AT517423A1 - Wirkungsgradsteigerung bei Hubkolbenmotoren durch teilweise Zylinderfüllung und variable Brennkammer - Google Patents

Abstract

Wirkungsgradsteigerung bei Hubkolbenmotoren nach dem bekannten Grundprinzip des Millerprozesses durch die Ausnutzung der beim üblichen Prozess vorhandenen Restdrücke von etwa 2 bis 4 bar abs. und Temperaturen bis etwa 500° C durch polytrope Expansion zur Leistungserzeugung bis, oder nahe 1 bar abs. durch Verminderung des Ansaugvolumens, indem die Teilluftmenge dadurch erzeugt wird, dass eine Unterdruck und Luftmenge regelbare Luftturbine vorgeschaltet wird mit der Zusatzeinrichtung eines variablen Verdichtungs - / Brennraumes ( 1) durch einen mechanisch oder hydraulisch ein - und ausfahrbaren Bolzen (2) zur Optimierung des Verbrennungsdruckes, wodurch auch eine herkömmliche Prozessführung auch mit Aufladung mit zwar Abgasverlusten und dem üblichen Wirkungsgrad möglich wird, jedoch dadurch der sonst übliche Leistungsverlust vermieden wird.

Description

Patentbeschreibung: Wirkungsgradsteigerung bei Hubkolbenmotoren durch Teilfüllung des Zylinders und variablen Brennraum

Die nachstehend beschriebene Wirkungsgradsteigerung kann sowohl fiir Hubkolbenmotoren nach dem Diesel - als auch Ottoverfahren angewendet werden. Beiden gemeinsam ist, dass erhebliche Abgasverluste in Form von Druck - und Temperaturverlusten am Verfahrensende bestehen, da die Entspannung nieht bis Umgebungsdruek (bzw. 1 bar abs.) erfolgt und damit Ausnutzung der technischen Arbeit der Polytrope, sondem zumeist in einem Bereich, je nach Lastzustand und Verdichtungsverhältnis, von etwa 2 bis 4 bar abs. und Temperaturen von bis ca. 500° C. Diese Parameter sind geeignet weitere Nutzleistung zu generieren, wenn der Austrittsdruck aus dem Zylinder auf Umgebungsdruek gesenkt wird mit einhergehender Temperaturabsenkung durch die weitere Expansion des Arbeitsgases.

Eine Möglichkeit zur Verminderung dieser Abgasverluste findet sich darin, dass beim Ansaugtakt der Zylinder nur teilweise gefüllt wird und dadurch beim Arbeitstakt der Restdruck vermindert wird, oder entfallt. Verfahren fur die nötige Teilfüllung des Zylinders sind grundsätzlich bekannt, wo der Atkinsonprozess und Millerprozess zu nennen ist. Bei ersterem wird die Teilfullung konstruktiv durch unterschiedliche Kolbenwege bei Ansaug -und Arbeitstakt erreicht, beim Millerprozess durch variable Nockensteuerung, die auch heutzutage Anwendung findet, indem die Öffnungszeiten durch die Nocken derart gesteuert wird, dass nach Erreichen der gewünschten Fiillung des Zylinders das Einlassventil gcschlosscn wird. Durch den Rcsthub des Kolbcns beim Ansaugcn cntstcht im Zylinder cin Unterdruck, wo beim nachfolgenden Kompressionshub das im Zylinder befindliche Gas bis zum gewünschten Druck verdichtet wird und mit nachfolgendem Arbeitstakt und durch die geringere Zylinderfüllung nahe dem Umgebungsdruek entspannt und daher die Abgasverluste vermindert bzw. im luealfall vermieden werden. Die Erzeugung des Unterdruckes durch das vorzeitige Schließen des Ansaugventiles beim Ansaugtakt ist zwar leistungszehrend, jedoch wird beim nachfolgenden Kompressionshub durch den Umgebungsdruek auf den Kolben dieser Arbeits - bzw. Leistungsaufwand egalisiert. Ein Nachteil findet sich darin, dass durch unterschiedliche Drehzahlen sich der Füllungsgrad des Zylinders verändert und daher der Unterdruck sich mit der Drehzahl ändert. Die erzielbare Leistung bezogen auf den Hubraum fâllt auch geringer aus und bei sich ändemden Füllungsgraden des Zylinders auch die Kompressionsenddrücke sich durch das vorgegebene Brcnnraumvolumen sich ändem und nicht immer im Optimum befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grande, Maßnahmen zu beschreiben, mit welchen auf differenzierte Weise zum Stand der Technik die Teilfullung der Zylinder erreicht wird, mit der Optimierang des Verbrennungsdrackes besonders im Übergangsbereich von Millerverfahren zum klassischen Otto - bzw. Dieselverfahren zur Leistungserhöhung. Hier wird mit dem gleichen Motor z.B. auch mit Aufladung die ursprimgliche Leistung erreicht und den Motor im Modus Miller und auch Otto -- odcr Dieselverfahren mit Aufladung zur Leistungserhöhung betrieben. Auch durch Ausnutzung des Drackes bis ca. 1 bar abs. bei der Expansion bleibt trotzdem eine erhöhte Temperate, welche durch Nachschaltung eines weiteren arbeitsgewinnenden Prozesses zur zusätzlichen Nutzleistungserzeugung genutzt werden kann, wie Heißgasprozess oder ORC - Prozess. Bei beiden Prozessen kann auch die Kühlwasserwärme entweder zur Vorerwärmung des ORC Mediums verwendet werden, oder beim Heißgasprozess fur die Verdunstung von Wasser im Arbeitsgas, dies zu einer besseren Ausnutzung beiträgt. Die verwendeten Medien beim Heißgasprozess Luft, Wasserdampf und das Abgas (ohnehin vorhanden) stellen keine zusätzliche Umweltbelastung dar, das ORC Medium bedingt.

Die Erfindung lost die Aufgabe dadurch, dass hier fiir die Teilfüllung der Zylinder der erwünschte Unterdruck im Vergleich zum Stand der Technik eine Luftturbine vorgesehen wird, welche als Überdruckseite den Umgebungsdruck aufweist und als Austrittsdruck den gewiinschten Unterdruck, welcher zur gewünschten Teilfiillung des Zylinders führt. Eine stufenlose Regelung von Unterdruck und Luftmenge ist wimschenswert, dies zum Beispiel mit einer regelbaren Luftturbine mit verstellbaren Leit - und Laufschaufeln mit einem angeschlossenen drehzahlregelbaren Generator erfolgen kann. Bei im Wesentlichen konstantem Unterdruck ist auch eine Radialturbine in Anlehnung an die bei Turboladem mit Drehzahlregelung verwendbar, oder eine Curtisturbine mit einzeln ansteuerbaren Segmenten (siehe schematische Darstellung Fig. 3), je nach Luftmenge, oder Expansionsmaschinen wie Schraubenmotor oder Zellenradmotor. Die gewonnene Energie im Generator, bei ca. 100 KW Motorleistung etwa 6 bis 8 KW, sollte in den Antriebsstrang eingebunden werden. Da der Unterdruck schon zu Beginn des Kolbenweges ansteht, jedoch auch hier der Umgebungsdruck am Kolben wirkt mit der Verdichtung auf 1 bar abs. ohne Motorleistung, ist dies in Verbindung mit der eingespeisten Leistung des Generators neutral, wenn man von den Turbincnwirkungsgradcn absicht, ist abcr effizicntcr als ein auch mögüehes Errcichcn des Unterdruckes durch vorangeschaltete Drosselung. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einem Unterdruck von 0,5 bar abs. die Lufttemperatur um ca. 50° C abfallt, welche sich bei der nachfolgenden Verdichtung bis 1 bar abs., bewerkstelligt durch den Umgebungsdruck am Kolben, wieder die ursprtingliehen Werte einstellen.

Um bestmöglich die unterschiedlichen Lastzustände des Motors und besonders dem Wirkungsgrad zu erreichen, sind unterschiedliche Füllungen des Zylinders von Vorteil, die unterschiedlichen Unterdruck und variable Verbrennungsräume wtmschenswert machen und bei gegenständlicher Anmeldung bemcksichtigt wird. Der Kompressionsraum ist im Normalfall eine verfahrenstechnisch festgelegte Größe. In Fig. 1 ist eine Konstruktion dargestellt, die einen variablen Brennraum (1) durch mechanische Elemente erlauben in der Form, dass hier am oberen Ende der bewegliche Bolzen (2) mit einem mehrgängigem Gewinde (3) versehen ist, welcher über eine Wellenmutter (4) iiber einen Schwenkbereich von ca. 90° der Bolzen iiber den gewiinschten Weg verschoben wird. Die Verschiebung kann stufenlos oder auch nur Ein - Aus erfolgen. Im Bolzen selbst ist die Einspritzdüse oder Ztindkerze (5) untergebracht. Der Bolzen ist mit einer Anzahl von Rillen (6) versehen, welche im unteren Bereich zur Aufhahme von metallischen Kolbenringen (7) geeignet sind und im dariiber liegenden Bereich als Kühlfläche (8) dienen, die mit durchströmenden Kiihlmedium (9) z.B. Motoröl oder Wasscr bcauischlagt smd. Die hoheren Kraftc smd durch den Verbrennungsdruck zu erwarten, daher ist bei der Wellenmutter ein Nadellager (10) zur Verminderung der Reibkräfte und leichterer Drehung durch den Betätigungshebel (11) vorgesehen, welcher zusammengefasst iiber eine Verbindungsstange (Fig. 3, 12) mit einem hydraulisehen Betatigungseiemeut (13) die Schwenkbewegung vollziehen. Es konnen auch einzelne Betätigungselemente je Zylinder vorgesehen werden. Als Sicherung gegen Verdrehen bei der Verschiebung des Bolzens ist eine Nut (14) mit einem Stift (15) vorgesehen. Fig. 2 zeigt den Bolzen in der Stellung mit maximalen Brennraumvolumen.

In Fig. 5 ist ein hydraulisch betätigter ein - und ausfahrbarer Bolzen (2) dargestellt, welcher aus Griinden der Demontierbarkeit geteilt ausgefiihrt ist tmd mittels Gewinde (16) miteinander verbunden ist. Der Oberteil beinhaltet den Hydraulikkolben (17) welcher wecnselweise von der Hydrauiikfliissigkeit beaufschlagt wird, je nach gewünschier Bewegungsrichtung. Das Zylindergehäuse besteht aus einem Mantel mit dem unteren

Zylinderboden (18) und dem oberen Zylinderboden (19). Das Gehäuse wird in den Zylinderkopf (20) eingeschraubt. Die Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit (21) und Ansteuerang mittels regelbaren Ventilen erfolgt jeweils für den einzelnen Zylinder. Die beweglichen Flächen werden mit entsprechenden Dichtelementen (22) ausgestattet. In Fig. 6 ist der Bolzen mit Stellung maximales Brennraumvolumen dargestellt. Grundsätzlich kann noch angemerkt werden, dass die Brennkammer mit Bolzen mechanisch oder hydraulisch betätigt, auch exzentrisch angeordnet werden kann, wo auch größere Einheiten vorgesehen werden können.

Mit dem ein - und ausfahrbaren Bolzen im Kompressionsraum, entweder hydraulisch oder mechanisch betätigt, kann das Kompressionsvolumen sowohl stufenlos als auch nur mit Ein -und Aus - Funktion betrieben werden und dadurch ein weiter Bereich fur die teilweise Füllung abgedeckt werden und damit mit einem gleichbleibenden Kompressionsenddruck und damit ein besserer Wirkungsgrad erreicht werden und die ursprtinglichen Verhältnisse mit vollständiger Füllung und darüber hinaus mit Aufladung durch einen Turbolader mit der urspriinglichen Leistung hergestellt werden mit der Ausnutzung der Leistung eines Saugdieselmotors bzw. aufgeladenen Motors, dies der besondere Vorteil dieses variablen Brennraumes in der angefiihrten Kombination mit der Teilfüllung der Zylinder darstellt. Die höchsten Wirkungsgrade werden im Teilastbereich mit der Expansion auf 1 bar abs. erreicht. Aus steuerungstechnischen Griinden kann durchwegs ein Betrieb mit konstantem Unterdruck und Weglassen des Übergangsbereiches zum klassischen Otto - / Dieselprozesses mit Ansaugung auf 1 bar abs. in Erwägung gezogen werden, da der Bolzen nur ein - und ausgefahren werden müsste und die Ansaugung der Lufl auf Umgebungsdruck geschaltet werden miisste, wenn nach der Ausnutzung des Leistungsbereiches des Unterdruckbetriebes zwar mit dem urspriinglichen Wirkungsgrad, jedoch der Ausnutzung bis zur urspriinglichen Höchstleitung erfolgt.

Durch die reduzierte Ansaugmenge bei gleichem Expansionsvolumen ergibt sich dadurch eine bessere Ausnutzung des Arbeitsgasdruckes, im Idealfall bis auf 1 bar abs. und dadurch Entfall der Abgas(Druck)verluste. Trotz der Entspannung auf 1 bar abs., oder nahe daran, ergibt sich eine erhöhte Temperatur des Arbeitsgases, welche in einem nachgeschalteten ORC - Prozess oder auch Heißgasprozess genutzt werden kann und somit die Abgas - und Kiihlverluste nutzbringend eingebunden werden. Nachstehende beispielhafte Berechnung mit einem Dieselmotor mit einem Verdichtungsverhältnis von 1 : 25 (Verdichtungsenddruck ca. 90,6 bar abs.) und einer Arbeitsgastemperatur von 2000 K zeigt, dass durch Ausnutzung des Restdruckes von etwa 2,7 bar abs. ein Wirkungsgradgewinn des theoretischen Prozesses von ca. 15 % absolut (61,1 % mit Abgasverlusten zu 76,7 % ohne Abgasverluste) erreicht werden kann, mit Nutzung der Restwärme durch einen Heißgasprozess theoretisch ca. 81,8 %. Setzt man diese Zahlen mit den derzeitigen Wirkungsgraden (praktisch ca. 45 %) ins Verhältnis mit dem zugeordneten theoretischen (61,1 %) diirfte eine Steigerung des praktischen Wirkungsgrades mit der neuen Prozessführung näherungsweise um den Betrag der Differenzen (ca. + 15,6 bis 20,7 % absolut) zumindest bei konstanten stationären Bedingungen höher erreichbar sein. Demnach könnte der praktisch erreichbare Wirkungsgrad im Bereich von bis zu etwa 60% zu liegen kommen. Hier wurden die gleichen Wärmeverluste über das Kühlwasser veranschlagt, welche durch die niedrigeren Abgastemperaturen auch etwas geringer ausfallen dürften und damit etwas höheren Wirkungsgrad.

Bei der Halbierung des Masseflusses reduziert sich die Nutzleistung im gegenständlichen Fall nicht um den halben Betrag, sondem wegen des Wirkungsgradgewinnes gegeniiber einem hubraumgleichen Saugdieselmotor mit herkömmlicher Prozessführung nur um ca. 30 %, der spezifische Brennstoffbedarf jedoch um etwa 30 bis ca. 40 % (mit nachgeschaltetem Prozess) gegenüber einem Saugdieselmotor. Die Erkenntnisse sind für einen Motor nach dem Ottoverfahren sinngemäß anwendbar. Wird der maximale Wirkungsgrad angestrebt, ware die fehlende Leistung durch eine höhere Zylinderzahl bzw. durch Erhöhung des Zylindervolumens ausgleichbar. Durch die variable Brennraumgestaltung kann der Betrieb im ursprünglichen Otto - oder Dieselprozess (auch aufgeladen) - Modus mit Abgasverlusten und auch Turbolader mit der ursprünglichen Leistung erfolgen, jedoch bedingt der ursprüngliche Prozess auch nur den bisherigen Wirkungsgrad. Bei gegenständlichem Verfahren kann die ursprüngliche Leistung eines Saugdiesels oder aufgeladenen Motor erreicht werden, dies der große Vorteil dieses Verfahrens ist. Die größte Kraftstofferspamis ergibt sich naturgemäß beim Betrieb im Bereich des maximalen Wirkungsgrades im Teillastbereich, dies vom Haupteinsatzgebiet des Motors abhängt, wo auf Grund durch gleichbleibende Prozessparameter die Leistungsregelung über die Drehzahl erfolgen soil und ein möglichst vielstufiges Getriebe von Vorteil ist den Bereich mit dem optimalen Wirkungsgrad möglichst gut auszunutzen.

Bezeichnungen: 1 Vari abler Brennraum 2 Beweglicher Bolzen 3 Mehrgängiges Gewinde 4 Wellenmutter 5 Einspritzdüse oder Zündkerze 6 Rillen am Bolzen 7 Metallische Kolbenringe 8 Kühlflächen 9 Kühlmedium 10 Nadellager 11 Betätigungshebel 12 Verbindungsstange 13 Hydraulisches Betätigungselement 14 Nut gegen Verdrehen Bolzen 15 Stift gegen Bolzenverdrehung 16 Verbindungsgewinde 17 Hydraulikkolben Oberteil 18 Hydraulikkolbenmantel mit unterem Zylinderboden 19 Oberer Zylinderboden 20 Einschraubgewinde in Zylinderkopf 21 V ersorgung Hydraulikflüssigkeit 22 Dichtelemente an beweglichen Flächen Näherungsweise Berechnung des Wirkungsgrades:

Die nachfolgende Berechnung soli in erster Lime die Entwicklung der Werte der Polytrope (Isentrope) bei der Entspannung im Vergleich zum Stand der Technik mit den Druckverlusten darstellen in Gegenüberstellung einer Entspannung auf Umgebungsdrackniveau. Ausgangsdaten: Verdichtungsverhältnis (Epsilon) 1 : 25, Arbeitsgastemperatur angenommen 2000 K, Puhkte in einem p - v Diagramm für einen Dieselprozess (isentrope Verdichtung 1 -2, isobare Wärmezufuhr 2-3, isentrope Expansion 3-4, isochore Wärmeabfuhr 4-1). Mit Hilfe der Temperaturen an den jeweiligen Punkten wurde die mittlere spez. Wärmekapazität bzw. die Enthalpiewerte ermittelt und die Differenzen ins Verhältnis gesetzt.

Verdichtungsenddruck = p2 = pi x Epsilon hoch Kappa = 25 hoch 1,4 = 90,6 bar

Druck am Ende der Expansion (p4) bei gegebenem Ausgangsdruck (p3 = p2): p4 = p3 x (v3 / vl) hoch Kappa v3 = R x T3 / p3 = 287 J / kg.K x 2000 K / 90,6 x 100000 = 0,0637 m3 / kg vl = R x T1 / pi = 287 J / kg.K x 273 K / 1 x 100000 = 0,784 m3 / kg p4 = 90,6 bar x (0,0637 m3/kg / 0,784 m3/kg) hoch 1,4 = 2,7 bar abs.

Temperatur am Ende der Isentrope: T4 = T3 x (p4/p3) hoch 0,285 = 2000 x (2,7 / 90,6) hoch 0,285 = 735 K (mit Druckverlust) 2000 x (1,0 / 90,6) hoch 0,285 = 554 K (ohne Druckverlust)

Temperatur fur Ende Kompression: T2 = T1 x (p2/pl) hoch 0,285 = 273 x (90,6 / 1,0) hoch 0,285 = 986 K cpml = 1,004, cpm2 = 1,061 x 713° C = 756 kj / kg, Enthalpiedifferenz

Theoretischer Wirkungsgrad mit Druckverlust cpm34 = (cpm3 x t3) - (cpm4 x t4) / (t3 -14) = 1,146 kJ / kg.K x 1727° C -

1,033 kJ / kg.K x 462° C /(1727° C - 462° C) = (1979 - 477) /1265 = 1,187 kJ / kg.K

Enthalpiedifferenz: 1979 kJ / kg - 477 kJ / kg = 1502 kJ / kg

cpm23 = (cpm3 x t3) - (cpm2 x t2) / (t3 - t2) = 1,146 kJ / kg.K x 1727° C - 1,062 x 713 = (1979-757)/(1727-713)= 1221 kj/kg /1014° C= 1,204 kJ/kg.K qzu23 = cpm23 x (T3 - T2) = 1,204 kJ / kg.K x 1014 K = 1221 kJ / kg

Wirkungsgrad:

Nutzleistung / zugeführte Wärme = Expansionsarbeit - Kompressionsarbeit / zugeführte Wärme (1502 kJ / kg - 756 kJ / kg) / (1221 kJ / kg) = 746 / 1221 = 0,611

Theoretischer Wirkungsgrad ohne Druckverluste: cpm34 = (cpm3 x t3) - (cpm4 x t4) / (t3 -14) = 1,146 kJ / kg.K x 1727° C -

1,017 kJ / kg.K x 281° C / (1727° C - 281° C) = (1979 - 286) /1446 = 1,171 kJ / kg.K

Enthalpiedifferenz: 1979 kJ / kg - 286 kJ / kg = 1693 kJ / kg

cpm23 = (cpm3 x t3) - (cpm2 x t2) / (13 - t2) = 1,146 kJ / kg,K x 1727° C - 1,062 x 713 = (1979 - 757) / (1727 - 713) = 1221 kJ / kg /1014° C = 1,204 kJ / kg.K qzu23 = cpm23 x (T3 - T2) = 1,204 kJ / kg.K x 1014 K = 1221 kJ / kg

Wirkungsgrad:

Nutzleistung / zugeführte Wärme = Expansionsarbeit - Kompressionsarbeit / zugefuhrte Wärme (1693 kJ / kg - 756 kJ / kg) / (1221 kJ / kg) = 937 / 1221 = 0,767

Verhältnis der spez. Volumina expandiertes Gas (554 K) zu Lufteintritt: 0,784 m3 / kg / 1,57 m3 / kg = 2,0 (Ansatz Hälfte Ansaugvolumen / Expansionsvolumen zutreffend)

Nachgeschalteter Prozess: a) ORC - Prozess: 280° C - 50° C = ca. 230 kJ / kg x 0,17 (Wirkungsgrad bei ca. 100° C Prozesstemperatur) = 39 kJ / kg Nutzleistung b) Heißgasprozess angenommen 4 bar abs. Prozessdruck: Isentrope Entspannung: Temperatur Ende Expansion der Isentrope: T2 = T1 x (p2/pl) hoch Kappa - 1 / Kappa (0,285) 554 x 1/4 hoch 0,285 = 373 K = 100° C, Temperaturdifferenz: 180 K,

Temperatur Verdichtung 4 bar abs.: T2 = T1 x p2/pl hoch 0,285 = 405 K, Differenz = 405 - 273 = 132 kJ / kg, Nutzleistung 180 - 132 = 48 kJ / kg, hier ist anzumerken, dass auch etwa 4% Wasserdampf durch Verdunstung durch die Restwärme eingebracht werden können dies einen Zugewinn von etwa 14 kJ / kg bedeutet, gesamt daher ca. 62 kJ / kg,

Theoretischer Wirkungsgrad mit ORC - Prozess: (937 + 39) / 1221 = 976 / 1221 = 0,799 Theoretischer Wirkungsgrad mit Heißgasprozess: (937 + 62) / 1221 = 999 / 1221 = 0,818

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   1. Wirkungsgradsteigerung bei Hubkolbenmotoren nach dem Otto - oder Dieselverfahren nach bekanntem Grundprinzip (Millerprozess wo die Entspannung des Arbeitsgases auf 1 bar abs. oder Werte in der Nähe davon erfolgt, dies dadurch erreicht wird, dass nur eine Teilmenge des gesamten Zylindervolumens beim Ansaugtakt verdichtet wird und dadurch der Druckverlust am Ende der Entspannung beim üblichen Prozess, wenn nicht gänzlich vermieden, so doch erheblich reduziert wird) dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckerzeugung zur Teilfüllung des Zylinders durch eine dem Zylinder vorgeschaltete, hinsichtlich Lufitmassefluss und Unterdruck regelbare Lufitturbine, vorgesehen wird und zusätzlich beim Übergang und Betrieb im herkömmlichen Otto - oder Dieselprozess auch mit Aufladung zur Leistungserhöhung der Brennraum durch einen mechanisch oder hydraulisch betätigten Bolzen variabel in Abhängigkeit der erwünschten Motorleistung gestaltet ist.
2. 2. Wirkungsgradsteigerung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass zur Erreichung eines definierten Unterdruckes eine Luftturbine mit axialem Durchfluss mit verstellbaren Leit - und Laufschaufeln und Drehzahlregelung durch einen regelbaren Generator erfolgt mit dem Erreichen einer definierten Teilfiillung des Zylinders beim Ansaugtakt, wobei als Regelparameter Unterdruck, Motordrehzahl und auch Arbeitsgasausgangstemperatur herangezogen werden.
3. 3. Wirkungsgradsteigerung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1. bis 2. dadurch gekennzeichnet, dass bei konstantem Unterdruck eine Radialturbine wie bei Turboladem mit Drehzahlregelung durch einen regelbaren Generator, oder eine Curtisturbine mit ansteuerbaren Segmenten oder auch Schraubenmotor oder Zellenradmotor erfolgt, wobei als Regelparameter Unterdruck, Motordrehzahl und auch Arbeitsgasausgangstemperatur herangezogen werden.
4. 4. Wirkungsgradsteigerung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1. bis 3. dadurch gekennzeichnet, dass beim Übergang vom Unterdruckbetrieb in den ursprimglichen Otto - oder Dieselprozess mit Saug - oder aufgeladenem Betrieb der Verbrennungs - / Kompressionsraum durch eine Konstruktion mit variablen Brennraum (1) durch einen ein - und ausfahrbaren Bolzen (2) mit einem mehrgängigem Gewinde (3) versehen ist, welcher über eine Wellenmutter (4) über einen Schwenkbereich von ca. 90° der Bolzen über den gewiinschten Weg verschoben wird, welcher auch stufenlos erfolgen kann, im Bolzen selbst die Einspritzdüse oder Zündkerze (5) untergebracht ist, der Bolzen mit einer Anzahl von Rillen (6) versehen ist, welche im unteren Bereich zur Aufhahme von metallischen Kolbenringen (7) geeignet sind und im dariiber liegenden Bereich als Kühlfläche (8) dienen, die mit durchströmenden Kühlmedium (9) beaufschlagt sind, wobei die Kräfte durch den Verbrennungsdruck bei der Wellenmutter ein Nadellager (10) zur Verminderung der Reibkräfte und leichterer Drehung durch den Betätigungshebel (11) vorgesehen ist, welcher zusammengefasst über eine Verbindungsstange (12) mit einem hydraulischen Betätigungselement (13) die Schwenkbewegung vollziehen und als Sicherung gegen Verdrehen eine Nut (14) mit einem Stift (15) vorgesehen ist.
5. 5. Wirkungsgradsteigerung für Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1. bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Betätigungselemente je Zylinder vorgesehen werden.
6. 6. Wirkungsgradsteigerung fur Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1. bis 2. dadurch gekennzeichnet, dass eine Konstruktion mit variablem Brennraum (1) durch einen hydraulisch betätigten ein - und ausfahrbaren Bolzen (2) erreicht wird, aus Grimden der Demontierbarkeit geteilt ausgeführt ist und mittels Gewinde (16) miteinander verbunden ist, der Oberteil den Hydraulikkolben (17) beinhaltet, welcher wechselweise von Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird und das Zylindergehäuse aus einem Mantel mit dem unteren Zylinderboden (18) und dem oberen Zylinderboden (19) besteht, wobei das Zylindergehäuse in den Zylinderkopf (20) eingeschraubt wird mit der Versorgung von Hydraulikfliissigkeit (21) und Ansteuerung mittels regelbaren Ventilen jeweils für den einzelnen Zylinder und die beweglichen Flächen mit entsprechenden Dichtelementen (22) ausgestattet sind.
7. 7. Wirkungsgradsteigerung fur Hubkolbenmotoren nach Anspruch 1. bis 6. dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer mit Bolzen mechanisch oder hydraulisch betätigt, auch exzentrisch der Zylinderachse angeordnet werden kann, wo auch größere Einheiten vorgesehen werden können.