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Zusatzanmeldung zu P 20 55 001.0 ("Umkehrspülungsbrennkammer")
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Bezeichnung : "Umkehrspülungsbrennkammer mit integriertem Tertiärluftfeld"
Beschreibung In der flauptanmeldung P 20 55 001.0 ist eine wesentliche Verbesserung
der thermischen Abgasnachverbrennung für Brennkraftmaschinen dargestellt worden.
Sie betrifft die vom Anmelder entwikkelte Umkehrspülungsbrennkammer, welche bereits
in anderer Art in den Nachverbrennungsvorgang zwei verschiedene Zusatzlufteinzugsgruppen
einbrachte, um die verschiedenen Betriebszustände des Verbrennungsmotors, insbesondere
in Gasstößen anfallende große Abgasmengen, innerhalb einer kleinen Nachbrennkammer
zum Abbrand zu bringen. Es ist dies z.B. aus dem österreichischen Patent Nr.248802
Anspruch 21 (Figuren 2 und 14, Öffnungen 69) ersichtlich. Während sich diese Anordnung
aber auf sog. "srennkammerauslaßräume" bzw. "Brennkammerverlängerungen" bezog, wie
die damalige Ausdrucksweise lautete, zeigte die Anmeldung P 20 55 001.0 eine neue
Positionierung dieses zweiten Zusatslufteinbringungssystems. In der Beschreibung
(Seite 2)wurde dies mit der Bezeichnung folgender Merkmale vorgenommen : Lufteintrittsöffnungen
direkt in einer(dem Abgas+erste Zusatzluftmenge eimoischenden Brennrohr gegenüberliegenden)
Umkehrwandung (5a, 5b der dortigen Schemazeichnung), icntung dieser Lufteinlässe
(nicht in das bezeichnete Brennrohr, sondern) in den Gegenstromumgebungsraum des
Brennrohres (als "Ringraum" bezeichnet), hierbei die Umkehrspülungszone durchquerend,
mit Gebläseluft beschickbar, in der Gebläseluftzuführungsleitung Zündkerzensitz
und Drosselklappe (mlt der Steuerungsklappe des Vergasers oder entsprechendem Regelorgan
des Motors gekoppelt). Bereits in der zur Hauptanmeldung P 20 55 001.0 gehörigen
Beschreibung kam zum Ausdruck, daß dieses Zusatzlufteinbringungssystem zweiter Stufe
eine Art Beschickungslücke der bisherigen Konstruktion des Nachbrenners schließt
: in seiner Koppelung an das den Füllungsgrad des Motorbrennraumes steuernde Organ
ist es ein Mittel, den Zusatzluftfüllungsgrad des Nachbrenners diesem Moment anzupassen.
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Letzteres geschieht, und das ist für diese Zusatzanmeldung der die
Verbesserung Isitende Gesichtspunkt, nicht etwa dadurch, daß auf den7 "Zusatzluftweg
1 des Nachbrenners", also dem stromaufwärts mit "Zusatzluftinjektor bestückten firennrohr,
ein in abhängigkeit zur Vergaserdrosselklappe arbeitender erhöhter Gebläsevordruck,
um ein Beispiel zu nennen, in die Nachbrennkammer gebracht wird, sondern so, daß
nahe Zündkerzensitz, d.h. unmittelbar in der Umkehrspülzone, zwei verschiedene Zusatzlufteinfallräume
geschaffen werden. Der Grund hierfür besteht in den verschiedenen Betriebszuständen
des rotors ab Kaltstart, welche aequivalente (d.h. verschiedene) Zusatzluftdichten
innerhalb des Nachbrennraumes erfordern. Auch für letzteres ein Beispiel die Abbrandräume
innerhalb eines Nachbrenners sind je nach den Abgasmengen verschieden - es bietet
sich aus dieser Erkenntnis an, das bei höheren Füllungsgrad des Motorbrennraumes
nachbrennende Motorabgas mit der zusätzlichen (auf diesen höheren Füllungsgrad abgestimmten)
Luftmenge dort zusasmenzubringer, wo dieser größere Abgasausbrand (im Unterschiede
zur Leerlaufregelung beispielsweise) seinen räumlichen Stzt hat. Die Beschreibung
der beigefügten Schemazeichnungen verdeutlicht dies.
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Die Figur 1 zeigt eine in Gegenstromanordnung ausgelegte Umkehrspülungsbrennkammer
mit folgenden Bauelementen : Mischrohr 1, welches das Motorabgas zusammen mit der
Zusatzluftmenge 1 de£ mit Zündkerzensitz 9 versehenen Umkehrspülungsraum 2 zuführt;
Weiterlauf des nachverbrannten Abgases durch den Ringraum 3 und von dort über die
Austrittsleitungen in die freie Atmosphäre.
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Umkehrwandung ist die Wandung 5. Figur 2 zeigt die gleichen Bauelemente.
Gemäß Anspruch 1 der Hauptanmeldung P 20 55 001.0 begrenzt die Umkehrwandung 5 jenseitig
einen Lufteinzugsraum, bestehend aus einer Luftzuführungsleitung mit einem Raumteil
6.
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Der Wandungsteil der Umkehrwandung, der jenseltig von dieser Zusatzluftmenge
2 beaufschlagt wird, ist in den Figuren 1 und 2 mit 16 bezeicLnet. Durch die Lochungen
8 tritt die Luft in den Ringraum 4, wobei sie weiterhin die Umkehrwandung 5 jenseitig
wärmeaufnehmend bestreicht. Durch den Ringschlitz 13 gelangt sie in den Richtung
Ringraum 3 abfließenden Brennstrom, wobei es vom Füllungsgrad des Nachbrennraumes
abhängt, ob der Sauerstoff
noch an der Nachverbrennung teilnimmt
oder nicht und im letzten Fall nur Innenküblung bewirkt. Dieses Schema verdeutlicht,
daß ein im Kern des Raumes 2 und im Brennrohr 1 ablaufender Leerlaufabbrand durch
diese Zusatzluftmenge 2 praktisch nicht mehr beeinflußt wird, da letztere nur periphere
Zumischung erfährt. Im Heißzustand des Nachbrenners läuft der Vorgang in dieser
Weise, richtige Brennerauslegungen vorausgesetzt. Das Verhältnis Abgas/Zusatzluft
1 wird in Bezug auf die bei dieser Temperatur geltenden ;iengenverhä'tnisse abgestimmt.
Anders ist aber auch bei diesen kleinen Drehzahlen bereits die Kaltstartsituation.
Rier gelangt durch das Rohr 1 in die Umkehrzone 2 ein fetteres Brenngemisch, wie
bereits für den Motorstart üblicherweise eingeregelt. Durch eine im Vergaser befinalicre
Starterdüse oder eine in den Primärluftweg (Ansaugluft Motor) gelegte Drosselklappe
kann die Nachbrennkammer einen reicheren Füllungsgrad an Brennenergie erhalten.
Der dafür einsetzende Abbrand überschreitet sofort das Volumen Brennrohr 1 + Brennraum
2, und es wird auf diese Art das Zusatzluftfeld 2 ( zwischen den Wandungen 17 und
der (etwa) estrichelten Linie 22) in den Ausbrand einbezogen; ebenso ist es in Heißzustand
bei plötzlich einsetzenden GasstöXen, da die den Luftinjektor treibenden Gasstrahlen
immer vor den injezierten Zusatzluftmengen 1 in der Nachbrennkammer eintreffen.
Das Zusatzlu-tfeld 2 gleicht also mit seiner speziellen Position diese Nachbrennerbeschickungslücke
früherer nonstruktionen aus.
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Die figuren 1 und 2 deuten mit der gestrichelten Linie 20/21 an, wo
die Grenze zwischen den Räumen 2 und 3 verlauft; es hat sich empfohlen, den Begriff
der Umkehrspülungsbrennkammer (2) von dem Ringraum (3) klarer als bisher zu@unterscheiden,
da nur letzterer als Nachbrenner-Verlängerungsraum ansprechbar ist.
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Hierdurch ist die vorgelegte Konstruktion zugleich klarer unterscheidbar
gegenüber den seit langem bekannten zweistufigen Zusatzlufteinbringungssystemen,
wie sie beispielsweise mit dem österreichischen Patent Nr. 248802 (Anspruch 21)
des Anmelders als bekannt vorausgesetzt wurden.
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Da in den Figuren 1 und 2 die Umkehrspülungswandung 5 nur mit ihren
Mittelteil (16) einen auch räumlich in strenger Weise vom Brennraum 2 zu unterscheidenden
Lufteinzugsraum 6 eingrenzt, gehen die Ansprüche dieser Zusatzanmeldung davon aus,
daß die Umkehrwandung mit ihrer der Brennkammer abgewanaten Seite wenigstens teilweise
einen zusätzlichen Lufteinzugsraum begrenzt (Wandteil 16). Im Sinne von Anspruch
2 der Rauptnnmeldung wird logisch einwandfrei der Raum 4 als "sonstiger Brennkammerverlängerungsraum"klassifizierbar.
Infolge des relativ breiten Ringschlitzes 13 werden verschiedene funktionelle Abläufe
in den Brennräumen 2 und 3 auch dort stattfinden (z.B. die DruckwellenrücKläufe),
sodass von der. Räumen 2, 3 und 4 im Sinne einer übergeordneten .Raumeinheit gesprochen
werden kann. Insofern ist Raum 4 durchaus als Brennkammerverlän'erungsraum zu bezeichnen.
Die figur 2 weist in der Umkehrwandung 5 Lochungen (28) auf, welche injektorartig
in den sich in Strömungsrichtung erweiternden Raum 4 eindringen und hierdurch eine
Zusatzluftejektion aus den Öffnungen 8 oelfirken. Hierdurch ist es möglich, die
Zusatzluftstufe 2 auch ohne Gebläse zu betreiben.
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Die Zusatzluftmengen werden in dieser Beschreibung als Mengen erster
und zweiter Stufe bezeichnet. Aus der Einheit des Prozesses einschließlich Motor
dürfte es sich empfehlen, die in die motorische Verbrennung laufende Luftmenge als
Primärluft und die für die Nachverbrennung bzw. für den Kählprozeß benötigten Luftmengen
als Sekundär-, Tertiar- usw.Luftmengen zu bezeichnen.
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In Figur 1 bedeuten die ausgezogenen Pfeile 24 die den Injektor betreibenden
Abgasstrahlen und die gestrichelten Pfeile 25 die mitgerissenen (und mit Nachlauf
im Brennraum einlangenden) 5 ekundärluftte ilströme, Das Tertiärluftfed (schematisch
von den Abgasstrahlen nach Überschreiten der gestrichelten Linie 22 erreicht) hat
die Aufgabe, diese Beschickungslücke auszugleichen.
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Weitere Maßnahmen, wie das Feinstrahlengitter 26, dienen dazu, daß
diese Gemischaufbereitung auch bei plötzlichen Vollgasstößen am Ende des Ringraumes
3 den Endausbrand herbeiführt.
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L e e r s e i t e