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Die Erfindung betrifft Landfahrzeuge
und ganz speziell diejenigen Landfahrzeuge, die mit einem schadstofffreien
oder schadstoffarmen Motor mit oder ohne unabhängiger Verbrennungskammer und
einem Hockdruck-Druckluftbehälter
ausgerüstet sind
und durch Einspritzung von zusätzlicher,
komprimierter Luft betrieben werden.
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In seiner veröffentlichten Patentanmeldung WO
96/27737 beschreibt der Erfinder ein Verfahren zur Schadstoffbeseitigung
bei Motoren mit unabhängiger,
externer Verbrennungskammer, das nach einem bimodalen Prinzip unter
Verwendung von zwei Energiearten arbeitet: entweder im Straßenverkehr mit
einem konventionellen Kraftstoff wie Benzin oder Dieselkraftstoff
(monomodaler Betrieb mit Luft-Kraftstoff), oder, im unteren Geschwindigkeitsbereich
und speziell im Orts- oder Standrandbereich, durch Zuführung von
komprimierter Luft (oder einem beliebigen umweltfreundlichen Gas)
in die Verbrennungskammer (monomodaler Betrieb, d. h. durch Zuführung komprimierter
Luft), wobei alle anderen Kraftstoffe ausgenommen sind. In seiner
Patentanmeldung FR 9607714 beschreibt der Erfinder die Anlage dieses
im monomodalen Betrieb unter Zuführung komprimierter
Luft arbeitenden Motors bei Betriebsfahrzeugen, wie zum Beispiel
Stadtomnibussen.
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Bei dieser Art Motor wird, im Luft-Kraftstoff-Modus,
das Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer unabhängigen Ansaug- und Komprimierungskammer angesaugt
und verdichtet. Das Gemisch wird dann, noch immer komprimiert, in
eine unabhängige
und volumenkonstante Verbrennungskammer geleitet, wo das Gemisch
gezündet
wird, um damit die Temperatur und den Druck des besagten Gemischs
zu erhöhen.
Nach dem Öffnen
einer Förderleitung,
welche die genannte Brenn- oder Expansionskammer mit einer Entspannungs-
oder Auslasskammer verbindet, wird das Gemisch in besagter Kammer
entspannt, um dort Arbeitzu erzeugen. Die entspannten Gase werden
anschließend über ein
Abgasrohr in die Atmosphäre
ausgestoßen.
Beim Betrieb mit Luft und zusätzlicher
Druckluft und bei geringer Leistung wird die Einspritzdüse nicht
mehr angesteuert, was im Rahmen der Erfindung besonders interessant
ist. In diesem Fall wird eine kleine Menge zusätzlicher Druckluft aus einem
externen Druckluftbehälter,
in welchem die Druckluft unter hohem Druck z. B. 200 bar und bei Raumtemperatur
bevorratet wird, in die Verbrennungskammer eingebracht, und zwar
deutlich nach dem Einlass der (kraftstofffreien) Druckluft aus der
Ansaug- und Kompressionskammer in besagte Brennkammer. Diese kleine
Menge Druckluft mit Raumlufttemperatur erwärmt sich beim Kontakt mit der
Luftmasse mit hoher Temperatur, die sich in der Verbrennungs- oder Expansionskammer
befindet, dehnt sich aus und erhöht
den in der Kammer vorherrschenden Druck, um dann während der
Expansion positive Leistung zu erzeugen.
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Dieser Zweiwege- oder Doppelenergiemotor (Luft
und Kraftstoff oder Luft und zusätzliche
Druckluft) kann bevorzugt für
den Einsatz in der Stadt, z. B. für alle Fahrzeuge und speziell
für Stadtomnibussen oder
für andere
Betriebsfahrzeuge (Taxis, Müllabfuhrwagen,
etc.) – im
monomodalen Modus Luft/zusätzliche
Druckluft – modifiziert
werden, in dem man auf alle Elemente eines mit traditionellem Kraftstoff betriebenen
Motors verzichtet.
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Der Motor arbeitet nur im Mono-Modus
durch Einspritzen von zusätzlicher
komprimierter Luft in die Verbrennungskammer, die somit zu einer
Expansionskammer wird. Außerdem
kann die durch den Motor angesaugte Luft gefiltert und mittels eines
oder mehrerer Kohlefilter oder anderer mechanischer, chemischer
Verfahren bzw. durch Molekularsiebe oder andere Filter gereinigt
werden, um so einen schadstoffarmen Motor zu realisieren. In dem
vorliegenden Text steht der Begriff „Luft" für „alle umweltfreundlichen
Gase".
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Bei dieser Art Motor wird die zusätzliche Druckluft
mit einem festgelegten Betriebsdruck in die Verbrennungs- oder Expansionskammer
eingespritzt, wobei der Einspritzdruck von dem dort vorherrschenden
Druck abhängig,
aber wesentlich höher
(z. B. 30 bar) als dieser ist, um das Einspritzen zu ermöglichen.
Zu diesem Zweck wird ein Druckminderer konventioneller Art verwendet,
der eine leistungsfreie Expansion ohne Wärmeabsorption bewirkt, also ohne
Temperaturabsenkung, und damit das Einspritzen expandierter Luft
(in unserem Beispiel bei ungefähr
30 bar) mit Umgebungstemperatur in die Verbrennungs- oder Expansionskammer
erlaubt.
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Diese Methode, zusätzliche
Druckluft einzuspritzen, kann ebenfalls bei konventionellen Zwei- oder
Viertakt-Motoren angewandt werden, wo das besagte Einspritzen von
zusätzlicher
Druckluft in die Verbrennungs- oder Expansionskammer ungefähr zum oberen
Totpunkt des Arbeitstaktes erfolgt.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren
bietet eine Lösung,
mit welcher eine Vergrößerung der nutzbaren
und verfügbaren
Energiemenge möglich ist.
Es ist gekennzeichnet durch die eingesetzten Mittel und im besonderen
durch die Tatsache, dass die im Druckluftspeicher unter hohem Druck
(z. B. 200 bar) und unter Raumtemperatur (z. B. 20°C) bevorratete
Druckluft, vor ihrer entgültigen
Verwendung mit einem Druck von unter 30 bar beispielsweise, auf
einen Druck expandiert wird, der etwa dem Druck der späteren Verwendung
gleicht, und zwar in einem System mit variablem Volumen, z. B. der
Kolben in einem Zylinder, der Arbeit verrichtet, welche wiedergewonnen
und mittels aller bekannten mechanischen, elektrischen, hydraulischen
oder anderer Vorrichtungen genutzt werden kann. Dieses Expandieren
mit Arbeit hat zur Folge, dass die annähernd auf den Betriebsdruck
abgesunkene, expandierte Druckluft auf eine sehr niedrige Temperatur,
z. B. –100°C, abgekühlt wird.
Diese auf Betriebsdruck und sehr tiefe Temperatur abgekühlte expandierte
Druckluft, im Anschluss zusammen mit Umluft in einen Wärmetauscher
transportiert, erwärmt
sich dann auf annähernd Raumtemperatur,
wodurch sich ihr Druck bzw. ihr Volumen erhöht und die der Atmosphäre entnommene thermische
Energie zurückgewonnen
wird.
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Die Vorteile dieses erfindungsgemäßen Verfahrens
sind erheblich, einerseits wird während der Expansion Arbeit
erzeugt, die entweder direkt auf der Antriebswelle übertragen
oder indirekt zum Betreiben von mechanischen, elektrischen oder
anderen Zusatzgeräten
genutzt werden kann, und andererseits lässt sich durch Nutzung der
Temperatur der Atmosphäre
kostenlos Wärmeenergie
gewinnen, die einen Druckanstieg bzw. eine Volumenvergrößerung verursacht
und infolgedessen die Verwendungsautonomie erhöht.
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Den Bedarf an Hochdruck-Druckluft,
die diesem Expansions-Arbeit-System zugeführt werden muss, kann durch
einen Fachmann auf diesem Gebiet berechnet werden, ebenso kann er
die Charakteristika und Volumina bemessen, um am Ende dieser Expansion-mit-Arbeit
den gewählten
Endbetriebsdruck sowie die tiefste erreichbare Temperatur zu erhalten,
und das in Abhängigkeit
vom Betrieb des Motors. Eine elektronische Steuerung der Parameter
ermöglicht
es, die verbrauchten und zurückgewonnenen
Druckluftmengen jederzeit zu optimieren. Desgleichen können auch
die Dimensionierung und die Charakteristika des Wärmetauschers
durch einen Fachmann auf diesem Gebiert berechnet werden, dabei
kann jedes bekannte Konzept verwendet werden, ohne dadurch das erfindungsgemäße Verfahren zu
verändern.
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Erfindungsgemäß ist es außerdem möglich, die expandierte Niedertemperatur-Druckluft
teilweise oder anderweitig zu nutzen oder diese ganz oder teilweise
mittels der heißen
Bereiche des Motors, wie z. B. das Kühlsystem der Zylinder bzw.
des Zylinderkopfs oder ähnlichem,
zu erwärmen.
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Gemäß einem anderen Merkmal der
Erfindung kann die Expansionsarbeit als pneumatische Unterstützung für ein System
zur Vorverdichtung der Gase in der Verbrennungs- oder Expansionskammer eingesetzt
werden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der
Erfindung kann das Expansions-Arbeit-System beispielsweise auch
zur Erzeugung von Elektrizität
eingesetzt werden, wobei ein sich in einer Spule bewegender Kern
die Drehstromlichtmaschine ersetzt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der
Erfindung kann der Luft-Luft-Wärmetauscher
zur Klimatisierung des Fahrzeugs im Sommer dergestalt konstruiert
werden, dass Heizluft in das Fahrzeug eingeblasen und verteilt wird,
die beim Passieren des Kühlers
und durch Abgabe von Wärmeenergie
an die expandierende Luft gekühlt
wird.
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Außerdem können die zuvor angesprochenen
Anwendungsmerkmale der Erfindung kombiniert werden, ohne dadurch
das Prinzip der Erfindung zu verändern.
So kann beispielsweise das Vorwärmen expandierter
kalter Luft einerseits mit atmosphärische Luft und dann Kühlluft oder
umgekehrt in zwei Stufen erfolgen, andererseits ist es möglich, zu
Beginn eines Taktes elektrische Energie und am Ende des Taktes unterstützende mechanische
Energie zurückzugewinnen.
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So kann der Prozess Expansion-mit-Arbeit auch
in zwei oder mehreren Arbeitsgängen
ausgeführt
werden, wie z. B. eine Expansion-mit-Arbeit (verwendet bei allen
bekannten Vorrichtungen) auf einem Mitteldruck und anschließendem Vorwärmen in
einem Luft-Luft-Wärmetauscher
als Vorlauf einer erneuten Expansion-mit-Arbeit (ebenfalls für alle bekannten
Vorrichtungen verwendet) und einem Vorwärmen.
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Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale
der Erfindung werden beim Lesen der Beschreibung einiger charakteristischer,
den Zeichnungen gegenübergestellten
Ausführungsarten
deutlich, wobei:
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1 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung eines schadstofffreien
Motors mit pneumatischer Verstärkervorrichtung
zur Steuerung eines Vorverdichterkolbens.
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2 zeigt
die gleiche Vorrichtung zu Beginn des Arbeitstaktes.
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3 zeigt
die gleiche Vorrichtung am Ende des Arbeitstaktes.
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4 zeigt
eine pneumatische Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie.
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5 zeigt
eine pneumatische Kombi-Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer und
mechanischer Energie.
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6 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung einer von der Antriebswelle
direkt angetriebenen Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus der Umgebungswärme.
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7 ist
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die es erlaubt,
den Wärmetauscher zur
Klimatisierung des Fahrzeugs zu betreiben.
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1 zeigt
eine schematische Querschnittsdarstellung eines schadstofffreien
Motors sowie der Druckluft-Versorgungsanlage, bestehend aus einer
Ansaug- und Kompressionskammer 1, einer Verbrennungs- und
Expansionskammer 2 mit konstantem Volumen, in der eine
Einspritzdüse
für zusätzliche
Luft 22 installiert ist, die mit Druckluft versorgt wird,
welche in einem Hochdruck-Druckluftbehälter 23 bevorratet
wird, sowie aus einer Entspannungs- und Auslasskammer 4.
Die Ansaug- und Kompressionskammer 1 ist mit der Verbrennungs- oder
Expansionskammer 2 durch ein Rohr 5 verbunden,
dessen Öffnen
und Schließen über eine
luftdichte Blende 6 gesteuert wird. Die Verbrennungs- oder Expansionskammer 2 ist
mit der Entspannungs- und Auslasskammer 4 über ein
Rohr oder Kanal 7 verbunden, dessen Öffnen und Schließen über eine
luftdichte Blende 8 geregelt wird. Die Ansaug- und Kompressionskammer 1 wird
mit Druckluft über
eine Zuführungsleitung 13 versorgt,
deren Öffnen über ein Ventil 14 geregelt
wird, in dessen Vorlauf ein Schadstoff-Kohlefilter 24 installiert
ist.
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Die Ansaug- und Kompressionskammer 1 arbeitet
wie ein Kolbenkompressor, wobei sich der Kolben 9 in einem
Zylinder 10 hin- und herbewegt und über die Pleuelstange 11 und
die Kurbelwelle 12 gesteuert wird. Die Entspannungs- und
Auslasskammer 4 steuert die klassische Baugruppe eines
Kolbenmotors mit einem Kolben 15, der sich in einem Zylinder 16 hin-
und herbewegt und mittels der Pleuelstange 17 die Kurbelwelle 18 antreibt.
Der Ausstoß der
expandierten Luft erfolgt über
einen Auslasskanal 19, dessen Öffnung über ein Ventil 20 gesteuert wird.
Die Rotation der Kurbelwelle 12 der Ansaug- und Kompressionskammer 1 wird
mittels einer mechanische Verbindung 21 über die
Motorkurbelwelle 18 der Entspannungs- und Auslasskammer 4 gesteuert.
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Erfindungsgemäß wird in der Verbrennungskammer 2 ein Überdruckvolumen
gebildet, das aus einem Zylinder 25 besteht, in dem sich
ein Kolben 26 hin- und herbewegt. Die Kolbenbewegungen
werden über
einen Druckhebel 27 und 28 gesteuert. Zwischen
dem Druckhebel und seinen Betätigungsnocken 29,
durch den Motor in Rotation versetzt und in Phase gehalten, ist
eine Verdichtervorrichtung installiert. Diese Verdichtervorrichtung
besteht aus einem Kolben 30, der sich in einem beidseitig
verschlossenen Zylinder 30 bewegt, wobei der Kolben 30 einerseits über eine
Kolbenstange 32 mit einem auf den Betätigungsnocken wirkenden Lager 33 und
andererseits mit einem Pleuelgestänge 34 mit dem Druckhebel 27, 28 für die Betätigung des
Vorverdichterkolbens 26 verbunden ist. Der Kolben 30 bestimmt
also innerhalb des Zylinders zwei geschlossenen Kammern 35 und 36,
eine Expansions- und Arbeitskammer 35 auf der Seite zur
Nockenwelle 29 sowie eine Gegendruckkammer 36 auf
der Seite des Druckhebels. Eine Hochdruck-Druckluft-Ansaugleitung 37 mündet in
die Expansions- und Arbeitskammer 35, wobei das Öffnen und
Schließen
dieser Leitung über ein
Magnetventil 38 gesteuert wird. Eine Abgasleitung 39 mündet ebenfalls
in die Expansions- und
Arbeitskammer 35, wobei das Öffnen und Schließen dieser
Leitung über
ein Magnetventil 40 gesteuert wird. Die Abgasleitung 39 ist
andererseits auch mit einem Luft-Luft-Wärmetauscher
oder Kühler 41 verbunden,
wobei letzterer selbst über
eine Leitung 42 mit einem Pufferspeicher unter nahezu konstantem Endbetriebsdruck 43 verbunden
ist. Die Gegendruckkammer 36 ist über eine Leitung 44 mit
dem Pufferspeicher 43 verbunden, der über eine Leitung 45 die Einspritzdüse für zusätzliche
Luft versorgt.
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Arbeitet der Motor im Modus Luftzusätzliche Druckluft, 1, so hat der Verdichterkolben
eben erst Druckluft mit hoher Temperatur in die Expansionskammer 2 geliefert,
während
sich der Vorverdichterkolben 26 im unteren Totpunkt befindet.
Dann wird die Zusatzeinspritzdüse 22 angesteuert,
um eine kleine Menge Zusatzluft mit Raumtemperatur und unter einem
Druck in die Kammer einzuspritzen, der geringfügig über dem in der Expansionskammer 2 vorherrschenden
Druck liegt. In der Expansionskammer ist ein erster Druckanstieg
zu verzeichnen. Das rechnergesteuerte Magnetventil 38 öffnet für die Zufuhr einer
kleinen Menge Hochdruckluft mit Raumtemperatur aus dem Speicherbehälter 23 und
schließt
wieder, während
die Nockenwelle 29 simultan beginnt, den Verdichterkolben 30 zurückzutreiben.
Die unter Hochdruck stehende Druckluft, die in die Entspannungs-
und Arbeitskammer 35 eingeströmt, treibt den Verdichterkolben 30 zurück, der
mittels eines Pleuelgestänges 34 und
dem Druckhebel 27, 28 auf den Verdichterkolben 26 wirkt,
ihn an seinen oberen Totpunkt zurücktreibt und damit den Druck
in der Expansionskammer 2 weiter erhöht.
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Während
des Kolbenhubs des Verdichterkolbens 30 entspannt sich
die in der Verdichterkammer 35 befindliche Druckluft, leistet
damit Arbeit und erfährt
selbst eine bedeutende Temperaturabsenkung, wobei am Ende des Taktes
ihr Druck in etwa dem Druck der Luft entspricht, die sich in der
Gegendruckkammer 36 befindet. Während diesen Arbeitsgängen erreicht
der Kolben 15 des Motors, der die Entspannungskammer 4 steuert,
seinen oberen Totpunkt, 2,
der luftdichte Verschluss 8 wird geöffnet, um die Entspannung der
in der Expansionskammer 2 befindlichen Druckluft einzuleiten
und positive Arbeit zu erzeugen. Die Nockenwelle 29 hält während dieser Entspannung
den Verdichterkolben 26 an seinem oberen Totpunkt; dank
des Druckhebels werden die in der Druckkammer 2 vorherrschenden
Kräfte
nicht auf die Nockenwelle 29 übertragen, wie auch die in etwa
gleichen Drücke
in der Verdichterkammer 35 und in der Gegendruckkammer
keinerlei Drehmoment auf besagte Nockenwelle ausüben.
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Sobald die Entspannungsphase, welche
die positive Arbeit in der Entspannungs- und Auslasskammer 4 bewirkt,
abgeschlossen ist, 3,
wird der luftdichte Verschluss 8 geschlossen. Die rotierende
Nockenwelle 29 erlaubt nun erneut die Bewegung des Verdichterkolbens,
der luftdichte Verschluss 6 öffnet und gestattet das Einströmen einer
neuen Ladung in die Verbrennungs- oder Expansionskammer 2,
das Magnetventil 40 öffnet.
Durch die Rückholfeder 46 und
den Druck in der Kammer 2 fährt der Verdichterkolben in
seine Ausgangsposition zurück
und treibt dadurch die entspannte und auf Raumtemperatur befindliche
Druckluft der Verdichterkammer 35 in den Luft-Luft-Wärmetauscher
oder den Kühler 41 zurück. Diese
Luft wird dank des Wärmetauschers
nahezu auf Raumtemperatur erwärmt,
dehnt sich aus und kehrt in den Pufferspeicher 43 zurück, wobei
sie eine nicht unerhebliche Energiemenge aus der Atmosphäre zurückgewonnen
hat.
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Entsprechend einem Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens
der Erfindung kann diese Arbeit erzeugende Expansion genutzt werden,
um das Fahrzeug mit elektrischer Energie zu versorgen. Ein Beispiel
einer Vorrichtung für
die Umsetzung dieses Verfahrens ist in
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4 dargestellt.
Man erkennt einen Apparat, der mit der oben beschriebenen Verdichtervorrichtung
große Ähnlichkeit
und viele gemeinsame Punkte hat und der aus einem Kolben 30 und
einem beidseitig geschlossenen Zylinder 31 besteht, in
dem sich der Kolben hin- und herbewegt. Dieser Kolben 30 ist
fest verbunden mit einer Kolbenstange 34, die mit einem
Ferritkern 49 ausgestattet ist, welcher in die Spule 50 hineinragt
und dessen Ende mit einer Rückholfeder 46 verbunden
ist. Der Kolben 30 bestimmt also innerhalb des Zylinders
zwei geschlossene Kammern 35 und 36, eine Expansions-
und Arbeitskammer 35 sowie eine Gegendruckkammer 36 auf
der Seite der Kolbenstange. Eine Hochdruck-Druckluft-Ansaugleitung 37 mündet in
die Expansions- und Arbeitskammer 35, wobei das Öffnen und
Schließen
dieser Leitung über
ein Magnetventil 38 gesteuert wird. Eine Abgasleitung 39 mündet ebenfalls
in die Expansions- und Arbeitskammer 35, wobei das Öffnen und
Schließen
dieser Leitung über ein
Magnetventil 40 gesteuert wird. Die Abgasleitung 39 ist
andererseits mit einem Luft-Luft-Wärmetauscher oder Kühler 41 verbunden,
wobei letzterer selbst über
eine Leitung 42 mit einem Pufferspeicher unter nahezu konstantem
Endbetriebsdruck 43 verbunden ist. Die Gegendruckkammer 36 ist über eine Leitung 44 mit
dem Pufferspeicher 43 verbunden, der über eine Leitung 45 die
Einspritzdüse
mit zusätzlicher
Luft versorgt 22.
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Arbeitet der Motor erfindungsgemäß im Druckluft-Modus,
wird das Magnetventil 38 in Abhängigkeit des Druckluftverbrauchs
der Einspritzdüse
für zusätzliche
Luft 22 geöffnet
und dann geschlossen, um das Einströmen einer Ladung Druckluft
unter sehr hohem Druck in die Kammer 35 zu ermöglichen.
Auf Grund des Druckunterschieds zwischen den Kammern 35 und 36 bewegt
sich der Kolben 30 und spannt die Feder 46, wobei
durch seine Kolbenstange 34 der Ferritkern 49 in
der Spule 50 bewegt wird, was wiederum einen elektrischen
Strom erzeugt. Das Expandieren mit Arbeit der unter hohem Druck
stehenden und auf Raumtemperatur befindlichen Druckluftladung erzeugt
eine Temperaturabsenkung. Wenn das Gleichgewicht des Drucks oder
vielmehr der Druckspannung zwischen den Kammern erreicht ist, öffnet das
Magnetventil 40 und – veranlasst
durch Rückholfeder 46 – kehrt
der Kolben 30 mit dem Ferritkern 49 in seine Ausgangsposition
zurück
und treibt dadurch die in der Druck- und Expansionskammer 35 befindliche
entspannte Druckluft in den Luft-Luft-Wärmetauscher oder den Kühler 41 zurück. Diese
Luft wird dank des Wärmetauschers
auf annähernd
Raumtemperatur erwärmt,
dehnt sich aus und kehrt in den Pufferspeicher 43 zurück, wobei
sie eine nicht unerhebliche Energiemenge aus der Atmosphäre zurückgewonnen
hat.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der
Erfindung können
die beiden oben beschriebenen Apparate ebenfalls vorteilhaft kombiniert
werden; tatsächlich
wird der höchste
Druck schon zu Beginn der Kolbenarbeit 30 erreicht, wobei
der erforderliche Aufwand, um den Druckhebel zu betätigen, unbedeutend
ist. Der so kombinierte Apparat wird in 5 dargestellt, wo man zwischen dem Verdichtersystem und
dem Druckhebel, wie in den 1–3 dargestellt, einen auf
der Steuerstange 34 verankerten Ferritkern 49 erkennt,
der in einer Kupferspule 50 schwingt, ähnlich wie die in 4. Während des Betriebs wird es
also möglich,
zu Beginn elektrische Energie aus den dafür vorgesehenen Spulen 50 zurückzugewinnen,
um anschließend
in dem Modus zu arbeiten, der in den 1–3 dargestellt ist.
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Gemäß der bevorzugten Merkmale
der Erfindung ist ein weiteres Beispiel der Anwendung und der Umsetzung
der erfindungsgemäßen Verfahren
in 6 dargestellt. Hierbei
erzeugt die Expansion Arbeit, die direkt auf der Antriebswelle genutzt
werden kann und bei der das System, bestehend aus P1euel 53 und
Arbeitskolben 54, direkt auf die Antriebswelle geschaltet
ist. Dieser Kolben 54 bewegt sich in einem Blindzylinder 54 und
bestimmt eine Arbeitskammer 35, in welche einerseits eine
Zuführungsleitung
für Hochdruck-Druckluft 37 mündet, deren Öffnen und Schließen über ein
Magnetventil 38 gesteuert werden, und andererseits eine
Abgasleitung 39 einmündet,
die mit dem Luft-Luft-Wärmetauscher
oder dem Kühler 41 verbunden
ist, wobei letzterer über
eine Leitung 42 mit einem Pufferspeicher mit annähernd konstantem
Endbetriebsdruck verbunden ist 43. Wenn der Arbeitskolben 54 beim
Betrieb seinen oberen Totpunkt erreicht hat, öffnet und das Magnetventil und
schließt
dann anschließend,
um in der Zwischenzeit das Einströmen einer Ladung Druckluft
unter sehr hohem Druck zu ermöglichen,
die expandiert und den Kolben 54 auf seinen unteren Totpunkt
zurücktreibt
und mittels des Pleuels 54 die Kurbelwelle 18 antreibt.
Während
des Hubs des Kolbens 54 ist das Auslass-Magnetventil 40 geöffnet und
die komprimierte, aber entspannte Luft mit sehr niedriger Temperatur
strömt
in die Arbeitskammer und wird in den Luft-Luft-Wärmetauscher
oder Kühler 41 zurückgedrängt. Diese
Luft wird annähernd
auf Raumtemperatur erwärmt,
dehnt sich aus und kehrt in den Pufferspeicher 43 zurück, wobei
sie eine nicht unerhebliche Energiemenge aus der Atmosphäre zurückgewonnen
hat.
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7 ist
eine Querschnittsdarstellung des Luft-Luft-Wärmetauschers 41, wie
in den vorangegangenen Abbildungen beschrieben, der gemäß der Umsetzung
der nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren für die Klimatisierung
des Fahrzeugs ausgerüstet
ist, und zwar mit einer Zufuhrleitung für Luft mit sehr niedriger Temperatur 39 und einer
Abgangsleitung 42, welche die dann aufgeheizte Luft ihrer
endgültigen
Verwendung zuführt.
Die zur Aufheizung bestimmte atmosphärische Luft wird über eine
Leitung 55 gesammelt und mit einem Gebläse 56 durch den Kühler geleitet.
Durch Abgabe der Wärme
an die im Kühler
befindliche Druckluft kühlt
die atmosphärische
Luft ab und wird in einer Leitung 56 gesammelt, wo sie
mit Hilfe einer beweglichen Luftklappe – je nach Öffnungsgrad – ganz oder
teilweise zur Klimatisierung in die Fahrgastzelle geleitet werden kann.
Die Regelung des Durchflusses abgekühlter Luft kann mit allen auf
diesem Gebiet bekannten Vorrichtungen wie z. B. mit einer Kühlermaske, über Luftklappen,
durch Zuführung
warmer Luft etc. erfolgen, ohne dadurch das Prinzip dieses Charakteristikums der
Erfindung zu verändern.
Diese Vorrichtung kann in Kombination mit den anderen, bereits angesprochenen
Vorrichtungen verwendet werden, ohne dadurch das Prinzip der hier
beschriebenen Erfindung zu verändern.