DE3047842C2 - - Google Patents
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- DE3047842C2 DE3047842C2 DE3047842A DE3047842A DE3047842C2 DE 3047842 C2 DE3047842 C2 DE 3047842C2 DE 3047842 A DE3047842 A DE 3047842A DE 3047842 A DE3047842 A DE 3047842A DE 3047842 C2 DE3047842 C2 DE 3047842C2
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
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- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Description
Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine,
insbesondere eine aufgeladene Diesel-Brennkraftmaschine,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist bereits in der
US-PS 40 26 115 beschrieben.
Mit Rücksicht auf die Stellung der einander zugeordneten
Durchtrittsöffnungen, die bei der zweiten Drosseleinrichtung
durch eine aerodynamische Schiebeeinrichtung
(oder Abdeckung von Luftstrahlen durch teilweises Ausrichten
von Paaren der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen)
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 Durchtrittsöffnungen auftritt,
entsteht in dieser primären Zone eine starke Turbulenz,
die für die Verbrennung optimale Bedingungen bietet, wie
auch immer der Öffnungsgrad der einander zugeordneten
Durchtrittsöffnungen sein mag, d. h., bei sämtlichen
Betriebsverhältnissen 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
diese Druckabfalls eine dauernde und wirksame Bildung
von geeigneten Luftströmen ("film cooling"), insbesondere
zur Kühlung der Wände der primären Zone der
Hilfsbrennkammer in sämtlichen Betriebsbereichen.
Die relative Bewegung des inneren und des äußeren
zylindrischen Organs (im allgemeinen sind diese Organe
durch Hülsen gebildet) kann durch Translation, Rotation
oder Translation und Rotation erfolgen, wobei wenigstens
das eine der 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
Brennstoffs variiert, welcher durch die Einspritzdüse(n)
eingeleitet und in dieser primären Zone ver
brannt wird, wobei die Änderungen dieser Temperatur
während des Betriebs z. B. 600°C erreichen können. Nun
sind aber sowohl inneres als auch äußeres zylindrisches
Organ aus einem Material hergestellt (feuerfester, nichtrostender
Stahl), welches beträchtliche Dehnungen in
Abhängigkeit von der Temperatur unterworfen ist (in der
Größenordnung von 2 mm pro Meter und pro 100°C
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.
Jedoch während des Sparbetriebs 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
zylindrische 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, d. h. in der Größenordnung von 700 mm², während der
Durchmesser der zylindrischen Organe oder 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 um so beträchtlicher
ist, als der Aufladedruck hoch ist, weil die
Dichte der Luft mit dem Druck verbunden ist und die
Druckdifferenz beiderseits dieses Strömungsquerschnitts
mit dem Aufladedruck wächst. Genau unter diesen Bedingungen
des erhöhten Drucks 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 Organs angeordnet wurden,
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); wenn das radiale Spiel groß
ist, dann ist die Hilfsbrennkammer im Sparbetriebsbereich
undicht; in diesem Fall ist die erste Drosseleinrichtung
nicht mehr in der Lage, den Druckabfall bzw.
Druckverlust zwischen Verdichter und Turbine zu beherrschen,
was eine korrekte Spülung der Maschine 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 Teilbelastung
hätte.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
eine verbesserte Brennkraftmaschine mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 zu
schaffen und diese in der Weise auszubilden, daß sich
aus der unterschiedlichen Ausdehnung des inneren und des
äußeren zylindrischen Organs bei allen Betriebstemperaturen
und beliebigen Betriebsverhältnissen der
Hilfsbrennkammer keinerlei Nachteile ergeben und daß
gleichzeitig eine ausreichende Kühlung der Wände der
pimären Zone der Hilfsbrennkammer in allen Betriebs-
bzw. Leistungsbereichen sowie eine Versorgung mit Verbrennungsluft
im Sparbereich gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination
der Merkmale gelöst, daß die zweite Drosseleinrichtung
ferner Durchtrittsöffnungen konstanten Querschnitts
parallel zu den einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen
aufweist, daß die inneren und äußeren
zylindrischen Organe derartige radiale Abmessungen besitzen,
daß bei allen Betriebstemperaturen und beliebigen
Betriebsverhältnissen der Hilfsbrennkammer stets
ein radiales Spiel zwischen ihnen vorhanden ist, das
ausreichend ist, um jegliche Berührung zwischen diesen
zylindrischen Organen zu vermeiden, und daß eine Absperreinrichtung
vorgesehen ist, die stromaufwärts oder in Höhe der
einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen der zweiten
Drosseleinrichtung angeordnet und in der Weise ausgebildet
ist, daß ihr Durchtrittsquerschnitt in geöffnetem
Zustand wesentlich größer als der größte freie Querschnitt
der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen
der zweiten Drosseleinrichtung ist.
Es ist hierbei wichtig, daß die bei der Erfindung
vorgesehene Absperreinrichtung erst nach der zweiten
Drosseleinrichtung in Aktion tritt; denn im gegen
teiligen Fall würde sich der in der zweiten Zweigleitung
der Umgehungsleitung zu erzeugende Druckabfall
in Höhe der Absperreinrichtung einstellen und nicht mehr
in Höhe der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen.
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
Spiels zwischen den beiden zylindrischen Organen nicht
die Existenz von Luftstrahlen durch ihre einander zugeordneten
Durchtrittsöffnungen unterdrückt, wenn diese
letzteren wenigstens teilweise 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.
Unabhängig davon, ob eine automatische, an sämtliche
Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepaßte
Betätigungs- bzw. Betriebsweise der ersten Drosseleinrichtung
vorgesehen ist oder nicht, d. h. eine
manuelle Betätigungsweise, ist es gemäß weiterer Ausgestaltung
der Erfindung vorteilhaft, wenn das Verhältnis
zwischen dem Durchtrittsquerschnitt der geöffneten Absperreinrichtung
und dem größten freien Querschnitt der
einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen der zweiten
Drosseleinrichtung 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 Drossel
einrichtung ergibt, nicht aber beim Durchgang durch die
Absperreinrichtung.
Gemäß weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die Absperreinrichtung durch die
Kombination eines ringförmigen Verschlußelements, das
mit dem einen der zylindrischen Organe verbunden ist,
und eines Sitzes, der mit dem anderen zylindrischen
Organ verbunden ist 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 Absperreinrichtung durch die
Kombination eines ringförmigen Verschlußelements, das
in Baueinheit mit dem freien Ende des äußeren
zylindrischen Organs ausgebildet 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 bei der zweiten Drosseleinrichtung vor
handenen Durchtrittsöffnungen mit konstantem Querschnitt
unmittelbar mit dem Hohlraum in Verbindung stehen, der
mit dem Ausgang des Verdichters verbunden ist.
Alternativ besteht die Möglichkeit, daß diese Durchtrittsöffnungen
konstanten Querschnitts über die Absperreinrichtung
mit einem mit dem Ausgang des Verdichters
verbundenen Hohlraum in Verbindung stehen.
Zur näheren Erläuterung des Stands der Technik, von
dem die Erfindung ausgeht, einerseits und der Merkmale
und Vorteile der Erfindung andererseits dienen die beigefügten
Zeichnungen.
Im Rahmen von Ausführungsbeispielen zeigt dabei:
Fig. 1 eine Brennkraftmaschine in schematischer
Schnittansicht;
Fig. 2 in größerem Maßstab eine Schnittansicht
einer Hilfsbrennkammer der Maschine
nach Fig. 1;
Fig. 3 schematisch die Verteilung der Luftdurchsätze
in der Maschine nach
Fig. 1;
Fig. 4 eine schematische, axiale Schnittansicht
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 gehören;
und die
Fig. 6 bis 12 jeweils eine Ausführungsvariante
der in Fig. 4 dargestellten Brennkraft
maschine.
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 40 26 115 hervor
geht.
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 Weg 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
unterteilt.
Die Umgehungsleitung 5 ist in zwei Haupt-Zweigleitungen
5 a und 5 b unterteilt. Die Zweigleitung 5 a 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
chen Sinn wie der stromaufwärts von der ersten Drosseleinrichtung
12 herrschende Druck verändert. Die
zweite Zweigleitung 5 b geht von einer Stelle der ersten
Zweigleitung 5 a aus, die sich stromaufwärts von der
ersten Drosseleinrichtung 12 befindet, und mündet über
eine zweite Drosseleinrichtung 13
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 17
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 unmittelbare Nähe 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
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.
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 5 a 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 Bezugsdrucks
P₀, welcher auf den Querschnitt des Ausgleichskolbens
22 an dessem oberen oder unteren Teil ausgeübt
wird, sowie unter der Einwirkung von Drücken,
welche stromaufwärts (Druck P₂) 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 gezeigte)
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 Druckabfalls durch die
folgende Beziehung gegeben, welche die Gleichgewichtsbedingungen
der Scheibe 21 ausdrückt (in Abwesenheit
der oben erwähnten Rückstellfeder):
Wie man erkennt, ist die erste Drosseleinrichtung 12 mit
der Scheibe 21 dazu befähigt, einen Druckabfall P₂-P₇
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 Sinn
wie der stromaufwärts von dieser ersten Drosseleinrichtung
12 herrschende Druck P₂ verändert. Diese
Drosseleinrichtung kann im übrigen durch gleichwertige
Einrichtungen ersetzt sein, von denen einige
Beispiele in der o. g. US-PS 40 26 115 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 eintretenden Luftdurchsatzes
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 28
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
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 24
von der festen Wand 26 sich vergrößert.
Der Druck des Brennstoffs, der auf den Zylinder 34
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 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 P₃, 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 Brennstoffs), 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
satz korrelativ verändert. Diese Einrichtungen können
ebenfalls durch äquivalente Einrichtungen ersetzt
werden, von denen einige Beispiele in der oben
erwähnten US-PS 40 26 115 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
40 und 33, welche im übrigen nicht in der o. g.
US-PS 40 26 115 erwähnt sind, bilden die bereits
erwähnten Durchgänge mit jeweils konstantem Querschnitt
parallel zu den einander zugeordneten Öffnungen 14
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 42
verlängert, welche die sekundäre Zone 11 begrenzt und
den Kasten 7 durchquert. Die Abgasleitung 8 der Maschine 1
mündet über ein konvergierendes Teil bzw. einen Mischer
27 in die Leitung 42. Öffnungen 43, die in der Leitung
42 im Inneren des Kastens 7 vorgesehen sind, verbinden
die stromabwärtsgelegenen Teile der Zweigleitungen 5 a und
5 b 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.
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
43 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 Luftstroms 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
den Öffnungen 43 und dem Mischer 27 muß daher so kurz
wie nur möglich sein, um eine Überhitzung des stromabwärts
der Öffnungen 43 gelegenen Teils der Verbindungsleitung
42 zu vermeiden.
Wenn die durch die erste Zone 10 hindurchgelangende Luft
stromaufwärts von der ersten Drosseleinrichtung 12 abgenommen
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 Brennstoffs
erforderlichen Grad der Turbulenz aufrechtzuerhalten.
Aus der schematischen Darstellung nach Fig. 3 ergibt
sich, wie sich die durch den Verdichter 2 gelieferte Luft
verteilt. Q₂ bedeutet hierbei den durch den Verdichter 2
gelieferten Luftdurchsatz (in Gewicht pro Zeiteinheit).
Hiervon absorbiert die Maschine 1 einen Teil Q₁, während
der Rest Q₅=Q₂-Q₁ seinen Weg über die Umgehungsleitung
5 nimmt. Nachfolgend verteilt sich die Durchsatzmenge
Q₅ in eine Durchsatzmenge Q 5a , welche in die
sekundäre Zone 11 der Hilfsbrennkammer 6 über die Drosseleinrichtung
12 (Verdünnungsluft) eingelassen wird,
und in eine Durchsatzmenge Q 5b , die in die primäre Zone 10
über die Drosseleinrichtung 13 eingelassen wird, sowie
in eine Durchsatzmenge Q₄₀, die durch die Öffnungen 40,
33 an der Rückseite der Kammer 6 eingelassen wird.
Der Durchsatz Q₁ hängt vom Betriebsbereich der Maschine 1
und vom Aufladedruck ab, der durch den Verdichter 2
erzeugt wird.
Der relative Druckabfall zwischen dem Verdichter 2
und der Turbine 3 variiert 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 Öffnungstellung 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 Q₂ und
gegebenem Maschinendurchsatz Q₁, hat ein Entweichen
oder Durchblasen durch die Zweigleitung 5 a 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:
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 Q₂, der durch den Verdichter 2 geliefert wird, am größten ist. In diesem Fall liegt der tatsächliche relative Druckabfall unterhalb des nominellen, relativen Druckabfalls. Dieser letztere wird nicht aufrechterhalten, das dies insbesondere für eine Maschine 1 ungünstig ist, die eine Spülung benötigt, und, im Falle von Viertaktmotoren, für den spezifischen Verbrauch (denn der Druck P₃ stromaufwärts von der Turbine 3 erhöht sich und damit ist die Förderarbeit der Maschine zu groß).
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 Q₂, der durch den Verdichter 2 geliefert wird, am größten ist. In diesem Fall liegt der tatsächliche relative Druckabfall unterhalb des nominellen, relativen Druckabfalls. Dieser letztere wird nicht aufrechterhalten, das dies insbesondere für eine Maschine 1 ungünstig ist, die eine Spülung benötigt, und, im Falle von Viertaktmotoren, für den spezifischen Verbrauch (denn der Druck P₃ 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 Organs 16 und der inneren
Seitenwand des äußeren zylindrischen Organs 17 zu vermeiden,
wie auch immer die Betriebsverhältnisse der
Hilfsbrennkammer 6 sind. Außerdem ist eine Absperreinrichtung
45 mit variablem Durchtrittsquerschnitt
vorgesehen, die stromaufwärts oder in Höhe der einander
zugeordneten Durchgangsöffnungen 14, 15 der zweiten
Drosseleinrichtung 13 angeordnet ist, und zwar
gemäß der Richtung des Luftumlaufs in der Zweigleitung 5 b
der Umgehungsleitung 5, wobei diese Absperreinrichtung
45 in der Weise ausgebildet ist, daß ihr
Durchtrittsquerschnitt in geöffnetem Zustand
stets wesentlich größer (vorzugsweise
in einem Verhältnis von wenigstens gleich 5)
als der größte freie Querschnitt der einander zugeordneten
Öffnungen 14 und 15 der zweiten Drosseleinrichtung
13 ist.
Gemäß einer besonders einfachen Konstruktionsweise
ist die Absperreinrichtung 45 durch die Kombination
eines ringförmigen Verschlußelements 46
(siehe Fig. 4 und Fig. 6) oder 46 c (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 47 c (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 46 c (siehe Fig. 9 und Fig. 10) zusammenwirkt,
gebildet, wobei der Durchmesser dieses Sitzes 47 oder
47 c weit größer als die jeweiligen Durchmesser der
zylindrischen Organe 16 und 17 ist.
Gemäß einer Variante ist die Absperreinrichtung
45 durch die Kombination eines ringförmigen
Verschlußelements 46 b (siehe Fig. 7 und 8) oder
46 d (siehe Fig. 11), welches einstückig mit dem freien Ende des
äußeren zylindrischen Organs 17 ausgebildet ist, und
eines Sitzes 47 b (siehe Fig. 7 und Fig. 8) oder 47 d
(siehe Fig. 11), welcher mit dem inneren zylindrischen
Organ 16 fest verbunden ist und mit dem genannten freien
Ende zusammenwirkt, gebildet, wobei dieser Sitz
47 b und 47 d in unmittelbarer Nähe der einander zugeordneten
Durchtrittsöffnungen angeordnet ist.
Im Falle dieser Ausführungsvariante sind die einander
zugeordneten Durchtriffsöffnungen 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.
Im ersten Fall (siehe Fig. 4, 6, 9 und 10) ist die
Absperreinrichtung 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 vermindern.
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 47 c mittels eines starren Trägers 48 mit der
festen Hülse 17 oder 16 fest verbunden.
Das Verschlußelement 46 oder 46 c 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 Absperreinrichtung 45 erscheint es nützlich,
ein zahlenmäßiges Ausführungsbeispiel 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 x (in mm) der Verlauf
der beweglichen Hülse 16, und zwar ausgehend von der
Position der vollen Koinzidenz der Öffnungen 14 und 15.
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 α bezeichnet ist, dann ist der gemeinsame
Flächeninhalt bzw. der insgesamt freigelegte Flächeninhalt
gleich:
Der Flächeninhalt im Bereich der Absperreinrichtung
45, d. h. zwischen dem Verschlußelement 46
und dem Sitz 47 ist ungefähr gleich:
(12 - x) · 395 mm²,
wenn der Sitz 47 einen Durchmesser von 126 mm besitzt.
Es werden somit die folgenden sukzessiven Werte als
Funktion von x erhalten:
Es ist festzustellen, daß, ausgenommen am Ende des Verlaufs
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.
Lediglich am Ende des Verlaufs 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. Nichtsdestoweniger
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 Absperreinrichtung
45 angeordnet sind, was dazu beiträgt, das
Verhältnis Q₁/Q₂ 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
Richtungssinn 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 Absperreinrichtung
45 mit der zweiten Drosseleinrichtung
13 verschmolzen ist. Wie in dem im vorangehenden
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
derem Ende getragen wird und die den erwähnten Sitz
47 b bildet, und dem ringförmigen Verschlußelement 46 b
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 Brennstoffs.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 unterscheidet sich gegenüber
derjenigen gemäß Fig. 7 lediglich dadurch, daß
die Öffnungen 33 und 40 nicht mehr stromaufwärts (gemäß
Fig. 7), sondern nunmehr stromabwärts (gemäß Fig. 8) von
der Absperreinrichtung 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), nunmehr zu einer Translationsverschiebung
befähigt ist, (gemäß 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 46 c 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 Rich
tung.
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
der Absperreinrichtung 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 Verschlußelements
46 c 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 Ausführungsformen gemäß den
Fig. 6 bis 11 sind analog derjenigen gemäß der Fig. 4,
wobei die Gesetze der Änderung der Drossel- und
Absperreinrichtungen 13 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.
- c) Die einander zugeordneten Öffnungen sind in diesem Fall 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 46 b darstellt, und einem ringförmigen Sitz 47 b, 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 Absperreinrichtung 45 entsprechend
der Erfindung" zu verstehen, denn, wie sich aus den
Fig. 4 und 6 ergibt, ist es möglich, daß diese Absperreinrichtung
zwischen den Ausgang des Verdichters und den
Hohlraum gesetzt ist, der zumindest teilweise durch das
eine der inneren und äußeren zylindrischen Organe begrenzt
ist.
Claims (6)
1. Aufgeladene Brennkraftmaschine, insbesondere 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
sekundäre Zone der Hilfsbrennkammer mündet, welche
stromabwärts von einer primären Zone der Hilfsbrennkammer
angeordnet ist, und mit einer ersten
Drosseleinrichtung mit variablem Durchtrittsquerschnitt
versehen ist, und von denen die zweite
Zweigleitung über eine zweite Drosseleinrichtung in
die primäre Zone der Hilfsbrennkammer einmündet,
wobei die zweite Drosseleinrichtung einander zugeordnete
Durchtrittsöffnungen mit einem variablen
gemeinsamen freien Querschnitt aufweist, die in
einem inneren und einem äußeren zylindrischen Organ
vorgesehen sind, welche in bezug aufeinander verschiebbar
sind und von denen das innere Organ zumindest
teilweise die primäre Zone und das äußere
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 aneinander angepaßten Ändern des
Durchsatzes der Brennstoff-Einspritzdüse(n) und des
Durchsatzes der in die primäre Zone eintretenden
Luft vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Drosseleinrichtung (13) ferner Durchtrittsöffnungen
(33, 40) konstanten Querschnitts
parallel zu den einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen
(14, 15) aufweist, daß die inneren und
äußeren zylindrischen Organe (16, 17) derartige
radiale Abmessungen besitzen, daß bei allen Betriebstemperaturen
und beliebigen Betriebsverhältnissen
der Hilfsbrennkammer (6) stets ein
radiales Spiel (a) zwischen ihnen vorhanden ist, das
ausreichend ist, um jegliche Berührung zwischen
diesen zylindrischen Organen zu vermeiden, und daß
eine Absperreinrichtung (45) vorgesehen ist, die
stromaufwärts oder in Höhe der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen
(14, 15) der zweiten Drosseleinrichtung
(13) angeordnet und in der Weise ausgebildet ist,
daß ihr Durchtrittsquerschnitt in geöffnetem Zustand
wesentlich größer als der größte freie Querschnitt
der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen (14,
15) der zweiten Drosseleinrichtung 13 ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis zwischen dem Durchtrittsquerschnitt
der geöffneten Absperreinrichtung (45) und
dem größten freien Querschnitt der einander zugeordneten
Durchtrittsöffnungen (14, 15) der zweiten
Drosseleinrichtung (13) größer als 5 ist.
3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Absperreinrichtung (45) durch die
Kombination eines ringförmigen Verschlußelements
(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.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Absperreinrichtung (45) durch die
Kombination eines ringförmigen Verschlußelements
(46 b, 46 d), das in Baueinheit mit dem freien Ende
des äußeren zylindrischen Organs (17) ausgebildet
ist, und eines Sitzes (47 b, 47 d), der mit dem
inneren zylindrischen Organ (16) verbunden ist und
mit dem genannten freien Ende zusammenwirkt, gebildet
ist, wobei dieser Sitz (47 b, 47 d) in unmittelbarer
Nähe der einander zugeordneten Durchtrittsöffnungen
(14, 15) angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchtrittsöffnungen (33, 40) konstanten
Querschnitts der zweiten Drosseleinrichtung (13)
unmittelbar mit dem Hohlraum (28) in Verbindung
stehen, der mit dem Ausgang des Verdichters (2) verbunden
ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchtrittsöffnungen (33, 40) konstanten
Querschnitts der zweiten Drosseleinrichtung (13)
über die Absperreinrichtung (45) mit einem mit dem
Ausgang des Verdichters (2) verbundenen Hohlraum (32)
in Verbindung stehen.
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