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Arbeitsverfahren für Verbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für Verbrennungskraftmaschinen, das darin besteht, dass zuerst der eine der beiden zur Verbrennung erforderlichen und ausserhalb des Arbeitszylinders verdichteten Bestandteile der Ladung, also entweder die Druckluft oder das verdichtete Brenngas, in den Arbeitszylinder fertig verdichtet eingeführt wird und nachher in diesen Bestandteil der andere Bestandteil mit Überdruck unter gleichzeitiger Regelung eingeleitet wird. Die erforderliche Zündtemperatur wird jedoch erst im Arbeitszylinder durch irgend eine bekannte Zündvorrichtung erzeugt, d. h. der Brennstoff und die Luft werden beide bis zum Verbrennungsraume unter der Zündtemperatur gehalten. Die nacheinander erfolgende Einführung der Ladebestandteile in den Arbeitszylinder findet etwa im Totpunkt statt.
Die beiden Ladebestandteile (Luft und Brennstoff) sind daher vorher ausserhalb des Arbeitszylinders auf entsprechende Drücke zu verdichten. Nach der Verdichtung können sie auch noch vorgewärmt werden ; es muss jedoch sowohl bei der Verdichtung als auch bei der Vorwärmung die Temperatur der Bestandteile noch so niedrig bleiben, dass man die betreffenden Gase noch durch Leitungen und Ventile befördern kann, also jedenfalls unter der Zündtemperatur.
Die Bestandteile einer Ladung sind im allgemeinen einerseits die atmosphärische Luft, andererseits das zur Verwendung kommende Bronngas. Es kann aber auch vorkommen, dass die atmosphärische Luft entweder mit neutralen Gasen (z. B. Verbrennungsrückständen) verdünnt oder mit anderen oxydierenden Gasen (z. B. Sauerstoff) angereichert ist ; oder auch dass der Luft Dämpfe, etwa Wasserdämpfe, beigemischt sind.
Ferner kann es vorkommen, dass das Brenngas nicht ein einfaches Gas wie Leuchtgas, Generatorgas etc. allein ist, rundern aus Gemischen verschiedener Gase oder von Gasen mit flüssigen oder pulverförmigen Brennstoffen besteht ; oder es kann aus verdampften, flüssigen Brennstoffen oder aus flüssigen Brennstoffen, die z. B. mit Luft oder Sauerstoff oder Verbrennungsrückständen oder irgend welchen Gasen vermengt sind, bestehen. Auch kann das Brenngas durch chemische Stoffe angereichert sein, die ihm mehr oder weniger die Eigenschaften eines Explosivstoffes mitteilen.
Zur Einführung des einen Bestandteiles, z. B. des Brenngases, unter Überdruck in den anderen im Zylinder abgesperrten Bestandteil, z. B. die Luft, dienen beliebige bekannte Einführvorrichtungen für gasförmige, flüssige oder pulverförmige Brennstoffe, wobei die Regelung des Verbrennungsvorganges mittels äusserer Steuerungsorgane stattfindet, und zwar durch Beeinflussung der Menge und Eintrittsgeschwindigkeit des Brennstoffstrahles in bekannter Weise. Bei flüssigen und pulverförmigen Brennstoffen kann insbesondere eines der bekannten Verfahren des Einblasens durch Luft, brennbare oder indifferente Gase Anwendung finden.
Man kann dabei, da die Verbindung des Zylinders mit dem Druckluftbehälter abgeschlossen ist, die Verbrennung nach irgend einer gewünschten Verbrennungskurve mit steigendem, konstantem oder abnehmendem Druck regeln. Die Zündungstemperatur der sich mischenden Bestandteile darf jedoch erst innerhalb des Arbeitsraumes des Zylinders erzeugt werden.
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während der Lufteinströmung und Verbrennung die Zündflamme zurückgedrängt und ausgelöscht wird, wodurch sogar die Gefahr von Explosionen in der Gaszuleitung und dem Gasbehälter entsteht ;
ist aber der Gasdruck"der Flamme höher als der Luftdruck, so wird während der Expansions- und Auspuffperiode eine heftige Stichflamme in den Zylinder geblasen, die, da os sich immer um beträchtliche Drücke handelt, entweder durch ihre eigene Gewalt ein Auslöschen der Flamme bewirkt oder, wenn das nicht eintritt, eine beträchtliche Wärmezufuhr zu unrichtigen Zeiten und damit grosse Brennstoffverschwendung und völlig unkontrollierbare Verbrennung im Gefolge hat.
Sobald in dem oben beschriebenen Verfahren die Zufuhr des zweiten Bestandteiles und damit die Verbrennung aufhört, expandieren die heissen Gase, soweit es die Zylinderabmessungen zulassen.
Bei sehr hohen Spannungen der verwendeten Druckluft ist es zweckmässig, nach ''rfolgtor Verbrennung nach dem beschriebenen Verfahren die Expansion in mehreren Zylindern nacheinander, also mehrstufig vor sich gehen zu lassen. In diesem Falle kann es aber vorkommen, dass die Verbrennungsgase am Ende der ersten Expansionsstufe noch so heiss sind, dass man sie nicht durch Ventile und Leitungen in einen zweiten Expansionszylinder führen kann ; um dies zu vermeiden, kann man die Brennstoffzufuhr ebenfalls auf din beiden (oder mehrere) Stufen verteilen ;
man führt dann im ersten Zylinder entsprechend dom vorliegenden Verfahren nur soviel Brenngase zu, dass die Temperatur am Ende der ersten Expansionsstufe unter die Zündtemperatur sinkt, d. h. ein Überleiten in den nächsten Zylinder gestattet, und führt in diesen, ebenfalls nach vorliegendem Verfahren, einen weiteren Toil von Brenngas zu, das dort wieder innerhalb des Zylinders sauf die Zündtemperatur gebracht wird, worauf auch hier die weitere Expansion vor sich geht.
Theoretisch ist es besser, den ganzen Brennstoff im ersten Zylinder zuzuführen ; aus don erwähnten praktischen Gründen aber und auch, um eine grössere Arbeitsleistung zu erzielen, empfiehlt sich häufig die geteilte Brennstoffzufuhr.
Da bei dem geschilderten Arbeitsverfahren bei starker Brennstoffzufuhr die Abgase noch sehr heiss sind, so kann man durch sie, statt durch eine fremde Wärmequelle, die
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vornehmen.