K-Motor - Ein neues Verbrennungsmotorenkonzept mit Wirkungsgradsteigerung um 50

摘要

Die Endlichkeit fossiler Energietrager sowie die aus dem Kyoto-Protokoll resultierenden Verpflichtungen zur Reduzierung der CO_2-Emissionen bei der Umwandlung fossiler Energietrager werden kunftig die Verfugbarkeit von Fahrzeugantrieben mit gegenuber dem heutigen Stand deutlich hoheren Wirkungsgraden erforderlich machen. Aktuelle Hubkolbenmotoren fur Fahrzeugantriebe wandeln den Kraftstoff bestenfalls mit Wirkungsgraden von nur etwa 38 - 41% um. Die Grunde hierfur resultieren im wesentlichen aus einer kompromissbehafteten Anpassung des thermodynamischen Prozesses an die mechanischen, seit uber 100 Jahren prinzipiell unveranderten Gegebenheiten der Hubkolbenmaschine: Warmezufuhr an das kuhle Gas bereits wahrend der Verdichtung, Warmeabfuhr des komprimierten Gases bereits vor und wahrend der Verbrennung sowie wahrend der Expansion, mechanische Einschrankungen bei der Expansion und nur unzureichende Nutzung der Abgasenthalpie. Dieser Beitrag beschreibt ein neues Motorenkonzept, bei welchem der Prozess (der Prozess-Raum) durch die Maschine hindurch wandert, womit neue Freiheitsgrade entstehen, die Umgebungsrandbedingungen im Sinne kuhler Kompression, Isolation im Bereich der Verbrennung, verlangerter Expansion sowie rekuperativer Nutzung der Abgasenergie optimal an die Notwendigkeiten des thermodynamischen Prozesses anzupassen. Durch dieses vielstoffahige Verfahren werden, bei reduziertem Aggregategewicht und deutlich geringeren -abmessungen, Wirkungsgradsteigerungen um 50% gegenuber dem heutigen Stand der Hubkolbenmaschine erreicht.