten Motor konstangehalten werden, besonders in der Motormitte, ohne die Funktion des Motors zu beeinträchtigen.
Siehe dazu:  <Wärmestau in der Motormitte ?>

31

Bei der Dampfmaschine ist es selbstverständlich, dass die Zylinder gegen Wärmeverlust isoliert werden.- Der Otto- und der Dieselmotor  werden dagegen gekühlt, alles nur um Klopferscheinungen und die damit verbundenen Belastungen und Wärmeverluste zu vermeiden
Bei der Dampfmaschine gilt:
·" Je besser die Wärmeisolierung um so höher der Wirkungsgrad" – der heiße bzw. überhitzte Dampf expandiert im heißen Zylinder. Das Ladevolumen beträgt  ca.1/5 des Hubraums. Nach dem Laden wird, ohne weitere  Wärmezufuhr  auf 5/5 expandiert. Das verbessert den Wirkungsgrad. 

Beim Ottomotor dagegen gilt:

Je besser die Wärmeabfuhr durch Kühlung, um so höher die Leistung.
Wird die durch die relativ langsame  Verbrennung erzeugte Arbeitsleistung sehr hoch angesetzt, um so kräftiger muß gekühlt werden, um so höher die Drehzahl und um so niedriger der Wirkungsgrad.  
Dieses > Problem in Zahlen > zeigt die Hilflosigkeit in der modernen  Motorentechnik steckt. Die Verbrennungszeit ist immer zu kurz.

Das ist bezeichnend für den Ottomotor, und die Ursache, bei der, der Wirkungsgrad unverändert schlecht geblieben ist. An der Hoffnung auf Besserung durch den sogenannten <adiabatischen Ottomotor> wurde lange festgehalten, zu einem brauchbaren Resultat kam es nicht.
Es dauerte sehr lange bis man erkannte, der Viertakt-Ottomotor ist für eine Wärmeisolierung ungeeignet.
Der Wankelmotor hatte die gleichen Probleme, denn auch ohne stillstehende Totpunkte war der Motor nicht klopffest.
So mußte man auch den Wankelmotor den bisher bekannten  <Scheinlösungen> zurechnen. In diese Kategorie gehören alle angeblichen Lösungen, die den Wirkungsgrad nicht verbesserten, auch wenn die Leistung verbessert wurde.
Neuerdings kommt die Brennstoffzelle durch den Energie- <Entstehungspfad>  mit in den Verdacht zu den   Scheinlösungen zu gehören, denn die  die als "Primärenergie" bezeichnete Energieform ist vom Wirkungsgraden bei der Entstehung  so sehr belastet, dass dies nicht akzeptiert werden kann.
Zwischen Kraftstoff  > Wärmeerzeuger > Turbine und Strom und weiter  bis zur   Arbeit ist es oft ein aufwendiger langer und damit auch verlustreicher Weg. Beispielsweise sehen dann Wirkungsgrade die sich multiplizieren so aus:. 0,80 x 0,80 x 0,35 x 0,80 = 18%

Die Brennstoffzelle hat einen sehr verwobenen <Energiepfad>   der sich ähnlich multipliziert und die Anwendung als Fahrzeugantrieb  in Frage stellt ?
Wärme wird bisher durch Maschinen ( Motore) in Arbeit  umgesetzt.  Z.B. durch die Dampfmaschine, die Dampfturbine, die Gasturbine, den Ottomotor, und Dieselmotor. Zweitaktmotore mit dem Schlechtesten Wirkungsgrad aber der höchsten Leistung wurde oft eine Zukunft zugerechnet.
Brennstoffzellen sind zu einem Modewort geworden. Die Brennstoffzelle bewegt sich in Richtung Scheinlösung. Das bedeutet die Umweltbelastung bleibt bestehen und wird mit großen technischen Aufwand  verlagert  und verschleiert. Mit Effektivität hat dies   wenig zu tun.
Zwischen Strom und Arbeit ist die Beziehung zwar einfach, denn man hat durch den Drehstrommotor einen sehr effektiven Umsetzer zur Verfügung. Wird der Energiepfad voll berücksichtigt, schrumpft die Effektivität auf sehr klägliche Wirkungsgrade zusammen.
Beispielsweise, - wenn  weltweit das Energieproblem mit  Wasserstoff  aus <Atomstrom> lösen will, wird eine gefährliche Scheinlösung offensichtlich.

·" Wird der Strom aus dem Atom zugrundegelegt, dann sieht der Energieentstehungspfad sehr schlecht aus, denn der Wirkungsgrad beim Atomstrom liegt einschließlich den Halbwert- Abklingzeiten  bei Milliardstel von Prozent.
Gleich mit welchem "Generator" als Umsetzer dieser Wirkungsgrad multipliziert wird,   ergibt es am Ende ein beschämendes, deshalb ein unbrauchbares Ergebnis.

Der Mensch auf seinen kleinen Planeten bekommt nichts geschenkt, außer den Sonnenstrahl.  Uran die innere Uhr des Planeten Erde anzutasten um das Energieproblem zu lösen ist der denkbar größte Frevel der nicht ungestraft bleibt. 

31.1

Die Wirklichkeit

Der Strom aus dem Atom, - soll angeblich die alle Energieprobleme lösen, und auch die endgültige Lösung aller Umweltprobleme sein. Besonders das sogenannte CO 2 Problem sollte über den Wasserstoff gelöst werden.
Bisher gilt aber, je höher der CO2 Ausstoß, um so besser die Verbrennung. Damit stehen auch Experten am Ende. Ach Kohlenwasserstoffe verbrennen dann natürlich  um so effizienter.
Von dieser Tatsache soll abgelenkt werden.  Schön wäre es, gäbe es durch den Atomstrom dieses Problem nicht, dann dürfte es auch keine Endlager geben.
Die Wirklichkeit sieht aber anders aus. Aus Uran wird Plutonium, aus Plutonium wird Transplutonium mit immer höhrer Habwertzeit und so geht es weiter bis die Befürworter gestorben sind .
Diese Halbwertzeit steigt dann so lange, bis den Politikern bzw. den Beführworter der Atomenergie die Luft ausgeht. Der Rest bleibt bis ans Ende der Welt- in unserer Verantwortung.
Die derzeit diskutierten Bewachungskosten für diese Lagerung, die Veränderung und Entstehung von Transuranen die nicht erforscht sind und stets giftiger werden, entziehen sich weiter jeder Kontrolle.
Die Ausklinktemperaturen, die Halbwertzeiten bleiben über die nächsten Jahrtausende bestehen und werden unseren Nachkommen untergeschoben.

Die offiziellen Wirkungsgrade werden wie untenstehend werden bedenkenlos propagiert.  

          Energieerzeugung                          Betriebstemperatur        Nettowirkungsgrad
A.) herkömmliche Wärmekraftwerke                    Dampf 525°C                          40 %
B.) Atomkraftwerk Biblis B                                 Dampf 266°C                            33 %
C:) Atomkraftwerk Uentrop                                 Dampf 530°C                            40 %*
D.) PKW Motor Gemischexplosion.                 1500° -  2000°C                           15 %

E.) Atomkraftwerke bei Berücksichtigung
     der Restwärme über Jahrhunderte                                            1/100 000 000 % 

Multipliziert man Hundertmillionstel Prozent gleich mit welcher Arbeit erzeugenden Maschine z.B. einer Dampfturbine in einem  Atomkraftwerk ist der Wirkungsgrad so verschwindend klein, dass man überlegen muß wo der Denkfehler liegt. Wir Menschen bekommen auf dieser unseren Welt nichts geschenkt. Der Preis ist hoch und wird in diesem Falle von unseren Nachkommen entrichtet. Ob dies lohnt bleibt unsere Entscheidung ?

Sicherer  ist es einen Motor zu schaffen, der an der oberen  Grenze einer technisch möglichen Effizienz arbeitet - z.B. mit 80% Wirkungsgrad.
Ein solcher
(Eintakt) Motor mit  Wasserstoff  betrieben, der durch Wasser-, Wind-, Geo- und Solarenergie erzeugt wurde ist der sichere  Weg.
Dieser Weg ist effizienter als über die Brennstoffzelle.

32                                                                                                              189
                                                                
Das sind wir bei der  Energiesicherung auf unseren Planeten unserer kleinen Erde schuldig.,
Wir verschwenden die  in Urzeiten entstandenen Energien, Kohle, Erdöl, Erdgas, Uran.
Und haben beim angeblich unerschöpflichen Atomstrom mehr Mut als Scheu.
Wir tun ohne Überlegung etwas, was für die lebende Natur zerstörerisch wirkt, und später nicht rückgängig zu machen ist.

Soll ökologisch Energie genutzt werden, ist dies allein durch einen effektiv arbeitenden Verbrennungsmotor möglich,  wie der Eintaktmotor ist. Es ist die ökonomisch richtige Lösung..
Es muß ein Motor sein, der maximal  nur die Menge Kraftstoff verbraucht - wie nachwachsen kann.
Bisher liegen keine ähnlichen Konzepte zu einem  wärmeisolierten Motor vor, so dass der Eintaktmotor, diesen neuen Anfang rechtfertigt.

Dass ein heißer Brennraum, Zylinder, oder eine Kammer in einer Verbrennungsmaschine den   Wirkungsgrad verbessert, ist erwiesen.
Das war  ursprünglich alles unter Experten klar und logisch, blockiert seit damals eine ernsthafte Realisierung ähnlicher Objekte. Dazu gehört auch der Verbrennungsmotor in wärmeisolierter Ausführung, der Wärme zugefügt bekommt, diese in Arbeit umsetzt und bei diesem Vorgang keine Wärme verliert.
Siehe: <adiabatischer Motor >

Zusammenfassend einige Kriterien ?
1.
Anfangs sollte die technische Keramik im Motor den Wirkungsgrad verbessern.
    Weil das nicht klappen wollte,  beschränkte man sich darauf mit Keramik den Verschleiß zu
    minimieren ?
3. Dazu mußte  man neue Schmiermittel entwickeln,  denn am oberen Totpunkt ist bei den hohen
    Temperaturen der Zylinderbüchsen und Kolben kein Schmierfilm zu halten. Die Kühlung wurde auch
    äußerst problematisch.
4. An dünnen Kanten, an Ventilen und Ventilführungen
    ist die punktförmige Temperaturbelastung groß und erzeugt Verschleiß.
5. Der voll- wärmeisolierte Zylinder konnte wegen den hohen ansteigenden   Temperaturen
    nicht akzeptiert werden* denn die Klopfgefahr mußte berücksichtigt werden.
6. Dünne wärmeleitende Keramikbuchsen waren hier vorteilhaft einzusetzen aber
    in der Fertigung und im praktischen Einsatz wurden daraus ein Problem!
7. Der Sauerstoffmangel bei der Verdichtung durch heiße Zylinderlaufbuchsen
    konnte nicht ausgeglichen werden
    usw.,
    * Arbeit 5%  Wärmeerzeugung 95% waren das Resultat.

So vielversprechend bis 1975 diese Entwicklungen waren, kam man davon ab und man beschränkte sich mit der Keramik hauptsächlich auf Teile der Gasturbine.

Der voll wärmeisolierte Eintaktmotor geht einen anderen Weg um auf  80% Wirkungsgrad zu kommen.
Die physikalischen, für die Konstruktion wichtigen  Voraussetzungen wurden in Vorversuchen erprobt und sollen die kostenaufwendige Patentanmeldung absichern.

Der wärmeisolierte Eintaktmotor mit rekuperativer Luftvorwärmung ist das angestrebte Ziel der Eintakt- Entwicklung geblieben. Fremderfahrungen soweit diese bekannt waren, wurden berücksichtigt.

<Ansauglufterwärmung> und   <Rückschlagexplosion in den Ladekanal ?> 

Das  Eintakt- Motorensystems erlaubte es, durch Vorversuche die zu erwartenden Probleme unter Praxisbedingungen zu erproben, so dass die Idee den Eintaktmotor voll wärmeisoliert zu betreiben schnell heranreifte. Siehe dazu  <Vorversuche>


Den Anstoß gab die Untersuchung der Wandtemperatur T4  die mit der praktischen Betriebstemperatur gleichzusetzen ist.

 

T1

T4 (in °C)

T3 (700°C)

T3 (350°C)

Bemerkungen

   

Wirkungsgrad

Wirkungsgrad

 

473 K

200°C

43%

82%

Ausreichend

523 K

250°C

48%

88%

 

573 K

300°C

54%

94%

 

773 K

500°C

77%

100%*

 

1073K

800°C*

?

Nur bei höchsten Drehzahlen und kleinen Gemischmengen

* Die Temperatur bis 800°C wirkt sich  vorteilhaft bei der Vielstoffverbrennung im Verbindung mit hohen Drehzahlen aus.

Ein Motor mit ca. 80%,Wirkungsgrad, ist nur mit einem voll wärmeisolieten Motor zu erreichen.
Wird die Temperatur lt. Tabelle  erreicht, ist die verbleibende Wärmemenge zur Aufrechterhaltung der Wandtemperatur nötig.
Dieses neue Motorenkonzept ist realisierbar, geht aber weit über den konventionellen Motorenbau hinaus.
Natürlich fehlt es bei derartigen Vorhaben nicht an skeptischen Stimmen. Die Argumentation mußte gefunden werden.  Ausgangsbasis wurde geändert. Die Prüfstand- Wirkungsgrade zu verdreifachen, als Wunschidee  wird bei untenstehender Betrachtungsweise erträglicher, und wurde unter Vorbehalt akzeptiert..

33

Besonders überzeugend  wirkt die Diskrepanz am Formel 1 Rennmotor, der mit einer Leistung von von ca. 200 KW - der,  beim verdreifachen des Wirkungsgrades am besten überzeugt. Eine  Verdreifachung des  von 5% auf 15%, wird noch als real angesehen.
Aber von 5% auf  80% kann trotz realer Grundlage, nicht überzeugen.

17% x 3 = 51%,                                  25% x 3 = 75%
15% x 3 = 45%, Normal PKW        5% x 3 = 15% ( bei höchsten Leistungen)

15% Wirkungsgrad bei einer dreifachen Kraftstoffersparnis für einen 200 kW Motor ist für einen leistungsstarken Motor noch immer beschämend.
Kommt es nach dieser Betrachtungsweise zu einer Wirkungsgradverbesserung, wäre dies ein hoffnungsvoller Weg.
Das bedeutet:
Je höher die Motorleistung, um so besser stehen die Chancen für den Eintaktmotor. Dies ist einleuchtend, denn zwischen 5% bzw. 15% und weiter zu den angestrebten  80%, ist die Spanne als Verbesserungspotential beachtlich.

Stellt man die Frage ob eine derartige Verschwendung beim Autofahren normal ist, bekommt man zur Antwort, es ist normal und auch nicht zu ändern, wenn ein Formel1 Motor bei 200 kW Leistung in einer Stunde, mit 95 % Kraftstoffverlusten seine Runden dreht. Das gibt zu denken, denn ein PKW - Motor fährt in einer Stunde  bei 50 kW   85% Kraftstoffverluste ein. Es handelt sich in beiden Fällen nicht um einen Irrtum, bekommt man als Antwort, das ist so in Ordnung, nur leider nicht zu ändern.
Spätestens jetzt stellen sich die ersten Zweifel ein, denn wenn es mit dem Wirkungsgrad so weitergeht, muß man eigentlich bei Null ankommen, oder die Motore müssen wieder größer werden.

Die Vorstellung, ein Formel 1 Motor fährt bei gleicher Leistung nur 5% Verlust/h ein, ein   PKW 15% Verlust/h, darüber sollte man nachdenken ?
Motorfachleute reagieren auf das Thema Kraftstoffverbrauch und Nutzwirkungsgrad verlegen, denn
Die praktische Lösung auf den Nenner gebracht sieht dann so aus :

Der voll wärmeisolierte  Drehkörper und Segmentzylinder  im Eintaktmotor wird  so gestaltet, dass  dass diese mit 200°C bis 800°C   betrieben werden können.
Es werden acht oder sechzehn  sehr kleine  Gemischportionen in der Viertakt-Hubzeit Explosionsverbrannt und übergangslos, variabel und unbegrenzt ohne Wärmezufuhr expandieret.
 
Werden alte Erkenntnisse zum Thema " Der wärmeisolierte Motor" aufgearbeitet und in neuen Konzepten berücksichtigt, wird man erkennen - nur der Eintaktmotor ist eignet alte und neue Probleme zu lösen, die beim Otto- Viertaktmotor unüberwindlich sind.
Alles was mit - Explosion, Klopfen, - Expansion, - Schmierung, - Abdichtung usw.zusammenhängt, sind dann keine unüberwindbare Probleme.
Anschaulich wird das über den thermischen Wirkungsgrad sichtbar gemacht, zumal sich der Eintaktwirkungsgrad beim wärmeisolierten Motor dem thermischen Wirkungsgrad nähert.

33.1

Die Tabelle Zeigt anschaulich welchen Einfluß der Zylinderwandtemperatur auf die Explosionsverbrennung hat. Es zeigt vor allem, wenn die Bedingungen für diese schnelle kurze Verbrennung so verbessert werden, wie es im REKU-Brenner durch den heißen Keramikkern ermittelt wurde.
Siehe dazu: <Orientierung zur Zylinderwandtemperatur >

Ab 200°C Zylinderwandtemperatur wird bereits ein gutes Verbesserungsergebnis beim Wirkungsgrad erwartet.
Bei 800°C helle Rotglut wird sich zwar auch kein Wirkungsgrad von 100% einstellen, die Gemischportionen können kleiner werden, die Drehzahl des Motors darf erhöht werden, aber wesentlich ist, der Motor wird bei gleicher Leistung kleiner und muß optimal wärmeisoliert werden.

Um hohe Explosionstemperaturen arbeiten effizient, wenn variabel expandiert werden kann und keine Wärme verloren geht, bevor diese in Arbeit umgesetzt wird.
Daher wird eine eine schnelle Umsetzung  angestrebt, dies ist möglich denn es sind kleine Wärmemengen in kleines möglichen Volumen (Explosionsraum) die bei hoher Temperatur entstehen .
Die Umsetzung von Wärme in Arbeit erfolgt schnell durch die übergangslose und variable Expansion. damit weniger Wärme verloren geht und so eine angemessene Leistung bei einem höchst möglichen Wirkungsgrad zustande kommen kann. Natürlich müssen dann mehr Explosionsverbrennungen in der Viertaktzeit erfolgen.
Dabei ist wesentlich, dass eine flammfrontfreie Expansion zustandekommt.

Mehr erklärt die Frage nach dem   <Verbrennungszeitproblem >

Der Eintaktprozeß ist ist ein bekannter Prozeß, denn die Dampfmaschine ist eine Eintaktmaschine. Also was spricht dagegen die Vorteile - die Expansion mit zu übernehmen.  
Wird erst die unglaubliche  Kraftstoffverschwendung macht es bewußt, d.h. dass von 100 Liter Benzin 83 bis 95  Liter verschwendet werden, wird auch sichtbar, wie unverantwortlich unser Handeln seit der Erfindung des Ottomotors ist.
Der Beweis ist die unterstehende Aufstellung. 

Die Tabelle zeigt fett gedruckt die wirklichen -  z.Zt. geltenden ungeschönten Wirkungsgrade.

Auf die am Prüfstand gemessenen verbindlichen Werte (gelb) kann nicht genug hingewiesen werden, denn seit Otto sind diese so gut wie unverändert geblieben.

 

Motor

Leistung

Best- Wirkungsgrad

Nutz- Wirkungsgrad
bei10% Belastung

Otto- Motor

65 kWh

32 %

14 %

Dieselmotor

50 kWh

38 %

25 %

Gas- Turbine

150 kWh

36 %

15 %

Formel 1-Motor

200 kWh

25 %

5 %


Die Werte am Prüfstand gemessen, gelten mit  5% und 14% als verbindlich. Diese   Hürde veränderte sich in den letzten Jahrzehnten nur wenig.
Diese Zahlen sollten sich einprägen, denn nur dann kann das "Zu Spät" verhindert werden.
Bei allen  Überlegungen einen Motor zu verbessern sollte dieser niedrige Wirkungsgrad gegenwärtig sein.
Gleich wie man darüber denkt, der Weg führt über einen voll wärmeisolierten Verbrennungsmotor.

Beim Abwägen der Möglichkeiten, kommt man automatisch  auf den  Drehkolben zurück.
Nur der Drehkolben macht es möglich, einen heißen Motor ohne Totpunkte zu konzipieren.

Die Vorstellung, die Flammfrontverbrennung - auf eine Explosionsverbrennung mit anschließender Expansion ohne Wärmezufuhr umzustellen, erscheint als gehe man einige Schritte zurück, bevor man den entscheidenden Schritt nach vor geht.
Es sind alte Erfahrungen, bei Verwendung von Keramik bei Zylinder und Kolben,   die gemacht wurden und noch nachwirken. Die zunehmende NOx - Emission z.B. Es zeigt aber, es wird über Wärmeisolierung  nachgedacht.
Bisher werden die neuen Werkstoffe im Turbinenbau genutzt. Es war nicht zu vermeiden, daß auch hier die Eingangstemperaturen bei einer Leistungsturbine soweit gesenkt werden mußten, daß eine noch vertretbare Lebensdauer der Turbinenschaufeln gewährleistet blieb. Man kam auch hier einfach nicht ohne Kühlung aus.
Anders entwickelte sich die <Eintakt - Explosionsverbrennung>, die bei unbegrenzter Temperatur nach oben entwickeln sich Druckimpulse die durch eine echte adiabate  Expansion Arbeit leisten.
Die Umsetzung von Temperatur in Arbeit durch die Explosionsverbrennung, bietet den Vorteil, dass man mit kleinsten Gemischportionen die Verbrennung sicher steuern kann und bei hohen Temperaturen eine Ausgangsbasis schafft, die der Expansionsdampfmaschine ähnlich ist, aber eine sehr hohe Anfangs-Gastemperatur hat.
Temperaturen von 300 bis maximal 800°C sind für die Zylinderwand und die Drehkörper vorgesehen. Es sei darauf hingewiesen, dass 200°C für untere Leistungen ausreichend sind. Für hohe Leistungen bei kleinen Motorabmessungen sind höhere Wandtemperaturen nötig, die natürlich höhere Drehzahlen erlauben. In diesem Falle wird durch die rekuperative Aufheizung der Gemischportionen die hohe Drehzahl möglich.

34

Der Glühwandzylinder
Die Funktion wird durch das einfache Modell erklärt, denn die gepufferte Explosionsverbrennung mit variabler  Expansion ohne Wärmezufuhr, hat einen Erklärungsnotstand erzeugt..
Demonstriert wird diese Exlosionsverbrennung  an einem normalen Kolbenhub ohne Rücklauf. Bei einem Drehkolben laufen die Funktionen kontinuierlich ohne Einschränkung weiter.

Stellt man sich einen Verbrennungs- Motorzylinder vor, der eine glühende geschlossene Innenwand hat, ähnlich einem Glühofen von 500°C oder auch 800°C, also Dunkelrotglut, oder helle Gelbglut und entfernt den Kolben (Verschluß), so hat man eine drucklose Glühofen- Öffnung vor sich.
Der Zylinder steht nach dem Schließen durch den Kolben drucklos bereit.
Nach dem Schließen werden durch die gegenüberliegenden  Ladekanäle (4) zwei stöchiometrisch eingestellte Gemischportionen mit 2 bis 5 bar   gegeneinandergeschossen (geladen).
Auch bei 500°C Dunkelrotglut,  kommt keine sichere Zündung zustande. Diese Tatsache ist bekannt und führte zu Einsprüchen an der Zündwilligkeit. Deshalb wird mit Doppelzündkerzen die nicht eingezeichnet sind  nachgeholfen. Weil auch bei 800°C und 5 bar Ladedruck die Zündung unsicher ist, wird mit Zündkerzen oder katalytischen Glutnestern ggf.durch Selbstzündung gezündet.

In einem solchen Zylinder ohne Kolben-  Dichtelemente, erübrigt sich auch die Kolbenschmierung. Deshalb durchlaufen die Flügelkolben den Zylinder und die Sperrwalzen berührungslos.

35

Das Prinzip zeigt die untenstehende Schemazeichnung.
Ein Wärmeisolierter Zylinder mit der Ladekammer (1),  wird wie ein kleiner Glühofen mit dem Kolben (2) verschlossen.
Nach dem Einschießen durch die Ladekanäle (4) der Gemischportion in (1) bzw.den Abschnitt (A) expandiert das Explosions-Heißgas über die abschnitte (B) - (C) - (D) um bei (E) bzw. über die Öffnung (5) auszupuffen.
Die Innenwand kann eine Dünne Blechwand sein, oder kann aus hitzefesten Heizdrahtgewebe bestehen. (8).
Vorgesehen ist poröse Keramik oder eine poröse Keramik mit einer aufgedampften Metallschicht.
(6) ist die äußere Keramikisolierung die auf unterschiedliche Art zur Anwendung kommen kann:
Und aus poröser Hartkeramik wie z.B. Siliziumkarbid bestehen kann usw.Die Keramikisolierung (6) kann durch eine elektrische Heizung ersetzt werden, so dass die Versuche die Explosionsverbrennung bei verschiedenen Wandtemperaturen getestet werden kann.
Es ist eine einfache aber wirksame Methode in der Entwicklung.

heisskam.jpg (25051 Byte)   

                                                            bild

Von der glühenden Wand wird im Betriebzustand kaum Wärme abgenommen, den die Isolierung (6) kann optimal ausgelegt werden.
Die aus der Explosion stammende Wärme trägt zur Aufrechterhaltung der glühenden Oberflächenglühschicht bei und ist kein zusätzlicher Energieverlust, Die Verlustwärme entspricht der Wärmemenge die, die durch die Isolierung (6) verloren geht. Siehe < Verlustwärme d. Oberflächen)>
Zum Zeitpunkt der Explosion in (A) sind die Explosions-Verbrennungsgase heißer als die Wand. Die nachfolgende Expansion in (B) > (C) und (D) komm einer Temperatursenkung gleich. B>C+D sind im praktischen Motorbetrieb variabel und stellen sich ohne jeden mechanischen Aufwand auf die Explosionsverbrennung ein.Siehe <Zylinderwandtemperaturen>
Das Modell ist mehrfach wärmeisoliert möglichst durch eine Vakuumisolierung .
Ein Zeichen für die Effektivität der Arbeitsleistung aus Explosion und Expansion ist die Abgastemperatur am Auspuff (5) Je niedriger die Abgastemperatur um so besser die Effizienz um so höher der Wirkungsgrad.
Je optimaler länger die Expansionsstrecke um so niedriger die Abgastenperatur, die über den Reku niedriger liegt, wie die Zylinderwandtemperatur.
In Verbindung mit dem <Platzpatronenprinzip> sieht der Vorhang auf eine Gemischexplosion bezogen so aus wie das Modell zeigt, denn die Explosion wird gepuffert.
Siehe dazu auch die Frage zur <Verbrennungszeit>
Die Abgastemperatur wird kaum von der Zylinder Wandtemperatur beeinflußt sondern von der Expansion.

Bei einer hohen Wandtemperatur halten sich • Explosionstemperatur • Expansionstemperatur • und Wandtemperatur ohne Kühlung im ständigen Gleichgewicht.

Um dieses Gleichgewicht herzustellen, können die Expansionsstrecken (B), (C), (D) verlängert oder verkürzt werden.
Verkürzt bedeutet eine hohe Wandtemperatur und hohe Drehzahl, verlängert eine niedrigere Wandtemperatur und niedrige Drehzahl.
Die Keramik(oder Dünnwand-Metall) der Wand (3)Bei Keramik porös also ein schlechter Wärmeleiter. Je schlechter die Wärmeleitung um so günstiger bildet sich die Glühschicht. Die aufgewendete Energie ist dabei sehr gering und richtet sich nach der Masse, dem Gewicht der aufgesprühten Metallschicht
<Siehe Aufwand in Watt>
In der Praxis reichen Wandtemperaturen ab 200°C aus
Siehe auch < Korrigierter  Wirkungsgrad>  

36

Der Rekuperative Gasbrenner
Die Suche nach einem anschaulichen Beispiel für die motorische Verbrennung, schien vordringlich, denn die rekuperative Lufterwärmung über die Abgase ließ sich am besten durch den rekuperativ betriebenen Gasbrenner erklären, auch wenn die motorische Verbrennung anderen Gesetzen folgt wie im  Gebläsebrenner.

Bei näherer Betrachtung der Explosionsverbrennung führte dies zu der Überlegung, dass es möglich sein müßte, die Erfahrungen die im rekuperativ betriebenen Brenner gemacht wurden, d.h. große Wärmemengen - mit höchsten Temperaturen auf kleinsten Raum zu erzeugen, unter ähnlichen Bedingungen es auch möglich sein müßte, hohen Temperaturen direkt in Arbeit umzusetzen.
Die kleinen Wärmeportionen von hoher Temperatur verlieren durch die Expansion - über die  Arbeit Wärme. Dies erreicht man nur über gut wärmeisolierte   lange Expansionswege.

Im vorliegenden Falle war diese Idee den Versuch wert, die sich auch voll bestätigte.
Die glühend heißen Zylinderwandtemperaturen im Eintaktmotor, schaffen eine ähnliche Umgebung für die Explosion. Zusammenfassend gesagt:  Die Reaktionszeit im Brenner ist lang, die Reaktionszeit im Motor ist kurz, auch wenn der Keramikeinsatz im Brenner konstant eine Basistemperatur von über 1000°C aufrechterhält. Wenn der Einsatz hochgeheizt ist, wird keine weitere  Energie   verbraucht, diese gleichmäßig hohe Temperatur verbraucht keine zusätzliche Energie, unterstützt aber zuverlässig auf engsten Raum durch die hohe Temperatur die Effeltivität der Explosionsverbrennung.
Im Motor wird demnach auch eine  Explosionsverbrennung angestrebt.

nbrenner.jpg (17921 Byte)                                                               

Dieses Prinzip der rekuperativen Luftvorwärmung ist altbekannt.(Winderhitzer)
Für  konventionelle Verbrennungsmotore ungeeignet denn es würde die Leistung durch Klopfen senken, also wird die Verbrennungsluft gekühlt.
Die Bedingungen im Eintaktmotor mit glühender Zylinderwand lassen eine Luftvorwärmung zu. Zum Ausgleich für weniger Leistung pro Hub, wird die Drehzahl erhöht um mehr   Arbeitshübe zu bekommen.
Es wird verdichtete frische  Verbrennungsluft oder verdichtetes Gemisch erwärmt.

Wer bisher die Zylinderwandtemperaturen  in einem Verbrennungsmotor erhöhen wollte, um auf einen besseren Wirkungsgrad zu kommen, dem standen die Probleme der wenig effektiven Verdichtung - und die klopfende Verbrennung als Hindernis entgegen.
 
Also blieb die Frage, wie muß man vorgehen, um bei der motorischen Explosionsverbrennung eine hohe Effektivität ohne Klopferscheinungen realisieren zu können ?
Die Antwort ist: Man macht am besten aus einem Fehler eine Tugend, d.h. man macht aus den
sogenannten  klopfenden Explosionen > erwünschte Explosionsverbrennungen   und aus dem bisher gekühlten Zylinder, einen wärmeisolierten, heißen Motorzylinder.

Welche Bewandtnis die erhöhte Basistemperatur (Zylinderwandtemperatur) von 300°C bis 500°C auf den Wirkungsgrad hat. Erkennt man aus der Aufstellung zum thermischer Wirkungsgrad, und den dazugehörigen <Korrekturdaten>

 

37

Betriebstemperatur
(Zylinderwandtemperatur theoretisch durch die Oberflächenglut)

T1 = die Verdichtungstemperatur und
T2 = die Gastemperatur nach der Explosion ist,
T3 = die Auspufftemperatur,
T4 = die Außentemperatur,

ist die korrigierte Zusammenstellung

T1

T4 (in °C)

T3 (700°C)

T3 (350°C)

Bemerkungen

   

Wirkungsgrad

Wirkungsgrad

 

239 K

20°C

22%

31%

 

354 K

80 °C

29%

69%

 

373 K

100°C

31%

71%

PKW  normal

423 K

150°C

37%

77%

 

473 K

200°C

43%

82%

Ausreichend

523 K

250°C

48%

88%

 

573 K

300°C

54%

94%

 

773 K

500°C

77%

100%

bei hohen Drehzahlen

873K

600°C

88%

X

 

973K

700°C

100%

X

 

1073K

800°C

X

X

 

 

Um eine derartige Oberflächenglut im Brenner oder im Eintakt-Zylinder aufrechtzuerhalten ist kein zusätzlicher Energieaufwand nötig, sondern die Temperatur pendelt sich auf diese Basistemperatur ein. Die konstant bleibt und praktisch der Betriebstemperatur des Motors entspricht. Temperaturen an der Zylinder- Außenwand bzw. der  Motorisolierung, sind der Innenwandtemperatur zugeordnet, und entsprechen einer guten Feinabstimmung. 
Die normale  Betriebstemperatur  für den Ottomotor ist 85°C bis ggf. unter Druck über 100°C und wird durch die  Kühlung aufrechtgehalten.
Soll eine höhere Temperatur 500°C bis 800°C gehalten werden , dann darf die Restwärmemenge nicht wie beim Ottomotor üblich 85% bis 95% betragen, sondern diese ist nur 15% bis 20%.
Höhere Temperaturen ab 200°C, verbessern nicht nur den bereits sehr guten Wirkungsgrad der nahe am Maximum liegt, sondern es wird die Leistung durch höhere Drehzahlen verbessert, ohne den Wirkungsgrad zu verschlechtern. Siehe obige Tabelle ausweist.
Es werden die kleinen Gemischmengen  im heißen Zylinder schneller Explosionsverbrannt, das läßt dann eine höhere Drehzahl zu. 
Was ein Reku-Brenner leisten kann zeigt das Versuchsprotokoll.
Die Frage zur erhöhten Drehzahl  <Fragen u. Antworten>

Bild 3
Auszug aus dem Versuchsprotokoll - Rekuperativbrenner

T23
Auszug aus dem Versuchsprotokoll (Gas-Wärmeinstitut ESSEN)
Anlaufstrecke                          Firma:                                    Typ: Tauchbrenner Ba: 1020
Datum: 18.02.1982                  Düse: 6 x 0,4                           tg: 19
Druckregler                             Gasart: Propan                         Hu : 25,81 kWh/m3    j : 0
Red.-Faktor: 1,00                      Wo 22,52                                    Gebläse Luft

           Prüfbelastung        CO2        CO     O2   Anschluß-   Düsendruck  Abgast. Raum-  
f   w      kcal/h        kW       Vol.%     Vol.%         druck mbar   15° C mbar       °C      temp. °C
97,4       7500          8,7       11,5    >0,2      3,0        62,5              5,5             78        19
97,4       6400          7,4       10,8      0,08    4,2        41,5              4,0              74       19
93,4     17200        20,0       11,7       0,2      2,1      280,0            24,0            150       13

Der Brenner hat 100 mm Durchm.x 300 mm lang war auf 8,0 kW/h berechnet und eingestellt. Bei dieser Einstellung entsprachen die NOx - Werte den gesetzlichen Auflagen.

Diesen Angaben nach wurde ein hoher CO2 (Kohlendioxid) Anteil in den Abgasen gemessen, was auf  eine optimal saubere Verbrennung schließen läßt. Reduzierung der Kohlendioxid-Belastung ist nur mit Kraftstoffeinsparung also mit einem hohen Wirkungsgrad möglich.

Daß eine derartige Verbrennung mit einem feuerungstechnischen Wirkungsgrad von 97,4% nicht mit einer motorischen Verbrennung gleichzusetzen ist, ist einleuchtend. Aber man kann nach dem gleichen Prinzip kleinste Gemischmengen, auf kleinstem Raum als Impulsexplosion verbrennen.
Bei der Explosionsverbrennung und der  hohen Wärmedichte muß in diesem Falle der erzeugte hohe Druck sofort als Arbeit abgenommen werden, was beim Eintaktmotor der Fall ist.
Wird dem Eintaktmotor Frischluft - die nach dem Verdichten - über einen Reku erwärmt wurde, zugeführt. Diese Erwärmung ist eine zusätzliche isothermen Verdichtung, die keine Kompressionsenergie verbraucht hat, die Ladung beschleunigt - und so voll der Arbeit zurückgeführt wird.
Die Sauerstoffminderung durch die Lufterwärmung, wird durch weniger Kraftstoff berücksichtigt - und durch erhöhte Drehzahlen ausgeglichen.
Ladelufterwärmung und Heißzelle gehören zusammen. Bei einer Explosionsfrequenz von 24000 Hüben pro Minute trifft die Bezeichnung Impulsradialturbine zu.
Derartig hohe Explosionsfolgen sind nur bei einer hohen Basistemperatur in Zylinder bzw.Brennraum  möglich, denn je höher diese Temperatur, um so mehr nähert man sich, nicht nur theoretisch, sondern auch praktisch dem wärmetechnisch optimal überhaupt möglichen höchsten  Wirkungsgrad.
Bei der Eintakt- Impulsradialturbine liegen die Explosionsimpulse der vier Brennkammern mit einer nachfolgenden Expansion erfolgen in so rascher Folge, daß der Explosionsverbrennungsvorgang einer kontinuierlichen Verbrennung annähernd gleichkommt. Explosion und Expansion sind ein in sich abgeschlossener Vorgang, der  sehr effektiv abläuft.

Die Abfuhr der Stauwärme aus der Motormitte im wärmeisolierten Eintaktmotor, einschließlich den Drehkörpern, könnte je nach Leistung nötig werden. In diesem Falle werden die drei Drehkörperachsen im Durchmesser Vergrößert und hohl gestaltet, so daß man diese mit der verdichteten Verbrennungsluft noch bevor sie in den den REKU eintreten, durchströmt und kühlen die Motormitte.
Je höher die Explosionstemperatur und je länger die Expansionsstrecke ist, um so günstiger die Kühlung durch die Expansion, um so geringer die Kühlung durch die Achsen.

Das alles gehört mit zur den Besonderheiten beim wärmeisolieten Eintaktmotor. Es wird die Verbrennungseffizienz umgekehrt, von 80%Wärmeverlusten beim  Ottomotor, zu 20% beim Eintaktmotor.
Durch die bei der Expansion ohne Wärmezufuhr einsetzende Kühlung, die schlagartig diese kleinsten Mengen von sehr heißen Explosionsgasen absinken lassen, trägt dazu bei, daß sich die Basistemperatur auf eine stabile Betriebstemperatur einpendelt.
Konstruktiv ist man in der Lage die Bedingungen im Motor zur Zeit der Explosion, - über die Wandtemperatur und Expansionsstrecke anpassen.

38

Zur Funktion beim wärmeisolierten Eintaktmotor
Ein Konzept zu einem Verbrennungsmotor der wärmeisoliert statt gekühlt wird, ist bisher ohne Vorbild geblieben. Für den Fachmann, liegt ein solcher Motor außerhalb der Wirklichkeit.

Eine nutzbare  Explosionsverbrennung in einem glühenden voll wärmeisolierten Zylinder ablaufen zu lassen, galt bisher mehr als fragwürdig, wenn nicht unmöglich.

Es gilt auch als nicht durchführbar, einen Teil der Wärmemenge in der Zylinderwand zu speichern, pro Hub abzurufen und trotzdem die Moglichkeit offen zu halten, bis sich automatisch ein Wärmegleichgewicht einstellt.

Der Grund dass bei diesen komplexen Zusammenhängen Mißverständnisse auftreten, ist:  Es sind zu viele Parameter die hier ineinandergreifen und die gleichteitig die Eintaktfunktion unterstützen müssen.

Versuche zeigten, dass es am Prozeß und an der Konstruktion  liegt, einen nur an den Laufflächen glühenden Zylinder zu schaffen, der mit einem  Kolben, mit noch höherer  Oberflächen Temperatur, die in der Mitte des Motors unproblematisch angenommen werden kann und dadurch kleinste Gemischmengen in schneller Folge   explosionsverbrennt.

Wärme annähernd verlustlos in Arbeit umzusetzen, heißt den durch die Temperatur entstandenen Druck schnell über eine relativ  warme, bis heiße - wärmeisolierte Expansionsstrecke zu expandieren, so dass  die eigentliche Kühlung hauptsächlich nur durch Expansion zustande kommt.
Nur so  wird der Anfangsdruck (die Wärme) restlos in  Arbeit umsetzt.

Als Problemlösung ist dieser Weg absolut einmalig und ist die einzig denkbare  Alternative den niedrigen Wirkungsgrad der Otto-Motore zu verbessern.

Um die Wärmeisolierung anschaulich zu machen, wird ein doppelwandiger, diesmal aber voll wärmeisolierter Zylinder mit zwei Ladebohrungen und einer Zündkerze versehen und mit Überschallgeschwindigkeit von zwei Seiten mit 5 bar geladen.
Es sind kleinste nach mager tendierende Gemischportionen die mit der Zündkerze gezündet, ab 2 bis 5 bar die Explosionsverbrennung einleiten.
Im praktischen Betrieb wird die Oberflächentemperatur im Zylinder mit sehr wenig Energie aufrechterhalten. Es ist Energie die aus der Explosionsverbrennung abgezweigt wird und von der Wärmemenge, der Wärmeabstrahlung der wärmeisolierten Zylinderwände getragen wird .
Die wirklichen Wärmeverluste sind nur Verluste durch die Wärmeisolierung nach außen.
Die zurückgeführte Wärmemenge ist die Restwärme. Es ist eine relativ geringe Wärmemenge, die maximal nur ca.15 - 20% der Motorleistung beträgt.
Der Eintakt- Drehkolben- rotiert in Segment-Zylindern, die nur an der Oberfläche Wärme bis zur Rotglut aufnehmen. Damit sind  die Voraussetzungen geschaffen, die  zu einem effizienten Verbrennungsmotor gehören.

Der Ottomotor hat eine Zylinderwandtemperatur von nur 85°C bis 110°C und wird gekühlt, der Eintaktmotor hat eine Zylindertemperatur von 200°C bis zu 500°C und höher und wird wärmeisoliert.
Das Gemisch wird geladen, explodiert,- expandiert ohne weitere Wärmezufuhr - übergangslos auf 2/3 der Hublänge. Der Druck stützt sich gegen die Sperrwalzen ab, so daß auch bei niedriger Drehzahl ein hoher Wirkungsgrad zustande kommt. Dieses ist ein Merkmal des Eintaktmotors und auch der artgleichen Impulsradialturbine.

Der Vergleich zur Expansionsdampfmaschine ist gegeben, denn diese ist auch eine Eintaktmaschine wie der Eintaktmotor.
Die Expansionsdampfmaschine arbeitet aber mit 300°C heißen Dampf. Der Dampf wird auf 1/5 des Zylinderhubes geladen und die Zufuhr wird gesperrt. Der Zylinder ist voll wärmeisoliert, und der Dampf expandiert auf 4/5 ohne weitere Wärmezufuhr.
Übertragen auf den Eintaktmotor erkennt man die Ähnlichkeit der Funktion, denn der Eintaktmotor arbeitet ähnlich, aber mit 1500°C heißen Explosionsgasen, die im ersten Drittel des Kolbenhubes durch Explosionsverbrennung entstehen und dann analog wie in der Dampfmaschine, im wärmeisolierten Zylinder auf 2/3 (ohne Wärmezufuhr) expandieren. Dies geschieht innerhalb einer Minute 12000 bis 24000 Mal in der Minute. Es sind sehr kleine Gemischmengen die schlagartig den Druck aufbauen, und ohne weitere Wärmezufuhr ( ohne Flammfront) expandieren.
Diese Tatsache erlaubt es, auf jegliche Dichtleisten am Drehkolben zu verzichten.

* Durch den hohen Wirkungsgrad von 80% bedingt und die geringe Restwärme von ca. 20% ist die Gefahr des Aufschaukelns der Oberflächentemperatur gering. Die Expansion bei der Umsetzung in Arbeit, kommt durch das hohe Wärmeniveau nach der Explosion einem Kühlvorgang gleich

Die kleinen Verbrennungsexplosionsmengen
026   Effektivität der kleinen Verbrennungsportionen

Sollen kleine Gemischportionen mit hoher Effektivität durch eine Explosion verbrannt werden, so das der entstehende Druck effektiv in Arbeit umgesetzt werden kann,  dann dürfen in dieser sehr kurzen Zeit keine Wärmeverluste auftreten und der sich aufgebaute Druck muß die Möglichkeit haben sofort Arbeit zu leisten
Durch die Explosion wird keine Flammfront erzeugt. Wirkungsgrade von 80% können nur erreicht werden wenn die Explosionstemperatur bis zum Expansionsende reicht.
Für einen konventionellen  Verbrennungsmotor liegen derartige Überlegungen außerhalb jeglicher Realität. Bezieht man die kurze Explosion auf den   Eintakthub, dann muß dieser mit hohem Wirkungsgrad erfolgen.
Dass dies möglich ist, ist auf Explosionsversuche in der Heißkammer zurückzuführen. Die Heißkammer ist der wärmeisolierte Kolbenraum, dessen Oberfläche durch die Beschichtung oder Eigenwärme im Augenblick der Explosionsverbrennung die Wärmeverluste gegen Null hat.                   
Jede einzelne Explosion in schneller Folge, läuft im Gegensatz zum Ottomotor, ohne Temperaturbegrenzung nach oben ab. Es wird die höchste noch mögliche Temperatur erreicht,    ohne der Gefahr des Klopfens. Damit bleibt auch der höchstmögliche Druck für die Arbeitsleistung gesichert.
Durch die Explosionsverbrennung wird Zeit eingespart, die anschließend für die Expansion ohne Wärmezufuhr genutzt wird.
Die Explosionsverbrennung hat es ermöglicht indirekt - über kleine Gemischportionen pro Hub,  die Verbrennungszeit zu verlängern. Anders gesagt: Es werden durch extrem hohe Temperaturen "kleine
Wärmemengen freigesetzt, die hohe Drücke erzeugen, die  übergangslos in die Expansion ohne Wärmezufuhr übergehen - (ohne Flammfront). 
Die kleinen Gemischportionen explodieren in eine variable Expansionsstrecke hinein, werden gepuffert - und expandieren ebenfalls  variabel - je nach Leistung. 
Am Scheitelpunkt des entstandenen sehr hohen Druckes im ersten Hubdrittel, ist die Druckumsetzung in Arbeit ausgeprägter als bei der 4-Takt - Verbrennung,  die durch Totpunkte behindert wird und zum Klopfen neigt. Der Druck baut isochor auf, und wirkt über einen relativ kurzen Hubweg annähernd isobar-adiabat zum Auspuffzeitpunkt ab. Die Arbeitsverrichtung ist um so effektiver je länger die Expansionsstrecke ist, die in diesem Falle variabel ist und von einem Maximum zurück, der Expansion ganz automatisch zugeordnet wird. Wird nur eine kurze Expansionsstrecke benötigt, so wird nur ein kurzes Stück der vorgegebenen Strecke zum expandieren benutzt.  Am Auspuffschlitz angekommen, soll der Restdruck nur das Auspuffen sicherstellen. Ausgepufft wird annähernd isochor. Dadurch sinkt die Temperatur schlagartig auf das niedrigste – noch mögliche Niveau ab.
Isobar - adiabat erklärt sich durch den kurzen Prozeßvorgang.
Es ist eine ungewöhnliche Erscheinung denn dieses Absinken auf Abgastemperatur  ist unabhängig von der Zylinderwandtemperatur. Versuche haben gezeigt, eine heiße Zylinderwand aus einem niedrig wärmeleitenden Werkstoff, wie es bei einer poröse Keramik der Fall ist,  verliert  nicht so schnell Wärme, wie der  Auspuff- Entspannungsvorgang abläuft. <Frage 3>

180d6.jpg (33029 Byte)

Siehe dazu auch <Prozeß- Diagramme>
Lt. Diagramm sinkt mit abnehmender Drehzahl der Arbeitsdruck am Kolben. Das ist von der Steuerung abhängig. Es ist aber auch   möglich, dass bei niedriger Drehzahl kräftig geladen wird und der Druck bzw. das Drehmoment steigt an.
Die veränderten Verbrennungsparameter bei der Eintakt- Explosionsverbrennung ermöglichen es, über den ganzen Drehzahlbereich an der Luftüberschußgrenze zu arbeiten. Dies trägt mit dazu bei den Wirkungsgrad zu verbessern. Die Bildung von Stickoxid (NOx) wird durch die sehr kurze Reaktionszeit, der kleinen Verbrennungsportionen, auf der untersten Grenze gehalten.
Ausgeprägt geschieht das bei den Verbrennungen in der Eintakt- Impulsradialturbine, denn auf die Leistung bezogen verdoppeln bzw. halbieren sich die zu verbrennenden Portionen.
Ein mageres Gemisch brennt bekanntlich langsam ab, deshalb ist eine "lange Verbrennungszeit" immer anzustreben, die der Ottomotor nicht bieten kann, weil die einzelnen Verbrennungsportionen acht bis sechzehnmal größer als bei der Explosionsverbrennung sind.                                                                                                                                                                     Im Eintaktmotor ist dieses Problem behoben. Die Explosionsverbrennung von Magergemisch im heißen Zylinder, wird nur mäßig verdichtet, und führt noch zu relativ guten Wirkungsgraden, aber bei verringerter Leistung. Die übliche hohe Verdichtung von Magergemisch beim Ottomotor führte dagegen nie zu überragend hohen Wirkungsgraden. Es wurde nur das Zündverhalten verbessert. 
die Verbrennung einer kleinen Gemischmenge, mit nachfolgender Expansion kommt einer Verbrennungszeitverlängerung gleich. Man muß nur für eine genügend lange Expansionsstrecke sorgen, die durch vergrößern vom Drehkolbenteilkreis entsteht.
Durch die Explosion der "kleinen Mengen" wird die Leerlauf- und Beschleunigungsanreicherung auf eine andere Frischluft Versorgungsbasis gestellt. Die reichlich vorhandenen Luftmengen in Verbindung mit kleinen Verbrennungsportionen machen es möglich, daß auch im Leerlauf eine saubere Verbrennung erzielt wird. Man muß im Leerlauf nicht mit Kraftstoff anreichern und kann auf eine Leerlaufanreicherung in diesem Falle verzichten, was bei der Abgasentlastung im Straßenverkehr von großer Bedeutung sein kann. Das geht nur mit dem heißen Tylinder.
                                                        _________________________________________

39

Die Heißkammer bzw. der wärmeisolierte Zylinder

Explosionsversuche in einem von außen elektrisch beheizten - glühenden Hohlraum ließen erkennen, dass unter günstigen Bedingungen eine Gemischzündung und Explosionsverbrennung zustandekommen kann. Es zeigte sich aber, dass die Zündung sehr unzuverlässig erfolgt, mit steigenden Ladedruck dann besser zündet. Ein Zusammenprall von zwei Gemischsäulen bei der Ladung verbessert das Zündverhalten, mit einer kurzen Verzögerung bis sich der Homogenisierungswirbel beruhigt hat.
 
Wie man erkennen kann waren die ersten  Ergebnisse und Erkenntnisse aus diesen Versuche nicht befriedigend, denn der glühende  Zylinder ohne Verdichtung war keine Garantie für eine zuverlässige Zündung.
Dies änderte sich, wenn der Zündvorgang durch einen leistungsstarken Dauerzündfunken unterstützt wurde, wurde die Zündzuverlässigkeit sofort besser.
Im Versuch wurde dies durch unterschiedliche Elektrodenabstände an den Zündkerzen erreicht.
Selbst bei einem Ladedruck von 2 bar, zündeten auch kleine Gemischportionen.
Daher sollten die Zündkerzen nicht nur beim Start eingesetzt werden, sondern auch im normalen Betriebszustand  beibehalten werden..
siehe: <Doppelzündkerzen>     <Heißkammer>

Der einfache Aufbau, die Form der Motorelemente begünstigen eine Konstruktion in Richtung wärmeisolierter Motor.
Es können wahlweise keramische aber auch metallische Hochtemperaturwerkstoffe verwendet werden. Eine leichte hohle Ausführung der Drehelemente erlaubt, dass solche Maschinenelemente auch im glühenden Zustand betrieben werden können. siehe; <Isolierter Motor>
Bei einem zu erwartenden Wirkungsgrad von 80%, spricht nichts dagegen, die Drehelemente und die Arbeitszelle glühend zu betreiben, ohne Gefahr zu laufen, die Temperatur würde sich übermäßig aufschaukeln. Die Drehkörper berühren sich gegenseitig nicht - und auch nicht zum Segmentzylinder, so dass Explosionsverbrennung und vor allem die unbegrenzte Expansion für eine technisch akzeptable, nicht zu hohe Temperatur sorgen.
Die schlagartige Entspannung in Drehrichtung ohne Totpunkte kommt einer Kühlung gleich.
Man muß sich dabei von der Vorstellung frei machen, daß es sich bei dieser Glut um einen glühenden massiven Körper handelt, der bis zur Nabe mit 500°C bis 800°C durchgehend glüht. Durch technische Keramiken, oder durch hohl gestaltete dünnwandige Drehelemente ist es möglich, eine sehr dünne Glutschicht von 0,2 – 0,5 mm an der Oberfläche zu erzeugen. Dies gelingt bei ausreichender Festigkeit, auf einem grob-porösen schlecht wärmeleitenden Unterbau der mit einer gut wärmeleitenden aufgesprühten   Metallschicht versehen ist.

Die so entstandene Eigenschaft einer Oberfläche bewirkt, dass nur eine geringe Wärmemenge benötigt wird, um die aufgespürte Metallschicht, oder eine Dünnwand zum glühen anzuregen.
Ab 200 bis 300°C an der Zylinder und Kolbenoberfläche verbessern den Wirkungsgrad erheblich.

Bei den hohen Explosionstemperaturen wird nur die Oberfläche eines derartigen Körpers schnell, auf einer oberen Randschicht auf ca.500°C, je nach Konstruktion auch bis 800°C aufgeheizt. Ab dieser Temperatur kommt es dann zur Selbstzündung ohne Zündkerzen, wenn   Zündnester vorhanden sind, die zweckmäßigerweise um die Zündkerzen als Ring plaziert werden können.
Zum Starten sind Zündkerzen in jeden Falle nötig, denn der Ladedruck beträgt nur 2 - 5bar.
Wie die Umsetzung aussieht, und wie eine Versuchseinrichtung aufgebaut werden kann, soll an der untenstehenden elektrisch beheizbaren Versuchseinrichtung gezeigt werden.

Bild 4   zeigt nicht nur das  Denkmodell, sondern die effektive Ausführung.
die schwarzen Linien sind die Drehelemente und Zylinder im rot-glühenden Zustand als Dünnwandausführung.
Man stelle sich einen theoretischen  Versuchsaufbau vor, der Rückschlüsse zu  einem wärmeisolierten Motor liefern kann.
Die untenstehende Dünnwand- Konstruktion wird in einem Glühofen untergebracht.

hohlr1.jpg (9854 Byte)

1  sind die Hohlräume der Drehkörper , 2 ist der Zylinderkörper ,  3 ist der Auspuff

Die Zylinderwand 2 für den Drehkolben liegt doppelt. Innen aus austenitischer Hochtemperaturlegierung (dünn), die sich an einen kräftigeren  Körper abstützt.
Dieses ganze Gebilde stellt den Motor da und ist voll wärmeisoliert untergebracht.
Der Verdichter liegt außerhalb im kalten Bereich.

Für Versuche und Messungen wird dieser Motor in einem  wärmeisolierten Glühofen (10) gut isoliert untergebracht.Die elektrische Leistung der Heizspiralen (9) kann wahlweise eingestellt werden.
Mit der  Heizleistung kann die Motorfunktion, und die Wärmeisolierung abstimmt werden.

 
                                                                                         hk versuch2.jpg (23482 Byte) bild

                                             
Dieser Glühofen kann, mit extern bezogener Druckluft über (1) getestet werden.
(2) ist die Kraftstoffzufuhr, die in  (3) aufbereitet wird.
Die mäßig warmen Abgase werden über (7) in den Rekuperator (5) geleitet und erwärmen über (1) die Frischluft oder das Gemisch.
Die Luft wird in (5) erwärmt und als Heißluft über (6) der Kraftstoffaufbereiutung (3) zugeführt.

Lager und Synchronzahnräder sind außerhalb, im kalten Bereich vorgesehen. Verdichter und Kraftstoffaufbereitung liegen gleichfalls im kalten Bereich.

Auf diese Weise ist ein sehr einfaches Versuchssystem entstanden, daß nicht gekühlt wird. Die nur niedrig verdichteten Gemischportionen werden im glühenden Zylinder explosionsverbrannt und können ohne Wärmezufuhr voll expandieren. Da kaum Wärmeverluste entstehen, reicht die verbliebene Wärme aus die Betriebstemperatur (Zylinderwandtemperatur) aufrechtzuerhalten.

Um genaue Werte ermitteln zu können ist dies durch die vorübergehende elektrische Beheizung des Systems möglich.

Der Motor kann durch Vakuumtaschen isoliert werden. Durch eine kleine, mit dem Motor mitlaufende Vakuumpumpe kann dann Unterdruck aufrechtgehalten werden. Das ist auch auf andere Isoliermöglichkeiten übertragbar.( Kugelpackung ).
Anschauliche Hilfe gibt der <Thermische Wirkungsgrad> bzw. die Korrektur über (T4).die Zylindertemperatur, so dass man auch hier beim erreichen von einem hohen Wirkungsgrad optimale Vergleichsmöglichkeiten hat.

Die Ladung erfolgt über Rückschlagventile  von beiden Seiten.
Das Gemisch ist gut homogenisiert, Vorgewärmt, verwirbelt beim Laden durch den Zusammenprall  und zündet je nach Wandtemperatur selbst, wird aber in der Regel durch Doppelzündkerzen unterstützt. (Die Zündkerzen sind nicht eingezeichnet). Es ist eine sehr kleine Gemischportion die in der Kammer (A) explodiert. Das Volumen dieser Explosionskammer ist zur Gemischportion relativ groß, so daß die Explosion gepuffert wird. <Platzpatronenprinzip>. Nachdem sich die Energie aus der <Pufferung>  in (A) verteilt hat, herrscht der Vorgegebene Arbeitsdruck. Wärmeenergie kann beim Puffern nicht verloren gehen, denn die Kammer ist Wärmeisoliert. - (B) ist das erste Expansionsdrittel - (C) das zweite Drittel - und (D) das letzte Drittel.

Prinzipskizze mit einem konventionellen Drehkolbenverdichter  oder für externe Druckluft.                                              
Beim Eintaktmotor ergeben sich durch die einfache Konstruktion viele Möglichkeiten zum Ziel zu kommen. Versuche mit keramischen Drehkörpern Kolben und Absperrwalzen haben viel Zeit in Anspruch genommen, um danach am Dünnwand- Konstruktionsprinzip anzukommen.

Beschreibung:
Die Zeichnung zeigt das abgewandelte Konstruktionssystem zu einem voll wärmeisolierten Eintaktmotor, bei dem die Lagerung im kalten Bereich liegt und die Gemischzufuhr durch die hohlen Motorwellen erfolgt. Diese Möglichkeit mußte an einem Beispiel demonstriert werden, denn es zeigte sich, dass bei einem gezielten  Konstruktionsanfang, viele Vorschläge zusammenkommen, die nicht alle festgehalten werden können.
Es sollen möglichst viele Anregungen zusammenkommen, um mögliche  Bedenken zu zerstreuen, die oft geäußert werden.
Beim <Wärmestau> in der Motormitte   wollten in der Diskussionen nicht verstummen. Die Motorläufer aus hitzefesten metallischen oder ferritischen Werkstoffen gefertigt, haben eine ausreichende Festigkeit die eine sichere Rohrkonstruktion erlauben. Aus Funktionsgründen kann die Ausführung schon bei 200°C gute Resultate aufweisen. Die dünnen Wandstärken erlauben bis 500°C d.h. Dunkelrotglut die Drehkörper und Zylinder zu betreiben.
Dieser Temperaturbereich ist für die meisten temperaturbeständigen Werkstoffe eine noch vertretbar günstige Temperatur.
Der Grundgedanke zu dieser Ausführung ist, die rotierenden Maschinenteile in der Explosions-Verbrennungskammer so auszuführen, dass diese leicht gebaut sind - und damit eine geringe spez. Wärme aufweisen.

Im  Betrieb erwärmen sich die relativ dünnen Wandstärken von den Zylinder- Außenwänden und den Drehkörpern sehr schnell auf  200°C ggf. auf Dunkelrotglut von ca. 500°C. Diese Temperatur kommt  Betriebstemperatur gleich, ohne dass man Probleme durch Klopferscheinungen zu befürchten hat.

Ab 200°C Ist bereits ist eine überproportionale Verbesserung des Wirkungsgrades festzustellen Siehe dazu <Wirkungsgradkorrektur>

Bild 5  zeigt einen Entwurf zu einem wärmeisolierten Eintaktmotor
der einen ausgefallenen Weg geht.
Die rot eingezeichnete Zylinderwand und die Drehkörper (1) und (2) sind gegen  die Motormitte, die Synchronzahnräder (4) durch Wärmebrücken wärmeisoliert, so auch gegen die Wellenlager (3).

Je nach Konstruktion können die Lage der Lager gegen die der Synchronzahnräder getauscht werden.

Der Verdichter mit der Kraftstoffaufbereitung liegt außerhalb des eigentlichen Motors. Die Ausführung des Verdichters ist weniger wichtig, man kann z.B.statt einem Eintaktverdichrer auch ein Roots-Verdichter verwenden, wenn die Steuerung durch einen Bypaß gegeben ist.

Die Hohlwelle (1) kann kräftig ausgeführt sein und nach dem Muster wie in Abb.6 zu sehen zusammengestellt sein.


           wmot1.jpg (41939 Byte)

bild

Das  normale Ablaufdiagramm wie unten kann übernommen werden. Richtiger aber wäre,  wie sich bei den Vorversuchen herausgestellte ist eine nicht - in allen Einzelheiten geklärte Diagrammform, 

 

180d6.jpg (33029 Byte)bild

die die Stauwärme im Zylinder nutzt.
Sollte die Zeit der Heißzelle bei hohen Drehzahlen nicht ausreichen, kann man die Drehkörper fächern.

daex1.jpg (15351 Byte)bild

Diese Fächerung ist mit der <Sandwichbauweise> einfach durchzuführen.

Siehe dazu <Eintaktprozesse>

Die Zusammenstellung der Rohrstücke für den Drehkolben

Der Entwurf zu diesem Motor zeigt den Aufbau bestehend  aus handelsüblichen austenitischen Nickel- Chrom und Nickel Chrom -Eisen-Legierungen zusammengesetzt ist, wie die Abbildung zeigt

Bild 6

rohrkon 2.jpg (10969 Byte)bild

                                         

Das kräftige Rohr (1) ist die Achse des Rotors die durch ein Zwischenstück durch Wärmebrücken isoliert ist und mit der Drehkolbennabe verbunden Ist.

Verbindung zur Drehkolbennabe. Teil 4

(2) ist die relativ dünnwandige Drehflügelnabe die hoch temperaturbeständig ist (bis 1000°C ) Genutzt werden aber nur Temperaturen von 200° bis max.500°C

Bild 7
rohrkon3.jpg (10792 Byte)
bild

                                             

Nach dieser Methode sind ggf.die hohlen Sperrwalzen zu befestigen.
         __________________________________________________________________________________

Ein anderer Konstruktionsvorschlag  

Siehe dazu die Beschreibung zur < Dünnwandausführung>

Die Zeichnung zeigt den einflügligen Drehkolben für den <270° Expansionsmotor>
Die Nabe 2  darf kräftig ausgeführt werden und kann ohne Stützscheibe 4 aufgeführt werden.
Auch in diesem Falle ist ein Unwuchtausgleich unproblematisch unterzubringen

konvor 4.jpg (13270 Byte) bild

Die seitlichen Taschen  5 nehmen die Abdichtlamellen 6 auf, die die axiale Dehnung abdichten
Im Versuch war das Ergebnis ohne Lamellen bereits sehr gut..

(1) verlängerte Hohlwellen,  (2) Glühschicht des Drehkolbens, (3) Stützelemente,
(8) ist  das aufgesetzte Flügel, ein  Rohrstück, das im System die Höchste Temperatur annimmt. 

Siehe dazu die Ausführungsmöglichkeiten konvor1.jpg (13137 Byte) bild  -

Das Bild zeigt ein Grundelement für Drehkolben und Sperrwalzen, das zusammengesetzt für viele Leistungsbereiche brauchbar ist.

41

Man nähert sich nun dem  vakuumisolierten WIM- Eintaktmotor, der in der vorgeschlagenen Richtung das Optimum der Motorentwicklung darstellt.
Motorenbauer  erwarteten nicht, dass es gelingen könnte einen Verbrennungsmotor in die Nähe von über 80 % Wirkungsgrad zu trimmen.
Die gemachte Vorgabe von ca.80% kommt nur deshalb  der Realität nahe, denn es wird versucht die Vollisolierung, durch eine Vakuumisolierung zu ersetzen oder zu kombinieren. Das kann durchaus  gelingen weil die im Motor erzeugte Wärme in sehr kleinen Portionen erzeugt wird und durch eine optimale Expansion  Arbeit leistet.

Die Ansicht zeigt den Motor mit drei Isolierschichten (3)  (10)  und (4), die die Explosions- Verbrennungswärme möglichst restlos nach außen, dem Gehäuse (1) zurückhalten sollen.
Neu bei dieser Isolierung ist der  Einbau eine Doppelwand aus Edelstahl (10) mit dem Anschluß (11) für  eine kleine Vakuumpumpe.
Siehe dazu auch  <Wärmeisolierung>

Ein Teil der Zurückgehaltenen Wärme soll die relativ dünne Segment- Zylinderwand  auf mindestens 200° bis 500°C aufheizen. (rot eingezeichnet)

Je nach Ausführung und Werkstoff sind Temperaturen bis 800°C möglich. Je höher diese Temperaturen angesetzt werden, um so kleinerer werden die   Gemischportionen und eine hohe Effektivität bleibt erhalten.

Bild 8  

Die vakuumisolierte  WIM- Heißzelle                  <Frage 18>

wimg.jpg (34527 Byte) bild

        

Skizze und Beschreibung  zum Motor.:

(1)  ist das  Motorgehäuse für die Heißzelle, das   Durchbrüche bzw. Öffnungen für die Funktionsanschlüsse hat. Dazu gehören, - beiderseitig vier Öffnungen (7) die Kanäle für die Gemischzufuhr-des im  Verdichter  aufbereiteten Kraftstoffs.

Die beiden Rohre (7) sind gleichzeitig Zwischenspeicher, die zwischen 2 und 5 bar Druck das Gemisch zum Laden bereithalten.
Die Umgebungstemperatur der Rohre (7) ist sehr warm, so dass, das strömende unter Druck stehende Gemisch zusätzlich Wärme aufnehmen kann und so zur indirekten Kühlung nur durch die Expansion beiträgt. Die Restwärme ist dem Aupuffdruck gleich und wird dem Rekuperator zur Gemischvorwärmung zugeführt.In (12) wird aus (7) durch einen Querkanal und über Rückschlagventile in den Zylinder geladen.

Durch zwei verlängerte Doppelzündkerzen (2) eine   Sonderausführung von 8 bis 10 mm Durchmesser wird die Zündung unterstützt und es kommt ohne jeglichen Totpunkt in die ungebremste Drehrichtung zur Explosionsverbrennung - mit übergangsloser Expansion.
Die Expansion innerhalb der Strecke (13) läuft ohne jegliche weitere Wärmezufuhr ab. (keine Flammfront)

Die Auspuff- Abgasrohre (8), die beiderseitig am Gehäuse (1) austreten, werden ggf.weiter zum Rekuperator geführt und heizen mit der Restwärme die bereits verdichtete Verbrennungsluft, oder das unter Druck stehende Gemisch auf. Dieses zusätzlich aufgeheizte Gemisch wird auf Abruf in den Ladekanälen (7) gespeichert. 

Die Vakuumisolierung kann dahin erweitert werden, das ganze Gehäuse mit der porösen Keramikisolierung zu evakuieren, die gesamte Isolierung verbessern würde.

Der Bypass im WIM - Motor
Die Zeichnung oben Bild 8 zeigt nur die vakuumisolierte  Heißzelle. Die Anordnung der Verdichter kann wie der Typ V-A-V  oder wie der Typ A-V-A erfolgen

 

                        bypass.jpg (17357 Byte)bild

Das
                  

vav.jpg (14476 Byte) bild

 

bypa1.jpg (14029 Byte)bild                                  

                              

Oder die Anordnung  Typ  A-V-A

Zündung           Kraftstoff            Zündung


ava.jpg (14269 Byte)bild

                                             WIM-             Verdichter mit           WIM-
                                          Heißzelle              Bypass              Heißzelle


Die WIM- Heißzelle  als  Eintakt - TYP D-A-D    (Druckluft - Arbeit - Druckluft)
Zeigt den stark schematisierten Motor - ohne die wichtige Wärmeisolierung.
Rot die Heißzelle, Gelb die Kraftstoffzuführung in den Zahnradkasten, Blau die extern verdichtete Verbrennungsluft 2 - 5 bar

         Bild 8

dad4.jpg (32786 Byte)bild
                                

Die Skizze zeigt den einfachen Motoraufbau, der sich durch das Weglassen der beiden Verdichter ergibt. Die Druckluft bis 5 bar aber auch höher, wird extern erzeugt und der  Kraftstoff wird erst im Getriebekasten aufbereitet.

In diesem Falle muß aber zwischen Getriebekasten bei der wärmeisolierten Ausführung (Heißzelle) eine Isolierschicht oder ein Vakuumhohlraum angebracht werden. Siehe Bild 5

 

42

Der Eintaktablauf in 10 Bildern Verdichtung und Arbeit laufen synchron.
Die Zellenanordnung des Ablaufs  
>> Verdichter Arbeit Verdichter <<! Typ VAV
                                                

Der Ablauf

Bild 1

verd1.gif (4050 Byte)
                                 
Wendepunkt  - Verdichtung (Anfang)
Beginn der Kraftstoffeinspritzung auf die Sperrwalzen (rot)
_______________________________________________________________________________

Bild 2

verd2.gif (4161 Byte)
                                  
Verdichtung Anfang und Ansaugung
Ladekanal und Rückschlagventile feststehend sind als Kreise angedeutet
_________________________________________________________________________

Bild 3

verd3.gif (4239 Byte)
                                  
Verdichtung und Ansaugung + Kraftstoffeinspritzung
Verdichtung in den Zwischenspeicher oder direkt des mechanisch
aufgearbeiteten Gemisches vor den Rückschlagventilen.
______________________________________________________________________________

Bild 4

verd4.gif (4312 Byte)
                                
Verdichtung halb + Ansaugung und Kraftstoffeinspritzung
mögliche Schlupfverluste verweilen auf der Kolbenrückseite im Zylinder
werden beim nächsten Hub ohne Gemischverlust mitverwendet
___________________________________________________________________________

Ladezeitpunkt zwischen Verdichter und Motorzelle 
Bild 5 und 6 zur gleichen Zeit

Bild 5

verd5.gif (4240 Byte)
                               
Verdichtungsende – Ansaugende

Ist die Stellung des Verdichterflügels kurz vor dem Wendepunkt
gleich ob direkt oder indirekt über den Zwischenspeicher geladen wird.
diese Drehkolben- Stellung, ist die Stellung zum Ladezeitpunkt  und Zündzeitpunkt
wie es das nächste Bild 6 der Arbeitszelle zeigt.
Verdichter zur Arbeit

6

                Stellung des Arbeitskolbens zum Ladezeitpunkt
                Dieser steht zum Verdichterkolben verschoben
                und läuft mit diesem synchron.

antr3.gif (4399 Byte)
Die gleichzeitige Explosion in Drehrichtung.Die Explosion ist gepuffert.
Das Drehventil ist noch offen- kurz nach diese Stellung schließt das Ventil*
oder es schleißen die Ventilblattfedern.

*Die Zündverzögerung reicht zum schließen Zünden und Schließen. Die beiden Vorgänge erfolgen fast gleichzeitig, und werden durch  Rückschlag- Federventile abgesichert
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Bild 7

antr4.gif (4430 Byte)
                                
Der Arbeitskolben hat bei geschlossenem Ventil
Nach der Explosion ist die erste halbe Expansionsstrecke durchlaufen.
hier wird die Hauptarbeit aus Explosion in Drehrichtung und
Expansion geleistet.
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Bild 8

antr5.gif (4385 Byte)
                              
Arbeiten – Expansionende und Ausschiebeende
Das zweite Drittel der Expansionsstrecke ist durchlaufen
(Die Ladebohrungen Kreise vor dem Drehflügel laufen im geschlossenen
Zustand mit) Ist ein Teil der variablen Expansion.
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Bild 9

antr6.gif (4269 Byte)
                              
Auspuffanfang und Ausschiebeende
Das letzte dritte Drittel der Expansionsstrecke ist durchlaufen und
der Auspuffkanal wird freigegeben

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Bild 10

antr1.gif (4103 Byte) 
                                                              

Wendepunkt (Arbeit)
                            Neuer Anfang für -Laden – Arbeit – Expandieren - Auspuffen
Bezeichnend für die Eintaktfunktion sind die beiden Bilder 5 und 6 die man sich als Transparentzeichnung übereinandergelegt vorstellen muß. Der Verdichterflügel und der Arbeitsflügel sind ca. 60° zueinander Verschoben. Der Arbeitskolben eilt vor.
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43

Fo 20

Der Eintakt Kreisprozeß

Der Eintaktkreisprozeß hat eine Beziehung zur Dampfmaschine, die eindeutig im Eintaktablauf. Laden - Expandieren- Auspuffen arbeitet.
Das Prinzip Auf einen Verbrennungsmotor anzuwenden, ist eine gewagte Angelegenheit, denn die Lehrmeinung sagt  es deutlich:
Man kann es drehen und wenden wie man will, der Gleichraum- oder Gleichdruckprozeß mit Wärmezufuhr d.h. mit einer relativ langsam durchbrennenden Flammfront (Otto - Viertaktprozeß) , bei einem minimalen Brennraumvolumen ist und bleibt der Prozeß mit dem höchsten Wirkungsgrad, der technisch "halbwegs" realisierbar ist. Führt man Wärme nicht im oberen Totpunkt zu, sondern davor oder danach, so führt das immer zur Verminderung des thermischen Wirkungsgrades.
Allerdings führt eine Wärmezufuhr vor dem oberen Totpunkt zu einer weiteren Kompression des Arbeitsmediums mit entsprechend ansteigenden Spitzendruck, - soweit die allgemeine Aussage, die gültig geblieben ist, - auch nach dem heutigen Stand der mit der Thermodynamik beschäftigen Ingenieure.

Dieser Spitzendruck ist es, der aus der Temperatur heraus Arbeit verrichten soll. Gleichzeitig ist der Spitzendruck seit Otto - bis heute das eigentliche Problem geblieben.
Denn wird zu früh vor dem Totpunkt gezündet gibt es zwei Möglichkeiten. Man bleibt unter der Explosionstemperatur oder der Motor klopft.
Zündet man genau am oberen Totpunkt setzt die Verbrennung zu spät ein. Explodiert- das Gemisch zu spät, ist es ein Nachklopfen auch nicht ausgeschlossen und die Arbeitsleistung wird durch Verkürzung Verbrennungszeit mindert.
Was also tun ?

0 Otto1.jpg (3158 Byte)

 

Der Otto- Prozeß oben  mit Gleichraumverbrennung zeigt im T-s Diagramm , unter der geschlossenen Prozeßkurve Schwarz, ist gelb die aufgewendete Wärmeenergie in kg cal. für die Verdichtung.Es ist   verlorene  Energie die über die Kuhlung abgeführt wird.
An der Prozeßkurve ist nicht erkennbar, daß bis an das Ende der Verbrennung  Wärme durch die mitlaufende Flammfront zugeführt wird, was nicht als adiabat zu bezeichnen ist.
Einwände weden mit dem Hinweis auf  das mechanisch abgenommene Indikator- Diagramm als Beweis richtig gerückt.

Vergleich der theoretischen Prozesse zum Indikatordiagramm
Adiabate 1 und Adiabate 3 kurze Explosionsverbrennung ohne Flammfrontunterstützung
Das Prozeßdiagramm entspricht der theoretischen - verlustlosen Leistung die nach dem thermischen Wirkungsgrad.

Ohne Flammfront kommt es zu keiner angemessenen  Arbeitsleistung aber der Wirkungsgrad würde  besser sein. (Das Feld zwischen Adiabate 1 und gestrichelt 3 ist sehr klein was auf geringe Arbeitsleistung schließen läßt)..
Soll die Adiabate 3 (gestrichelt) in Richtung Adiabate 2 verschoben werden, gibt es zwei Möglichkeiten: (a) Daß man mit mehr Kraftstoff die über die Kühlung verlorene Wärme ersetzt, wie es im Ottomotor praktiziert wird. Oder (b) man läßt wenig Kraftstoff wie bei der Adiabate 3 Explosionsverbrennen, kühlt den Kolben und Zylinder nicht, (wärmeisoliert ihn), den Motor. Danach Verschiebt sich die Adiabate 3 in Richtung Adiabate 2 und man hätte dann auf einem höheren Niveau auch ohne Wärmezufuhr wirklich expandiert - und so die gleiche Leistung erreicht.
Die Gleichdruckverbrennung wird so beschrieben :
Die Wärmezufuhr erfolgt bei annähernd konstanten Druck.
Richtiger wäre für den Viertaktprozeß: - der konstante Druck kommt erst durch die Wärmezufuhr (Flammfront) zustande.


                                         indikadi1.jpg (7994 Byte)


Das Bild zeigt den Unterschied -  Prozeß- zum   Indikatordiagramm. Die gestrichelt eingezeichnete Adiabate 3 ist von Interesse, denn diese würde dem Druckverlauf im Ottomotor ohne Flammfront entsprechen.
Die Adiabate ist nur deshalb eine Verbesserung, weil zwischen Adiabate 1 verdichten, und Adiabate  -2 Wärme zugeführt wird und so Kühl- und Expansionsverluste ausgeglichen werden.

Die Vorgänge die durch das Indikatordiagramm aufgezeichnet werden, zeigen den Druckverlauf im Zylinder. Ein reales Bild der Verbrennung, das nicht thermodynamisch korrekt ist, denn es wird Wärme zugeführt, die nicht abzulesen ist und ggf. bis in den Abgaskanal hinein ausbrennt.
Rückschlüsse auf die zusätzliche Wärmezufuhr sind nicht erkennbar. Dazu wäre ein Diagramm ohne Wärmezufuhr nötig, wie es angeblich der Carnot-Prozeß ist. Der Fehler, der in der Fachliteratur gezeigte Carnot -Prozeß ist ein Dampfprozeß - mit unveränderten Wärmeinhalt.

carnot1.jpg (2979 Byte)

 
Dieses Bild hängt sehr nachteilig dem Eintaktprozeß nach, der gezeigte Carnot-Prozeß der angestrebt werden soll, besteht wie gezeichnet aus Ladung und Expansion von Heißdampf.

Analog dazu müßte die Eintakt-Explosion ebenfalls als Ladung gesehen werden, so als würde an Stelle der Heißdampfladung, die auch ohne Wärmezufuhr erfolgt, die Explosion plus Expansion Arbeit verrichten. Die geringere Eintakt- Hubleistung, wird durch acht bis sechzehn effektive  Eintakthübe innerhalb zwei Umdrehungen bei einer bis zu drei Mal höhere Temperatur bzw. Druck auskompensiert.


Stets wird die Forderung gestellt konkret den Eintaktprozeß als Diagramm ähnlich den üblichen Darstellungen zu zeigen.  Denn man wird die Vermutung nicht los, der Eintaktprozeß wäre  in Wirklichkeit ein Zweitaktprozeß:
Nachfolgend der Versuch sich an den Vorgang heranzutasten:

Der Carnot - Kreisprozeß  und der Wirkungsgrad
Dem Wunsch zu entsprechen, für den Eintatmotor ein nachvollziehbares Prozess-Diagramm zur Erklärung heranzuziehen, ist nicht so einfach wie dies den Eindruck macht.
Für diese Erklärung müß man voraussetzen, dass der Motor Wärmeisoliert ist, so isoliert wie es die Expansionsdampfmaschine ist.
Danach kommt mit Sicherheit das Argument, auch hier kommt man nicht auf 80% Wirkungsgrad.
In Stichworten die Anrwort: Der Kesselwirkungsgrad multipliziert sich >Die Temperatur ist zu niedrig. > Die Wärmemenge pro Hub ist zu gering. > Der Hub ist  zu lang. > Die Hubfolge zu lang. > usw.

Für einen Ottomotor gilt der untenstehende Prozeß:

Unbenannt2.jpg (8842 Byte)

1 - 2   isotherme Dehnung
2 - 3  adiabate Dehnung  die Temperatur fällt von  TI   auf   TII  Arbeitsgewinn ohne Wärmezufuhr
3 - 4  isotherme  Verdichtung   Arbeitsaufwand
4 - 1  adiabate  Verdichtung   Temperatur steigt  von  TII wieder auf TI    Arbeitsaufwand.
Die gewonnene Arbeit des Carnot- Prozesses  ist die Fläche L0    1 - 2 -3 - 4

                                     TI - TII
Der Wirkungsgrad =           TI            

Um den thermischen Wirkungsgrad zu verbessern muß   TI   so hochgetrieben  werden wie es der Werkstoff zuläßt. Die Temperatur  TII   wäre dann die Umgebungstemperatur.

Demnach ist der Carnotprozeß der beste Arbeitsprozeß, wie man an der Rechteck - Form im T,s  Diagramm erkennen kann.
Als Erklärungshilfe habe ich einmal  das Ts - Diagramm mit 100%, d.h. mit 100% Wirkungsgrad als Bezugsgröße angegeben, was natürlich falsch ist - und auch falsch verstanden wurde.
Das Diagramm in quadratischer Form richtet sich nach der Maschine die zur Verfügung steht. Verliert die Maschine bzw. der Verbrennungsvorgang große Wärmemengen, die im Kreisprozeß ersetzt werden müssen, so wird das Feld im  Ts -Diagramm kleiner - und auch  nicht quadratisch sein.
Daraus folgt : Es ist eine adiabate Zustandsänderung anzustreben,  d.h. es darf möglichst wenig Wärme verloren gehen, also eine gute Wärmeisolierung vorhanden sein.

Eine isotherme Zustandsänderung zu schaffen ist praktisch unmöglich. Aber es ist in einem voll wärmeisolierten System in einem geschlossenen Kreislauf möglich - auf einen angehobenen Temperaturniveau mit wenig Zuwärme  das Arbeitsgas auf Temperatur zu halten. Dadurch können die adiabatischen Verluste  gering gehalten werden.In diesem Falle entsteht die Arbeit -annähernd nach isobaren Seite hin verschoben (d).
Im  p,v - Diagramm kann man sehen, dass nur hohe Drücke 
p1 zu  p3 die Arbeit verstärken.
Dabei sollte man beachten, dass nicht zu hohe Spitzendrücke entstehen - und so die mechanischen Verluste hoch werden.
Dies umgeht man am besten durch durch den  Drehkolben,  der gleichmäßig belastet werden kann und trotzdem eine leichte symetrische und feste   Konstruktion erlaubt.

Bild 2

vprozess2.jpg (14291 Byte)
            a                        b                     c                        c                           d

Der Carnotprozeß gilt als optimaler Prozeß. Wie oben angegeben wird dieser Prozeß als Beispiel für gute und daher anzustrebende Effizienz bei Verbrennungsmotoren herangezogen. In Wirklichkeit aber, gilt die gezeigte Kurve nur für überhitzten Dampf bei dem der Wärmeinhalt anders zu beurteilen ist, wie die Verbrennungsgase im Ottomotor. Es wird auf ca.1/5 von einem sehr langen Kolbenweg Heißdampf nachgeschoben, bevor der Schieber sperrt. Danach erst entspannt der Dampf in einem wärmeisolierten Zylinder ohne weitere Wärmezufuhr. So ist das oben gezeigte Diagramm zu verstehen.

Anders liegt der Fall beim Verbrennungsmotor. Die Temperatur wird unten gehalten um ein Klopfen zu unterbinden, was sicher nicht zur Verbesserung der Verbrennung beiträgt.

Mit dem Dieselprozeß nähert man sich angeblich am besten dem Carnot - Prozeß. Schneidet man im obigen Carnotprozeß die auslaufenden Adiabaten ab, die bei Heißdampf   "Adiabate" auch verdienen, dann bleibt ein Mittelstück der Kurve übrig, das dem Dieselprozeß sehr ähnlich ist.
Bezogen auf den Eintaktprizeß wird die Isobare 3 - 4 verlängert leistet Arbeit und fällt isochor ab

 

dediagr1.jpg (8960 Byte).
Bild 3

Das Bild versucht den Zusammenhang zu zeigen, um den Ablauf bei der Eintakt-Explosionsverbrennung vorstellbar zu machen, denn man hat für den Eintaktprozeß keine vergleichendes Prozeßdiagramm zur Verfügung.
Die Verdichtung auf 2 - 5 bar beginnt beim Eintaktmotor separat außerhalb vom eigentlichen Arbeitszylinder getrennt bei (1). > Bei Punkt (2), das ist der Ladepunkt und Zündzeitpunkt. Bei (2) erfolgt die Explosionsverbrennung (kleinster Gemischmengen) schlagartig und der Druck steigt steil nach oben, bei unbegrenzter Temperatur bis auf (3) an. Temperatur und Druck sind wesentlich höher als der Mitteldruck beim Dieselmotor. Mit 15 bar ca. doppelt so hoch.( auf Klopferscheinungen muß keine Rücksicht genommen werden)
Von (3) bis (4) wird keine Wärme wie beim Dieselmotor zugeführt, sondern es setzt sofort, aber nur wenig fallend die Expansion ein. Den Punkt (4) kann man sich als Bogen   vorstellen. Dann sieht der Ablauf annähernd so aus:

daex1.jpg (15351 Byte)

 

(35) Die Zündung erfolgt zwischen 2 und 5 bar, baut den Druck auf, der ähnlich dem Dampfdruck PD wirkt. Die Expansion erfolgt bei der Dampfmaschine mit Heißdampftemperatur von ca. 300°C, Bei der Eintaktexplosion bei ca. 1000°C ggf. auch höher.
Das sind Auffälligkeiten die auch den Eintaktmotor betreffen.
Nur allein der Hinweis, dass man einen Wirkungsgrad von 80 % bei einem Verbrennungsmotor für möglich hält, befremdet so stark, das man es besser unterläßt. Die den Wirkungsgrad zu verdreifachen oder sogar auf 80% zu kommen, rief natürlich mit Berechtigung die <Skeptiker> auf den Plan.
Prompt kam die Überlegung der Skeptiker  zustande, ein 200kW- Motor brauchte dann in diesem Falle sechzehn Mal weniger Treibstoff. Eine "Unmöglichkeit"!  Also mußte man mußte man versuchen möglichst ohne zu große Gedankensprünge, die Einstimmung auf das Thema versuchen.
Interessant ist, dass die andere "Unmöglichkeit" sechzehn Mal mehr Kraftstoff zu verschwenden weniger Skepsis erzeugt.
Bild 6



Die Expansionsdampfmaschine und die verwandtschaftlichen Eigenschaften, das Eintaktprinzip.
Der Eintaktmotor - eine Eintaktmaschine hat durch die Expansionsdampfmaschine   einen nachvollziehbaren Vergleich.
? Die Dampfmaschine ist eine Eintaktmaschine
? Es wird nur 1/5 Heißdampf geladen, der ohne weitere Wärmezufuhr,  auf 4/5 des Hubvolumens expandiert.
? Durch Hubverlängerung ist die Expansionsstrecke zu vergrößern
? Die Zylinder sind wärmeisoliert.
? Die Auspufftemperatur, damit der Auspuffdruck ist wesentlich
niedriger als der Ladedruck .
? Die Auspufftemperatur wird zur Vorwärmung des Speisewassers genutzt und kommt so der Arbeit zugute. Um dies zu unterstreichen sollte man das Prozeßdiagramm Betrachten

 

dadi1.jpg (16054 Byte)
Bild

             
PD = Dampfdruck entspannt bei der Volldampfmaschine in AVOLL
PE = Eintakt-Explosionsdruck der das Volumen VDE ca. 1/3 Hub
Einnimmt und je nach Kaltzelle oder Heißzelle auf 2/3 expandiert
          PV = die externe Verdichtung im Motor und im kalten Bereich, kann
                   aber auch Außerhalb erfolgen.


180d6.jpg (33029 Byte)

               U1= 1000 U/min      U2=1500 U/min       U3=2000 U/min      U4=3000 U/min

Ein Drehkolbenflügel durcheilt mit ca.6m/s 180°. Vom oberen Wendepunkt zum unteren Wendepunkt. (WP). Zur Arbeitsleistung wird nicht der ganze Weg genutzt. Für die beiden Wendepunkte gehen ca. 60° ab und es bleiben ca. 120° für Explosion und Expansion den eigentlichen Hub übrig. (LA) bis (HA) Laden (LA) und Zünden-den (HA) erfolgen gleichzeitig, die Zündverzögerung
bis zur Explosion sind berücksichtigt. Der Explosionsdruck steigt im unteren Dreh-Drehzahlbereich annähernd (isochor) bis zum Scheitelpunkt (S) an. Zwischen (S) = Maximaltemperatur (Maximaldruck) und (HE) = Hubende, expandiert der heiße Gasdruck und gibt Arbeit ab. Ausgepufft wird ab der Linie (HE) bei allen Drehzahlen.
Die rote Linie zwischen V und A trennt den kalten Verdichtungsvorgang von der heißen Arbeit, beide laufen synchron - gleichzeitig, aber ca. 50° - 60° verschoben ab.
Mit der Verdichtung (ES) bis zum Ladeanfang (LA), wird ein 50% - bis 75 % größeres-res Luftvolumen bereitgestellt wie das Hubvolumen des Arbeitszylinders.
Mit U1 einer relativ niedrigen Drehzahl von 1000 U/min kommt eine optimale Gemischladung zustande, die durch die hohe Explosionstemperatur einen hohen Druck aufbaut, der von (S) bis (HE) kurz und kräftig expandiert. Dieser Expansionshub leistet die Hauptarbeit. Ab (HE) dem Hubende wird ausgepufft.
Die blaue Auspufflinie ( HE ) kann bei der Konstruktion des Motors nach rechts verschoben werden, so dass für die Expansion genügend Reserve bleibt. Dies geht recht einfach, indem der Teilkreis am Drehkolben vergrößert wird.
Mit zunehmender Drehzahl U2, U3, U4, neigt sich die Explosionskurve , es wird mit hohem Druck, aber wegen der verkürzten Ladezeit weniger Gemisch geladen, die Expansionsstrecke wird zwar kürzer aber der hohe Wirkungsgrad bleibt erhalten. Die Leistung wird über den erhöhten Ladedruck und Drehzahl konstant gehalten.
Der entstehende Mitteldruck verändert sich mit der Drehzahl. Der Vorgang kommt einer automatischen Verdichtungsanpassung gleich.*
Das Auspuffen erfolgt schlagartig, annähernd isochor, so daß nach der intensiven isobaren  Arbeitsleistung die Auspuffgase am Austritt eine ungewöhnlich niedrige Temperatur aufweisen.

*Der Mitteldruck ist eine Druckangabe am Kolben die nicht gemessen, sondern die sich aus Leistung und Drehmoment errechnet.

Schlußbemerkung
Mit diesen Ausführungen soll die Entwicklung der Automobilmotore auf eine andere Spur geleitet werden, damit das Automobil  effektiver und damit sauberer werden kann.
Was in den vergangenen 120 Jahren für unrealisierbar gehalten wurde, der  "wärmeisolierte Verbrennungsmotor", wird als Eintaktkonzept vorgeführt, mit der Einschränkung dass bisher kein Prototyp gebaut wurde, die Funktion aber durch Vorversuche überprüft wurde.
Das Ausbaupotential für dieses Vorhaben ist sehr groß - und könnte bei diesem   richtungsweisenden Anstoß eine ungeahnte  Eigendynamik entwickeln, die nicht aufzuhalten wäre.
Die Zurückhaltung der Groß- und Automobilhersteller entspricht einer Machtkonservierung die einen kapitalschwachen  Erfinder ruinieren kann.
Mit dieser CD werden die ersten Schritte sichtbar gemacht, - und es bleibt abzuwarten wann an der Startlinie Bewegung eintritt.  - Das Lizenzangebot - gilt weiter.
Der Einstieg zur Eintaktentwicklung besteht aus einer gut vorgearbeiteten   Erfindung. Der Großindustrie, bzw der Automobilindustrie ist ein unakademisches Urteilsvermögen zu wünschen, um das akademisch eingefahrene Denken zu ändern.
Die Anwendung von Wasserstoff als Kraftstoff ist absolut richtig, nur darf dieser nicht über Atomstrom produziert werden, wie es lt.<Memorandum>" die deutschen Professoren gerne sehen würden.
Das ist nicht nur sehr verlockend, sondern ist leider auch - "todernst" - gemeint.

Gleich wie die zukünftige Energiebeschaffung aussehen  mag, selbst bei der  nichtkonventionelle Energienutzung, besonders da, muß gegen Verschwendung angegangen werden. Alle Wege in diese Richtung sollte man bei aller Sparsamkeit -  zusammen mit dem Wirkungsgrad sehen
Bei nachwachsenden natürlichen Energiequellen ist wichtig  einen effizienten   Motor zur Verfügung zu haben.
Mit dem " wärmeisolierten  Eintaktmotor " könnten alle diese Überlegungen gelingen. So könnte der Wasserstoff als Energie besser durch den Eintaktmotor, als durch die Brennstoffzelle  genutzt werden,

Die Idee zum "Eintaktmotor" ist das Resultat  vieler Vorversuche.
Der neue Weg erscheint zwar verwegen, wenn am Ende der Entwicklung ein ein voll wärmeisolierter Motor stehen soll.
Einen Arbeitszylinder mit glühendem Innenleben zu betreiben sprengt die Vorstellung der Fachleute und schärft die Kritik. Festigkeit- Verbrennungs- und Verschleißprobleme sind die bekannten Gegenargumente.
An der Peripherie der Diskussionen zeigt es sich, das Entwicklungspotential, Eintaktmotor scheint unerschöpflich zu sein. Auf jeden Fall ist ist die Realisierung möglich.
Ein Beweis sind die aufgezeigten Möglichkeiten in der <Anwendung> die  teilweise mehr Interesse als der Motor selbst erwecken.

Diese  Eintakt- Vorschläge werden so lange gültig bleiben, bis der Wirkungsgrad der Motore verdoppelt oder verdreifacht ist. Ob dies durch den Eintaktmotor, oder einen anderen noch zu entwickelten Motor geschieht ist gleich. Nur sind andere - bessere Alternativen bisher nicht sichtbar, deshalb bleibt es vorläufig bei der Eintakt- Lösung.
Die auf dieser CD-ROM festgehaltene Vorarbeit erhebt keinen Anspruch ein Fachbuch zu sein.
Es soll nur helfen das festgefahrene uneffektive Viertaktprinzip zu verlassen. Erst danach, kann daraus ein umfangreiches Fachbuch entstehen.
Weitere Änderungen werden sicher  nicht ausbleiben. Es steht aber  jetzt schon fest, dass diese Vorschläge so lange gültig bleiben, bis andere bessere Alternativen sichtbar angegangen werden kann.
Das Vorhaben schien anfangs überzogen zu sein, denn mit dem Gedanken zu spielen und sich anzufreunden, ein Wirkungsgrad von  80% ist bei einem Automobilantrieb zu schaffen, rückte aber mit dem wärmeisolierten Motor in greifbare Nähe.
Steckengebliebene Entwicklungen wie die Gasturbine, der Stirlingmotor, der Dampfmotor bekommen durch das Eintaktsystem einen neuen Auftrieb.
Man man es dreht und wendet, eine Verbesserung vom Wirkungsgrad bei der inneren Verbrennung geht zum wärmeisolierten  Motor.
 
Man sollte sich bei dieser folgenschweren Aufgabe an der "Franklinschen Geisteshaltung" orientieren, 
Ein gelernter  Seifensieder erfand seinerzeit den Blitzableiter, ließ diesen aber nicht patentieren. Danach gefragt, antwortete er: Ich möchte nicht reich werden, ich habe mein Auskommen, ich möchte nur, dass die Gehöfte der Farmer bei Blitzschlag nicht abbrennen! So gesehen ist es gleich,  von wo der Anstoß für eine Erfindung ausgeht. 
Ob diese Geisteshaltung heute noch möglich ist ?
Bedenke: Die mineralische Energie ist Gottes Energiekredit auf Zeit.

Deshalb ist es sehr wichtig die nächste Generation mit dem Problem eines Energie-Sparmotors  bekannt zu machen. Unverantwortlich wäre es diese   Entwicklung zu ignorieren.
 

     


Das "<Memorandum>" der Professoren gibt eine Lösung vor, die sehr verlockend ist, aber auch - "todernst" - gemeint ist.

Walter   Müller
 
<Risikobeurteilung>
    < 189 > < 001>  < 187>

Dieser Ablauf gilt für das Eintaktkonzept Siehe dazu:

<Erklärungen zum bewegten Bild>

Die am Ende der Erklärung beigefügten <Diagramme> runden die Erklärungen ab.

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Nimmt man statt einem   zweiflügligen einen einflügligen Drehkolben mit einer langen Expansionsstrecke, ist das ein kostengünstiger Weg zum Prototyp. 

< Der Expansionsmotor V - A - V  270° >

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                                                         ENDE