DE2806763A1

DE2806763A1 - Arbeitsverfahren fuer eine brennkraftmaschine mit innerer verbrennung

Info

Publication number: DE2806763A1
Application number: DE19782806763
Authority: DE
Inventors: Richard Waehlig
Original assignee: WAEHLIG
Current assignee: WAEHLIG
Priority date: 1978-02-17
Filing date: 1978-02-17
Publication date: 1979-08-23

Description

Anmelder: Herr Richard Wählig und Herr Rüdiger Wählig, Erlenstraße 19, 8903 Bobingen 1

Titel : Arbeitsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit getrenntem Einlaß von flüssigem Brennstoff und einem sauerstoffhalt igen Verbrennungsmedium.

Bei bisher bekannten Brennkraftmaschinen, die nach diesem Arbeitsverfahren arbeiten, wird der Brennstoff (z. B. Benzin oder Dieselkraftstoff)in der Regel zerstäubt, das heißt, in Form von feinen Tröpfchen in den Zylinder eingebracht. Als Verbrennungsmedium dient in der Regel Luft. Es hat sich gezeigt, daß bei diesem Arbeitsverfahren die Verbrennung nicht vollständig ist und sich eine optimale Ausnutzung des Kraftstoffes nicht erreichen läßt. Insbesondere entstehen schädliche Abgase in Form von CO.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches eine vollständige Verbrennung ohne schädliche Abgase und eine optimale Ausnutzung des Kraftstoffes ermöglicht.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der flüssige Brennstoff vor Einlaß in den Zylinder in einem Wärmetauscher verdampft, dann der Brennstoffdampf durch den Kolbenhub angesaugt und verdichtet wird und nach Verdichtung des Brennstoffdampfes als Verbrennungsmedium reiner Sauerstoff unter Druck in den Zylinder eingespritzt wird.

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Bei dem neuen Arbeitsverfahren werden also der Brennstoff und der Sauerstoff getrennt in den Zylinder eingebracht. Durch die Verdampfung des Brennstoffes, wie z. B. Benzin oder Dieselkraftstoff, wird eine sehr feine Verteilung des Brennstoffes erreicht. Da der Brennstoff ohne Zufuhr von Sauerstoff oder Luft verdampft wird, ist eine Explosionsgefahr weitgehend ausgeschaltet. Der Brennstoffdampf wird anschließend im Zylinder verdichtet und nach der erfolgten Verdichtung wird reiner Sauerstoff unter Druck in den Zylinder eingespritzt. Dieser reine Sauerstoff sorgt dafür, daß der fein verteilte Brennstoff vollständig verbrannt und optimal ausgenützt wird. Es läßt sich damit ein sehr hoher Wirkungsgrad erreichen und schädliche Abgase, insbesondere Kohlenmonoxyd werden vermieden.

Das Einspritzen des Sauerstoffes erfolgt zweckmäßig kurz vor dem oberen Totpunkt und wird während des Arbeitshubes fortgesetzt. Die Zündung des dann im Zylinder vorhandenen Gemisches aus Brennstoffdampf und reinem Sauerstoff kann entweder durch Selbstzündung oder durch Fremdzündung, das heißt durch eine von außen auf das Arbeitsmittel wirkende Zündstelle, z. B. durch einen Funken oder eine Glühstelle erfolgen.

Die Zumessung der richtigen Menge Sauerstoffes erfolgt zweckmäßig über eine Einspritzpumpe mit nachgeschaltetem Verteiler, mit welcher die durch die Einspritzpumpe zugemessene Sauerstoffmenge dem jeweiligen Zylinder zuführt oder durch mehrere separate Einspritzpumpen für jeden Zylinder.

Auch die Zumessung des Brennstoffes erfolgt zweckmäßig über eine dem Verdampfer vorgeschaltete Einspritzpumpe.

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Der Sauerstoff kann auch aus einer unter hohem Druck stehendes Sauerstoffflasche, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Druckminderers in den Zylinder eingeleitet werden.

Bei einer nach dem erfindungsgemäßen Arbeitsverfahren arbeitenden Brennkraftmaschine weist zweckmäßig der Wärmetauscher eine erste Kammer auf, in welche die Auspuffgase eingeleitet werden, und er besitzt ferner eine zweite Kammer für den Brennstoff. Hierdurch wird die Restwärme der Auspuffgase ausgenutzt, um den Brennstoff zu verdampfen.

Da bei der Inbetriebsetzung der Brennkraftmaschine noch keine heißen Abgase zur Verfügung stehen, muß der Wärmetauscher vor dem Starten der Brennkraftmaschine und in der tjbergangsphase solange bis der Wärmetauscher genügend erhitzt ist, durch andere Mittel beheizt werden.

Zu diesem Zweck ist zweckmäßig die zweite Kammer mittels sie umgebender elektrischer Heizdrähte beheizbar»

In der Zeichnung ist eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Brennkraftmaschine schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht dieser Brennkraftmaschine teilweise geschnitten nach der Linie I-I der ^'ig» 3

Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie. II-II der Fig. 1

Fig. 3 eine Draufsicht und einen Schnitt rech der Linie III-III der Fig. 2.

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In der Zeichnung ist mit 1 eine Viertakt-Brennkraftmaschine üblicher Bauart mit V-förmiger Anordnung der Zylinder bezeichnet. Zwischen den beiden Zylinder^reihen ist ein Wärmetauscher 2 angeordnet. Dieser Wärmetauscher 2 weist eine erste Kammer 5 auf, die über Kanäle 4 mit der Auslaßseite 1a der Zylinder in Verbindung steht. Die Kammer 3 ist über ein Rohr 5 mit dem Auspuff verbunden. Ferner ist in dem Wärmetauscher 2 eine von der ersten Kammer 5 umgebene zweite Kammer 6 vorgesehen, in welcher der flüssige Brennstoff, wie Benzin-oder Dieselkraftstoff verdampft werden soll. Die zweite Kammer 6 steht über Verbindungsleitungen mit der Einlaßseite 1b der Zylinder in Verbindung. Die zweite Kammer 6 ist umgeben von elektrischen Heizdrähten 8, welche in einem geeigneten, eine örtliche Überhitzung verhindernden Materiä, wie z. B. Schamottmehl eingebettet sein können. Der flüssige Brennstoff wird über eine Einspritzpumpe 9 oder dgl. und ein Verbindungsrohr 10 in die Verfampfungskammer 6 des Wärmetauschers 2 eingespritzt und dort mittels der heißen Auspuffgase verdampft. Dieser Brennstoffdampf wird dann über das jeweils geöffnete Einlaßventil in den jeweiligen Zylinder eingesaugt und im Zylinder verdichtet. Kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes wird dann reiner Sauerstoff über die Einspritzpumpen 11 direkt in den jeweiligen Zylinder eingespritzt. Das Einspritzen von Sauerstoff wird auch während dem Arbeitshub fortgesetzt, um eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten. Aus Ubersichtlichkeitsgründen sind die Zuleitungen für den Sauerstoff zu den einzelnen Einspritzpumpen 11 in der Zeichnung weggelassen worden. Anstelle einzelner Einspritzpumpem kann auch eine gemeinsame Einspritzpumpe für alle Zylinder vorgesehen sein, welcher dann ein Verteiler nachgeschaltet ist, der die zugemessene Menge von Sauerstoff nacheinander den einzelnen Zylindern zuleitet. Die Zündung des erst im Zylinder gebildeten Gemisches aus

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Brennstoffdampf und reinem Sauerstoff erfolgt in bekannter Weise entweder durch Selbstzündung oder durch Fremdzündung.

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Claims

Patentansprüche

/y. Arbeitsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit getrenntem Einlaß von flüssigem Brennstoff und einem sauerstoffhaltigen Verbrennungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Brennstoff vor dem Einlaß in den Zylinder in einem Wärmetauscher verdampft, dann der Brennstoffdampf durch den Kolbenhub angesaugt und verdichtet wird und nach Verdichtung des Brennstoffdampfes als Verbrennungsmedium reiner Sauerstoff unter Druck in den Zylinder eingespritzt wird.
2. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Einspritzen des Sauerstoffes kurz vor dem oberen Totpunkt beginnt und während des Arbeitshubes (Expansion) fortgesetzt wird.
3. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumessung des Sauerstoffes über eine Einspritzpumpe mit nachgeschaltetem

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Verteiler oder durch mehrere separate Einspritzpumpen für jeden Zylinder erfolgt.
4-, Arbeitsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumessung des Brennstoffes über eine dem Verdampfer vorgeschaltete Einspritzpumpe erfolgt.
5. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff aus einer unter hohem Druck stehenden Sauerstoffflasche, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Druckminderers in den Zylinder eingeleitet wird.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch ί , dadurch g e k e η η ze ich net, daß der Wärmeaustauscher (2) eine erste Kammer (3), in welche die Auspuffgase eingeleitet werden, und eine zweite Kammer (6) für den Brennstoff aufweist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (3) mittels sie umgebender elektrischer Heizdrähte (8) beheizbar ist.

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