DE3047842A1

DE3047842A1 - Aufgeladene brennkraftmaschine, insbesondere diesel-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3047842A1
Application number: DE19803047842
Authority: DE
Inventors: Thierry 75006 Paris Andre; Jean 92200 Neuilly-Sur-Seine Melchior
Original assignee: Direction General pour lArmement DGA; Etat Francais
Current assignee: Direction General pour lArmement DGA; Etat Francais
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1981-09-17
Also published as: HK55884A; NO154440C; GR73123B; AU6525580A; BE886734A; ES497785A0; JPH0123657B2; FI803981L; AU542459B2; DK539580A; CA1162058A; IL61622A0; GB2065863A; DK150385B; FR2472082B1; ZA807602B; DK150385C; GB2065863B; FI66236B; IN153041B

Description

DIPL.-ING. H. STEHMANN* DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEINZER**

PATENTANWÄLTE • ·0 «SOQ NURNrii BO 7.0 Jes^PNiATEiwsfHASsj 4-6

' *TEVfcVoN 0911 /20 3/ 2 7 O

TELEX 06/231^ Q 4 7 8 4 TELEGRAMME STFHPATFNT • PATENTANWALT VON 1930 BIS 1980

" ZUGELASSENER VERTRETER VOR Dl EUROPAISCHEN PATENTAMT

Nürnberg, 17.12.1980 17-64

ETAT FRANCAIS, represente par Ie Delegue General pour l'Armement, 14, rue Saint Dominique, F - 75 997 Paris Armees

"Aufgeladene Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine"

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DEUTSCHE BANK AG NfjRMiJcqii ΚΟΝ'ΤΟ 'JiBS^S (3L7 """> ."01-2¹ Κ44·!?-(ΙΓ9 rai 7 7SP100!

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine, insbesondere eine aufgeladene Diesel-Brennkraftmaschine, die einerseits einen Verdichter aufweist, der parallel Frischluft an die Brennkraftmaschine und an eine mit einer Hilfsbrennkammer versehene umgehungsleitung liefert,und die andererseits eine Turbine aufweist, die Abgase der Brennkraftmaschine sowie die von der Hilfsbrennkammer abgegebenen Gase erhält und die mechanisch den Verdichter antreibt, wobei die Umgehungsleitung in zwei Haupt-Zweigleitungen unterteilt ist, von denen die erste Zweigleitung in eine Verdünnungszone bzw. sekundäre Zone mündet, welche stromabwärts von dem stromaufwärtsseitigen Teil bzw. von einer primären Zone der Hilfsbrennkammer angeordnet ist und mit einer ersten Drosseleinrichtung mit variablem Durchschnittsquerschnitt versehen ist^und von denen die zweite Zweigleitung von einer Stelle der ersten Zweigleitung ausgeht, die sich stromaufwärts von der ersten Drosseleinrichtung befindet, und über eine zweite Drosseleinrichtung des Durchtrittsquerschnittes in die primäre Zone einmündet, wobei die zweite Drosseleinrichtung einander zugeordnete Durchtrittsöffnungen mit einem variablen, gemeinsamen freien Querschnitt aufweist, die jeweils in zwei inneren und äußeren zylindrischen Organen vorgesehen sind, welche in bezug aufeinander verschiebbar sind und von denen das eine Organ zumindest teilweise die primäre Zone und das andere Organ zumindest teilweise einen Hohlraum begrenzen, der unmittelbar mit dem Ausgang des Verdichters verbunden ist, während wenigstens eine Brennstoff-Einspritzdüse in die primäre Zone in unmittelbarer Nähe der genannten einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen einmündet und wobei ferner Einrichtungen zum korrelativen Ändern des Durchsatzes der Brennstoff-Einspritzdüse (n) und des Durchsatzes der in die primäre Zone durch den gemeinsamen freien Querschnitt der,genannten, einander zugeordneten Öffnungen eintretenden Luft durch eine Relativverschiebung der inneren und äußeren zylin-

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drischen Organe vorgesehen sind.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist bereits in der US-PS 4 026 115 beschrieben.
^l

Mit Rücksicht auf die Stellung der einander zugeordneten Durchgänge bzw. Öffnungen, die bei der zweiten Drosseleinrichtung durch eine aerodynamische Schiebereinrichtung (oder Abdeckung von Luftstrahlen durch teilweises Ausrichten von Paaren der einander zugeordneten Durchgänge bzw. Öffnungen) zur Wirkung gelangen, einerseits in bezug auf die Einspritzdüse (n), welche den Brennstoff in die primäre Zone der Hilfsbrennkammer einleiten, und andererseits in bezug auf die erste Drosseleinrichtung, die einen Druckabfall erzeugt, der unmittelbar an den einander zugeordneten Durchgängen bzw. Öffnungen auftritt, entsteht in dieser primären Zone eine starke Turbulenz, die für die Verbrennung optimale Bedingungen bietet, wie auch immer der Öffnungsgrad der einander zugeordneten Durchgäne bzw. Öffnungen sein mag, d.h. , bei sämtlichen Betriebsver>>ältnissen der Hilfsbrennkammer. Hierdurch erhält man eine Kraftstoffersparnis, wobei gleichzeitig die mit der Ablagerung von Ruß und Koks auf den Wänden der Hilfsbrennkammer verbundenen Schwierigkeiten vermieden werden. Andererseits erlaubt das Vorhandensein dieses Druckabfalles eine dauernde und wirksame Bildung von geeigneten Luftströmen^"film cooling"), und zwar mittels wenigstens einiger der Luftdurchgänge von konstantem Querschnitt, welche einen Bestandteil der zweiten Drosseleinrichtung bilden, wobei diese Luftströme insbesondere eine Kühlung der Wände der primären Zone der Hilfsbrennkammer in sämtlichen Betriebsbereichen gewährleisten.

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Die relative Bewegung der inneren und äußeren zylindrischen Organe, welche im allgemeinen durch Hülsen gebildet sind, kann durch Translation, Rotation oder durch Translation und Rotation erfolgen, wobei wenigstens das eine der inneren und äußeren zylindrischen Organe beweglich ist. Im allgemeinen ist das äußere zylindrische Organ fest angeordnet, während das innere zylindrische Organ beweglich , vorzugsweise verschiebungsbeweglich ist. Wenn vorausgesetzt wird, daß eine Spülung des äußeren zylindrischen Organs durch die von dem Verdichter gelieferte Luft erfolgt, dann neigt diese Luft dazu, das äußere zylindrische Organ bei einer verhältnismäßig niedrigen und konstanten Temperatur zu halten. Auf der anderen Seite wird das innere zylindrische Organ, welches mindestens teilweise die primäre Zone der Hilfsbrennkammer begrenzt, auf einer relativ hohen Temperatur gehalten, welche in Abhängigkeit vom Durchsatz des Brennstoffes variiert, welcher durch die Einspritzdüse (n) eingeleitet und in dieser primären Zone verbrannt wird, wobei die Änderungen dieser Temperatur während des Betriebes zum Beispiel 600 ° C erreichen können. Nun sind aber die inneren und äußeren zylindrischen Organe aus einem Material hergestellt (feuerfester, nichtrostender Stahl), welches beträchtlichen Dehnungen in Abhängigkeit von der Temperatur unterworfen ist (in der Größenordnung von 2 mm pro Meter und pro 100⁰C Temperaturerhöhung).

Um eine gegenseitige Verklemmung oder Verkeilung der beiden zylindrischen Organe im erhitzten Zustand zu vermeiden, (d.h., wenn das innere zylindrische Organ am heißesten ist, was dem maximalen Durchsatz von Brennstoff und Luft in die primäre Zone entspricht), ist es erforderlich, das radiale Spiel bei kaltem Zustand zwischen diesen beiden zylindrischen Organen stark zu vergrößern.

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Jedoch während des Sparbetriebes der Hilfsbrennkammer Minimaler Durchsatz von Brennstoff und Luft in die primäre Zone und an der hinteren Seite der Kammer lokalisierte Verbrennung), zieht sich das innere zylindrisehe Organ bei seiner Abkühlung radial zusammen und gibt zwischen seiner äußeren Wand und der inneren Wand des äußeren zylindrischen Organs einen ringförmigen Zwischenraum frei, dessen Querschnitt recht bedeutend ist (in der Größenordnung von 700 mm², während der Durchmesser der zylindrischen Organe bzw. Hülsen ungefähr 200 mm beträgt, und zwar unter den vorerwähnten Bedingungen bezüglich der Temperaturänderungen und des Ausdehnungskoeffizienten) . Dieser ringförmige Zwischenraum läßt einen Luftstrom hindurch, der umso beträchtlicher ist, als der Aufladedruck hoch ist, weil die Dichte der Luft mit dem Druck verbunden ist und die Druck-Differenz beiderseits dieses Strömungs-Querschnittes mit dem Aufladedruck wächst. Genau unter diesen Bedingungen des erhöhten Druckes ist aber die Maschine am stärksten aufgeladen und muß daher am wirkungsvollsten gespült werden. Versuche, die bisher unternommen worden sind, um den oben erwähnten Luftstrom zu reduzieren, insbesondere dadurch, daß Labyrinthdichtungen am Umfang des inneren zylindrischen Organes angeordnet werden, haben sich als unbefriedigend erwiesen.

Infolgedessen ist man vor die beiden folgenden Alternativen gestellt:

Wenn das radiale Spiel gering ist, dann verklemmt sich das bewegliche zylindrische Organ auf dem festen zylindrischen Organ bei vollem Durchsatz, was zu einem unnützen Halten der Kammer in der Position des vollen Durchsatzes führt (wodurch sich eine überhitzung und Brennstoffverluste ergeben);

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wenn das radiale Spiel groß ist, dann ist die Hilfsbrennkammer im Sparbetriebsbereich undicht; in diesem Falle ist die erste Drosseleinrichtung nicht mehr in der Lage, den Druckabfall bzw. Druckverlust zwischen Verdichter und Turbine zu beherrschen, was eine korrekte Spülung der Haschine bei erhöhten Leistungen gefährdet, wie es bereits weiter oben erläutert ist, wenn nicht der Durchsatz des Verdichters überdimensioniert ist, was jedoch den Nachteil der Herabsetzung des spezifischen Verbrauchs bei Teilbelastungen hätte.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Brennkraftmaschine der eingangs definierten Art zu schaffen, bei der insbesondere die aus der unterschiedlichen Ausdehnung der inneren und äußeren zylindrischen Organe resultierenden Nachteile vermieden werden, während gleichzeitig die spezifischen Vorteile dieser Brennkraftmaschine beibehalten werden.

Ausgehend von einer aufgeladenen Brennkraftmaschine der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die zweite Drosseleinrichtung ferner Durchtrittsöffnungen von jeweils konstantem Querschnitt parallel zu den einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen aufweist, daß die inneren und äußeren zylindrischen Organe derartige radiale Abmessungen besitzen, daß, unter Berücksichtigung der Wärmeausdehnungskoeffizienten ihrer Materialien und der oberen und unteren Grenzen ihrer Betriebstemperaturen, stets ein radiales Spiel zwischen ihnen vorhanden ist, das ausreichend ist, um bei allen beliebigen Betriebsverhältnissen der Hilfsbrennkammer jegliche Berührung zwischen diesen zylindrischen Organen zu vermeiden, und daß eine dritte Drossßleinrichtung mit einem variablen Durchtrittsquerschnitt vorgesehen ist,

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die stromaufwärts oder in der Höhe der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen der zweiten Drosseleinrichtung angeordnet ist und zwar der Richtung des Luftumlaufes in der zweiten Zweigleitung der Umgehungsleitung entsprechend, wobei diese dritte Drosseleinrichtung in der Weise ausgebildet ist, daß

a) ihr minimaler Durchtrittsquerschnitt Null ist, und

b) bei jeden beliebigen momentanen Öffnungsgraden der zweiten und der dritten Drosseleinrichtung der Durchtrittsquerschnitt der dritten Drosseleinrichtung , wenn er nicht gleich Null ist, stets wesentlich größer als der freie Querschnitt der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen der zweiten Drosseleinrichtung ist.

Es ist hierbei wichtig, daß die dritte Drosseleinrichtung erst nach der zweiten Drosseleinrichtung in Aktion tritt; denn, im gegenteiligen Falle, würde sich der in der zweiten Zweigleitung der Umgehungsleitung zu erzeugende Druckabfall in Höhe der dritten Drosseleinrichtung einstellen und nicht mehr in Höhe der einander zugeordneten Durchgänge bzw. öffnungen. Dies würde einerseits ein Eindringen von radialen Luftstrahlen in die primäre Zone unterdrücken und infolgedessen die die Verbrennung in dieser Zone begünstigende Turbulenz und andererseits die Flamme von der hinteren Seite der primären Zone abziehen. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Vorhandensein des permanenten radialen Spieles zwischen den beiden zylindrischen Organen nicht die Existenz von Luftstrahlen durch ihre einander zugeordneten Durchgänge unterdrückt, wenn diese letzeren wenigstens teilweise

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miteinander ausgerichtet sind, sondern lediglich zur Wirkung hat, daß ein gewisser Luftdurchsatz durch den ringförmigen Zwischenraum zwischen den beiden zylindrischen Organen hindurch, zur sekundären Zone hin abgeleitet bzw. abgelenkt wird.

Obwohl die erste Drosseleinrichtung manuell betätigt werden könnte, ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung von wesentlichem Vorteil, wenn die erste Drosseleinrichtung in der Weise ausgebildet ist, daß ein Druckabfall hervorgerufen wird/ der praktisch unabhängig von dem Verhältnis zwischen dem Luftdurchsatz in der Umgehungsleitung und dem gesamten, durch den Verdichter gelieferten Luftdurchsatz ist, der sich aber in dem gleichen Sinne wie der stromaufwärts von der ersten Drosseleinrichtung herrschende Druck verändert. Man erholt somit eine automatische Betriebsweise, welche an sämtliche Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepasst ist.

Unabhängig davon, ob die erste Drosseleinrichtung automatisch betätigt wird oder nicht, ist es gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn das Verhältnis zwischen dem Durchtrittsquerschnitt der dritten Drosseleinrichtung, falls dieser nicht gleich Null ist, und dem freien Querschnitt der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen der zweiten Drosseleinrichtung in ihren sämtlichen jeweiligen Momentanstellungen größer als 5 ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Druckabfall,der sich in der zweiten Zweigleitung der Umgehungsleitung einstellt, sich stets beim Durchgang durch die zweite Drosseleinrichtung ergibt, nicht aber beim Durchgang durch die dritte Drosseleinrichtung ,

Gemäß weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen , daß die dritte Drosseleinrichtung durch die Kombination eines ringförmigen Verschluß-

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eleraentes, das mit dem einen der zylindrischen Organe verbunden ist, und eines Sitzes, der mit dem anderen zylindrischen Organ verbunden ist und mit dem ringförmigen Element zusammenwirkt, gebildet ist, wobei der Durchmesser des Sitzes weit größer als die jeweiligen Durchmesser der zylindrischen Organe ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die dritte Drosseleinrichtung durch die Kombination eines ringförmigen Verschlußelementes, das mit dem freien Ende des äußeren zylindrischen Organes verschmolzen ist, und eines Sitzes, der mit dem inneren zylindrischen Organ verbunden ist und mit dem genannten freien Ende zusammenwirkt, gebildet ist, wobei dieser Sitz in unmittelbarer Nähe der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen angeordnet ist.

Die beiden vorgenannten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine stellen eine besonders einfache Konstruktionsweise dar und erlauben ein Zusammenwirken des Sitzes mit dem ringförmigen Verschlußelement, wie auch immer die Temperaturen und damit die jeweiligen Ausdehnungen der beiden zylindrischen Organe sein mögen,

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Durchtrittsöffnungen von jeweils konstantem Querschnitt der zweiten Drosseleinrichtung unmittelbar mit dem Hohlraum in Verbindung stehen, der mit dem Ausgang des Verdichters verbunden ist.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß die Durchtrittsöffnungen von jeweils konstantem Querschnitt der zweiten Drosseleinrichtung über die dritte Drosseleinrichtung mit einem mit dem Ausang des Verdichters verbunden Hohlraum in Verbindung stehen.

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Zur näheren Erläutertung des Standes der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, einerseits und der Merkmale und Vorteile der Erfindung andererseits dienen die beigefügten Zeichnungen.
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Im Rahmen von Ausführungsbeispielen zeigt dabei:

Fig. 1 eine Brennkraftmaschine im schemati-

scher Schnittansicht;
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Fig. 2 in größerem Maßstab eine Schnittansicht einer HiIfsbrennkammer der Maschine nach Fig. 1;

Fig. 3 schematisch die Verteilung der Luft

durchsätze in der Maschine nach Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische, axiale Schnittansieht einer Brennkraftmaschine in Höhe der Hilfsbrennkammer und zwar gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei der übrige Teil der Maschine gleich demjenigen gemäß Fig. 1 ist;

Fig. 5 in größerem Maßstab ein Paar von einander zugeordneten öffnungen, die zu einer zweiten Drosseleinrichtung der Ausführungsform der Maschine nach Fig. 4 ge

hören; und die

Fig. 6 bis 12 jeweils eine Ausführungsvariante der in Fi'g. 4 dargestellten Brennkraftmaschine.

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Bevor die Erfindung näher erörtert werden soll, ist es nützlich, sich den Stand der Technik in Erinnerung zu rufen, wie er aus der o. g. US-PS 4 026 115 hervorgeht.
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Die beigefügte Fig. 1 ist der Fig. 7 dieser US-PS ähnlich, jedoch in zweckmäßiger Weise ergänzt.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist eine an sich bekannte Brennkraftmaschine 1 einen Verdichter 2 auf, der parallel Frischluft einerseits an die Maschine 1 über eine mit einem Ladeluftkühler 41 ausgestattete Förderleitung 4 und andererseits an eine mit einer Hilfsbrennkammer 6 versehene Umgehungsleitung 5 liefert. Die Maschine 1 weist ferner eine Turbine 3 auf, die über eine Abgasleitung 8 die Abgase der Maschine 1 und die von der Hilfsbrennkammer 6 abgegebenen Gase erhält und die ferner'auf mechanischem Wege den Verdichter 2 antreibt, und zwar im allgemeinen über eine Verbindungswelle 9.

Die Hilfsbrennkammer 6 ist von der stromaufwärtigen nach der stromabwärtigen Seite in eine primäre Zone 10 und in eine sekundäre Zone 11 bzw. eine Zone der Verdünnung unterteilt.

Die Umgehungsleitung 5 ist in zwei Haupt-Zweigleitungen 5a und 5b unterteilt. Die Zweigleitung 5a mündet in die sekundäre Zone 11 und ist mit einer ersten Drosseleinrichtung 12 von einem variablen Durchtrittsquerschnitt versehen. Vorzugsweise ist diese erste Drosseleinrichtung 12 dazu befähigt, einen Druckabfall hervorzurufen, der praktisch von dem Verhältnis zwischen dem Luftdurchsatz in der Umgehungsleitung 5 und dem gesamten durch den Verdichter 2 gelieferten Luftdurchsatz unabhängig ist, der sich jedoch in dem glei-

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chen Sinne wie der stromaufwärts von der ersten Drosseleinrichtung 12 herrschende Druck verändert. Die zweite Zweigleitung 5b geht von einer Stelle der ersten Zweigleitung 5a aus, die sich stromaufwärts von der ersten Drosseleinrichtung 12 befindet, und mündet über eine zweite Drosseleinrichtung 13 des Durchtrittsquerschnitts in die primäre Zone 10 ein.

Wie Fig. 2 zeigt, umfasst die zweite Drosseleinrichtung 13 einander zugeordnete öffnungen 14 und 15, die jeweils in einer inneren zylindrischen Hülse 16, welche wenigstens einen Teil der primären Zone 10 begrenzt, und in einer äußeren zylindrischen Hülse vorgesehen sind, welche wenigstens teilweise einen Hohlraum 32 begrenzt, welcher unmittelbar mit dem Ausgang des Verdichters 2 verbunden ist. Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 und Fig. 2 ist dieser Hohlraum 32 durch einen Teil der Förderleitung 4 gebildet, welcher die äußere zylindrische Hülse 17 umgibt. Eine Brennstoff-Einspritzdüse 18 (gemäß Fig. 2) oder mehrere Brennstoff-Einspritzdüsen (gemäß der weiter unten beschriebenen Fig. 12) münden in die primäre Zone in unmittelbarer Nahe der einander zugeordneten Drosselöffnungen 14 und 15 ein.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, um in wechselseitiger Beziehung den Durchsatz durch die Brennstoff-Einspritzdüse 18 bzw. die Brennstoff-Einspritzdüsen und den Durchsatz der in die primäre Zone 10 durch 0 den gemeinsamen freien Querschnitt der einander zugeordneten öffnungen 14 und 15 eintretenden Luft zu verändern, wobei die Änderung dieses Luftdurchsatzes durch relative Verschiebung der Hülsen 16 und 17 erfolgt.

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Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Umgehungsleitung 5 von einem Kasten 7 eingeschlossen, der durch eine Trennwand 19 von der Förderleitung 4 getrennt ist, wobei stromabwärts von der Trennwand 19 die Zweigleitung 5a gebildet ist. Die Trennwand 19 ist mit einer öffnung durchbohrt, deren Ränder einen Sitz 20 bilden, mit dem eine stromabwärts von diesem Sitz angeordnete Verschlußscheibe 21 zusammenarbeitet. Diese Verschlußscheibe 21 ist mit einem Ausgleichskolben 22 fest verbunden, der durch den Sitz 20 ebenso wie durch die Wandung der Förderleitung 4 mit Hilfe von Dichtungsmitteln 23 hindurchtritt. Die die erste Drosseleinrichtung 12 bildende Scheibe 21 mit dem Kolben 22 befindet sich unter der Einwirkung eines Bezugsdruckes P», welcher auf den Querschnitt des Ausgleichskolbens 22 an dessem oberen oder unteren Teil ausgeübt wird, sowie unter der Einwirkung von Drücken , welche stromaufwärts (Druck P-) und stromabwärts (Druck P₇) von der Verschlußscheibe 21 herrschen und jeweils auf die obere Fläche und die untere Fläche der Scheibe 21 ausgeübt werden, in einer Gleichgewichtsstellung . Gegebenenfalls könnte eine (nicht gezeig-' te) Rückhol- bzw. Rückstellfeder auf den Ausgleichskolben 22 einwirken. Wenn mit s der Querschnitt des Ausgleichskolbens 22 und mit S die Oberfläche der Scheibe 21 bezeichnet werden, dann ist der Wert des nominellen,relativen Druckabfalles durch die folgende Beziehung gegeben, welche die Gleichgewichtsbedingungen der Scheibe 21 ausdrückt (in Abwesenheit der oben erwähnten Rückstellfeder):

^P2

^P2 - ^P0

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Wie man erkennt, ist die erste Drosseleinrichtung 12 mit der Scheibe 21 dazu befähigt, einen Druckabfall P - P hervorzurufen, welcher praktisch von dem Verhältnis zwischen dem Luftdurchsatz in der Umgehungsleitung 5 und dem von dem Verdichter 2 gelieferten Luftdurchsatz unabhängig ist, welcher sich jedoch in dem gleichen Sinne wie der stromaufwärts von dieser ersten Drosseleinrichtung 12 herrschende Druck P_ verändert. Diese Drosseleinrichtung kann im übrigen durch gleichwertige Einrichtungen ersetzt sein, von denen einige Beispiele in der o.g. US-PS 4 026 115 beschrieben sind.

Gemäß der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 sind die Einrichtungen zum korrelativen Variieren des Durchsatzes durch die Einspritzdüse bzw. die Einspritzdüsen 18 und des in die primäre Zone 10 eintretendenLuftdurchsatzes in der folgenden Art und Weise ausgebildet. Die äußere Hülse 17 ist in Bezug auf die Förderleitung 4 fest angeordnet, während die innere Hülse 16, die auf einer Seite durch eine Rückwand 24 abgeschlossen ist^ verschiebungsbeweglich ist. Ein zwischen der Rückwand 24 und einer festen Wand 26 genommener Hohlraum ist über öffnungen 29 von verhältnismäßig großem Querschnitt mit der Förderleitung 4 verbunden.

Ein mit der Rückwand 24 fest verbundener Zylinder 34 durchsetzt mittels einer Dichtungseinrichtung 35 die Wand 26, wobei diese Dichtungseinrichtung ein Gleiten dieses Zylinders 34 erlaubt. Eine Brennstoff-Förderleitung 36 mündet in eine Kammer 37 ein, die von der Wand 26 getragen wird; diese Kammer 37 steht mit dem Zylinder 34 über eine öffnung 38 in Verbindung, welche durch die eine der Wände des Zylinders 34 hindurch-

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verläuft, dessen gegenüberliegende Wand einen Teil der Rückwand 24 bildet und die Einspritzdüse 18 aufweist. Eine feste Düsennadel 39 arbeitet mit der Öffnung 38 in der Weise zusammen, daß deren Querschnitt nach Maßgabe der Entfernung der Rückwand von der festen Wand 26 sich vergrößert.

Der Druck des Brennstoffes, der auf den Zylinder ausgeübt wird, neigt dazu, die innere Hülse 16 in Richtung der rechten Seite der Fig. 2 zu verschieben und daher zugleich den freien gemeinsamen Querschnitt der einander zugeordneten Öffnungen 14 und 15 und den freien Querschnitt der Öffnung 38 jeweils zu vergrößern, wodurch jeweils der volle Luftdurchsatz und der volle Brennstoffdurchsatz in die Hilfsbrennkammer 6 gewährleistet ist. Wenn die Energie vor der Turbine 3 zunimmt, dann erhöht sich der Druck P_ , welcher auf die rechte Seite (gemäß Fig. 2 ) der Rückwand 24 ausgeübt wird, und bewirkt, daß die innere Hülse 16 zurückgeht bzw. zurückgeschoben wird, bis die hydraulische Kraft (Druck des Brennstoffes) _t die auf diese Hülse 16 ausgeübt wird, die auf diese ausgeübte pneumatische Kraft ausgleicht. Es ergibt sich hierdurch eine Selbst-Regulierung.

Im Endergebnis werden durch die beschriebenen Einrichtungen der Brennstoffdurchsatz durch die Einspritzdüse 18 und der in die primäre Zone 10 durch den gemeinsamen freien Querschnitt der einander zugeordneten Öffnungen 14 und 15 eintretende Luftdurch-

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satz korrelativ verändert. Diese Einrichtungen können ebenfalls durch äquivalente Einrichtungen ersetzt werden, von denen einige Beispiele in der oben erwähnten US-PS 4 026 115 bereits beschrieben sind.

Schließlich ist die Rückwand 24 durch kalibrierte öffnungen 40 und 33 durchsetzt, welche jeweils eine Kühlung der Wände der primären Zone 10 der Hilfsbrennkammer 6 in allen Betriebs- bzw. Leistungsbereichen sowie eine Vorsorgung mit Verbrennungsluft im Sparbereich gewährleisten. Diese kalibrierten öffnungen 4 0 und 33, welche im übrigen nicht in der o. g. US-PS 4 026 115 erwähnt sind, bilden die bereits erwähnten Durchgänge mit jeweils konstantem Querschnitt parallel zu den einander zugeordneten öffnungen und 15, welche Bestandteile der zweiten Drosseleinrichtung 13 darstellen.

Die äußere Hülse 17 ist in der Weise an die Förderleitung 4 angepaßt, daß die öffnungen 15 und 29 sich in diese letztere öffnen, und ist durch eine Leitung verlängert, welche die sekundäre Zone 11 begrenzt und den Kasten 7 durchquert. Die Abgasleitung 8 der Maschine mündet über ein konvergierendes Teil bzw. einen Mischer 2 7 in die Leitung 42. öffnungen 43, die in der Leitung 42 im Inneren des Kastens 7 vorgesehen sind, verbinden die stromabwärtsgelegenen Teile der Zweigleitungen 5a und 5b miteinander. Eine Ausgangsleitung 44 verbindet den Mischer 27 mit der Turbine 3, so daß diese letztere sowohl die Abgase der Maschine 1 als auch die Verbrennungsgase der Kammer 6 erhalten kann.

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Auf diese Weise erhält man eine Brennkraftmaschine, deren Funktionsweise insgesamt im nachfolgenden beschrieben wird,

Die von dem Kompressor 2 gelieferte Luft teilt sich in zwei Ströme: die durch die Maschine 1 hindurchgehende Luft und der komplementäre Luftstrom, welcher über die Umgehungsleitung 5 zur Turbine 3 zurückgelangt. Dieser komplementäre Strom teilt sich erneut in zwei Ströme: in einen ersten Teilstrom, welcher die primäre Zone 10 über die einander zugeordneten öffnungen 14, 15 versorgt, und zwar in einem vorzugsweise stöchiometrischen Verhältnis zu dem durch die Düse(n) 18 eingeleiteten Brennstoff, und in einen zweiten Teilstrom, der in Form von durch die öffnungen 4 3 transversal zugeleiteten Luftstrahlen in die sekundäre Zone 11 eindringt, wobei dieser zweite komplementäre Teilstrom zuvor durch die erste Drosseleinrichtung 12 hindurchtritt und die von der primären Zone 10 herrührenden sehr heißen Verbrennungsgase verdünnt.

Wenn die Maschine 1 beschleunigt, dann erhöht sich der durch sie hindurchgehende Luftdurchsatz und der Durchsatz des komplementären Luftstromes vermindert sich in der Umgehungsleitung 5. Die erste Drosseleinrichtung 12 schließt sich daher progressiv und vermindert nach und nach den Luftdurchsatz, der in die sekundäre Zone 11 gelangt. Die in die primäre Zone 10 gelangende Luft, deren Durchsatz lediglich von dem Druck und damit von der Ladung der Maschine 1 abhängig ist (und nicht von der Geschwindigkeit der letzteren), gewährleistet eine fortgesetzte Verbrennung in dieser primären Zone 10, und zwar unter Bedingungen, die soweit wie nur möglich, stöchiometrisch sind. Die Verdünnung (und damit die Kühlung) der von dieser primären Zone 10 herrührenden sehr heißen Gase ist zumindest durch die sekundäre Luft (öffnungen 43) und mehr und mehr durch die Abgase der Maschine 1 in Höhe des Mischers 27 gewährleistet. Der Abstand zwischen

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den öffnungen 43 und dem Mischer 27 muß daher so kurz wie nur möglich sein, um eine überhitzung des stromabwärts der öffnungen 43 gelegenen Teiles der Verbindungsleitung 42 zu vermeiden.
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Wenn die durch die erste Zone 10 hindurchgelangende Luft stromaufwärts von der ersten Drosseleinrichtung 12 abgenommenen wird, dann wird der Druckabfall aufgrund der Durchsetzung der einander zugeordneten öffnungen 14 und 15 stets aufrechterhalten, welche Motorgeschwindigkeit auch immer vorliegt, und zwar dank des Vorhandenseins der ersten Drosseleinrichtung 12. Infolgedessen besitzen die Luftstrahlen, die in die primäre Zone 10 durch den gemeinsamen freien Querschnitt der einander zugeordneten Öffnungen 14 und 15 eindringen, welche Betriebsverhältnisse der Kammer 6 auch immer vorliegen, stets eine Geschwindigkeit und ein Durchdringungsvermögen, welche ausreichend sind, um den zur Verbrennung des durch die Einspritzdüse(n) 18 eingeleiteten Brennstof-0 fes erforderlichen Grad der Turbulenz aufrechtzuerhalten.

Aus der schematischen Darstellung nach Fig. 3 ergibt sich, wie sich die durch den Verdichter 2 gelieferte Luft verteilt. Q- bedeutet hierbei den durch den Verdichter 2 gelieferten Luftdurchsatz (in Gewicht pro Zeiteinheit) . Hiervon absorbiert die Maschine 1 einen Teil Q₁, während der Rest Q_ = Q_ - Q₁ seinen Weg über die Umgehungsleitung 5 nimmt. Nachfolgend verteilt sich die Durchsatzmenge Q₅ in eine Durchsatzmenge Q_ , welche in die sekundäre Zone 11 der Hilfsbrennkammer 6 über die Drosseleinrichtung 12 (Verdünnungsluft) eingelassen wird, und in eine Durchsatzmenge Q,., , die in die primäre Zone über die Drosseleinrichtung 13 eingelassen wird, sowie in eine Durchsatzmenge Q._n, die durch*die öffnungen 40, 33 an der Rückseite der Kammer 6 eingelassen wird.

Der Durchsatz Q₁ hängt vom Betriebsbereich der Maschine 1

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und vom Aufladedruck ab, der durch den Verdichter 2 erzeugt wird.

Der relative Druckabfall zwischen dem Verdichter 2 und der Turbine 3 varriert somit gemäß dem weiter oben angegebenen Gesetz. Die festgestellten Regelabweichungen und ihre möglichen Ursachen sind die folgenden:

1. Der tatsächliche, relative Druckabfall liegt unter dem nominellen, relativen Druckabfall:

a) Die erste Drosseleinrichtung 12 ist in der Regel geschlossen; der Durchsatz Q₂ des Verdichters 2 ist ungenügend (die Maschine 1 saugt zuviel Luft an); der nicht gesteuerte Anteil des Durchsatzes Q₅ ist zu bedeutend;

b) Die erste Drosseleinrichtung 12 hat sich in der öffnungsstellung verklemmt.

2. Der tatsächliche relative Druckabfall ist höher als der nominelle relative Druckabfall:

Die erste Drosseleinrichtung 12 ist weit geöffnet und die parasitären Druckverluste in der Umgehungsleitung 5 sind zu hoch.

Im Ergebnis,, bei gegebenem Verdichterdurchsatz Q„ und gegebenem Maschinendurchsatz Q₁, hat ein Entweichen oder Durchblasen durch die Zweigleitung 5a der Hilfsbrennkammer 6 im Sparbereich zur Wirkung, daß sich der Durchsatz durch die erste Drosseleinrichtung 12 hindurch vermindert.

Es ergibt sich somit folgendes, wie bereits eingangs kurz erläutert:

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Es wird entweder der Durchsatz des Verdichters 2 erhöht, jedoch der spezifische Verbrauch bei Teilbelastungen herabgesetzt/ oder der Durchsatz durch die erste Drosseleinrichtung 12 hindurch ist ungenügend. Dies tritt am Punkt der Maximalleistung in Erscheinung, bei dem das Verhältnis des an der Maschine 1 abgenommenen Durchsatzes Q₁ zu dem Durchsatz Q~, der durch den Verdichter 2 geliefert wird, am größten ist. In diesem Falle liegt der tatsächliche relative Druckabfall unterhalb des nominellen, relativen Druckabfalles. Dieser letztere wird nicht aufrechterhalten, da dies insbesondere für eine Maschine 1 ungünstig ist, die eine Spülung benötigt, und, im Falle von Viertaktmotoren, für den spezifischen Verbrauch (denn der Druck P-, stromaufwärts von der Turbine 3 erhöht sich und damit ist die Förderarbeit der Maschine zu groß).

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, ist bei der Verbrennungskraftmaschine entsprechend der Erfindung im wesentlichen vorgesehen, daß die inneren und die äußeren zylindrischen Organe 16 und 17(bzw. Hülsen entsprechend dem größten Teil der Ausführungsformen) derartige radiale Abmessungen besitzen, daß, unter Berücksichtigung der Wärmeausdehnungskoeffizienten ihrer Materialien und der oberen und unteren Grenzen ihrer Betriebstemperaturen stets ein radiales Spiel a zwischen ihnen vorhanden ist (siehe Fig. 4 und 6 bis 12), welches ausreicht_, um jegliche Berührung zwischen der äußeren Seitenwand des inneren zylindrischen Organes 16 und der inneren Seitenwand des äußeren zylindrischen Organes 17 zu ver-0 meiden, wie auch immer die Betriebsverhältnisse der Hilfsbrennkammer 6 sind. Außerdem ist eine dritte Drosseleinrichtung 45 mit variablem Durchtrittsquerschnitt vorgesehen, die stromaufwärts oder in Höhe der einander zugeordneten Durchgangsöffnungen 14, 15 der zweiten Drosseleinrichtung 13 angeordnet sind, und zwar gemäß der Richtung des Luftumlaufes in der Zweigleitung 5b

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der Umgehungsleitung 5, wobei diese dritte Drosseleinrichtung 45 in der Weise ausgebildet ist, daß

a) ihr minimaler Durchtrittsquerschnitt Null ist, und

b) wie auch immer die jeweiligen momentanen Öffnungsgrade der zweiten und dritten Drosseleinrichtung 13, 45 sein mögen, der Durchtrittsquerschnitt der dritten Drosseleinrichtung 45, wenn er nicht gleich Null ist, stets wesentlich größer (vorzugsweise in einem Verhältnis von wenigstens gleich 5) als der freie Querschnitt der einander zugeordneten öffnungen 14 und 15 der zweiten Drosseleinrichtung 13 ist.

Gemäß einer besonders einfachen Konstruktionsweise ist die dritte Drosseleinrichtung 45 durch die Kombination eines ringförmigen Verschlußelementes 4 6 (siehe Fig. 4 und Fig. 6) oder 46c (siehe Fig. 9 und Fig. 10), welches mit einem der zylindrischen Organe 16 (siehe Fig. 4 und Fig. 6) oder 17 (siehe Fig. 9 und Fig. 10) fest verbunden ist, und eines Sitzes 47 (siehe Fig. 4 und Fig. 6) oder 47c (siehe Fig. 9 und Fig. 10), der mit dem anderen zylindrischen Organ 17 (siehe Fig. 4 und Fig. 6) oder 16 (siehe Fig. 9 und Fig. 10) fest verbunden ist und mit dem genannten ringförmigen Element 46 (siehe Fig. 4 und Fig. 6) oder 46c (siehe Fig. 9 und Fig. 10) zusammenwirkt, gebildet, wobei der Durchmesser dieses Sitzes 47 oder 47c weit größer als die jeweiligen Durchmesser der zylindrischen Organe 16 und 17 ist.

Gemäß einer Variante ist die dritte Drosseleinrichtung 45 durch die Kombination eines ringförmigen Verschlußelementes 46b (siehe Fig. 7 und 8) oder

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46d (siehe Fig. 11), welches mit dem freien Ende des äußeren zylindrischen Organes 17 verschmolzen ist, und eines Sitzes 47b (siehe Fig. 7 und Fig. 8) oder 47d (siehe Fig. 11), welcher mit dem inneren zylindrischen Organ 16 fest verbunden ist und mit dem genannten freien Ende zusammenwirkt, gebildet, wobei dieser Sitz 47b oder 47d in unmittelbarer Nähe der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen angeordnet ist.

Im Falle dieser Ausführungsvariante sind die einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen 14 und 15 nur durch einen Kranz von öffnungen mit individuell geschlossenem Umriß auf der inneren Hülse 16 gebildet, nicht aber auf der äußeren Hülse 17.

15

Im ersten Falle (siehe Fig. 4, 6, 9 und 10) ist die dritte Drosseleinrichtung 45 gegenüber der zweiten Drosseleinrichtung 13 unterschiedlich ausgebildet, wobei diese letztere durch zwei Kränze von einander zugeordneten öffnungen 14 und 15 gebildet ist, die jeweils in den beiden Hülsen 16 und 17 vorgesehen sind.

Gemäß den Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 6 ist die äußere Hülse 17 fest angeordnet, während die innere Hülse 16 verschiebungsbeweglich ist, wie bei der Konstruktion gemäß den Fig. 1 und 2,d.h. diese Hülse 16 kann sich auf die linke Seite der Fig. 4 bzw. 6 verschieben, um den gemeinsamen Querschnitt der einander zugeordneten öffnungen 14 und 15 zu vermindem. Im Unterschied hierzu ist gemäß den Ausführungsformen nach den Fig. 9 und 10 die innere Hülse 16 fest angeordnet, während die äußere Hülse 17 verschiebungsbeweglich ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen nach den Fig. 4, 6, 9 und 10, ist der Sitz 47 oder 47c mittels eines starren Trägers 48 mit der

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festen Hülse 17 oder 16 fest verbunden.

Das Verschlußelement 46 oder 46c ist durch eine ebene Scheibe gebildet, die auf der äußeren Oberfläche der beweglichen Hülse 16 oder 17 befestigt ist.

Zum besseren Verständnis des aufeinanderfolgenden Infunktiontretens der zweiten Drosseleinrichtung 13 und der dritten Drosseleinrichtung 45 erscheint es nützlieh, ein zahlenmäßiges Ausführungsbexspiel anzugeben (Fig. 5). Hierbei wird vorausgesetzt, daß jede Hülse 16 oder 17 gemäß der Fig. 4 ein Dutzend kreisringförmiger öffnungen 14 und 15 mit einem Durchmesser 2 R = 7 mm aufweist. Ferner sei χ (in mm) der Verlauf der beweglichen Hülse 16, und zwar ausgehend von der Position der vollen Koinzidenz der öffnungen 14 und Der jeweils zweien dieser öffnungen gemeinsame Flächeninhalt ist in Fig. 5 gestrichelt dargestellt.

Wenn der gegenüber dem Zentrum genommene Halbwinkel des Bogens, gegen den dieser Flächeninhalt auf einem jeden der diese öffnungen begrenzenden Kreise eingezeichnet ist, mit OC bezeichnet ist, dann ist der gemeinsame Flächeninhalt bzw. der insgesamt freigelegte Flächeninhalt gleich:

mit

2R

Der Flächeninhalt im Bereich der dritten Drosseleinrichtung 45, d. h. zwischen dem Verschlußelement 46 und dem Sitz 47 ist ungefähr gleich:

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(12 - χ) · 395 mm²,
wenn der Sitz 47 einen Durchmesser von 126 mm besitzt.

Es werden somit die folgenden sukzessiven Werte als Funktion von χ erhalten:

gemeinsamer Gesamtflächen- Flächeninhalt des χ (mm) 0£(°) inhalt der öffnungen 14,15 (mm*) des Sitzes 47 (mm²)

4750
4354 3958

3167 2771 2375 1979

" ¹⁵⁸³

1187 792
396
0

0	90	462
1	81 ,8	399
2	73,4	336
3	64,6	275
4	55,2	214
5	44,4	154
6	31,0	94
7	0	• 0
8	-	-
9	-	-
10	-	-
11	-	-
12

Es ist festzustellen, daß, ausgenommen am Ende des Verlaufes der beweglichen Hülse 16, der gemeinsame Querschnitt der einander zugeordneten öffnungen 14 und 15 deutlich kleiner als der Durchgangsquerschnitt in Höhe des Sitzes 47 ist, und zwar in einem Verhältnis unterhalb von 1 : 5. Der Druckabfall, der zum Quadrat der Durchgangsquerschnitte umgekehrt proportional ist, stellt sich daher beiderseits der einander zugeordneten öffnungen 14 und 15 eher ein, als beiderseits des Sitzes 47. Man erhält daher ein gutes Eintreten von Luftstrahlen in die primäre Zone 10.

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-gs- .10 ι : ^:

Lediglich am Ende des Verlaufes der beweglichen Hülse 16 gelangt das Verschlußelement 46 gegen den Sitz 47 zur Anlage. Ein merklicher Verlust bzw. ein Entweichen von Luft durch das ringförmige Spiel a wird dann vermieden. Es ist somit gewährleistet, daß der von dem Motor 1 aufgenommene Durchsatz Q₁ ausreichend ist, ohne daß der Verdichter 2 überdimensioniert sein muß. Nichtsdesto-weniger geht ein ausreichender Luftdurchsatz durch die öffnungen 33 hindurch, um die Einspritzdüse 18 im Dauer- bzw. Sparbetriebsbereich zu versorgen, sowie durch die öffnungen 40, um die Wände der Hilfsbrennkammer 6 zu kühlen.

Die Ausführungsform gemäß Fig.6 unterscheidet sich gegenüber derjenigen der Fig. 4 nur dadurch, daß die öffnungen 33 und 40 nun nicht mehr stromaufwärts (gemäß Fig. 4), sondern stromabwärts von der dritten Drosseleinrichtung 45 angeordnet sind ,was dazu beiträgt, das Verhältnis Q₁ZQ₉ noch zu erhöhen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 7 unterscheidet sich gegenüber derjenigen gemäß Fig. 4 einerseits dadurch, daß die innere Hülse 16 sich bei Translation im umgekehrten Richtungssinne verschiebt, (d. h. zur rechten Seite von Fig. 7 hin), um den gemeinsamen Querschnitt der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen 14 und 15 zu verringern,und andererseits dadurch , daß die dritte Drosseleinrichtung 45 mit der zweiten Drosseleinrichtung 13 verschmolzen ist. Wie in dem im vorangehenden 0 erläuterten Fall ist die innere Hülse 16 mit einem Kranz von kreisförmigen, voneinander getrennten öffnungen 14 ausgestattet, die öffnungen 15 jedoch, die den öffnungen 14 zugeordnet sind, sind zu einem einzigen ringförmigen Zwischenraum vereinigt, der zwischen dem freien Rand einer Hilfshülse 49, die in koaxialer Anordnung durch die innere bewegliche Hülse 16 an

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derem Ende getragen wird und die den erwähnten Sitz 47b bildet,und dem ringförmigen Verschlußelement 46b vorhanden ist, das durch das hintere freie Ende der äußeren festen Hülse 17 gebildet ist. Dies erfordert natürlich eine angemessene Änderung der Einrichtung zum Regulieren des Durchsatzes des der Einspritzdüse 18 zugeführten Brennstoffes.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 unterscheidet sich gegenüber derjenigen gemäß Fig. 7 lediglich dadurch, daß die öffnungen 3 3 und 40 nicht mehr stromaufwärts (gemäß Fig. 7), sondern nunmehr stromabwärts (gemäß Fig. 8) von der dritten Drosseleinrichtung 45 angeordnet sind. Hierdurch ist lediglich eine Zurücksetzung derjenigen Stelle erforderlich, über die die Hilfshülse 49 an der Rückwand 24 oder an dem Zylinder 34 angebracht ist.

Die Ausführungsform gemäß der Fig. 9 unterscheidet sich gegenüber derjenigen gemäß der Fig.4 dadurch, daß die äußere Hülse 17, anstatt fest angeordnet zu sein, (gemäß Fig. 4)_f nunmehr zu einer Translationsverschiebung befähigt ist, §emäß Fig. 9), während die innere Hülse 16, anstatt verschiebbar zu sein (gemäß Fig. 4), nunmehr feststehend ist (gemäß Fig. 9). Infolgedessen ist das ringförmige Verschlußelement 46 oder 46c nicht mehr mit der inneren Hülse 16 (gemäß Fig. 4), sondern mit der äußeren Hülse 17 (gemäß Fig. 9) verbunden. In diesen beiden Fällen verschiebt sich die bewegliche Hülse 16 (Fig. 4) oder 17 (Fig. 9) in der gleichen Richtung.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 10 unterscheidet sich gegenüber derjenigen gemäß Fig. 9 lediglich dadurch, daß die öffnungen 33 und 40 nicht mehr stromaufwärts (gemäß Fig. 9), sondern nunmehr stromabwärts (Fig. 10) von

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der dritten Drosseleinrichtung 45 angeordnet sind. Zu diesem Zweck sind die in der äußeren Hülse 17 zur Versorgung der öffnungen 33 und 40 vorgesehenen öffnungen 29 entweder stromaufwärts (Fig.9) oder auch stromabwärts (Fig. 10) des ringförmigen Verschlußelementes 46c angeordnet.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 11 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 8 dadurch, daß die äußere Hülse 17, anstatt feststehend zu sein (Fig. 8); nunmehr zu einer Translationsbewegung befähigt ist, (Fig. 11), während die innere Hülse 16, anstatt verschiebbar zu sein (Fig. 8), nunmehr feststehend ist (Fig. 11).

Die Wirkungsweisen der Aus führungs formen gemäß den Fig. 6 bis 11 sind analog derjenigen gemäß der Fig. 4, wobei die Gesetze der Änderung der zweiten und dritten Drosseleinrichtungeni3 und 45 geringfügig modifiziert sein können, jedoch zu derselben Gesamtwirkung führen.

Die Ausführungsform gemäß der Fig. 12 unterscheidet sich gegenüber derjenigen gemäß Fig. 4 durch folgende Punkte:

a) Wie bereits weiter oben angedeutet worden ist, sind anstelle einer einzigen Einspritzdüse nunmehr eine Anzahl von Einspritzdüsen 18 kranzförmig angeordnet.

b) Die inneren und äußeren, zylindrischen Organe, die mit einander zugeordneten öffnungen versehen sind, sind nicht mehr durch ein Paar von Hülsen 16 und 17 gebildet, sondern durch eine feste äußere Hülse 56, die über Lufteintrittsöffnungen 55 mit der Förderleitung 4 verbunden ist, sowie durch eine zylindrische Kolbenstange 57, die zum Gleiten im Inneren der Hülse 56 befähigt ist.

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c) Die einander zugeordneten Öffnungen sind in diesem Falle durch Längsnuten 54 gebildet, die in der zylindrischen Kolbenstange 57 gemäß axialen Ebenen angeordnet sind und dauernd mit den Lufteintrittsöffnungen 55 in Verbindung stehen, und, in einer der Konstruktionsweise gemäß den Fig. 7 und 8 ähnlichen Art, durch einen ringförmigen Zwischenraum zwischen dem freien Rand der festen Hülse 56, welche das oben erwähnte Verschlußelement 46b darstellt, und einem ringförmigen Sitz 47b, der durch das freie Ende der zylindrischen Kolbenstange 57 getragen wird.

Gemäß der Definition der Verbrennungskraftmaschinen, auf welche sich die Erfindung bezieht, ist in bezug auf die beiden inneren und äußeren zylindrischen Organe festgestellt worden, daß das eine zumindest teilweise die primäre Zone begrenzt, während das andere zumindest teilweise einen Hohlraum begrenzt, der unmittelbar mit dem Ausgang des Verdichters verbunden ist. Unter dem Ausdruck "unmittelbar verbunden" ist "wenigstens in Abwesenheit der dritten Drosseleinrichtung 45 entsprechend der Erfindung" zu verstehen, denn, wie es sich aus den Fig. 4 und 6 ergibt, ist es möglich, daß diese Drosseleinrichtung zwischen den Ausgang des Verdichters und den Hohlraum gesetzt ist, der zumindest teilweise durch das eine der inneren und äußeren zylindrischen Organe begrenzt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfasst auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen sowie alle Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

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Claims

Ansprüche

Λ Λ Aufgeladene Brennkraftmaschine/ insbesondere aufgeladene Diesel-Brennkraftmaschiner die einerseits einen Verdichter aufweist, der parallel Frischluft an die Brennkraftmaschine und an eine mit einer Hilfsbrennkammer versehene Umgehungsleitung liefert, und die andererseits eine Turbine aufweist, die Abgase der Brennkraftmaschine sowie die von der Hilfsbrennkammer abgegebenen Gase erhält und die mechanisch den Verdichter antreibt, wobei die Umgehungsleitung in zwei Haupt-Zweigleitungen unterteilt ist, von denen die erste Zweigleitung in eine Verdünnungszone oder sekundäre Zone mündet, welche stromabwärts von dem stromaufwärtsseitigen Teil oder der primären Zone der Hilfsbrennkammer angeordnet ist, und mit einer ersten Drosseleinrichtung mit variablem Durchtrittsquerschnitt versehen ist, und von denen die zweite Zweigleitung von einer Stelle der ersten Zweigleitung ausgeht, die sich stromaufwärts von der ersten Drosseleinrichtung befindet, und über eine zweite Drosseleinrichtung des Durchtrittsquerschnittes in die primäre Zone einmündet, wobei die zweite Drosseleinrichtung einander zugeordnete Durchtrittsöffnungen mit einem variablen gemeinsamen freien Querschnitt aufweist, die jeweils in zwei inneren und äußeren zylindrischen Organen vorgesehen sind, welche in bezug aufeinander verschiebbar sind und von denen das eine Organ zumindest teilweise die primäre Zone und das andere Organ zumindest teilweise einen Hohlraum begrenzen, der unmittelbar mit dem Ausgang des Verdichters verbunden ist, während wenigstens eine Brennstoff-Einspritzdüse in die primäre Zone in unmittelbarer Nähe der genannten einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen einmündet, und wobei ferner Einrichtungen zum korrelativen Ändern des Durchsatzes der Brennstoff-Einspritzdüse(n) und des Durchsatzes der in die primäre Zone durch den

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ORIGINAL INSPECTED

gemeinsamen freien Querschnitt der genannten einander zugeordneten öffnungen eintretenden Luft durch eine Relatiwerschiebung der inneren und äußeren zylindrischen Organe vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosseleinrichtung (13) ferner Durchtrittsöffnungen (33, 40) von jeweils konstantem Querschnitt parallel zu den einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen (14, 15) aufweist, daß die inneren und äußeren zylindrischen Organe (16, 17) derartige radiale Abmessungen besitzen, daß,unter Berücksichtigung der Wärmeausdehnungskoeffizienten ihrer Materialien und der oberen und unteren Grenzen ihrer Betriebstemperaturen, stets ein radiales Spiel zwischen ihnen vorhanden ist, das ausreichend ist, um bei allen beliebigen Betriebsverhältnissen der Hilfsbrennkammer (6) jegliche Berührung zwischen diesen zylindrischen Organen zu vermeiden, und daß eine dritte Drosseleinrichtung (45) mit einem variablen Durchtrittsquerschnitt vorgesehen ist, die stromaufwärts oder in der Höhe der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen (14, 15) der zweiten Drosseleinrichtung (13) angeordnet ist, und zwar der Richtung des Luftumlaufs in der zweiten Zweigleitung (5b) der Umgehungsleitung (5) entsprechend, wobei diese dritte Drosseleinrichtung (45) in der Weise ausgebildet ist, daß

a) ihr minimaler Durchtrittsquerschnitt Null ist, und

b) bei jeden beliebigen momentanen Öffnungsgraden

0 der zweiten und dritten Drosseleinrichtung (13, 45) der Durchtrittsquerschnitt der dritten Drosseleinrichtung (45), wenn er nicht gleich Null ist, stets wesentlich größer als der freie Querschnitt der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen«(14, 15) der zweiten Drosseleinrichtung (13) ist.

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2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drosseleinrichtung (12) in der Weise ausgebildet ist, daß ein Druckabfall hervorgerufen wird, welcher praktisch unabhängig von dem Verhältnis zwischen dem Luftdurchsatz in der Umgehungsleitung (5) und dem gesamten, durch den Verdichter (2) gelieferten Luftdurchsatz ist, der sich aber in dem gleichen Sinne wie der stromaufwärts von der ersten Drosseleinrichtung (12) herrschende Druck verändert. 10
3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Durchtrittsquerschnitt der dritten Drosseleinrichtung (45) , falls dieser nicht gleich Null ist, und dem freien Querschnitt der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen (14, 15) der zweiten Drosseleinrichtung (13) in ihren sämtlichen jeweiligen Momentanstellungen größer als 5 ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Drosseleinrichtung (45) durch die Kombination eines ringförmigen Verschlußelementes (46), das mit dem einen der zylindrischen Organe verbunden ist, und eines Sitzes (47), der mit dem anderen zylindrischen Organ verbunden ist und mit dem ringförmigen Element (46) zusammenwirkt, gebildet ist, wobei der Durchmesser des Sitzes (47) weit größer als die jeweiligen Durchmesser der zylindrischen Organe (16, 17) ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Drosseleinrichtung (45) durch die Kombination eines ringförmigen Verschlußelementes« (46b, 46d), das mit dem freien Ende des äußeren zylindrischen Organes (17) verschmolzen ist, und eines Sitzes (47b, 47d), der mit dem inneren zylindrischen

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Organ (16) verbunden ist und mit dem genannten freien Ende zusammenwirkt, gebildet ist, wobei dieser Sitz (47b, 47d) in unmittelbarer Nähe der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen (14, 15) angeordnet ist. 5
6- Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (33, 40) von jeweils konstantem Querschnitt der zweiten Drosseleinrichtung (13) unmittelbar mit dem Hohlraum (28) in Verbindung stehen, der mit dem Ausgang des Verdichters (2) verbunden ist.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß die Durchtrittsöffnungen (33, 40) von jeweils konstantem Querschnitt der zweiten Drosseleinrichtung (13) über die dritte Drosseleinrichtung (45) mit einem mit dem Ausgang des Verdichters (2) verbundenen Hohlraum (32) in Verbindung stehen.

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