DE2456837B2 - Brennkammer für Brennkraftmaschinen, insbesondere aufgeladene Dieselmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer mit einer Einrichtung zum Ei? deiten und Zerstäuben von unter Druck zugeführten flüssigem Brennstoff, die wenigstens eine in die Brennkammer mündende Einspritzöffnung enthält, und mit einer Einrichtung zum Einleiten von den Sauerstoffträger bildendem Gas für ein System zum Speisen von Brennkraftmaschinen, insbesondere aufgeladenen Dieselmotoren, die einen Turbolader und eine den Laderauslaß mit dem Turbineneinlaß verbindende Abzweigleitung enthalten, die eine abgeteilte Luftmenge zu der Turbine durchläßt, wobei die Brennkammer stromaufwärts von der Turbine angeordnet ist.

Eine derartige Brennkammer isjr beispielsweise aus der DE-OS 2317 128 bekannt. Der Brennstoff wird bei dieser bekannten Brennkammer durch eine Düse zerstäubt, so daß das Verhältnis Brennstoff zu Luft auf solche Werte beschränkt ist, bei denen noch eine ausreichende mechanische Zerstäubung stattfinden kann.

Aus der US-PS 3630024 ist eine Brenneranordnung bekannt, bei der der Brennstoff ausschließlich pneumatisch zerstäubt wird, so daß auch hier die Variationsbreite des Verhältnisses Brennstoff zu Luft auf diejenigen Werte begrenzt ist, bei denen eine pneumatische Zerstäubung ausreichend gute Ergebnisse liefert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist nun darin zu sehen, eine Brennkammer so auszubilden, daß auch erhebliche Schwankungen bei der Einleitung des Brennstoffes erreicht werden können, d. h., daß eine ausieichende Zerstäubung des Brennstoffes auch dann sichergestellt ist, wenn die Verhältnisse von Brennstoff zu Luft im Bereich von 1:50 oder 1:60 geändert werden sollen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Brennkammer so ausgebildet wird, daß je nach der Menge des zu zerstäubenden Brennstoffes eine pneumatische oder mechanische Zerstäubung auftritt. Die hierfür nötige Zerstäubungseinrichtung ist so ausgebildet, daß die unter Druck der Einspritzöffnung zugcliefcrtc Brennstoffmenge zwischen einem größten und einem kleinsten Wert schwankt, daß der

Querschnitt der Einspritzöffnung derart ausgebildet ist, daß die größte Brennstoffmenge bei voller Leistung der Brennstoffkamroer zerstäubt wird, während bei der kleinsten Brennstoffmenge die mechanische Zerstäubung ausbleibt und wenigstens eine Blasdüse vorgesehen ist, die in die Brennkammer in der Nähe der Einspritzöffnung mündet und von einer Einrichtung zum Einleiten von Luft unter Druck gespeist wird, wobei durch die Geschwindigkeit und die Strömungsmenge der durch die Blasdüse ausgelassenen Luft der Brennstoff pneumatisch zerstäubt wird, wenn die Strömungsmenge des Brennstoffs so gering ist, daß diese von der Einspritzöffnung nicht mehr ausreichend mechanisch zerstäubt wird.

Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind mehrere Luftblasdüsen vorgesehen, die etwa senkrecht zur Achse der Einspritzöffnung liegen. Das Einblasen durch diese Blasdüsen erfolgt zweckmäßig tangential, und die einzublasende Luft kann am Einlaß der Brennkraftmaschine entnommen werden, beispielsweise am Ausgang eines Kühlers, welcher von der Ladeluft vor ihrem Einlaß in die Brennkraftmaschine durchströmt wird.

Die Einspritzeinrichtung selbst ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Einspritzoffnung für den Brennstoff von einem kreisförmigen Teil umgeben wird, der in der Mitte eine öffnung aufweist und der außerdem an der dem Einspritzer zugewandten Seite Nuten aufweist, die die Luft bzw. den Sauerstoffträger so führen, daß um die Achse der Brennstoffdüse ein Wirbel entsteht.

Der rückwärtige Abschnitt der Brennkammer, in die der Brennstoff eingeführt wird, kann öffnungen aufweisen, durch die das den Sauerstoffträger bildende Gase eintreten und die Strömung in der Brennkammer beeinflussen kann.

Mit dieser gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Ausbildung einer Brennkammer können nun alle in der Praxis auftretenden Mengenverhältnisse von Brennstoff zu Luft erfaßt werden. So beträgt z. B. für eine Brennkammer eines Systems zur Speisung eines aufgeladenen Dieselmotors von größenordnungsmäßig 2200 kW die kleinste Brennstoffmenge zur Aufrechterhaltung des Bereitschaftsbetriebs der Brennkammer ungefähr 21/Std. Zur Erzielung einer mechanischen Zerstäubung müßte diese Menge unter einem relativen Druck von 0,8 Bar gegenüber dem in der Kammer herrschenden statischen Druck eingeführt werden. Die größte Brennstoffmenge für das Anlassen des Turbokompressoraggregats bei stillstehender Brennkraftmaschine und das Arbeiten dieser Brennkraftmaschine im Langsamlauf kann etwa 120 I/Std. erreichen. Diese Menge müßte dann unter einem relativen Druck von 3000 Bar eingeführt werden, was offensichtlich nicht realisierbar ist. Weiterhin müßte bei dem obigen Beispiel die Kalibrierung der öffnung, durch welche der Brennstoff eingeführt würde, einem Durchmesser von 0,2 mm entsprechen. Eine derartige öffnung kann sehr leicht durch Verunreinigungen verstopft und durch Verbrennungsrückstände verschmutzt werden.

Wenn die Brennkammer bei Vollastbetrieben wird, dann wird der Brennstoff ausschließlich mechanisch zerstäubt. Bei Teillastbetrieb wird der Brennstoff teils mechanisch, teils pneumatisch zerstäubt, und beim Bereitschaftsbetrieb wird der Brennstoff ausschließlich pneumatisch zerstäubt.

Hei der erfindungsgemäßcn Ausbildung der Kammer kann also die größte Brennstoffmenge, die für Vollast erforderlich ist, mechanisch ausreichend zerstäubt weiden, und die Verbrennung erfolgt in de» drei üblichen Zonen, nämlich in einer primären Ver-

ί brennungszone, in einer Zwischenzone und einer Verdünnungszone.

Wird für den Bereitschaftsbetrieb eine kleinste Brennstoffmenge benötigt, dann wird diese pneumatisch zerstäubt, und es kann Luft in solcher Menge

ι« zugeführt werden, daß das Brennstoff/Luftverhältnis so nahe dem stöchiometrischen Verhältnis liegt, daß die Verbrennung vollständig und stabil ist und insbesondere bei plötzlichen Änderungen des Betriebszustandes eine schnelle Rückkehr zum Betrieb der

ι ■ Kammer mit Vollast ermöglicht.

Im Übergangsbereich zwischen den beiden Betriebszuständen wird eine richtige, vollständige und stabile Verbrennung aufrechterhalten.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Kammer

-¹» bietet noch weiterhin den Vorteil, daß der Einspritzer ständig gekühlt wird, was die Bildung von Teer oder Koks in der Nähe dieser öffnung verhindert. Etwaige Ablagerungen von Ruß oder Verunreinigungen in der Nähe der Einspritzoffnung werden durch die vcn den

-· ι Blasdüsen gelieferten Luftströme fortgeblasen, so daß die öfi.iung sauber bleibt.

Da der Durchmesser der Einspritzoffnung für die größte Brennstoffmenge bestimmt ist, wird die Gefahr einer zufälligen Verstopfung dieser öffnung beträcht-

iii lieh herabgesetzt.

Die den Blasdüsen zuzuführende Luft wird zweckmäßig durch die Ladeluft der Brennkraftmaschine gebildet, die an einer Stelle des Ladesystems entnommen wird, an welcher der Druck so weit über dem in der

t". Brennkammer herrschenden statischen Druck liegt, daß Strömungsmenge und Geschwindigkeit der von den Blasdüsen gelieferten Luft ausreichen, um die pneumatische Zerstäubung des Brennstoffs im Bereitschaftsbetrieb sicherzustellen. Diese LuU wird

■in vorzugsweise hinter dem vorgesehenen Kühler vor der Zufuhr der Ladeluft zu dem Motor entnommen.

bine beispielsweise Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Brennkammer wild im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es

■r, zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Schnittansicht einer Brennkammer, die zu einem aufgeladenen Dieselmotor gehört und deren Hauptbestandteile schematisch dargestellt sind,

,ti Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Vorrichtung zur Einführung do Brennstoffs in diese Brennkammer,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der

Fig.:,

.-> Fig. 4 ein Schaubild der Veränderung der in diese Brennkammer eingeführten Brennstoffmenge Q in Funktion des Ladedrucks P,

Fig. 5 eine Schnittansicht der Brennkammer, welche die Ausbildune der Zerstäubung beim Betrieb der Wi Kammer mit voller Leistung zeigt,

Fig. ft eine Schnittansicht der Brennkammer, welche die Ausbildung der Zerstäubung bei Bereitschaftsbetrieb der Kammer zeigt.

Fig. 1 zeigt eine Antriebsanlage mit einer Dieselbrcnnkraftmaschinc 1 und seinem System zur Speisungmit Aufladung. Dieses System enthält einen Turbolader. Das dargestellte Aggregat umfaßt einen einzigen, von einer einzigen Turbine 3 angetriebenen

Turbolader 2. Es können natürlich auch mehrere Aggregate in Kaskade geschaltet sein, und die Turbine sowie der Turbolader können mehrstufig sein.

Die aus dem Turbolader 2 kommende Luft wird einerseits der Dieselbrennkraftmaschine 1 über einen Kühler 4 und andererseits einer Hilfsbrennkammer 5 über eine ständig offene Abzweigleitung 6 zugeführt, welche einen genügend großen Querschnitt hat, um der Kammer die ganze von dem Lader gelieferte und von der Brennkraftmaschine nicht absorbierte Luft im Stillstand und bei allen Betriebszuständen desselben zuzuführen. Die Brennkammer 5 empfängt außer der von dem Turbolader 2 kommenden Frischluft flüssigen Brennstoff durch eine Vorrichtung 12 zur Einspritzung von Brennstoff und die Abgase der Brennkraftmaschine 1 durch eine Leitung 53. Ihr Ausgang ist mit der Turbine 3 verbunden, welche somit die Abgase des Dieselmotors und die Verbrennungsgase der Kammer empfängt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird die an der Kammer ankommende Frischluft durch eine Regelvorrichtung 7 einerseits in eine Primärzone 9 der Kammer 5 eingeführte Primärluft 8 und andererseits in in eine hinter der Primärzone 9 liegende Verdünnungszone 11 der Brennkammer 5 eingeführte Sekundärluft unterteilt. Die durch eine Leitung 33 ankommenden Abgase werden durch öffnungen 11a in die Verdünnungszone 11 eingeführt.

Vor der Beschreibung der Vorrichtung 12 zur Einführung und Zerstäubung des Brennstoffs in der durch ein Flammrohr 17 begrenzten Primärzone der Brennkammer 5 sei auf das Schaubild der Fig. 4 Bezug genommen, das die Änderungen der Brennstoffmenge Q (in l/h) in Funktion des in Bar ausgedrückten Ladedrucks P zeigt.

Zum Anlassen des Turbokompressoraggregats bei stillstehender Brennkraftmaschine 1 und bis der von dem Turbolader gelieferte Druck 2 Bar erreicht, wird die Brennkammer mit der größten Brennstoffmenge (120 l/h) gespeist. Wenn dieser Druck von 2 Bar erreicht ist und bis er bis auf 3 Bar ansteigt (während die der Turbine von den Abgasen des Motors gelieferte Energie zunimmt, wobei gleichzeitig die Leistung des Motors von 0 auf etwa 20 bis 30% der höchsten Leistung desselben ansteigt), wird die Brennkammer mit einer Brennstoffmenge gespeist, die gleichmäßig von 120 l/h bs auf etwa 2 l/h abnimmt. Hierauf wird von einem Ladedruck P von 3 Bar an die Brennkammer auf den Bereitschaftsbetrieb gebracht und mit einer kleinsten Brennstoffmenge (2 l/h) gespeist. Man sieht also, daE sich die Brennstoffmenge in einem Verhältnis von 1:60 ändert.

Die Einführvorrichtung 12, die eine befriedigende Zerstäubung in dem ganzen Änderungsbereich der Brennstoffmenge gewährleistet, enthält hu wesentlichen Mittel zur Brennstoffeinspritzung und Luftführung, die nachstehend beschrieben sind. Die Mittel zum Einblasen von Luft zur Zerstäubung des Brennstoffs bei geringen Brennstoffmengen haben nichts mit den Mitteln zur Einführung der bei hoher thermischer Leistung der Kammer erforderlichen Verbrennungsluft und der Verdünnungsgase zu tun, sondern erfüllen eine ganz andere Aufgabe, wie dies weiter unten erläutert ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine einzige, in der Achse des Flammrohrs 17 ausgebildete Brennstoffeinspritzöffnung 13 vorgesehen. Diese öffnung ist in einem Einspritzer 24 ausgebildet, der mit einer Leitung 32 zur Zufuhr von Brennstoff von eine Pumpe 14 mit regelbarer Förderleistung enthaltenden Speisemitteln versehen ist.

Die bei der dargestellten Ausführungsform kreisförmige öffnung 13 besitzt einen folgenden Bedingungen entsprechenden Querschnitt:

- Diese Öffnung 13 hat einerseits einen so kleinen Durchmesser, daß der Brennstoff mechanisch zerstäubt wird, wenn die größte Menge desselben durch diese öffnung in die Kammer eingeführt wird;

- dieser Durchmesser hat einen höheren Wert als der, der gestatten würde, die mechanische Zerstäubung des Brennstoffs beizubehalten, wenn die Menge desselben am kleinsten ist, er ist jedoch so groß, daß ein mäßiger Druck von einigen zehn Bar ausreicht, um die größte Brennstoffmenge durch die öffnung einzuspritzen.

Die Mittel zur Speisung mit Brennstoff müssen natürlich diesen unter einem solchen Druck liefern können, daß die größte Brennstoffmenge durch die öffnung in die Kammer eingeführt wird, wenn diese Brennstoffmenge erforderlich ist. Dieser Druck ist jedoch offenbar erheblich kleiner als der, der erforderlich wäre, wenn man der öffnung einen so kleinen Wert gegeben hätte, daß die mechanische Zerstäubung bei geringen Brennstoffmengen aufrechterhalten fcuibt.

Diese beiden Bedingungen legen praktisch einen größten Wert und einen kleinsten Wert für den Querschnitt der öffnung fest. In diesem so begrenzten Bereich wird ein Querschnittsweit gewählt, der von dem Druck, welchen die verfügbare Pumpe liefern kann, und der Notwendigkeit, über dem der Schwelle der Filterung des Brennstoffs entsprechenden Querschnitt zu bleiben, abhängt.

Die Einspritzöffnung 13 ist im allgemeinen so ausgebildet, daß der Brennstoff je nachdem in Form eines hohlen oder vollen Kegels mit einer öffnung von 60° bis 90° mechanisch zerstäubt wird. Die innere geometrische Ausbildung dieser Einspritzöffnung 13 gestattet, dem Brennstoff eine Drehbewegung gemäß einer an sich bekannten Anordnung zu erteilen.

Die Mittel zum Einblasen von Luft enthalten wenigstens eine Blasdüse 15, die ständig mit Luft unter einem Druck gespeist wird, der höher als der in der Brennkammer 5 herrschende statische Druck ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind mehrere Blasdüsen 15 vorgesehen (Fig. 2 und 3). Diese Düsen ■ münden in die Brennkammer in der Nähe der Einspritzöffnung und haben eine solche Lage, dai> sie zu der Achse des Einspritzers 24 etwa senkrechte Luftstrahlen liefern. Sie sind mit einem System zur Speisung mit Luft verbunden, und die Düsen und das Spei-

> sesystem sind so ausgebildet, daß die Luftstrahlen eine solche Geschwindigkeit und eine solche Strömungsmenge haben, daß sie den eingespritzten Brennstoff bei geringen Brennstoffmengen und bei der kleinsten Menge desselben pneumatisch zerstäubt, bei welchen

ι die Einspritzöffnung keine mechanische Zerstäubung bewirken könnte. Ferner ist die Luftmenge so gewählt, daß sie eine vollständige stabile Verbrennung des Brennstoffs gewährleistet, wenn die Menge desselben am kleinsten ist oder in der Nähe ihres kleinsten Werts

> liegt.

Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform enthalten die Mittel zum Einblasen von Luft um den mittleren Einspritzer 24 herum eine durch die

Leitung 18 gespeiste und zu dem Einspritzer gleichachsig zylindrische Kammer 27. Diese Kammer trägt einen kreisförmigen Teil 25. welcher vor der E.'\nspritzöffnung angeordnet ist und eine mittlere Öffnung 26 aufweist, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Einspritzöffnung 13 und so groß ist. daf bei der mechanischen Zerstäubung der Strahl nicht die Wände der öffnung erfaßt. Der kreisförmige Teil 25 stützt sich an der konischen Vorderseite des Einspritzers 24 ab. Die Blasdüsen 15 sind in diesem kreisförmigen Teil 25 in Form von Nuten ausgebildet, welche in der sich an dem mittleren Einspritzer 24 abstützenden Seite ausgearbeitet sind. Die Blasdiisen liegen zweckmäßig tangential zu dem Umfang der Einspritzöffnung 13, wie in Fig. 3 dargestellt. Hierdurch wird die Wirksamkeit der von den Blasdiisen 15 gelieferten Luftströme durch Verbesserung der Wirbelbewegung in der Verbrennungszone gesteigert. Man erhält insbesondere beim Arbeiten mit pneumatischer Zerstäubung eine bessere Stabilität der Flamme durch Zentrifugieren des Luft-Brennstofifgemischs. Dieses Zentrifugieren gestattet, dem Winkel des Zerstäubungskegels beim Arbeiten mit pneumatischer Zerstäubung einen geeigneten Wert zu gel»en, wie dies weiter unten erläutert ist.

Die die Blasdüsen 15 der Einführvorrichtung 12 speisende Luft ist zweckmäßig Luft zur Aufladung des Motors. Bei der dargestellten Ausführungsform verbindet eine Leitung 18 die Blasdüse 15 mit einem Teil des Strömungskreises für die Luft zur Aufladung, in welchem diese bereits den Kühler 4 durchströmt hat, d. h. unmittelbar vor ihrer Zufuhr zu der Brennkraftmaschine 1.

Diese verdichtete kalte Luft kann durch eine Leitung 19 auf ein pneumatisches Organ 20 (Fig. 1) wirken, um ein in den Brennstoffkreis zwischen der Pumpe 14 und der Einführvorrichtung 12 angeordnetes Ventil 21 zu betätigen. Dieses pneumatische Organ 20 führt automatisch den Brennstoff in die Einführvorrichtung 12 ab, wenn der Brennstoffspeisedruck nicht mehr erzeugt wird. Hierdurch wird die Zersetzung und eine dadurch bedingte Verkokung oder Teerbildung des Brennstoffs vermieden, welcher in der Einführleitung bleibt, wenn die Brennstoffspeisung der Kammer abgestellt wird und die Brennkraftmaschine weiterläuft.

Die Vorrichtung der Fig. 1 enthält noch strömungsaufwärts von dem pneumatischen Organ 20 ein Elektroventil 22, welches bei der Zündung der Brennkammer 5 erregt und durch ein in der Verbrennungszone 9 angeordnetes wärmeempfindliches Element 23 gesteuert wird. Dieses wärmeempfindliche Element 23 unterbricht die Brennstoffzufuhr bei einem zufälligen Ausgehen der Brennkammer S. Die Steuerung kann auch von Hand erfolgen. Man kann so die Brennkammer nach Belieben abschalten.

Der Regler 7, der einerseits den Druckabfall der von dem Turbolader 2 zu der Brennkammer 5 durch die Abzweigleitung 6 strömenden Frischluft automatisch regeln und andererseits diese Frischluft in Primärluft und Sekundärluft unterteilen soll, kann insbesondere die in F ig. 1 dargestellte Ausbildung haben.

Dieser Regler 7 enthält erste Drosselmittel 34 mit veränderlichem Durchtrittsquerschnitt, welche so angeordnet sind, daß sie von der Sekundärluft 10 durchströmt werden und zwischen dem mit dem Turbolader 2 verbundenen strömungsaufwärts liegenden Abschnitt der Abzweigleitung 6 und dem mit der

Brennkammer 8 verbundenen strömungsabwärts liegenden Abschnitt eine Druckdifferenz AP erzeugen, die eine wachsende, zweckmäßig etwa lineare Funktion des in dem strömungsaufwärts liegenden Abschnitt der Leitung 6 herrschenden Drucks P ist, und zweite Drosselmittel 35 mit ebenfalls automatisch veränderlichem Durchtrittsquerschnitt, welche der Druckdifferenz AP ausgesetzt und so angeordnet sind, daß sie von der Primärluft durchströmt werden, wobei diese zweiten Drosselmittel 35 der Primärluft einen Druchtrittsquerschnitt bieten, der durch den Druck P—p gemäß einem im voraus bestimmten Gesetz bestimmt wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform werden die ersten Drosselmittel durch einen Zylinder 36 mit einem ringförmigen Drosselventil 37 gebildet, welches mit einem durch eine kegelstumpfförmige Wand des Gehäuses 38 des Reglers gebildeten festen Sitz zusammenwirkt. Die zweiten Drosselmittel 35 werden durch in dem Zylinder 36 ausgebildete öffnungen 39 und durch einen rohrförmigen Schieber 40 gebildet, welcher an dem Zylinder gleitet und je nach seiner Stellung an dem Zylinder die öffnungen 39 mehr oder weniger schließt. Dieser Schieber 40 besitzt einen Boden 41, so daß ein Kolben entsteht. Wie man sieht, ist er zwei entgegengesetzten Kräften unterworfen, von denen die eine durch die Zusammendrückung einer Feder 42 (deren Wirkung den Schieber in dem Sinn der öffnung der öffnungen 39 zu verschieben sucht) und die andere durch den strömungsabwärts von den öffnungen herrschenden Druck p-Ap gebildet wird.

Die an dem Regler 7 durch die Abzweigleitung 6 ankommende Frischluft wird so automatisch in Primärluft 8 und Sekundärluft 10 unterteilt, wobei das Verhältnis dieser Luftmengen durch den der Primärluft gebotenen Durchtrittsquerschnitt bestimmt wird.

Unter diesen Bedingungen ist offenbar beim Arbeiten der Kammer 5 mit Vollast, während die Brennstoffmenge ausreicht, damit eine mechanische Ze-.-stäubung stattfindet, der Ladedruck P verhältnismäßig klein. Infolgedessen ist der Druck der Luft zur Speisung der Blasdüsen kaum größer als der in der Kammer herrschende statische Druck. Wenn dagegen die Kammer 5 im Bereitschaftsbetrieb arbeitet, wobei der infolge der einfachen Tatsache des Antriebs der Turbine 3 durch die Abgase der Brennkraftmaschine 1 erhaltene Ladedruck ausreichend ist, sind der Ladedruck P sowie der durch den Regler 7 erzeugte Druckabfall Ap groß. Unter diesen Bedingungen ist die Druckdifferenz zwischen der Luft zur Speisung der Blasdüsen und dem statischen Druck der Kammer erheblich größer und kann 5 bis 20% des statischen Drucks erreichen, so daß die entsprechende Luftmenge die pneumatische Zerstäubung gewährleistet.

Die Zahl und der Querschnitt der Düsen 15 sind so gewählt, daß bei diesem Betriebszustand das Gemisch aus Luft und Brennstoff in der Nähe der Einspritzvorrichtung den Bedingungen eines stöchiometrischen Gemische so naheliegt, daß die Verbrennung vollständig und stabil ist.

Die Arbeitsweise einer mit einer derartigen Einführvorrichtung ausgerüsteten und mit einer öffnung 13 von 0,7 mm Durchmesser sowie mit acht Blasdüsen mit einem Gesamtquerschnitt von 12 mm² versehenen Brennkammer ist dann bei dem oben angegebenen Anwendungsbeispiel folgende:

1. Von 120 l/h bis zu 25 l/h wird der Brennstoff

mechanisch am Ausgangdcr Einspritzöffnung \Z zerstäubt, wobei der Brennstoffdruck strömungsaufwärts von der öffnung 13 von einem relativen Druck von 20 Bar (für 120 l/h) auf einen relativen Druck von 0,8 Bar (für 25 l/h) übergeht. Unter diesen Betriebsbedingungen ist die Geschwindigkeit der von den Blasdüsen 15 gelieferten Luftströme gegenüber der Geschwindigkeit der zerstäubten Brennstofftröpfchen nicht ausreichend, um eine merkliche Wirkung auf diese Tröpfchen zu haben. Die Ausbildung der Zerstäubung mit einer rein mechanischen Zerstäubung ist in Fig. 5 dargestellt. Die Verbrennung wird durch Bohrungen 16 stabilisiert, welche um die Primärzone 9 herum etwa an der Schnittstelle des Flammenrohrs 17 mit dem Verbrennungskegel ausgebildet sind. 2. Von 10 l/h bis zu 2 l/h wird die Brennstoffmenge pneumatisch durch die Wirkung der von den Blasdüsen 15 gelieferten Luftströme zerstäubt. Unter diesen Bedingungen ist die Durchtrittsgeschwindigkeit des Brennstoffs durch die Einspritzöffnung 13 gegenüber der Geschwindigkeit der von den Blasdüsen 15 gelieferten Luftströme vernachlässigbar. Die Ausbildung der Zerstäubung beim Arbeiten mit einer rein pneumatischen Zerstäubung ist in Fig. 6 dargestellt. Die Brennstoffmenge ist ebenfalls sehr gering, und die durch die Bohrungen 16 eintretende Luft würde den Brennstoff nicht erreichen, der daher mit der von den Blasdüsen 15 der Einführvorrichtung gelieferten Luft verbrannt werden muß. Wie oben ausgeführt, ist die Strömungsmenge dieser Luft so gewählt, daß das Luft-Brennstoffgemisch dem stöchiometrischen Gemisch so naheliegt, daß die Verbrennung vollständig und stabil erfolgt.

3. Von 25 l/h bis zu etwa H) l/h wird der Brennstoff gleichzeitig ..lechanisch am Ausgang der Einspritzöffnung 13 und pneumatisch durch die Wirkung der von den Blasdüsen 15 gelieferten Luftströme zerstäubt. Unter diesen Betriebsbedingungen ist die Geschwindigkeit der mechanisch zerstäubten Brennstofftröpfchen so gering, daß die Geschwindigkeit der durch die Blasdüsen gelieferten Luftströme eine Wirkung auf die Tröpfchen hat.

Bei einer gemischten mechanischen und pneumatischen Zerstäubung verläuft die Ausbildung der Zerstäubung zwischen den beiden in Fig. 5 und 6 dargestellten Formen. Bei Abnahme des Vorverdichtungsdrucks und beim Übergang von dem Betrieb mit pneumatischer Zerstäubung auf den Betrieb mit gemischter Zerstäubung nimmt das von der Flamme eingenommene Volumen zu. Wenn eine bedeutende Luftmenge durch die Bohrungen 16 einzutreten beginnt, sucht sich die Flamme um eine ringkörperförmige Rückstromzone herum festzusetzen.

Das Arbeiten mit gemischter Zerstäubung wird noch dadurch verbessert, daß an dem rückwärtigen Teil der Brennkammer mit Primärluft gespeiste öffnungen 28 ausgebildet werden, welche längs der Seitenwand der Kammer münden und vorzugsweise auf Achsen ausgebildet sind, welche einerseits in zu der Achse der Kammer parallelen Ebenen liegen und andererseits einen Winkel mit der Achse der Kammer bilden. Die primäre Verbrennungszone der Kammer kann dann mit einer zu der Achse der Kammer parallelen rotierenden Luftschicht gespeist werden. Diese Luftschicht bewirkt einerseits die Kühlung der Seitenwand der Kammer und trägt andererseits zur Verhinderung der Bildung von Ruß und Koks bei, insbesondere beim Arbeiten in einem Zwischenbetriebszustand, d. h. bei gemischter Zerstäubung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Brennkammer mit einer Einrichtung zum Einleiten und Zerstäuben von unter Druck zugeführtem flüssigen Brennstoff, die wenigstens eine in die Brennkammer mündende Einspritzöffnung enthält, und mit einer Einrichtung zum Einleiten von den Sauerstoffträger bildendem Gas, für ein System zum Speisen von Brennkraftmaschinen, insbesondere aufgeladenen Dieselmotoren, die einen Turbolader und eine den Laderauslaß mit dem Turbineneinlaß verbindende Abzweigleitung enthalten, die eine abgezweigte Luftmenge zu der Turbine durchläßt, wobei die Brennkammer stromaufwärts von der Turbine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Druck der Einspritzöffnung zugelieferte Brennstoffmenge zwischen einem größten und einem kleinsten IVsrt schwankt, daß der Querschnitt der Einspritzöisnung (13) derart ausgebildet ist, daß die größte Brennstoffmenge bei voller Leistung der Brennkammer (5) zerstäubt wird, während bei der kleinsten Brennstoffmenge die mechanische Zerstäubung ausbleibt, und wenigstens eine Blasdüse (15) vorgesehen ist, die in die Brennkammer (5) in der Nähe der Einspritzöffnung (13) mündet und von einer Einrichtung zum Einleiten von Luft unter Druck gespeist wird, wobei durch die Geschwindigkeit und die Strömungsmenge der durch die Blasdüse (15) ausgelassenen Luft der Brennstoff pneumatisch zerstäubt wird, wenn die Strömungsmenge des Br^nnstot.i so gering ist, daß diese von der Einspritiöffnune (13) nicht mehr aasreichend mechanisch zerstLubt wird.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung- und Zerstäubungseinrichtung mehrere etwa senkrecht zu der Achse der Einspritzöffnung (13) liegende Luftblasdüsen (15) aufweist.

3. Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasdüse oder die Blasdüsen (15) tangential zu dem Umfang der Einspritzöffnung (13) gerichtet sind.

4. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Mittel zur Entnahme der die Blasdüsen speisenden Luft an dem Einlaß der Brennkraftmaschine.

5. Brennkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Speisung der Blasdüsen (15) die Luft an dem Ausgang eines Kühlers (4) entnehmen, welcher von der Ladeluft vor ihrem Einlaß in die Brennkraftmaschine durchströmt wird.

6. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einleiten von Brennstoff (12) einen mittleren Einspritzer (24), in welchem die Einspritzöffnung (13) ausgebildet ist, ein kreisförmiges Teil (25), welches in seinem mittleren Abschnitt eine öffnung (26) aufweist, deren Durchmesser erheblich größer als der Durchmesser der Einspritzöffnung (13) ist, wobei dieses kreisförmige Teil senkrecht zu dem mittleren Einsprit/cr (24) angeordnet ist und sich an der Vor derseite desselben abstützt, wobei die Blasclüscn (15) in diesem kreisförmigen Teil (25) in Form von in seiner dem mittleren f^;insprit/er (24) zugc-

wandten Seite ausgearbeiteten Nuten gebildet sind, und eine den mittleren Einspritzer (24) und das kreisförmige Teil (25) umgebende Kammer (27), welche mit Luft unter Druck gespeist wird und mit den Nuten in Verbindung steht, aufweist.

7. Brennkammer nach einen* der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch durch die Wand des rückwärtigen Abschnitts der Brennkammer (5) gehende öffnungen (28) und Mittel zur Einführung des den Sauerstoffträger bildenden Gases in die Kammer durch diese Offnungen.

8. Brennkammer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitung (6) eine automatisch betätigbare Drosseleinrichtung enthält, die in der die Abzweigleitung durchströmenden Luft einen Druckabfall erzeugt, und daß die Luft in die Brennkammer (5) unter einem um 5 bis 9% höheren Druck als der statisch·; Druck eingespeist wird, der in der Brennkammer während des Betriebs mit einer geringen Brennstoffmenge herrscht.