DE2525111A1

DE2525111A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine mit aeusserer verbrennung

Info

Publication number: DE2525111A1
Application number: DE19752525111
Authority: DE
Inventors: Mats Inge Moritz
Original assignee: United Stirling AB and Co
Current assignee: United Stirling AB and Co
Priority date: 1975-06-05
Filing date: 1975-06-05
Publication date: 1976-12-23
Also published as: DE2525111C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit äußerer Verbrennung ============================================= Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit äußerer Verbrennung.
Das Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit äußerer Verbrennung befaßt sich mit der Vorgehensweise, bei der Wärme einer Brennkraftmaschine mit äußerer Verbrennung durch Verbrennen von fossilem Brennstoff mit Verbrennungsluft in einer Brennkammer zugeführt wird und bei der ein Teil der gasförmigen Brennprodukte (im folgenden als Abgase bezeichnet) der Verbrennungsluft zugeführt und mit dieser vermischt wird, bevor die Verbrennungsluft in die Brennkammer eintritt.
Das Vermischen von Abgasen mit Verbrennungsluft wird als sogenannter "Abgas-Wiederumlauft' bezeichnet.
Es ist bekannt, daß bei der Verbrennung von fossilem Brennstoff mit Luft Nitride von Sauerstoff in den Abgasen gebildet werden.
Der Gehalt solcher Nitride von Sauerstoff soll so gering wie möglich gehalten werden. Dies wird beispielsweise dadurch erzielt, daß der Luft vor der Verbrennung ein Teil der Abgase beigemischt wird. Eine solche Vermischung ermöglicht ein Absenken der maximalen Temperatur, die während der Verbrennung auftritt, und die Bildung von Sauerstoffnitriden nimmt mit der sinkenden, maximalen Verbrennungstemperatur ab. Eine solche Abgasrückführung jedoch verursacht zunehmende Verluste infolge.
des Strömungswiderstandes in der Brennkammer und den damit verbundenen Gasleitungen. Aus diesem Grunde ist nur schwerlich eine Spitzenleistungsabgabe an der Maschine möglich. Zusätzlich kann nur schwerlich eine ausreichende Rückführungsmenge bei allen möglichen Naschinenleistungsabgaben eingehalten werden.
Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit äußerer Verbrennung so auszubilden, daß innerhalb eines weiten Bereiches der Maschinenabgabeleistungen eine ungefähr konstante Menge an zurückgeführten Abgasen zur Verfügung steht.
Das Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit äußerer Verbrennung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Verbrennungsluftstrom erzeugt und gehalten wird, dessen statischer Druck ungefähr konstant und unabhängig von der Größe des Verbrennungsluftstroms ist, und daß dieser Teil der Abgase dem Verbrennungsluftstrom zugeführt wird. Vorzugsweise wird ein ungefähr konstanter Druck in einer Abgasleitung eingestellt und eingehalten, und die Abgasleitung fiihrt zu dem Verbrennungsluftstrom über eine hrickleitung. Vorsugsweise weist die Rückleitung einen ungefähr konstanten vorgegebenen Strömungsw.iderstand gegen den Abgasstrom auf.
Eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit äußerer Verbrennung weist ein Verbrennungsluftgebläse, eine Verbrennungsluft-Einlaßleitung für das Gebläse, eine bewegbare Ablenkplatte in einem divergierenden Abschnitt der Einlaßleitung auf, so daß der Verbrennungsluftstrom in einem weiteren Abschnitt der Einlaßleitung ungefähr einen konstanten statischen Druck aufweist, der unabhängig von der Größe des Verbrennungsluftstroms in der Leitung ist, eine Regeleinrichtung für die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Zufuhr an Verbrennungsluft, eine Abgasleitung und eine Rückführungsleitung auf, die die Abgasleitung mit einem weiteren Abschnitt der Einlaßleitung verbindet.
Die Vorrichtung enthält vorzugsweise eine Einrichtung zum Erzeugen und Aufrechterhalten eines ungefähr konstanten Druckes in der Abgasleitung und eine Einrichtung, die einen ungefähr konstanten vorgegebenen Strömungswiderstand gegen die Abgasströmung durch die Rückleitung bietet.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine AbgasrEckleitung bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung; und Fig. 2 zeigt in einem Schaubild den Prozentsatz der Abgase in dem Verbrennungsluftstrom als eine Funktion der Brennstoffmenge, die einer Brennkraftmaschine zugeführt wird, die - wie in Fig. 1 gezeigt - ausgebildet ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung enthält eine Brennkraftmaschine 1 mit äußerer Verbrennung, die mit Wärme dadurch versorgt wird, daß Luft zur Verbrennung eines fossilen Brennstoffs zugeführt wird. Die Luft wird über eine Zufuhrleitung 2, die mit einem Gebläse 3 verbunden ist, in eine Brennkammer (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 1 eingespeist. Abgase, d.h.
gasförmige Verbrennungsprodukte, entweichen aus der Brennkammer über eine Gasleitung 4. Ein Wärmeaustanscher 5 ist zur Vorwärmung der Verbrennungsluft mit Hilfe von Wärme vorgesehen, die von den Abgasen abgeführt wird.
Aus der Umgebung wird die Verbrennungsluft zu dem Gebläse 3 über eine Lufteinlaßleitung 6 geleitet, die eine Regeleinrichtung 7 enthält, die auf den Luftstrom in und durch die Einlaßleitung 6 anspricht.
Die Regeleinrichtung 7 weist eine Ablenkplatte in Form einer Scheibe 8 auf, die an einem Ende an einem Hebel 9 befestigt ist, der schwenkbar bei 10 gelagert ist. Die Scheibe 8 ist nach oben und unten in einem konischen, divergierenden Abschnitt 11 der Leitung 6 bewegbar angeordnet. Die Bewegungen des Hebels 9 werden auf eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) zum Steuern der Brennstoffversorgung zu der Brennkammer betragen. Die Steuereinrichtung (nicht gezeigt) ist auf bekannte Weise ausgelegt und dient zur Einstellung eines vorgegebenen optimalen Verhältnisses von Luft und Brennstoff für die Brennkraftmaschine bei Jeder Maschinenabgabeleistung.
Die Regeleinrichtung 7 ist so ausgelegt, daß der statische Druck in dem Abschnitt der Einlaßleitung 6 zwischen dem Gebläse 3 und der Regeleinrichtung 7 ungefähr konstant ist.
Mit Hilfe an sich bekannter Einrichtungen kann der statische Druck in der Abgasleitung 4 auf einfache Art und Weise auf einem ungefähr konstanten (geringen) Wert gehalten werden. Die Leitung 4 ist mit der Leitung 6 über eine Rückleitung 12 verbunden, die einen vorgegebenen Strömungswiderstand gegen die Gasströmung aufweist, so daß sich selbstätig ein ungefähr konstanter Abgasstrom einstellt, der unabhängig von den Gesamtströmungsmengen von Verbrennungsluft und Abgasen zurückgeführt wird.
In Fig. 2 bezeichnet die Ordinate den Prozontsatz des zurückge führten Abgases in Abhängigkeit von der Brennstoffzufuhr und Verbrennungsluftzufuhr, welche auf der Abszisse abgetragen sind.
Wenn der Strom der rückgeführten Abgase ungefähr konstant ist, ergibt sich in Fig. 2 als Ergebnis, daß in Beziehung zur Luftzufuhr derProzentsatz der zurückgeführten Abgase bei zunehmender Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine infolge der Zunahme der Zufuhr an Brennstoff und Verbrennungsluft abnimmt.
Während des Anlassens der Brennkraftmaschine ist es erforderlich, eine Rückführung des Abgases zu vermeiden, so daß die Gesamtkapazität des Gebläses 3 -zur Zufuhr an Verbrennungsfrischluft nur zu der Brennkammer zur Verfügung steht. Dies wird mit Hilfe eines Klappenventils 13 erzielt, das über ein temperaturempfindliches Glied 19 gesteuert ist, welches in der Abgasleitung 4 angebracht ist.
Um eine maximale Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine zu erzielen, sollte die Rückführung der Abgase unterdrückt werden.
Aus diesem Grunde ist ein Mikroschalter 15 angeordnet, der über den Hebel 9 dann betätigbar ist, wenn dieser in seiner maximalen Winkelstellung des Hebels 9 zu liegen kommt. Der Mikroschalter 15 ist mit einer Schaltung (nicht gezeigt) verbunden, welche das Klappenventil 13 betätigt.
Ein Abzweigventil 16 ist in der Zufuhrleitung 2 des Gebläses 3 nur deshalb angeordnet, um die effektive Abgabe durch die Leitung 2 von dem Gebläse 3 zu steuern. Wenn die Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug eingebaut ist, sind die Zeiträume, in denen die maximale Leistungsabgabe an der Brennkraftmaschine auftritt, meist sehr kurz bemessen, so daß das Auftreten von Stickstoffoxiden während dieser Zeiträume in Kauf genommen werden kann.

Claims

Pat entansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit äußerer Verbrennung, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein Verbrennungsluftstrom erzeugt und gehalten wird, dessen statischer Druck ungefähr konstant und unabhängig von der Größe des Verbrennungsluftstroms ist? und daß ein Anteil der Abgase in den Verbrennungaluftstrom eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Abgasleitung ungefähr ein konstanter Druck erzeugt und eingehalten wird, und daß die Abgasleitung mit dem Verbrennungsluftstrom über eine Rückleitung verbunden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitung ungefähr einen konstanten vorgegebenen Strömungswiderstand gegen den Strom der Abgase aufweist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Verbrennungsluftgebläse, eine Verbrennungsluft-Einlaßleitung für das Gebläse, eine bewegbare Ablenkplatte in einem divergierenden Abschnitt der Einlaßleitung, wobei der Verbrennungsluftstrom in einem weiteren Abschnitt der Einlaßleitung einen ungefähr konstanten statischen Druck unabhängig von der Größe des Verbrennungsluftstroms in der Leitung aufweist, durch eine Regeleinrichtung für die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Verbrennungsluftzufuhr, durch eine Abgasleitung und durch eine Rückleitung, welche die Abgasleitung mit einem weiteren Abschnitt der Einlaßleitung verbindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen und Einhalten eines ungefähr konstanten Druckes in der Abgasleitung und eine Einrichtung zum Einhalten eines ungefähr konstanten vorgegebenen Strömungswiderstandes gegen den Strom der Abgase durch die Rückleitung.

L e e r s e i t e