Gegenstand der Erfindung sind die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors und ein Verfahren zur Übertragung von Wärme in der aktiven Verbrennungskammer in der Zeitdauer eines einzelnen Motorbetriebszyklus.

Ein Kolbenmotor, der aus der Japanischen Patentanmeldung Nr. JP2007239509 bekannt ist, hat einen Werkstoff zur Isolation und Ansammlung von Wärme, der an Teilen oder der Gesamtheit der Seitenwand der Verbrennungskammer angebracht ist, wobei der Kolben aus einer Legierung hergesteilt ist. die als Hauptbestandteil Magnesium enthält.

Eine wärmeisolierende Verbrennungskammer und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sind aus der Europäischen Patentschrift Nr. EP0313340 bekannt. Die Verbrennungskammer ist mit einer Oberflächenschicht mit integrierter Struktur ausgestattet, die zu der Verbrennungskammer gerichtet ist. Die Schicht ist auf den unteren Oberflächenteil des Zylinderkopfes und den Oberteil der Zylinderbüchse aufgebracht, wobei die Schicht aus einer dünnen Schicht aus keramischem Werkstoff, die die geringste mögliche Dicke hat, und einem wärmeisolierenden Bauelement hergesteilt ist. Die wärmeisolierende Schicht besteht aus einer porösen Kohlenstoffstruktur, die zwischen der Zylinderkopfauskleidung und der dünnen Schicht so platziert ist, dass die thermischen Bedingungen der Verbrennungskammer verbessert werden. Die isolierende dünne Schicht, die auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, ist aus einem Werkstoff mit niedriger Wärm kapazität gebildet, wobei die Effizienz des Ansaugtaktes des Motors und die Effektivität des Zyklus eine Verbesserung erfahren. Die Widerstandsfähigkeit der dünnen Schicht vermindert sich als Folge einer Verminderung der Dicke des keramischen Werkstoffs; eine Verstärkung der Schicht erfolgt durch Trennwände in Form eines Gitters, die in der wärmeisolierenden Schicht aus einer porösen Kohlenstoffstruktur platziert sind und die dünne Schicht abstützen, wobei gemeinsame Teile der dünnen Schicht und der Trennwände miteinander dauerhaft verbunden sind. Die dünne Schicht ist aus Siliciumnitrid hergestellt. Das Verfahren zur Herstellung der Wärmeisolation der Verbrennungskammer umfasst folgende Schritte: Ausbilden einer Zylinderkopfauskleidung, bestehend aus dem Ausbilden eines unteren Oberflächenteils des Zylinderkopfes aus keramischem Werkstoff sowie dem Ausbilden eines Oberteils der Zylinderbüchse aus keramischem Werkstoff, wobei Trennwände in Form eines Gitters aus keramischem Werkstoff ausgebildet werden, Ausfüllen des Zwischenraums zwischen den Trennwänden mit Kohlenstoffpulver, Polieren der Innenfläche der Trennwände, die Kohlenstoff beinhalten, und Aufbringen von keramischem Werkstoff in einem chemischen Abscheidungsverfahren aus der Gasphase auf die polierte Innenfläche der Trennwände, die Kohlenstoff beinhalten, wodurch Verbinden der Schicht mit den Trennwänden folgt.

Eine Verbrennungskammer mit Einlagen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Anwendung sind aus der USA-Patentanmeldung Nr. US2013/0104846 bekannt. Einlagen sind ein integraler Bestandteil der Verbrennungskammeranlage oder können separate Bauelemente sein, die mit der Anlage verbunden sind. Wenn die Einlagen separate Bauelemente bilden, können diese durch Verfahren des Klebens, Lötens oder Hartlötens oder mit Schrauben, Klinken oder anderen Befestigungsmechanismen mit der Verbrennungskammeranlage verbunden werden. Einlagen können eine Beschichtung haben, die auf Bauteile der Verbrennungskammeraniage angewendet wird. Die Einlage wird aus Werkstoff hergestellt, der aus der Gruppe Bomitrid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Graphit, Graphen, Kohlenstoff, Berylliumoxid, Magnesiumoxid, Alummiumborid, Kohlenstoff und Bor, Kohlenstoff und Silicium, Carbide und Nitride, Siliciumcarbid, Siliciumborid und Kombinationen dieser Werkstoffe oder anderen Werkstoffen, die ähnlich geeignete thermische Eigenschaften haben, ausgewählt ist. In einigen Ausführungsbeispielen haben Plättchen die synthetische Charakteristik einer Matrix von Kristallen, die an das Zurückhalten von Wärme angepasst sind. Einlagen können parallel zu sich mikroskopisch dünne Schichten enthalten, die aus verschiedenen Werkstoffen - mit besonderen thermischen Eigenschaften ausgewählt - hergestellt sind, beispielsweise aus Graphit oder Graphen, die Werkstoffe mit niedriger Dichte und relativ hoher Wärmeleitfähigkeit darstellen. Schichten können zur Vergrößerung der Leitfähigkeit mit einer Kühl- oder Heizquelle verbunden sein. Darüber hinaus kann die Verbrennungskammeraniage Sensoren und/oder Bauelemente zur Ermittlung und Übertragung von Eigenschaften der Verbrennungskammer und von Ereignissen wie der Temperatur und des Druckes sowie zur Rückführung von Daten zu einer Steuereinheit enthalten. Solch eine Rückführung ermöglicht eine ungewöhnlich schnelle und adaptive Anpassung an erwünschte Faktoren und Merkmale der Kraftstoffeinspritzung, des Kraftstoffförderdruckes, der verzögerten Kraftstoffeinspritzung, der Synchronisierung des Druckes in der Verbrennungskammer und/oder der Temperatur, der Zündzeiten und anderer Parameter.

Aus der Deutschen Patentschrift Nr. DE1 1203 1 102782 sind eine durch Anodisieren gebildete Oxidschicht für Verbrennungsmotoren sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. Die isolierende Oxidschicht mit niedriger Wärmekapazität und niedriger Wärmeleitfähigkeit ist auf die gesamte Oberfläche der Wände der Verbrennungskammer, die dem Inneren der Verbrennungskammer zugewandt sind, oder auf einen Teil davon aufgebracht. Durch elektrolytische Oxädation wird auf die Verbrennungskammer eine kompakte Sperrschicht aufgebracht, auf der eine poröse Schicht gebildet wird, die aus in der Mitte hohlen, aufrechten Säulen besteht. Die poröse Schicht hat eine Mikrostruktur mit 15 % bis 40 % Hohlräumen, die im Inneren der Säulen sowie in den Zwischenräumen zwischen den Säulen entstanden sind, wobei das Verhältnis der Durchmesser der Löcher in den Säulen zu den Durchmessern der Säulen im Bereich von 0,3 bis 0,6 liegt. An der dem Inneren der Verbrennungskammer zugewandten Seite wird die poröse Schicht durch eine dünne Abdichtungsschicht abgeschlossen. Die Dicke der Oxidschicht beträgt 100 μιη bis 500 μηι, und sie kann aus Alumit hergestellt werden. Bei diesen Parametern verändert die Oxidschicht im Arbeitstakt „pendelartig" die Temperatur ihrer Oberfläche proportional zu der Temperatur der Gase in der Verbrennungskammer, und die Temperaturunterschiede und die Wärmeverluste sind geringer, was zu einer 5%igen Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs führt. Die Temperatur der Abgase im Auslass steigt um 15°C, was einen schnelleren Zerfall von Stickoxiden im Verlauf ihrer Desaktivierung zur Folge hat. Hingegen würde eine Oxidschicht mit einer Dicke von mehr als 500 μηι damit beginnen, selbst Wärme anzusammeln, was ungünstig für den Kraftstoffverbrauch ist. Für die Anwendung bekannte Kühlanlagen von Kolben Verbrennungsmotoren regeln die mittleren Temperaturen des Motorblocks, was dazu führt, dass der Verbrennungskammerinhalt durch aufeinander folgende Betriebszyklen des Verbrennungsmotors ohne Unterscheidung der thermischen Anforderungen in den einzelnen Phasen des einzelnen Zyklus in der einzelnen Verbrennungskammer in gleicher Weise abgekühlt wird. Zeitkonstanten der externen Regelungsanlage betragen mindestens einige zehn Sekunden, dagegen laufen thermische Veränderungen in einem einzelnen Motorbetriebszyklus in Millisekunden ab. Der Inhalt der Verbrennungskammer wird auch nach Verbrennung des Gemisches abgekühlt, und ein Teil der aus dem Kraftstoff gewonnenen Wärmeenergie, der mit der hinausgehenden mechanischen Energie vergleichbar äst, wird aus dem Verbrennungskammerinhalt der Außenkühlanlage zugeführt. Somit wird interne Energie des Verbrennungskammerinhalts im Arbeitstakt durch Abführen von überschüssiger Wärme nach außen angeglichen.

Ein Kolbenmotor, der aus der Deutschen Patentschrift Nr. DE 421004 bekannt ist, hat aus möglichst dünnem Blech mit minimaler Wärmekapazität hergestellte Verschalungen zum Schutz der Wände einer Verbrennungskammer vor Verbrennungsgasen. Die Blechverschalung ist an einem Metallgeflecht angebracht, so dass zwischen der Verschalung und der Wand der Verbrennungskammer ein isolierender Luftspalt entsteht. Die Verschalungen sind am Kopf oder am Kolbenboden mit Ringen befestigt, die eine freie Wärmeausdehnung der Verschalungen ermöglichen. Die Befestigungsringe haben abgebogene äußere Ränder, so dass zwischen der Biegung und der Innenfläche des Zylinders ein Luftspalt entsteht.

Der Kern der aktiven Verbrennungskammer gemäß der Erfindung besteht darin, dass es im Inneren der Verbrennungskammer mindestens einen thermischen Puffer gibt, der an den Verbrennungskammerinhalt angrenzt und von Bauteilen der Verbrennungskammer thermisch getrennt ist. Der thermische Puffer ist aus kompaktem Werkstoff hergestellt, dessen volumetrische spezifische Wärmekapazität größer als 1 , 1 J/cm K und dessen Temperaturleitzahl größer als 0, 1 cm ² /s ist. Der thermische Puffer ist gegebenenfalls aus Werkstoff mit den Eigenschaften von Zeolith und vorteilhafterweise aus Zeolith hergestellt. Darüber hinaus hat der thermische Puffer geometrische Abmessungen und ist aus einem Werkstoff hergestellt, die derart sind, dass der Wert der gesamten Wärmekapazität des thermischen Puffers in dem Bereich von 100 % bis 650 % des Wertes der aus dem Verbrennungskammerinhalt aufgenommenen Wärmeportion liegt, wobei die aus dem Verbrennungskammerinhalt aufgenommene Wärmeportion in dem Bereich von 5 % bis 90 % der Energie liegt, die dem Verbrennungskammerinhalt in einem einzelnen Motorbetriebszyklus zugeführt wird. Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer im oberen Arbeitsraum der Verbrennungskammer und insbesondere in der Spitzentemperaturzone des Verbrennungskammerinhalts platziert, wobei der obere Arbeitsraum über der Trennfläche liegt, die zu der geometrischen Basis der Verbrennungskammer parallel ist und festgelegt ist durch die Lage des Kolbenbodens bei einer Winkellage der Kurbelwelle, die gleich dem Trenndrehwinkel äst, bei dem der Wert der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts einen Wert hat, der gleich der Trenntemperatur ist, wobei die Trenntemperatur gleich der mittleren Temperatur des Verbrennungskamm er inhalts im Arbeitstakt ist.

Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer durch einen thermischen Isolator von Bauteilen der Verbrennungskammer thermisch getrennt.

Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer auf die Seitenwand der Verbrennungskammer und mit ihrer glatten Innenfläche integriert aufgebracht und/oder ist der thermische Puffer auf Bauteile des Kopfes der Verbrennungskammer und/oder auf die dem Inneren der Verbrennungskammer zugewandte Seite von Ventiltellern aufgebracht.

Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer in Form mindestens einer Schicht hergestellt, die auf innere Bauelemente der Verbrennungskammer aufgebracht ist, wobei zwischen Bauelementen der Verbrennungskammer und Schichten des thermischen Puffers mindestens eine Schicht eines thermischen Isolators platziert ist.

Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer in Form mindestens zweier Schichten hergestellt, wobei diese Schichten aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen und/oder mechanischen Eigenschaften hergestellt sind.

Vorteilhafterweise hat mindestens eine Schicht des thermischen Puffers eine variable Dicke.

Vorteilhafterweise ist mindestens eine Schicht des thermischen Puffers aus Verbundwerkstoff, insbesondere aus zweiphasigem Verbundwerkstoff, in dem Pufferkömer in einen duktilen Binder eingebracht sind, hergestellt.

Vorteilhafterweise haben die Pufferkörner die Form von Nanoröhrchen mit kreisförmigem oder hexagonalem Querschnitt, deren Basen zu dem Verbrennungskammerinhalt gerichtet sind, wobei die Nanoröhrchen aus Werkstoff hergestellt sind, der aus der Gruppe Wolfram und schwere Wolframlegierungen W-Ni- Fe oder W-Cu-Ni, bei denen der Wolframgehali insbesondere 90 % bis 98 % beträgt, ausgewählt ist, und ist der duktile Binder ein Metall, das aus der Gruppe Ni und dessen Legierungen Ni-Fe, Ni-Cu sowie Co ausgewählt ist.

Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer aus einem perforierten Plättchen, vorteilhafterweise einem Gitter, hergestellt, wobei der thermische Puffer über einer Vertiefung im Kopf der Verbrennungskammer platziert ist.

Vorteilhafterweise ist im Inneren der Verbrennungskammer mindestens ein Pufferelement angebracht, das aus einer Folie hergestellt ist, die mindestens zwei Schichten enthält, von denen mindestens eine obere Schicht eine Schicht eines thermischen Puffers ist, mindestens eine mittlere Schicht eine Schicht eines thermischen Isolators ist und mindestens eine untere Schicht eine Binderschicht ist, wobei die Binderschicht insbesondere aus thermisch isolierendem Werkstoff hergestellt ist.

Vorteilhafterweise hat das Pufferelement eine Form, die an die Bauteile der Verbrennungskammer, auf die es aufgebracht ist, angepasst ist.

Vorteilhafterweise hat die Oberfläche des thermischen Puffers, die an den Verbrennungskammerinhalt angrenzt, eine Farbe und eine Struktur, die an die Absorption von aus dem entzündeten Gemisch freigesetzter Lichtenergie angepasst sind.

Vorteilhafterweise hat der thermische Puffer eine an den Verbrennungskammerinhalt angrenzende erweiterte Oberfläche, wobei diese Oberfläche mattiert ist.

Vorteilhafterweise hat der thermische Puffer eine an den Verbrennungskammerinhalt angrenzende erweiterte Oberfläche, wobei diese Oberfläche porös ist.

Vorteilhafterweise hat der thermische Puffer eine an den Verbrennungskammerinhalt angrenzende erweiterte Oberfläche, wobei diese Oberfläche geprägt und insbesondere gewellt ist.

Vorteilhafterweise ist die Verbrennungskammer mit einer Abschirmung für adiabatische Umwandlung ausgestattet, die insbesondere um die Spitzentemperaturzone, die Zone intensiver Umwandlung und gegebenenfalls die Endtemperaturzone herum angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist innerhalb der Verbrennungskammer über der Spitzentemperaturzone eine wärme leitfähige außenerhitzte Wand angebracht, wobei die außenerhitzte Wand vorteilhafterweise in der Seitenwand der Verbrennungskammer und/oder im Kopf der Verbrennungskammer angebracht ist, wobei die außenerhitzte Wand Heizungskanäle hat, wobei der Eingang zu den Heizungskanälen durch den Abgaskanal mit dem Auspuff einer zweiten Verbrennungskammer verbunden ist und der Ausgang aus den Heizungskanälen mit dem Auspuff des Motors verbunden ist und wobei der Abgaskanal insbesondere mit einem Abgasventil ausgestattet ist.

Vorteilhafterweise ist die außenerhitzte Wand, vorteilhafterweise durch einen thermischen Isolator, von dem thermischen Puffer thermisch isoliert.

Vorteilhafterweise sind die außenerhitzte Wand und der thermische Puffer verzahnt, wobei die Grenze zwischen der außenerhitzten Wand und dem thermischen Puffer insbesondere wellenförmig ist.

Vorteilhafterweise sind die außenerhitzte Wand und der Abgaskanal von Bauteilen der Verbrennungskammer thermisch getrennt.

Vorteilhafterweise hat die außenerhitzte Wand Heizungskanäle, die eine an Abgase angrenzende erweiterte innere Oberfläche haben, wobei die innere Oberfläche der Heizungskanäle vorteilhafterweise porös ist.

Vorteilhafterweise hat der thermische Puffer geometrische Abmessungen und ist aus einem Werkstoff hergestellt, die derart sind, dass die Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer im nichtstationären Zustand so lang wie oder kürzer als die Zeit ist, in der die Kurbelwelle einen Weg, der einem Kurbelwellendrehwinkel von 360° entspricht, vorteilhafterweise einen Weg entsprechend einem Kurbelwellendrehwinkel vom oberen Totpunkt des Kolbens bis zur Lage beim Trenndrehwinkel zurücklegt.

Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer aus einem Metall hergestellt, das aus der Gruppe Wolfram, Molybdän, Titan, Chrom, Tantal, Nickel, Platin, Rhenium, Beryllium, Vanadium und deren Legierungen oder Superlegierungen, Aluminiumlegierungen und Eisenlegierungen ausgewählt ist.

Vorteilhafterweise ist innerhalb der Verbrennungskammer über der Spitzentemperaturzone eine wärmeleitfähige außengekühlte Wand angebracht, wobei die außengekühlte Wand vorteilhafterweise in der Seitenwand der Verbrennungskammer angebracht ist, wobei die außengekühlte Wand Kühlungskanäle hat, wobei der Zufluss zu den Kühlungskanälen durch einen Kühlkanal über ein Kühlungsventil mit einer Kühlpumpe verbunden ist und der Abfluss aus den Kühlungskanälen mit dem Rückzufluss der Kühlanlage verbunden ist, wobei die Verbrennungskammer darüber hinaus zwischen der außengekühlten Wand und dem unteren Totpunkt des Kolbens eine Abschirmung für adiabatische Umwandlung hat, die um die Verbrennungskammer herum angeordnet ist.

Vorteilhafterweise ist die außengekühlte Wand luftgekühlt.

Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer im unteren Arbeitsraum der Verbrennungskammer, vorteilhafterweise in der Endtemperaturzone des Verbrennungskammerinhalts, platziert, wobei der untere Arbeitsraum unter der Trennfläc e liegt, die zu der geometrischen Basis der Verbrennungskammer parallel ist und festgelegt ist durch die Lage des Kolbenbodens bei einer Winkellage der Kurbelwelle, die gleich dem Trenndrehwinkel ist, bei dem der Wert der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts einen Wert hat, der gleich der Trenntemperatur ist, wobei die Trenntemperatur gleich der mittleren Temperatur des Verbrennungskammerinhalts im Arbeitstakt ist.

Vorteilhafterweise hat der thermische Puffer geometrische Abmessungen und ist aus einem Werkstoff hergestellt, die derart sind, dass die Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer im nichtstationären Zustand so lang wie oder kürzer als die Zeit ist, in der die Kurbelwelle einen Weg, der einem Kurbelwellendrehwinkel von 360° entspricht, vorteilhafterweise einen Weg entsprechend einem Kurbelwellendrehwinkel von der Lage beim Trenndrehwinkel bis zum unteren Totpunkt des Kolbens zurücklegt.

Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer aus Werkstoff mit den Eigenschaften von Zeolith, vorteilhafterweise aus Zeolith, hergestellt, wobei die Verbrennungskammer mit einem Ladungsbefeuchter ausgestattet ist, der vorteilhaftenveise im Ansaugsystem des Motors angeordnet ist.

Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer in der Endtemperaturzone angeordnet, wobei in der Lage des Kolbens im oberen Totpunkt mindestens ein Teil der Oberfläche des thermischen Puffers an Öl oder Ölnebel im Kurbelgehäuse des Motors angrenzt.

Vorteilhafterweise ist auf den Kolbenboden mindestens ein thermischer Puffer, der an den Verbrennungskammerinhalt angrenzt, aufgebracht.

Vorteilhafterweise ist der thermische Puffer in Form eines perforierten Plättchens, vorteilhafterweise eines Gitters, über Vertiefungen im Kolbenboden angebracht.

Vorteilhafterweise hat der thermische Puffer die Form eines flachen Ringes.

Vorteilhafterweise ist zwischen dem Kolben und dem Kopf ein Verbrennungskammerring eingesetzt, der mit einer Stütze ausgestattet ist, in die ein Kranz eingebracht ist, wobei die an den Verbrennungskammerinhalt angrenzende Oberfläche des Verbrennungskammerringes mit mindestens einer aktiven Schicht bedeckt ist, von denen mindestens eine einen thermischen Puffer bildet.

Vorteilhafterweise bilden aktive Schichten, die auf die Stütze aufgebracht sind, den Kranz.

Vorteilhafterweise ist der Kranz perforiert.

Vorteilhafterweise ist der Kranz in Form eines Netzes und/oder eines Gitters, insbesondere aus vertikalen dünnen Wänden, das in die Stütze eingebracht ist, hergestellt.

Vorteilhafterweise ist der Kranz zwischen der Stütze und einem Rahmen, der insbesondere oval ist, eingebracht.

Vorteilhafterweise ist der Kranz mit radial ausgerichteten Armen versteift.

Vorteilhafterweise sind die Ränder des Verbrennungskammerringes rund.

Vorteilhafterweise ist die Stütze in Spielanpassung zu dem Zylinder ausgeführt, wobei der Außendurchmesser der Stütze kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders und die Diagonale des Axialschnitts der Stütze größer ist als der Innendurchmesser des Zylinders..

Vorteilhafterweise ist auf die an die glatte Innenfläche des Zylinders angrenzende Fläche der Stütze eine Schicht eines thermischen Isolators mit niedrigem Reibungskoeffiz ienten aufgebracht.

Vorteilhafterweise hat die Stütze obere Stoßdämpfer und/oder untere Stoßdämpfer. Vorteilhafterweise hat der Kranz radial ausgerichtete Schaufeln, wobei geometrische Flächen der Schaufeln unter einem Anstellwinkel zu der Ringachse eingestellt sind, und/oder Flügel, wobei mindestens zwei Flügel, die Rotationskräfte mit einer von der Strömungsrichtung unabhängigen Richtung erzeugen, zu der geometrischen Ringachse parallele Sehnen der Flügel haben, wobei sich die Punkte der maximalen Wölbung der Skelettlinie der Flügel 50 % vom Rand der Fläche des Flügels, also symmetrisch zwischen den Rändern der Fläche, befinden, und/oder mindestens zwei Flügel, die Auftriebskräfte erzeugen, ein Tragflächenprofil haben, wobei die Sehnen dieser Flügel parallel oder unter einem Anstellwinkel zu einer Fläche, die sich senkrecht zu der geometrischen Ringachse erstreckt, also durch geometrische Kreise des Verbrennungskammerringes festgelegt ist, eingestellt sind.

Vorteilhafterweise ist an Schaufeln und/oder an Flügeln des Kranzes ein Gitter und/oder ein Netz angebracht, wobei das Netz insbesondere durch einen Rahmen verstärkt ist.

Vorteilhafterweise ist die Stütze ein federnder Ring.

Vorteilhafterweise ist die Stütze ein gewellter und insbesondere federnder Ring. Vorteilhafterweise ist die Stütze ein federnder tellerförmiger Ring.

Vorteilhafterweise ist der Verbrennungskammerring durch Kopfverbindungsstücke mit dem Kopf verbunden, wobei insbesondere auf die an den Kopf angrenzende Fläche der Stütze eine Schicht eines thermischen Isolators aufgebracht ist.

Vorteilhafterweise sind die Kopfverbindungsstücke durch Press- und/oder Dübel- und/oder Schraubverbindung mit dem Kopf verbunden.

Vorteilhafterweise sind die Kopfverbindungsstücke an den Kopf angeklebt.

Vorteilhafterweise ist der Verbrennungskammerring durch Kolbenverbindungsstücke mit dem Kolben verbunden.

Vorteilhafterweise sind die Kolbenverbindungsstücke durch Press- und/oder Dübel- und/oder Schraubverbindung mit dem Kolben verbunden, wobei insbesondere auf die an den Kolben angrenzende Fläche der Stütze eine Schicht eines thermischen Isolators aufgebracht ist.

Vorteilhafterweise sind die Kolbenverbindungsstücke an den Kolben angeklebt. I I

Vorteilhafterweise ist der Verbrennungskammerring aus Leichtmetallen oder ihren Legierungen oder Superlegierungen, insbesondere aus Magnesium oder Aluminium oder ihren Legierungen oder Superlegierungen, auf die aktive Schichten aufgebracht sind, hergestellt.

Vorteilhafterweise ist mindestens eine aktive Schicht eine Isolatorschicht, die aus einem Werkstoff mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und niedriger volumetrischer spezifischer Wärmekapazität hergestellt ist.

Vorteilhafterweise ist die Isolatorschicht auf die innere Oberfläche der Stütze und/oder auf den Rahmen aufgebracht.

Vorteilhafterweise ist die Isolatorschicht aus porösen Oxiden, insbesondere aus durch Eloxieren erzeugten Oxiden von Aluminium oder seinen Legierungen, die an der Oberfläche durch eine dünne Abdichtungs Schicht verschlossen sind, hergestellt.

Vorteilhafterweise enthält mindestens eine aktive Schicht Katalysatoren, insbesondere Platin.

Der Kern des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, dass zwischen aufeinander folgenden Motorbetriebszyklen in einem Pufferungszyklus überschüssige Wärmeportionen aus dem Verbrennungskammerinhalt zu einem neuen Verbrennungskammerinhalt übertragen werden und dann im Motorbetriebszyklus Wärme im Inneren des neuen Verbrennungskammerinhalts mit einer aus der Verbrennung des Gemisches gewonnenen Wärmeportion ergänzt wird, wobei im Inneren der Verbrennungskammer mindestens ein thermischer Puffer platziert wird, der an den Verbrennungskammerinhalt angrenzt und von Bauteilen der Verbrennungskammer thermisch getrennt wird, und die Stelle, wo der thermische Puffer angebracht wird, festgelegt wird entsprechend den Zonen der thermischen Einwirkung auf den Verbrennungskammerinhalt, also der Zündungsgestaltungszone, der Temperaturaußengestaltungszone, der Spitzentemperaturzone, der Zone intensiver Umwandlung und der Endtemperaturzone, die in der Verbrennungskammer für den Arbeitstakt vom oberen Totpunkt bis zum unteren Totpunkt des Kolbens festgelegt werden, wobei der thermische Puffer aus kompaktem Werkstoff hergestellt wird, dessen volumetrische spezifische Wärmekapazität größer als 1 ,1 J/cm ³ K und dessen Temperaturleitzahl größer als 0, 1 cm ² /s ist, und der thermische Puffer gegebenenfalls aus Werkstoff mit den Eigenschaften von Zeolith und vorteilhafterweise aus Zeolith hergestellt wird, wobei der thermische Puffer darüber hinaus geometrische Abmessungen hat und aus einem Werkstoff hergestellt ist, die derart sind, dass der Wert der gesamten Wärmekapazität des thermischen Puffers in dem Bereich von 100 % bis 650 % des Wertes der aus dem Verbrennungskammerinhalt aufgenommenen Wärmeportion liegt, wobei aus dem Verbrennungskammennhalt durch den thermischen Puffer eine Wärmeportion in einer Menge von 5 % bis 90 % der Energie, die dem Verbrennungskammerinhalt in einem einzelnen Motorbetriebszyklus zugeführt wird, aufgenommen wird und dann in demselben Motorbetriebszyklus, vorteilhafterweise wenn sich der Kolbenboden in der Zone intensiver Umwandlung verlagert, nach der Absenkung der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts als Ergebnis der thermodynamischen Umwandlung der Verbrennungskammerinhalt durch Wärme, die sich in dem thermischen Puffer angesammelt hat, aufgeheizt wird. Nach Beendigung des Arbeitstaktes wird die Ladung im Ansaugtakt und im Verdichtungstakt des nächsten Motorbetriebszyklus durch Wärme, die in dem thermischen Puffer verblieben ist, aufgeheizt, wodurch der thermische Puffer auf die Aufnahme einer Wärmeportion im Arbeitstakt vorbereitet wird. Der Pufferungszyklus, also der Zyklus der Erhitzung und Abkühlung des thermischen Puffers, beginnt vom oberen Totpunkt des Kolbens an, der den Arbeitstakt eröffnet, und endet im oberen Totpunkt des Kolbens, der den Verdichtungstakt des nächsten Motorbetriebszyklus abschließt.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer im oberen Arbeitsraum der Verbrennungskammer, vorteilhafterweise in der Spitzentemperaturzone des Verbrennungskammerinhalts, platziert, wobei der obere Arbeitsraum über der Trennfläche liegt, die zu der geometrischen Basis der Verbrennungskammer parallel ist und festgelegt ist durch die Lage des Kolbenbodens des Kolbens bei einer Winkellage der Kurbelwelle, die gleich dem Trenndrehwinkel ist, bei dem der Wert der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts einen Wert hat, der gleich der Trenntemperatur ist, wobei die Trenntemperatur gleich der mittleren Temperatur des Verbrennungskammerinhalts im Arbeitstakt ist.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer durch einen thermischen Isolator von Bauteilen der Verbrennungskammer thermisch getrennt.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer auf die Seitenwand der Verbrennungskammer und mit ihrer glatten Innenfläche integriert aufgebracht. Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer auf Bauteile des Kopfes der Verbrennungskammer und/oder auf die dem Inneren der Verbrennungskammer zugewandte Seite von Ventiltellern aufgebracht.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer in Form mindestens einer Schicht hergestellt, die auf innere Bauelemente der Verbrennungskammer aufgebracht wird, wobei zwischen Bauelementen der Verbrennungskammer und Schichten des thermischen Puffers mindestens eine Schicht eines thermischen Isolators eingefügt wird. Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer in Form mindestens zweier Schichten hergestellt, wobei diese Schichten aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen und/oder mechanischen Eigenschaften hergestellt werden.

Vorteilhafterweise wird in der Verbrennungskammer ein thermischer Puffer platziert, der in Form eines perforierten Plättchens, vorteilhafterweise eines Gitters, hergestellt wird, wobei der thermische Puffer über einer Vertiefung im Kopf der Verbrennungskammer platziert wird.

Vorteilhafterweise wird im Inneren der Verbrennungskammer mindestens ein Pufferelement platziert, das aus einer Folie hergestellt ist, die mindestens zwei Schichten enthält, von denen mindestens eine obere Schicht eine Schicht eines thermischen Puffers ist, mindestens eine mittlere Schicht eine Schicht eines thermischen Isolators ist und mindestens eine untere Schicht eine Binderschicht ist.

Vorteilhafterweise wird die Binderschicht aus thermisch isolierendem Werkstoff hergestellt.

Vorteilhafterweise wird in der Verbrennungskammer ein thermischer Puffer platziert, dessen an den Verbrennungskammerinhalt angrenzende Oberfläche eine Farbe und eine Struktur hat, die an die Absorption von aus dem entzündeten Gemisch freigesetzter Lichtenergie angepasst sind.

Vorteilhafterweise wird in der Verbrennungskammer ein thermischer Puffer platziert, der eine an den Verbrennungskammerinhalt angrenzende erweiterte Oberfläche hat, wobei diese Oberfläche mattiert ist oder diese Oberfläche porös ist oder diese Oberfläche geprägt wird oder ihr insbesondere eine gewellte Form gegeben wird.

Vorteilhafterweise wird die Verbrennungskammer durch eine Abschirmung für adiabatische Umwandlung abgeschirmt, die vorteilhafterweise um die Spitzentemperaturzone, die Zone intensiver Umwandlung und gegebenenfalls die Endtemperaturzone herum angeordnet wird.

Vorteilhafterweise wird innerhalb der Verbrennungskammer über der Spitzentemperaturzone eine wärmeleitfähige außenerhitzte Wand angebracht, wobei die außenerhitzte Wand vorteilhafterweise in der Seitenwand der Verbrennungskammer und/oder im Kopf der Verbrennungskammer angebracht wird, wobei in der außenerhitzten Wand Heizungskanäle hergestellt werden, mit denen ein Heizmedium, vorteilhafter weise Abgase aus einer zweiten Verbrennungskammer, zugeführt wird, wobei der Verbrennungskammerinhalt durch eine Wärmeportion aus der zweiten Verbrennungskammer aufgeheizt wird.

Vorteilhafterweise wird die außenerhitzte Wand von dem thermischen Puffer thermisch isoliert, vorteilhafterweise durch einen thennischen Isolator.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer aus einem Werkstoff und mit geometrischen Abmessungen hergestellt, die derart sind, dass die Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer im nichtstationären Zustand so lang wie oder kürzer als die Zeit ist, in der die Kurbelwelle einen Weg, der einem Kurbelwellendrehwinkel von 360° entspricht, vorteilhafterweise einen Weg entsprechend einem Kurbelwellendrehwinkel vom oberen Totpunkt des Kolbens bis zur Lage beim Trenndrehwinkel zurücklegt.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer aus einem Metall hergestellt, das aus der Gruppe Wolfram, Molybdän, Titan, Chrom, Tantal, Nickel, Platin, Rhenium, Beryllium, Vanadium und deren Legierungen oder Superlegierungen, Aluminiumlegierungen und Eisenlegierungen ausgewählt ist.

Vorteilhafterweise wird innerhalb der Verbrennungskammer über der Spitzentemperaturzone eine wärmeleitfähige außengekühlte Wand angebracht, wobei die außengekühlte Wand vorteilhafterweise in der Seitenwand der Verbrennungskammer angebracht wird, wobei in der außengekühlten Wand Kühlungskanäle hergestellt werden, mit denen ein Kühlmittel, vorteilhafterweise Luft, zugeführt wird.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer im unteren Arbeitsraum der Verbrennungskammer, vorteilhafterweise in der Endtemperaturzone des Verbrennungskamm er inhalts, platziert, wobei der untere Arbeitsraum unter der Trennfläche liegt, die zu der geometrischen Basis der Verbrennungskammer parallel ist und festgelegt ist durch die Lage des Kolbenbodens bei einer Winkellage der Kurbelwelle, die gleich dem Trennwinkel ist, bei dem der Wert der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts einen Wert hat, der gleich der Trenntemperatur ist, wobei die Trenntemperatur gleich der mittleren Temperatur des Verbrennungskammerinhalts im Arbeitstakt ist, wobei wenn sich der Kolbenboden des Kolbens in der Endtemperaturzone verlagert, aus dem Verbrennungskammerinhalt, also Abgasen, vor deren Ausscheidung im Auspufftakt eine Wärmeportion entnommen wird, durch die die Ladung im Ansaugtakt und im Verdichtungstakt des nächsten Motorbetriebszyklus aufgeheizt wird, wodurch der thermische Puffer auf die Aufnahme einer Wärmeportion im Arbeitstakt vorbereitet wird.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer aus einem Werkstoff und mit geometrischen Abmessungen hergestellt, die derart sind, dass die Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer im nichtstationären Zustand so lang wie oder kürzer als die Zeit ist, in der die Kurbelwelle einen Weg, der einem Kurbelwellendrehwinkel von 360° entspricht, vorteilhafterweise einen Weg entsprechend einem Kurbelwellendrehwinkel von der Lage beim Trenndrehwinkel bis zum unteren Totpunkt des Kolbens zurücklegt.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer aus Werkstoff mit den Eigenschaften von Zeolith, vorteilhafterweise aus Zeolith, hergestellt, der im Ansaugtakt und im Verdichtungstakt befeuchtet wird.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer in der Endtemperaturzone angeordnet und wird, wenn sich der Kolbenboden bei dem oberen Totpunkt verlagert, Öl oder Ölnebel im Kurbelgehäuse des Motors durch Wärme, die sich in dem thermischen Puffer angesammelt hat, aufgeheizt.

Vorteilhafterweise wird auf den Kolbenboden mindestens ein thermischer Puffer, der an den Verbrennungskammerinhalt angrenzt, aufgebracht.

Vorteilhafterweise wird der thermische Puffer in Form eines perforierten Plättchens, vorteilhafterweise eines Gitters, über Vertiefungen im Kolbenboden angebracht. Vorteilhafterweise wird auf den Kolbenboden ein thermischer Puffer in Form eines flachen Ringes aufgebracht.

Vorteilhafterweise wird in der Verbrennungskammer zwischen dem Kolben und dem Kopf ein Verbrennungskammerring platziert, auf den vorher aktive Schichten aufgebracht werden, wobei auf den Verbrennungskammerring als aktive Schicht mindestens eine Schicht eines thermischen Puffers und gegebenenfalls mindestens eine Isolatorschicht aufgebracht werden, wobei eine daraus folgende Zunahme des Verdichtungsgrades gegebenenfalls durch eine Verlängerung der Ansaugöffhungszeit korrigiert wird und gleichzeitig in der Einrichtung für die Regulierung der Außenkühlung des Verbrennungskammerinhalts die Einstellungen der Kühlungsintensität gesenkt werden.

Vorteilhafterweise werden durch die aufgetragene Isolatorschicht aus einem Werkstoff mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und niedriger Wärmekapazität die Zündung des Gemisches und die Flammenfront gestaltet.

Vorteilhafterweise wird die Stütze des Verbrennungskammerringes in Spielanpassung zu dem Zylinder der Verbrennungskammer hergestellt, wobei wobei der Verbrennungskammerring derart in der Verbrennungskammer angebracht wird, dass sich die geometrische Ringachse möglichst mit der geometrischen Zylinderachse deckt, und dem Verbrennungskammerring werden vorteilhafterweise eine Rotationsbewegung um die Ringachse und gegebenenfalls eine Hin- und Herbewegung entlang der Zylinderachse erteilt.

Vorteilhafterweise wird dem Verbrennungskammerring durch elastische Zusammenstöße oberer Stoßdämpfer mit dem Kopf und elastische Zusammenstöße unterer Stoßdämpfer mit dem Kolben oder durch elastische Zusammenstöße der als federnder und vorzugsweise als gewellter Ring hergestellten Stütze abwechselnd mit dem Kopf und mit dem Kolben eine Hin- und Herbewegung erteilt.

Vorteilhafterweise wird dem Verbrennungskammerring durch Einwirkung des Verbrennungskammerinhalts auf Schaufeln und auf Flügel, die gleichzeitig die synchrone Lage der geometrischen Ringachse in der geometrischen Zylinderachse stabilisieren, eine Bewegung erteilt, wobei die Kräfte der elastischen Zusammenstöße der Stütze mit dem Kopf und mit dem Kolben mittels des durch die Flügel erzeugten aerodynamischen Auftriebskraft beschränkt werden. Vorteilhafterweise wird dem Verbrennungskammerring durch Ausrichtung des Ladungsstrahls auf den Kranz, insbesondere durch Einspritzung von Kraftstoff oder Oxidationsmittel auf Arme und/oder Schaufeln, eine Rotationsbewegung erteilt.

Die aktive Verbrennungskammer gemäß der Erfindung hat dadurch einen vergrößerten thermischen Wirkungsgrad, dass sie mit inneren thermischen Puffern ausgestattet ist, durch die die Außenkühlung beschränkt oder beseitigt wird. Die Verbrennungskammer ermöglicht auch die Verwirklichung eines adiabatischen Kreislaufs. Die aktive Verbrennungskammer mit Übertragung einer Wärmeportion während des Arbeitstaktes ermöglicht eine zeitliche Trennung der Gewinnung von Wärme, vor allem überschüssiger Wärme, von ihrer Verarbeitung bei der thermodynamischen Umwandlung durch Bewahrung von überschüssiger Wärme in der Verbrennungskammer, also in den thermischen Puffern, und anschließend ihre Ausnutzung bei der laufenden und bei der nächsten thermodynamischen Umwandlung bei der zyklischen Aufheizung und Kühlung der thermischen Puffer synchron mit dem einzelnen Motorbetriebszyklus. Eine weitere Vergrößerung des thermischen Wirkungsgrades der aktiven Verbrennungskammer ist das Ergebnis der Übertragung einer Wärmeportion aus der Spitzentemperaturzone zu der Zone intensiver thermodynamischer Umwandlung, in der die kinematischen Determinanten der Kurbelstruktur bei den größten Werten der Tangentialkomponente der Druckkraft auf den Kolben am günstigsten für die thermodynamische Umwandlung sind.

Ebenso erfolgt eine Vergrößerung des thermischen Wirkungsgrades, indem eine frisch eingeführte Ladung im Ansaugtakt und im Verdichtungstakt des nächsten Motorbetriebszyklus durch einen ungenutzten Anteil von überschüssiger Wärme sowie durch eine aus Abgasen und auch aus Abgasen einer zweiten Verbrennungskammer gewonnene Wärmeportion aufgeheizt wird. Die Ladung wird nach ihrer Einführung in die Verbrennungskammer aufgeheizt, deshalb verkleinert sich dadurch nicht die Effektivität der Motoraufladung, also der Vergrößerung der Masse der eingeführten Ladung, bei der eine Abkühlung der Ladung bei ihrer externen Verdichtung in Ansaugsystemen für einen besseren Füllungsgrad der Zylinder angewendet wird. Die schnelle Aufnahme von überschüssiger Wärme aus dem Verbrennungskamm erinhait, sogar in Bruchteilen von Millisekunden, durch Aufbringen thermischer Puffer auf den Kopf der Verbrennungskammer und den Kolbenboden sowie durch Erweiterung der Oberfläche thermischer Puffer ist an die Dynamik des verbrennenden Gemisches angepasst und gleicht im Arbeitstakt ohne Verluste die Temperatur und den Arbeitsdruck im Verbrennungskammerinhalt an. Durch lokale Wärmeströme zwischen dem Verbrennungskammerinhalt und dem thermischen Puffer wird gleichzeitig eine vorübergehende und örtliche Überhitzung in dem verbrennenden Gemisch unterdrückt. Das hat zur Folge, dass eine Beschränkung oder Beseitigung von Selbstzündungen und Klopfen, der Freisetzung von Stickoxiden ΝΟχ sowie des Abbaus von Hydroxidketten im Kraftstoff eintritt. Vermindert werden auch thermische Höchstbelastungen der Verbrennungskammer sowie schlagartige mechanische Belastungen vor allem der Kurbelwelle und ihrer Lager in der Phase unmittelbar nach dem oberen Totpunkt des Kolbens, in der die kinematischen Determinanten der Kurbelstruktur für sie am ungünstigsten sind. Gleichzeitig erfolgt in der aktiven Verbrennungskammer schon in den ersten Motorbetriebszyklen eine völlige thermische Stabilisierung der Verbrenn ungsbedingungen, und alle schädlichen Erscheinungen der Arbeit des kalten Motors werden beseitigt. Die thermische Stabilisierung der Verbrennungsbedingungen in der Verbrennungskammer, also die völlige Verbrennung, bei der die Verbrennungsprodukte ausschließlich Kohlendioxid und Wasser sind, wird durch die thermische Trägheit der Kühlanlage bestimmt. In der aktiven Verbrennungskammer ist das die Fähigkeit des thermischen Puffers zu seiner schnellen Aufheizung. Die Menge der Wärmeenergie, die für die Aufheizung des thermischen Puffers und vor allem seiner an den Verbrennungskammerinhalt angrenzenden Oberschicht erforderlich ist, wird schon in den ersten Motorbetriebszyklen erreicht. Das Aufbringen thermischer Puffer in der Verbrennungskammer ist technologisch einfach und erfordert keine erheblichen Konstruktionsveränderungen des Motors. Das Aufbringen thermischer Puffer auf den Kolbenboden oder den Kopf kann bei existierenden Motoren sogar unter Werkstattbedingungen vor allem unter Anwendung serienmäßig bereitgestellter Pufferelemente durchgeführt werden. Die Aufgabe der Kühlung des Verbrennungskammerinhalts durch den thermischen Puffer und danach die Aufgabe der Zurückgewinnung der aufgenommenen Wärme werden auf die kurze Aufbewahrung einer Wärmeportion während des Arbeitstaktes oder zwischen aufeinander folgenden Motorbetriebszyklen eingeschränkt. Der Wert der übertragenen Wärmeportion resultiert aus der Menge der Energie, die in einem einzelnen Motorbetriebszyklus in einer einzelnen Verbrennungskammer verarbeitet wird. Sowohl die Zeit der Verarbeitung als auch die Menge der Energie sind gering, und die Verarbeitung erfolgt unter Ausnutzung der grundlegenden Motorfunktionen. Konstruktions- und Ausrüstungsanforderungen sind deshalb vereinfacht und beschränken sich auf geringe Modifizierungen der Verbrennungskammer. ohne zusätzliche Funktionen oder zusätzliche Verarbeitungsanlagen. In der aktiven Verbrennungskammer, in der die Kühlung des Verbrennungskammerinhalts eine zusätzliche Außenkühlung erfordert, ist eine intensive Außenkühlung auf die Zeit beschränkt, in der sich der Kolbenboden in der Temperaturaußengestaltungszone verlagert, was zur Folge hat, dass Wärmeverluste auf unentbehrliche Portionen, die in einem Teil des Arbeitstaktes aufgenommen werden, beschränkt sind. In einem kurzen Impuls der Aufnahme der Wärmeportion, wenn sich die Wärmewelle durch den thermischen Puffer hindurch verlagert, heizt sich die Oberfläche des thermischen Puffers proportional zu dem Wert der Temperatur des entzündeten Gemisches, also von etwa 2000 K bis etwa 1000 K, auf. Das ermöglicht eine katalytische Reinigung von Abgasen an der Oberfläche des thermischen Puffers und auch ein Abbrennen von Verbrennungsrückständen, das schon bei Temperaturen von mehr als etwa 450° C erfolgt.

Eine aktive Verbrennungskammer, die mit einem Verbrennungskammerring ausgestattet ist, ermöglicht ein einfaches Einbringen aktiver Schichten in die Verbrennungskammer und eine intensive Einwirkung der aktiven Schichten auf den Verbrennungskammerinhalt. Aktive Schichten werden draußen auf ein Bauelement, wie es der Verbrennungskammerring ist, aufgebracht, das danach in herkömmlichen Motoren, sogar unter Werkstattbedingungen, in einer Verbrennungskammer platziert wird. Die hohe Intensität der Einwirkung aktiver Schichten wird dadurch, dass sie zu inneren Zonen des Verbrennungskammerinhalts gelangen, und auch durch ein Vermischen bewirkende Bewegungen des Verbrennungskammerringes, der in Spielanpassung und drehbar angebracht ist, erzielt. Konstruktion und Technologie des Verbrennungskammerringes, der außerhalb des Motors hergestellt wird, sind nicht durch die Erfordernisse der Technologie von Motorblöcken beschränkt, und der Ring kann leichter an Bedingungen, die in Verbrennungskammern auftreten, angepasst werden. Die aktive Schicht eines thermischen Puffers erhöht die thermische Effektivität und beschränkt Außenkühlungsverluste. Im Motorbetriebszyklus werden überschüssige Wärmeportionen auf dem ersten Pufferungspfad zyklisch gepuffert, auf dem in der Zone der Zündung und intensiven Verbrennung des Gemisches Wärme zu dem thermischen Puffer aufgenommen wird und der Verbrennungskammerinhalt danach, wenn seine Temperaturen gesunken sind, durch diese Wärme aufgeheizt wird. Durch die aktive Isolatorschicht sowie durch die Form der Bauelemente des Verbrennungskammerringes, an denen sie angebracht ist, werden die Zündung des Gemisches und die Flammenfront gestaltet. Durch einen ovalen Rahmen des Ringes mit einer auf den Rahmen aufgebrachten aktiven Isolatorschicht wird eine ovale Flammenfront mit einer unterschiedlichen Zeit, die die Flammenfront von der Zündungszone bis zum Erreichen der mittleren Zone der Verbrennungskammer braucht, also einer verlängerten Zeit der Verbrennung des Gemisches und einem angeglichenen Arbeitsdruck, gestaltet.

Der Gegenstand der Erfindung wird in dem Ausführungsbeispiel erklärt und in der Zeichnung dargestellt: Fig. 1 zeigt die thermische Struktur einer Verbrennungskammer, wobei, Fig. l a - Temperaturkennlinie des Verbrennungskammerinhalts im Arbeitstakt, Fig. l b - Aufteilung der Verbrennungskammer nach thermischen Zonen, Fig. 2 - zeigt die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors, Fig. 3 zeigt die Wärmeübertragungspfade in der aktiven Verbrennungskammer, Fig. 4 - zeigt den auf die Oberfläche der Verbrennungskammer aufgetragenen thermischen Puffer, wobei, Fig. 4a - thermischer Puffer mit konstanter Dicke, Fig. 4b - thermischer Puffer aus Verbundwerkstoff, Fig. 4c - thermischer Puffer mit variabler Dicke, Fig. 4d - auf die Abschirmung für adiabatische Umwandlung aufgetragener thermischer Puffer, Fig. 4e - mit der außenerhitzten Wand verzahnter thermischer Puffer, Fig. 5 - zeigt das auf den Ventilteller aufzubringende Pufferelement, Fig. 6 - zeigt den aus Nanoröhrchen hergestellten thermischen Puffer, wobei, Fig. 6a Struktur des thermischen Puffers aus Nanoröhrchen mit kreisförmigem Querschnitt, Fig. 6b - Struktur des thermischen Puffers aus Nanoröhrchen mit hexagonalem Querschnitt, Fig. 7 - zeigt die Verbrennungskammer eines Kolbenmotors mit einem in ihr platzierten Verbrennungskammerring, Fig. 8 - zeigt Aufbauschemata eines Verbrennungskammerringes, wobei, Fig. 8a - Aufbauschema eines aus einer Stütze und einem Kranz bestehenden Verbrennungskammerringes, Fig. 8b - Aufbauschema eines aus einer Stütze, einem Kranz und einem Rahmen bestehenden Verbrennungskammerringes, Fig. 8c - Aufbauschema eines Verbrennungskammerringes mit unteren Stoßdämpfern, Fig. 8d - Aufbauschema eines Verbrennungskammerringes mit Kolbenverbindungsstücken, Fig. 8e - Aufbauschema eines Verbrennungskammerringes mit Kopfverbindungsstücken, Fig. 8f - Aufbauschema eines Verbrennungskammerringes mit oberen Stoßdämpfern, Fig. 9 - zeigt ein Aufbauschema eines Verbrennungskammerringes mit aufgebrachten aktiven Schichten, Fig. 10 - zeigt Ausführungen eines Verbrennungskammerringes, wobei, Fig. 10a Verbrennungskammerring mit einem Kranz in Form eines an einer Stütze angebrachten und mit einem Rahmen verstärkten Gitters, Fig. 10b - Verbrennungskammerring mit einem durch Arme verstärkten Gitter, Fig. 10c - Verbrennungskammerring mit einem Kranz in Form von Schaufeln und Flügeln, Fig. l Od - Verbrennungskammerring mit einem Kranz in Form eines an einer Stütze, Flügeln und Schaufeln angebrachten Gitters, Fig. l Oe - Verbrennungskammerring mit einem Kranz in Form eines an einer Stütze, Flügeln und Schaufeln angebrachten sowie mit einem Rahmen in Form eines Vielecks verstärkten Netzes, Fig. l Of - Verbrennungskammerring mit einem Rahmen in Form einer Ellipse, Fig. 1 1 zeigt eine Stütze in Form eines elastischen geweilten Ringes, Fig. 12 - zeigt ein Einsetzschema eines in einer Verbrennungskammer in Spielanpassung anliegenden Verbrennungskammerringes, Fig. 13 - zeigt ein Einsetzschema eines in einer Verbrennungskammer in Spielanpassung anliegenden Verbrennungskammerringes mit einer gewellten Stütze,

Beispiel 1

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors hat einen im Inneren der Verbrennungskammer KS aufgebrachten thermischen Puffer BT, der an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzt und von Bauteilen der Verbrennungskammer KS durch einen thermischen Isolator IT thermisch getrennt ist. Der thermische Puffer BT ist im oberen Arbeitsraum der Verbrennungskammer KS in der Spitzentemperaturzone TH des Verbrennungskammerinhalts KZ platziert, wobei der obere Arbeitsraum über der Trennfläche Pm liegt, die zu der geometrischen Basis der Verbrennungskammer KS parallel ist und festgelegt ist durch die Lage des Kolbenbodens des Kolbens KT bei einer Winkellage der Kurbelwelle, die gleich dem Trenndrehwinkel am ist, bei dem der Wert der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T einen Wert hat, der gleich der Trenntemperatur Tm ist, wobei die Trenntemperatur Tm gleich der mittleren Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T im Arbeitstakt ist. Der thermische Puffer BT ist in Form einer Schicht hergestellt, die auf innere Wände der Verbrennungskammer KS aufgebracht ist, wobei zwischen den Wänden der Verbrennungskammer KS und der Schicht des thermischen Puffers BT eine Schicht eines thermischen Isolators IT platziert ist. Der thermische Puffer BT ist aus kompaktem Werkstoff hergestellt, dessen volumetrische spezifische Wärmekapazität 1 , 1 J/cm ³ K beträgt und dessen Temperaturleitzahl 0.1 cm ² /s beträgt, wobei der thermische Puffer BT darüber hinaus geometrische Abmessungen hat und aus einem Werkstoff hergestellt ist, die derart sind, dass der Wert der gesamten Wärmekapazität des thermischen Puffers BT 650 % des Wertes der aus dem Verbrennungskamm er inhalt KZ aufgenommenen Wärmeportion beträgt, wobei die aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ aufgenommene Wärmeportion 90 % der Energie beträgt, die dem Verbrennungskammerinhalt KZ in einem einzelnen Motorbetriebszyklus zugeführt wird. Diese Parameter verleihen dem thermischen Puffer BT Dynamik und einen Pufferungsbereich von niedrigen bis zu höchsten Motordrehzahlen, die für die Stelle, wo er in der Verbrennungskammer KS angebracht ist, passend sind, wobei in der Verbrennungskammer KS im Arbeitstakt vom oberen Totpunkt OT des Kolbens KT bis zum unteren Totpunkt UT des Kolbens KT Zonen der thermischen Einwirkung auf den Verbrennungskammerinhalt KZ, also als Zündungsgestaltungszone ZP, Temperaturaußengestaltungszone ZT, Spitzentemperaturzone TH, Zone intensiver Umwandlung TA und Endtemperaturzone TK, festgelegt werden. Der Durchgang des Kolbenbodens des Kolbens KT durch die Zonen der thermischen Einwirkung auf den Verbrennungskammerinhalt KZ legt aufeinander folgende Zustände des Verbrennungskammerinhalts KZ im Arbeitstakt fest. In der Spitzentemperaturzone TH treten vorübergehend Spitzenwerte der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T auf, die aus der Dynamik der Verbrennung des Gemisches resultieren. Nach der Verbrennung des Gemisches treten in der Spitzentemperaturzone TH auch weitere Werte der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T auf. Wenn sich der Kolbenboden des Kolbens KT in der Zone intensiver Umwandlung TA verlagert, sind die kinematischen Determinanten der Kurbelstruktur bei den größten Werten der Tangentialkoniponente der Druckkraft auf den Kolben KT am günstigsten für die thermodynamische Umwandlung. Wenn sich der Kolbenboden des Kolbens KT dagegen in der Endtemperaturzone TK verlagert, in der nur Endtemperaturen des Verbrennungskammerinhalts T auftreten, ist die thennodynamische Umwandlung schon begrenzt.

In verschiedenen Ausführungen der aktiven Verbrennungskammer KS können die Zündungsgestaltungszone ZP, die Temperaturaußengestaltungszone ZT und die Spitzentemperaturzone TH eine unterschiedliche Reihenfolge haben und können auch miteinander verbunden sein. Die Spitzentemperaturzone TH, die Zone intensiver Umwandlung TA und die Endtemperaturzone TK sind durch eine Abschirmung für adiabatische Umwandlung OA thermisch geschützt.

Beispiel 2

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass sie einen zweiten, ergänzenden thermischen Puffer BT hat, der zwischen dem ersten thermischen Puffer BT und der Trennfläche Pm platziert und auf die Abschirmung für adiabatische Umwandlung OA aufgebracht ist. Der zweite thermische Puffer BT ist aus kompaktem Werkstoff hergestellt, dessen volumetrische spezifische Wärmekapazität 1 ,5 J/cm ³ K beträgt und dessen Temperaturleitzahl l,7 cm ² /s beträgt, wobei der zweite thermische Puffer BT darüber hinaus geometrische Abmessungen hat und aus einem Werkstoff hergestellt ist, die derart sind, dass der Wert der gesamten Wärmekapazität des thermischen Puffers BT 100 % des Wertes der aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ aufgenommenen Wärm ep ortion beträgt, wobei die aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ aufgenommene Wärmeportion 5 % der Energie beträgt, die dem Verbrennungskammerinhalt KZ in einem einzelnen Motorbetriebszyklus zugeführt wird. Diese Parameter verleihen dem thermischen Puffer BT eine Dynamik und einen Pufferungsbereich, die für die Stelle, wo er in der Verbrennungskammer KS angebracht ist, passend sind.

Beispiel 3

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergesteilt wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass sie einen zweiten thermischen Puffer BT hat, der im unteren Arbeitsraum der Verbrennungskammer KS in der Endtemperaturzone TK des Verbrennungskammerinhalts KZ platziert ist, wobei in der Lage des Kolbens KT im oberen Totpunkt OT 20 % der Oberfläche des thermischen Puffers BT an Öl oder Ölnebel im Kurbelgehäuse des Motors angrenzen. Darüber hinaus liegt der untere Arbeitsraum unter der Trennfläche Pm, die zu der geometrischen Basis der Verbrennungskammer KS parallel ist und festgelegt ist durch die Lage des Kolbenbodens des Kolbens KT bei einer Winkellage der Kurbelwelle, die gleich dem Trenndrehwinkel am ist, bei dem der Wert der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T einen Wert hat, der gleich der Trenntemperatur Tm ist, wobei die Trenntemperatur Tm gleich der mittleren Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T im Arbeitstakt ist. Der thermische Puffer BT hat geometrische Abmessungen und ist aus einem Werkstoff hergestellt ist, die derart sind, dass die Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers BT und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer BT im nichtstationären Zustand gleich der Zeit ist, in der die Kurbelwelle einen Weg entsprechend einem Kurbelwellendrehwinkel α von der Lage beim Trenndrehwinkel am bis zum unteren Totpunkt UT des Kolbens KT zurücklegt. Dieser thermische Puffer BT ist aus Zeolith hergestellt, wobei die Verbrennungskammer KS mit einem Ladungsbefeuchter ausgestattet ist, der im Ansaugsystem des Motors angeordnet ist.

Beispiel 4

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass innerhalb der Verbrennungskammer KS über der Spitzentemperaturzone TH in der Seitenwand der Verbrennungskammer KS eine wärmeleitfähige außenerhitzte Wand DD angebracht ist. Die außenerhitzte Wand DD und die Wand des thermischen Puffers BT sind verzahnt, wobei die Grenze zwischen der außenerhitzten Wand DD und dem thermischen Puffer BT wellenförmig ist. Die außenerhitzte Wand DD hat Heizungskanäle, wobei der Eingang zu den Heizungskanälen durch den Abgaskanal DS mit dem Auspuff einer zweiten Verbrennungskammer verbunden ist und der Ausgang aus den Heizungskanälen mit dem Auspuff des Motors verbunden ist, wobei der Abgaskanal DS mit einem Abgasventil DV ausgestattet ist. Darüber hinaus ist die außenerhitzte Wand DD von dem thermischen Puffer BT durch einen thermischen Isolator IT thermisch isoliert.

Beispiel 5

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel I mit dem Unterschied, dass innerhalb der Verbrennungskamm er KS über der Spitzentemperaturzone TH in der Seitenwand der Verbrennungskammer KS eine wärmeleitfähige außengekühlte Wand CH angebracht äst. Die außengekühlte Wand CH hat Kühlungskanäle, wobei der Zufluss zu den Kühlungskanälen durch einen Kühlkanal CC über ein Kühlungsventil CV mit einer Kühlpumpe verbunden ist und der Abfluss aus den Kühlungskanälen mit dem Rückzufluss der Kühlanlage verbunden ist. Zwischen der außengekühlten Wand CH und dem unteren Totpunkt UT des Kolbens KT hat die Verbrennungskammer KS eine Abschirmung für adiabatische Umwandlung OA, die um die Verbrennungskammer KS herum angeordnet ist.

Beispiel 6

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 5 mit dem Unterschied, dass das Kühlmittel Luft ist.

Beispiel 7

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass am Kolbenboden des Kolbens KT zwei thermische Puffer BT angebracht sind, von denen der erste als Schicht in Form eines flachen Ringes, der an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzt, hergestellt ist und der zweite in Form eines Gitters über Vertiefungen im Kolbenboden des Kolbens KT angebracht ist.

Beispiel 8

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie in den Beispielen 1 , 2 und 3 mit dem Unterschied, dass der thermische Puffer BT geometrische Abmessungen hat und aus einem Werkstoff hergestellt ist, die derart sind, dass die Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers BT und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer BT im nichtstationären Zustand gleich der Zeit ist, in der der Ansaugtakt und der Verdichtungstakt durchgeführt werden, also der Zeit, in der die Kurbelwelle einen Weg entsprechend einem Kurbehvellendrehwinkel von 360° zurücklegt.

Beispiel 9

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie in den Beispielen 1 und 2 mit dem Unterschied, dass der thermische Puffer BT geometrische Abmessungen hat und aus einem Werkstoff hergestellt ist, die derart sind, dass die Obergrenze der Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers BT und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer BT im nichtstationären Zustand gleich der Zeit ist, in der die Kurbelwelle einen Weg entsprechend einem Kurbelwellendrehwinkel vom oberen Totpunkt OT des Kolbens KT bis zur Lage beim Trenndreh winkel am zurücklegt.

Beispiel 10

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass der thermische Puffer BT aus einer Superlegierung von Nickel, Niob und Tantal mit einem hohen Wolframgehalt, die eine volumetrische spezifische Wärmekapazität von 2,57 J/cm ³ K sowie eine Temperaturleitzahl von 0,779 cm ² /s hat, hergestellt ist.

Beispiel 1 1

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass in der Verbrennungskammer KS auf die Seitenwand der Verbrennungskammer KS und mit ihrer glatten Innenfläche integriert ein thermischer Puffer BT aufgebracht ist sowie weitere vier thermische Puffer BT auf die dem Inneren der Verbrennungskammer KS zugewandte Seite von vier Ventiltellern aufgebracht sind. Die thermischen Puffer BT sind in Form einer Schicht hergestellt, die auf innere Bauelemente der Verbrennungskammer KS aufgebracht ist, wobei zwischen Bauelementen der Verbrennungskammer KS und Schichten des thermischen Puffers BT eine Schicht eines thermischen Isolators IT platziert ist. Oberflächen des thermischen Puffers BT, die an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzen, haben eine Farbe und eine Struktur, die an die Absorption von aus dem entzündeten Gemisch freigesetzter Lichtenergie angepasst sind.

Beispiel 12

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 11 mit dem Unterschied, dass die thermischen Puffer BT, die auf Ventilteller aufgebracht sind, eine an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzende erweiterte Oberfläche haben, wobei diese Oberfläche mattiert ist.

Beispiel 13

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 1 mit dem Unterschied, dass die thermischen Puffer BT, die auf Ventilteller aufgebracht sind, eine an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzende erweiterte Oberfläche haben, wobei diese Oberfläche porös ist.

Beispiel 14

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergesteilt wie im Beispiel 1 1 mit dem Unterschied, dass die thermischen Puffer BT, die auf Ventilteiler aufgebracht sind, eine an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzende erweiterte Oberfläche haben, wobei diese Oberfläche geprägt ist und eine gewellte Form hat.

Beispiel 15

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass der thermische Puffer BT, der in Form eines perforierten Plättchens hergestellt ist, über einer Vertiefung im Kopf der Verbrennungskammer KS platziert ist.

Beispiel 16

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 5 mit dem Unterschied, dass der thermische Puffer BT, der über einer Vertiefung im Kopf der Verbrennungskammer KS platziert ist, in Form eines Gitters hergestellt ist.

Beispiel 1 7

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 1 mit dem Unterschied, dass die thermischen Puffer BT aus zwei Schichten bestehen, die aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen und mechanischen Eigenschaften hergestellt sind, wobei die Schichten des thermischen Puffers BT eine variable Dicke haben.

Beispiel 1 8

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 1 mit dem Unterschied, dass die thermischen Puffer BT aus zweiphasigem Verbundwerkstoff, in dem Pufferkörner BZ in einen duktilen Binder eingebracht sind, hergestellt sind. Die Pufferkörner BZ haben die Form von Nanoröhrchen mit kreisförmigem Querschnitt, deren Basen zu dem Verbrennungskammerinhalt KZ gerichtet sind.

Beispiel 19

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 18 mit dem Unterschied, dass die Pufferkörner BZ die Form von Nanoröhrchen mit hexagonalem Querschnitt haben.

Beispiel 20

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 1 1 mit dem Unterschied, dass auf Ventilteller Pufferelemente EB aufgebracht sind, die aus einer geschichteten Folie, die eine obere Schicht des thermischen Puffers BT, eine mittlere Schicht des thermischen Isolators IT und eine untere Binderschicht WS enthält, hergestellt sind, wobei die Binderschicht WS aus thermisch isolierendem Werkstoff hergestellt ist. Die Pufferelemente EB haben eine Form, die an die Bauteile der Verbrennungskammer KS, auf die sie aufgebracht sind, angepasst ist.

Beispiel 21

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors hat im Inneren der Verbrennungskammer KS einen zwischen dem Kolben KT und dem Kopf KG eingesetzten Verbrennungskammerring P, der aus einer Stütze PA in Form eines Ringes und einem innerhalb dieses Ringes angebrachten Kranz PB besteht. Auf die an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzende Oberfläche der Bestandteile des Verbrennungskammerringes P ist eine aktive Schicht aufgebracht, und die Oberfläche des Kranzes PB ist eine Arbeitsfläche.

Beispiel 22

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie in Beispiel 21 mit dem Unterschied, dass die Stütze PA Kopfverbindungsstücke PL in Form einer Schraubverbindung hat, mit denen der Verbrennungskammerring P an dem Kopf KG befestigt ist, wobei auf die an den Kopf KG angrenzende Fläche der Stütze PA eine Schicht eines thermischen Isolators aufgebracht ist und auf die an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzende Oberfläche der Bestandteile des Verbrennungskammerringes P zwei aktive Schichten aufgebracht sind. Die auf die Stütze PA aufgebrachte aktive Schicht ist eine Isolatorschicht BI, deren Werkstoff eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und eine niedrige volumetrische spezifische Wärmekapazität hat. Die auf den Kranz PB aufgebrachte aktive Schicht ist eine Schicht eines thermischen Puffers BT.

Beispiel 23

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 22 mit dem Unterschied, dass die Isolatorschicht BI eine Schicht aus porösen, durch Eloxieren erzeugten Aluminiumoxiden ist, die an der Oberfläche durch eine dünne Abdichtungsschicht, die Katalysatoren aus Platin und Rhodium enthält, verschlossen sind.

Beispiel 24

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie in den Beispielen 22 und 23 mit dem Unterschied, dass die Stütze PA Kolbenverbindungsstücke PN in Form einer Dübelverbindung hat, mit denen der Verbrennungskammerring P an dem Kolben KT befestigt äst, wobei auf die an den Kolben KT angrenzende Fläche der Stütze PA eine Schicht eines thermischen Isolators aufgebracht ist.

Beispiel 25

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 21 mit dem Unterschied, dass aktive Schichten, die auf die Stütze PA aufgebracht sind, den Kranz PB bilden.

Beispiel 26

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 21 mit dem Unterschied, dass der Kranz PB porös ist und durch einen Rahmen PC, der der Stütze PA gegenüberliegt, verstärkt ist, wobei auf den Rahmen PC und auf die innere Oberfläche der Stütze PA eine aktive Isolatorschicht BI aufgebracht ist und auf die übrige Oberfläche des Verbrennungskammerringes P, die an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzt, eine Schicht eines thermischen Puffers BT aufgebracht ist.

Beispiel 27

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 21 mit dem Unterschied, dass der Kranz PB ein Gitter PK aus vertikalen dünnen Wänden ist, das mit radial ausgerichteten Armen PH und einem ovalen Rahmen PC versteift ist, wobei an den Kolben KT Kolbenverbindungsstücke PN angeklebt sind.

Beispiel 28

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 21 mit dem Unterschied, dass der Kranz PB ein Netz PG ist, das mit radial ausgerichteten Armen PH und einem Rahmen PC versteift ist, wobei an den Kopf KG Kopfverbindungsstücke PL angeklebt sind. Der Verbrennungskammerring P ist aus Magnesiumlegierungen hergestellt, auf die aktive Schichten aufgebracht sind, und die Ränder des Verbrennungskammerringes P sind rund.

Der Verbrennungskammerring P kann aus Leichtmetallen oder ihren Legierungen oder Superlegierungen, aus Magnesium oder Aluminium oder ihren Legierungen oder Superlegierungen, auf die aktive Schichten aufgebracht sind, hergestellt sein.

Beispiel 29

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 21 mit dem Unterschied, dass die Stütze PA ein Ring ist, der in Spielanpassung zu dem Zylinder KC ausgeführt ist, wobei der Außendurchmesser z der Stütze PA kleiner ist als der Innendurchmesser w des Zylinders KC und die Diagonale d des Axialschnitts der Stütze PA größer ist als der Innendurchmesser w des Zylinders KC. Darüber hinaus ist auf die an die glatte Innenfläche des Zylinders KC angrenzende Fläche der Stütze PA eine Schicht eines thermischen Isolators mit niedrigem Reibungskoeffizienten aufgebracht.

Beispiel 30

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 29 mit dem Unterschied, dass die Stütze PA auf der oberen Seitenfläche obere Stoßdämpfer PO in Form von flachen Federn hat, die die Zusammenstöße des Verbrennungskammerringes P mit dem Kopf KG dämpfen, und auf der unteren Seitenfläche ähnliche untere Stoßdämpfer PP hat, die die Zusammenstöße des Verbrennungskammerringes P mit dem Kolbenboden des Kolbens KT dämpfen.

Beispiel 31

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 29 mit dem Unterschied, dass die Stütze PA ein gewellter Ring ist.

Beispiel 32

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 29 mit dem Unterschied, dass die Stütze PA ein federnder gewellter Ring ist.

Beispiel 33

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 29 mit dem Unterschied, dass die Stütze PA ein federnder tellerförmiger Ring ist. Beispiel 34

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 29 mit dem Unterschied, dass der Kranz PB gleichmäßig angeordnete und radial ausgerichtete Schaufeln PT hat, die an der Stütze PA angebracht sind, wobei geometrische Flächen der Schaufeln PT unter einem Anstellwinkel zu der geometrischen Ringachse PX eingestellt sind.

Beispiel 35

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 34 mit dem Unterschied, dass der Kranz PB ein an Schaufeln PT angebrachtes Gitter PK hat.

Beispiel 36

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 35 mit dem Unterschied, dass der Kranz PB ein an Schaufeln PT angebrachtes Netz PG hat, das mit einem Rahmen PC in Form eines Vielecks verstärkt ist.

Beispiel 37

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 29 mit dem Unterschied, dass der Kranz PB gleichmäßig angeordnete und radial ausgerichtete Flügel PS hat, die an der Stütze PA angebracht sind. Die Flügel PS haben zu der geometrischen Ringachse PX parallele Sehnen, wobei sich die Punkte der maximalen Wölbung der Skelettlinie der Flügel PS 50 % vom Rand der Fläche des Flügels PS, also in der Mitte zwischen den Rändern der Fläche, befinden. Die Skelettlinie ist symmetrisch, und die Richtung der erzeugten aerodynamischen Kraft, die eine Kraft ist, die den Verbrennungskammerring P um die Ringachse PX rotieren lässt, ist konstant und unabhängig von der Strömungsrichtung.

Beispiel 38

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 37 mit dem Unterschied, dass der Kranz PB Flügel PS hat, die ein Tragflächenprofil haben, wobei die Sehnen dieser Flügel PS unter einem Anstellwinkel zu einer Fläche, die sich senkrecht zu der geometrischen Ringachse PX erstreckt und durch geometrische Kreise des Verbrennungskammerringes P festgelegt ist, eingestellt sind. Die erzeugte aerodynamische Kraft ist auf den Kopf KG gerichtet und ist eine Auftriebskraft des Verbrennungskammerringes P. Beispiel 39

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie in den Beispielen 37 und 38 mit dem Unterschied, dass der Kranz PB ein an Flügeln PS angebrachtes Gitter PK hat.

Beispiel 40

Die aktive Verbrennungskammer eines Kolbenmotors ist hergestellt wie im Beispiel 3 mit dem Unterschied, dass der Kranz PB ein an Flögeln PS angebrachtes Netz PG hat, das mit einem Rahmen PC verstärkt ist.

Die aktive Verbrennungskammer KS eines Kolbenmotors gemäß der Erfindung kann in Abhängigkeit von den Aufgaben der Wärmeübertragung mit einigen thermischen Puffern BT ausgestattet sein, dazu gehören thermische Puffer BT, die auf die Seitenwand der Verbrennungskammer KS und mit ihrer glatten Innenfläche integriert aufgebracht sind, im oberen Arbeitsraum zur Pufferung von überschüssiger Wärme und im unteren Arbeitsraum zur Pufferung von Wärme aus Abgasen und weitere thermische Puffer BT auf Bauteilen des Kopfes der Verbrennungskammer KS, auf der dem Inneren der Verbrennungskammer KS zugewandten Seite von Ventiltellern sowie am Kolbenboden des Kolbens KT. Der thermische Puffer BT kann in Form eines perforierten Plättchens oder eines Gitters hergestellt sein, wobei der plättchen- oder gitterförmige thermische Puffer BT über einer Vertiefung im Kopf einer Verbrennungskammer KS oder über einer Vertiefung im Kolbenboden des Kolbens KT platziert ist. Der thermische Puffer BT kann ebenso in Form einer Schicht hergestellt sein, die auf innere Bauelemente der Verbrennungskammer KS aufgebracht ist, wobei zwischen Bauelementen der Verbrennungskammer KS und Schichten des thermischen Puffers BT eine Schicht eines thermischen Isolators IT platziert ist. Darüber hinaus kann der thermische Puffer BT in Form von Schichten hergestellt sein, die aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen und mechanischen Eigenschaften sowie aus Verbundwerkstoff hergestellt sind. Der Verbundwerkstoff kann ein zweiphasiger Werkstoff sein, in dem Pufferkörner BZ in einen duktilen Binder eingebracht sind. Die Pufferkörner BZ haben die Form von Nanoröhrchen, deren Basen zu dem Verbrennungskammerinhalt KZ gerächtet sind, wobei die Nanoröhrchen aus einem Werkstoff hergestellt sind, der aus der Gruppe Wolfram und schwere Wolframlegierungen W-Ni-Fe oder W-Cu-Ni, bei denen der Wolframgehalt 90 % bis 98 % beträgt, ausgewählt ist, wogegen der duktile Binder ein Metali ist, das aus der Gruppe Ni und dessen Legierungen Ni-Fe, Ni-Cu sowie Co ausgewählt ist. Schichten des thermischen Puffers BT können eine variable Dicke haben. Im Inneren der Verbrennungskammer KS können darüber hinaus Pufferelemente EB angebracht sein, die aus einer Schichtfolie, die eine obere Schicht des thermischen Puffers BT, eine mittlere Schicht des thermischen Isolators IT und eine untere Binderschicht WS enthält, hergestellt sind, wobei die Binderschicht WS aus thermisch isolierendem Werkstoff hergestellt sein kann und die Pufferelemente EB eine Form haben, die an die Bauteile der Verbrennungskammer KS, auf die sie aufgebracht sind, angepasst ist.

Beispiel 41

Ein Verfahren zur Übertragung von Wärme in einer aktiven Verbrennungskammer besteht darin, dass zwischen aufeinander folgenden Motorbetriebszyklen in einem Pufferungszyklus eine überschüssige Wärnieportion aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ zu einem neuen Verbrennungskammerinhalt KZ übertragen wird und dann im Motorbetriebszyklus Wärme im Inneren des neuen Verbrennungskammerinhalts KZ mit einer aus der Verbrennung des Gemisches gewonnenen Wärmeportion ergänzt wird, wobei im Inneren der Verbrennungskammer KS mindestens ein thermischer Puffer BT platziert wird, der an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzt und von Bauteilen der Verbrennungskammer KS thermisch getrennt wird. Die Stelle, wo der thermische Puffer BT angebracht wird, wird festgelegt entsprechend den Zonen der thermischen Einwirkung auf den Verbrennungskammerinhalt KZ, also der Zündungsgestaltungszone ZP, der Temperaturaußengestaltungszone ZT, der Spitzentemperaturzone TH, der Zone intensiver Umwandlung TA und der Endtemperaturzone TK, die in der Verbrennungskammer KS für den Arbeitstakt von OT bis UT des Kolbens KT festgelegt werden. Die Verbrennungskammer KS wird zusätzlich durch eine Abschirmung für adiabatische Umwandlung OA abgeschirmt, die um die Spitzentemperaturzone TH, die Zone intensiver Umwandlung TA und gegebenenfalls die Endtemperaturzone TK herum angeordnet wird. Der thermische Puffer BT wird aus einem Werkstoff und mit geometrischen Abmessungen hergestellt, die derart sind, dass die Obergrenze der Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers BT und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer BT im nichtstationären Zustand gleich der Zeit ist, in der die Kurbelwelle einen Weg entsprechend einem Kurbelwellendrehwinkel α vom oberen Totpunkt OT des Kolbens KT bis zur Lage beim Trenndrehwinkel am zurücklegt, und der thermische Puffer BT wird aus kompaktem Werkstoff hergestellt, bei dem die Untergrenze der volumetrischen spezifischen Wärmekapazität 1 , 1 J/cm ³ K beträgt und die Untergrenze der Temperaturleitzahl 0, 1 cm ² /s beträgt. Der thermische Puffer BT hat geometrische Abmessungen und wird aus einem Werkstoff hergestellt, die derart sind, dass der Wert der gesamten Wärmekapazität des thermischen Puffers BT 650 % des Wertes der aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ aufgenommenen Wärmeportäon beträgt, wobei aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ durch den thermischen Puffer BT eine Portion von 90 % der Energie aufgenommen wird, die dem Verbrennungskammerinhalt KZ in einem einzelnen Motorbetriebszyklus zugeführt wird, und der Verbrennungskammerinhalt KZ wird dann in demselben Motorbetriebszyklus, vorteilhaft erweise wenn sich der Kolbenboden des Kolbens KT in der Zone intensiver Umwandlung TA verlagert, nach der Absenkung der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T als Ergebnis der thennodynamischen Umwandlung durch Wärme, die sich in dem thermischen Puffer BT angesammelt hat, zusätzlich erhitzt, und nach Beendigung des Arbeitstaktes wird die Ladung im Ansaugtakt und im Verdichtungstakt des nächsten Motorbetriebszyklus durch Wärme, die in dem thermischen Puffer BT verblieben ist, zusätzlich erhitzt, wodurch der thermische Puffer BT auf die Aufnahme einer Wärmeportion im Arbeitstakt des nächsten Motorbetriebszyklus vorbereitet wird. Der Pufferungszyklus, also der Zyklus der Erhitzung und Abkühlung des thermischen Puffers BT, beginnt vom oberen Totpunkt OT des Kolbens KT an, der den Arbeitstakt eröffnet, und endet im oberen Totpunkt OT des Kolbens KT, der den Verdichtungstakt des nächsten Motorbetriebszyklus abschließt. Der thermische Puffer BT wird im oberen Arbeitsraum der Verbrenn ungskammer KS, vorteilhafterweise in der Spitzentemperaturzone TH des Verbrennungskammerinhalts KZ, platziert, wobei der obere Arbeitsraum über der Trennfläche Pm liegt, die zu der geometrischen Basis der Verbrennungskammer KS parallel ist und festgelegt ist durch die Lage des Kolbenbodens des Kolbens KT bei einer Winkellage der Kurbelwelle, die gleich dem Trenndrehwinkel am ist, bei dem der Wert der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T einen Wert hat, der gleich der Trenntemperatur Tm ist, wobei die Trenntemperatur Tm gleich der mittleren Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T im Arbeitstakt ist. Der thermische Puffer BT wird durch einen thermischen Isolator IT von Bauteilen der Verbrennungskammer KS thermisch getrennt, wobei der thermische Puffer BT auf die Seitenwand der Verbrennungskammer KS und mit ihrer glatten Innenfläche integriert aufgebracht wird. Der thermische Puffer BT wird in Form einer Schicht hergestellt die auf innere Bauelemente der Verbrennungskammer KS aufgebracht wird, wobei zwischen Bauelementen der Verbrennungskammer KS und der Schicht des thermischen Puffers BT eine Schicht eines thermischen Isolators IT eingefügt wird.

Beispiel 42

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass in der Verbrennungskammer KS zwischen dem ersten thermischen Puffer BT und der Trennfläche Pm ein zweiter, ergänzender thermischer Puffer BT platziert und auf die Abschirmung für adiabatische Umwandlung OA aufgebracht wird. Der zweite thermische Puffer BT wird aus kompaktem Werkstoff hergestellt, dessen volumetrische spezifische Wärmekapazität 1 ,5 J/cm ³ K beträgt und dessen Temperaturleitzahl l ,7 cm7s beträgt, wobei der zweite thermische Puffer BT darüber hinaus geometrische Abmessungen erhält und aus einem Werkstoff hergestellt wird, die derart sind, dass der Wert der gesamten Wärmekapazität des thermischen Puffers BT 100 % des Wertes der aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ aufgenommenen Wärmeportion beträgt, wobei die aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ aufgenommene Wärmeportion 5 % der Energie beträgt, die dem Verbrennungskammerinhalt KZ in einem einzelnen Motorbetriebszyklus zugeführt wird, und die Obergrenze der Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers BT und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer BT im nichtstationären Zustand gleich der Zeit ist, in der der Ansaugtakt und der Verdichtungstakt durchgeführt werden, also der Zeit, in der die Kurbelwelle einen Weg entsprechend einem Kurbelwellendrehwinkel α von 360° zurücklegt.

Beispiel 43

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass in der Verbrennungskammer KS ein thermischer Puffer BT in Form eines Pufferelements EB platziert wird, das aus einer Folie hergestellt wird, die Schichten enthält, von denen die obere eine Schicht des thermischen Puffers BT äst, die mittlere eine Schicht eines thermischen Isolators IT ist und die untere eine Binderschicht WS ist. Die Binderschicht WS wird aus einem thermisch isolierenden Werkstoff hergestellt.

Beispiel 44

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass in der Verbrennungskammer KS ein thermischer Puffer BT platziert wird, der in Form eines perforierten Plättchens hergestellt wird, wobei der thermische Puffer BT über einer Vertiefung im Kopf der Verbrennungskammer KS platziert wird.

Beispiel 45

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass innerhalb der Verbrennungskammer KS über der Spitzentemperaturzone TH in der Seitenwand der Verbrennungskammer KS eine wärmeleitfähige außenerhitzte Wand DD angebracht wird, wobei in der außenerhitzten Wand DD Heizungskanäle hergestellt werden, mit denen ein Heizmedium, vorteilhafterweise Abgase aus einer zweiten Verbrennungskammer, zugeführt wird, wobei der Verbrennungskammerinhalt KZ durch eine Wärmeportion aus der zweiten Verbrennungskammer zusammen mit Wärme, die sich in dem thermischen Puffer BT angesammelt hat, zusätzlich erhitzt wird. Die außenerhitzte Wand DD wird von dem thermischen Puffer BT durch einen thermischen Isolator IT thermisch isoliert.

Beispiel 46

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass der thermische Puffer BT im unteren Arbeitsraum der Verbrennungskammer KS in der Endtemperaturzone TK des Verbrennungskammerinhalts KZ platziert wird, wobei der untere Arbeitsraum unter der Trennfläche Pm liegt, die zu der geometrischen Basis der Verbrennungskammer KS parallel ist und festgelegt ist durch die Lage des Kolbenbodens des Kolbens KT bei einer Winkellage der Kurbelwelle, die gleich dem Trenndrehwinkel am ist, bei dem der Wert der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T einen Wert hat, der gleich der Trenntemperatur Tm ist, wobei die Trenntemperatur Tm gleich der mittleren Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T im Arbeitstakt ist, wobei wenn sich der Kolbenboden des Kolbens KT in der Endtemperaturzone TK verlagert, aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ, also Abgasen, vor deren Ausscheidung im Auspufftakt eine Wärmeportion entnommen wird, durch die die Ladung im Ansaug- und im Verdichtungstakt des nächsten Motorbetriebszyklus aufgeheizt wird, wodurch der thermische Puffer BT auf die Aufnahme einer Wärmeportion im Arbeitstakt des nächsten Motorbetriebszyklus vorbereitet wird. Der thermische Puffer BT wird aus einem Werkstoff hergestellt und der Puffer BT erhält geometrische Abmessungen, die derart sind, dass die Obergrenze der Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers BT und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer BT im nichtstationären Zustand gleich der Zeit ist, in der die Kurbelwelle einen Weg entsprechend einem Kurbeiweilendrehwinkel von der Lage beim Trenndrehwinkel am bis zum unteren Totpunkt UT des Kolbens KT zurücklegt. Dieser thermische Puffer BT wird aus Zeolith hergestellt, der im Ansaug- und im Verdichtungstakt befeuchtet wird.

Beispiel 47

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 46 mit dem Unterschied, dass der thermische Puffer BT aus einem Werkstoff hergestellt wird und der Puffer BT geometrische Abmessungen erhält, die derart sind, dass die Obergrenze der Zeit der Aufnahme der Wärmeportion durch die Oberfläche des thermischen Puffers BT und des anschließenden Durchgangs der Wärmewelle durch den thermischen Puffer BT im nichtstationären Zustand gleich der Zeit ist, in der der Ansaugtakt und der Verdichtungstakt durchgeführt werden, also der Zeit, in der die Kurbelwelle einen Weg entsprechend einem Kurbeiweilendrehwinkel a von 360° zurücklegt.

Beispiel 48

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass innerhalb der Verbrennungskammer KS über der Spitzentemperaturzone TH in der Seitenwand der Verbrennungskammer KS eine wärmeleitfähige außengekühlte Wand CH angebracht wird, wobei in der außengekühlten Wand CH Kühlungskanäle hergestellt werden, mit denen ein Kühlmittel, vorteilhafterweise Luft, zugeführt wird. Beispiel 49

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass innerhalb der Verbrennungskammer KS ein thermischer Puffer BT angebracht wird, der aus einer Superlegierung von Nickel, Niob und Tantal mit einem hohen Wolframgehalt, die eine volumetrische spezifische Wärmekapazität von 2,57 J/cm ³ K sowie eine Temperaturleitzahl von 0,779 cm7s hat, hergestellt wird.

Beispiel 50

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass ein thermischer Puffer BT auf die Seitenwand der Verbrennungskammer KS und mit ihrer glatten Innenfläche integriert aufgebracht wird sowie weitere vier thermische Puffer BT auf die dem Inneren der Verbrennungskammer KS zugewandte Seite von vier Ventiltellern aufgebracht werden. Die thermischen Puffer BT werden in Form einer Schicht hergestellt, die auf innere Bauelemente der Verbrennungskammer KS aufgebracht wird, wobei zwischen Bauelementen der Verbrennungskammer KS und Schichten des thermischen Puffers BT eine Schicht eines thermischen Isolators IT platziert wird. Oberflächen des thermischen Puffers BT, die an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzen, erhalten eine Farbe und eine Struktur, die an die Absorption von aus dem entzündeten Gemisch freigesetzter Lichtenergie angepasst sind.

Beispiel 51

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 50 mit dem Unterschied, dass an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzende Oberflächen der auf Ventilteller aufgebrachten thermischen Puffer BT durch Mattieren erweitert werden.

Beispiel 52

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 50 mit dem Unterschied, dass auf thermischen Puffern BT, die auf Ventilteller aufgebracht werden, eine poröse Oberfläche hergestellt wird.

Beispiel 53

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 50 mit dem Unterschied, dass an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzende Oberflächen der auf Ventilteller aufgebrachten thermischen Puffer BT durch Prägen erweitert werden und diesen Oberflächen eine gewellte Form gegeben wird.

Beispiel 54

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass der thermische Puffer BT in Form eines perforierten Plättchens hergestellt wird, das über einer Vertiefung im Kopf der Verbrennungskammer KS angebracht wird.

Beispiel 55

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass der thermische Puffer BT in Form eines Gitters hergestellt wird, das über einer Vertiefung im Kopf der Verbrennungskammer KS angebracht wird.

Beispiel 56

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass der thermische Puffer BT aus zwei Schichten mit unterschiedlichen thermischen und mechanischen Eigenschaften sowie mit einer variablen Dicke hergesteilt wird.

Beispiel 57

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 56 mit dem Unterschied, dass die thermischen Puffer BT aus zweiphasigem Verbundwerkstoff hergestellt werden, in dem Pufferkörner BZ in einen duktilen Binder eingebracht sind. Die Pufferkörner BZ werden als Nanoröhrchen mit kreisförmigem Querschnitt geformt, deren Basen zu dem Verbrennungskammerinhalt KZ gerichtet sind, wobei die Nanoröhrchen aus einer schweren Wolframlegierung W- Ni-Fe, bei der der Wolframgehalt 98 % beträgt, hergestellt werden, wogegen als duktiler Binder die Legierung Nä-Fe verwendet wird.

Beispiel 58

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 57 mit dem Unterschied, dass die Pufferkörner BZ als Nanoröhrchen mit hexagonalem Querschnitt geformt werden. Beispiel 59

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 50 mit dem Unterschied, dass auf Ventilteller Pufferelemente EB aufgebracht werden, die aus einer separat gefertigten geschichteten Folie hergestellt werden. Die Folie wird aus einer oberen Schicht des thermischen Puffers BT, einer mittleren Schicht des thermischen Isolators IT und einer unteren Binderschicht WS geformt, wobei die Binderschicht WS aus thermisch isolierendem Werkstoff hergestellt wird. Den Pufferelementen EB wird eine Form gegeben, die an die Bauteile der Verbrennungskammer KS, auf die sie aufgebracht werden, angepasst ist.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht wiederhoibare Wärmepufferungszyklen, beginnend vom oberen Totpunkt OT des Kolbens KT am Anfang des Arbeitstaktes bis zum oberen Totpunkt OT des Kolbens KT am Ende des Verdichtungstaktes des nächsten Motorbetriebszyklus, wobei in diesem Zyklus Wärme im Verbrennungskammerinhalt KZ durch Übertragung einer Wärmeportion innerhalb der Verbrennungskammer KS, aber außerhalb ihres Inhalts, angeglichen wird. Wärmeportionen werden durch thermische Puffer auf drei Wärmeübertragungspfaden, einem ersten Pufferungspfad Sl , einem zweiten Pufferungspfad S2 und einem dritten Pufferungspfad S3, übertragen. Auf dem ersten Pufferungspfad S l wird überschüssige Wärme übertragen, auf dem zweiten Pufferungspfad S2 wird Wärme aus Abgasen übertragen und auf dem dritten Pufferungspfad S3 wird Wärme aus Abgasen einer zweiten Verbrennungskammer übertragen, wobei der Verbrennungskammerinhalt KZ im laufenden oder im nächsten Motorbetriebszyklus durch übertragene Wärmeportionen zusätzlich erhitzt wird. Die Pufferung von Wärme im Zyklus vom oberen Totpunkt OT des Kolbens KT am Anfang des Arbeitstaktes bis zum oberen Totpunkt OT des Kolbens KT am Ende des Verdichtungstaktes des nächsten Betriebszyklus erfolgt unabhängig vom Motortyp, d.h. bei Viertaktmotoren wie auch bei Zweitaktmotoren mit Funkenzündung und auch mit Selbstzündung. In Abhängigkeit von den Aufgaben der Wärmeübertragung werden in der aktiven Verbrennungskammer KS einige thermische Puffer BT aufgebracht, wozu solche gehören, die auf die Seitenwand der Verbrennungskammer KS mit ihrer glatten Innenfläche integriert aufgebracht werden; weitere thermische Puffer BT werden auf Bauteile des Kopfes der Verbrennungskammer KS und auch auf die dem Inneren der Verbrennungskammer KS zugewandte Seite von Ventiltellern sowie auf den Kolbenboden des Kolbens KT in Form eines perforierten Plättchens oder eines Gitters oder eines flachen Ringes aufgebracht. Die aufgebrachten thermischen Puffer BT werden in Form von Schichten gebildet, wobei diese Schichten aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen und/oder mechanischen Eigenschaften hergestellt werden, insbesondere aus Metall, das aus der Gruppe Wolfram, Molybdän, Titan, Chrom, Tantal, Nickel, Platin, Rhenium, Beryllium, Vanadium und deren Legierungen oder Superlegierungen, Aluminiumlegierungen und Eisenlegierungen ausgewählt ist. Darüber hinaus erhalten an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzende Oberflächen der thermischen Puffer BT eine Farbe und eine Struktur, die an die Absorption von aus dem entzündeten Gemisch freigesetzter Lichtenergie angepasst sind. Ebenso wird die Oberfläche eines thermischen Puffers BT erweitert, indem sie mattiert, porig gemacht oder geprägt wird.

Beispiel 60

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass die Wärmeportionen in den Verbrennungskammern eines Personenkraftwagens, der einen Vierzylinder- Viertaktmotor, also vier Verbrennungskammern KS, hat, übertragen werden. Der Personenkraftwagen fährt eine Stunde bei Motordrehzahlen zwischen 3000 und 6000 U/min, wobei der Motor Kraftstoff mit einem Heizwert von 10 kWh/Liter proportional zur Motordrehzahl im Bereich von fünf bis zehn Litern verbrennt. Während dieser einen Stunde Fahrt leistet der Motor bei einer Drehzahl von 3000 U/min insgesamt 180 000 Umdrehungen, also bei vier Zylindern insgesamt 360 000 Arbeitstakte. Jeder Motorbetriebszyklus dauert 40 ms, wobei ein Arbeitstakt, als Übergang vom oberen Totpunkt OT des Kolbens KT zum unteren Totpunkt UT des Kolbens KT, 10 ms dauert, und durch den Motor fließt während der einen Stunde Fahrt ohne Änderung der Drehzahl ein Energiestrom von 50 kWh, also 180 Megajoule. Somit fließen in jedem Arbeitstakt 500 J Energie durch jede Verbrennungskammer KS. In ähnlicher Weise leistet der Motor mit einer Drehzahl von 6000 U/min die doppelte Anzahl von Arbeitstakten. Der Energiestrom ist doppelt so groß, aber die in einem einzelnen Arbeitstakt verarbeitete Energieportion ändert sich nicht. Somit ist die Energieportion, die in einem einzelnen Arbeitstakt in einem vorbestimmten Drehzahlbereich verarbeitet wird, unabhängig von der Motordrehzahl und beträgt immer 500 J pro Arbeitstakt, wobei die Laufzeit des Arbeitstaktes im Bereich von 10 ms bis 5 ms variiert.

Aufgrund der bekannten Bilanz, die die durchschnittliche Verteilung der Energieströme in Verbrennungsmotoren beschreibt, wird angenommen, dass die zur Feststellung der Parameter des thermischen Puffers BT zu bestimmende Verteilung der Energieflüsse in einem einzelnen Motorbetriebszyklus in einer Verbrennungskammer KS aufeinanderfolgend 30 %, also 150 J, für die mechanische Arbeit und 10 %, also 50 J, für die Überwindung der Motorreibungskräfte und den Ventiltrieb beträgt. Diese beiden Energieportionen werden durch den Kolben KT als Ergebnis der thermodynamischen Umwandlung übertragen. Dann werden 30 %, also 150 J, mit den Abgasen und 30 %, also 150 J, durch die Motorkühlung ausgeschieden. Um Wärme vor Ausscheidung in das Kühlsystem zu schützen, ist es daher nötig, im Wärmepufferungszyklus, wenn sich der Koibenboden des Kolbens KT in der Spitzentemperaturzone TH bewegt, aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ die Wärmeportion 150 J aufzunehmen.

Diese Wärmeportion wird auf dem ersten Pufferungspfad S l , Fig. 3, übertragen. Der erste Pufferungspfad Sl beginnt in der Spitzentemperaturzone TH mit der Erhitzung des thermischen Puffers BT durch Wärme aus dem Verbrennungskammerinhalt KZ, Die Anfangstemperatur des thermischen Puffers BT beträgt 350 K, und die Anfangsteniperatur des Verbrennungskammerinhalts KZ beträgt 21 0 K, wobei die Zeit der Wärmeübertragung die Durchgangszeit des Kolbenbodens des Kolbens KT durch die Spitzentemperaturzone TH nicht überschreiten soll. Bei einem Kurbelwellendrehwinkelwert der Spitzentemperaturzone TH von 24° und der Motordrehzahl von 6000 U/min beträgt die Durchgangszeit des Kolbenbodens des Kolbens KT durch die Spitzentemperaturzone TH 0,67 ms.

Die Zeit der Wärmeübertragung wird als Summe der Zeit der Aufnahme der Warme durch die Oberfläche des thermischen Puffers BT und der Durchgangszeit der Wärmewelle durch den thermischen Puffer BT im nichtstationären Zustand bestimmt, wobei in der Durchgangszeit der Wärmewelle der thermische Puffer BT mit der übertragenen Wärmeportion aufgefüllt wird.

Die Wärmeaufnahme durch die Oberfläche berechnet sich nach:

Q = q · S · Δ T · t, dabei sind:

Q - aufgenommene Wärme [J],

W

q - Wärmeübergangskoeffizient Γ —— - 1,

° ° ^L Km ^{2 J}

S - Oberfläche des thermischen Puffers BT, als Wärmeaufnahmefläche [cm

ΔΤ - Temperaturdifferenz [K], wobei Variabilität der Temperaturen

Wärmeströmen mittels ihrer durchschnittlichen Werte berücksichtigt wurde, t— Wärmeaufnahmezeit [s].

Mit:

ΔΤ = 1750 K,

Q = 150 J,

t = 0,67 ms,

W

q = 50000

Km ²

beträgt die erforderliche Wärmeaufnahmefläche des thermischen Puffers BT:

S = 25 cm ² .

Die Auffüllungszeit des thermischen Puffers BT mit der einzelnen Wärmeportion berechnet sich nach der Gesamtwärmekapazität des thermischen Puffers BT, die für Erhitzung im nichtstationären Zustand dreimal höher als für den stationären Zustand angenommen wird. Bei der Erhitzung mit der Impulswärme ist die Kennlinie der Temperaturwerte entlang dem Wärmewellenweg eine Funktion zweiten Grades, deren Integral das den Wert der mittleren Temperatur des thermischen Puffers BT bestimmt, einen Koeffizienten von 1 /3 hat. Demzufolge beträgt die Gesamtwärmekapazität des thermischen Puffers BT für 30 % Wärmepufferung und . 150 J Wärmeportionsübertragung ΔΒ = 450 J und wird wie folgt entwickelt:

Der thermische Puffer BT wird aus Wolfram hergestellt, für den sich die volumetrische spezifische Wärmekapazität berechnet nach:

b = Q ^■ cp,

dabei sind:

j

b - volumetrische spezifische Wärmekapazität Γ — Γ Γ ],

cm K

Q - Massendichte Γ 1,

cm ³ cp - spezifische Wärme [ ~~ - ],

9 ^K

Mit:

Q = 1 9,3

c m ■ cp = 0.133 ,

gK

beträgt die volumetrische spezifische Wärmekapazität des thermischen Puffers BT:

J

b = 2,567

c m ³ K

Die Gesamtwärmekapazität des thermischen Puffers BT berechnet sich nach:

ΔΒ = b · x ^■ S · ΔΤ,

dabei sind:

ΔΒ - Gesamtwärmekapazität [J],

j

b - volumetrische spezifische Wärmekapazität [ ₃ - ], x - Schichtdicke des thermischen Puffers BT [mm],

S - Oberfläche des thermischen Puffers BT als Wärmeaufnahmefiäche [cm

ΔΤ - Temperaturdifferenz [K] .

Mit:

= 450 J,

S = 25 cm ² ,

ΔΤ = 1750 K

beträgt die ausreichende Schichtdicke des thermischen Puffers BT x = 0,04 mm.

Die Wärmediffusivität oder Temperaturleitzahl im thermischen Puffer BT ist definiert als:

λ

a ⁼ b ^*

dabei sind:

cm ²

a - Temperaturleitzahl [ ],

W

λ - Wärmeleitfähigkeit [ — - ], b - volumetrische spezifische Wärmekapazität [

cm ³ K

Mit:

W

λ = 2

cmK '

J

b = 2,567 ₃ ,

c m K

2

ein

beträgt die Temperaturleitzahl a = 0,779 .

s

Die Durchgangszeit der Wärmewelle durch die Schicht des thermischen Puffers berechnet sich nach: t = *: ,

2 a

dabei sind:

t - Durchgangszeit der Wärmewelle [s],

x - Schichtdicke des thermischen Puffers BT [mm],

cm 2

a - Temperaturleitzahl [ —— ]. Mit:

x - 0, 1 mm, die aus technologischen Gründen größer als die berechnete ausreichende Schichtdicke angenommen wird, a - 0.779 2ü! ,

s

beträgt die Durchgangszeit der Wärmewelle durch die Schicht des thermischen Puffers BT:

t = 0,064 ms.

Zu dieser Zeit geht der Kolben KT bei einer Motordrehzahl von 6000 U/min auf einem Weg, der einem Kurbe!wel!endrehwinkel α von 2,3° entspricht. Demnach ist die Wärmeaufnahmezeit durch die Oberfläche des thermischen Puffers BT viele Male länger als die Durch gangszeit der Wärmewelle durch den thermischen Puffer BT, was die geometrischen Abmessungen des thermischen Puffers BT bestimmt.

Im weiteren Verlauf des ersten Pufferungspfades S l, wenn sich der Kolbenboden des Kolbens KT unterhalb der Spitzenteniperaturzone TH bewegt und in die Zone intensiver Umwandlung TA eintritt und darin unten die Trennfläche Pm passiert, wird die Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T infolge der thermodynamischen Umwandlung in der Endtemperaturzone TK auf einen Wert im Bereich um 1800 K bis 1000 K abgesenkt.

Der thermische Puffer BT gibt die Wärmeportion ab und gleicht seine Temperatur mit der Temperatur des Verbrennungskammerinhaits T ab. Die Wärmeportionsübertragung aus dem thermischen Puffer BT zu dem Verbrennungskammerinhalt KZ berechnet sich nach:

Q = q - S - Ä T - t.

Mit:

S = 25 cm\

ΔΤ = 400 K,

t = 4 ms, als Durchgangszeit des Kolbenbodens des Kolbens KT unterhalb der Spitzentemperaturzone TH, bekommt der Verbrennungskammerinhalt KZ aus dem thermischen Puffer BT im Arbeitstakt die Wärmeportion von Q = 100 J zurück. Zusammen mit interner Wärme wird die Wärmeportion von Q = 100 J mit dem wegen des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik angenommenen Wirkungsgrad von 50 % in mechanische Arbeit umgewandelt. Die restlichen 50 % von Q, d.h. 50 J Wärme, vergrößern die Abgaswärme von 150 J auf 200 J. Im unteren Totpunkt UT des Kolbens KT, wenn der Ausstoßtakt beginn behält der thermische Puffer BT den restlichen Teil der Wärme von Q = 50 J mit der Endtemperatur vom Arbeitstakt um etwa 1000 K. Nach Einführen einer Frischladung mit einer Anfangstemperatur um etwa 300 K wird die im thermischen Puffer BT verbliebene Wärmeportion in den neuen Verbrennungskammerinhalt KZ übertragen. Dabei wird der thermische Puffer BT auf die Anfangstemperatur des nächsten Wärmepufferungszyklus von etwa 350 K abgekühlt.

Mit:

W

q = 20000

Km ² '

S = 25 cm ² ,

ΔΤ = 350 Κ,

t— 8 ms, als 80 % der Laufzeit von Ansaugtakt und Verdichtungstakt, wird es möglich, in den neuen Verbrennungskammerinhalt KZ aus dem thermischen Puffer BT im Ansaugtakt und Verdichtungstakt eine Wärmeportion von bis zu Q = 140 J zu übertragen. Demnach wird der thermische Puffer BT mit großer Dynamikreserve abgekühlt.

Mit Endbilanz aller Wärmeportionen in dem Verbrennungskammerinhalt KZ, die alle Pufferungspfade endet. wird die interne Wärme des neuen Verbrennungskammerinhalts KZ auch mittels der aus dem thermischen Puffer BT übertragenen End- Wärmeportion von Q = 50 J zusammen mit der aus der Verbrennung des Gemisches gewonnenen Wärme gebildet und hierbei überschüssige Wärme im nächsten Arbeitstakt, im nächsten Wärmepufferungszyklus, gebildet.

Beispiel 61

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie in den Beispielen 46 und 60 mit dem Unterschied, dass die Wärmeportionen in der Verbrennungskammer KS zusätzlich auf dem zweiten Pufferungspfad S2 übertragen werden. Der zweite Pufferun sp fad S2 beginnt, wenn der Kolbenboden des Kolbens KT in die Endtemperaturzone TK, in der ein zweiter thermischer Puffer BT eingebettet ist, eintritt. Der Wert der Temperatur des Verbrennungskammerinhalts T ändert sich von etwa 1200 K bis zur Endtemperatur im unteren Totpunkt UT des Kolbens KT, etwa 1000 K. Die Anfangstemperatur des zweiten thermischen Puffers BT beträgt 350 K. Demzufolge wird der zweite thermische Puffer BT durch den Verbrennungskammerinhalt KZ erhitzt, und die gepufferte Wärmeportion beträgt 75 J, wobei die Wärmepoition übertragen wird, auch wenn der Kolbenboden des Kolbens KT über den unteren Totpunkt UT gegangen ist und der Ausstoßtakt beginnt. Bei einem Kurbelwellendrehwinkelwert der Endtemperaturzone TK von etwa 24° vor dem unteren Totpunkt UT des Kolbens KT und noch etwa 24° nach dem unteren Totpunkt UT des Kolbens KT und bei der Motordrehzahl von 6000 U/min beträgt die Durchgangszeit des Kolbenbodens des Kolbens KT durch die Endtemperaturzone TK 1 ,33 ms.

Mit:

ΔΤ = 650 Κ

Q = 75 J,

t = ! ,_>:> ms, beträgt die erforderliche Wärmeaufnahmefläche des zweiten thennischen Puffers BT: S = 29 cm ² .

Demzufolge beträgt die Gesamtwärmekapazität des thermischen Puffers BT für 15 % Wännepufferung und 75 J Wärmeportionsübertragung ΔΒ = 225 J.

Der thermische Puffer BT wird aus Aluminiumlegierung hergestellt.

Mit:

9

Q = 2,7 — -3 ,

c m

0 = 0,9 beträgt die volumetrische spezifische Wärmekapazität des thermischen Puffers BT:

.

Der zweite thermische Puffer BT wird auf bis 1000 K beheizt, und im Ausstoßtakt behält er die übertragene Wärmeportion.

Nach Einführen einer Frischladung mit einer Anfangstemperatur um etwa 300 K wird die im thermischen Puffer BT verbliebene Wärmeportion von Q = 75 J in den neuen Verbrennungskammerinhalt KZ übertragen. Dabei wird der thermische Puffer BT auf eine Anfangstemperatur des ächsten Wärmepufferungszyklus von etwa 350 K abgekühlt.

Mit:

W

q ^» 20000 — ,

Km ²

S = 29 cnr,

ΔΤ = 350 Κ,

t = 8 ms als 80 % der Laufzeit von Ansaugtakt und Verdichtungstakt

wird es möglich, aus dem thermischen Puffer BT in den neuen Verbrennungskammerinhalt KZ im Ansaugtakt und Verdichtungstakt eine Wärmeportion von bis zu Q = 160 J zu übertragen.

Mit:

ΔΒ = 225 J, b = 2,43 — - ,

c m K

S = 29 cm ² . ΔΤ = 650

beträgt die ausreichende Schichtdicke des thermischen Puffers BT x = 0,05 mm.

Mit Endbilanz aller Wärmeportionen in dem Verbrennungskammerinhalt KZ, die alle Pufferungspfade endet, wird die interne Wärme des neuen Verbrennungskammerinhalts KZ auch mittels der aus dem zweiten thermischen Puffer BT übertragenen Wärmeportion von Q = 75 J zusammen mit der aus der Verbrennung des Gemisches gewonnenen Wärme und mit der aus dem ersten thermischen Puffer BT übertragenen Endwärmeportion von Q = 50 J gebildet und hierbei überschüssige Wärme gebildet, von der im nächsten Arbeitstakt, im nächsten Wärmepufferungszyklus, die Wärmeportion von Q = 100 J zurückgewonnen wird. Unter den angenommenen Werten der Temperatur ΔΤ und dem angenommenen Wärmeübergangskoeffizienten q wird somit nach Einbetten von zwei thermischen Puffern BT mit ausreichender Schichtdicke von x = 0,05 mm und einer Oberfläche von S = 25 cm ² und S = 29 cm ² in die Verbrennungskammer KS die als Ergebnis der thermodynamischen Umwandlung durch den Kolben KT im einzelnen Arbeitstakt übertragene mechanische Energieportion von 200 J auf 312 J vergrößert, ohne dass die Kraftstoffzufuhr vergrößert wird.

Diese zusätzliche mechanische Energieportion wird nach thermodynamischer Umwandlung mit einem angenommenen Wirkungsgrad von 50 % aus 225 J Wärme gewonnen.

Beispiel 62

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie in den Beispielen 45 und 61 mit dem Unterschied, dass die Wärmeportionen in der Verbrennungskammer KS zusätzlich auf dem dritten Pufferungspfad S3 übertragen werden und die außenerhitzte Wand DD im Kopf der Verbrennungskammer KS eingebettet wird. Der dritte Pufferungspfad S3 beginnt im Ansaugtakt des nächsten Motorbetriebszyklus und endet im Verdichtungstakt dieses Zyklus, wobei die außenerhitzte Wand DD mittels Abgasen mit 800 K Abgastemperatur aus der zweiten Verbrennungskammer erhitzt wird.

Die Anfangsteniperatur der außenerhitzten Wand DD beträgt 350 K. Demzufolge wird in die außenerhitzte Wand DD von den eingeführten Abgasen die Wärmeportion von 50 J übertragen. Gleichzeitig wird eine Frischladung mit einer Anfangstemperatur von etwa 300 K in die Verbrennungskammer KS eingeführt und dann im Ansaug- und

Verdichtungstakt mittels der übertragenen Wärmeportion beheizt.

Mit:

ΔΤ = 300 Κ,

Q = 50 J,

t = 10 ms, q = 20000 [ ^ ] beträgt die erforderliche Abgaswärmeaufnahmefläche der außen erhitzten Wand DD: S - 8,3 cm ² ,

und die Abgaswärmeaufnahmefläche ist eine an Abgase angrenzende, erweiterte gesamte Innenfläche der Heizungskanäie in der außenerhitzten Wand DD, wobei die Innenfläche der Heizungskanäle porös ist.

Dabei sind die außenerhitzte Wand DD und der Abgaskanal DS von den Bauteilen der Verbrennungskamin er KS thermisch getrennt. Dies Hegt daran, dass die außenerhitzte Wand DD, die an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzt, zusätzlich, ähnlich wie der thermische Puffer BT, teilweise die geschützte überschüssige Wärme puffert.

Mit:

ΔΤ = 325 K,

Q = 50 J,

t = 10 ms, q - 20000 ^

beträgt die erforderliche Wärmeaufnahmefläche des Verbrennungskammerinhaits KZ, also die an den Verbrennungskammerinhalt KZ angrenzende Oberfläche der außenerhitzten Wand DD: S = 7, 1 cm ² .

Am Ende des Pufferungszyklus, also am Anfang des Arbeitstaktes, wird die interne Wärme des neuen Verbrennungskammerinhalts KZ infoige der Wärmeportionsübertragung auf drei Pufferungspfaden S l , S2 und S3 um l 75 J vergrößert.

Nachdem die Verbrennungskammer KS im Motor zur Umwandlung der Wärmeportion von 500 J ausgelegt ist, wird die Kraftstoffportion im Ansaugtakt verringert, um die Energieportion in der in die Verbrennungskammer KS geladenen Mischung von 500 J auf 325 J zu verringern.

Also wird bei der inneren Wärmebilanz für den Verbrennungskammerinhalt KZ eines einzelnen Motorbetriebszyklus die im Pufferungszyklus übertragene konstante Wärmeportion von 175 J in jedem Motorbetriebszyklus mit der aus der Verbrennung des Gemisches gewonnenen Wärme von 325 J ergänzt.

Dabei wird im folgenden Arbeitstakt infolge Übertragung der Wärmeportion von Q = 100 J aus dem thermischen Puffer BT in den Verbrennungskammerinhalt KZ auf dem ersten Pufferungspfad S l die durch den Kolben KT übertragene Energieportion von 200 J auf 250 J vergrößert. Diese zusätzliche mechanische Energieportion wird nach thermodynamischer Umwandlung mit einem angenommenen Wirkungsgrad von 50 % aus 100 J Wärme gewonnen.

In der Außenbilanz der Energieströme für die einzelnen Motorbetriebszyklen in der einzelnen aktiven Verbrennungskammer KS werden 250 J mechanische Energie aus der durch Verbrennung des Gemisches gewonnenen Energie von 325 J gewonnen, und dann werden 75 J Wärme mit den Abgasen ausgeschieden. Diese 75 J sind die Restwärme von 200 J, die nach dem Arbeitstakt zuerst in den Abgasen geblieben sind und von denen dann eine 75-J-Portion durch den zweiten thermischen Puffer BT in den neuen Verbrennungskammerinhalt KZ gepuffert wurde und eine 50-J-Portion durch die außenerhitzte Wand DD auf die zweite Verbrennungskammer KS übertragen wurde.

Beispiel 63

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 41 mit dem Unterschied, dass auf einen Verbrennungskammerring P außerhalb der Verbrennungskammer KS eine aktive Schicht, die eine Schicht eines thermischen Puffers BT ist aufgebracht wird und der Verbrennungskammerring P mit der aufgebrachten Schicht eines thermischen Puffers BT danach in der Verbrennungskammer KS zwischen dem Kolben KT und dem Kopf KG platziert wird. Im Motorbetriebszyklus werden überschüssige Wärmeportionen auf dem ersten Pufferungspfad S 1 zyklisch gepuffert, auf dem in der Zone der Zündung und intensiven Verbrennung des Gemisches Wärme zu dem thermischen Puffer BT aufgenommen wird und der Verbrennungskammerinhalt KZ danach, wenn seine Temperaturen gesunken sind, durch diese Wärme aufgeheizt wird. Eine Zunahme des Verdichtungsgrades, die durch Platzieren eines zusätzlichen Bauelements in der Verbrennungskammer KS und die daraus folgende Verkleinerung ihres Volumens entstanden ist. wird durch eine Verlängerung der Ansaugöffnungszeit korrigiert. Gleichzeitig werden in der Einrichtung für die Regulierung der Außenkühlung des Verbrennungskammerinhalts KZ die Einstellungen der Kühlungsintensität gesenkt, wodurch die Wärmeportionen, die durch den thermischen Puffer BT zyklisch gepuffert werden, vergrößert werden und die Wärmepoitionen, die der Kühleinrichtung zugeführt werden, verkleinert werden.

Beispiel 64

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 63 mit dem Unterschied, dass an dem Verbrennungskammerring P außerhalb der Verbrennungskammer KS eine aktive Isolatorschicht BI angebracht wird, und nach dem Platzieren des Verbrennungskammerringes P mit der aufgebrachten Isolatorschicht BI in der Verbrennungskammer KS werden im Motorbetriebszyklus durch die hohe Temperatur der Oberfläche der Iso!atorschicht BI, die durch Speicherung von Wärme in den aufeinander folgenden Motorbetriebszyklen entstanden ist, sowie durch die Form der Stütze PA und des Rahmens PC, auf denen die Isolatorschicht BI aufgebracht wurde, die Zündung des Gemisches und die Flammenfront gestaltet.

Durch einen ovalen Rahmen PC mit einer darauf aufgebrachten aktiven Isolatorschicht BI wird eine ovale Flammenfront mit einer unterschiedlichen Zeit, die die Flammenfront von der Zündungszone bis zum Erreichen der mittleren Zone der Verbrennungskammer KS braucht, gestaltet, also wird die Zeit der Verbrennung des Gemisches verlängert und wird der Arbeitsdruck angeglichen.

Beispiel 65

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 63 mit dem Unterschied, dass die Stütze PA des Verbrennungskammerringes P in Spielanpassung zu dem Zylinder KC der Verbrennungskammer KS ausgeführt wird, wobei der Verbrennungskammerring P derart in der Verbrennungskammer KS platziert wird, dass die Ringachse PX mit der Zylinderachse KX möglichst gleichlaufend äst. Im Motorbetriebszyklus wird dem Verbrennungskammerring P durch elastische Zusammenstöße der Stütze PA abwechselnd mit dem Kopf KG und dem Kolben KT eine Hin- und Herbewegung entlang der Zylinderachse KX erteilt, und durch Einwirkung des Verbrennungskammerinhalts KZ auf die Schaufeln PT werden dem Verbrennungskammerring P Rotationsbewegungen um die Ringachse PX erteilt. Durch die Bewegungen des Verbrennungskammerringes P wird der Verbrennungskammerinhalt KZ vereinheitlicht, wird die Intensität der Wärmeübertragung zwischen dem Verbrennungskammerinhalt KZ und der Schicht eines thermischen Puffers BT erhöht sowie wird die Lage der Ringachse PX in der Zylinderachse KX stabilisiert.

Beispiel 66

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 65 mit dem Unterschied, dass durch Flügel PS mit symmetrischer Skelettlinie, deren Sehne parallel zu der Ringachse PX eingestellt wird und durch die in dem Verbrennungskammerinhalt KZ eine aerodynamische Kraft mit konstanter Richtung unabhängig von der Strömungsrichtung, also unabhängig von der Richtung der Hin- und Herbewegung des Verbrennungskammerringes P, erzeugt wird, dem Verbrennungskammerring P eine unidirektionale Rotationsbewegung um die Ringachse PX erteilt wird. Gleichzeitig werden mittels der Flügel PS, die ein Tragflächenprofil haben, wobei die Sehnen dieser Flügel PS unter einem Anstellwinkel zu einer Fläche, die sich senkrecht zu der geometrischen Ringachse PX erstreckt und durch geometrische Kreise des Verbrennungskammerringes P festgelegt ist, eingestellt werden, und durch die im Verbrennungskammerinhalt KZ ein aerodynamischer Auftrieb erzeugt wird, die Kräfte der elastischen Zusammenstöße der Stütze PA mit dem Kopf KG und dem Kolben KT beschränkt.

Beispiel 67

Das Verfahren zur Wärmeübertragung in der aktiven Verbrennungskammer verläuft wie im Beispiel 65 mit dem Unterschied, dass dem Verbrennungskammerring P durch Ausrichtung des Ladungsstrahls einschließlich der Einspritzung von Kraftstoff und Oxidati onsm ittel auf den Kranz PB eine Rotationsbewegung erteilt wird. Bezugszeichenliste:

BI - Isolatorschicht,

BT - thermischer Puffer.

BZ - Pufferkörner,

CC - Kühlungskanal,

CH - Außengekühlte Wand,

CV - Kühlungsventil,

DD - Außenerhitzte Wand,

DS - Abgaskanal,

DV - Abgasventil,

EB - Pufferelement,

IT - Thermischer Isolator,

KC - Zylinder,

KG - Kopf,

S - Verbrennungskammer,

KT - Kolben,

KX - ZyÜnderachse,

KZ - Verbrennungskammerinhalt,

NZ - Ladungsbefeuchter,

OA - Abschirmung für adiabatische Umwandlung,

P - Verbrennungskammerring,

PA - Stütze,

PB - Kranz,

PC - Rahmen,

PG - N tz,

PH - Arm,

PK - Gitter,

PL - Kopfverbindungsstück,

PN - Kolbenverbindungsstück,

PO - Oberer Stoßdämpfer,

PP - Unterer Stoßdämpfer,

PS - Flügel,

PT - Schaufel,

PX - Ringachse,

Pm - Trennfläche,

S l - Erster Pufferungspfad,

S2 - Zweiter Pufferungspfad,

S3 - Dritter Pufferungspfad,

T - Temperatur des Verbrennungskammerinhalts,

TA - Zone intensiver Umwandlung, TH - Spitzentemperaturzone.

TK - Endtemperaturzone,

Tm - Trenntemperatur,

WS - Binderschicht,,

ZP - Zündungsgestaltungszone,

ZT - Temperaturaußengestaltungszone, - Kurbelwellendrehwinkel, am - Trenndrehwinkel,

d - Diagonale der Stütze, w - Innendurchmesser des Zylinders, z - Außendurchmesser der Stütze.