DE112008003944T5

DE112008003944T5 - Bootsmotor

Info

Publication number: DE112008003944T5
Application number: DE112008003944T
Authority: DE
Inventors: Elio Colautti
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2011-05-19
Also published as: WO2009078049A2; US8398444B2; US20110113750A1; CN102015440B; WO2009078049A3; CN102015440A

Abstract

Bootsmotor mit:
mindestens einer Verbrennungskammer (1), in der eine durch ein erstes Ventil (12) normalerweise geschlossene erste Öffnung (11) zum Zuführen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs ausgebildet ist, mindestens eine Zündkerze (20) zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs angeordnet ist und mindestens eine durch ein zweites Ventil (15) normalerweise geschlossene zweite Öffnung (14) zum Ausstoßen des durch Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs erhaltenen Abgases ausgebildet ist;
einer Einrichtung (2), die dazu geeignet ist, der mindestens einen Verbrennungskammer über die mindestens eine erste Öffnung das Luft-Kraftstoff-Gemisch zuzuführen; und
einer Steuereinrichtung (30), die dazu geeignet ist, die Zufuhreinrichtung zum Zuführen des Luft-Kraftstoff-Gemischs in die Verbrennungskammer zu steuern und den Zündvorgang der Zündkerze zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu steuern;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zufuhreinrichtung eine Düse (3) aufweist, die dazu geeignet ist, das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem derartigen Druck einzuspritzen, dass das erste Ventil der Kammer geöffnet wird, und dadurch dass, nachdem die erste Öffnung durch...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bootsmotor. Bootsmotoren zum Antreiben von Booten sind auf dem Fachgebiet bekannt. Wasserstrahlantriebssysteme sind ebenfalls bekannt. Diese Systeme verwenden normalerweise Wasserstrahl-Flügelpumpen, werden auf kleinen Booten eingesetzt und ermöglichen hohe Geschwindigkeiten und eine hohe Manövrierfähigkeit der Boote.
Diese Antriebssysteme sind jedoch sehr kompliziert und teuer.
Hinsichtlich des Stands der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bootsmotor bereitzustellen, der einfacher konstruiert ist als herkömmliche Bootsmotoren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Bootsmotor gelöst, mit: mindestens einer Verbrennungskammer, in der eine durch ein erstes Ventil normalerweise geschlossene erste Öffnung zum Zuführen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs ausgebildet ist, mindestens einer Zündkerze zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs, und mindestens einer durch ein zweites Ventil normalerweise geschlossene zweite Öffnung zum Ausstoßen des durch das Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs erhaltenen Abgases, einer Einrichtung, die dazu geeignet ist, der mindestens einen Verbrennungskammer über die mindestens eine erste Öffnung das Luft-Kraftstoff-Gemisch zuzuführen, und einer Steuereinrichtung, die dazu geeignet ist, die Zufuhreinrichtung zum Zuführen des Luft-Kraftstoff-Gemischs in die Verbrennungskammer zu steuern und den Zündvorgang der Zündkerze zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinrichtung eine Düse aufweist, die dazu geeignet ist, das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem derartigen Druck auszuspritzen, dass das erste Ventil der Kammer geöffnet wird, und dadurch dass, nachdem die erste Öffnung durch das erste Ventil geschlossen wurde, das zweite Ventil zum Ausstoßen des Gases durch das Gas geöffnet werden kann, das durch die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Verbrennungskammer erzeugt wird, wobei die Verbrennungskammer mit mindestens einem Antriebsrohr integral ausgebildet ist, das in Wasser eingetaucht ist und dem das Gas von der Verbrennungskammer zugeführt wird, um das in dem mindestens einen Antriebsrohr vorhandene Wasser zu verdichten und auszustoßen, nachdem die zweite Öffnung durch das zweite Ventil geschlossen wurde.
Der Motor hat einen sehr geringen Verbrauch, weil für den Wasserstrahlantrieb keine kraftstoffbetriebene Pumpe erforderlich ist. Außerdem verbraucht der Motor kein Öl, weil keine Kolben oder Zylinder verwendet werden.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung einer praktischen Ausführungsform der Erfindung deutlich, die in den beigefügten Zeichnungen als nicht-einschränkendes Beispiel dargestellt ist; es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Bootsmotors;
2–5 schematische Vertikalschnittansichten des erfindungsgemäßen Bootsmotors in Phasen des Betriebs;
6 eine Ansicht eines im erfindungsgemäßen Bootsmotor verwendeten Ventils; und
7 eine Explosionsansicht des in 6 dargestellten Ventils.
Die 1–5 zeigen einen erfindungsgemäßen Bootsmotor. Der Motor ist ein Wasserstrahlantriebsmotor und weist ein normalerweise auf einem Boot angeordnetes Teil 100 und ein in Wasser eingetauchtes Teil 101 auf, wobei das Teil 100 das Motorteil ist, während das Teil 101 das Antriebsteil ist, das den Antrieb des Bootes ermöglicht.
Das Motorteil 100 weist zwei Verbrennungskammern 1 auf, denen durch eine bekannte Einspritzeinrichtung 2, die Düsen 3 zum Ausstoßen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs aufweist, das Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, wobei der Einspritzeinrichtung 2 Kraftstoff von einem Tank 5 und Luft von der Außenumgebung zugeführt wird, vorzugsweise gefiltert durch eine spezifische Reinigungseinrichtung. Insbesondere ist die Einspritzeinrichtung 2 dazu geeignet, das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu Öffnungen 11 der Kammern 1 hin zu spritzen, wobei ein Verbindungsabschnitt 21 dazu geeignet ist, die Einspritzeinrichtung 2 mit beiden Verbrennungskammern 1 zu verbinden.
Jede Öffnung 11 jeder Kammer 1 wird durch ein Ventil 12, dem eine elastische Einrichtung 13 zugeordnet ist, die die Öffnung 11 normalerweise geschlossen hält, normalerweise in einem geschlossenen Zustand gehalten. Der Druck des Luft-Kraftstoff-Gemisch-Sprühnebels ist derart, dass das durch die elastische Einrichtung 13 vorgespannte Ventil 12 geöffnet werden kann, wodurch das Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Kammer 1 eingeleitet werden kann.
Nachdem das Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Kammer 1 eingeleitet worden ist, schließt das Ventil 12 die Öffnung 11, woraufhin mit Hilfe eines durch eine Zündkerze 20 emittierten Funkens eine Verbrennung stattfindet; sowohl die Einspritzeinrichtung 2, als auch die Zündkerze 20 werden durch eine Steuereinrichtung 30 gesteuert, die die Spritzfrequenz des Luft-Kraftstoff-Gemischs, die Dosierung des einzuspritzenden Luft-Kraftstoff-Gemischs und die Zündfrequenz der Zündkerze bestimmt.
Die Steuereinrichtung 30 ist eine elektronische Einrichtung, kann von außen eingestellt werden und muss derart funktionieren, dass der Zündvorgang der Zündkerze mit einer vorgegebenen Verzögerung nach dem Einspritzbefehl für das Luft-Kraftstoff-Gemisch erfolgt. Die Steuereinrichtung 30 wird durch eine Batterie mit Energie versorgt und ist durch elektrische Drähte mit der Einspritzeinrichtung 2 und mit der Zündkerze 20 verbunden. Die Steuereinrichtung 30 ist ferner dazu geeignet, die Zufuhr und die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in den Kammern 1 auf eine wechselseitige Weise zu steuern. Die Steuereinrichtung 30 weist vorzugsweise einen Mikroprozessor und einen Speicher auf, in dem ein Programm gespeichert ist, und das ausgeführt wird, um die Zufuhrfrequenz des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu den Kammern 1 durch Steuern der Einspritzeinrichtung und die Verzögerung zwischen der Zufuhr des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu einer Kammer 1 und dem Zündvorgang der Zündkerze in der gleichen Kammer 1 einzustellen. Die Steuereinrichtung 30 ist dazu geeignet, die Einspritzeinrichtung 2 zum Zuführen des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu jeder Kammer 1 nach einem vorgegebenen Zeitintervall zu steuern, um den Gasausstoß zu ermöglichen. D. h., die Steuereinrichtung 30 ist dazu geeignet, das Luft-Kraftstoff-Gemisch in regelmäßigen Intervallen in die Kammer einzuleiten, gemäß denen die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, der Ausstoß des erzeugten Gases durch die Öffnung 14 und das Schließen der Öffnung 14 ermöglicht wird.
Das durch die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugte Gas dehnt sich in der Kammer 1 aus und wird über die Öffnung 14 ausgegeben, die durch ein Ventil 15 normalerweise geschlossen gehalten wird, dem die elastische Einrichtung 16 zugeordnet ist. Der Gasdruck ist derart, dass das durch die elastische Einrichtung 16 vorgespannte Ventil 15 geöffnet und das Gas aus der Kammer 1 ausgegeben werden kann. Nachdem das Gas ausgegeben worden ist, schließt das Ventil 15 die Öffnung 14.
Das Gas wird vom Motorteil 101 ausgegeben, das in Wasser eingetaucht ist. Das Teil 101 weist eine weitere offene Kammer 50 auf und ist über ein Verbindungsstück 40 mit den Kammern 1 verbunden. Die Kammer 50 weist ein Auslassrohr 51 mit einem an der Unterseite der Kammer 50 angeordneten Abschnitt 52 auf, wobei der Abschnitt 52 mehrere Drehsegmente 53 aufweist, die hin- und her beweglich nacheinander angeordnet sind. Die Kammer 50 enthält in ihrem Inneren Wasser, und die Segmente 53 im Abschnitt 52 sind derart angeordnet, dass der Wassereintritt in die Kammer 50 normalerweise verhindert wird.
Der Ausstoß des Gases von der Kammer 1 veranlasst einen Wasserausstoß nur vom Rohr 51 aufgrund der Druckwirkung des Gases derart, dass das ausgestoßene Wasser einen Antrieb des Bootes ermöglicht. Nachdem das Gas von der Kammer 1 ausgegeben worden ist, wird das Ventil 15 durch die elastische Einrichtung 16 geschlossen.
Der durch die Wirkung der Druck- oder Schubkraft des Gases auf das Wasser in der Kammer 50 erzeugte Unterdruck ermöglicht eine Drehbewegung der Segmente 53 im Abschnitt 52, wodurch Wasser in die Kammer 50 eingeleitet wird.
Der Abschnitt 101 ist mit den beiden Kammern 1 verbunden, so dass dem Abschnitt 101 durch die beiden Kammern 1 abwechselnd Gas zugeführt wird.
Die Größe des Auslassrohrs 51 muss derart bemessen sein, dass ein leistungsstarker Wasserstrahl für den Antrieb des Bootes erzeugt wird. Dies muss gemäß der Größe des Bootes bestimmt werden. Beispielsweise wird bei einem Boot mit einer Länge von 2,60 m und einer Breite von 74 cm und einem Gewicht von etwa 100 kg eine geeignete Geschwindigkeit unter Verwendung von Auslassrohren 52 mit einer Länge von 77 cm und einer Breite von 5 cm erhalten. Die Frequenz für die Zufuhr des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu den Kammern 1 spielt bei der Bestimmung der Geschwindigkeit des Bootes ebenfalls eine Rolle; die Zufuhrfrequenz beträgt vorzugsweise 40 Einspritzungen pro Minute für jede Kammer 1. Die jeder Kammer 1 zuzuführende Einspritzmenge ist bekannt, d. h., sie entspricht einer in eine Verbrennungskammer eines Bootsmotors typischerweise eingespritzten Menge.
Die 6 und 7 zeigen das zum Schließen der Öffnungen 11 und 14 verwendete Ventil 12, 15. Das Ventil weist einen mit der entsprechenden Öffnung 11 oder 14 integral ausgebildeten festen Abschnitt 70 und einen beweglichen Abschnitt 71 auf, der durch eine elastische Einrichtung 72, vorzugsweise eine Feder, mit dem festen Teil verbunden ist, wobei der bewegliche Abschnitt 71 das Verschlusselement der Öffnungen 11 und 14 darstellt. Der bewegliche Abschnitt 71 schließt normalerweise die Öffnungen 11 und 14 durch die Vorspannung der Feder, wenn jedoch der auf den beweglichen Abschnitt 71 ausgeübte Gas- oder Fluiddruck die Federkraft überschreitet, öffnet das Ventil, so dass das Fluid oder Gas durch die Öffnung strömen kann. Die Ventile 12 und 15 können durch eine Flüssigkeit oder ein Gas, das auf eines der Ventile wirkt, nur in eine vorgegebene Richtung geöffnet werden, d. h. in die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs oder des Gases. Die Ventile können nicht von der Innenseite oder von der Außenseite der Verbrennungskammer in eine Richtung geöffnet werden, die der Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs bzw. des Gases entgegengerichtet ist, wie in den 2–5 dargestellt ist.
Zusammenfassung
Bootsmotor
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Bootsmotor bereitgestellt, mit: mindestens einer Verbrennungskammer (1), in der eine durch ein erstes Ventil (12) normalerweise geschlossene erste Öffnung (11) zum Zuführen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs ausgebildet ist, mindestens eine Zündkerze (20) zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs angeordnet ist und mindestens eine durch ein zweites Ventil (15) normalerweise geschlossene zweite Öffnung (14) zum Ausstoßen des durch Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs erhaltenen Abgases ausgebildet ist; einer Einrichtung (2), die dazu geeignet ist, der mindestens einen Verbrennungskammer über die mindestens eine erste Öffnung das Luft-Kraftstoff-Gemisch zuzuführen; und einer Steuereinrichtung (30), die dazu geeignet ist, die Zufuhreinrichtung zum Zuführen des Luft-Kraftstoff-Gemischs in die Verbrennungskammer zu steuern und den Zündvorgang der Zündkerze zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu steuern. Die Zufuhreinrichtung weist eine Düse (3) auf, die dazu geeignet ist, das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem derartigen Druck einzuspritzen, dass das erste Ventil der Kammer geöffnet wird, wobei, nachdem die erste Öffnung durch das erste Ventil geschlossen wurde, das zweite Ventil zum Ausstoßen des Gases durch das Gas geöffnet werden kann, das durch die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Verbrennungskammer erzeugt wird. Die Verbrennungskammer ist mit mindestens einem Antriebsrohr (51) integral ausgebildet, das in Wasser eingetaucht ist und dem das Gas von der Verbrennungskammer zugeführt wird, um das in dem mindestens einen Antriebsrohr vorhandene Wasser zu verdichten und auszustoßen, nachdem die zweite Öffnung durch das zweite Ventil geschlossen wurde.

Claims

Bootsmotor mit: mindestens einer Verbrennungskammer (1), in der eine durch ein erstes Ventil (12) normalerweise geschlossene erste Öffnung (11) zum Zuführen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs ausgebildet ist, mindestens eine Zündkerze (20) zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs angeordnet ist und mindestens eine durch ein zweites Ventil (15) normalerweise geschlossene zweite Öffnung (14) zum Ausstoßen des durch Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs erhaltenen Abgases ausgebildet ist; einer Einrichtung (2), die dazu geeignet ist, der mindestens einen Verbrennungskammer über die mindestens eine erste Öffnung das Luft-Kraftstoff-Gemisch zuzuführen; und einer Steuereinrichtung (30), die dazu geeignet ist, die Zufuhreinrichtung zum Zuführen des Luft-Kraftstoff-Gemischs in die Verbrennungskammer zu steuern und den Zündvorgang der Zündkerze zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu steuern; dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinrichtung eine Düse (3) aufweist, die dazu geeignet ist, das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem derartigen Druck einzuspritzen, dass das erste Ventil der Kammer geöffnet wird, und dadurch dass, nachdem die erste Öffnung durch das erste Ventil geschlossen wurde, das zweite Ventil zum Ausstoßen des Gases durch das Gas geöffnet werden kann, das durch die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Verbrennungskammer erzeugt wird, wobei die Verbrennungskammer mit mindestens einem Antriebsrohr (51) integral ausgebildet ist, das in Wasser eingetaucht ist und dem das Gas von der Verbrennungskammer zugeführt wird, um das in dem mindestens einen Antriebsrohr vorhandene Wasser zu verdichten und auszustoßen, nachdem die zweite Öffnung durch das zweite Ventil geschlossen wurde.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) dazu geeignet ist, die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Verbrennungskammer mit einer vorgegebenen Verzögerung zu steuern, nachdem der Zufuhreinrichtung (2) der Befehl zum Zuführen des Luft-Kraftstoff-Gemischs in die Verbrennungskammer zugeführt wurde.
Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor zwei Verbrennungskammern (1) aufweist, denen durch wechselseitig angesteuerte Zufuhreinrichtungen ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird.
Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor eine zwischen der zweiten Öffnung (14) der Verbrennungskammer und dem Antriebsrohr (51) angeordnete Hohlkammer (40, 50) aufweist, wobei die Hohlkammer normalerweise in Wasser eingetaucht ist und durch ein Segmentelement (52) geschlossen ist, wobei Segmente (53) sich aufgrund des durch den Ausstoß des Abgases durch das Antriebsrohr erzeugten Unterdrucks öffnen, so dass Wasser in die Hohlkammer eingeleitet wird.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Ventil nur in der Einlassrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs bzw. in der Auslassrichtung des Abgases von der Kammer geöffnet werden können.
Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Ventil einen mit der entsprechenden Öffnung der Verbrennungskammer integral ausgebildeten festen Abschnitt (70), einen beweglichen Abschnitt (71) zum Schließen der Öffnung und eine elastische Einrichtung (72) aufweisen, die dazu geeignet ist, den beweglichen Abschnitt derart vorzuspannen, dass die entsprechende Öffnung im geschlossenen Zustand gehalten wird, wobei der bewegliche Abschnitt dazu geeignet ist, die entsprechende Öffnung zu öffnen, wenn der Druck des Luft-Kraftstoff-Gemischs oder des Abgases derart ist, dass die Vorspannung der elastischen Einrichtung überwunden wird.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) dazu geeignet ist, die Zündung der Zündkerze mit einer Verzögerung nach der Zufuhr des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu steuern.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) dazu geeignet ist, die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Kammer in regelmäßigen Intervallen zu steuern, um die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, den Ausstoß des erzeugten Gases durch die zweite Öffnung und das Schließen der zweiten Öffnung zu ermöglichen.