Auf dieser Seite möchte ich Fragen beantworten, die mir über "Kommentare" von Ihnen übermittelt wurden
Ihre Kommentare:
Verehrter Erfinder, ich bin Motoreningenieur und beschäftige mich schon sehr lange mit Verbrennungsmotoren. Neue Ansätze und Erfindungen auf diesem Gebiet interessieren mich. Über motortalk.de bin ich auf den HHAB-Motor gestoßen. Für Studierende ist das sicher ein schönes, lehrreiches Projekt. Als ich weiterlas, dass an eine Weiterführung mittels Crowdfunding gedacht wird, entschloss ich mich, mir das Projekt genauer anzusehen (soweit per Internet möglich) und einen Kommentar dazu zu verfassen. Ich möchte niemandem was ausreden, ich stelle nur meine Gedanken zu dem Konzept und der Konstruktion zur Verfügung.
1. Gaswechsel: Sehr kurze Zeit, in der der Zylinder gespült werden kann; --> viel Restgas --> schlechte Verbrennung, wenig Leistung.
Wurde das mal durchgerechnet? Zum Vergleich könnte man die Verhältnisse beim klassischen Zweitaktmotor oder bei Zweitakt-Schiffsdieselmotoren hernehmen. Abgasführung:
Nein, da zu bin ich gar nicht in der Lage. Bei dem HHAB-Motor BKW ist es auch egal wieviel Restgas in dem Kolben enthalten bleibt, weil die passenden Gasmengen, bestehend aus Wasserstoff und Sauerstoff, direkt eingespritzt werden.
2. Nicht möglich wegen oszillierender Abgasaustrittsrohre. --> Lärm, --> keine Abgasnachbehandlung möglich, --> unkontrollierbare Ausbreitung und Kondensation der wasserdampfhaltigen Abgase.
Die Gase die aus dem Kolben austreten würden ohne passenden Schalldämpfer natürlich zu laut sein. Ich habe in meinen Zeichnungen einen entsprechenden Schalldämpfer nicht eingezeichnet. Eine Abgasnachbehandlung ist nicht notwendig, weil als Abgase Wasserdampf entsteht. Auch ein großer Vorteil des HHAB-Motor, das für die Abgasnachbehandlung keine Energie und Material benötigt wird.
3. Zufuhr der Brenngase: Nicht dargestellte Bauteile erheblicher Komplexität (getaktete Gasventile?), nicht dargelegte Steuerung/Regelung der Gasmengen (--> Lambda), fehlende Anordnung zur Durchmischung der Brenngase im Zylinder vor der Zündung.
Ja, da müsste man eine Art Comman Rail System vorschalten, in dem die Brenngase im passenden Mischungsverhältnis bereit gestellt werden.
4. Verbrennung und Steuerung: In dem ppt "HHAB-Motor-Lauf" wird eine recht gemütliche Druckerhöhung im Zylinder nach der Zündung angenommen. Wenn hier wirklich H2 und O2 zum Einsatz kommen sollen (=Knallgas), dann findet man dazu in der Literatur eine Detonationsgeschwindigkeit von 2820 m/s. Das ergibt destruktive Kräfte auf die doch eher filigranen Motorbauteile, mal abgesehen von der Geräuschentwicklung.
Da muss man die Gasmenge so anpassen das die Kräfte nicht zu groß werden, das ist ja eben auch der Vorteil bei der Nutzung von Wasserstoff/Sauerstoff-Gemisch und wird, denke ich, die Wirkungsgrad erhöhen.
5. Wie soll die Leistungsregelung erfolgen? Qualitätsregelung (nur H2-Zufuhr ändern)? Wie wird das dann mit der variablen Ventilsteuerung kombiniert? Zur Ansteuerung der Brenngaszufuhr und der Zündung müssen kontinuierlich Daten über die Kolbenposition vorliegen. Entsprechende Sensorik habe ich in den Skizzen nicht entdeckt. Wenn mit Hilfe des Zündzeitpunktes die Oszillationsbewegung kontrolliert werden soll (Frequenz, Amplitude, Laststeuerung/-Regelung) ist dazu eine anspruchsvolle Regelungsstrategie erforderlich. Dasselbe gilt für die saubere Synchronisierung mit einem Parallelzylinder.
Die Regelung ist nicht kompliziert. Eine schnelle und genaue Wegmessung ist technisch kein Problem. Die Ansteuerung der Brenngasmenge wird über eine gesteuerte Ventilöffnungszeitsteuerung geregelt. Ich denke das ein 16 Bit ARM-Controller dafür ausreicht. Wenn ich den Regelungsaufwand für den HHAB-Motor, mit dem notwendigen Regelungsaufwand für den DLR-Motor vergleiche, ist der Regelungsaufwand für den HHAB-Motor ein Kinderspiel
6. Weitere anspruchsvolle Komponenten zur elektrischen Energieabnahme und zur Realisierung des Motorstarts sind nicht dargestellt, gehören aber m.E. zur Beurteilung des Gesamtkonzepts dazu.
Die Energieabnahme geschieht über Lineargeneratoren, die direkt mit dem HHAB-Motor gekoppelt werden. Lösung gibt es schon, siehe DLR-Motor, Leistung pro Lineargenerator ca. 30 kW
7. Mechanik: Es ist richtig, dass der HHAB-Motor weniger bewegte Teile hat als ein herkömmlicher Verbrennungsmotor. Ja ca. 100 Teile also 200 für eine Komplette HHAB-Einheit (da sind schon Schrauben, Unterlegscheiben integriert.
8. Allerdings hat er enorm große Flächen mit mechanischer Reibung, zum Teil auch tribologisch schwierig (z.B. Flächenpressung der Ventilöffnungskeile). In Verbindung mit H2 entstehen zusätzliche Probleme mit kohlenstoffhaltigen Schmiermitteln.
Da der komplette Kolben über vier Lager gestützt wird, ist die Reibung genauso groß wie in einem herkömmlichen Viertaktmotor. Zusätzlich wird in dem Zwischenraum Zylinder-Kühler zyklisch von oben durch den Schlitz des Öffnungskeils Öl eingespritzt. Dieses Öl kommt vom Ölkühler und schmiert die Ventilöffnungsmechanik und gelangt dann unten aus dem Ventilöffnungsgehäuse in den Zwischenraum, wo es durch die Kolbenbewegung gleichmäßig an der Zylinderwand verteilt wird und so der Kolben ständig geschmiert wird. Das ist der große Vorteil vom HHAB-Motor, das er der einzigste Zweitaktmotor ist, wo die Abgase nicht die Kolbenschmierung unterbrechen.
9. finde ich einen angekoppelten Doppelkolbenkompressor, der synchron mitbewegt wird. Der verursacht ebenfalls erhebliche Reibverluste.
Lösung siehe oben. Dieser Kompressor ist nur notwendig für die HHAB-Mobilausführung (für die es schon weiterführende Ideen gibt.
10. Hinzu kommt die Antriebsleistung der Pumpen für Öl und Kühlwasser.
Wenn man das Vergleicht mit den Verlusten von herkömmlichen Verbrennungsmotoren, ist das unerheblich.
11. Bei der Führung und Abdichtung der Ventile würde ich auf Bauteile und Konstruktionselemente von herkömmlichen Viertaktmotoren zurückgreifen. Kolbenabdichtung:
12. Ich erkenne in den Skizzen nur einen Kolbenring zur Brennraumabdichtung. EIN Kolbenring kann entweder gegen Gas abdichten oder er ist als Ölabstreifring ausgebildet. Beim klassischen Zweitakter reicht ein Kompressionsring, der akzeptiert wegen der Mischungsschmierung aber auch gewisse Mengen Öl im Brennraum. Das kann beim HHAB nicht das Ziel sein.
in der aktuellen Variante gibt es zwei Kolbendichtringe des weiterem wird der Kolben ständig geschmiert.
13. Bei nur einem Kolbenring entsteht Blow-by-Gas in nennenswerter Menge. Das ist zwar bei H2-Betrieb weniger giftig als bei Benzinbetrieb, sollte trotzdem geordnet abgeführt werden, idealerweise in die Ansaugluft. Geht das bei der vorgeschlagenen Konstruktion? Temperaturen:
Ja, das Problem muss noch gelöst werden.
14. Auch, wenn die maximale Abgastemperatur auf nur 450°C geschätzt wird, ist das für die Auslassventile und den Kolben anspruchsvoll. Die Ventile können ja nur in den ebenfalls nicht wirklich kalten Kolben Wärme abführen.
Ja, das ist das eigentliche Problem des HHAB-Motors (darauf wurde ich schon von der Firma FEV in Aachen hingewiesen) Nach dem Besuch musste ich erst ein halben Jahr nachdenken, bis ich eine mögliche Lösung gefunden hatte: a. Es wurde ein zusätzlicher Kolbenkühler integriert, das wird aber nicht ausreichen. b. Man kühlt das Öl, dass man in das Ventilöffnungsgehäuse spritz, weit genug ab. c. Man kleidet den Innenraum des Kolbens mit Keramik (Hitzekachel Raumfahrt) aus.
15. Maschinendynamik: Auch bei der Anordnung von zwei parallel gegenläufig gesteuerten Doppelzylindern entstehen freie Massenmomente (-> Vibration). Die würden nur verschwinden, wenn die Einheiten linear hintereinander gebaut würden. Kompakt ist das dann aber nicht mehr.
In der 2er Variante sind sie linear hintereinander gebaut Größe dann L x B x H ca. (1600 x 200 x 200)mm oder L x B x H ca. (1200 x 450 x 200)mm, das entspricht einem 8 Zylinder Viertaktmotor mit einem Hubraum von 1700 ccm³ und einer Leistung von 120 kW. Oder in der 4er Variante, bei dem vier HHAB-Motoren parallel angeordnet werden, wo bei die beiden inneren Motoren antizyklisch mit den beiden äußeren laufen. An ihnen sind 8 Lineargeneratoren gekoppelt also eine Leistung von ca. 240 kW L x B x H ca. (1000 x 750 x 300) mm, das entspricht einem 16 Zylinder Viertaktmotor mit einem Hubraum 3400 ccm³
16. Der Umgang mit H2 erfordert spezielle Sicherheitsmaßnahmen; es muss z.B. gewährleistet sein, dass bei jedweder Leckage (oder Zündaussetzer) das Wasserstoffgas ungehindert und in nicht brennbarer Konzentration nach oben aufsteigen kann.
Das ist richtig Bei den ersten benzinbetriebenen Autos in England musste auch immer ein Mann mit roter Fahne vorweg gehen. Übrigens, 1 kg Wasserstoff entsprechen 3,74 Liter Benzin, Energietechnisch (1kg Wasserstoff 33,3 kWh, 1 Liter Benzin 8.9 kWh)
17. Angesichts der erkennbaren Begeisterung für die HHAB-Erfindung tut es mir leid, aber mein Geld würde ich dafür nicht zur Verfügung stellen. Gruß Werner ????
Ich auch nicht, kann ich mir nicht leisten. Außerdem werde ich jetzt 65 habe meine Firma gut verkauft und habe jetzt nicht noch vor mir das an zu tun.
Wenn man sich diesen doch sehr ausführlichen Kommentar durchliest, über den ich mich riesig gefreut habe, endlich mal einer der sich das richtig angesehen hat, fällt einst auf. Werner sagt nicht, das der Motor nicht funktionieren kann. Genauso wie der Professor aus Aachen, der nur, richtigerweise darauf hinweist, das eine serienreife Entwicklung ca. 4 Jahre dauern würde und ca. 20 – 40 Millionen Euro kostet.