DE3017385A1

DE3017385A1 - IC engine with steam injection - has steam generator heated by exhaust gas from engine

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Publication number: DE3017385A1
Application number: DE19803017385
Authority: DE
Inventors: Karl-Georg 4100 Duisburg Starker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-07
Filing date: 1980-05-07
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE3017385C2

Abstract

The engine has a carburettor (17) which supplies an air/fuel mixture to the cylinder (2) through an inlet valve (5). Hot exhaust gas leaves through exhaust valve (4) and is led to a steam generator (3). The water supply for the steam generator is taken from the engine cooling water system by a three-way valve (11). The generated steam is controlled by a valve (21) and is injected into the engine cylinder through a steam inlet valve (6). Some of the thermal energy in the exhaust gas is therefore recovered and converted into useful work.

Description

Verbrennungskraftmaschine für mobile bzw. stationäre AntriebeInternal combustion engine for mobile or stationary drives

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine für mobile bzw. stationäre Antriebe mit mindestens einem Arbeitszylinder bzw. einer Arbeitskammer, in dem bzw. der durch Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches ein Arbeitstakt eines Kolbens eingeleitet wird. The invention relates to an internal combustion engine for mobile or stationary drives with at least one Working cylinder or a working chamber in which a working cycle of a piston is initiated by igniting a fuel-air mixture.

Aufgrund der zunehmenden Verknappung und damit einhergehenden Verteuerung des Erdöls gewinnt der Kraftstoffverbrauch von Verbrennungskraftmaschinen zunehmende Bedeutung. Man will diesen so weit wie möglich absenken, ohne dadurch eine, übermäßige Leistungseinbuße der Maschine in Kauf nehmen zu müssen. Naturgemäß spielt hierbei die Hubraumreduzierung eine primäreDue to the increasing shortage and associated The increase in the price of petroleum is gaining the fuel consumption of Internal combustion engines increasing importance. You want to lower this as much as possible without causing excessive Having to accept a loss in performance of the machine. Naturally, the reduction in displacement plays a primary role here

bereits
Rolle. Es ist jedoch/auch eine Reihe von anderen Vorschlägen zur besseren Ausnutzung der im Kraftstoff steckenden Energie unterbreitet worden, beispielsweise der Einsatz von elektronischen Steuerungen für das Zündsystem der Verbrennungskraftmaschine, das Zu- und Abschalten von einzelnen Arbeitszylindern, so daß die Verbrennungskraftmaschine bei geringerer Last nur mit einer reduzierten Arbeitszylinderzahl arbeitet, etc. Durch den letztgenannten Vorschlag läßt sich aufgrund der damit einhergehenden Hubraumreduzierung ein günstiger Kraftstoffverbrauch erreichen. Es ist jedoch damit immer eine entsprechende Leistungseinbuße verbunden, so daß derartigealready
Role. However, a number of other proposals have also been made for better utilization of the energy contained in the fuel, for example the use of electronic controls for the ignition system of the internal combustion engine, the switching on and off of individual working cylinders so that the internal combustion engine can only operate at lower loads works with a reduced number of working cylinders, etc. The last-mentioned suggestion makes it possible to achieve favorable fuel consumption due to the associated reduction in displacement. However, this is always associated with a corresponding loss of performance, so that such

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Zylindarabschaltungen in der Tat nur dann vorgenommen werden können, wenn die Maschine unter geringer Last arbeitet.Cylinder shutdowns can in fact only be made when the machine is operating under light load.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungskraftmaschine für mobile bzw. stationäre Antriebe zu schaffen, die gegenüber herkömmlich ausgebildeten Maschinen mit vergleichbarem Hubraum eine höhere Leistung bzw. einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch besitzt.The invention is based on the object of an internal combustion engine for mobile or stationary drives that are comparable to conventionally designed machines Displacement has a higher performance or a lower fuel consumption.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäfl durch eine eingangs b'eschriebene Verbrennungskraftmaschine gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Maschine eine Einrichtung zur Dampferzeugung aufweist, die durch vom Arbeitszylinder bzw. von der Arbeitskammer abgegebene Wärmeenergie und/oder deren heiße Auspuffgase betreibbar ist, eine Einrichtung zur Zuführung des Dampfes von der Erzeugungseinrichtung zum Arbeitszylinder bzw. zu der Arbeitskammer, eine Dampfeintrittsöffnung im Zylinder bzw. dar Kammer, ein bewegbares Verschlußelement für die Dampfeintrittsöffnung und eine Steuerungseinrichtung zum taktweisen Öffnen und Schließen des Verschlußelementes derart, daß der Kolben während seines Arbeitstaktes mit Dampf beaufschlagbar ist.According to the invention, this object is achieved by an initially described one Internal combustion engine solved, which is characterized in that the machine has a device for Has steam generation by the working cylinder or the working chamber emitted thermal energy and / or their hot exhaust gases is operable, a device for supplying the steam from the generating device to the working cylinder or to the working chamber, a steam inlet opening in the cylinder or the chamber, a movable closure element for the steam inlet opening and a control device for the cyclic opening and closing of the closure element in such a way that the piston during its working cycle can be acted upon with steam.

Mit anderen Worten schlägt die Erfindung vor, den in einem Arbeitszylinder bzw. in einer Arbeitskammer angeordneten Kolben einer Verbrennungskraftmaschine, der durch die Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches Arbeit leistet,In other words, the invention proposes that arranged in a working cylinder or in a working chamber Piston of an internal combustion engine that does work by burning a fuel-air mixture,

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während seines Arbeitstaktes zusätzlich mit Dampf zu beaufschlagen, so daß sich dadurch eine erhöhte Leistungsabgabe der Maschine ergibt, bzw. die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gsmisches so gesteuert werden kann, daß bei mit einer herkömmlich ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine vergleichbarer Leistung ein reduzierter Kraftstoffverbrauch erhalten wird. Zur Einführung des Dampfes in den Arbeitszylinder bzw. in die Arbeitskammer weist dieser bzw. diese eine Dampfeintrittsöffnung auf, die über ein bewegbares Verschlußelement verschließbar ist. Eine Steuerungseinrichtung dient zum taktweisen Offnen und Schließen des Verschlußelementes derart, daß der Kolben während seines durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches durchgeführten Arbeitstaktes mit Dampf beaufschlagt wird.to apply additional steam during its work cycle, so that this results in an increased power output of the machine, or the combustion of the fuel-air mixture can be controlled so that with a conventionally designed internal combustion engine comparable Performance a reduced fuel consumption is obtained. To introduce the steam into the working cylinder or in the working chamber this or this has a steam inlet opening which is via a movable closure element is lockable. A control device is used to open and close the closure element in cycles such that the piston during its work cycle carried out by the combustion of the fuel-air mixture is applied with steam.

Um den Dampf in möglichst wirtschaftlicher Weise ohne weiteren Energeiverbrauch zu erzeugen, weist die Maschine eine Dampferzeugungseinrichtung auf, die durch vom Arbeitszylinder bzw. von der Arbeitskammer abgegebene Wärmeenergie und/oder deren heiße Auspuffgase betrieben wird. So kann beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine mit Wasserkühlung das durch die von der Maschine abgegebene Wärmeenergie erhitzte Wasser als Speisewasser für die Dampferzeugungseinrichtung verwendet werden, das durch die heißen Auspuffgase der Maschine in den benötigten Heiß- bzw. Trockendampf überführt wird. Dieser Dampf wird dann über geeignete Zuführungeeinrichtungen zu der Dampfsintrittsöffnung imIn order to generate the steam as economically as possible without further energy consumption, the machine a steam generator on, which is carried by the working cylinder or heat energy emitted by the working chamber and / or its hot exhaust gases is operated. So can For example, in the case of an internal combustion engine with water cooling, the one emitted by the machine Thermal energy heated water as feed water for the steam generator can be used, which is converted into the required hot or dry steam by the hot exhaust gases of the machine. This steam is then suitable Feeding devices to the steam inlet opening in the

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Arbeitszylinder bzw. in dar Arbeitskammer geführt«Working cylinder or in the working chamber "

Es ist offensichtlich, daß in der Anlaufphase dar Verbrennunskraftmaachine noch nicht genügend Wärmeenergie zur Verfugung steht, um ainen zur Beaufschlagung des Kolbens im Arbeitszylinder bzw. in dar Arbeitskammer geeigneten Dampfdruck zu erzeugen. Die Maschine läuft daher anfangs alo reine Verbrennungskraftmaschine, bis durch die vom Arbeitszylinder bzw. dar Arbeitskammer abgegebene Wärmsenergie und/oder deren Auspuffgase ein für die zusätzliche Beaufschlagung des Kolbens ausreichend hohsr Dampfdruck zur Verfugung steht. Um die Leistung der Maschine zu erhöhen, muß dieser Dampfdruck neturgemäS über dem nach Zündung des komprimierten Kraftstoff-Luft-Gamisches erreichten Zylinderbzw. Kammerinnondruck liegen» Beispielsweise liegt dieser Zylinder- bzw. Kammerinnendruck bsi Otto-Motoren atwa in einem Bereich von 30 - 40 atü. so daS ein über diesen Werten liegender Dampfdruck zur Verfügung gestellt werden muß, der beispielsweise um 50 atü liegen kann.It is obvious that not even the thermal energy is in the startup phase represents Verbrennunskraftmaachine enough for disposal to produce ainen for acting on the piston in the working cylinder and in the working chamber is suitable vapor pressure. The machine therefore initially runs as a pure internal combustion engine until the heat energy emitted by the working cylinder or working chamber and / or its exhaust gases provide a sufficiently high vapor pressure for the additional application of the piston. In order to increase the performance of the machine, this vapor pressure must neturgemäS above the cylinder or cylinder reached after ignition of the compressed fuel-air mixture. Internal chamber pressure are »For example, this cylinder or internal chamber pressure for Otto engines atwa is in a range of 30 - 40 atü. so that a vapor pressure above these values must be made available, which can be around 50 atmospheres, for example.

Um die durch die Dampfeinführung in den Arbeitszylinder bzw. in die Arbeitskammer erreichte kinetische Energie vollständig zu nutzen, kommt es wesentlich darauf an, daß die Dampfeinführung mit dem durch die Verbrennung des Kraftatoff-Luft-Gemiaches bewirkten Arbeitstakt des Kolbens richtig koordiniert wird. Bei der erfindungagemäß ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine ist daher die Stauerungseinrich-To fully absorb the kinetic energy achieved by the introduction of steam into the working cylinder or working chamber to use, it is essential that the steam introduction with the combustion of the fuel-air chambers caused work cycle of the piston is properly coordinated. In the case of the trained according to the invention The internal combustion engine is therefore the congestion device

tung für das Verschlußelement derart ausgelegt, daß dieses etwa im oberen Totpunkt des Kolbens bei verdichtetem Kraftstoff-Luft-Gemisch geöffnet und vor Erreichen des unteren Totpunktes des Kolbens geschlossen wird. Der Kolben wird somit sowohl durch den in den Arbeitszylinder bzw. in die Arbeitskammer eindringenden, expandierenden Dampf als auch durch das expandierende gezündete Kraft-Stoff-Luft-Gsmisch abwärts getrieben, wobei die Dampfzufuhr vor Erreichen des unteren Kolbentotpunktes gestoppt wird. Der Niederdruckdampf wird dann zusammen mit dem verbrannten Kraftstoff-Luft-Gemisch ausgestoßen und gelangt in das Auspuffsystem der Verbrennungskraftmaschine. Die erfindungsgemäß ausgebildete Verbrennungskraftmaschine verbraucht daher zusätzlich zu"V Kraftstoff Wasser, und es ist erforderlich, falls die Maschine für. einen mobilen Antrieb genutzt wird, in entsprechenden Zeitabständen Wasser nachzutanken.device designed for the closure element such that this around the top dead center of the piston with a compressed fuel-air mixture opened and before reaching the lower Dead center of the piston is closed. The piston will thus both by the in the working cylinder or in the Working chamber penetrating, expanding steam as well driven downwards by the expanding ignited fuel-air-mixture, with the steam supply before reaching the bottom dead center of the piston is stopped. The low pressure steam is then expelled together with the burned fuel-air mixture and enters the exhaust system of the Internal combustion engine. The trained according to the invention Internal combustion engine therefore consumes water in addition to "V" fuel, and it is required if the engine for. a mobile drive is used to refuel with water at appropriate intervals.

Um ein taktweises Öffnen und Schließen des Verschlußelementes für die Dampfeintrittsöffnung in abgestimmter Weise zum Arbeitstakt des Kolbens des Arbeitszylinders bzw. der Arbeitskammer zu erreichen, können in verschiedenartiger Weise ausgebildete Steuermechanismen Anwendung finden. Neben geeigneten elektronischen Steuerungseinrichtungen können inabesondere in herkömmlicher Weise ausgebildete mechanische Steuerungseinrichtungen Verwendung finden, die beispielsweise über eine durch die Kolbenbewegung getriebene Welle angetrieben werden. So kann die Steuerungseinrichtung beispielsweise derart aufTo a cyclical opening and closing of the closure element for the steam inlet opening in a coordinated manner for Working cycle of the piston of the working cylinder or the working chamber To achieve, control mechanisms designed in various ways can be used. In addition to suitable electronic control devices can be special Conventionally designed mechanical control devices are used, for example via a driven by the piston movement shaft. For example, the control device can in this way

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ein mechanisches Betätigungselement für das Verschlußelement einwirken, daß dieses das Verschlußelement etwa im oberen Kolbentotpunkt öffnet und vor Erreichen des unteren Kolbentotpunkta wieder schließt. Diese Ausführungaform hat jedoch den Nachteil, daß zusätzliche Einrichtungen vorgesehen werden müssen, um ein Öffnen des Verschlußelementes in der Anlaufphase der Vsrbrennungskraftmaschine, d.h. in der Phase, in der noch kein ausreichend hohe** Dampfdruck zur Verfügung steht, zu verhindern.a mechanical actuator for the closure element act that this opens the closure element approximately in the upper dead center of the piston and before reaching the lower dead center of the piston closes again. However, this embodiment has the disadvantage that additional facilities are provided must be in order to open the closure element in the start-up phase of the internal combustion engine, i.e. in the phase in which a sufficiently high ** vapor pressure is not yet available stands to prevent.

Auf der anderen Seite bietet sich für die erfindungagemäß ausgebildete Verbrennungskraftmaschine eine Lösung an, bei der das Verschlußeleraent für die Dampfeintrittsöffnung mit einer lösbaren Arretiervorrichtung versehen ist, die eine Arretierung desselben im geschlossenen Zustand bis etwa zum Erreichen des oberen Kolbentotpunktes bewirkt, und bei der die Steuerungseinrichtung etwe bei Erreichen des oberen Kolbentotpunktes eine Freigabe dea Verechlußelementee von der Arretiervorrichtung bewirkt, so daß sich dieses bei Überdruck auf der Dampfseite öffnen kann, und vor Erreichen des unteren Kolbentatpunktes eine erneute Arretierung des Verschlußelementes bewirkt. Bei dieser Auaführungsform funktioniert das Verschlußelement quasi als Sicherheitsventil und wird nur über einen begrenzten Zeitraum (etwa vom oberen Kolbentotpunkt bis vor den unteren Kolbentotpunkt) von dieser Arretierung freigegeben. Wenn da3 Ventil freigegeben ist, bewirken allein die Druckverhältnisse auf der Dampfseite und der Zylinderinnenseite ein Öffnen bzw. Geschlossenheiten des Ventils. Ist auf der Dampfseite sin Überdruck vorhanden, so wird das VentilOn the other hand, there is a solution for the invention trained internal combustion engine to a solution in which the locking element for the steam inlet opening with a releasable locking device is provided, which locks the same in the closed state up to about Reaching the piston top dead center causes, and in which the control device etwe when the piston top dead center is reached a release of the locking elements from the Locking device causes it to open when there is overpressure on the steam side and before reaching the lower one Kolbentatpunktes causes a renewed locking of the closure element. In this embodiment, the closure element works quasi as a safety valve and is only over a limited period of time (approximately from the top dead center of the piston to before the bottom dead center of the piston) released by this lock. When the valve is released, the pressure conditions alone are responsible opening or closing of the valve on the steam side and the inside of the cylinder. Is on the If there is overpressure on the steam side, the valve will

geöffnet und verbleibt so lange in diesem Zustand, bis die Arretiervorrichtung das Ventil schließt und dieses im geschlossenen Zustand hält. Offensichtlich muß diese Arretiervorrichtung so ausgelegt sein, daß sie dem aufopened and remains in this state until the locking device closes the valve and this in holds closed state. Obviously this must be Locking device be designed so that it is on

anstehenden
der Dampfseite / Maximaldruck standhalten kann·upcoming
the steam side / can withstand maximum pressure

Die zuletzt beschriebene Ausführungsform in bezug auf die Steuerung des Verschlußelementes hat den Vorteil, daß hierdurch eine automatische Zuschaltung des Dampfteils der Maschine zum Verbrennungsteil erfolgt, wenn der Dampfteil· in der Lage ist, die über den Verbrennungeteil erreichte Leistung^vzu erhöhen· Die Zuschaltung erfolgt in der vorstehend beschriebenen Weise durch Vergleich der Drücke auf beiden Seiten des Verschlußelementes, wobei jedoch, wie erwähnt, nur innerhalb einer genau begrenzten Phase der Kolbenbewegung eine Zuschaltung erfolgen soll bzw. kann.The last-described embodiment with regard to the control of the closure element has the advantage that the steam section of the machine is automatically connected to the combustion section when the steam section is able to increase the ^{power v achieved via the combustion section} in the manner described above by comparing the pressures on both sides of the closure element, although, as mentioned, a connection should or can only take place within a precisely limited phase of the piston movement.

Ea empfiehlt sich, die erfindungsgemäß ausgebildete Verbrennungskraftmaschine desweiteren mit geeigneten Steuerungseinrichtungen zu versehen, über die, entweder automatisch oder manuell, ein grundsätzliches Zu- oder Abschalten des Dampfteils zum bzw. vom Verbrennungsteil möglich ist. Wenn die Maschine mit derartigen Einrichtungen versehen ist, kann sie phasenweise entweder nur auf herkömmlichen Verbrennungsbetrieb oder auf erfindungsgemäßen Verbrennungs-Dampf-Betrieb geschaltet werden. So ist es beispielsweise möglich, nur dann, wenn die Maschine unter bestimmten LastbedingungenEa recommends the internal combustion engine designed according to the invention furthermore to be provided with suitable control devices via which, either automatically or manually, a basic switching on or off of the steam section to or from the combustion section is possible. if If the machine is provided with such devices, it can be operated in phases either only in conventional combustion mode or in combustion-steam mode according to the invention be switched. For example, it is only possible when the machine is under certain load conditions

läuft, den Dampfteil zuzuschalten, was beispielsweise über geeignete automatische Steuerungseinrichtungen erfolgen kann, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Last einen derartigen Schaltvorgang bewirken.runs to switch on the steam part, which for example over suitable automatic control devices can be carried out, which depending on the respective load such Effect switching operation.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Verbrennungskraftmaschine eignet sich insbesondere für mobile Antriebe. Sie kann in Form der bekannten Verbrennungsmotoren ausgebildet sein, beispielsweise als Zweitakt- und Viertakt-Otto-Motor, als Kreiskolbenmotor odBr als Dieselmotor. Die Zahl der Arbeitszylinder bzw. Arbeitskammern ist für die Erfindung ohne Bedeutung, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Motoren bei vergleichbarer Leistungeabgabe mit herkömmlich ausgebildeten Motoren eine Hubraumreduzierung und damit ein verminderter Kraftstoffverbrauch erzielen läßt. Auf diese Weise wird die Erfindung vorzugsweise bei Motoren mit einer relativ niedrigen Zylinder- bzw. Keromerzahl Anwendung finden.The internal combustion engine designed according to the invention is particularly suitable for mobile drives. She can in Form of the known internal combustion engines, for example as two-stroke and four-stroke Otto engine, as Rotary piston engine or diesel engine. The number of working cylinders or working chambers is of no importance for the invention, although it must be taken into account that due to the inventive design of the motors with a comparable power output with conventionally designed Engines can achieve a reduction in displacement and thus a reduced fuel consumption. In this way, the The invention is preferably used in engines with a relatively low number of cylinders or keromers.

Was die Arbeitszylinder bzw. Arbeitskammern der verschiedenen Motortypen anbatrifft, so können diese in herkömmlicher Weise ausgebildet sein und die entsprechenden herkömmlichen Steuerungseinrichtungen für das Einführen und Ausführen des Kraftstoff-Luft-Gemisches aufweisen. Zusätzlich dazu sind die Zylinder bzw. Kammern mit den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmalen ausgestattet, d.h. einer Dampfeintrittsöffnung, einem Verschlußelement für dieseAs far as the working cylinders or working chambers of the various engine types are concerned, these can be done in a conventional manner be designed and the corresponding conventional control devices for introducing and discharging the fuel-air mixture. In addition to this, the Cylinders or chambers equipped with the features of the invention described above, i.e. one Steam inlet opening, a closure element for this

und einer geeigneten Steuerungseinrichtung für das Verschlußelement. Da Dampf in den Arbeitsraum des Zylinders gelangt, sind entsprechende Vorkehrungen zu treffen, um Korrosion zu verhindern. Hierbei können die bei Dampfmotoren üblichen Maßnahmen Anwendung finden. Bei Zweitakt-Otto-Motoren empfiehlt es sich, die Motoren als gfebläsegespülte und nicht als kurbelkastengespülte Motoren auszubilden.and a suitable control device for the closure element. Since steam gets into the working space of the cylinder, appropriate precautions must be taken to prevent corrosion to prevent. The measures customary for steam engines can be used here. For two-stroke petrol engines it is advisable to run the engines as fan-flushed and not to be designed as crankcase-flushed engines.

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Maschinen können gesonderte Steuerungseinrichtungen für das Verschlußelement für die Dampfeintrittsöffnung aufweisen, wie es beispielsweise bei Zweitakt-Otto-Motoren oder bei Kreiskolbenmotoren der Fall ist, oder die zur Steuerung des Ein- und Auslasses des Kraftstoff-Luft-Gemisches bereits vorhandene Einrichtung kann auch durch entsprechende Umgestaltung zur Steuerung des Verschlußelementes für die Dampfeintrittsöffnung nutzbar gemacht werden. So ist beispielsweise bei einer als Viertakt-Ottö-Motar auegebildeten Verbrennungskraftmaschine, bei der der Arbeitszylinder mit mindestens einer Eintrittsund Austrittsöffnung für das Kraftstoff-Luft-Gemisch sowie mit zugeordneten Einlaß— und Auslaßventilen versehen ist, die durch eine Nockenwelle gesteuert werden, das Verschlußelement für die Dampfeintrittsöffnung des Arbeitszylinders ebenfalls als Ventil ausgebildet, und sämtliche Ventile werden über eine gemeinsame Nockenwelle gesteuert. Dies hat den Vorteil, daß zum Betreiben des Verschlußelementes für die Dampfeintrittsöffnung keine gesonderte Steuerungs-The machines designed according to the invention can separate Control devices for the closure element for the Have steam inlet opening, as is the case, for example, with two-stroke Otto engines or with rotary piston engines Case, or those to control the inlet and outlet of the Fuel-air mixture already existing equipment can also be controlled by appropriate redesign of the closure element can be made usable for the steam inlet opening. For example, an as Four-stroke Otto-Motar built-in internal combustion engine, in which the working cylinder has at least one inlet and outlet opening for the fuel-air mixture as well as provided with associated inlet and outlet valves controlled by a camshaft that Closure element for the steam inlet opening of the working cylinder also designed as a valve, and all Valves are controlled via a common camshaft. This has the advantage that for operating the closure element no separate control system for the steam inlet

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einrichtung vorgesehen werden muß.facility must be provided.

Bei der letztgenannten Lösung ist die Nockenwelle zur Steuerung des Ventiles für die Dampfeintrittsöffnung vorteilhafter Weise mit einem zusätzlichen Nockenversehen, der auf einen das Ventil betätigenden Kipphebel derart einwirkt, daß der Kipphebel etwa bei .Erreichen des oberen Kolbentotpunktes verschwenkbar ist oder verschwenkt wird und vor Erreichen des unteren Kolbentotpunktes zurückgeschwenkt wird. Naturgemäß ist für jeden Arbeitszylinder ein derartiger zusätzlicher Nocken vorzusehen. Mit einer solchen AusfUhrungsform lassen sich die vorstehend beschriebenen Steuerungemöglichkeiten verwirklichen.In the latter solution, the camshaft is used to control the valve for the steam inlet opening advantageously provided with an additional cam, which on a rocker arm actuating the valve has the effect that the rocker arm can be pivoted or is pivoted about when reaching the upper dead center of the piston and is swiveled back before reaching the bottom dead center of the piston. Naturally is for every working cylinder to provide such an additional cam. With such an embodiment, the above-described Realize control options.

Was die Einrichtung zur Dampferzeugung anbetrifft, so können für deren Betreibung sowohl die vom Arbeitszylinder bzw. von der Arbeitskammer unmittelbar abgegebene Wärmeenergie als auch deren heiße Auspuffgase nutzbar gemacht werden· Wenn die Maschine als wassergekühlter Verbrennungsmotor mit zugehörigem Kühlkreislauf ausgebildet ist, so ist sie zweckmäßigerwsiae so ausgebildet, daß die Einrichtung zur Dampferzeugung durch das vom Arbeitszylinder bzw. von der Arbeitskammer abgegebene erhitzte Kühlwasser speisbar ist. Falls dies erforderlich sein sollte, kann der Motor zusätzlich mit einer entsprechenden Wärmeisolierung versehen sein, so daß das vom Motor abgegebene Kühlwasser sehr stark erhitzt ist und als Siedewasser in die Ein-As for the device for steam generation, so can for their operation, both the thermal energy emitted directly by the working cylinder and / or the working chamber as well as their hot exhaust gases can be used If the machine is designed as a water-cooled internal combustion engine with an associated cooling circuit, then it is expediently designed so that the device for Steam generation can be fed by the heated cooling water discharged from the working cylinder or from the working chamber. If this should be necessary, the motor can also be provided with appropriate thermal insulation so that the cooling water given off by the engine is very hot and as boiling water in the inlet

richtung.zur Dampferzeugung eingeführt wird. Bei luftgekühlten Verbrennungsmotoren wird die Einrichtung zur Dampferzeugung entweder nur durch die heißen Auspuffgase des Motors betrieben, wobei aus einem gesonderten Wassertank Speisewasser in die Dampferzeugungeeinrichtung eingeführt wird, oder die Einrichtung zur Dampferzeugung weist beispielsweise eine den Motorblock beaufschlagende Wassersprüheinrichtung auf, über die Dampf erzeugt werden kann, der dann ggf. noch zusätzlich durch die Auspuffgase erhitzt wird.direction.for steam generation is introduced. With air-cooled In combustion engines, the device for generating steam is either operated only by the hot exhaust gases from the engine, wherein feed water is introduced into the steam generating device from a separate water tank, or the The device for generating steam has, for example, a water spray device that acts on the engine block, via which steam can be generated, which may then also be used is heated by the exhaust gases.

Die Einrichtung zur Dampferzeugung umfaßt zweckmäßigerweise einen Dampfkessel, in dem Speisewasser durch Wärmeaustausch mit den Auspuffgasen des Verbrennungsmotors in Dampf überführbar ist. Der Dampfkessel ist hierzu vorzugsweise als Wärmetauscher ausgebildet und weist eine von den heißen Auspuffgasen des Verbrennungsmotors durchströmte Heizschlange für das Speisewasser auf. Naturgemäß sind auch andere Ausführungsformen für den Wärmetauscher denkbar. Beispielsweise könnte dieser ein Rohrschlangensystem aufweisen, das von dem Speisewasser durchströmt wird, während die heißen Auspuffgase das Rohrschlangensystem umströmen. Derartige Ausführungsformen sind jedenfalls dem Fachmann hinreichend bekannt.The device for generating steam expediently comprises a steam boiler in which the feed water is exchanged by heat can be converted into steam with the exhaust gases of the internal combustion engine. The steam boiler is for this purpose preferably as Formed heat exchanger and has a heating coil for the feed water through which the hot exhaust gases of the internal combustion engine flow. Naturally are too other embodiments for the heat exchanger are conceivable. For example, this could have a coil system, which is traversed by the feed water, while the hot exhaust gases flow around the pipe coil system. Such embodiments are in any case sufficiently known to the person skilled in the art.

Diejenige Variante der Erfindung, bei der der bei wassergekühlten Verbrennungsmotoren vorhandene Kühlkreislauf derart umgestaltet wird, daß das Kühlwasser gleichzeitigThat variant of the invention in which the water-cooled Internal combustion engines existing cooling circuit is redesigned so that the cooling water at the same time

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als Speisewasser für die Einrichtung zur Dampferzeugung ver-as feed water for the device for steam generation

f wendet und dort In Dampf umgewandelt wird, umaßt zweckmäßigerwaise sinan Wassertank, Leitungseinrichtungen vom Wassertank zum Motorblock, Leitungseinrichtungan vom Motorblock zum Dampfkessel, ein darin angeordnetes Pumpaggregat und Leitungseinrichtungen vom Dampfkessel zur Dampfeintrittsöffnung im Arbeitszylinder bzw. in der Arbeitskammer. In den Leitungseinrichtungen vom Motorblock zum Dampfkessel ist vorteilhafterweise ein Ventil vorgesehen, über das die Zuführung zum Dampfkessel abgeschaltet und das vom Motorblock abgegebene Wasser über sinen Kühler im Kreislauf zum Wassertank zurückgeführt werden kann. Das Ventil wird daher immer dann umgeschaltet, wann der Dampfbetrieb abgeschaltet und das Kühlwasser wieder im normalen Kühlkreislauf geführt werden soll. Naturgemäß kann über das Ventil auch nur ein Teil des Kühlwassers für den Dampfbetrieb abgezweigt werden, während der restliche Teil im normalen kühlkreislauf zirkulierte In der Anlaufphase der Maschine ist das Ventil so eingestellt, daS zumindest ein Teil des vom Motorblock abgegebenen Wassers in den Dampfkessel gelangt, damit dort erst einmal ein entsprechender Dampfdruck zur Verfügung gestellt wirdo Die Leitungseinrichtungen vom Dampfkessel zur Dampfeintrittsöffnung im Arbeitszylinder bzw. in der Arbeitskammer sind ebenfalls zweckmäßigerweise mit Ventileinrichtungen versehen, die eine Zu-, Abschaltung und Drosselung ermöglichen. Es versteht sich, daß der Dampfkessel geeignetef turns and is converted into steam there, expediently embraces orphans sinan water tank, piping equipment from the water tank to the engine block, conduit equipment from the engine block to the steam boiler, a pump unit arranged therein and conduit equipment from the steam boiler to the steam inlet opening in the working cylinder or in the working chamber. In the line equipment from the engine block to the steam boiler is advantageous a valve is provided through which the supply to the steam boiler is switched off and the one discharged from the engine block Water can be returned to the water tank via its cooler in the circuit. The valve will therefore always be switched over when the steam mode is switched off and the cooling water is routed back into the normal cooling circuit target. Of course, only part of the cooling water for steam operation can be diverted via the valve, while the remaining part circulated in the normal cooling circuit The valve is in the start-up phase of the machine adjusted so that at least part of the water released by the engine block gets into the steam boiler, so that there once a corresponding steam pressure is made available Steam inlet opening in the working cylinder or in the working chamber are also expediently provided with valve devices that allow switching on, off and throttling enable. It goes without saying that the steam boiler is suitable

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Sicherheitsventile aufweist.Has safety valves.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen jThe invention will now be described in detail using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing. It show j

Figur 1 eine Schemzeichnung, die den Aufbau einerFigure 1 is a schematic drawing showing the structure of a

erfindungsgemäß ausgebildeten, wassergekühlten Verbrennungskraftmaschine verdeutlicht, wobei aus .Übersichtlichkeitsgründen nur. ein Arbeitszylinder dargestellt ist;according to the invention designed, water-cooled internal combustion engine illustrated, wherein for reasons of clarity only. a working cylinder is shown;

Figur 2a einen Längsschnitt durch einen schematisch daRgestellten erfindungsgemäß ausgebildeten Arbeitszylinder für einen wassergekühlten Viertakt-Otto-Motar mit hängenden Ventilen, wobei im Schnitt das Ein- und Auslaßventil für das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erkennen ist;FIG. 2a shows a longitudinal section through a schematically represented embodiment according to the invention Working cylinder for a water-cooled four-stroke Otto engine with hanging valves, wherein the inlet and outlet valve for the fuel-air mixture can be seen in section;

Figur 2b einen weiteren Längsschnitt durch den in Figur 2a dargestellten-Arbeitszylinder, wobei im Schnitt das Ventil für die Dampfeintrittsöffnung dargestellt ist; Figure 2b shows a further longitudinal section through the in Figure 2a working cylinder shown, the valve for the steam inlet opening being shown in section;

Figur 3 eine schematische Darstellung einer gegenüber der Ausführungsform in Figur 2b modifizierten Ausführungsform einer Steuerungseinrichtung für die Dampfeintritteöffnung; undFigure 3 is a schematic representation of an opposite the embodiment in Figure 2b modified Embodiment of a control device for the steam inlet opening; and

Figur 4 eine stark vereinfacht dargestellte Draufsicht auf den Kopf des Arbeitszylinders der Figuren 2a und 2b.FIG. 4 shows a greatly simplified plan view of the head of the working cylinder of the figures 2a and 2b.

In Figur 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine 1 schematisch dargestellt. Bei der Verbrennungskraftmaschine handelt es sich um einen Viertakt-Otto-Motor, von dem aus Übersichtlichkeitsgründen nur ein Arbeitszylinder 2 dargestellt ist. Der Motor kann beispielsweise als Reihenmotor, V-Motor oder Boxermotor ausgebildet sein und eine beliebige Zylinderzahl aufweisen. Bei dem im Ausführungsbeispiel gezeigten Motor handelt es sich um einen Reihenmotor mit oben liegender Nockenwelle und hängenden Ventilen.In Figure 1 is an embodiment of one according to the invention trained internal combustion engine 1 shown schematically. The internal combustion engine is a four-stroke Otto engine, of which only one working cylinder 2 is shown for reasons of clarity. The motor can for example be designed as an in-line engine, V-engine or boxer engine and have any number of cylinders. The engine shown in the exemplary embodiment is an in-line engine with an overhead camshaft and hanging valves.

Der Verbrennungsmotor weist in üblicher Weise einen Kraftstofftank 1Θ auf, von dem Kraftstoff einem Vergaser 17 zugeführt werden kann= Das im Vergaser gebildete Kraftstoff-Luft-Gemisch wird über entsprechende Ansaugkrümmer in die einzelnen Arbeitszylinder eingeführt. Wie in Figur 1 dargestellt ist, gelangt das im Vergaser 17 gebildete Kraftstoff-Luft-Gemisch zu einer im Arbeitszylinder 2 ausgebildeten Eintrittaöffnung S.The internal combustion engine usually has a fuel tank 1Θ, from which fuel can be fed to a carburetor 17 = the fuel-air mixture formed in the carburetor is introduced into the individual working cylinders via the corresponding intake manifold. As shown in Figure 1, the fuel-air mixture formed in the carburetor 17 arrives to an inlet opening S formed in the working cylinder 2.

Bei der in Figur 1 dargestellten Verbrennungskraftmaschine 1 handelt es sich um einen wassergekühlten Motor, dessen Kühlsystem für die Zwecke der Erfindung nutzbar gemacht worden ist. Das Kühlwasser des Motors wird nämlich gleichzeitigThe internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled motor, the cooling system of which has been made usable for the purposes of the invention. The engine cooling water is namely at the same time

130046/02 Si130046/02 Si

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als Speisewasser für eine Einrichtung zur Dampferzeugung 13 verwendet; der dort erzeugte Dampf wird über ein geeignetes Leitungssystem 30 dem Arbeitszylinder 2 zugeführt, und zwar einer Dampfeintrittsöffnung 6 des Zylinders, die in diesem zusätzlich zu der Eintrittsöffnung⁵ für das Kraftstoff-Luft-Gemisch und der Austrittsöffnung 4 für das verbrannte Gasgemisch vorgesehen ist· Das Speisewasser-Kühlwasser-System ist dabei folgendermaßen aufgebaut:used as feed water for a device for steam generation 13; the steam generated there is fed via a suitable line system 30 to the working cylinder 2, namely a steam inlet opening 6 of the cylinder, which is provided in this in addition to the inlet opening ⁵ for the fuel-air mixture and the outlet opening 4 for the burned gas mixture The feed water / cooling water system is structured as follows:

Die Maschine ist mit einem Wassertank 7 versehen, in dem eine geeignete Menge Wassers gelagert wird. Da die Maschine Wasser verbraucht, muß der Tank 7 in bestimmten Zeitabständen wieder aufgefüllt werden. Vom Wassertank 7 gelangt Wasser über ein geeignetes Leitungssystem θ zum Motorblock, wo es in die dort vorgesehenen Kühlräume eingeführt wird. In Figur 1 ist ein den dargestellten Arbeitszylinder 2 umgebender Kühlmantel 3 gezeigt. Das im Kühlmantel 3 befindliche Wasser nimmt die vom Arbeitszylinder 2 während des Betriebes desselben abgegebene Wärmeenergie auf und wird als Siedewasser über ein Leitungssystem 9 und ein entsprechendes Pumpaggregat 10 abgepumpt. Im Leitungssystem 9 ist ein geeignetes Ventil 11 (Dreiwegeventil] angeordnet, über das das siedende Kühlwasser entweder der Einrichtung 13 zur Dampferzeugung oder einem herkömmlich ausgebildeten Kühler 19 zugeführt werden kann. Natürlich kann mit dem Ventil 11 auch eine Aufteilung des Kühlwasserstromes durchgeführt werden, so daß eine Teilmenge in die Dampferzeugungseinrichtung und eine Teilmenge zum Kühler 19 geführt wird. Die zur Dampferzeugungs-The machine is provided with a water tank 7 in which a appropriate amount of water is stored. Because the machine is water consumed, the tank 7 must be refilled at certain time intervals. From the water tank 7, water passes through a suitable pipe system θ to the engine block, where it enters the cold rooms provided there is introduced. In Figure 1 is a working cylinder 2 shown surrounding Cooling jacket 3 shown. The water in the cooling jacket 3 absorbs the heat energy given off by the working cylinder 2 during its operation and is called boiling water Via a line system 9 and a corresponding pumping unit 10 pumped out. A suitable valve 11 (three-way valve) is arranged in the line system 9, via which the boiling Cooling water is fed either to the device 13 for generating steam or to a conventionally designed cooler 19 can be. Of course, with the valve 11 also a Distribution of the cooling water flow can be carried out so that a subset in the steam generating device and a Partial amount is led to the cooler 19. The steam generation

130046/0258130046/0258

einrichtung 13 geführte Siedewasaermange gelangt über eine Leitungssystem 12 in disse und wird dort in Trockendampf bzw« Heißdampf überführt» Um dies zu arreichsn_t ist diB Einrichtung 13 als Wärmetauscher ausgebildet und weist ein H'Sizschlangensystenn 14 auf, das von den heißen Auspuffgasen des Motors durchströmt wird ο Der Dampf gelangt dann über ein weiteres Leitungssystem 30, in dem ebenfalls eine geeignete Ventileinrichtung 21 (Drosselventil, Sperrventil) vorgesehen ist, zur Dampfeintrittsöffnung 6 des Arbeitszylinder 2.means 13 guided Siedewasaermange passes via a line system 12 in Disse, where it is in dry steam or "steam transferred" To make this arreichsn _t diB means 13 is designed as a heat exchanger and has a H'Sizschlangensystenn 14 which flows through the hot exhaust gases of the engine If ο the steam then reaches the steam inlet opening 6 of the working cylinder 2 via a further line system 30 in which a suitable valve device 21 (throttle valve, shut-off valve) is also provided.

Die genaue Funktionsweise dea Arbeitszylinders 2 wird in Verbindung mit dan Figursn 2 bis 4 beschrieben. An dieser Stelle sei nur bemerkt, daß sowohl durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches als auch durch die Einführung des Dampfes in den Zylinder 2 Arbeit geleistet wird, die über eine geeignete Einrichtung (Kurbelwelle) in Form einer Rotationsbewegung zur Verfügung gestallt wird. Die über die im Arbeitszylinder 2 vorgesehene Austrittsüffnung 4 austretenden verbrannten Gase und der aus der Öffnung 4 austretende Niederdruckdampf gelangen übor eir^Leitungsaystem 16 in die erwähnte Haizschlange 14 der Dampferzeugungaeinrichtung 13 und werden nach Passieren der Heizschlange sinem Ausprfsystem 15 zugeführt.The exact functioning of the working cylinder 2 is in connection with dan Figursn 2 to 4 described. At this point it should only be noted that both through the combustion of the fuel-air mixture as well as by the introduction of the steam into the cylinder 2 work is done via a suitable Device (crankshaft) is made available in the form of a rotational movement. The one about the one in the working cylinder 2 provided outlet opening 4 exiting burned Gases and the low-pressure steam emerging from the opening 4 reach the aforementioned via eir ^ line system 16 Haizschlange 14 of the steam generating device 13 and are after passing the heating coil sinem Ausprfsystem 15 supplied.

Diejenige Teilmenge des Kühlwassers, die durch das Ventil für den Kühlkreislauf abgezweigt wird, gelangt über ein Leitungssystem 20 in einen herkömmlich ausgebildeten Kühler 19, in dem das siedende Wasser gekühlt wird. Das abgekühlte WasserThat part of the cooling water that passes through the valve is branched off for the cooling circuit, arrives via a line system 20 in a conventionally designed cooler 19, in which the boiling water is cooled. The cooled water

130ÖU/0 2SI130ÖU / 0 2SI

wird dann in den Wassertank 7 zurückgeführt, von wo es erneut dem Motorblock zugeführt wird. Wie erwähnt, kann das Wasser je nach Bedarf durch den Kühlkreis bzw. den Dampfteil geführt werden.is then returned to the water tank 7, from where it is again is fed to the engine block. As mentioned, the water can be routed through the cooling circuit or the steam section as required will.

In den Figuren 2a und 2b ist in schemätischer Weise der in Figur 1 gezeigte Arbeitszylinder 2 in zwei Längsschnitten dargestellt. Der Arbeitezylinder ist» wie vorstehend ausgeführt, neben den üblichen Ein- und Austrittsöffnungen 21, 22 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einer weiteren Eintrittsöffnung 31 versehen, der über das Leitungssystem 3G von der Dampferzeugungsanlage 13 Heiß- bzw. Trockendampf zugeführt wird. Von erfindungswesentlicher Bedeutung ist, daB dieser Dampf nur dann in den Arbeitszylinder eingeführt wird, wenn er den durch Zündung des komprimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches eingeleiteten Arbeitstakt des Kolbens 29 unterstützt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Dampfeintritt etwa im oberen Totpunkt des Kalbens 29 erfolgt, so daß der im Zylinder expandierende Dampf die durch das expandierende gezündete Gasgemisch erfolgende Abwärtsbewegung des Kalbens beschleunigt.In FIGS. 2a and 2b, the in Figure 1 shown working cylinder 2 in two longitudinal sections shown. The working cylinder is »as stated above, in addition to the usual inlet and outlet openings 21, 22 for the Fuel-air mixture is provided with a further inlet opening 31, which is supplied via the line system 3G from the steam generation system 13 hot or dry steam is supplied. It is essential to the invention that this steam is inserted into the working cylinder only when it the ignition of the compressed fuel-air mixture initiated work cycle of the piston 29 is supported. This is achieved in that the steam inlet approximately in the upper Dead center of the calving 29 takes place, so that the expanding steam in the cylinder is ignited by the expanding Gas mixture accelerated downward movement of the calving.

In Figur 2a ist der Arbeitszylinder 2 in der Phase dargestellt, in der sich der Kolben nach Zündung dee komprimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches durch eine übliche Zündkerze 28 abwärts bewegt und dadurch Arbeit leistet. Dabei befindet sich sowohl das Einlaßventil 23 als auch das Auslaßventil 24 im geschlossenen Zustand. Bei beiden Ventilen handelt es sich um hängendIn Figure 2a, the working cylinder 2 is shown in the phase in which the piston is located after ignition of the compressed fuel-air mixture by a conventional spark plug 28 downwards moves and thereby does work. There is both the inlet valve 23 and the outlet valve 24 in the closed State. Both valves are pendent

angeordnete Ventile_s die über Kipphebel 25, 26 betätigt werden, welche durch eine Nockenwelle gesteuert werden, von der ein Nocken 27 in schsmatischer Weise dargestellt ist.arranged valves _s which are operated via rocker arms 25, 26, which are controlled by a camshaft, of which a cam 27 is shown in a schsmatic manner.

Figur 2b zeigt den gleichen Arbeitszylinder in der gleichen Phase» Ein auf der Nockenwelle angeordneter zusätzlicher Nocken 34 hat dabei den Kipphebel 33 verschwenkt, so daß dieser das Ventil 32 für die Dampfeintrittsöffnung 31 geöffnet hat. Ea kann somit Dampf in den Arbeitszylinder eindringen, der expandiert und eine zusätzliche Beaufschlagung des Kolbens 29 bewirkt. Vor Erreichen des unteren Totpunktes des Kolbens wird das Ventil 32 durch den Kipphebel 33 und den Nocken 34 wieder geschlossen.FIG. 2b shows the same working cylinder in the same phase »An additional one arranged on the camshaft The cam 34 has pivoted the rocker arm 33 so that it opens the valve 32 for the steam inlet opening 31 has opened. Ea can thus penetrate steam into the working cylinder, which expands and an additional application of the piston 29 causes. Before reaching the bottom dead center of the piston, the valve 32 is activated by the rocker arm 33 and the cam 34 closed again.

In Figur 3 ist eine andere Steuerungevariante für das Ventil für die Dampfeintrittsöffnung dargestellt. Diese Variante hat den Vorteil, daß das Öffnen des Ventiles 41 erst dann erfolgt, wenn der Druck dss zugeführten Dampfes den Zylinderinnendruck nach erfolgter Zündung des komprimierten Kraftstoff-Luft-Gsmiaches übersteigt« Mit anderen Wortsn, hierbei erfolgt erst dann ein Öffnen des Ventiles 41, wenn durch den bereitgahaltenen Dampf zusätzliche Arbeit geleistet werden kann. Dies kann steuerungatschnisch beispielsweise so verwirklicht werden, daß ein üblicher Kipphebel 42 von einer exzentrisch gelagerten Nockenscheibe 44 betätigt wird. Wenn das Ventil 41 die Dampfeintrittsöffnung 40 geschlossen hält, befindet sich der Kipphebel in der in Figur 3 bei 43 ge-In Figure 3 is another control variant for the valve shown for the steam inlet opening. This variant has the advantage that the valve 41 is only opened when the pressure dss supplied steam exceeds the cylinder internal pressure after the compressed fuel-air mixture has been ignited exceeds «In other words, the valve 41 is only opened when through additional work can be done with the steam that is kept ready. This can be implemented in this way, for example, in terms of control be that a conventional rocker arm 42 is actuated by an eccentrically mounted cam disk 44. if the valve 41 keeps the steam inlet opening 40 closed, the rocker arm is in the position shown in FIG. 3 at 43

strichelt dargestellten Lage. In dieser Lage wird der Kipphebel durch die Nockenscheibe 44 arretiert, so daß auch bei auf der Dampfseite vorhandendem Überdruck kein Öffnen des Ventiles erfolgen kann. Wenn jedoch etwa der obere Totpunkt des Kolbens erreicht ist, hat die Nockenscheibe 44 durch Drehung etwa die in Figur 3 dargestellte Stellung eingenommen, wodurch der Kipphebel 42 aus der bei 43 angedeuteten Stellung herausgeschwenkt werden kann. Die Arretierung des Ventiles ist nunmehr gelöst, so daß das Ventil durch den vorhandenen Überdruck geöffnet und der Dampf in den Arbeitszylinder einströmen kann. Vor Erreichen des unteren Kolbentotpunktes wird der Kipphebel durch die sich weiter drehende Nockenscheibe 44 mit Unterstützung der Ventilfeder in die bei 43 gezeigte Lage zurückgeschwenkt, wodurch das Ventil 41 wieder geschlossen wird.dashed line shown. In this position, the rocker arm locked by the cam 44, so that also at Existing overpressure on the steam side does not open the Valve can be done. However, if about top dead center of the piston is reached, the cam disk 44 has taken approximately the position shown in Figure 3 by rotation, whereby the rocker arm 42 out of the position indicated at 43 can be swiveled out. The locking of the valve is now released, so that the valve is opened by the existing overpressure and the steam flows into the working cylinder can. Before the piston reaches the bottom dead center, the rocker arm is activated by the cam disk, which continues to rotate 44 with the support of the valve spring pivoted back into the position shown at 43, whereby the valve 41 again is closed.

Figur 4 zeigt in stark vereinfachter Darstellung eine Draufsicht auf den Zylinderkopf, wobei die Dampfeintrittsöffnung 31, die Eintrittsöffnung 21 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch und die gemeinsame Austrittsöffnung 22 für das verbrannte Kraftatoff-Luft-Gemisch und den Niederdruckdampf dargestellt sind« Es versteht sich von selbst, daß in bezug auf den Arbeitszylinder entsprechende Maßnahmen getroffen sind, um eine Korrosion durch.den in den Brennraum eingeführten Dampf zu vermeiden. Hierzu können die bei Dampfmotoren gewonnenen Erfahrungen nutzbar gemacht werden.FIG. 4 shows a plan view in a greatly simplified representation on the cylinder head, with the steam inlet opening 31, the inlet opening 21 for the fuel-air mixture and the common outlet opening 22 for the combusted fuel-air mixture and the low-pressure steam is shown are «It goes without saying that appropriate measures have been taken with regard to the working cylinder in order to to avoid corrosion by the steam introduced into the combustion chamber. For this purpose, those obtained from steam engines can be used Experience can be harnessed.

1 3 0 0 A 6 / 0 2 51 3 0 0 A 6/0 2 5

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Claims

K.G. Strong On 1

Schweizer Strasse 7 0 UI

4100 Duisburg 1

Dn - 238

25 »April 1980

Claims

i) Internal combustion engine for mobile or stationary drives with at least one working cylinder or working chamber, in which or in which a working cycle as a piston is initiated by igniting a fuel-air mixture, characterized in that the machine (1) has a device ( 13) for steam generation, which can be operated by the thermal energy emitted by the working cylinder (2) or the working chamber and / or its hot exhaust gases, a device for supplying the steam from the generating device (13) to the working cylinder (2) or to the working chamber, © ins vapor immersion rides opening (6, 31) or the cylinder (2), nmr chamber, a movable Verschlußalement for the D & rnpfeintrittsöffnung (6, 31) and a control means for taktweieen opening and SchlleSsn dea closure element such that the piston (29) during its work cycle can be acted upon with steam «,

2. Machine according to claim 1, characterized in that the Control device for the closure element is designed such that it is approximately in the top dead center of the piston (29) opened with a compressed fuel-air mixture and

before reaching the bottom dead center of the piston closed ■. . 4 A »H hi * f η h δ t

ORIGINAL INSPECTED

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung derart auf ein mechanisches Betätigungselement für das Verschlußelement einwirkt, daß dieses das Verschlußelement etwa im oberen Kolbentotpunkt öffnet und vor Erreichen des unteren Kolbentotpunkts wieder schließt. "■-.·■"."'■3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that that the control device in such a way on a mechanical Actuating element for the closure element acts that this opens the closure element approximately in the upper dead center of the piston and again before reaching the lower dead center of the piston closes. "■ -. · ■". "'■

4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußalement mit einer lösbaren Arretiere:. vorrichtung versehen ist, die sine Arretierung desselben im geschlossenen Zustand bis etwa zum Erreichen des oberen Kolbentotpunktes bewirkt, und daß die Steuerungseinrichtung etwa bei Erreichen des oberen Kolbentotpunktes eine Freigabe des Verschlußelementes von der Arretiervorrichtung bewirkt, so daß sich dieses bei Überdruck auf der Dampfssite öffnen kann, und vor Erreichen des unteren Kolbentotpunktes eine erneute Arretierung desselben«4. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the closure element with a releasable lock :. device is provided, the sine locking of the same in the closed state until about reaching the upper Piston dead center causes, and that the control device is released approximately when the piston top dead center is reached the locking element caused by the locking device, so that they open when there is overpressure on the steam side can, and before reaching the bottom dead center of the piston one renewed locking of the same "

5. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, die als5. Machine according to one of the preceding claims, which as

der .the .

Viertakt-Otto-Motör ausgebildet ist und bei der Arbeitszylinder mit mindestens einer Eintritts- und Austritte-Öffnung für des Kraftstoff-Luft-Gemisch sowie mit zugeordneten Einlaß- und Auslaßventilen versehen ist, die durch eine Nockenwelle gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement für die Dampfeintritts-Öffnung (6, 31) des Arbeitszylinders (2) ebenfalls als Ventil (32, 41) ausgebildet ist und daß sämtliche Ventile (23, 24, 32 bzw. 41) über eine gemeinsame Nockenwelle gesteuert werden.Four-stroke Otto engine is designed and is provided in the working cylinder with at least one inlet and outlet opening for the fuel-air mixture and with associated inlet and outlet valves, which be controlled by a camshaft, characterized in that the closure element for the steam inlet opening (6, 31) of the working cylinder (2) also as Valve (32, 41) is formed and that all valves (23, 24, 32 or 41) can be controlled via a common camshaft.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle zur Steuerung dee Ventiles (32, 41) für die Dampfeintritteöffnung (6, 31) mit einem zusätzlichen Nocken (34, 44) versehen ist, der auf einen das Ventil betätigenden Kipphebel (33, 42) derart einwirkt, daß der Kipphebel etwa bei Erreichen des oberen Kalbentotpunktes vereohwenkbar ist oder verschwenkt wird und vor Erreichen des unteren Kolbentotpunktes zurUckgeschwenkt wird.6. Machine according to claim 5, characterized in that the camshaft for controlling dee valves (32, 41) for the Steam inlet opening (6, 31) with an additional cam (34, 44) is provided which acts on a valve-actuating rocker arm (33, 42) such that the rocker arm approximately when the upper dead point of the calves is reached, it can be pivoted or is pivoted and is pivoted back before reaching the bottom dead center of the piston.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Gebläse-gespülter Zweitakt-Otto-Motor ausgebildet ist und eine gesonderte Steuerungseinrichtung für das Verschluflelement für die Dampfeintrittsöffnung aufweist.7. Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is a fan-flushed two-stroke Otto engine is formed and has a separate control device for the closure element for the steam inlet opening.

Θ. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, defl si· als Kreiskolbenmotor ausgebildet ist und eine gesonderte Steuerungseinrichtung für das Verechlußeleraent für die Dampfeintritteöffnung aufweist.Θ. Machine according to one of Claims 1 to 4, characterized in that it is designed as a rotary piston engine and has a separate control device for the locking element for the steam inlet opening.

9. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem wassergekühlten /Verbrennungsmotor mit zugehörigem Kühlkreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) zur Dampferzeugung durch das vom Arbeitszylinder (2) abgegebene erhitzte Kühlwasser speisbar ist.9. Machine according to one of the preceding claims with a water-cooled / internal combustion engine with associated cooling circuit, characterized in that the device (13) can be fed for steam generation by the heated cooling water emitted by the working cylinder (2).

1O> internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that the device (13) comprises a steam boiler for generating steam, in the feed water can be converted into steam by heat exchange with the exhaust gases of the working cylinder (2).

11. Machine according to claim 10, characterized in that the Steam boiler is designed as a heat exchanger and one flowed through by the hot exhaust gases of the working cylinder (2) Has heating coil (14) for the feed water.

12. Machine according to one of claims 9 to 11, characterized in that it has a water tank (7), line devices (θ) for supplying cooling water from the water tank to the working cylinder (2), line devices (9) for discharging heated cooling water from the working cylinder , Pumping devices (10) for circulating the cooling water, line devices (12) for supplying the heated cooling water released by the working cylinder (2) to the steam generating device and line devices (30) for supplying the steam from the steam generating device (13) to the steam inlet opening (6) of the working cylinder (2).

- S-- S-

13 «Machine according to claim 12, characterized in that in dan solution devices (12) for supplying the from Working cylinder (2) delivered heated cooling water to the steam suction device (13) valve devices (11) are arranged, which the return of the cooling water or a part of the same via a cooler (19) to Enable water tank (7).