DE212018000430U1

DE212018000430U1 - Drehkolbenverbrennungsmotor

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Publication number: DE212018000430U1
Application number: DE212018000430.7U
Authority: DE
Original assignee: Look For The Power LLC
Current assignee: LOOK FOR THE POWER, LLC, IRMO, US
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2021-06-22
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: WO2020117205A1; US20210003072A1

Abstract

Motor, der Folgendes umfasst:
(a) einen Verdichter zur Erzeugung eines Stroms von druckbeaufschlagtem Oxidationsmittel;
(b) ein Kraftstoffmischsystem in Strömungsverbindung mit dem Verdichter zum Vermischen von Kraftstoff mit dem druckbeaufschlagten Oxidationsmittel zur Erzeugung eines Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs;
(c) eine Brennkammer, die zur Aufnahme des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs ausgeführt ist;
(d) mindestens ein Zündsystem, das mit der Brennkammer verbunden ist, zum Entzünden des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs in der Brennkammer;
(e) einen Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der Brennkammer zum Empfangen von durch die Verbrennung des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs erzeugtem Abgas; und
(f) eine Turbine mit einer Drehwelle und mehreren Turbinenschaufeln, die stromabwärts der Brennkammer zum Empfangen des Abgases verbunden ist, wobei die Fluidkraft des Abgases durch den Auslasskanal bewirkt, dass die Turbinenschaufeln die Welle drehen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verbrennungsmotoren, die aus der Energie, die durch Entzünden eines druckbeaufschlagten Gemisches aus Kraftstoff und Oxidationsmittel erzeugt wird, eine Drehbewegung erzeugen.
Die Erzeugung einer Drehbewegung ist ideal bei Beförderungsanwendungen, wie z. B. Fahrzeugen, Booten, Luftfahrzeugen und Lokomotiven, sowie anderen Industrieanwendungen, wie z. B. Energieerzeugung, Gasverdichtung oder mechanischen Antrieben. Historisch gibt es zwei Arten von Verbrennungsmotoren: kontinuierliche oder intermittierende Verbrennung.
Verbrennungsmotoren mit kontinuierlicher Verbrennung sind durch eine konstante kontinuierliche Verbrennung von Kraftstoff und Oxidationsmittel gekennzeichnet. Beispiele für Verbrennungsmotoren mit kontinuierlicher Verbrennung sind Gasturbinen, Düsentriebwerke, Dampfmaschinen und Dampfkessel. Viele Verbrennungsmotoren mit kontinuierlicher Verbrennung können die Verbrennungsenergie direkt in eine Drehbewegung umwandeln, was sehr vorteilhaft ist. Obgleich viele davon spezifische nützliche Anwendungen, wie z. B. Luftfahrt und Energieerzeugung, haben, sind sie bei anderen Industrie- und Beförderungsanwendungen mit Problemen behaftet. Obgleich sowohl Gasturbinenals auch Düsentriebwerkkonzepte in Kraftfahrzeuge implementiert worden sind, haben die Probleme hinsichtlich Technik, Kosten und Wirkungsgrad den Übergang dieser Technologie in die Massenproduktion und den Gebrauch verhindert. Das Leistungsgewicht und der Gesamtwirkungsgrad von Gasturbinen, besonders bei verkleinerten, ist besonders problematisch für Fahrzeuge, die für die Verwendung von einem durchschnittlichen Verbraucher konstruiert sind. Weiterhin verhindern auch Sicherheitsbedenken in Bezug auf das Einsaugen von Fremdkörpern in die Turbine und die Abgaswärme die Verwendung dieser Arten von Motoren bei Fahrzeugen.
Verbrennungsmotoren mit intermittierender Verbrennung sind durch eine Folge thermodynamischer Ereignisse zum Füllen und Druckbeaufschlagen des Raums, in dem die Entzündung und Verbrennung erfolgen wird, gekennzeichnet. Während sich dieser Zyklus wiederholt, ist die Entzündung nicht konstant, sondern läuft stattdessen in einem Zyklus ab. Verbrennungsmotoren mit intermittierender Verbrennung bilden zwei Untergruppen: Hubkolbenmotoren, wie z. B. der Zweitakt- und der Viertaktmotor, und Drehkolbenmotoren, wie z. B. der Wankelmotor.
Herkömmliche Hubkolbenmotoren sind die am häufigsten eingesetzten Motoren aufgrund ihrer Anwendung bei landbasierter Fahrzeugbeförderung. Diese Motoren laufen mit Kolben und einer Kurbelwelle, die die Verbrennungsenergie in eine lineare mechanische Hubbewegung und letztlich in eine mechanische Drehbewegung umwandeln. Ein Großteil der durch die Verbrennung erzeugten Energie wird letztlich bei dem Prozess der Umwandlung der linearen Hubbewegung in die Drehbewegung einer Welle verschwendet und geht verloren. Die Umwandlung einer linearen Hubbewegung in eine Drehbewegung beschränkt die Drehzahlen, die erzielt werden können. Diese Motoren haben zahlreiche bewegliche Teile, die aufgrund normaler Abnutzung und Verschleiß gewartet und ausgetauscht werden müssen. Es gibt auch andere Schwächen, wie z. B. Vibrationen und Geräusche.
Moderne Drehkolbenmotoren, wie der Wankelmotor, sind seit den 1950'er Jahren Gegenstand extensiver Forschung und Entwicklung. Das Konzept besteht darin, intermittierende Verbrennung zur Erzeugung einer kontinuierlichen Drehbewegung zu verwenden. Die grundlegende Konstruktion ist ein exzentrisches ovalartiges Gehäuse, das drei Kammern und einen exzentrischen dreiseitigen Rotor umfasst, wobei sich der Rotor dreht, wenn eine Verbrennung in den Kammern erfolgt. Ein kolbenloser Motor, der eine Drehbewegung direkt aus intermittierender Verbrennung erzeugt, weist gegenüber Hubkolbenmotoren viele Vorteile auf, wie z. B. ein höheres Leistungsgewicht, insgesamt kleinere Grundflächen, keine sich hin- und herbewegenden Teile, die Fähigkeit der Erzielung höherer Umdrehungen pro Minute und Betrieb mit viel weniger Vibrationen. Obgleich das Konzept beschränkten Erfolg hatte, haben viele Probleme das Konzept belastet und die Massenumstellung von herkömmlichen Hubkolbenmotoren, die bei Fahrzeugen verwendet werden, verhindert. Schwierigkeiten bei der Abdichtung zwischen den Kammern, langsame Verbrennung aufgrund der ungleichförmigen Form der Kammern und Bewegung der Kammern, die ungleichmäßiges Brennen verursacht, sind Probleme, die zu schlechter Kraftstoffökonomie und hohen Emissionen führen. Derzeit gibt es weltweit wenig, oder gar keine, Unterfangen zur Weiterentwicklung oder Herstellung des Wankel-Drehkolbenmotors.
Es besteht Bedarf in der Technik an einem kolbenlosen reibungsarmen Drehkolbenmotor, bei dem intermittierende Innenverbrennung zur Erzeugung einer Drehbewegung einer Welle eingesetzt wird.
Kurzdarstellung der Erfindung
Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen kolbenlosen reibungsarmen Drehkolbenmotor, bei dem intermittierende Innenverbrennung zur Erzeugung einer Drehbewegung einer Welle eingesetzt wird, bereitzustellen.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei den nachstehend angeführten beispielhaften Ausführungsformen durch Bereitstellen eines Motors mit einem Verdichter zur Erzeugung eines Stroms von druckbeaufschlagtem Oxidationsmittel, einem Kraftstoffmischsystem in Strömungsverbindung mit dem Verdichter zum Vermischen von Kraftstoff mit dem druckbeaufschlagten Oxidationsmittel zur Erzeugung eines Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs, einer Brennkammer, die zur Aufnahme des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs ausgeführt ist, mindestens einem Zündsystem, das mit der Brennkammer verbunden ist, zum Entzünden des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs in der Brennkammer, einem Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der Brennkammer zum Empfangen von durch die Verbrennung des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs erzeugtem Abgas und einer Turbine mit einer Drehwelle und mehreren Turbinenschaufeln, die stromabwärts der Brennkammer zum Empfangen des Abgases verbunden ist, wobei die Fluidkraft des Abgases durch den Auslasskanal bewirkt, dass die Turbinenschaufeln die Welle drehen, erzielt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung steht ein Generator mit der Turbine in Verbindung und ist dazu ausgeführt, Energie aus der Drehung der Welle zu erzeugen und dem Verdichter Energie zuzuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kraftstoffmischsystem ein Venturirohr.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung tritt das Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemisch durch eine Eintrittsvorrichtung in die Brennkammer ein, die verhindert, dass druckbeaufschlagtes Abgas zurück in den Verdichter strömt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Zündsystem eine Zündkerze.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Zündsystem mehrere Zündkerzen mit einer vorbestimmten Zündfolge.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Auslasskanal ein Druckablassventil und eine Abgasleitung zum Transportieren des Abgases zur Turbine.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Auslasskanal mit einer Abgasleitung verbunden, die eine Düse für das Austreten des Abgases und Anlegen von Fluiddruck an die Turbinenschaufeln umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Brennkammer mehrere Auslasskanäle in Strömungsverbindung mit der Turbine.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemisch zu mehreren Brennkammern transportiert, die jeweils mindestens einen Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der Turbine umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Turbinenwelle mehrere Turbinenschaufelstufen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Motor mindestens eine zusätzliche Turbine, die stromabwärts der Brennkammer verbunden ist, zum Aufnehmen des Abgases auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Schwungrad mit der Turbine verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter vergleichsweise kleinerer Motor stromabwärts der Turbine zum Auffangen zusätzlicher Energie verbunden, umfassend: eine zweite Brennkammer, die zur Aufnahme des druckbeaufschlagten Abgases ausgeführt ist, ein zweites Zündsystem, das mit der zweiten Brennkammer zum Entzünden des Abgases in der zweiten Brennkammer verbunden ist, einen zweiten Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der zweiten Brennkammer zum Empfangen durch die Verbrennung des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs erzeugten Abgases und eine zweite Turbine mit einer zweiten Drehwelle und mehreren zweiten Turbinenschaufeln, die stromabwärts der zweiten Brennkammer zum Empfangen von Abgas verbunden ist, wobei die Fluidkraft des Abgases durch den zweiten Auslasskanal bewirkt, dass die zweiten Turbinenschaufeln die zweite Turbinenwelle drehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Motor einen zweiten Verdichter, der zwischen der Turbine und der zweiten Brennkammer positioniert ist, auf, der zum Empfangen des Abgases aus der Turbine und Erzeugen eines Stroms druckbeaufschlagten Abgases ausgeführt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Motor bereitgestellt, der Folgendes umfasst: einen Verdichter, der einen druckerzeugenden Abschnitt und einen Reservoirabschnitt zur Erzeugung eines Stroms von druckbeaufschlagtem Oxidationsmittel umfasst, ein Kraftstoffmischsystem, das zwischen dem druckerzeugenden Abschnitt und dem Reservoirabschnitt des Verdichters zum Vermischen von Kraftstoff mit einem Oxidationsmittel zur Erzeugung eines Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs in dem Reservoirabschnitt positioniert ist, eine Brennkammer, die zur Aufnahme des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs von dem Reservoirabschnitt des Verdichters ausgeführt ist, mindestens ein Zündsystem, das mit der Brennkammer zum Entzünden des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs in der Brennkammer verbunden ist, einen Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der Brennkammer zum Empfangen von durch die Verbrennung des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs erzeugtem Abgas und eine Turbine mit einer Drehwelle und mehreren Turbinenschaufeln, die stromabwärts der Brennkammer zum Empfangen des Abgases verbunden ist, wobei die Fluidkraft des Abgases durch den Auslasskanal bewirkt, dass die Turbinenschaufeln die Welle drehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Motor bereitgestellt, der Folgendes umfasst: einen Verdichter zum Erzeugen eines Stroms von druckbeaufschlagtem Oxidationsmittel, eine Brennkammer, die zur Aufnahme des druckbeaufschlagten Oxidationsmittels ausgeführt ist, ein Kraftstoffmischsystem in Verbindung mit der Brennkammer zum Einspritzen von Kraftstoff in die mit dem druckbeaufschlagten Oxidationsmittel gefüllte Brennkammer, wodurch ein druckbeaufschlagtes Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemisch erzeugt wird, einen Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der Brennkammer zum Empfangen durch die Verbrennung des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs erzeugten Abgases, eine Turbine mit einer Drehwelle und mehreren Turbinenschaufeln, die stromabwärts der Brennkammer zum Empfangen des Abgases verbunden ist, wobei die Fluidkraft des Abgases durch den Auslasskanal bewirkt, dass die Turbinenschaufeln die Welle drehen, und wobei das druckbeaufschlagte Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemisch durch Wärme entzündet wird, die aufgrund der Verdichtung erzeugt wird, sobald eine vorbestimmte Temperatur oder ein vorbestimmter Druck in der Brennkammer erreicht ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Kraftstoffmischsystem durch ein Verbrennungszeitpunktsteuersystem basierend auf Temperatur- und Druckeingaben von der Brennkammer gesteuert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Verbrennungszeitpunktsteuerung durch ein elektrisches Zeitpunktsteuersystem, ein mechanisches Zeitpunktsteuersystem oder ein Unterdruck-Zeitpunktsteuersystem erfolgen. Elektrische Zeitpunktsteuersysteme können auf einem mechanischen Zeitpunktsteuersystem basieren. Beispiele für ein elektrisches Zeitpunktsteuersystem können einen Computer umfassen, der Eingaben, wie z. B. Zeitdauer, Druck in einer Brennkammer, Drehzahl des Rotors, Temperatur des verbrannten Abgases, Oxidationsmittelvolumen, das den Verdichter verlässt, und Volumen von zugeführtem Kraftstoff empfängt. Mechanische Zeitpunktsteuersysteme können Riemen, Zahnräder oder andere geeignete Mittel zur Zündzeitpunktsteuerung umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Kühlsysteme zur Reduzierung der Temperatur eines der Elemente der Erfindung enthalten. Kühlsysteme können in oder bei der Brennkammer, dem Auslassventil, der Abgasleitung, der Düse, der Rotorwelle und den Turbinenschaufeln enthalten sein. Beispiele für Kühlsysteme umfassen Flüssigkeitskühlung, Luftkühlung, Verdampfungskühlung, Rohrschlangen und Wärmetauscher.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Motor mit Dieselkraftstoff oder einer ähnlichen Art von Kraftstoff, die Zündung und Verbrennung basierend auf Druck erzielt, anstatt ein separates Zündsystem zu erfordern, laufen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird bei Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen am besten verständlich; in den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Darstellung des Motors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung des Motors gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematische Teildarstellung des Motors, die eine alternative Brennkammerkonfiguration mit mehreren Zündkerzen zeigt;
4 eine schematische Teildarstellung des Motors, die eine alternative Konfigurationen mit mehreren Brennkammern zeigt;
5 eine schematische Teildarstellung des Motors, die eine alternative Turbinenwelle mit mehreren Turbinenschaufelstufen zeigt; und
6 eine schematische Teildarstellung des Motors, der mit einem vergleichsweise kleineren Motor verbunden ist.

Detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform
Die vorliegende Erörterung ist eine Beschreibung lediglich beispielhafter Ausführungsformen und soll keine Beschränkung der weitläufigeren Aspekte der vorliegenden Erfindung darstellen. Das folgende Beispiel wird zur genaueren Veranschaulichung der Erfindung bereitgestellt und soll nicht als Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung aufgefasst werden.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen übereinstimmende Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten hinweg dieselben Elemente kennzeichnen, zeigt 1 den Motor 10. Der Motor 10 umfasst einen Luftverdichter, der aus einem druckerzeugenden Abschnitt 20 und einem Reservoirabschnitt 22 zusammengesetzt ist. Der Luftverdichter 20, 22 nutzt traditionelle Hubkolbentechnologie, jedoch sind auch andere Luftverdichtertechnologien anwendbar. Der Luftverdichter 20, 22 führt einer ersten Leitung 30 verdichtete Luft oder irgendein angemessenes Oxidationsmittel zu. Die erste Leitung 30 umfasst ein Venturirohr 40, wo Kraftstoff zur Erzeugung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs mit der Luft vermischt wird. Kraftstoff wird durch einen Kraftstoffeinlass 42 in das Venturirohr 40 eingeleitet. Beispiele für Kraftstoff umfassen Benzin, Kerosin, Alkohol, Ethanol, Dieselöl und Altspeiseöl. Das Venturirohr 40 kann ein herkömmlicher Vergaser, wie z. B. einer, der in einem Rasenmäher oder Kraftfahrzeug verwendet wird, sein.
Das Kraftstoff-Luft-Gemisch bewegt sich durch den Rest der ersten Leitung 30 und in eine Brennkammer 60 durch ein Eintrittsventil 50. Bei der beispielhaften Ausführungsform dient das Eintrittsventil 50 als Beispiel für eine von mehreren möglichen Konstruktionen zur Verhinderung des Einstauens des Drucks aus der Verbrennung in den Verdichter. Sobald das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer 60 ist, entzündet eine Zündkerze 70 das Gemisch in der Brennkammer 60. Es können auch andere Arten von Zündsystemen, wie z. B. eine Laserzündvorrichtung, anstatt der Zündkerze 70 verwendet werden.
Durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs erzeugte Abgase treten dann durch ein Austrittsventil 52 aus der Brennkammer 60 aus und in eine zweite Leitung 32. Das Austrittsventil 52 dient dazu, sicherzustellen, dass die Kraft der Verbrennung nach außerhalb der Brennkammer 60 gerichtet wird. Beispiele umfassen ein einfaches Rückschlagventil, elektronische oder federgesteuerte Ventile und andere Vorrichtungen, die dieser Druckabbaufunktion dienen. Die Gase treten dann durch eine Düse 54, die zu an einer Turbinendrehwelle 82 angebrachten Turbinenschaufeln 80 gerichtet ist, aus der zweiten Leitung 32 aus. Die durch die Verbrennungsabgase erzeugte Fluidkraft bewirkt, dass die Turbinenschaufeln 80 die Turbinenwelle 82 drehen. Die Drehung der Turbinenwelle 82 kann dazu verwendet werden, für die Drehung zu sorgen, die für Räder an einem Fahrzeug, einen Riemen, eine Kette, Zahnräder und viele andere Anwendungen erforderlich ist. Ein Generator, wie z. B. ein elektrischer Generator, kann auch von der Turbinenwelle 82 dahingehend gespeist werden, den Verdichter 20, 22 mit Energie zu versorgen.
2 zeigt eine alternative Variation des Motors 10, bei der das Venturirohr 40 zwischen dem druckerzeugenden Abschnitt 20 und dem Reservoirabschnitt 22 des Luftverdichters 20, 22 positioniert ist. Bei dieser Alternative transportiert die gesamte erste Leitung 30 das Kraftstoff-Luft-Gemisch von dem Reservoirabschnitt 22 durch das Eintrittsventil 50 in die Brennkammer 60.
3 zeigt eine alternative Variation des Motors 10, bei der die Brennkammer 60 mehrere Zündkerzen 70 aufweist. Diese Zündkerzen 70 sind verbunden und entzünden das Kraftstoff-Luft-Gemisch basierend auf einer Zündfolge. Diese Folge wird basierend auf der Position der Zündkerzen 70, dem Volumen der Brennkammer 60, dem Druck des Kraftstoff-Luft-Gemischs in der Brennkammer 60 und vielen anderen Variablen bestimmt. Die Folge kann im Voraus bestimmt oder in Echtzeit von einer Steuerung (nicht gezeigt) berechnet werden.
4 zeigt eine alternative Variation des Motors 10, bei der die Brennkammer 60 aus mehreren separaten Brennkammern 60A zusammengesetzt ist, die jeweils eine Zündkerze 70A, ein Eintrittsventil 50A und ein Austrittsventil 52A aufweisen. Jedes Austrittsventil 52A steht mit einer separaten Abgasleitung 32A in Strömungsverbindung. Die Abgase strömen durch die separaten Abgasleitungen 32A hindurch und treten durch separate Düsen 54A aus, um letztlich eine Fluidkraft auf verschiedene Schaufeln 80 an der Turbinenwelle 82 auszuüben. Obgleich 4 vier separate Brennkammern 60A gleicher Größe zeigt, können die Anordnung und relativen Größen jeder separaten Brennkammer 60A variieren.
5 zeigt eine alternative Variation des Motors 10, bei der die Turbinenwelle 82 mehrere Turbinenschaufelstufen 81 aufweist. Jede dieser Turbinenschaufelstufen 81 kann die Verbrennungsabgasfluidkraft zum Drehen der Turbinenwelle 82 empfangen. Dies kann entweder durch Teilen der Abgasleitung 32 gemäß der Darstellung in 1 und 2 oder durch die separate Abgasleitungen 32A von der Konfiguration mit den mehreren Brennkammern 60A gemäß der Darstellung in 4 erzielt werden. Jede Turbinenschaufelstufe 81 weist dieselbe Anzahl an Schaufeln 80 auf, jedoch können alternative Ausführungsformen variierende Mengen an Schaufeln 80 pro Stufe 81 zu Optimierungszwecken aufweisen. Beispielsweise kann die Anzahl an Schaufeln 80 pro Turbinenschaufelstufe 81 im stromabwärtigen Verlauf von der Düse 54 aus reduziert werden.
Gemäß der Darstellung in 6 kann ein weiterer vergleichsweise kleinerer Motor 100 dahingehend positioniert sein, zusätzliche Energie in den Verbrennungsabgasen aufzufangen, nachdem die Verbrennungsabgase aus dem Motor 10 ausgetreten sind. Dieser kleinere Motor 100 weist auch einen Verdichter 120, 122, eine erste Leitung 130, ein Venturirohr 140, ein Eintrittsventil 150, eine Brennkammer 160, eine Zündkerze 170, ein Austrittsventil 152, eine Abgasleitung 132, eine Düse 154 und eine Turbinenwelle 182 mit mehreren Turbinenschaufeln 180 auf.
Es ist ein Motor gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen und Beispiele beschrieben worden. Verschiedene Einzelheiten der Erfindung können geändert werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Des Weiteren wird die vorstehende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und der besten Umsetzungsweise der Erfindung lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht zur Beschränkung bereitgestellt; die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.

Claims

Motor, der Folgendes umfasst: (a) einen Verdichter zur Erzeugung eines Stroms von druckbeaufschlagtem Oxidationsmittel; (b) ein Kraftstoffmischsystem in Strömungsverbindung mit dem Verdichter zum Vermischen von Kraftstoff mit dem druckbeaufschlagten Oxidationsmittel zur Erzeugung eines Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs; (c) eine Brennkammer, die zur Aufnahme des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs ausgeführt ist; (d) mindestens ein Zündsystem, das mit der Brennkammer verbunden ist, zum Entzünden des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs in der Brennkammer; (e) einen Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der Brennkammer zum Empfangen von durch die Verbrennung des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs erzeugtem Abgas; und (f) eine Turbine mit einer Drehwelle und mehreren Turbinenschaufeln, die stromabwärts der Brennkammer zum Empfangen des Abgases verbunden ist, wobei die Fluidkraft des Abgases durch den Auslasskanal bewirkt, dass die Turbinenschaufeln die Welle drehen.
Motor nach Anspruch 1, der ferner einen Generator umfasst, der mit der Turbine in Verbindung steht und dazu ausgeführt ist, Energie aus der Drehung der Welle zu erzeugen und dem Verdichter Energie zuzuführen.
Motor nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffmischsystem ein Venturirohr ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemisch durch eine Eintrittsvorrichtung in die Brennkammer eintritt, die verhindert, dass druckbeaufschlagtes Abgas zurück in den Verdichter strömt.
Motor nach Anspruch 1, wobei das Zündsystem eine Zündkerze ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei das Zündsystem mehrere Zündkerzen mit einer vorbestimmten Zündfolge umfasst.
Motor nach Anspruch 1, wobei der Auslasskanal ein Druckablassventil und eine Abgasleitung zum Transportieren des Abgases zur Turbine umfasst.
Motor nach Anspruch 1, wobei der Auslasskanal mit einer Abgasleitung verbunden ist, die eine Düse für das Austreten des Abgases und Anlegen von Fluiddruck an die Turbinenschaufeln umfasst.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Brennkammer mehrere Auslasskanäle in Strömungsverbindung mit der Turbine umfasst.
Motor nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemisch zu mehreren Brennkammern transportiert wird, die jeweils mindestens einen Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der Turbine umfassen.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Turbinenwelle mehrere Turbinenschaufelstufen umfasst.
Motor nach Anspruch 1, der ferner mindestens eine zusätzliche Turbine, die stromabwärts der Brennkammer verbunden ist, zum Aufnehmen des Abgases umfasst.
Motor nach Anspruch 1, der ferner ein Schwungrad umfasst, das mit der Turbine verbunden ist.
Motor nach Anspruch 1, der ferner einen zweiten vergleichsweise kleineren Motor umfasst, der stromabwärts der Turbine zum Auffangen zusätzlicher Energie verbunden ist, umfassend: (a) eine zweite Brennkammer, die zur Aufnahme des druckbeaufschlagten Abgases ausgeführt ist; (b) ein zweites Zündsystem, das mit der zweiten Brennkammer zum Entzünden des Abgases in der zweiten Brennkammer verbunden ist; (c) einen zweiten Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der zweiten Brennkammer zum Empfangen durch die Verbrennung des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs erzeugten Abgases; und (d) eine zweite Turbine mit einer zweiten Drehwelle und mehreren zweiten Turbinenschaufeln, die stromabwärts der zweiten Brennkammer zum Empfangen von Abgas verbunden ist, wobei die Fluidkraft des Abgases durch den zweiten Auslasskanal bewirkt, dass die zweiten Turbinenschaufeln die zweite Turbinenwelle drehen.
Motor nach Anspruch 14, wobei der zweite Motor einen zweiten Verdichter, der zwischen der Turbine und der zweiten Brennkammer positioniert ist, aufweist, der zum Empfangen des Abgases aus der Turbine und Erzeugen eines Stroms druckbeaufschlagten Abgases ausgeführt ist.
Motor, der Folgendes umfasst: (a) einen Verdichter, der einen druckerzeugenden Abschnitt und einen Reservoirabschnitt zur Erzeugung eines Stroms von druckbeaufschlagtem Oxidationsmittel umfasst; (b) ein Kraftstoffmischsystem, das zwischen dem druckerzeugenden Abschnitt und dem Reservoirabschnitt des Verdichters zum Vermischen von Kraftstoff mit einem Oxidationsmittel zur Erzeugung eines Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs in dem Reservoirabschnitt positioniert ist; (c) eine Brennkammer, die zur Aufnahme des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs von dem Reservoirabschnitt des Verdichters ausgeführt ist; (d) mindestens ein Zündsystem, das mit der Brennkammer zum Entzünden des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs in der Brennkammer verbunden ist; (e) einen Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der Brennkammer zum Empfangen von durch die Verbrennung des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs erzeugtem Abgas; und (f) eine Turbine mit einer Drehwelle und mehreren Turbinenschaufeln, die stromabwärts der Brennkammer zum Empfangen des Abgases verbunden ist, wobei die Fluidkraft des Abgases durch den Auslasskanal bewirkt, dass die Turbinenschaufeln die Welle drehen.
Motor, der Folgendes umfasst: (a) einen Verdichter zum Erzeugen eines Stroms von druckbeaufschlagtem Oxidationsmittel; (b) eine Brennkammer, die zur Aufnahme des druckbeaufschlagten Oxidationsmittels ausgeführt ist; (c) ein Kraftstoffmischsystem in Verbindung mit der Brennkammer zum Einspritzen von Kraftstoff in die mit dem druckbeaufschlagten Oxidationsmittel gefüllte Brennkammer, wodurch ein druckbeaufschlagtes Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemisch erzeugt wird; (d) einen Auslasskanal in Strömungsverbindung mit der Brennkammer zum Empfangen durch die Verbrennung des Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs erzeugten Abgases; (e) eine Turbine mit einer Drehwelle und mehreren Turbinenschaufeln, die stromabwärts der Brennkammer zum Empfangen des Abgases verbunden ist, wobei die Fluidkraft des Abgases durch den Auslasskanal bewirkt, dass die Turbinenschaufeln die Welle drehen; und (f) wobei das druckbeaufschlagte Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemisch durch Wärme entzündet wird, die aufgrund der Verdichtung erzeugt wird, sobald eine vorbestimmte Temperatur oder ein vorbestimmter Druck in der Brennkammer erreicht ist.
Motor nach Anspruch 17, wobei das Kraftstoffmischsystem durch ein Verbrennungszeitpunktsteuersystem basierend auf Temperatur- und Druckeingaben von der Brennkammer gesteuert wird.