DE10215713A1 - 1-Takt-Verbrennungsverfahren/Ladedruck-Volumen geregelter Teillastzustand/1-Takt- Verbrennungs-Turbinen-Flußmotor - Google Patents

Abstract

Patentanspruch zu 1. DOLLAR A 1-Takt Verbrennungsverfahren mit dem Arbeitsschritt Verbrennung und Auslaß analog 2-Takt-Verfahren Druckladung und Verdichtung/Brennstoffzugabe DOLLAR A Patentanspruch zu 2. DOLLAR A Ladedruck - Volumengeregelter Teillastzustand DOLLAR A Beeinflussung der Lademenge über Ladedruck und Ladezeit / Steuerung Magnetventil DOLLAR A Patentanspruch zu 3. DOLLAR A 1-Takt-Verbrennungs-Turbinen-Flußmotor DOLLAR A Kombination externer Verdichter DOLLAR A 1-Takt-Verbrennungsmotor DOLLAR A Abgasturbine DOLLAR A analog Gasturbinenfluß, Brennkammern durch regelbaren 1-Takt-Verbrennungsmotor ersetzt DOLLAR A Patenanspruch zu 4. DOLLAR A Kubelwellen - Freilauf - Starter/Antriebs-E-Motor/Generator auf einer Scheibe gekoppelt mit Verdichter für variable Ladeluftmenge/-druck DOLLAR A Patentanspruch zu 5. DOLLAR A Gas/Flüssigkeit - Kühlsystem mit Wärmepumpe für Motorkühlwärme / Abgassystem - Wärmerückgewinnung, Verdampfer im Abgaskrümmer / Expansionsturbine zur Energierückgewinung DOLLAR A Patentanspruch zu 6. DOLLAR A Abgas-Hochtemperatur-/Hochdruck-Wärmetauscher und Kühlmittelverdampfer als Leitgehäuse von Abgasturbine und Kühlmittelturbine in Kompaktbauweise DOLLAR A Patenanspruch zu 7. DOLLAR A Kompakt- 1-Takt-Verbrennungs-Sternmotor-Turbinen-Flußmotor ...

Description

Stand der Technik 2002
• Auch nach über 100 Jahren der Verbrennungsmotortechnologie entwickelt nach Patenten von Otto und Diesel und weiteren, wurden wesentliche Schwachpunkte der Konzepte noch nicht bereinigt.
• So liegt der Wirkungsgrad der aufwändigst geregelten und optimierten Verbrennungsmotoren bei Dieselmotoren noch unter 60%, bei Benzimotoren noch unter 50% und bei Wasserstoffverbrennungsmotoren noch unter 40%.
• Im Teillast-Bereich sind die Wirkungsgrade deutlich geringer, der Start-Stop-Modus im Stand-Stadt- und Stauverkehr ist ohne Starter-Generator noch nicht realisiert, Emissionen und Verbräuche sind noch viel zu hoch.
• Insbesondere bei leistungsstarken, vielzylindrigen Motoren mit großen Hubvolumen sind die Verbräuche in Teillast und Stadt-/Stadt-Staubetrieb noch viel zu hoch, wie auch die Emissionen.
• Im Sportbereich werden bei 10-Zylinder-Saugmaschinen und 3-Liter-Hubraum bis zu 880 PS realisiert im 4-Takt- Prinzip, d. h. ca. 300 PS/ltr Hubraum, bei Turbo- oder Kompressoraufladung wurden aus 4-/6-Zylinder Aufladungsmaschinen aus 1,5-Liter-Hubraum bis zu 1.100 PS realisiert im 4-Takt-Prinzip, d. h. ca. 750 PS/ltr Hubraum, bei 2-Takt-Saugmaschinen liegt die Grenze z. Zt. für 500 ccm Hubraum bei etwa 200 PS, d. h. ca. 400 PS/ltr Hubraum.
• Durch kompakte Bauweise ist Gewicht und Materialeinsatz optimierbar, 3 ltr-10 Zylinder-Saugmotoren, eingesetzt in der Formel 1, wiegen unter 100 kg Gesamtgewicht.
• Kleine Zylinder-Inhalte sind in der Verbrennung besser kontrollier- und regelbar und sind im Teillastbereich verbrauchsgünstiger, als große Zylinderinhalte bei gleicher Zylinderanzahl. Das 2-Takt-Verfahren hat weniger innere Verluste als das 4-Takt-Verfahren, bei welchem 3-mal der Kolbenmassepunkt den Beschleunigungsvektor umkehrt.
Aufgabenstellung zum Patent
• Entwurf eines Verbrennungsmotors mit deutlich höherem Wirkungsgrad als im Stand der Technik, d. h. über 75%.
• 1-Takt-Verbrennungsverfahren, sh. Patentanspruch zu 1. ohne Umkehr des Kolbenmassepunkt-Beschleunigungsvektors ausserhalb der Arbeitsschritte Verdichten/Arbeitsverbrennung.
• Kleine Zylinderinhalte für günstigen Teillastverbrauch, Ladedruck-Volumengeregelte Teillastzustände, sh. Patentanspruch zu 2., zur Erzeugung von Vollastzuständen in dem Betriebsmodus durch Variation des Ladedruckes und der Füllung.
• So wird z. B. anstelle eines V 8-Saugmotors mit 4 ltr Hubraum und ca. 320 PS, der im Stadt-/Stadt-Stau- und Teillastbetrieb wenig effizient arbeitet,
  ein 1 ltr 8-Zylinder Sternmotor mit Aufladung eingesetzt, welche nach Lastanforderung druckmoduliert wird und eine Leistungsabgabe von ca. 80 PS im unaufgeladenen Zustand bis zu ca. 360 PS im Voll-Aufladungszustand bewirkt.
• Sternmotor 1-Takt-Verfahren/8 Zylinder 1 ltr Hubraum/mit Starter-Generator Start-Stop-Automatik und Ladedruck- Volumengeregelter Aufladung/Elektromagnet-Einlassventiltechnik und Überström-Auslaßventil.
• Wirtschaftlicher zu fertigen, wesentlich geringeres Bauvolumen und wesentlich geringerer Materialeinsatz, es wird erwartet, das das Gewicht in dieser Bauweise um 1/3 gesenkt wird,
  wesentlich optimiertes Brennverfahren 1-Takt-Verfahren ohne Massebeschleunigungsvektor-Umkehrpunkte außerhalb der Arbeitsschritte, wie beim 4-Takt-Verfahren,
  wesentlich reduzierte innere Verluste durch Lagerbedingungen Rumpfmotor/Nebenabtriebe/Nockenwellenantrieb des Standardmotors im Stand der Technik verursacht,
  verbesserte Laufruhe durch Masseausgleich um 180° versetzter gegenläufiger Kolben,
  wesentlich verbesserter Wirkungsgrade im Teillastzustand, durch E-Starter-Unterstützung bei Anlaufdrehzahl und Ladedruck-Volumengeregeltem Füllungsgrad der Zylinder in Abhängigkeit von der Lastabforderung zur Erzielung einer möglichst hohen Vollast-Auslastung.
Weitere Aufgabenstellung zum Patent Nutzbarmachung der Kühlverluste und Abgasverluste
• Nutzung der Abgastemperatur und des Abgasdruckes durch Abgasturbine und Rückkühlung des Abgases durch Kühlkreislauf-Wärmetausch mit Verdampfung/Vergasung des flüssigen Kühlmittels und Nutzung Kühlmitteltemperatur/-druck über Turbine.
• Insbesondere für Wasserstoff-Verbrennungsmotoren wird in dieser Auslegung ein wesentlich verbesserter Wirkungsgrad erwartet, der oberhalb des Wirkungsgrades von Brennstoffzellen-E-Motor-Antrieben liegt und somit das Konzept Verbrennungsmotor auch in Bezug auf den Primärenergie- Fertigungsaufwands-Einsatz bevorteilt, wie auch im Verbrauch.
Beschreibung des Patentanspruches zu 1
• Im Stand der Technik sind 2-Takt/4-Takt Verbrennungsverfahren bekannt, Vielfach-Takt-Verfahren mit Nachverbrennung sind in Patentschriften erwähnt.
• Das 4-Takt-Verfahren hat sich durchgesetzt, weist aber niedrige Gesamtwirkungsgrade auf, da im Gesamtprozess nur 1/4 der Arbeitsabläufe der Krafterzeugung dienen, 3/4 der Arbeitsabläufe -Ausschieben-Ansaugen-Verdichten mit dreimaliger Umkehr des Beschleunigungsmassevektors der Kolben Nebenarbeiten sind. Der Nockenwellen/Ventiltrieb ist steueraufwändig.
• Mit dem Ziel der Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades wurde das 1-Takt-Verfahren entwickelt.
• Mit dem Ziel der Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades wurden die Arbeitsschritte Ansaugen-Verdichten aus dem Motor ausgelagert in einen Radialverdichter (2), der über Freilauf mit der Kurbelwelle des Motors (3) verbunden ist und in integrierter Scheibenkonstruktion eines Starter-Generators auch extern zusätzlich angetrieben werden kann. Der Verdichter stellt die Verbrennungsfrischluft nach Kühlung und Druckregel-Flußventil mit dem Vorspanndruck der Motorauslegung im Pufferspeicher (11) bereit, aus diesem wird über Magnetventil (12) der Zylinderarbeitsraum gefüllt, wobei der Füllungsgrad über die zeitliche Öffnung des Ventils variabel gesteuert wird, wie auch der Brennraum-Verdichtungsdruck (Aufladefaktor).
• Der Arbeitsschritt - Verdichtung - erfolgt, nachdem der Kolben den unteren Tot-/Umkehrpunkt passiert hat und mit Aufwärtsbewegung die seitliche Ausströmöffnung (vgl. 2-Takt- Motorentechnik) verschlossen hat, bei zeitgleicher oder zeitversetzter Öffnung des Magnet-Frischluft-Einlassventiles. Die Zylinderfüllung erfolgt anhand des abgeforderten Lastzustandes variabel innerhalb der möglichen Regelungsparameter, vorgegeben über Pufferspeicher-Frischluft-Einspeisedruck und Zeitöffnungsfenster des Magnetventiles.
• Mit Erreichung des oberen Tot-/Umkehrpunktes ist der Verdichtungsvorgang der Frischluft abgeschlossen, Einspritzung und Brennverfahren erfolgen analog bewährtem Stand der Technik in 2-Takt- oder 4-Takt-Motoren je nach Brennstoff und angewandter Einspritz-/Regelungstechnik.
• Im nachfolgenden Arbeitsschritt wird der Kolben über Verbrennung des Gemisches/Expansion unter Leistung von mechanischer Arbeit über Kolben/Pleuel auf Kurbelwelle abgetrieben und öffnet analog 2-Takt-Verfahren in Abwärtsbewegung seitlich angeordnete Ausströmöffnung, über welche die heißen Verbrennungsgase entweichen.
• Der nächste 1-Takt-Arbeitsschritt erfolgt, wie vor beschrieben.
• Anstelle des Radialverdichters (2) können auch andere Verdichter zur Frischluft-Vorverdichtung eingesetzt werden.
Beschreibung des Patentanspruches zu 2
• Im Stand der Technik sinkt der Wirkungsgrad von 2-Takt/4-Takt-Verbrennungsmotoren im Teillastbereich stark ab.
• Zur Verringerung der Teillast-Wirkungsgradabnahme wurde die Ladedruck-Volumengeregelte Teillastzustandsregelung entwickelt,
  hierbei werden die Teillastzustände ersetzt durch Volllast-Zustände verschiedener Ladedruckzustände, bzw. verschiedener Frischluft-Volumenfüllungen im Zylinder. Ladedruck und Volumenfüllung können über die Parameter Frischluftzuführungs-Pufferspeicher-Ladedruck und Magnetventil-Öffnungszeit beliebig im Auslegungsrahmen der Lastabforderung angepasst werden.
Beschreibung des Patentanspruches zu 4
• Start-Stop-Automatik/E-Motor-Staukriechantrieb-abgasfrei Unterstützung der Anfahrvorgänge mit E-Motor/Generatorfunktion auch für 42 Volt-Bordsysteme sind im Stand der Technik über Starter/Generator-Systeme gelöst, aber noch nicht in die Produktion eingeführt.
• Starter-Generator/E-Staukriechfahrmotor/Anfahrunterstützung/E-Generator-Verzögerungsbremse in Form eines bekannten Starter-Generators ausreichender Leistung, werden über ansteuerbaren Freilauf mit einem Verdichter/Kompressor gekoppelt, oder direkt in die Scheibe integriert.
• Neben den Fahrunterstützungs-Funktionen wird im direkten Kurbelwellenantrieb die Frischluft-Ladeluft-Verdichtung vorgenommen, bei Aktivierung des Freilaufes ist unabhängig von der Motor-/Kurbelwellendrehzahl Ladeluftverdichtung über den E-Startermotor möglich.
Beschreibung des Patentanspruches zu 3
• Im Stand der Technik wird der Energiegehalt der heißen Abgase von Verbrennungsmotoren über Turbinen-Verdichter- Aufladung zur Frischluft-Verdichtung genutzt.
• Im 1-Takt-Verfahren ist die Frischluftverdichtung ausgelagert in Sonderverdichter (sh. Patentanspruch zu 4.), die Nutzung des Energiegehaltes der Abgase erfolgt über Turbinenscheibe (3), welche direkt über das Zylinderauslaßsystem angeströmt wird (8).
• Die aus dem Zylinder ausströmenden heißen Verbrennungsgase treffen auf das Turbinenlaufrad und werden in diesem aufgeweitet und abgekühlt unter Abgabe mechanischer Rotations- Energie, welche direkt auf die Kurbelwelle übertragen wird.
• Reicht die Energie der ausströmende Verbrennungsgase nicht mehr aus zur Kraftleistung, tritt der gegenteilige Effekt auf, der Unterdruck am Turbineneingang zieht die restlichen Verbrennungsgase unterstützt vom Einströmdruck der Frischluft aus dem Zylinder.
• In Beurteilung der Gesamtkoppelung Frischluftverdichtung- 1-Takt-Verbrennungsmotor-Verbrennungsgasturbine, angeordnet auf einer Kurbelwelle erkennt man das Prinzip der Gasturbine, nur, das die Brennkammern durch einen regelbaren 1-Takt-Verbrennungsmotor ersetzt wurden. Insbesondere der Sternmotor in seiner kompakten Bauweise ergänzt diese Anordnung sinnvoll. Gasturbinen erreichen Wirkungsgrade über 70%, für die Anordnung Verdichter-1-Takt-Verbrennungsmotor-Abgasturbine, bezeichnet als 1-Takt-Verbrennungs- Turbinen-Flußmotor, werden ähnliche Wirkungsgrade erwartet.
Beschreibung des Patentanspruches zu 5
• Im Stand der Technik werden Kühlverluste und Abgasverluste von Verbrennungsmotoren nur für Heizzwecke genutzt.
• Bei Wirkungsgraden über 70%, welche im Gesamtsystem erzielt werden sollen, müssen diese Verluste nutzbar gemacht werden.
• Werden die Verlustwärmerzeuger des Gesamtsystemes vom kältesten zum wärmsten Teil im Gegenstrom von einem Kühlmittel durchströmt, stehen nach Abgasstrang-Endsystem und Motorkühlsystem ca. 90°C-100°C zur Verfügung. Im Abgaskrümmer oder über Nacherhitzung kann ein geeignetes Medium soweit erhitzt werden, das dieses vergast/verdampft und nutzbarer Druck über eine Turbine in Rotationsenergie umgesetzt werden kann.
• Das vergaste/Verdampfte Kühlmittel wird analog dem Prinzip der Wärmepumpe wieder verflüssigt und in den Kühlkreislauf zurückgespeist. Klimakälte und Heizungswärme können an geeigneten Temperaturpunkten dem System entnommen werden.
• Dieses Gas/Flüssigkeits-Kühlsystem mit Wärmepumpe ist auch in Fahrzeugen zur Wärmeenergie-Rückgewinnung einsetzbar. In Verbindung mit dem Frischluftverdichter, welcher auch Innenraum-Frischluft liefern kann, sowie Kühlkälte oder Heizwärme Abgabe an die Frischluftzuführung, ist das technische Fahrzeug-Innenraumbelüftungs-System über die Motorfunktionen darstellbar, wirtschaftlich mit weniger Bauteilen als im Stand der Technik.
• Während im Stand der Technik Rumpfmotor mit Nockenwellen und Ventilen, Abgasturbolader, Anlasser, Lichtmaschine, Schwungscheibe, Klimakompressor, Frischluftventilator, Kühlerventilator und Nebenabtrieben, Zahnriemen,
  eine unwirtschaftliche, verschmutzungsanfällige Anhäufung von Einzelbauteilen hohen Volumens und hohen Gewichtes darstellen,
  baut der Patententwurf auf eine möglichst kompakte, wirtschaftliche Einheit aus möglichst wenig Teilen, mit möglichst wenig Gewicht, in geschlossener wenig verschmutzungsanfälliger Bauweise und geringem Volumen.
• Die klare Trennung umweltempfindlicher Medien Frischluft, Innenluftzuführung, hitzeempfindlicher technischer Einrichtungen, wie elektrische Stromerzeuger, -motoren, Steuereinrichtungen, Wärmepumpe in dem Installationsblock
  Kurbelwellen-Freilauf-Starter/Antriebs-E-Motor Generator
  mit gekoppeltem Verdichter/Kompressor mit variabler Lademenge/Ladedruck-Regelung und auskoppelbaren Luftströmen für Kühlung/Belüftung
  und hierin integrierten Regel-/Steuerscheiben als "Kaltblock-Installation",
  steht auf der Motor-Auslaßseite die kompakte Anordnung der "Heißblock-Installation" gegenüber.
Beschreibung des Patentanspruches zu 6
• Die Turbinenleitschaufeln von Abgasturbine und Kühlmittel turbine werden entweder über- oder nebeneinander angeordnet und in einem gemeinsamen Gehäuse gefasst, welches Abgaskrümmer/Abgashochtemperatur-/Hochdruck-Wärmetauscher und Kühlmittelverdampfer als Leitgehäuse ausbildet.
• Hiermit wird kompakteste, leichteste, verschmutzungsfreieste Bauweise mit geringstmöglichen Teilen/Fehlerquellen erreicht. (Bild 1 (3))
• Werden nun die in den Patentansprüchen angeführten Patent zu einem Motor-/Nebenaggregat-Gesamtsystem kombiniert,
  so erreicht man den "Kompakt-Verbrennungsmotor mit Verlustwärme-Rückgewinnung und Teillastregelungen hohen Wirkungsgrades"
• Der Gesamtwirkungsgrad als 1-Takt-Verbrennungs-Turbinen- Flußmotor, z. B. als Common-Rail-Dieselmotor, erreicht übe 1-Takt-Verbrennungsverfahren mit Verzicht auf 2 Arbeitsschritte Ausschieben-Ansaugen mit 2 Massebeschleunigungsvektor-Umkehrungen der Kolben im Vergleich zum 4-Takt- Arbeitsverfahren, mit Verzicht auf komplizierte Nockenwellen/Ventiltriebsteuerungen und wirkungsgradarme Teillastzustände, einen deutlich besseren Wert.
• Mit Nutzung der Abgase über Turbine wird im Leistungsfluß Verdichtung-1-Takt-Verbrennungsverfahren-Abgasturbine ein Fluß analog der Gasturbinen erreicht, welche mit über 70% Wirkungsgrad arbeiten.
• Mit Einsatz eines Sternmotors als Verbrennungsmotor mit gerader Zylinderanzahl und 180°-versetzten Gleichtakten, findet der Masseausgleich statt.
• Kompakte Bauweise, weniger Gewicht, zwangsgeführte Frisch luft und Kühlluft-Führung, ermöglicht Automobilkonzepte mit geringerem Gewicht und verbesserter Aerodynamik.
• Insgesamt wird erwartet, das im Vergleich eines 8-Zylinder V 8-Motors mit ca. 4 ltr Hubraum und ca. 320 PS Leistung als Saugmotor, 4-Takt-Arbeitsweise, ein 8-Zylinder-Sternmotor mit 1 ltr-Hubraum und ladedruck- volumengeregelter Aufladung im 1-Takt-Turbinen-Flußverfahren, nur ca. 50% des Gewichtes bei gleicher Leistung auf die Waage bringt, nur ca. 50% des Einbauvolumens benötigt, im Vollastzustand ca. 40% weniger Brennstoff verbraucht und in den Teillastzuständen bis zu 60% weniger Brennstoff verbraucht.
• In der Herstellung aufgrund weniger Teile wirtschaftlicher zu fertigen ist und bei Zwangskühlluftführung mit optimierter aerodynamischer Karosserie der Luftwiderstand im Gegensatz zum Stand der Technik (Kühlluftöffnungen) um 20% gesenkt werden kann, was den Verbrauch bei hohen Geschwindigkeiten senkt.
• Im Wasserstoffbetrieb mit hohen Motortemperaturen kann über die Abgasturbine und die Möglichkeit der Adaption eines Kühl-/Abgaswärmerückgewinn-Systemes ein im Vergleich zu herkömmlichen 4-Takt-Motorkonzepten deutlich höherer Wirkungsgrad erzielt werden, wobei erwartet wird, das das System Brennstoffzelle in Beurteilung der Gesamtaufwendungen für Fertigung/Betrieb vom Konzept des 1-Takt Verbrennungs-Turbinen-Flußmotor in Bezug auf Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit übertroffen wird.

Claims (7)

1. 1-Takt-Verbrennungsverfahren dadurch gekennzeichnet,
dass im Verbrennungsraum ein brennfähiges Gemisch verbrannt wird, welches expandiert und einen Kolben im Zylinder hierdurch bewegt, welcher vor Erreichen des unteren Tot-/Umkehrpunktes die Verbrennungsgas- Zylinder-Auslassöffnung passiert und den Austrittsweg der Verbrennungsgase öffnet unter zeitgleicher oder zeitversetzter Öffnung des Einlassventiles für Frischluft oder Gemisch am oberen Zylinderpunkt im Verbrennungsraum mit Zuführung von Frischluft und Gemisch unter Druck und Ausdrücken von Restverbrennungsgasen.
Mit Umkehr des Kolbens am unteren Totpunkt und Verdichtung des Zylindervolumens wird kurz nach Verlassen des unteren Tot-/Umkehrpunktes der Austrittsweg der Verbrennungsgase geschlossen und der Zylinder-Gasinhalt durch Bewegung des Kolbens zum oberen Tot-/Umkehrpunkt komprimiert, und der Gasinhalt zu einem brennfähigen Gemisch angereichert, bzw. komprimiert.
Wiederholte Zündung/Verbrennung des brennfähigen Gemisches wie vor im nächsten Takt des Verbrennungsverfahrens.

2. Ladedruck-Volumengeregelte Teillastzustände dadurch gekennzeichnet, dass der brennfähige Gemisch-Volumeninhalt im Zylinder über Modulation des Ladedruckes und Modulation der Ventilöffnungszeit und/oder dieser Faktoren in Verbindung oder im einzelnen dem Lastzustand angepasst wird.
Ladedruck-Volumengeregelte Verbrennungsmotore variieren Leistungs-/Drehmomentkurven je nach erforderlicher Lastanforderung im Auslegungsrahmen des Motors.

3. 1-Takt-Verbrennungs-Turbinen-Flußmotor dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsgase, welche mit Überdruck aus dem Zylinder nach Öffnung der Verbrennungsgas-Zylinder- Auslassöffnung ausströmen auf eine Turbinenlaufrad- Scheibe gelenkt werden, welche mechanisch mit der Kurbelwelle der Kolben lastschlüssig verbunden ist, wodurch der Energiegehalt der ausströmenden Verbrennungsgase Temperatur/Druck durch Aufweitung des Gasstromes in der Turbinenscheibe in nutzbare Kurbelwellen-Rotationsenergie umgesetzt wird, dass nach Überdruck-Abbau im Zylinder und Öffnung des Einlassventiles Rest-Verbrennungsgase über die Turbine aus dem Zylinderarbeitsraum abgesaugt werden.

4. Kurbelwellen-Freilauf-Starter/Antriebs-E-Motor- Generator- gekoppelter Verdichter/oder Kompressor mit variabler Lademenge/Ladedruck-Regelung dadurch gekennzeichnet, dass ein Turbo-Verdichter variabler Geometrie oder ein Kompressor mit nachgeschalteter Druckregel- und Volumenflussregel-Einrichtung entweder über Kurbelwelle-Direktantrieb und/oder E-Motor-Starter-/Antriebs- Zusatzantrieb ohne/mit Freilaufzuschaltung im Motorbetrieb permanent erforderliche Zuführung von Druck- Verbrennungsluft volumen- und druck-geregelt für den Verbrennungsprozess bereitstellt.

5. Gas-/Flüssigkeit-Kühlsystem mit Wärmepumpe für Motorkühlung/Abgassystem-Wärmerückgewinnung und Innenraum-Klimatisierung und Turbinen-Expansions-Einheit zur Nutzung des Energiegehaltes Temperatur/Druck des Arbeitsmediums des Kühlkreislaufes durch Aufweitung des Gasstromes in der Turbinenscheibe und Umsetzung in nutzbare Kurbelwellen-Rotationsenergie, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsmedium - flüssig - zur Wärmeaufnahme aus Motorwärme/Abgaswärme genutzt wird, wobei das Medium die Durchströmung der Arbeitsbereiche vom kältesten zum wärmsten Teil vollzieht und Wärme aufnimmt.
Am wärmsten Teil, wenn erforderlich auch durch Nacherhitzung, wird das Medium verdampft/vergast und über eine mit der Kurbelwelle gekoppelte Turbinenscheibe unter Abgabe von Rotationsenergie aufgeweitet und abgekühlt, eventuell über Oberflächenkühler weiter geführt. In einem Verdichter wird das Arbeitsmedium wieder verflüssigt und in den Kühlkreislauf eingespeist.
Wärme für die Innenraumheizung und Kälte für die Innenraumklimatisierung können an geeigneter Temperaturstelle dem Kreislauf abgezapft werden.

6. Abgas-Hochtemperatur-/Hochdruck- Wärmetauscher und Kühlmittelverdampfer als Leitgehäuse von Abgasturbine- und Kühlmittel(gas/dampf)-Turbine in Kompaktbauweise dadurch gekennzeichnet, dass Turbinenleitschaufeln von Abgas- und Kühlmittelturbine auf einem Turbinenrad nebeneinander oder aber übereinander angeordnet sind und in einem Gehäuse, welches die Zylinder-Abgasführung (Krümmer) und die Abgas-Hochtemperatur-/Hochdruck-Wärmetauscher und Kühlmittel(gas/dampf)-Verdampfer enthält, kompakt gefasst sind.

7. Kompakt-Verbrennungsmotor mit Verlustwärme-Energie- Rückgewinnung und Teillastregelungen hohen Wirkungsgrades, dadurch gekennzeichnet, (sh. Bild 1)
dass auf einer Welle angeordnet sind,
Verbrennungsmotor in Sternform mit Magnet-Ventilen für Verbrennungsluft/Brennstoff-Regelung, zugeführt unter Druck, (1)
Kurbelwellen-Freilauf-Starter/Antriebs-E-Motor- gekoppelter Verdichter mit variabler Lademenge/Ladedruck-Regelung. (sh. Patentanspruch zu 4.), (2)
Abgas-Hochtemperatur-/Hochdruck-Wärmetauscher und Kühlmittelverdampfer als Leitgehäuse von Abgasturbine- und Kühlmittelturbine in Kompaktbauweise (3),
wobei (2) und (3) oder (3) gleichzeitig als Schwungscheibe wirken. (sh. Patentanspruch zu 6.) Abtrieb auf Kupplungs-/Getriebeeinheit oder Automatikgetriebe (4).
Gas-Flüssigkeits-Kühlsystem mit Wärmepumpe (6), Motorkühlung (7)/Abgassystem (8) Wärmerückgewinnung und Innenraum-Klimatisierungs-Kälteabnahme (9), Innenraum-Heizungs-Wärmeabnahme (10), und Turbinen- Expansionseinheit (3), (sh. Patentanspruch zu 5.)
Ladedruck-Volumengeregelten Teillastzuständen (sh. Patentanspruch zu 2.)
im 1-Takt Verbrennungsverfahren (sh. Patentanspruch 1.) oder 2-Takt/4-Takt oder Mehrfachtakt-Verfahren mit Volumen- und Ladedruckgeregelter Aufladung (sh. Patentanspruch zu 2.), geeignet für bisherige im Verbrennungsmotor eingesetzte Kraft-/Brennstoffe, synthetische Brennstoffe und auch besonders für Wasserstoff-Verbrennung mit hohen Brennraumtemperaturen.