Beispielsweise lautet die stöchiometrische Verbrennungsgleichung fiir ein mit Siliciumpulver vermischtes Heptasilan Si7Hl6 mit Luft, die aus 20% Sauerstoff und 80% Stickstoff besteht : 16 H + 4 02---> 8 H20 ; (Gleichung 1) 7 Si + 16 N2 + 17 dispergierte Si- 8 Si3N4. (Gleichung 2) Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu beschreiben, um in Ergänzung zur DE PS 196 12 507 ein-und dieselbe Welle primär mit einem Exp- losionsmotor und zusätzlich sekundär über die mechanischen Rotationskräfte an- zutreiben, die in einer angeschlossenen Turbinenkammer entstehen, in der die sehr heißen Verbrennungsgase aus dem Explosionsmotor mit aus der Atmosphäre an- gesaugter kalter Luft vermischt und so gekühlt werden. Das dabei entstehende staubförmige Silicumnitrid wird aufgefangen und anschließend, wie mit Patent- anmeldung 100 48 472.7 vom 29.09.00 bekannt, zu Ammoniak weiterverarbeitet.

Eine Mischung aus Luft und nicht selbstentzündlichem Höheren Silan hat die Ei- genschaft, bei Kompression sofort zu zünden. Daher kann in einem mit Silan be- triebenen Explosionsmotor auf einen Zündfunken verzichtet werden. Der Unter- schied zu einem herkömmlichen Dieselmotor besteht darin, daß auf die zur Zün- dung eines Diesel-Luft-Gemisches nötigen hohen Drücke verzichtet werden kann, andererseits aber der Silandieselkraftstoff nicht während der Kompressionsphase eingespritzt werden darf, da er sonst frühzeitig mit der Luft zündet. Stattdessen wird das Silanöl erst zur Zeit der maximalen Kompression des Arbeitsraumvolu- mens mit hohem Druck eingespritzt und zündet instantan (s. Figur 2A, b).

Herkömmliche Wankelmotoren im Speziellen haben den zusätzlichen Nachteil, daß der Arbeitsraum schlecht abgedichtet ist, so daß durch die nötigen hohen Drücke der KohlenstoBHieselbetrieb praktisch unmöglich ist.

Die Verbrennungstemperatur innerhalb des Explosionsmotors ist beim Betrieb mit Silanen sehr hoch, da der Stickstoff nicht wie bei herkömmlichen Verbrennungs- reaktionen als inertes, passives Gas die Reaktion insgesamt kühlt, sondern wie ein Oxidator wirkt, also zusätzliche Verbennungswärme liefert. Als Verbrennungs- produkt entsteht Wasser H2O sowie Siliciumnitrid Si3N4. Deswegen muß der Mo- torinnenraum mit Keramik beschichtet sein. Siliciumnitrid wird aufgrund seiner Härte und Verschleiß-sowie Hitzebeständigkeit bis 1900 ° C aber gerade als Werkstoff für Turbinen-und Motorbau eingesetzt. Beschichtet man nun die an die Arbeitsräume angrenzenden Motorteile mit Siliciumnitrid, so bestehen die Moto- rinnenwände aus derselben Substanz wie das im Motorinnenraum kontinuierlich erzeugte Verbrennungsprodukt Si3N4. Da die Motorteile von außen gekühlt wer- den, bildet sich an der Motorinnenwand eine Art fest-flüssiger Grenzschicht aus, in der der Stoff Siliziumnitrid bei Temperaturen bis zu 1900 ° C in verschieden Phasen vorliegt. Weil Siliciumnitrid aber durch die ständige Neuerzeugung stets im Überfluss vorhanden ist, kommt es nicht zu einem mechanischen Abrieb der Motorwände. Gleichzeitig wirkt die Grenzschicht als Dichtungs-bzw. Schmier- mittel.

Da herkömmliche Explosionsmotoren bei wesentlich niedrigeren Temperaturen arbeiten, ist der Wirkungsgrad beim beschriebenen Silan-Explosionsmotor we- sentlich höher.

Die Menge des eingespritzten Silanöls richtet sich stöchiometrisch nach der Menge des Sauerstoffs aus der angesaugten Luft, damit Siliciummonoxidbildung un- terbleibt. Vom 80% igen Luftstickstoffanteil der angesaugten Luft bleibt deshalb der überwiegende Teil von der Reaktion mit dem Silan unbeeinträchtigt. Dieser reagiert Stattdessen mit zusätzlich eingespeistem Siliciumpulver ab. (siehe Reakti- onsgleichungen I und 2).

Dieses Siliciumpulver kann entweder als Dispersion zusammen mit dem Silan eingespritzt werden, oder es wird bereits während der Kompressionsphase zu- sammen mit Luft eingeblasen, oder aber als Dispersion mit Wasser (s. Figur 1B, b).

Daneben kann zusätzliches Wasser eine Überhitzung des Motors verhindern und leistet gleichzeitig durch Verdampfen zusätzliche Arbeit.

Es ist darauf zu achten, daß die Gesamtmenge Silicium bei jedem Verbrennungs- vorgang jeweils nicht größer als die Gesatntstickstoffinenge ist, da sonst Silicium übrigbliebe, das zu Abrieb führen könnte. Dies ist insbesondere während einer Kaltstartphase von Wichtigkeit.

Die ersten beiden Arbeitsgänge l und 2 des Silan-Wankelmotors sind in Figur 1, die Arbeitsgänge 3 und 4 in Figur 2 schematisch dargestellt. Der zentrale, dreieckige Kreiskolben rotiert darin gegen den Uhrzeigersinn. Die drei Seiten des Kreiskolbens sind durch die Buchstaben a, b und c gekennzeichnet und bilden mit der Brennkammerwand jeweils drei Teilbereiche. In diesen Bereichen finden im Laufe der Rotation des Kreiskolbens nacheinander verschiedene Pro- zesse statt, die in der Zeichnung angegeben sind. Nach Arbeitsgang 4 ist der Verbrennungszyklus beendet. Der nächste beginnt wieder mit Arbeitsgang l.

Die aus dem Explosionsmotor ausgestoßenen Verbrennungsprodukte haben noch enorme Temperatur. Um diese Energie auszunutzen, werden im zweiten Teil des Motors die heißen Verbrennungsgase mit der vielfachen Menge komprimierter, kalter Luft vermischt. Dieses Gemisch betreibt zur zusätzlichen Energieerzeugung eine Turbine, deren Welle mit der des Explosionsmotors gekoppelt ist.

Das so gekühlte Silciumnitrid kann deswegen anschließend aufgefangen bzw. gefiltert werden und gerät so nicht in die Atmosphäre, sondern in einen auswech- selbaren Auffangbehälter.

Zudem verbessert die Kopplung der Welle bei Verwendung eines Wankelmotors dessen Laufeigenschaften gerade bei kleinen Drehzahlen.