DE2812199A1 - Isoblock-verbundmotor - Google Patents

Description

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BESCHREIBUNG

Der Verbrennungs-Verbundmotor stellt einen zweistufig expandierenden Kolben-Motor als ¥ärmekraftmaschine dar, der bei hohen Kompressionsdrücken mit druck— und temperaturentlastend gesteuerter innerer Verbrennung betrieben wird.

Das bisherige Hindernis der technischen Anwendung zweistufiger Expansion von Verbrennungsgasen innerhalb von Verbrennungsmotoren, besteht bei den bisher sehr hoch auftretenden Verbrennungsgas-Temperaturen durch die bislang die höheren Motor-Arbertsgasdrücke der Verbrennungsgase gewährleistet sind - in der physikalischen Unzulänglichkeit, das Verbrennungsgas trotz ausreichender Motorkühlung - ohne größere Druck-Temperatur- und Strömungsverluste - über Expansions-Verbindungskanäle mitsamt den zwischengeschalteten Zylinderstufen-Ventilen, in die den Verbrennungs-Zylindern dann nachgeschalteten, größeren Expansions-Verbundzylinder zu transferieren.

Der Verbrennungs-Verbundmotor wird durch besondere Konstruktions- und Steuerungs-Maßnahmen, bei kleinstmöglichen Kanal-Schadräumen, jedoch großvolumigen Zylinderstufen-Kompressions-Räumen Vp und V3 mit daher jeweils großem Luftverhältnis und niederen Verbrennungs-Temperaturen T4, bei großem Verbundmotor-Expansionsverhältnis Q*es ~ ^zum Zweck eines hoch erzielbar thermischen Motor-Virkungsgrades^, - strömungsverlustarm, sowie druck- und temperaturentlastend gesteuert. Pur die Yärmekraftmaschinen-Prozeßart ist Abgas-Turboaufladung vorgesehen.

Die Konstruktion und thermodynamische Konzeption dieser Värmekraftmaschine beinhaltet die Besonderheit, daß jedem Niederdruck-Verbundzylinder(Z2) für die Motor—Kompressionsphase - über je einen separaten Kompressions-Verbinder (KV) - ein gesonderter Hochdruck-Zylinder(Z1 ) als großvolumiger Kompressions-Raum V2 zugeordnet ist (s.Abb.3 u.4), dessen Kolben gegenüber dem zugeordnet Kompressionsarbeit leistenden Niederdruck-Kolben um etwa 180° Kurbelversatz voreilt, so daß letzterer druckentlastet in direkter "Weise über den je separat zugeordneten Kompressions-Verbinder (KV) in den Hochdruck- respektive Verbren-

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nungs-Zylinder(Z1 ) hineinkomprimiert - und dabei dessen druckbeaufschlagten Kolben unter Abgabe potentieller Antriebsenergie an die Kurbelwelle - als Kompressionsarbeits-Rückgewinn - vor sich hertreibt. Nach anschließend weiterer Kompression auf ein hohes Kompressions-Enddruckniveau innerhalb der Hochdruck-Zylinder(Z1) - die gleichfalls mit großvolumigen Kompressions-Räumen V3 ausgestattet sind (s. Abb.4) - arbeiten diese im unmittelbar darauffolgenden Arbeitshub als Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) und erste Expansions-Stufe.

Umgekehrt ist für die Verbund-Expansion (s.Abb.1 u.3), jedem Verbrennung s- Zy lind er (Z1) - über jeweils einen gesonderten und konstruktiv kürzestmöglich gehaltenen Expansions-Verbindungskanal(EK) - ein bestimmter Expansions-Verbundzylinder(Z2) als zweite Expansionsstufe nachgeschaltet (s.Abb.3), dessen Kolben dem des zugeordneten Verbrennungs-Zylinders (Z1 ) um etwa 180° Kurbelversatz nacheilt, und dessen Kolbenhub gegenüber dem des Verbrennungs-Zylinders(Z1) höher ausgeführt ist (s.Abb.4).

Die einzelnen, kurzen Expansions-Kanäle (EK) werden von den kleineren Verbrennungs-Zylindern(Z1 ) aus als flache, sich zum jeweils nachgeschalteten und höher bauenden Expansions-Verbundzylinder(:Z2) hin verbreiternde Verbindungs-Kanäle (s.Abb.3), offen und seitlich, radial an die oberen Zylinder-Peripherien der jeweils zugeordnet nachgeschaltet höher bauenden und benachbart angeordneten Expansions-Verbundzylinder(Z2) herangeführt (s.Abb.4).

Hierdurch ist es konstruktiv ermöglicht, die Expansions-Verbindungskanäle(EK) kürzestmöglich und mit geringstmöglichem Schadraum-Volumeninhalt zu gestalten (s.Abb.3 u.4), bei andererseits ausreichend großen Strömungsquerschnitten - für strömungsverlustarme Einsteuerung des Motor-Arbeitsgases ohne Kanaldrosselungen - von den Verbrennungs-Zylindern(Z1) in die jeweils zugeordnet nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder (Z2) .

Durch die konzeptionell erwünscht vorhandenen, großvolumigen Kompressions-Räume V2 und Vo der Zylinderstufen, ist für die Hochdruck- respektive Verbrennungs-Zylinder(Z1) kleineren Durchmessers, die konstruktiv vorteilhafte Möglichkeit der Unterbringung großer Ein- und Auslaß-Ventile mit entsprechend großen freien Strömungs-Querschnitten für die Verbund-Steuerung gegeben. Die Kompressions-Räume V3 der Verbrennungs-

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Zylinder(ZI) können dieserhalb unter Berücksichtigung ausreichender Bauhöhe für den Ventilhub der Ein- und Auslaß-Ventile mit ungefähr 1 1/2 —fächern Zylinderdurchmesser - gegebenenfalls sogar noch etwas größer — ausgeführt werden (s.Abb.3).

Diese konstruktive Möglichkeit zugunsten vorteilhafter thermodynamischer Auslegung der Verbund-Punktion ausübenden Steuerorgane für ideale Strömungsverhältnisse innerhalb des Verbund-Motors ausschöpfend, werden die Ein- und Austritts-Ventile der Verbrennungs-Zylinder(Z1) über deren Durchmesser hinausgehend angeordnet - mit großen freien Durchström-Querschnitten einer Ventilgröße ausgestattet, die den großen Ventil-Querschnitten der nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder(Z2) größeren Zylinder-Durchmessers gleichkommen (s.Abb.3).

Vie schon erläutert, beinhaltet die besondere Motor-Konzeption jeweils die Zuordnung bestimmter Zylinder der ersten mit denen der zweiten Stufe zueinander als Verbund-Zylinderpaare, sowohl für die zweistufige Motor-Kompression über je einen zugeordnet separaten Kompressions-Verbinder (KV) pro Verbund-Zylinderpaar - als auch für die zweistufige Arbeitsgas-Verbund-Expansion, wofür jedem Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) über je einen zugeordnet kurzen Expansions-Kanal (EK) ein bestimmter Expansions-Verbundzylinder(Z2) nachgeschaltet ist (s.Abb.1).

Die Einsteuerung des Arbeitsgases von den Verbrennungs-Zylindem(Z1) in die unmittelbar benachbart angeordnet nachgeschaltete zweite Expansions-Zylinderstufe der einzeln zugeordneten Expansions-Verbundzylinder (Z2), erfolgt ausschließlich durch die Auslaß-Ventile großen Querschnittes des jedem Expansions-Verbundzylinder(Z2) für die Verbund-Expansion zugehörigen Verbrennungs-Zylinders(Z1 ) - die über den vollen Ausström-Kolbenhub hinweg geöffnet sind - über die gleichfalls einzeln zugeordneten und zur zweiten Expansions-Zylinderstufe der einzelnen Expansions-Verbundzylinder(Z2) hin offenen Expansions-Verbindungskanäle (EK). Das Arbeitsgas eilt hierbei den Kolben der Verbrennung s -Zy lind er (Z1 ) während des Ausström-Hubes - über die extrem großen Auslaß—Ventil-Querschnitte - druckentlastend voraus, wobei für die Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) auch Temperaturentlastung eintritt.

Durch die druck- und temperaturentlastende Steuerungsanordnung des Verbrennungs-Verbundmotors über je separat zugeordnete Verbindungs-Kanäle pro Verbund-Zylinderpaar (s.Abb.1 u.3), werden - wie schon

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erwähnt - lange Öffnungszeiten sämtlicher Steuerventile - auch der Verbund-Punktion ausübenden Steuerventile - ermöglicht. Letztere bleiben für ihre Steuerfunktion während der Dauer eines Motor-Kolbenhubes geöffnet.

Dieses bedeutet, daß keines der Steuerventile des Verbrennungs-Verbundmotors nur kurzzeitige Öffnungszeiten gesteuerter "Zylinderfüllungs-Ventilhübe" - und damit dann nur auf einen Teil des Kolben-Hubweges beschränkte Steuerungs-Öffnungszeiten - aufweist, was sowohl für die Motor-Verbund-Kompression als auch für die Motor-Verbund-Expansion des Arbeitsgases zutrifft.

Da kurzzeitige Ventilsteuerungs-Öffnungszeiten zur Steuerung lastabhängiger Motor-Zylinderfüllungen somit entfallen, können bei der geschilderten - druck- und temperaturentlastenden - Verbundmotor-Steuerung keine überhöhten Ventil-Massenkräfte auftreten !

Aus diesem Grunde bestehen vom Gesichtspunkt auftretender Ventil-Massenkräfte für Verbrennungs-Verbundmotore - gegenüber bisherigen einstufig arbeitenden Verbrennungsmotoren gleicher Leistungsgröße keinerlei Einschränkungen durch eine eventuell notwendige Verminderung der Motordrehzahl, oder hinsichtlich der Größe der Steuerventile.

Die nachfolgend detaillierter beschriebene Verbundmotor-Steuerung des zweistufigen Verbrennungsmotors unterscheidet sich daher wesentlich gegenüber einer Steuerung des Verbundbetriebes zweistufiger Kraftmaschinen im herkömmlichen Sinne, z.B. der Leistungsregelung von Heißdampf-Verbundmotoren. Letztere werden bekanntlich meist über Verstell-Excenter und lastabhängig gesteuerte "Zylinderfüllungs-Ventilhübe" bzw. auch durch lastabhängig veränderliche Steuerschieber-Hübe geregelt wobei sich die Steuerventil- oder Steuerschieber-Hübe nur kurzzeitig über die Dauer eines Teilhubes der zugehörigen Arbeits-Kolben erstrekken. - Ventil—Steuerungszeiten, die sich nur über einen Teil—Hub der zugehörigen Arbeits-Kolben erstrecken, bedingen erheblich größer auftretende Ventil-Massenkräfte, was wiederum mit einer notwendig werdenden Herabsetzung der maximal zulässigen Motor-Drehzahl verbunden wäre.

Mit der beschriebenen Prozeßführung des Verbrennungs-Verbundmotors ist es somit ermöglicht, bei größerem Motor-Luftverhältnis λ und niedrig liegenden Verbrennungs-Temperaturen T4, die jeweils einander zugeordneten Verbund-Zylinderpaare der jeweiligen Kompressions- und Expansi-

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ons-Motor-Verbundstufen miteinander, über ausreichend große Ventilsteuerungs- und Kanal-Strömungs-Querschnitte - als erfindungswesentlich - sowohl druckentlastet als auch temperaturentlastet so zu betreiben, daß im zweistufigen Motor-Verbundbetrieb für das Motor-Arbeitsgas innerhalb der Steuer-Ventile - und innerhalb der einzeln zwischen den Verbund-Zylinderstufen pro Verbund-Zylinderpaar zugeordneten Verbindungs-Kanäle — keine Ventil- oder Kanal-Drosselungen nennenswerter Größenordnung auftreten können !

Die Steuerung der miteinander arbeitenden Motorverbund-Zylinderstufen des zweistufigen Verbrenjaungs-Verbundmotors geht daher strömungsverlustarm vonstatten.

Druck- und tempera-fcurentlasteter Verbund-KomOressionsvorgang

Durch ein jeweils kleines Kompressxonsverhältnis bei großvolumigen Kompressions-Räumen pro Zylinderstufe, sind gute Kompressions-Yirkungsgrade der Verbrennungs—Verbundmotore gewährleistet. Die kleineren Einzel-Kompressionsverhältnisse^ und E₇ der Zylinderstufen multiplizieren sich miteinander zu einem prozeßgünstig großen Gesamt-Kompressionsverhältnis &g*s- der Verbund-Motore .

Die Niederdruck—Zylinder(Z2) des Verbrennungs—Verbundmotors werden während des Ladehubes über rückgeführte Abgas-Energie durch Turboladung aufgeladen, wobei an die Niederdruck-Kolben größeren Durchmessers, während des vollen Ladehubes potentiell antreibende Druck-Energie abgegeben wird.

Anschließend komprimieren die Niederdruck-Kolben der zuvor aufgeladenen, größeren Expansions-Verbundzylinder(Z2) mit geöffneten Kompressions-Auslaß-Ventilen, bei ebenfalls geöffneten Einlaß-Ventilen der Verbrennungs-Zylinder(Z1) - über je separat pro Verbund-Zylinderpaar zugeordnete Kompressions—Verbinder (KV) - direkt in den als großvolumigen Kompressions-Raum V2 zugeordneten, kleineren Zylinderraum der Verbrennungs-Zylinder(Z1) hinein (s.Abb.3 u.4), dessen Kolben kleineren Durchmessers dem komprimierenden Niederdruck-Kolben des Expansions-Verbundzylinders(Z2) um 180 Kurbelversatz voreilt.

In der Praxis öffnen die Einlaß-Ventile der Hochdruck- respektive Verbrennungs-Zylinder (Z1 ) und die Kompressions-Auslaß-Ventile der Nieder-

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druck- respektive Expansions-Verbund-Zylinder(Z2) kurz hintereinander. Zu Beginn der Motor-Niederdruck-Kompressionsphase der ersten Motor-Kompressionsstufe öffnet das Einlaß-Ventil des Hochdruck- bzw. Verbrennungs-Zylinders (Z1) - der als Kompressions-Raum V2 des Niederdruck-Zylinders (Z2) fungiert - zuerst, um den pro Verbund-Zylinderpaar jeweils einzeln zugeordneten Kompressions-Verbinder(KV) zuerst vom darin befindlichen Kompressionsdruck des vorangegangenen Niederdruck-Kompressions-Kolbenhubes zu entlasten. Unmittelbar danach öffnet das Kompressions-Auslaß-Ventil des Niederdruck-Verbundzylinders(Z2), dessen Kolben bei dann gleichzeitig offenstehenden Einlaß-Ventilen des jeweils zugeordneten Verbrennungs-Zylinders(Z1 ) - über den einzeln zugeordnet, kurz zuvor druckentlasteten Kompressions-Verbinder(KV) - direkt in den als Kompressions-Raum V2 zugeordneten Verbreimungs-Zylinder(Z1) hineinkomprimiert (s.Abb.3 u.4).

Die einzeln zugeordneten Kompressions-Verbinder(KV) des Verbrennungs-Verbundmotors bleiben - wie Vorstehendem zu entnehmen ist - nach Ventil-Abschluß der für die Verbund-Kompression jeweils einander zugeordneten Verbund-Zylinderpaare, jeweils bis zur nächsten Druckentlastung die dem Niederdruck-Kompressionstakt stets vorausgeht, unter Kompressionsdruck stehen.

Der um 180° Kurbelversatz voreilende Kolben des als Kompressions-Raum V2 für die erste Motor-Kompressionsstufe des Niederdruck-Zylinders(Z2) zugeordneten Verbrennungs-Zylinders(Z1), wird durch den größeren komprimierenden Niederdruck-Kolben des Expansions-VerbundLzylinders (Z2) bei geöffneten Ventilen über den je pro Verbund-ZyIinderpaar zugeordneten Kompressions-Verbinder (KV) - als dessen "veränderliche Kompressionsraum-Begrenzung" mit ansteigendem Kompressionsdruck vorhergetrieben, währendessen dieser abwärtsgehende Kolben des als Kompressions Raum Vq dienenden Verbrennungs-Zylinders(Z1 ) hierdurch eine antreibende Kraft auf die Motor-Kurbelwelle ausübt. Der dem Niederdruck-Zylinder (Z2) - in Form des jeweils zugeordneten Hubvolumens des Verbrennungs-Zylinders (Z1 ) - zugeordnete Kompressions-Raum V2 vergrößert sich durch dessen voreilenden Hochdruck-Kolben während der Niederdruck-Kompressionsphase kontinuierlich. Diese Kompressions-Raumvergrößerung erfolgt bis zu den Kolben-Endstellungen der als Kompressions—Raum Vo dienenden Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) und der komprimierenden größeren Niederdruck-Kolben - bei Beendigung der Motor-Kompression der ersten

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Verbundmotor-Kompressionsstufe - in den unteren und oberen Kolben-Totpunktstellungen.

Hierdurch werden sowohl der Kompressionsdruck P2 als auch damit die Kompressions-Temperatur T 2 in ihrer Endgröße der Niederdruck-Kompressionsphase erster Motor-Kompressionsstufe des Verbundmotors - nach Vorstehendem - erst in den jeweils zu gleichem Zeitpunkt auftretenden Kolben-Endstellungen der miteinander im Verbund arbeitenden Zylinderpaare - nämlich in oberer Niederdruck- und zu gleicher Zeit unterer Hochdruck-Kolben-Totpunktlage erreicht. - Auf diese ¥eise erfolgt innerhalb des Verbrennungs-Verbundmotors die Luft-Kompression der ersten Motor-Kompressionsstufe sowohl druck- als auch temperaturentlastet.

Durch die Motor-Steuerungsanordnung druck- und temperaturentlastender Verbund-Kompression, geben die Kolben der Verbrennungs-Zylinder(Z1) bei deren gleichzeitiger Aufladung - während der Niederdruck-Kompressionsphase potentielle Antriebs-Arbeitsenergie an die Motor-Kurbelwelle ab. Hierdurch wiederum wird ein Teil der innerhalb des Verbrennungs-Verbundmotors aufgewendeten Kompressionsarbeit als potentielle Motor-Antriebsenergie zurückgewonnen.

Anschließend wird die innerhalb der aufgeladenen Verbundzylinder(Z2)

- mit den Verbrennungs-Zylindern(Z1) als deren Kompressions-Raum V2 vorkomprimierte Verbrennungsluft, in der zweiten Motor-Kompressionsstufe der mit entsprechend höherem Vordruck aufgeladenen Verbrennungs-Zylinder(ZI) kleineren Durchmessers - bei gleichfalls prozeßgünstig großvolumigen Kompressions-Räumen V3 derselben - und daher gleichfalls kleinem Kompressionsverhältnis der zweiten Motor-Kompressionsstufe innerhalb der Verbrennungs-Zylinder(Z1) - auf ein hohes Kompressions-Enddruckniveau P 3 weiter verdichtet.

Durch die thermodynamisch günstige Steuerungsanordnung druck- und temperaturentlasteter Motor-Verbundkompression der beschriebenen Veise, wird bei vorgesehener Abgas-Turboaufladung und hohem Maschinen-Gütegrad innerhalb der großvolumigen Kompressions-Räume V3 der Verbrennungs-Zylinder (Z1) — für eine pro Ladung und Motor-Arbeitsspiel große Luftmasse hoher Dichte - als Ausgangsbasis für den nachfolgend gesteuerten Verbrennungsvorgang, ein prozeßgünstig hohes Kompressions-Enddruckniveau P3 mit gemäßigten Kompressions-Endtemperaturen T3 erreicht.

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G-esteuerter Verbrennungsvorgang des Verbundmotors

Der Värmeverlust-Energieanteil erreicht bei bislang üblich einstufigen Verbrennungsmotoren, die stets mit ziemlich hohen Verbrennungs-Temperaturen betrieben werden - bedingt durch die überaus großen Motor-Zylindervandungs-, Srahlungs- und Abgas-Wärmeverluste - bekanntlich eine Größenordnung von bis zu über 70 fo Värme-Verlustanteil der innerhalb der Motore verbrannten Kraftstoff-Wärmemenge.

Da der spezifische Kraftstoff-Wärmeaufwand pro Nm komprimierter Verbrennungsluft und ⁰C Arbeitsgas-TemperaturerhöhungVder gleiche ist, so empfiehlt es sich - zwecks Erzielung einer größtmöglichen Motorleistungsdichte - innerhalb der Verbrennungs-Verbundmotore mit möglichst großen Kompressions-Enddrücken P, und dementsprechend mit einem möglichst großen Verbundmotor-Expansionsverhältnis op«zu fahren.

Für die bevorzugt nach dem Dieselverfahren durch Kraftstoffeinspritzung in die hoch komprimierte Luftmenge der Verbrennungs-Zylinderstufe(Z1 ) und Selbstzündung einzuleitende Verbrennung, liegen bei der entwickelten Verbundmotor-Konzeption - wie bereits allgemein beschrieben - großvolumige Zylinderstufen-Kompressionsräume bei somit jeweils kleinem Kompressions-Verhältnis £ und^ pro Zylinderstufe - jedoch prozeßgünstig großem Gesamt-Kompressions-Verhältnis^ = <£" χ ^ der Verbrennungs-Verbundmotore vor. Hierdurch steht bei gutem Motor-Kompressions-Wirkungsgrad /?, der Verbund-Kompression, pro Verbund-Arbeitsspiel der Motore - innerhalb der großvolumigen Kompressions-Räume V3 der Verbrennungs-Zylinder (Z1 ) - auf hohem Kompressions-Enddruckniveau eine jeweils große Luftmenge hoher Luftdichte im Kompressions-Endzustand, als Motor-Arbeitsgas zur Verfugung.

Mithin wird bei dieser thermodynamisch vorteilhaften Verbundmotor-Konzeption außerdem für den zweistufigen Wärmekraftmaschinen-Arbeitsprozeß

- trotz hoher Leistungsdichte der Verbundmotore - ein prozeßgünstig großes Luftverhältnis Λ erzielt.

Das prozeßgünstig große Luftverhältnis Λ auf hohem Kompressions-Enddruckniveau P-j innerhalb der großvolumigen Kompressions-Räume V3 der Verbrennungs-Zylinder(Z1), wirkt sich - gegenüber einstufigen Verbrennungsmotoren - auch bei großer Leistungsdichte der Verbundmotore,

' - bei großer wie bei kleiner Luft-Dichte - _ 2I gleiche Kompressions-Endtemperatur T3 vorausgesetzt,

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erwünscht stark absenkend auf das Verbrennungs-Temperaturniveau T4 aus. Dieses bedeutet, daß die innermotorischen Verbrennungsvorgänge und Arbeitsabläufe bei abgesenkten Verbrennungs-Temperaturen T^ des Motor-Arbeitsgases, in einem Temperaturfeld geringer und angenähert konstanter spezifischer Värmeaufnahme - pro Nm^ Luft und ⁰C Temperaturerhöhung — erfolgen. Zum anderen werden - als sehr wesentlich die Motor—Zylinderwandungs—, Motorstrahlungs- und Abgas-Värmeverluste

- durch herabgesetzte; Verbrennungstemperaturen T4 bei großem Motor Expansionsverhältnis Qn_6x - und andererseits großer Verbundmotor-Leistungsdichte, auf ein sehr geringes Maß herabgesetzt. -

Die Gasgleichung für ideale Gase PxV=GxRxT hat im unteren Temperaturbereich'annähernd konstanter spezifischer Wärme für Luft und Verbrennungsgas allgemeine Gültigkeit.

Die Größe des Motor-Volldruckverhältnisses S (s.Abb.2) ergibt sich aus dem Quotienten der Volumina V4/V3 - dem Quotienten der Volumina von Kompressions-Raum + Gleichdruck-Zylinderfüllung zum Kompressions-Raum V3 d_es Verbrennungs-Zylinders(Z1 ) zueinander - , was bezogen auf den konstanten Motor-Arbeitsdruck P3^ P4 der Gleichdruck-Verbrennungs phase gleicherweise dem Quotienten der absoluten Temperaturen T4/T3, d.h. dem Verhältnis der absoluten Verbrennungs-Temperatur zur absoluten Kompressions-Endtemperatur entspricht.

Somit bleiben bei gemäßigten Kompressions-Endtemperaturen To, bezogen auf einen konstanten Arbeitsdruck Po, = P4 der Gleichdruck-Verbrennungs phase - auch bei verhältnismäßig größerem Volldruckverhältnis £ =Ύ^/Ύ

= T4/T0 - die innermotorischen Verbrennungs-Temperaturen T^ und damit auch die Temperatur-Erhöhung der Motor-Arbeitsgase AT - T4 - T3 verhältnismäßig niedrig.

Da die Kompressions-Räume V2 und V3 der Verbrennungs-Verbundmotore bei kleinem Kompressionsverhältnis S₁ und £_z P^ro Zylinderstufe großvolumig sind, kann somit das Motor-Volldruckverhältnis £ = V4/V3 = T4/T3 (s.Abb.2) der Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) - trotz größerer Gleichdruck-Zylinder füllungen der Verbrennungszylinder(Z1) und dadurch erreichter hoher Motor-Leistungsdichte - prozeßgünstig relativ klein gehalten w^erden. Damit wird dann das gesamte Motor-Ausdehnungsverhältnis 6^es = £jts./£ bei großem Gesamt-Kompressionsverhältnis Cg*f = «^ x £2. der Verbundmotore in jedem Falle prozeßgünstig groß !

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Die für die Motor-Leistungsabgabe mit dem Kraftstoff zur Temperaturerhöhung des Motor—Arbeitsgases während der innermotorischen Verbrennung aufzubringende Värmemenge Q ist dem Produkt G χ.Δ± - dem Produkt aus dem Gewicht G der hoch verdichteten Luft und der Temperaturerhöhung Δ t des Arbeitsgases vährend der Verbrennung - direkt proportional.

Wird bei gleicher Motorleistung das Luftgewicht G pro Verbund-Arbeitsspiel durch eine höhere Luftdichte um den Paktor χ vergrößert, so nimmt die -während der Verbrennungsphase erforderliche Temperaturerhöhung^ t um den gleichen Paktor χ ab, wodurch die Verbrennungs-Temperaturen T4 dann in einem niedrigen Temperaturbereich verlaufen. Damit verläuft der Motor-Arbeitsprozeß - wie bereits eingangs erwähnt, bei größerem Luftverhältnis Λ mit entsprechend großem Luftgewicht G pro Verbund—Arbeitsspiel, in einem Temperaturfeld erwünscht geringer und angenähert konstanter spezifischer Wärmeaufnahme pro Nm^ des Motor-Arbeitsgases und C Temperaturerhöhung. - Gleichzeitig werden die Zylinderwandungs-, Motor-Strahlungs- und Motor-Abgas-Wärmeverluste bei großem Motor-Expansionsverhältnis (Jges der Verbundmotore - auf ein sehr geringes Maß herabgesetzt.

Der thermische Motor-Wirkungsgrad/^ des druck- und temperaturentlastend gesteuerten Verbrennungs-Verbundmotors nimmt proportional in dem Maße der herabgesetzten Motor-Wärmeverluste zu !

Bei Verbrennungsmotoren im allgemeinen, nimmt der Druck-Unterschied ^p zwischen dem Verdichtungs-Enddruck und dem höchsten Verbrennungsdruck mit zunehmender Höhe des Kompressions-Enddruckes generell progressiv ab.

Zum anderen wirkt sich unter der Voraussetzung gleicher Motorleistung mit gleichem Motor-Volldruckverhältnis £^ und gleicher Kompressions-Enddruckhöhe Po bei kleinerer Kompressions-Temperatur T 3 - eine mit entsprechend größerem Luftgewicht G des Arbeitsgases höherer Dichte erwünscht kleinere Temperaturerhöhung/! t desselben während der innermotorischen Verbrennung auf eine geringere Verbrennungs-Temperatur T4

- gegenüber einem kleineren Luft-Gewicht G'pro Arbeitsspiel, wie bei herkömmlich einstufigen Verbrennungsmotoren mit einer entsprechend wesentlich höheren Kompressions-Endtemperatur T-^', und dadurch dann bedingt um ein Mehrfaches des Erhöhungsbetrages der Kompressions-End-

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temperatur T-j'— T 3 pro Arbeitsspiel viel größeren Verbrennungstemperatur-AnstiegssprüngenA' t = T4 - T^ - stark fördernd auf den gesteuert erwünschten Gleichdruck-Verbrennungsverlauf aus !

Durch die Prozeßführung des Verbrennungs-Verbundmotors ist es damit ermöglicht, innerhalb der Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) auf prozeßgünstig hohem Kompressions-Enddruckniveau Po, sowie mit gemäßigten Kompressions-Endtemperaturen T^ der hoch verdichteten Luftmenge großer Dichte, bei dementsprechend großem Luftgewicht G - gute Zündbedingungen sovie bei kleinerem Verbrennungs-Temperaturanstieg Δt = T4 - T3 begünstigende Voraussetzungen für eine durch den gesteuerten Kraftstoff-Einspritzverlauf angenäherte Gleichdruck-Verbrennung prozeßgünstig mäßiger Verbrennungs-Temperaturen T4 zu schaffen.

Die mit abgesenkter Verbrennungs-Temperatur T 4 - auch unabhängig von der lastabhängigen Größe des Kompressions-Enddruckes P3 - erheblich abnehmende spezifische ¥ärme von Luft und Verbrennungsgasen, macht sich in thermodynamischer Hinsicht zusätzlich merklich prozeßverbessernd - und daher mit einer zusätzlichen Steigerung des thermischen Motor-Yirkungsgrades i?,, bemerkbar.

Zum anderen verlaufen die Expansions-Polytropen der zweistufigen Motor-Verbundexpansion im niederen Temperaturfeld der Motor-Arbeitsgase u.a. durch minimierte Vandungs-Värmeverluste der Motor-Zylinder - mit größeren Adiabaten—Exponenten)( wesentlich prozeßgünstiger als bei hohen Verbrennungs-Temperaturen !

Mit der beschriebenen Kraftmaschinen-Prozeßführung wird eine vollständige und rückstandfreie Verbrennung erreicht. Der Entstehung unerwünschter Stickoxyde (NO_x-GaSe) ist durch das niedere innermotorische Verbrennungs-Temperaturniveau - auch bei großer Verbundmotor-Leistungsdichte — die Entstehungs-Komponente höherer Verbrennungs-Temperaturen entzogen.

Steuerung der strömungsverlustarmen Verbund-Expansion

Die großvolumigen Kompressions-Räume V-j der Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) können - wie bereits eingangs erwähnt - mit etwa den 1 1/2 fachen Durchmessern der dazugehörigen Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) ausgeführt

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werden, so daß dadurch die konstruktive Voraussetzung zur Unterbringung von Ein- und Auslaß-Ventilen der kleineren Verbrennungs-Zylinder (Z1) mit extrem großen freien Strömungs-Ouerschnitten - im Verhältnis zum dazugehörigen Zylinder-Durchmesser - gegeben ist (s.Abb.3), vie dieses für eine strömungsverlustarme Verbund-Expansions-Steuerung zweistufig arbeitender Verbrennungsmotore unabdingbar erforderlich ist.

Der jeweils vom Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) zum nachgeschaltet größeren

- und bei größerem Kolbenhub höher ausgeführten - Expansions-Verbundzylinder (Z2) zugeordnet kurze Expansions-Verbindungskanal(EK) ist flach und sich zum größeren Expansions-Verbundzylinder(Z2) hin verbreiternd, offen radial an dessen obere Zylinder-Peripherie herangeführt. Vor Beginn des Expansions—Arbeitshubes der zweiten Motor-Expansions—Zylinderstuf e(Z2) steht der jeweils zugeordnet kurze - und als offener Einströmkanal an die nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder(Z2) herangeführte - zugehörige Expansions-Kanal (EK) stets - vom unmittelbar vorangegangenen Kompressionstakt des gleichen Expansions-Verbundzylinders(Z2) her - unter vorgespanntem Kompressionsdruck. Durch diesen Umstand der mit komprimierter Druckluft aufgefüllten Expansions-Verb indungskanäle (EK) , die als kurz gehaltene Einströmkanäle ohnehin nur einen äußerst geringen Schadraum-Volumeninhalt aufweisen, wird deren Schadraum-Einfluß zusätzlich minimiert. Der Druckverlust beim Einsteuern des Arbeitsgases - während der Verbund-Expansion - vom jeweiligen Verbrennungs-Zylinder(Z1) in den zugeordnet nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder(Z2) ist daher durch den geringen Expansions-Schadraumeinfluß der ständig vom vorangegangenen Kompressionshub zuvor mit Druckluft aufgefüllten Expansions-Kanalvolumina, gleichfalls sehr gering.

Unter dieser Voraussetzung beginnt der Arbeitstakt der zweiten Motor-Expansions stuf e innerhalb der nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder (Z2) vorteilhafterweise mit gedämpft ansteigender Druckbeaufschlagung der Arbeits-Kolben, und - trotz der an die obere Zylinder—Peripherie von den höher bauenden Expansions-Verbundzylindern(Z2) flach und radial als deren Einström-Kanäle offen herangeführten Expansions-Verbindungskanäle(EK) - ohne seitliche Kolben-Stoßbelastungen.

Die Einsteuerung des Arbeitsgases in die nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder (Z2) nach dem Expansions-Ende innerhalb der Verbren-

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nungs-Zylinder(Z1) über die jeweils zugeordnet kurzen, und anfangs zuvor stets mit komprimierter Druckluft aufgefüllten Expansions-Verbindungskanäle(EK) - die als Einströmkanäle offen an die obere Zylinder-Peripherie der Expansions-Verbundzylinder(Z2) herangeführt sind, - erfolgt bei kaum merklicher Kanaldrosselung verzögerungsfrei sowie ausschließlich durch die jeweiligen Auslaß-Ventile der Verbrennung s -Zy lind er (Z1) mit großen freien Ventil-Querschnitten gesteuert !

Nach Beendigung des Arbeitstaktes der ersten Motor-Zylinderstufe innerhalb der Verbrennungs-Zylinder(Z1) - mit einer größeren Gleichdruck-Verbrennungsphase £ und einem kleineren Expansions-Verhältnis O^ •wird das noch auf hohem Druck befindliche Motor-Arbeitsgas von dort aus - ausschließlich über die großen Durchtritts-Querschnitte der Auslaß-Ventile von den Verbrennungs-Zylindern(Z1) gesteuert - sowie über die pro Verbund-Zylinderpaar zugeordnet kurzen Expansions-Verbindungskanäle(EK), die bekanntlich gleichfalls mit großen Strömungs-Querschnitten versehen und zu den Expansions-Verbundzylindern(Z2) hin als deren offene Einström-Kanale - herangeführt sind, strömungsverlustarm und verzögerungsfrei in den jeweils nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder (Z2 ) übergeleitet. Das Arbeitsgas eilt dabei dem jeweiligen Kolben des Verbrennungs-Zylinders(Z1 ) stark voraus und expandiert dadurch direkt - für die Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) während des Ausströmens druck- und temperaturentlastend - unter Abgabe mechanischer Arbeitsleistung, bei kaum merklichen Kanal-Drosselungen verzögerungsfrei in die nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder(Z2).

Hierdurch werden.die Kolben der Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) weitestgehend von Ausschubarbeit gegen größere Gegendrücke entlastet !

Innerhalb der nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder(Z2) expandiert das Arbeitsgas mit einem größeren Expansions-Verhältnis 02 und geringeren mittleren Gas-Temperaturen - daher mit geringem Zylinder-Vandungsverlust - nach einer Expansions-Polytrope mit größerem Adiabaten-Exponenten 7C auf kleine Expansions-Enddrücke.

Das Motor-Abgas verläßt den Verbrennungs-Verbundmotor mit herunterexpandiert geringen Gegendrücken, sowie mit innerhalb des Verbundmotors optimal ausgenutztem Värmegefälle - mit geringen Abgas-Temperaturen T5 - und dadurch größerer Abgas-Dichte.

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Pur den Antrieb der für den Verbundmotor-Betrieb vorgesehenen Abgas-Turbolader stehen daher bei dieser thermodynamisch vorteilhaften Kraftmaschinen-Prozeßart größere Abgas-Volumenströme mit erhöhter kinetischer Strömungs-Energie - und dadurch auch mit erhöhter Beschleunigungsfähigkeit für die Turbolader - zur Durchführung beschleunigter Motor—Lastwechsel zur Verfügung.

Lastwechsel-Regelung des Verbrennungs-Verbundmotors

Schnelle Motor-Lastwechsel können durch das — gegenüber bisher einstufig üblichen Verbrennungsmotoren - wesentlich größere Luftverhältnis A , ohne Rußausstoß - des in der beschriebenen Yeise gesteuerten Verbundmotors - in allen Motor-Lastpunkten vorgenommen werden.

Bei stoßweiser Lastzunahme über die Kraftstoffzufuhr, nimmt die normal mäßige Verbrennungs-Temperatur - bis zur verzögerungsarm schnellen Reaktion des Turboladers - für die Dauer eines kleinen Zeitintervalles zu.

Umgekehrt ergibt sich bei Lastabnahme durch Senkung der Kraftstoffzufuhr des Verbrennungs-Verbundmotors - für die Dauer eines kleinen Zeitintervalles eine Senkung der Verbrennungs-Temperatur.

Die Abgas-Turbolader reagieren auf spontane Lastwechsel des Verbrennungs-Verbundmotors - infolge der bei dieser Kraftmaschinen-Prozeßführung bei großem Luftverhältnis A auftretenden großen Abgas-Volumenströme mit heruntergesteuerten Abgas-Temperaturen und dadurch hoher Motorabgas-Dichte - infolge der hierdurch bedingt größeren kinetischen Strömungsenergie der Abgase, schneller als bei bisher üblicher Turbo-Beaufschlagung mit hohen Abgas-Temperaturen einstufiger Verbrennung smotore .

Mit der Motorbelastung der Verbund-Motore steigen oder fallen die jeweiligen Kompressions-Enddrücke und damit ebenfalls die Verbrennungsdrücke der gesteuerten Gleichdruck-Verbrennungsphase, mit den lastproportional verzögerungsarm steigenden oder fallenden Ladedrücken bzw. Aufladegraden ihrer Niederdruck-Zylinder. Damit steigen oder fallen auch die Expansions-Zwischendrücke zwischen den Zylinderstufen des Verbrennungs-Verbundmotors proportional zur Motorbelastung.

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Reduzierte mechanische Belastung der Verbundmotore

Die mechanischen Belastungen der Verbrennungs-Verbundmotore sind bei angenäherter Gleichdruck-Verbrennung - im Gegensatz zu bislang üblich einstufig arbeitenden Verbrennungsmotoren mit relativ großen Verbrennungs-Spitzendrücken - wesentlich gleichförmiger. Die Lagerdrücke und auch die thermischen Belastungen der Verbundmotore, innerhalb der einzelnen Motor-Zylinderstufen sind - trotzdem mit Turbo-Aufladung der Verbrennungs-Verbundmotore und größerem Gesamt-Kompressions-Verhältnis cg«?« gefahren wird - motortypbezogen geringer, da die Verbrennungs-Zylinder(Z1) entsprechend der größeren Arbeitsgas-Druckhöhe der ersten Zylinderstufe, mit verkleinerten Hochdruck-Zylinder-Durchmessern ausgeführt sind.

Die nachgeschaltet größeren Expansions-Verbundzylinder(Z2) größeren Durchmessers werden - bei annähernd den Verbrennungs-Zylindern(Z1) der ersten Motor-Zylinderstufe gleichen Lagerdrücken - entsprechend mit kleineren Expansions-Anfangsdrücken der zweiten Motor-Expansionsstufe beaufschlagt.

Die Motor-Expansion in den jeweils den Verbrennungs-Zylindern(Z1) einzeln zugeordnet - über gesonderte Expansions-Verbindungskanäle(EK) nachgeschaltet größeren Expansions-Verbundzylindern(Z2), beginnt infolge der vom unmittelbar vorangegangenen Kompressionshub über dem Niederdruck-Kolben sowie innerhalb der offenen kurzen Expansions-Verbindungskanäle (EK) befindlichen Kompressions-Druckluft, ohne ivoiben-Stoßbelastungen mit gedämpft ansteigender Druckbeaufschlagung.

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Virtschaftliche Vorteile, Umweltschutz und Energie-Einsparung

Vie vorstehend aufgeführter Theorie zu entnehmen ist, zielt die mit der beschriebenen druck- und temperaturentlastenden Steuerung strömungsverlustarm erreichte, thermodynamische Wärmekraftmaschinen-Prozeßführung des Verbrennungs-Verbundmotors auf die gebotenen Erfordernisse ab, die den Verbrennungsmotoren mit dem Kraftstoff zugeführte Wärmeenergie - ohne Hinnahme bislang immenser Prozeß-Abwärmemengen

- geräuscharm und mit weitestgehend schadstoffreien Abgas-Emissionen der Verbundmotore, mit dem größtmöglichen thermischen Motor-Wirkungsgrad in eine dementsprechend höchstmöglich erzielbare mechanische Antriebs-Energie umzusetzen.

Wie allgemein bekannt ist, konnten schädliche Abgas- und Geräusch-Emissionen von Verbrennungsmotoren bislang nur unter Hinnahme -weiterer Kraftstoff- und Leistungs-Einbußen der Motore wesentlich herabgesetzt werden, während andererseits bisher den prozeßbedingt überaus großen Abwärmemengen von Verbrennungsmotoren - dem Stande der Technik entsprechend - nur bedingt und in begrenzten Kompromissen begegnet werden konnte.

Die Verwirklichung einer möglichst hohen Motor-Leistungsdichte wirkt

- bei einstufigen Verbrennungsmotoren - dem Streben nach bestem thermischen Motor—Wirkungsgrad entgegen.

Die Grenzen des bislang nur niedrig erzielbar thermischen Wirkungsgrades von Verbrennungs-Kraftmaschinen, konnten bisher nicht überschritten werden, da sich die großen Wärme-Energieverluste der nach üblichen Prinzipien - mit hohen Verbrennungs-Temperaturen - bisher einstufig arbeitenden Verbrennungsmotore, im Hauptsächlichen aufgeteilt in sehr große Motor-Zylinderwandungs-, Strahlungs- und Abgas-Wärmeverluste - mit einer dadurch unumgänglich erforderlich werdend intensiven Motorkühlung - prozeßbedingt zwangsläufig ergeben. Hierdurch müssen dem Grunde nach bislang zwangsweise zu hohe Prozeß— Abwärmemengen einstufig arbeitender Verbrennungsmotore - in der bisherigen Größenordnung von 60 bis 75 rfo der Kraftstoff-Energie als Motor-Verlustwärme - bis heutigen Tages in Kauf genommen werden.

Der in der beschriebenen Weise strömungsverlustarm - sowie druck- und temperaturentlastend gesteuerte - Kraftmaschinen-Verbundprozeß

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beinhaltet dem Wesen der thermodynamischen Grundkonzeption der Verbundmotor-Prozeßführung nach, bei großer Luftdichte auf hohem Kompressions-Enddruckniveau mit anschließend innermotorischer Kraftstoffverbrennung bei großem Luftverhältnis λ - in einem Temperaturfeld geringer spezifischer ¥ärmeaufnahme pro Nm und C von Luft und Verbrennungsgasen als Motor-Arbeitsgas - außerdem geringe Kraftstoff-Värmeenergie-Verluste in Bezug auf die mit der niedrigen Verbrennungstemperatur und innermotorischer Temperaturentlastung stark herabgesetzten Motor-Zylindervandungs-, Strahlungs- und Motorabgas-Värmeverluste, und damit auch geringe thermische Belastungen der Verbundmotore. In Bezug auf Temperatur-Leistungsgrenzen der Verbrennungs-Verbundmotore wird daher, ohne durch maschinenbautechnische Materialfragen aufgezwungen hohe Motor-Kühlenergie-Verluste - bei innerer gesteuerter Temperaturentlastung und durchzuführender Wärmeisolierung der Verbundmotore

- motortypbezogen ein Mehrfaches der Motor-Leistungsdichte aufgeladen einstufig arbeitender Verbrennungsmotore erreicht.

Der Kraftmaschinen-Antrieb mobiler Fahrzeuge vie stationärer Aggregate nach dem entvickelten thermodynamischen Prinzip des Verbrennungs-Verbundmators mit seiner druck- und temperaturentlastenden Prozeßsteuerung, stellt eine vollständige und kompromißlose GrundsatzIbsung unserer durch Verbrennungsmotore hervorgerufenen ernsthaften Umvelt-Probleme dar. Belästigend oder schädigend spürbare Abgas- oder Geräusch-Emissionen verden bei diesem Antriebs-Prinz:^r_p von vornherein vermieden !

Die Abvärme des Verbundmotors fällt nur noch in stark herabgesetzt kleiner Verlust-Energiemenge auf niederem Temperaturniveau an. Durch den Verbrennungs-Verbundmotor vird mithilfe der entvickelten Verbundmotor-Prozeßführung und vorstehend beschriebener Motor-Steuerung eine - bislang ungevöhnlich - hohe Motorkraftstoff-Ausnutzung zur Umsetzung der mit dem Kraftstoff zugeführten Wärmeenergie in die größtmögliche mechanische Antriebsenergie - bei entsprechend hohem thermischen Motor-Wirkungsgrad - erreicht.

Durch die hohe Motor-Leistungsdichte des Verbrennungs-Verbundmotors verden bei Serien-Produktion Einsparungen in Bezug auf die Produktionskosten erbracht. Zum anderen ergibt sich damit auch eine merkbare Absenkung des Motor-Leistungsgevichtes, sovie hierdurch viederum lei-

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stungsbezogene Platzersparnisse - für die Installierung der Verbrennungs-Verbundmotore - vas bei vielerlei Motor—Antrieben von großem Interesse ist !

Bei der heutzutage allerorts weltweit herrschenden - und stetig veiter zunehmenden - Verkehrsdichte, vird der Umvelt und damit der gesamten Menschheit bislang und gegenwärtig ein unerträgliches Maß an belästigenden Geräusch- und Geruchs- vie auch schadstoffhaltigen Abgas-Emissionen durch Verbrennungsmotor-Antriebe aufgebürdet und zugemutet.

Durch diese Einflüsse werden nervöse Störungen sowie auch ernsthafte Erkrankungen einer großen Anzahl der Mitmenschen in hohem Maße begünstigt, in vielen Fällen sogar ursächlich hervorgerufen !

Diese in starkem Maße zunehmend vergiftenden Einflüsse auf unseren Lebensraum, im Zusammenhang mit der zunehmend starken ¥ärmebelastung der Umvelt durch vergeudete Värmeenergie in Form immenser Kraftstoff-Verlustenergieen - verursacht durch 60 bis 75 $>-ige Prozeß-Abvärmemengen - einer beständig veiter zunehmend großen Anzahl kleinerer vie großer Verbrennungsmotore und sonstiger Yärme-Kraftmaschinen, die entweder in die freie Atmosphäre abgeblasen oder auch Yasserläufen freier Natur aufgebürdet verden, stellt eines unserer ernsthaftesten und umfangreichsten Zivilisationsprobleme dar ! Hinzu kommt aus wirtschaftlicher Sicht die absehbar zunehmende Verknappung, und die sich weltweit inflationär auswirkende - sowie ständig veiter fortschreitende - Teuerung fossiler Kraftstoffe.

Im Hinblick auf die unvorstellbare Vielzahl bislang existierender und veiterhin progressiv zunehmender - verbrennungsmotorischer Antriebe, vie PKW-, LKY-, Autobus-, Bahn- oder Schiffs-Antriebe, vie auch Antriebe stationärer Kraftstrom-Aggregate oder auch solcher von Arbeitsmaschinen, virkt sich - neben dem geschildert wirtschaftlichen Betriebsverhalten im übrigen - vor allem auch die durch die entwickelte thermodynamisehe Kraftmaschinen-Prozeßführung in ausschlaggebender Yeise durchführbare Schadstoff- und Yärme-Entlastung der freien Atmosphäre, zu großem Vorteil für die Besserung und allmähliche Normalisierung unserer Umveltverhältnisse aus !

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Nach Vorstehendem sind mit dem entwickelten Antriebsprinzip des Verbrennungs-Verbundmotors und seiner Kraftmaschinen-Prozeßsteuerung, die vordringlichen Erfordernisse hinsichtlich der - durch ständig veiter stark fortschreitende Motorisierung und Energie-Intensivierung des Zivilisationslebens - immer aktueller werdenden Umweltschutz- und Energievirtschafts-Gesichtspunkte, entsprechend in gebührend ausschlaggebender Yeise berücksichtigt.

Zusammenfassung wesentlicher Merkmale des Verbund-Motors

1.) Druck- und temperaturentlastende, strömungsverlustarme Steuerung bei kleinstmöglichen Kanal-Schadräumen und prozeßgünstig hoch erreichbarem Kompressions-Enddruckniveau der Verbrennungs-Verbundmotore. Den aufgeladenen Niederdruck-Zylindern ist für die erste Motor-Kompressionsstufe der zweistufigen Motor-Kompression über einzelne Kompressions-Verbinder je ein Hochdruck-Zylinder als Kompressionsraum zugeordnet, dessen Kolben dem zugeordnet komprimierenden Niederdruck-Kolben um 180° Kurbelversatz voreilt und dadurch mit potentieller Kompressions-Druckenergie beaufschlagt wird, so daß unter Kompressionsarbeits-Rückgewinn druck- und temperaturentlastend komprimiert wird.

2.) Damit ergeben sich bei stufenweise aufgeteilter Motor-Kompressionsarbeit großvolumige Verdichtungsräume im Verhältnis zugeordneter Zylindervolumina der Verbundstufen. Hierdurch ist bei prozeßgünstig großem Luftverhältnis großer Luftdichte innerhalb der Kompressionsräume der Verbrennungs-Zylinder - mit erwünscht herabgesetzten Verbrennungs-Temperaturen in ein Temperaturfeld geringer spezifischer Värmeaufnahme von Luft und Verbrennungsgasen bei elastisch weichem Motorgang und gesteuert angenäherter Gleichdruck-Verbrennung eine relativ große Motor-Leistungsdichte gewährleistet.

3.) Für die Verbundexpansions-Arbeitsphase des Motors ist jedem Verbrennungs-Zylinder über je einen kurzen Expansions-Verbindungskanal

- bei temperaturentlastender und strömungsverlustarmer Verbund-Expansions-Steuerung - ein bestimmter Expansions-Verbundzylinder nachgeschaltet.

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4.) Geringe thermische und herabgesetzte mechanische Belastung bei prozeßgünstig großem Gesamt-Expansionsverhältnis der Verbundmotore. Bei strömungsverlustarm zveistufiger Verbund-Expansion wird mit lastproportionalen Expansions-Anfangsdrücken und etwa leistungsgleicher Arbeitsgas-Expansion - innerhalb beider Zylinderstufen gefahren.

5.) Große Drehmomente der Verbrennungs-Verbundmotore, sowie elastisches und drehfreudiges Betriebsverhalten bei Motor-Lastwechseln in allen Drehzahlbereichen — auch bei niederen Motor—Drehzahlen - sowie erhöhte Motor-Leistungsdichte.

6.) Geschmeidiger und äußerst geräuscharmer Motorlauf - ohne Geräusch-Amplituden durch Zündung und Verbrennung.

7.) Keine Energieverluste durch abzuführende Motorwärme mittels äußerer Motorkühlung: Der Verbund-Motor arbeitet auf niederem mittlerem Betriebs-Temperaturniveau mit nutzbringender innerer Temperaturentlastung - bei geringem ZyIinder-Wandungsverlust und Temperatur-Ausgleich der Verbund-Zylinderstufen - und kann daher ohne äußere Kiihlverluste - wärmeisoliert betrieben werden, wie es bei Wärmekraftmaschinen im allgemeinen, prinzipiell als selbstverständlich erscheint.

8.) Bei temperaturentlastender Prozeßsteuerung wird ein hohes Kompressions-Enddruckniveau mit gemäßigten Kompressions-Temperaturen angestrebt. Das Motor-Arbeitsgas wird bei großem Gesamt-Expansions-Verhältnis der Verbund-Motore, zweistufig mit vorwiegender Adiabaten-Charakteristik auf geringe Abgas-Endtemperaturen mit gleichfalls geringen Enddrücken herunterexpandiert. Mithin treten Motor-Abgas- und Motor-Expansions-Verluste bei der entwickelten Verbund-Prozeßart nur in unbedeutend geringer Größe in Erscheinung.

9.) Der Wärmekraftmaschinen-Prozeß des druck- und temperaturentlastend gesteuerten Verbrennungs-Verbundmotors beinhaltet im Gesamten geringe Kraftstoff-Energieverluste infolge seiner niedrigen Verlust-Wärmemengen: Durch den geringen Zylinderwandungs-Wärmeverlust entfällt der Motor-Kühlverlust nach vorstehendem Punkt 7. Der Abgas-Wärmeverlust ist durch geringe Abgas-Temperaturen infolge niedrigen Betriebs-Temperaturniveaus bei großem Verbundmotor-

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Expansions-Verhältnis - nach vorstehendem Punkt 8 - sowie durch Verwertung der kinetischen Motor-Abgas-Energie zum Antrieb von Abgas-Turboladern, stark herabgesetzt. - Der Abstrahlungs-Värmeverlust ist durch das herabgesetzte innermotorische Verbrennungs—Ausgangs-Temperaturniveau innerhalb der Verbrennungs-Zylinder, sowie durch die temperaturentlastende Arbeitsgas-Steuerung innerhalb der Expansions-Verbundstufen, sehr minimal. - Der Reibungsverlust—Värmeanteil ist bei dieser Verbundnotor-Bauart leistungsspezifisch gleichfalls stark reduziert, wodurch sich ein verbesserter mechanischer Motor-Virkungsgrad ergibt.

10.) Der konzeptionell größere Luftüberschuß in allen Lastpunkten der Verbund—Prozeßart verhindert Rußstöße bei schnellen Motor-Lastwechseln und gewährleistet - unter Berücksichtigung der den Verbrennungs-Zylindern jeweils einzeln zugeordnet nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder - bei vollständiger und rückstandfreier Verbrennung schadstoffreie Abgas-Emissionen. Der Entstehung unerwünschter Stickoxyde (ΝΟχ-Gase) ist bei der beschriebenen Värmekraftmaschinen-Verbund-Prozeßart die Entstehungskomponente höherer Verbrennungs-Temperaturen entzogen.

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Claims (7)

1. Ing. Hans-Jürgen Hübner

   Heppenheim/Bergstr. 2812199

   Dr.-Vinter-Str. 3

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   PATENTANSPRÜCHE

   Verbrennungs-Verbundmotor als zweistufig - oder mehrstufig arbeitender Kolben-Motor (s.Abb.1), dadurch gekennzeichnet, daß dieser bei konstruktiv kürzestmöglichen Strömungskanal-Schadräumen mit großvolumigen Zylinderstufen-Kompressionsräumen V2 und V3 (s.Abb.2, 3u.4) ausgestattet ist und strömungsverlustarm sovie druck- und temperaturentlastend gesteuert wird, indem für die erste Motor-Kompressionsstufe der zweistufigen Motor-Verbundkompression, jedem Expansions-Verbundzylinder(Z2) über je einen separaten Kompressions-Verbinder (KV) ein gesonderter Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) als großvolumiger Kompressions-Raum V2 (s.Abb.2) - mit gegenüber dem komprimierenden Niederdruck-Kolben um etwa 180° Kurbelversatz voreilendem Kolben (s.Abb.4) - zugeordnet ist, der während der Kompressionsarbeit des größeren Niederdruck-=Kolbens des Expansions-Verbundzylinder s(Z2) - d.h. während der Kompressionsarbeit der ersten Motor-Kompressionsstufe - mit antreibend potentieller Kompressions-Druckenergie beaufschlagt, mechanische Arbeitsleistung - als Kompressionsarbeits-Rückgewinn - an die Kurbelwelle abgibt,

   - ferner dadurch gekennzeichnet, daß analog für den Verbund-Expansions-Arbeitsvorgang jedem Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) - zwecks prozeßgünstig groß erreichbarem Motor-AusdehnungsverhältnisX^bei gleichzeitig hoher Motor-Leistungsdichte - ein gesonderter und höher bauender Expansions-Verbundzylinder(Z2) mit um ca. 180 Kurbelversatz nacheilendem Kolben - gegenüber dem Kolben des zugehörigen Verbrennungs-Zylinders(Z1 ) - als jeweils nachgeschaltet nächstliegend angeordneter Zylinder zugeordnet ist (s.Abb.3 u.4), wobei die zu den nachgeschaltet größeren und höher bauenden Expansions-Verbundzylindern(Z2) hin jeweils einzeln - als offene Ein-

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   strömkanäle - radial an deren obere Zylinder-Peripherie herangeführten Expansions-Verbindungskanäle(EK) mit dem jeweils konstruktiv kürzestmöglichen Strömungsweg und damit auch mit kleinstmöglichen Strömungskanal-Schadräumen ausgeführt werden (s.Abb.3u.4)

   - so daß im Viertakt-Verfahren der Verbrennungs-Verbundmotore somit jeder Verbrennungs-Zylinder(Z1) sowohl während der Verbund-Kompression als auch während der Verbund-Expansion mit je einem anderen bestimmten - zweier voneinander verschiedener - jeweils vor- und nachgeschaltetem Expansions-Verbundzylinder(Z2) paarweise zusammenarbeitet (s.Abb.1), - was von den Expansions-Verbundzylindern(Z2) ausgehend, bei Viertakt-Betriebsweise der Verbrennungs-Verbundmotore für die Verbund-Kompression und die Verbund-Expansion zweier dann zugeordnet verschiedener Verbrennungs-Zylinder(Z1) analoge Gültigkeit hat (s.Abb.1), und wobei alle Steuerventile auch die Verbund-Punktion ausübenden Steuerventile - während des Kolben—Hubspielzeitraumes des jeweils zugehörigen Arbeits-Kolbens geöffnet sind - und zwar sowohl die Steuerventile der für die Motor-Verbundkompression über ihre je separat zugeordneten Kompressions-Verbinder (KV) zusammenarbeitenden Verbund-Zylinderpaare, als auch die Steuerventile der Verbund-Zylinderpaare für die Verbund-Expansion mit ihren jeweils separat zugeordnet, konstruktiv kürzestmöglich gehaltenen Expansions-Verbindungskanälen(EK) - wodurch die Verbrennungs-Verbundmotore mit ihren jeweils gesonderten Verbindungskanälen pro zusammenarbeitendem Verbund-Zylinderpaar innermotorisch druck- und temperaturentlastend gesteuert werden und wodurch zum anderen die Ventil-Massenkräfte, auch die Massenkräfte der Verbund-Funktion ausübenden Zylinderstufen-Steuerventile, infolgeder über etwa 180° Kurbelwinkel der zugehörigen Kolben hinweg anhaltend langen Ventil-Öffnungszeiten gering gehalten werden, und insofern für druck- und temperaturentlastend gesteuerte Verbrennungs-Verbundmotore - gegenüber bisher üblich einstufigen Verbrennungsmotoren gleicher Leistungsgröße - keine Drehzahl-Einschränkungen bestehen, -

   ferner dadurch gekennzeichnet, daß infolge der großvolumigen Zylinderstufen-Kompressions-Räume V2 und Vo mit großem Gesamt-Kompressionsverhältnis c^der Verbrennungs-Verbundmotore, auf prozeßgünstig hohem Kompressions-Enddruckniveau P3 innerhalb der großvolu-

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   — 3 —

   raigen Kompressions-Räume Vo dor Verbrennungs-Zylinder(Z1) - trotz großer Motor-Leistungsdichte - ein prozeßgünstig großes Luftverhältnis A mit hoher Luftdichte erreicht vird, vomit eine gesteuert angenäherte Gleichdruck-Verbrennung P3^ P4 (s.Abb.2) unter niederen Verbrennungs-Temperaturen T4 - im Bereich geringer spezifischer Värmeaufnahme pro Nm und C von Luft und Verbrenrtungsgasen als Motor—Arbeitsgas - erzielt vird, und vodurch andererseits bei großem Verbundmotor-Expansionsverhältnis Og«w die Zylindervandungs-, Strahlungs- und Motor-Abgas-Värmeverluste der Verbrennungs-Verbundmaschine auf ein sehr geringes Maß herabgesetzt verden, infolgedessen der thermische Motor-Virkungsgrad hi, dementsprechend ganz erheblich gesteigert vird, und die Verbund-Zylinder (Z1) und (Z2) der Verbrennungs-Verbundmotore mitsamt ihren jeveils paarveise zugeordneten Verbindungs-Kanälen - konzeptionell aufgrund des herabgesetzten Verbrennungs-Temperaturniveaus T4, sovie aufgrund der vährend der Verbund-Steuerungsvorgänge auf die inneren Motor-Arbeits vorgänge virksam durchgreifenden innermotorischen Druck- und Temperaturentlastung - mit einer äußeren Värme-Isolierung umgeben versehen verden können, vie dieses prinzipiell bei Wärmekraftmaschinen im allgemeinen, generell üblich ist.
2. 2.) Anspruch zu 1, druck- und temperaturentlastende Motor-Verbund-Kompression, dadurch gekennzeichnet, daß den aufgeladenen Niederdruck-Zylindern (Z2) für die erste Motor-Kompressionsstufe der zveistufigen Verbundmotor-Kompression, je ein gesonderter Hochdruck-Zylinder(ZI) - der gleichzeitig als Verbrennungs-Zylinder(Z1) dient — als großvolumiger Kompressions-Raum V2 (s.Abb.3 u.4) zugeordnet ist, in velchen der Kolben des jeveilig zugehörigen größeren Niederdruck-Zylinders(Z2) über je einen separat zugeordneten Kompressions-Verbinder (KV) hineinkomprimiert und dabei den um 180° Kurbelversatz voreilenden Kolben des Verbrennungs-i-Zylinders (Z1) als seine "veränderliche Kompressionsraum-Begrenzung" - unter Abgabe mechanischer Arbeitsleistung an die Kurbelvelle als Kompressionsarbeit s-Rückgevinn - durch Beaufschlagung mit potentieller Kompressions-Druckenergie vor sich herlaufend antreibt, vodurch andererseits sovohl der volle Kompressionsdruck P2 der ersten Motor-Kompressionsstufe, als auch deren Kompressions-Temperatur T2 ■wunschgemäß erst in den gleichzeitigen Kolben-Endstellungen der

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   - 4 - C

   oberen Niederdruck-Kolben- und unteren Hochdruck-Kolben-Totpunktlage der miteinander komprimierenden Motor-Zylinderpaare erreicht wird und auf diese Weise - innerhalb der ersten Verbundmotor-Kompressionsstufe dadurch sovohl druck- als auch temperaturentlastend komprimiert wird - dergestalt, daß die Einlaß-Ventile der jeweils als großvolumige Kompressions-Räume V2 für die Niederdruck-Zylinder (Z2) - zugeordneten Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) kurz vor deren oberer Kolben-Totpunktlage zuerst öffnen, um den pro komprimierendem Verbund-Zylinderpaar je einzeln zugeordneten Kompressions-Kompressions-Verbinder(KV), der bei laufendem Verbundmotor vom jeweilig vorangegangenen Kolben-Kompressionshub des zugehörigen Expansions-Verbundzylinders(Z2) her stets unter Kompressionsdruck steht - zuerst vom Druck zu entlasten - wonach dann die Kompressions-Auslaßventile des für die Verbund-Kompression jeweils zugeordnet komprimierenden Niederdruck-Zylinders(Z2) unmittelbar zum einzeln zugeordneten Kompressions-Verbinder (KV) hin öffnen, wodurch der komprimierende Kolben des jeweiligen Niederdruck- respektive Expansions-Verbundzylinders(Z2) über den jeweils separat zugeordneten Kompressions—Verbinder(KV) dann direkt in den als Kompressions-Raum V2 der ersten Motor-Kompressionsstufe zugeordneten Verbrennungs-Zylinder (Z1 ) - wie vorstehend beschrieben - hineinkomprimiert,

   - wonach anschließend in der zweiten Motor-Verbund-Kompressionsstufe innerhalb der Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) - bei gleichfalls großvolumigen Kompressions-Räumen V3 - auf ein hohes Kompressions-Enddruckniveau P3 weiter verdichtet wird, und bei entsprechend hoher Luftdichte und großem Luftverhältnis Λ auf niederem Verbrennungs-Temperaturniveau T4 dann eine gesteuerte G-Ieichdruck-Verbrennung P3 -jsi P4 eingeleitet wird.
3. 3.) Anspruch zu 1 , druck- und temperaturentlastende Motor-Verbund-Expansion, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Verbrennungs-Zylinder (Z1) zur Erzielung des - bei höchstmöglicher Motor-Leistungsdichte

   - prozeßgünstig größtmöglichen Motor-Expansionsverhältnisses über je einen zugeordneten Expansions-Verbindungskanal(EK) ein gesonderter, und nächstliegend angeordneter, Expansions-Verbundzylinder (Z2) nachgeschaltet ist (s.Abb.3), der jeweils mit einem größeren Zylinder-Hub gegenüber den Verbrennungs-Zylindern(Z1 ) und dement—

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   sprechend höher liegenden Steuerventilen ausgeführt ist, und an dessen damit auch höher liegende obere Zylinder-Peripherie der jeweils zugeordnet kurze Expansions-Verbindungskanal(EK) flach und breit - als offener Einströmkanal - radial herangeführt angeordnet ist (s.Abb.3 u.4), so daß die Ausströmung des Motor-Arbeitsgases von den niedriger bauenden Verbrennungs-Zylindern(Z1) aus, mit höherem Druck zunächst senkrecht (s.Abb.4) in die darüber befindlichen - einzeln zugeordneten - Expansions-Verbindungskanäle (EK) erfolgt, innerhalb derer die Überleitung des Motor-Arbeitsgases - unter Berücksichtigung des konstruktiv kürzestmöglichen Kanal-Strömungsweges (s.Abb.3 u.4) - von den niedrigeren Verbrennungs-Zylindern(Z1) aus zunächst senkrecht und dann seitlich radial - über die obere Zylinder-Peripherie - in die je separat zugeordnet nachgeschalteten und unmittelbar benachbart angeordneten - höher bauenden - Expansions-Verbundzylinder(Z2) erfolgt (s.Abb.3 u.4) wobei die Einsteuerung des Arbeitsgases von den Verbrennungs-Zylindern(Z1 ) aus in die einzeln zugeordnet nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder (Z2). - bei kleinstmöglichen Strömungskanal-Schadräumen - ausschließlich durch das Öffnen der Auslaß-Ventile kurz vor unterer Totpunkt-Kolbenstellung der einzeln zugeordnet vorgeschalteten Verbrennungs-Zylinder(Z1) erfolgt, wobei diese Auslaß-Ventile mit großem freien Strömungsquerschnitt während des vollen Ausström—Kolbenhubes der jeweiligen Verbrennungs-Zylinder(ZI) geöffnet sind, so daß das Motor-Arbeitsgas beim Ausströmen aus den Verbrennungs—Zylindern(Z1) - deren Kolben vorauseilend - über die jeweils separat zugeordneten - sowie vom Kompressions-Hub unmittelbar zuvor mit Motor-Kompressionsluft aufgefüllten - und offen an die obere Zylinder-Peripherie herangeführt kurzen Expansions-Verbindungskanäle (EK) — unter Abgabe mechanischer Arbeitsleistung in die einzeln zugeordnet nachgeschalteten Expansions-Verbundzylinder (Z2) hineinexpandiert - wobei für die Verbrennungs-Zylinder (Z1 ) während deren jeweils dem Kolben voreilender Arbeitsgas-Ausströmung, Temperaturentlastung eintritt, und deren Kolben hierdurch während des Ausström-Kolbenhubes außerdem druckentlastet werden, so daß trotz großer Druckhöhe der Arbeitsgase am Expansions-Ende - mit größerem VolldruckverhältnisJ; und kleinerem Expansionsverhältnis Q^ - innerhalb der Verbrennungs-Zylinder(Z1 ), -für deren Kolben die

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   Ausschub-Arbeit gegen höhere Gegendrücke im Wesentlichen entfällt,

   - wonach anschließend das Motor-Arbeitsgas innerhalb der jeweils nachgeschaltet größeren Expansions-Verbundzylinder(Z2) - mit größerem Expansionsverhältnis fr in wirtschaftlicher Weise auf geringe Verbundexpansions—Enddrücke herunterexpandiert wird.
4. 4.) Anspruch zu 1 , konstruktive Anordnung extrem großer - d.h. größtmöglicher - Ein- und Auslaß-Ventilquerschnitte für die kleineren Verbrennungs-Zylinder(Z1), dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der den kleineren Verbrennungs-Zylindern(Z1 ) zugeordnet großvolumigen Kompressions-Räume V3 bei ausreichend großer Bauhöhe für eine ausreichend große Steuerventil-Hubhöhe, mit größenordnungsmäßig den 1 1/2 fachen Verbrennungs-Zylinder-Durchmessern ausgeführt werden, wodurch konstruktiv für die kleineren Verbrennungs-Zylinder (Z1 ) die Uhterbringbarkeit strömungsgünstig großer freier Steuerventil-Querschnitte der - Verbund-Punktion ausübenden Ein- und Auslaß-Ventile (s.Abb.3) gewährleistet sind - die den größeren Abmessungen der Steuer-Ventile von den nachgeschaltet größeren Expansions-Verbundzylindern(Z2) nahekommen - und jeweils während der gesamten Dauer des zugehörigen Kolben-Hubes der Verbrennungs-Zylinder (Z1 ) geöffnet verbleiben, wodurch während der verlustarmen Überströmung des Motor-Arbeitsgases von der jeweilig ersten in die nachgeschaltet zugehörige zweite Motor—Zylinderstufe

   - sowohl der zweistufigen Motor-Kompression als auch der zweistufigen Motor-G-asexpansion - unter Berücksichtigung der pro zusammenarbeitenden Verbund-Zylinderpaaren einzeln zugeordneten, kurzen Verbindungs-Kanäle - die innermotorische Druck- und Temperaturentlastung für die Motor-Verbund-Zylinderstufen ohne nennenswerte Ventil- oder Kanal-Drosselungen herbeigeführt wird, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff-Einspritzdüsen

   - im Zuge der Unterbringung größtmöglicher Ein- und Auslaß—Ventilquerschnitte der kleineren Verbrennungs-Zylinder(Z1) - an deren oberer Zylinder-Peripherie radial bis nahezu tangential in die hoch bauenden Kompressions-Räume V3 einführend installiert sind (s.Abb.3) — je nach vorgesehener Motortype und Wirbelströmung innerhalb der Kompressions- respektive Verbrennungs-Räume V3 der Verbrennungs-Zylinder(Z1 ).

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5. 5.) Anspruch zu 1 und 2, entlastende Kompressions-Rückströmung schnelllaufender Verbrennungs-Verbundmotore, dadurch gekennzeichnet, daß stets erst nach jeweils vorhergehender Druckentlastung der - vom vorangegangenen Kompressions-Hub der größeren Niederdruck-Kolben bei laufendem Verbundmotor ständig unter Kompressionsdruck stehenden - einzeln für die Motor-Verbund-Kompression pro Verbund-Zylinderpaar zugeordneten Kompressions-Verbinder (KV), zu den - während der Verbund-Kompression nachgeschaltet - aufzuladenden Verbrennungs-Zylindern (Z1 ) hin, - die Kompressions-Auslaßventile der im Kompressions-Hub der ersten Motor-Kompressionsstufe arbeitenden Niederdruck- respektive Expansions-Verbundzylinder(Z2) - zu den jeweils einzeln zugeordneten Kompressions-Verbindern(KV) hin öffnen, wobei dann über letztere direkt in die - mit Kurbelversatz voreilenden Kolben versehenen - Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) durch die Niederdruck-Kolben hineinkomprimiert wird, wonach die gleichen Kompressions-Auslaß-Ventile bis nach oberer Kolben-Totpunktlage der zugehörigen Niederdruck-Kolben - zwecks entlastender Kompressions-Rückströmung in die gleichen Expansions-Verbundzylinder(Z2) hinein - entsprechend lange geöffnet verbleiben, so daß ein kleiner Teil der zuvor von den Niederdruck-Kolben komprimierten Druckluft, aus den bei laufendem Verbundmotor ständig unter Kompressionsdruck der ersten Motor-Kompressionsstufe stehenden - einzeln zugeordneten - Kompressions-Verbindern (KV) - unmittelbar vor Beginn der Verbund-Expansion zweiter Motor-Expansionsstufe innerhalb der Expansions-Verbundzylinder (Z2) - in die gleichen, einzeln zugehörigen Expansions-Verbundzylinder(Z2) zurückströmt, bevor die - die Verbund-Expansion der zweiten Motor-Expansionsstufe(Z2) ausschließlich steuernden Expansions-Auslaß-Ventile des jeweils für die Verbund-Expansion zum gleichen Expansions-Verbundzylinder(Z2) zugehörigen zweiten Verbrennungs-Zylinders (Z1 ) geöffnet sind (s.Abb.3 u.4), wobei durch die Kompressions-Rückströmung die den Kompressions-Verbund-Zylinderpaaren einzeln zugeordneten, längeren Kompressions-Verbinder (KV) (s.Abb.1), unmittelbar nach dem Niederdruck-Kompressionshub innerhalb der Expansions-Verbundzylinder(Z2) der ersten Motor-Kompressionsstufe, vorab zu geringem Teil druckentlastet werden und daher im einzelnen - für geringstmöglichen Kompressions-Strömungsverlust - mit ausreichend großem Kompressions-Kanal-Volumen und —Strö—

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   mungsquerschnitt ausgeführt werden können, wodurch andererseits die Kompressions-Auslaß-Ventile der Niederdruck- respektive Expansions-Verbundzylinder (Z2) - trotz ihres späteren Öffnens - zur Erreichung möglichst geringer Ventil-Massenkräfte über einen erwünscht längeren Kolben-Hubweg der zugehörig komprimierenden Niederdruck-Kolben - bis über deren obere Totpunktlage hinweg geöffnet verbleiben, wodurch zum anderen auch der Arbeitstakt der jeweils den Verbrennungs-Zylindern(Z1 ) nachgeschaltet größeren Expansions-Verbundzylinder (Z2) bei der beschriebenen Steuerung von deren Kompressions-Auslaß-Ventilen - infolge der zuvor unter Kompressionsdruck rückgeströmten Druckluft - die sich als Druckluft-Polster vor dem jeweiligen Expansions-Arbeitshub der zweiten Motor-Expansionsstufe innerhalb der Expansions-Verbundzylinder(Z2) über den zugehörigen Niederdruck-Arbeitskolben sowie auch innerhalb der einzeln offen herangeführten Expansions-Verbindungskanäle(EK) befindet

   - und infolge der, während der jeweils vorherigen Kompressions-Rückströmung aus der oberen Kolben-Totpunktlage heraus - und von den oben breit und flach als Einströmkanäle herangeführten Expansions-Verbindungskanälen(EK) hinweg zurückgelaufenen Niederdruck-Kolben - ohne seitliche Kolben-Stoßbelastungen - mit gedämpft ansteigender Druckbeaufschlagung beginnt, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressions-Auslaß-Ventile der Expansions-Verbundzylinder(Z2) zu den einzelnen - pro Verbund-Zylinderpaar zugeordneten - Kompressions-Verbindern(KV) hin(s.Abb.3) konstruktiv jeweils zwischen den Verbund-Zylindern (Z2) und (Z1), innerhalb der oberen Kanal-Yandung der zu den Expansions-Verbundzylindern(Z2) hin offenen Expansions-Verbindungskanäle(EK) - außerhalb der ohne eigenen Zylinder-Kompressions-Raum ausgebildeten Expansions-Verbundzylinder(Z2) und außerhalb der bis kurz vor deren Zylinderkopf hochfahrenden Niederdruck-Kolben — angeordnet sind (s.Abb.4), und die gleichen Expansions-Auslaß-Ventile hierdurch — zwecks entlastender Kompressions-Rückströmung unmittelbar vor dem Expansions-Arbeitshub der zweiten Verbundmotor-Expansions-Zylinderstufe(Z2)_? aus den einzelnen unter Kompressionsdruck bei laufendem Verbundmotor stehenden Kompressions-Verbindern(KV) in die zugehörigen Expansions-Verbundzylinder(Z2) hinein - bis über den oberen Kolben-Totpunkt hinaus entsprechend geöffnet verbleiben können.

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6. 6.) Anspruch zu 1, Brennraumgestaltung größerer Verbrennungs-Verbundmotore (s.Abb.5), dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionsrespektive Brenn-Räume V3 etwa des 1 1/2 fachen Durchmessers der Verbrennungs-Zylinder(Z1), von den letzteren - jeweils mittels eines stärkeren Zwischenbodens als Feuerboden(FB) - abgetrennt ausgeführt werden, die mit einer größeren Durchtritts-Bohrung(DB) zur Aufnahme der oberen Kolbenstufe eines - gegebenenfalls mit muldenartig ausgekehltem oberem Kolbenboden versehenen - Stufenkolbens (SK) gegen das obere Kolben-Hubende zu, ausgeführt ist (s.Abb.5), wobei der Mantel der oberen Kolbenstufe - für berührungsfreie Betriebsweise - mit Labyrinthrillen und entsprechendem Passungs-Spiel versehen ist und ohne aufwendige Virbelarbeit dadurch innerhalb der großvolumigen Kompressions-Räume V-, großen Durchmessers ein kreisender Luftwirbel erzeugt wird, daß innerhalb derselben vom Zylinderkopf (ZK) bis an die Durchtritts-Bohrung(DB) des Feuerbodens (FB) herunter - eine ein- oder mehrflügelige und mit aerodynamisch entsprechend günstigem Profil ausgeführte Leitschaufel(LS) angeordnet wird (s.Abb.5), wodurch die Verbrennungs-Luft während des Kompressions-Kolbenhubes, innerhalb des Kompressionsrespektive Brenn-Raumes V3 großen Durchmessers oberhalb des Feuerbodens(FB) der Verbrennungs-Zylinder(Z1 ), in kreisende Luftbewegung versetzt wird,

   ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerboden(FB) mit - über der unteren Kolbenabstufung des Stufenkolbens(oK) - schräg angebrachten Verbindungs-Bohrungen(VB) - vom Zylinderraum(Z1 ) zum zum Verbrennungs- bzw. Kompressions-Raum V3 hin - versehen ist (s.Abb.5), wodurch nach teleskopartigem Eintauchen der oberen Kolbenstufe in die Stufenkolben-Durchtrittsbohrung(DB) des Feuerbodens (EB)- während des letzten Stückes des Kompressionshub-Kolbenweges innerhalb der Verbrennungs—Zylinder (ZI), kurz vor Verbrennungs-Beginn - vom Zylinderraum(Z1) durch diese Verbindungs-Bohrungen(VB) hindurch, die restliche Kompressions-Luft - mit hoher Geschwindigkeit in kreisender Drallrichtung des Verbrennungs-Raumes (V3) - oberhalb des Feuerbodens (FB) in den Kompressions- resp. Verbrennungs-Raum V3 hineingepreßt eintritt (s.Abb.5), wodurch in letzterem die kreisende Drallströmung der bereits darin befindlichen verdichteten Luft - im letzten Kompressions-Schub des Stu-

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   fenkolbens gegen Koinpressions-Hubende - verstärkt wird und dadurch eine verzögerungsfrei gute Kraftstoff- Luft-Verteilung gewährleistet ist, daß der Kraftstoff entweder über seitlich und waagerecht - oder schräg an die großvolumigen Kompressions-Räume Vo der Verbrennungs-Zylinder(Zi) herangeführte Kraftstoffdüsen (s.Abb.5) direkt in die Drallströmung der hoch verdichteten Luft innerhalb der Kompressions-Räume V3 der Verbrennungs-Zylinder(Z1 ) gesteuert eingespritzt wird, - wonach eine veiche Kraftstoff-Verbrennung mitDirekteinspritz- und Crleichdruck-Charakteristik einsetzt.
7. 7.) Anspruch zu 1, zweiteilige Spezial-Kompressionskammer (Abb. 6), für ein- oder mehrstufig arbeitende Dieselmotore zur Reduzierung des Zündverzugs und Herabminderung von Zündgeräuschen bei geringem Wirbel-Arbeitsaufwand und Vermeidung von Kanaldrosselungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiteilige Kompressionskammer aus einem im Zylinderkopf untergebracht feststehenden Oberteil (A) und einem - wie ein Stufenkolben - auf dem Arbeitskolben angeordneten und mit diesem beweglichen Unterteil (B) besteht, wobei der feststehend im Zylinderkopf befindliche Kompressionskammerteil den Mindest-Durchmesser der Expansions-Zylinder und die Mindesthöhe' des Ventilhubes + Hubspieltoleranz, zwecks Unterbringung uneingeschränkt dimrch die Kompressionskammer - größtmöglicher Ventilquerschnitte aufweist, und durch eine massive, mittels versenkter Schrauben befestigte (von beiden Seiten) plangedrehte oder strömungsgünstig stumpfkegelig konkav ausgedrehte - und damit nach innen geschrägte Trennwandscheibe als Feuerboden (C) vom Zylinder-Hubraum abgetrennt ist (s. Abb. 6), die zur teleskopartigen Aufnahme des beweglichen Kompressionskammer-Unterteiles (B) gegen Hubende der oberen Kolben-Totpunktlage zu, eine größere zylindrische Durchtrittsbohrung aufweist, - während das Kompressionskammer-Unterteil muldenartig - oder ähnlich einem Stufenkolben ausgebildet ist, mit dem strömungsmäßig gleichfalls in vorteilhafter Weise leicht dachförmig geschrägten und - im Neigungswinkel der Kompressionskammer-Trennwandausdrehung angepaßten — leicht stumpfkegeligen Kolbenboden kompakt verbunden ist, sowie mit Labyrinthrillen versehenem zylindrischen Außenmantel geringer Höhe ausgestattet ist und wie ein Stufenkolben bzw. eine Stufen-

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   kolben—Mulde in kurzer Höhe über dem leicht stumpfkegeligen Kolbenboden des Arbeitskolbens (D) hervorsteht (s. Abb. 6), um mit diesem auf und nieder zu gehen und sich in der Kompressions-Endphase gegen obere Kolben-Totpunktlage zu mit dem zylindrischen, durch Labyrinthrillen und Passungsspiel dichtenden,-kurzen Kammer-Außenmantel teleskopartig in die um die entsprechende Passungstoleranz größere zylindrische Durchtrittsbohrung der als Feuerboden (C) feststehend verschraubten Kompressionskammer-Trennwand (C) zu schieben, wonach die hochkomprimierte Verbrennungsluft in der Kompressions-Endphase durch den strömungsgünstig geschrägten Arbeitskolben (D) über die rundum an tiefster Stelle des beweglichen Kompressionskammer-Unterteiles (B) angeordneten Durchtrittsbohrungen in die nunmehr teleskopartig ineinander geschobene und damit eine geschlossene Einheit bildende Kompressionskammer (A + B) gedrückt und hierdurch ein Virbelstoß in der Kompressions-Endphase erzeugt wird, wodurch bei geringem Aufwand an Virbelarbeit zum Einspritzzeitpunkt eine ausreichend durchgreifende Verbrennungsluft-Virbelströmung für verzögerungsfrei gleichmäßige Kraftstoffverteilung in der hochkomprimierten Verbrennungsluft und damit eine annähernd zündungsverzugs'Srei gleichförmige Verbrennung erzielt wird, - wohingegen nach erfolgter Zündung die Kanaldrosselungen der Verbrennungsgase bei Verbrennungsbeginn, auf dem entgegengesetzten Strömungswe'g über die innerhalb des Kompressions-Kammerunterteils (B) unten angeordneten Kompressionskammer-Durchtrittsbohrungen aus der Kompressionskammer herausströmender - und vor die angeschrägte, ringflächenartige Arbeitskolben-Restfläche in den Zylinderhubraum tretender Motor-Arbeitsgase, dadurch kaum merklich sind, daß die Kompressionskammer-Durchtrittsbohrungen bei extremer Kürze keine ausgeprägten Drosselstrecken aufweisen, und zum anderen als wesentlich - das bewegliche Kompressionskammer-Unterteil (B) schon gleich bei Verbrennungsbeginn, nach geringem Kolbenweg des mit dem Kompressionskammer-Unterteil (B) verbundenen Arbeitskolbens (D) während der Verbrennungsphase - wieder aus der größeren Durchtrittsbohrung der feststehend verschraubten , massiven Kompressionskammer-Trennwand (C) des im Zylinderkopf angeordneten Kompressionskammer-Oberteiles (A) teleskopartig austaucht und mit seiner oberen Begrenzung skante als Steuerkante, den gesamten Durchtrittsbohrungs-

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   Querschnitt der Kompressionskammer-Trennwand (C) zur vollen Arbeitskolben-Fläche hin, für vollständig drosselverlustfreie Verbrennung sgas-Strömung in den Zylinder-Hubraum freigibt, - vährend andererseits außerdem die Grundfläche des mit dem Kolben (D) - kompakt verbunden - auf und nieder gehenden Kompressionskammer-Unterteiles (B) eine Teil-Kolbenfläche des Arbeitskolbens (D) darstellt, und daher - bei noch geschlossener Kompressionskammer - schon im Differential-Zeitpunkt des Verbrennungs-Beginns unmittelbar mit Verbrennungs-Gasdruck - treibend zur Kolben-Abwärtsbewegung und damit sofort leistungsabgebend beaufschlagt ist, wodurch die Zündzeitpunkte bis kurz vor die obere Kolben-Totpunktlage - zur Direkteinspritz-Charakteristik hin - verkleinert in der Vorzündung angesetzt, respektive der Kraftstoff-Einspritzbeginn näher an OT-Kolbenstellung heran verlegt werden kann.

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