5-Takt-Dieselmotor

Einleitung

Aufbau

Arbeitsweise

Vorteile

Variante ohne Ventile

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Prospekt "5-Taktmotor"
(prosp_d.pdf 520 KB)

Vergleich Motorgrößen und Drehzahlen PDF-Dokument
(motorenvergleich.pdf 290 KB)

HP-GL/2 Plotfile (*.pra) "5-Taktmotor"
(003zsbve.zip 4.0 MB)

HP-GL/2 Plotfile (*.pra) "5-Taktmotor ohne Ventile"
(004ohnev.zip 3.1 MB)

Das 5-Takt-Verfahren
erlaubt Motorverkleinerung durch Drehzahlerhöhung !

Der 5-Taktmotor ermöglicht bei der Gemischvorbereitung und dem Verbrennungsvorgang ausreichend Zeit und erzielt dadurch eine bessere Energieausbeutung und eine Reduzierung des Schadstoffausstoßes.
Die Optimierung des Ablaufes erfolgt durch eine optimale Auswahl der Stellung sowie des Zeitpunktes für die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung,
durch die Verwendung von beliebigen, gegebenenfalls langsam brennenden Kraftstoffen und Kraftstoffgemischen (z.B. Naphtha mit Wasser),
durch die Verbrennung von Verbrennungsmoderatoren oder Katalysatoren (z.B. Wasser, Nickeleinsatz für Gemisch von Naphtha mit Wasser, Keramikeinsätze für flammenlose Verbrennung, usw.),
durch Optimierung des Verdichtungsgrades,oder durch eine zusätzliche Wassereinspritzung, um die Abgastemperaturen ohne erheblichen Druckverlust senken zu können.

Schematische Darstellung:

Animation
(GIF 806 KB)

Einleitung:

Der Einsatz des Dieselmotors in Pkw´s gewinnt immer mehr an Bedeutung. Gleichzeitig wird er immer mehr zum Gegenstand der Kritik.
Für einen fortschrittlichen Pkw-Dieselmotor spielt neben einer Verfeinerung der Einspritztechnik vor allem eine Verlängerung der Gemischvorbereitungszeit eine elementare Rolle. Das "5-Takt-Verfahren" bietet hier die weitgehend beste Problemlösung für Dieselmotoren.

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Patentschrift "5-Takt-Verfahren"
(ps_5td.pdf 720 KB)

PDF-Dokument
US-Patentschrift "5-Takt-Verfahren"
(us_5td.pdf 483 KB)

Der 5-Takt-Motor in der Presse
(Quelle: online-Ausgabe der Zeitschrift KEM)

Aufbau des "5-Takt-Dieselmotors":

Der Verbrennungsraum des neuen Motors besteht aus zwei separaten, gleich großen Verbrennungskammern K1 und K2 (s. Abbildung ).
Diese Verbrennungskammern befinden sich in einer rotierenden Verbrennungswelle, die achsparallel zur Kurbelwelle angeordnet ist.

Die Verbrennungswelle wird von der Kurbelwelle angetrieben und rotiert mit ¼ der Kurbelwellendrehzahl.
Der Motor ist mit einer Zündeinrichtung ausgestattet.

Prinzipskizzen 5-Takt-Motor
mit Ventilen im PDF-Format
(908 KB)

Arbeitsweise des "5-Takt-Dieselmotors":

Nach dem Ansaugen verdichtet der Kolben Luft in eine zu diesem Zeitpunkt zum Zylinderraum hin geöffnete Verbrennungskammer.
Während der weiteren Drehung der Verbrennungskammer wird ihre Anschlußöffnung zum Zylinderraum geschlossen.
Daraufhin erfolgen während des Verlaufs von ½ Umdrehung der Verbrennungswelle (bzw. zweier Kurbelwellenumdrehungen) in dieser Verbrennungskammer die Vorgänge Einspritzen, Gemischbildung,
geteuerte Zündung und eingeleitete Verbrennung.
Nach erfolgter Zündung und Druckanstieg durch die Verbrennung gelangen die Verbrennungsgase durch die jetzt geöffnete Anschlußöffnung in den Zylinderraum und führen zum Arbeitstakt des Kolbens.
Danach findet der Auspufftakt als letzter Takt dieses Zyklus statt.
Beide Verbrennungskammern werden kontinuierlich aufeinanderfolgend in diesen Arbeitsablauf einbezogen.

Der Arbeitsablauf für einen Zylinderraum gestaltet sich folgendermaßen:

......-> Ansaugen Kammer K1 -> Verdichten in Kammer K1 ->
Arbeit aus Kammer K2 -> Auspuff aus Kammer K2 ->
Ansaugen Kammer K2 -> Verdichten in Kammer K2 ->
Arbeit aus Kammer K1 - > Auspuff aus Kammer K1 ->
Ansaugen Kammer K1 -> ...... usf..

Die gesamte Gemischvorbereitung und der Verbrennungsvorgang werden zeitlich und räumlich von dem bisher bekannten Viertaktvorgang getrennt.
Während bezüglich einer Kammer die Vorgänge Arbeit, Auspuff, Ansaugen und Verdichten erfolgen, findet in der jeweils anderen Kammer der "5. Takt", der "Verbrennungstakt" statt.

Vorteile des "5-Takt-Dieselmotors":

Durch die Bereitstellung von ausreichend Zeit für die Gemischvorbereitung und Verbrennung kann die maximale Drehzahl bei Dieselmotoren um das mehrfache erhöht werden.
Das ermöglicht eine geringere Baugröße der Motoren bei gleicher Leistung.
Durch die vollständige Verbrennung wird eine Reduzierung des Schadstoffausstoßes, sowie eine bessere Energieausbeute aus dem Kraftstoff erzielt.

Variante ohne Ventile

Die nachstehende Skizze zeigt eine Variante des 5-Takt-Dieselmotors ohne Ventile
Ein- und Auslaß erfolgt über Ansaug- und Auspuffkanäle in der rotierenden Verbrennungswelle

Animation
(GIF 480 KB)

Prinzipskizzen 5-Takt-Motor
ohne Ventile im PDF-Format
(732 KB)

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