DE2513889C2

DE2513889C2 - Mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2513889C2
Application number: DE2513889A
Authority: DE
Inventors: Thierry Paris Andre-Talamon; Jean Melchior
Original assignee: Direction General pour lArmement DGA
Current assignee: Direction General pour lArmement DGA
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-27
Publication date: 1982-11-25
Also published as: PL108892B1; NO750753L; HU171875B; AR202747A1; NO823373L; ZA751944B; SE435646B; MY7800392A; FR2265979A1; NL162714B; NO152763C; AU7961775A; IL46940A; NL162714C; FR2265979B1; NO148460B; JPS50133317A; DE2513889A1; DK131475A; IL46940A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer solchen, durch die DE-OS 23 16 027 bekannten Brennkraftmaschine liegen die zweiten querschnittregelbaren Drosselmittel in bedeutendem Abstand stromaufwärts der Einmündung der zweiten Teilumblaseleitung in die Primärbrennzone der Hilfsbrennkammer; da aber die Eintrittsstelle der zweiten Teilumblaseleitung in die Primärbrennzone eine Querschnittsverengung — durch Umlenkung oder den Düsenkopf - aufweist, ist der Fall zweier hintereinander liegender Drosselstellen gegeben. Wenn die stromaufwärtige Drosselstelle einen Querschnitt S,_ur und die stromabwärtige einen Querschnitt S,b aufweisen, besteht für die Druckabfälle AP.„t und AP.h eines

diese Drosselstelle durchströmenden Gasstroms die Beziehung

Bei der bekannten Brennkraftmaschine ist der Querschnitt S,_b der stromabwärtigen Drosselstelle konstant während der Querschnmitt S₁Uf variabel ist Solange der Querschnitt S,_af groß ist, entsteht an der Stelle des Eintritts der Primärluft in die Primärbrennzone der Hilfsbrennkammer ein relativ großer Druckabfall dPib. so daß die Luft- und Kraftstoffstrahlen sich in effektiver Weise miteinander vermischen und die Verbrennung sich vollständig innerhalb der kurzen Primärbrennzone abspielt

Wenn aber der Querschnitt S_tuf klein eingeregelt ist so ergibt sich ein sehr kleiner Druckabfall AP»b, der bei einem Querschnittsverhältnis von angenommen 5:1 nur V25 des Druckabfalls 4P_tat ausmacht Es tritt dabei keine Turbulenz am Eintritt der Luft in die Primärbrennzone auf, so daß sich Brennstoff und Pruviärluft nur unzureichend vermischen und die Flamme sich verlängert wodurch Ablagerungen von Ruß und Koks an den Wänden der Hilfsbrennkammer auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 unter sämtlichen Betriebsbedingungen am Orte der Mündung der zweiten Teilumblaseleitung in die Primärbrennzone der Hilfsbrennkammer einen größtmöglichen Druckabfall zu erzeugen und dadurch in der Primärbrennzone unter allen Betriebsbedingungen eine optimale Turbulenz und damit die Voraussetzung für einen optimalen Brennvorgang zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1. Die übrigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der zweiten Drosselmittel. Dadurch, daß die zweiten querschnittsregelbarcn Drosselmittel an den Ort der Mündung der zweiten Teilumblaseleitung in die Primärbrennzone der Hilfsbrennkammer verlegt sind, tritt unter allen Betriebsbedingungen der volle Druckabfall am Eintritt der Primärluft in die Primärbrennzone auf, so daß dort unter allen Betriebsbedingungen Turbulenz erzeugt wird.

Bei der Brennkraftmaschine nach der US-PS 26 69 090 liegen die zweiten Drosselmittel fernab der Mündung der zweiten Teilumblaseleitung in die Primärbrennzone der Hilfsbrennkammer.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt In dieser zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer luftansaugenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine,

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in teilweise geschnittener Draufsicht, wobei verschiedene Teile mit denen der Ausführungsform nach Fig. 1 übereinstimmen,

Fig.3 einen Axialschnitt in vergrößertem Maßstab durch eine Hilfsbrennkammer, bei der die Regeleinrichtung zur Zuführung von Luft und Brennstoff entsprechend einer Variante der Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 2 ausgebildet ist,

Fig.4 eine geschnittene schaubildliche Darstellung es einer Hilfsbrennkammer, die eine Abänderung der Ausführungsform nach F i g. 3 darstellt,

Fig.5 und 6 schematische Darstellungen von Einzelheiten der Ausführungsform nach Fi g. 4, und

Fig.7 eine teilweise, geschnittene Draufsicht einer Brennkraftmaschine bei der die Hilfsbrennkammer entsprechend einer Variante der F i g. 3 ausgebildet ist Die luftansaugende und selbstzündcnde Brennkraftmaschine ist in den Fig. 1 und 2 mit dem Bezugszeichen

1 versehen und wird durch einen Turbolader aufgeladen, der einen Verdichter 2, eine Turbine 3, welche den Verdichter 2 über eine Welle 4 antreibt, und eine Umblaseleitung 5 umfaßt, die mit dem Auslaß des Verdichters 2 und dem Einlaß der Turbine 3 in Verbindung steht Der Strömungsweg der Luft und anderer Gasgemische ist durch Pfeile in den F i g. 1 und

2 angedeutet

Die Brennkraftmaschine umfaßt mehrere Arbeitskammern 6 (bei den in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen sind es drei Kammern) mit veränderbarem Volumen, die durch Einlaßleitungen 7 im allgemeinen über den stromaufwärts gelegenen Teil der UmbJaseleitung 5 mit dem Auslaß des Verdichters 2 und durch Auslaßleitungen 8 übr den stromabwärts gelegenen Teil der Umbiaseleitung 5 -nit dem Eintritt der Turbine 3 derart verbunden sind, daß die Arbeitskammern 6 zumindest mit einem Teil der Umblaseleitung 5 parallel geschaltet sind.

Die Brennkraftmaschine umfaßt außerdem eine Hilfsbrennkammer 9, die in Strömungsrichtung gesehen in eine Primärbrennzone 10, die durch die Umblaseleitung 5 mit Frischluft und durch ein Brennstoff-Versorgungssystem 11 mit Brennstoff versorgt wird, sowie eine Sekundärbrennzone 12 unterteilt ist, die mit Frischluft aus der Umblaseleitung 5 und mit Verbrennungsgasen aus den Auslaßleitungen 8 beaufschlagt wird - um die Verbrennung so vollständig und stabil wie möglich zu machen - und für den Antrieb der Turbine 3 heiße Gase liefert

Die Brennkraftmaschine umfaßt auch noch in der Umblaseleitung 5 erste querschnittsregelbare Drosselmittel 13, die zwischen der aus dem Verdichter 2 austretenden Luft und den in die Turbine 3 eintretenden Gasen einen Druckabfall zu erzeugen, der praktisch unabhängig ist von dem Luftdurchsatz in der Umblaseleitung 5 und dem durch den Verdichter 2 gelieferten Gesamtdurchsatz, der sich aber entsprechend dem stromaufwärts der ersten Drosselmittel 13 in der Umblaseleitung herrschenden Druck verändert

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, können die ersten Drosselmittel durch eine drehbare Klappe, einen verschiebbaren oder verschwenkbaren Schieber oder so eine ähnliche Einrichtung gebildet sein und sie werden durch einen Differentialkolben 14 mit zwei unterschiedlichen Kolben 15 und 16 gesteuert wobei eine Leitung 17 den stromaufwärts d-sr ersten Drosselmittel 13 in der Umh'/aseleitung 5 herrschenden Druck in den Raum zwischen die Kolben 15 und 16 überträgt An seiner gegenüberliegenden Fläche ist der Kolben 15 dem Atmosphärendruck ausgesetzt, während die gegenüberliegende Fläche des Kolbens 16 mit dem Druck beaufschlagt ist, der stromabwärts der ersten Drosselmittel 13 in der bmblaseleitung 5 herrscht wobei eine Leitung IQ diesen Druck zum Differentialkolben 14 überträgt; dieser ist in einem entsprechend ausgebildeten Differentialzylinder 19 verschiebbar gelagert, der fest angeordnet ist Die Anordnung, bestehend aus Zylinder 19, Kolben 14, den ersten Drosselmitteln 13 und der mechanischen Vernindung zwischen den ersten Drosselmitteln 13 und dem Differentialkolben 14, ist derart ausgelegt daß man das oben erwähnte Gesetz für

den Druckabfall beim Durchströmen der ersten Drosselmittel erhält.

Gemäß der Erfindung ist die Umblaseleitung S in zwei parallele Teilumblaseleitungen 5a und 5b unterteilt, von denen die erste Teilumblaseleitung 5a mit den ersten Drosselmitteln 13 versehen ist und stromabwärts hinter der Primärbrennzone IO einmündet und die zweite Teilumblaseleitung 5b mit der Primärbrennzone 10 durch zumindest eine öffnung 20 mit einem derartigen Querschnitt in Verbindung steht, daß sich der oben genannte Druckabfall praktisch auch stromaufwärts und stromabwärts dieser öffnung 20 einstellt; außerdem mündet das Brennstoff-Versorgungssystem 11 mit einer Einspritzdüse 21 in die Primärbrenrizone 10 in Höhe der Turbulenz ein, die durch den Eintritt der Luft durch die genannte öffnung entsteht. Es sei erwähnt, daß der obenerwähnte Druckabfall nicht auf den Durchgang der Luft durch die öffnung oder öffnungen 20 hervorgerufen wird, sondern durch die ersten Drosselmittel 13 erzeugt wird, da diese den Druckabfall unabhängig von dem Durchsatz erzeugen, der durch sie hindurchgeht.

Die Brennkraftmaschine umfaßt eine Regeleinrichtung, die in entsprechender Wechselbeziehung den Querschnitt der öffnung bzw. der öffnungen 20 und den geeigneten Durchsatz des Brennstoff-Versorgungssystems 11 verändert dahingehend, daß die Flamme in der Hilfsbrennkammer nicht erlischt und der Wirkungsgrad der Verbrennung verbessert wird. Gemäß der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 umfaßt die Regeleinrichtung ein Steuerglied 22, das schematisch durch einen Hebel angedeutet ist und in mechanischer Weise einerseits mit einer Schiebemuffe 23 und andererseits mit einer Düsennadel oder einem Ventilkörper 24 verbunden ist. Die Schiebemuffe 23 ist auf der äußeren Fläche eines Mantels 25 geführt, der das innere der Primärbrennzone 10 begrenzt und die zweite Teilumblaseleitung 5b der Umblaseleitung 5 absperrt, wobei der einzige freie Querschnitt für die Luft durch die öffnungen 20 hergestellt ist, die den Mantel 25 durchsetzen. Die Schiebemuffe 23 überdeckt die öffnungen 20 mehr oder weniger unter Bildung von zweiten querschnittsregelbaren Drosselmitteln. Der Ventilkörper 24 arbeitet mit einer Ventilöffnung 26 zusammen und regelt so deren geeigneten Querschnitt. Die Ventilöffnung 26 ist stromaufwärts durch eine Leitung 27 mit einer unter Druck stehenden Brennstoffquelle (nicht dargestellt) und stromabwärts durch eine Leitung 28 mit der Einspritzdüse 21 in der Hilfsbrennkammer 9 verbunden. Die Elemente 21, 24, 27 und 28bilden Teile des Brennstoff-Versorgungssystems 11.

Von der ersten Teilumblaseleitung 5a der Umblaseleitung 5 kann entweder stromabwärts der ersten Drosselmittel 13 in Fig.2 oder stromaufwärts dieser Einrichtung entsprechend F i g. 3 ein Kühlluftstrom für verschiedene Teile der Brennkraftmaschine abgezweigt werden, wobei dieser Kühlluftstrom stromabwärts am Eintritt in die Turbine 3 einmündet. Man benutzt vorteilhafterweise zu diesem Zweck zwei koaxiale Mantel 29 und 30 mit annähernd zylindrischem Querschnitt, von denen der innere M&ntel 29 an die zweite Teilumblaseleitung 56 angeschlossen ist und den Mantel 25 der Primärbrennzone 10 aufnimmt und das Innere der Sekundärbrennzone 12 begrenzt Die Auslaßleitungen 8 münden in den Innenmantel 29. Der Innenmantel 29 und der Außenmantel 30 begrenzen zwischen sich eine ringförmige Kammer 31, die mit der ersten Teilumblaseleitung 5a in Verbindung steht und die den Kühlkreis, insbesondere für den Innernnantel 29, bildet

Gemäß der Ausführungsform nach F i g. I wird die Sekundärbrennzone durch öffnungen 32 in den Innenmantel 29 eingeführt die diesen Mantel stromabwärts der Einbündungen der Auslaßleitungen 8 durchqueren und durch die der gesamte Durchsatz in der ersten Teilblaseleitung 5a hindurchtritt.

Bei der Ausführungsform nach Fig.2 wird die Sekundärluft in den innenmantel 29 zum größten Teil durch die öffnungen 33 mit verhältnismäßig großem Querschnitt eingeführt, die den Mantel stromaufwärts der Einmündungen der Auslaßleitungen 8 durchsetzen, wobei der Rest dieser sekundären Beimischluft nach dem Kühlen bestimmter Elemente der Brennkraftmaschine in den Innenmantel durch die öffnungen 34 mit relativ kleinem Querschnitt eingeführt wird, die den Innenmantel in gleicher Höhe wie die öffnungen 32 bei der Ausführungsform nach Fig. 1 durchsetzen; diese Kühlmöglichkeit belastet praktisch nicht die Energiebilanz der Uesamtanordnung der Brennkraftmaschine. Die in der ersten Teilumblaseleitung 5a strömende Luft verteilt sich auf die Sekundärbrennzone 12 und denjenigen Teil der ringförmigen Kammer 31, der jenseits der öffnungen 33 liegt, entsprechend dem Verhältnis der Querschnitte der Lochanordnung 33 und der Lochanordnung 34.

Die Ausführungsformen nach den F i g. 3 und 4 unterscheiden sich von den beiden vorhergehenden Austunrungsformen durch zwei Abänderungen.

Entsprechend der ersten Änderung spricht das Steuerglied 22 auf den an irgendeinem Punkt der Umblaseleitung 5, 5a, 5b herrschenden Druck an, der den Auslaß des Verdichters 2 und den Einlaß der Turbine 3 verbindet, und dieses Steuerglied 22 ist so ausgebildet, daß sowohl der Querschnitt der öffnung oder den öffnungen 20 der zweiten querschnittsregelbaren Drosselmittel als auch die geeignete Fördermenge des Brennstoff-Versorgungssystems 11 (alles zumindest im Bewegungsbereich der Schiebemuffe 23) im umgekehrten Sinne wie der Druck und wie weiter oben gesagt, im umgekehrten Sinne wie die Differenz der Drücke sich verändern, die vor und hinter den öffnungen 20 herrschen. Zu diesem Zweck ist das Steuerglied 22 entgegen der Wirkung dieses Druckes der kombinierten Wirkung einer Rückstellfeder 35 (nicht in Fig.4, jedoch in Fig. 6 dargestellt) und einem regelbaren Gegendruck unterworfen.

Gemäß der zweiten Änderung sind die zweiten Drosselmittel 13, mit denen die erste Teilumblaseleitung 5a versehen ist, an der Verbindungsstelle (F i g. 3) oder in der Nähe der Verbindungsstelle (F i g. 4) d~r ersten Teilumblaseleitung 5a mit der Sekundärbrennzone 12 vorgesehen.

Zu diesem Zweck umfassen die ersten Drosselmittel 13 und die Regeleinrichtung für die Veränderung des Querschnittes der Öffnung oder der öffnungen 20 der zweiten querschnittsregelbaren Drosselmiltel drei hohle koaxiale Elemente, von denen eines 36 oder 36a fest und die beiden anderen 37 oder 37a, 38 oder 38a voneinander unabhängig beweglich sind Das feste Element 36 oder 36a begrenzt im Inneren zumindest einen Teil der Sekundärbrennzone 12, der Hilfsbrennkammer 9 und bestimmt zusammen mit dem ersten bewegbaren Element 37 oder 37a zur Bildung der ersten Drosselmittel 13 eine erste Reihe von Öffnungen 39 oder 39a mil entsprechend der Lage des bewegbaren Elementes 37 oder 37a veränderbarem Querschnitt Das zweite bewegbare Element 38 oder 38a bestimmt mit

einem der beiden anderen Elemente (d. h. dem ersten bewegbaren Element 37 in Fig.3 und dem festen Element 36a in Fig.4) zur Bildung der erwähnten Regeleinrichtung eine zweite Reihe von öffnungen 20 oder 20a der zweiten Drosselmittel, deren Querschnitt von der Lage des zweiten bewegbaren Elementes 38 oder 38a abhängt

Gemäß der Ausführungsform nach Fig.3 sind die beiden bewegbaren Elemente 37 und 38 in bezug auf das feste Element 36 verschiebbar angeordnet, wobei das Element 38 im Inneren des Elementes 37 vorgesehen ist, das seinerseits im Inneren des Elementes 36 sitzt. Das feste hohle Element 36 spielt eine entsprechende Rolle wie der Mantel 29 in den Fig. 1 und 2. Es nimmt die Auslaßleitungen 8 auf und bildet mit dem äußeren is Mantel 30 die ringförmige Kühlkammer 31. Die Reihe der Löcher 39 ist ringförmig in den beiden Elementen 36 und 37 derart vorgesehen, daß die Verschiebung des Elementes 37 den Querschnitt dieser öffnungen verändert, und dadurch die ei sici'i Drosseln! iüei bildet.

Das bewegbare Element 37 tritt aus der Umblaseleitung S durch eine Abdichteinrichtung 40 (Dichtung, Membran, Balg od. dgl.) hindurch, die eine Verschiebung des Elementes 37 gestattet Außerhalb der Umblaseleitung 5 trägt das bewegbare Element 37 einen Zylinder 41, in dem das Steuerglied 22 bewegbar aufgenommen ist das die Form eines Tauchkolbens aufweist der mit dem inneren hohlen Element 38 fest verbunden ist. Die Reihe der öffnungen 20 ist als Ring in den zweiten Elementen 37 und 38 derart vorgesehen, daß eine gegenseitige Verschiebung dieser Elemente eine Veränderung des Querschnitts dieser öffnungen bewirkt und dadurch die zweiten Drosselmittel bildet.

Im Inneren des Zylinders 41 kann ein Kolben 42 frei verschiebbar angeordnet sein, in dem die öffnung 26 eingebracht ist die die Brennstoffmenge regelt In diese öffnung dringt der Ventilkörper 24 in Form einer Nadel ein, die eines der Enden einer Stange 43 bildet die in axialer Richtung das Steuerglied 22 durchdringt Die Stange 43 ist im Inneren mit einer Längsbohrung versehen, die die Leitung 28(F i g. 1 und 2) bildet und die in der Einspritzdüse 21 endet die am Ende des Steuergliedes 22 vorgesehen ist

Die Zuführungsleitung 27 für den Brennstoff mündet im Boden des Zylinders 41. Der Überschuß des Brennstoffes wird mittels einer Leitung 44 durch eine öffnung 45 abgeführt deren freier Querschnitt durch den freien Kolben 42 einstellbar ist Dieser ist unter den einander entgegengesetzten Wirkungen des Druckes des Brennstoffes, der durch die Leitung 27 eintritt und einer Rückstellfeder 46 bewegbar, die sich an einer abdichtenden Trennwand 47 abstützt die quer durch das Innere des Zylinders 41 geführt ist An seinem stromaufwärts gelegenen Ende mündet der Längskanal oder die Bohrung 28 zwischen dem freien Kolben 42 und der Trennwand 47 aus. An der anderen Seite der Trennwand 47 begrenzt das Steuerglied 22 eine Kammer 48, in der eine Leitung 49 endet, die den pneumatischen Gegendruck überträgt Die Feder 35 ist in der Kammer 48 vorgesehen und stützt sich an der Trennwand 47 ab.

Das Ende des hohlen Elementes 37, das durch die Dichtung 40 hindurchtritt weist einen Querschnitt s auf, auf den der Umgebungsdruck einwirkt; dieser Querschnitt s ist kleiner als der Querschnitt 5 des anderen es Endes des höhten Elementes 37. das stromaufwärts der Austrittsleitungen 8 vorgesehen ist Da die äußere Fläche des hohlen Elementes 37, das an seinem durch die Dichtung 40 hindurchtretenden Teil im Querschnitt verringert ist, dem Austrittsdruck Pi des Verdichters (mithin dem in der Umblaseleitung stromaufwärts der ersten Drosselmittel 13 oder der öffnungen 39 herrschenden Relativdruck) unterworfen ist, beträgt der Druckabfall ΔΡ, der durch die ersten Drosselmittel hervorgerufen wird,

AF

S'

wie groß auch immer der Durchsatz sein mag, wenigstens so lange die ersten Drosselöffnungen 39 nicht vollständig geöffnet sind.

Durch Regelung und Abstimmung der Federkennung der Federn 35 und 36 und der Abmessungen der öffnungen 20 und 26 bleiben der Durchsatz der Luft, die die Primärbrennzone 10 speist, und der Brennstoffdurchsatz durch die Einspritzdüse 21 in einem Verhältnis, das genügend nahe dem stöchiomeixischen Verhältnis entspricht, um eine gute Stabilität der Verbrennung zu gewährleisten, und diese Durchsätze verändern sich im umgekehrten Verhältnis zum Druck an irgendeinem Punkt der Umblaseleitung 5 (Druck am Eintritt der Turbine gemäß F i g. 3 oder am Austritt des Verdichters, wie weiter oben festgestellt, gemäß F i g. 4); diese Veränderung der Durchsätze tritt zwischen einem maximalen Wert (der Turbolader 2,3 arbeitet allein mit einer gedrosselten Brennkraftmaschine) und einem minimalen Wert für eine Spar- oder Zündflamme (der eventuell Null sein kann) auf, und zwar ab einem Leistungswert, bei dem der Turbolader selbständig in Betrieb ist mit der alleinigen Energiezuführung aus den Abgasen der Brennkraftmaschine.

Der Gegendruck, der über die Leitung 49 nach F i g. 3 aufgebaut wird, gestattet eine Veränderung des Regelbereiches der Vorrichtung und ein willkürliches Wiederinbetriebnehmen der Hilfsbrennkammeir 9.

Die Ausführungsform nach F i g. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Fi g. 3 durch die Tatsache, daß du bewegbaren Elemente 37a und 38a drehbar und nicht verschiebbar sind. Aus Gründen der Vereinfachung der Zeichnung ist in Fig.4 der die Ringkammer 31 umfassende Kühlkreis nicht dargestellt

Das feste Element 36a ist zylindrisch und umfaßt einerseits einen Lufteintritt 50, an dem derjenige Teil der Umblaseleitung 5 einmündet der vom Verdichter 2 kommt, und andererseits eine erste Reihe von öffnungen 39a sowie einen zweiten Satz Öffnungen 33. An der Innenwand des festen Elementes 36a kann sich fin bewegbares Element 37a drehen, das ebenfalls zylindrisch ausgeführt ist und eine Reihe von öffnungen 39a aufweist, die mit den öffnungen 39a ein Element 36a korrespondieren. Durch Speichen 51 und eine Muffe 52 ist das drehbare Element 37a mit einem ersten Steuerhebel 53 verbunden.

Durch eine dicht abschließende quer verlaufende Trennwand 54 ist das feste Element 36a mit einer Festen zylindrischen Muffe 55 verbunden, an deren Innenfläche das bewegbare Element 38a drehbar gelagert ist, das zylindrisch ausgeführt ist wobei das Element 38s und die Muffe 55 mit zwei Reihen von öffnungen 20a versehen sind. Durch eine dicht abschließende quer verlaufende Trennwand 56, die den Boden der Primärbrennzone 10 der HilfsbrennkainmeT 9 bildet, und durch eine Muffe 57 ist das drehbare Element 38a mit einem zweiten Steuerhebel 58 verbunden, der über

eine Stange 43 mit d^m Steuerhebel 22 verbunden ist. Die Muffe 32 umgibt in koaxialer Weise die Muffe 57, die von einer Leitung 28 durchsetzt ist, welche die Einspritzdüse 21 an ihrem gegen die Primärbrennzone 10 gerichteten Ende trägt.

Die Fig.6 zeigt das Schema einer Einrichtung, die wechselseitig den Durchsatz der Primärluft und des Brennstoffes nnch Art der Ausführungsform der F i g. 4 regelt, wobei entsprechende Elemente, die denjenigen der vorhergehenden Figuren entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen verliehen sind. Diese Einrichtung verwendet wie ein Hydraulikmotor Brennstoff, der unter konstantem Druck durch eine Leitung 59 zugeführt wird. Stromabwärts einer Düse 60 mündet die Leitung 59 in einen Zylinder 61, wo ein Kolben 62 entsprechend dem Steuerglied 22 der F i g. 3 verschiebbar gelagert und der Wirkung einer Rückstellfeder 35 (die in Fig.4 nicht gezeigt ist) und dem Druck des Brennstoffes in dem Zylinder 61 unterworfen ist. Der Kolben 62 ist mit der Stange 43 fest verbunden. Der

Rrpnnstnff fließt aijc rjpm Z^v!ifider 61 düfch £!Π£Π

Auslaß, der mit Hilfe eines Kolbenreglers 63 für die Anreicherung des Brennstoff-Luftgemisches überwacht ist, in eine Rücklaufleitung 64 zum Brennstoff-Vorratsbehälter, wobei der Kolben 63 in einer Richtung der Wirkung einer Rückstellfeder 65 und in der anderen Richtung einem regelbaren Druck unterworfen ist, der durch die Leitung 49a übertragen wird; dieser Druck ist vorzugsweise demjenigen Druck proportional, der an irgendeinem Punkt der Umblaseleitung 5, beispielsweise am Auslaß des Verdichters 2, herrscht, wobei der Koeffizient der Proportionalität willkürlich regelbar ist.

Die Fig.5 zeigt das Schema eines Reglers des Druckabfalls ΔΡ nach Art d«r Ausführung der F i g. 4. Dieser Regler verwendet ebenso wie ein Hydraulikmotor den unter Druck durch die Leitung 59 ankommenden Brennstoff. Stromabwärts einer Düse 66 mündet die Leitung 59 in den Zylinder 67, wo ein Kolben 68 verschiebbar gelagert ist, dessen Kolbenstange 69 mit einem Steuerhebe! 53 in Verbindung steht. Der Kolben 68 ist der Wirkung einer Rückstellhebel 70 und dem Druck des Brennstoffes in dem Zylinder 67 ausgesetzt. Der Brennstoff strömt aus dem Zylinder durch einen mittels eines Kolbenregters 14 (entspricht der Ausführung in den F i g. 1 und 2) geregelte Drosselstelle in eine Leitung 71 zu dem Brennstoffbehälter.

Die Funktionsweise der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 ist die gleiche wie die bei der Ausführungsform nach Fig. 3, ausgenommen die Tatsache, daß die Steuermechanismen mit Hilfe einer hydraulischen Steuervorrichtung gesteuert sind und daß die Änderung des Regelbereiches des in F i... ? gezeigten Steuergliedes durch direkte Einwiikung des über die Leitung 49a zugeführten Druckes erfolgt.

An der Ausmündung der öffnungen 20 und 20e der zweiten Drosselmittel entsteht eine derartige Turbulenz, daß dar in die Primärzone 10 eingespritzte Brennstoff bei optimalen Bedingungen verbrennt. Diese Turbulenz tritt aus den eingangs genannten Gründen ohne Leistungsverlust gegenüber den bekannten Anordnungen der zweiten Drosselmittel ein.

Die Ausführungsform nach F i g. 7 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig.3 im wesentlichen durch die Tatsache, daß die ersten Drosselmittel, die einen kontrollierten Druckverlust erzeugen und hier durch das Bezugszeichen 13a bezeichnet sind, von der Hilfsbrennkammer getrennt ist, die hier mit dem Bezugszeichen 9a bezeichnet ist. Entsprechend Fig. 7 ist die Umblaseleitung 5 durch einen Kasten 74 begrenzt, von dem zwei Einlaßleitungen 7 ausgehen und der durch eine Trennwand 75 begrenzt ist, hinter de¹ (in Strömungsrichtung gesehen) die erste Teilurnblaseleitung 5a gebildet ist. Die Trennwand 75 ist mit einem riiif-ohiTancreJQ^h versehen dessen Ränder einen Sitz 7S bilden, mit dem ein Schließteller 77 zusammenwirkt, der stromabwärts dieses Sitzes vorgesehen ist. Der Teller ist mit einer Stange 78 fest verbunden, die den Sitz 76 durchquert und unter Zwischenschaltung einer Dichtung 79 durch die äußere Wand des Kastens 74 herausgeführt ist. Der Teller 77 mit der Stange 78, welche die ersten Drosselmittel 13a bilden, sind dem Atmosphärendruck ausgesetzt, der auf den Querschnitt der Stange 78 außerhalb des Kastens einwirkt, sowie denjenigen Drücken, die stromaufwärts und stromabwärts des Schließtellers 77 wirken und ihre Wirkung auf die obere und die untere Fläche des Tellers 77 ausüben. Wenn man den Querschnitt der Stange 78 mit S\, die Fläche des Tellers 77 mit Si, den Atmosphärendruck mit T₀ und die Drücke stromaufwärts und stromabwärts des Tellers 77 mit P2 und P₃ bezeichnet, so kann das herrschende Gleichgewicht durch folgende Formel ausgedrückt werden:

Jl

Was die Hilfsbrennkammer 9a anlangt, so ist diese durch eine gegenüber dem Kasten 74 festliegende Hülse 25 und eine verschiebbare Muffe iS begrenzt, die entsprechend der Muffe 38 nach F i g. 3 ausgebildet und gesteuert ist. Die einzigen Unterschiede bestehen darin, daß die Feder 35 nach F i g. 3 durch einen elastischen Faltenbalg 35a ersetzt ist, der als Abdichtung zwischen der Kammer 48 und dem Abzweigkanal 5b des Kanals 5 liegt, so daß der Zylinder 4i am Kasten 74 festgelegt ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

Mittels Abgasturboladers aufgeladene Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmaschine, mit einer Umblaseleitung für Ladeluft und einer Hilfsbrennkarnmer in der Umblaseleitung, wobei die Umblaseleitung in zwei Teilblaseleitungen verzweigt ist, deren erste in die Hilfsbrennkammer stromabwärts einer Primärzone einmündet und erste querschnittsgeregelte Drosselmittel enthält, weiche einen vom Verhältnis des Luftdurchsatzes der Umblaseleitung zum Gesamtluftausstoß des Verdichters unabhängigen, vom Druck oberhalb dieser ersten Drosselmittel jedoch ygleichsinnig abhängigen Druckabfall erzeugen, und deren zweite Teilumblaseleitung stromaufwärts der ersten Drosselmittel von der ersten Teilumblaseleitung abzweigt, unmittelbar in die Primärbrennzone mündet und zweite querschnittsregelbare Drosselmittel einhält, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten querschninsregeibaren Drosselmiitel (20) am Orte der Mündung der zweiten Teilumblaseleitung (56J in die Primärbrennzone (10) der Hilfsbrennkammer (9) angeordnet sind.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwejten querschnittsregelbaren Drosselmittel zwei hohle koaxiale Elemente (25, 38) aufweisen, von denen das eine (25) fest angeordnet ist und zusammen mit dem anderen axialverschieblichen Element (38) eine Reihe von öffnungen ;"*) mit einem von der Stellung dieses Elementes (38) abhängigen Querschnitt bestimmt (F ig. 7).
3. Brennkraftmaschine »ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die querschnittsregelbaren Drosselmittel drei hohle koaxiale Elemente (36,37, 38; 36a, 37a, 38aJ aufweisen, von denen ein Element (36; 36a) fest und die beiden anderen Elemente (37, 38; 37a, 38aJ unabhängig voneinander bewegbar sind, daß weiterhin das feste Element (36; 36a) zumindest einen Teil der Sekundärbrennzone (12) der Hilfsbrennkammer (9) begrenzt und mit dem ersten bewegbaren Element (37; 37a) eine erste Reihe von in die Sekundärbrennzone (12) mündenden Öffnungen (39; 39a) mit einem von der Stellung des ersten bewegbaren Elements (37; 37a) abhängigen veränderbaren Querschnitt bestimmt (erste querschnittsregelbare Drosselmittel 13), und daß das zweite bewegbare Element (38;38ajzur Bildung der zweiten querschnittsregelbaren Drosselmittel m t einem der beiden anderen Elemente (36,36a;37,37a) eine Reihe von in die Primärbrennzone (10) mündenden Öffnungen (20, 2OaJ mit einem von der Stellung dieses zweiten bewegbaren Elementes (38, 38a) abhängigen veränderbaren Querschnitt bestimmt (F i g. 3 und 4).
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite bewegbare Element (38, 38a) im Inneren des ersten bewegbaren Elementes (37, 37a) angeordnet ist und zusammen mit diesem sowohl die in die Primärbrennzone (10) der Hilfsbrennkammer (9) mündenden Öffnungen (20) der zweiten querschnittsregelbaren Drosselmittel bestimmt als auch teilweise die Sekundärbrennzone (12) der Hilfsbrennkammer (9) begrenzt (F ig. 3).
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das zweite bewegbare Element (38,38a; mit einem Steuerglied (22) für die querschnittsveränderbaren öffnungen (20, 2OaJ fest verbunden ist (F i g. 3 und 4).
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet, daß jedes der beiden bewegbaren Elemente (37a, 38a) gegenüber dem festen Element (36aJ verdrehbar angeordnet sind und mit diesen zur Bestimmung der in die Primärbrennrone (10)

ίο mündenden öffnungen (2OaJ der zweiten Drosselmittel und der in die Sekundärzone (12) mündenden öffnungen (39aJ der ersten Drosselmittel zusammenwirken und daß das die öffnungen (2OaJ der zweiten Drosselmittel bestimmende verdrehbare 5 Element (38aJ teilweise die Sekundärbrennzone (12) der Hilfsbrennkammer (9) begrenzt (F i g. A).
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der öffnungen (20, 2OaJ der querschnittsregelbaren zweiten Drosselmittel in Wechselbeziehung mit dem Durchsatz des Brennstoffversorgungssystems durch eine Regeleinrichtung (22 bis 26,42 bis 46,60 bis 65) derart veränderbar ist, daß in der Hilfsbrennkammer (9) Bedingungen herrschen, die nahe genug an

denjenigen eines stöchiometrischen Verhältnisses liegen, um die Stabilität der Verbrennung zu sichern (Fig. 1,2 und 61
8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nahe den — in die Sekundärbrennzone (12) der Hilfsbrennkammer (9) mündenden - öffnungen (39, 39aJ der drei die Drosselmittel (20, 20a; 39, 39aJ bildenden hohlen Elemente (36, 36a; 37, 37a; 38, 38aJ von der ersten Teilumblaseleitung (5aJ ein Luftkühlkreis für Teile der Brennkraftmaschine (1) abzweigt, der stromabwärts der Sekundärbrennzone (12) in den Eintritt der Turbine (3) mündet (F i g. 3 und 4).
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (22,68) für die

querschnittsregelbaren öffnungen (20, 2OaJ der zweiten Drosselmittel auf den Druck an einer frei wählbaren Stelle der Umblaseleitung (5, 5a, 5£>J anspricht und derart ausgebildet ist, daß sich sowohl der Querschnitt der Öffnungen (20,2OaJ der zweiten Drosselmittel als auch der Durchsatz des Brennstoff-Versorgungssystems (11) für die Hilfsbrennkammer (9) zumindest in einem Teil des Regelbereichs im umgekehrten Sinne wie dieser Druck verändern. (Fig. 1 bis 6).