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Schwerölverbrennungskraftmaschine. Die heutigen Glühkopfmaschinen.
sind nach zwei Richtungen verbesserungsfähig: Die Beheizung der zur Aufnahme der
ganzen Brennstoffladung dienenden Glühhaube erfordert eine zu lange Zeit und eine
zu große Wärmequelle; - die Regelung ist deshalb erschwert, weil ,die Wandung unter
dem Einfluß der verschiedenen Wärmezufuhr eine verschieden hohe Temperatur annimmt,
währernd die Maschine nur mit einer bestimmten Temperatur der Wandung. günstig arbeitet.
Bemißt man die Wärmeabfuhr der Wandung so, @daß man: bei hoher Belastung einen stoßfreien.
Gang bei günstiger Brennstoffausnutzung und großem mittleren Druck erhält, so kühlt
sich bei geringerer Belastung die Wandung so stark ab, daß Fehlzündungen eintreten-
Isoliert man die Wandung aber stärker gegen Wärmeabfuhr, so daß man für geringe
Belastungen günstige Zündungen erhält, so erhitzt sich die Wandung bei höheren Belastungen
zu stark, es treten stoßweise Verbrennungen ein. Gegen diese Erscheinungen gibt
es nur zwei Mittel: Man behält die für Leerlauf notwendige Temperatur der Wandung
bei und geht mit .der Belastung nicht so hoch herauf, daß man stoßende Verbrennungen
erhält, begnügt sich also mit einer geringen Höchstleistung, was natürlich eine
erhebliche wirtschaftliche Verschlechterung der Maschine bedeutet; - oder man führt
in den Ansauge- oder Spülluftstrom oder in den Glühkopf Wasser ein, dessen Menge
von der Höhe der Belastung abhängig ist. Aber auch hier entstehen neue Schwierigkeiten.
Eine Einstellung des Wasserzuflusses von Hand ist unvollkommen; eine Abhängigkeit
vom Regler muß aber Ibei schnellem Belastungswechsel wegen der Wärmekapazität .der
Wandung versagen, da die Wandung ,die Temperatur des früheren Zustandes einstweilen
beibehält (also z. B. bei einer Entlastung noch zu heiß ist), während die Wassermenge
bereits dem neuen Zustande angepaßt ist (also z. B. bereits vermindert ist).
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Die Erfindung betrifft eine Maschine, bei der die Vorteile der Glühkopfmaschine
-sichere Entzündung auch schwerer öle mit einfachsten Mitteln - ausgenutzt sind,
ohne die obengeschilderten Nachteile. Es wird in einen an den eigentlichen Verdichtungsraum
angeschlossenen, entsprechend klein zu bemessenden Glühkopf nur ein. Teii, und zwar
ein stets gleichbleibender Teil der gesamten Brennstoffladung eingespritzt, welcher
als Zündstoff dient, während der veränderliche Hauptteil der Drennstoffmenge,der
eigentliche Treibbrennstoff unmittelbar in den Verbrennungsraum derart eingeführt
wird, daß er von der aus dem Glühkopf hervorschlagenden Flamme entzündet wird. Dabei
ist aber die Schwierigkeit zu überwinden, einesteils ,den ohne Einspritzluft zuzuführenden
veränderlichen Treibbrennstoff auch im Leerlauf, bei dem es sich also nach Abzug
des in den Glühkopf gespritzten Teiles nur um außerordentlich kleine Mengen handelt,
mit Sicherheit zu zünden, andernteils ihn derart in der Luft des Verdichtungsraumes
vor oder wälirend der Verbrennung zu verteilen, daß kein Niederschlagen stattfindet.
Diese Bedingungen werden erfüllt durch zweckmäßige räumliche
Anordnung
des Glühkopfes für die unveränderliche Zündstoffmenge, der Einspritzstelle für die
veränderliche Treibbremistoffmenge und einen vom Kolbenaufsatz zu erzeugenden Luftwirbel.
Dieser hat die Aufgabe, die veränderliche Trcibbrennstoffmenge bei ihrem Eintritt
in den Verbrennungsraum derart mit -Luft zu durchwühlen, daß sie an der aus dein
Glühkopf heraustretenden Flamme, sei es unter Drucksteigerung, sei es mit Gleichdruck
restlos verbrennt; bevor sie sich an der Wandung niederschlagen kann.
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Es ist an und für sich schon bekannt, eire Schwerölrnaschine dadurch
zu betreiben, daß man zwei Staubstrahlen, bestehend aus- einer Mischung von Schweröl
und Druckluft, gegeneinander richtet oder einen Staubstrahl, bestehend aus Schweröl
und Druckluft, gegen einen reinen Druckluftstrahl richtet und dieses Gemisch durch
eine Stichflamme entzündet, die durch einen dünnen, langen Staubstrahl (leicht verdampfendes
Petroleum) gebildet wird.
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Allein diese Einrichtung ist wegen der benötigten Druckluftzerstäubung
nicht wirtschaftlich.. Es fehlte die Erkenntnis, daß man bei richtiger Wahl der
Verhältnisse, sowohl ohne Druckluft als auch ohne zusätzliches Petroleum auskommen
konnte, indem man den Luftwirbel durch den Kolben erzeugt, die Stichflamme -durch
Einspritzung vonSchweröl in einen Glühkopf hervorbringt und beides zueinander so
legt, daß der Luft-,virbel die Entzündung -nicht stört.
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Der Vorteil der die Erfindung bildenden Maschine liegt gegenüber der
Glühköpfmaschine in dem schnellen Ingangsetzen durch Anheizen eines nur kleinen
Glühkopfes oder Anwendung eines elektrischen Glühdrahtes im Innern eines Glühkörpers,
der sich dann von selbst bei stets gleichbleibender Temperatur erhält; - ferner
im gleichbleibenden Zündzeitpunkt, der bekanntlich bei der Glühkopfmaschine auch
bei gleichere E'nspritzzeitpunkt wegen Änderung der Wärmeverhältnisse der glühenden
Fläche sich verschiebt, während er hier wegen der gleichbleibenden Glühkopftemperatur
unverändert bleibt, ferner in der Unempfindlichkeit gegen Veränderung des Zeitpunktes
der vom Regler beeinflußten Einspritzung. Das ist wichtig, weil bei der vom Regler
beeinflußten Breilustoffmenge Beginn und Ende derEinspritzung nicht stets @ gleichbleibend
sein können, wodurch bei .den normalen Glühkopfinaschinen der Zündzeitpunkt gestört
wird, während bei der neuen Maschine der Zeitpunkt der Zündung lediglich .durch
die vom Regler unabhängige Einspritzung der gleichbleibenden Brennstoffmenge in
den kleinen Glühkopf beeinflußt wird', an die sich die Entzündung -der aus der Hauptdüse
unter Einfluß des Reglers eingespritzten Brennstoffmenge unmittelbar anschließt,
sei es, daß das vom Luftwirbel gebildete Brennstoffluftgemisch bereits beim Übertritt
der Zündflamme fertig hergestellt ist, sei es, daß die Bildung erst mit der Entzündung
fortschreitet. Gegenüber Selbstzündungsmaschinen ohne Glühkörper, z. B. dem Bron.smotor,
besteht der Vorzug, da ß die Maschine mit geringer Kompression arbeitet und trotzdem
eine mit geringsten Mitteln, erzielbare sichere Zündung zu genau bestimmbarem Zeitpunkt
aufweist. Die eigentlichen Dieselmaschinen erreichen zwar auch eine zwangläufig
herbeigeführte sichere Zündung zu einem bestimmten Zeitpunkte, weisen der neuen
Maschine gegenüber aber den Nachteil der Zuhilfenahme von Druckluft und sehr hoher
Verdichtung auf, so daß sie aus dem letzteren Grunde schon für kleine Maschinen
gar nicht anwendbar sind.
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Es ist auch bereits bekannt, eine Zündung zunächst im Verbrennungsraum
einzuleiten, die dann in die Kammer übertragen wird und dort eine Erhöhung des Druckes
bewirkt:, wobei dann der erhöhte Druck in der Kammer nach Abfalldes Druckes im Zylinder
zur Zerstäubung von Brennstoff benutzt wird.
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Es sind ferner einerseits Motoren bekannt, bei denen die Einleitung
einer Vorzündung in. einer angeschlossenen Kammer und die Einspritzung des Hauptbrennstoffes
unmittelbar in den Zylinder erfolgt, anderseits sind Motoren nicht mehr neu, bei
denen ein Luftwirbel erzeugt wird und in diesen hinein die Brennstoffladung gespritzt
wird. Die Erfindung enthält jedoch nicht eine einfache Verbindung dieser Gedanken,
sondern eine neue Wirkung, .die von den dort dargestellten Wirkungen uriabhängig
ist. Bei dem bekannten Motor soll die Zerstäubung des Brennstoffes lediglich durch
die aus der Kammer hervorschießenden heißen Gase bewirkt werden. Es ist daher notwendig,
die Kammer so groß auszuführen, daß die zur Zerstäubung des. Arbeitsbrennstoffes
notwendige Gasmenge gebildet wird. Dafür sind aber erheblich größere Abmessungen
der Kammer und eine sehr viel größere Brennstoffmenge notwendig, als wenn es sich
nur darum handelt, aus der Kammer eine Zündflamme herausschlagen zu lassen.
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Von diesen Verhältnissen macht sich die Erfindung bewußt unabhängig,
indem sie lediglich eine - entsprechend kleinere -Zündretorte =verwendet und die
Anordnung so wählt, daß eine Zerstäubung des Brennstoffes durch die aus der Retorte
heiausschlagenden Gase bzw. durch sonstige besondere Einrichtungen nicht mehr nötig
ist, daß dieser vielmehr durch den Luftwirbel schon
ohnehin in ein
brennbares Gemisch überführt wird. Die Erfindung bedeutet insofern einen Fortschritt,
da die bekannten Anordnungen nur für Hochdruckmaschinen, die mit Selbstzündung arbeiten,
geeignet sind.
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Die Erfindung betrifft eine mit Rohöl und ähnlich sich verhaltenden
Brennstoffen betreibbare, ohne- Einspritzluft arbeitende, und ohne äußere Flammen
zündende N.iederdruckverbrennungskraftmaschine, die - im Gegensatz zu bekannten
Motoren - gegenüber Temperatur- und Beiastungsscliivankungen unempfindlich ist und
bei hoher Leistung mit geringem Maschinengewicht sich bauen läßt.
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In der Zeichnung bedeutet a den Glühkopf für die Einführung der unveränderlichen
kleinen Brennstäffmenge durch das Rohr b; c -ist die unmittelbar in den Verbrennungsraum
mündende Düse für die Einführung der. veränderlichen Treibbrennstoffmenge, f der
Hals des Verbrennungsraumes, in den der Kolbenaufsatz zur Erzeugung eines Luftwirbels
eintritt. Die Lage der Teile e und f ist so bestimmt, daß der durch diese Teile
erzeugte Luftwirbel den aus der Düse c austretenden Brennstoffstrahl erfassen kann,
so daß der Brennstoffstrahl genügend mit Luft durchsetzt wird, um eine gute Zündung
zu sichern.
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Für die erstmalige Anwärmung der Glühhaube kann eine äußere Erhitzung
oder ein elektrisch beheizter Glühdraht vorgesehen sein. In beiden Fällen geschieht
die Aufrechterhaltung der nötigen Temperatur während des Ganges des Motors durch
die Verbrennung der stets gleichbleibenden Brennstoffteilladungen selbst.