DE3047842C2 - - Google Patents

Info

Publication number
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
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
openings
throttle device
section
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3047842A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3047842A1 (de
Inventor
Jean Neuilly-Sur-Seine Fr Melchior
Thierry Paris Fr Andre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Direction General pour lArmement DGA
Original Assignee
Direction General pour lArmement DGA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Direction General pour lArmement DGA filed Critical Direction General pour lArmement DGA
Publication of DE3047842A1 publication Critical patent/DE3047842A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3047842C2 publication Critical patent/DE3047842C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/26Controlling the air flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/16Control of the pumps by bypassing charging air
    • F02B37/164Control of the pumps by bypassing charging air the bypassed air being used in an auxiliary apparatus, e.g. in an air turbine
    • F02B37/166Control of the pumps by bypassing charging air the bypassed air being used in an auxiliary apparatus, e.g. in an air turbine the auxiliary apparatus being a combustion chamber, e.g. upstream of turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving 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).
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.
DE19803047842 1979-12-19 1980-12-18 Aufgeladene brennkraftmaschine, insbesondere diesel-brennkraftmaschine Granted DE3047842A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7931038A FR2472082A1 (fr) 1979-12-19 1979-12-19 Perfectionnements apportes aux moteurs a combustion interne suralimentes, notamment aux moteurs diesel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3047842A1 DE3047842A1 (de) 1981-09-17
DE3047842C2 true DE3047842C2 (de) 1989-07-27

Family

ID=9232913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19803047842 Granted DE3047842A1 (de) 1979-12-19 1980-12-18 Aufgeladene brennkraftmaschine, insbesondere diesel-brennkraftmaschine

Country Status (24)

Country Link
US (1) US4430860A (de)
EP (1) EP0031770B1 (de)
JP (1) JPS5698528A (de)
AT (1) ATE6537T1 (de)
AU (1) AU542459B2 (de)
BE (1) BE886734A (de)
CA (1) CA1162058A (de)
DE (1) DE3047842A1 (de)
DK (1) DK150385C (de)
ES (1) ES8201261A1 (de)
FI (1) FI66236C (de)
FR (1) FR2472082A1 (de)
GB (1) GB2065863B (de)
GR (1) GR73123B (de)
HK (1) HK55884A (de)
IE (1) IE50799B1 (de)
IL (1) IL61622A (de)
IN (1) IN153041B (de)
IT (1) IT1136365B (de)
MY (1) MY8500447A (de)
NL (1) NL8006837A (de)
NO (1) NO154440C (de)
SG (1) SG16084G (de)
ZA (1) ZA807602B (de)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2484536A1 (fr) * 1980-06-17 1981-12-18 France Etat Perfectionnements aux moteurs a combustion interne suralimentes, notamment aux moteurs diesel, et aux procedes de mise en marche de ces moteurs et de reglage de leur vitesse
JPS61195214A (ja) * 1985-02-22 1986-08-29 Hitachi Ltd ガスタ−ビン燃焼器の空気流量調整機構
FR2585072A1 (fr) * 1985-07-18 1987-01-23 Melchior Cie Perfectionnements aux moteurs a combustion interne suralimentes
FR2618528B1 (fr) * 1987-07-23 1992-10-16 France Etat Armement Perfectionnements aux chambres de combustion auxiliaires, pour moteurs a combustion interne suralimentes, et moteurs a combustion interne equipes d'une telle chambre
DE3770823D1 (de) * 1987-10-19 1991-07-18 Hitachi Ltd Einrichtung zur regulierung des verbrennungsluftdurchsatzes in gasturbinenbrennkammern.
DE3737247C1 (de) * 1987-11-03 1989-03-02 Zettner Michael L Brenneinrichtung
DE4220060C2 (de) * 1992-06-19 1996-10-17 Mtu Muenchen Gmbh Einrichtung zur Betätigung einer den Durchsatz von Verbrennungsluft steuernden Dralleinrichtung eines Brenners für Gasturbinentriebwerke
DE4304201A1 (de) * 1993-02-12 1994-08-18 Abb Management Ag Brennkammer für eine Gasturbine
AU7771494A (en) * 1993-12-03 1995-06-08 Westinghouse Electric Corporation System for controlling combustion in a gas combustion-type turbine
US7040094B2 (en) * 2002-09-20 2006-05-09 The Regents Of The University Of California Staged combustion with piston engine and turbine engine supercharger
GB0815761D0 (en) * 2008-09-01 2008-10-08 Rolls Royce Plc Swirler for a fuel injector
CN102562268A (zh) * 2011-12-28 2012-07-11 上海交通大学 涡轮入口面积可变式涡轮增压系统
US9291350B2 (en) * 2013-03-18 2016-03-22 General Electric Company System for providing a working fluid to a combustor
EP3011231B1 (de) * 2013-06-18 2019-10-30 Woodward, Inc. Gasturbinenbrennkammeranordnung
DE102014204482A1 (de) * 2014-03-11 2015-09-17 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Brennkammer einer Gasturbine
RU2595287C1 (ru) * 2015-04-09 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Камера сгорания газотурбинного двигателя с регулируемым распределением воздуха
DE102020132494A1 (de) 2020-12-07 2022-06-09 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Gasturbinenbrennkammersystem und Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinenbrennkammersystems

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2655787A (en) * 1949-11-21 1953-10-20 United Aircraft Corp Gas turbine combustion chamber with variable area primary air inlet
FR2253389A5 (de) * 1973-12-04 1975-06-27 France Etat
FR2265979B1 (de) * 1974-03-29 1977-10-14 France Etat

Also Published As

Publication number Publication date
CA1162058A (en) 1984-02-14
IE50799B1 (en) 1986-07-23
ATE6537T1 (de) 1984-03-15
GB2065863B (en) 1983-07-06
GB2065863A (en) 1981-07-01
EP0031770A1 (de) 1981-07-08
GR73123B (de) 1984-02-06
IT1136365B (it) 1986-08-27
IL61622A (en) 1983-02-23
DK150385B (da) 1987-02-16
FR2472082B1 (de) 1982-08-20
EP0031770B1 (de) 1984-03-07
HK55884A (en) 1984-07-27
NL8006837A (nl) 1981-07-16
IL61622A0 (en) 1981-01-30
ES497785A0 (es) 1981-11-01
BE886734A (fr) 1981-04-16
DK539580A (da) 1981-06-20
MY8500447A (en) 1985-12-31
DK150385C (da) 1987-10-26
FI803981L (fi) 1981-06-20
AU6525580A (en) 1981-07-02
AU542459B2 (en) 1985-02-21
JPH0123657B2 (de) 1989-05-08
NO154440C (no) 1986-09-17
NO803484L (no) 1981-06-22
FI66236C (fi) 1984-09-10
US4430860A (en) 1984-02-14
FR2472082A1 (fr) 1981-06-26
FI66236B (fi) 1984-05-31
ES8201261A1 (es) 1981-11-01
DE3047842A1 (de) 1981-09-17
IN153041B (de) 1984-05-26
IE802668L (en) 1980-06-19
ZA807602B (en) 1981-11-25
NO154440B (no) 1986-06-09
SG16084G (en) 1985-02-15
JPS5698528A (en) 1981-08-08
IT8040110A0 (it) 1980-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3047842C2 (de)
DE3015154C2 (de)
DE716175C (de) Raketenmotor
DE2534295A1 (de) Maschinenanlage
CH669822A5 (de)
DE2928021A1 (de) Brennkraftmaschine
DE2758492C2 (de) Gemischansaugende Zweitakt-Brennkraftmaschine
DE2645908C2 (de) Dieselmotor
DE2513889A1 (de) Maschinenanlage
DE1526821A1 (de) Konvergente-divergente Strahltriebwerksaustrittsduese
DE3237337A1 (de) Brennkraftmaschine
DE2611147A1 (de) Brennkraftmaschine mit verbrennung von feinteiligem, festem brennstoff
DE2559415A1 (de) Vorrichtung zum einspritzen eines gasfoermigen unter druck stehenden mediums in einen verbrennungsmotor
DE3314370C2 (de) Mit einer Schubumkehreinrichtung ausgestattete Verstelldüse für Gasturbinentriebwerke
DE1164754B (de) Schubduese fuer ein Flugzeugstrahltriebwerk
DE1017409B (de) Dieselmaschine
DE4014574A1 (de) Abgasduesengelenk
DE102014208723B4 (de) Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf
CH174162A (de) Zweitaktmotor mit Auspuffableitung am deckelseitigen Zylinderende und kolbengesteuerten Lufteinlassschlitzen am andern Ende.
DE102006028281A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Laststeuerung einer Kolben-Brennkraftmaschine
DE2314978B1 (de) Schlitzgaleriezylinder-laufbuechsenabsperr- und regelorgan fuer cowperarmaturen
AT525439B1 (de) Brennkraftmaschine mit Fremdzündung
DE3942451C2 (de)
EP2610474B1 (de) Niederdruck-Abgasrückführventil
DE603277C (de) Zweitakt-Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmaschine, mit Laengsspuelung

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: HAFNER, D., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 85

8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee