DE451769C - Brennstoffzufuhr in schnellaufende OElmotoren mit Selbstzuendung des Brennstoffs an der hochverdichteten Luft - Google Patents

Description

• Brennstoffzufuhr in schnellaufende Ölmotoren mit Selbstzündung des Brennstoffs an der hochverdichteten Luft. Die Erfindung bezweckt in der Hauptsache, einen raschlaufenden Ölmotor zu schaffen, bei dem das C51 in die im Zylinderinnern verdichtete Luft eingespritzt wird und dabei durch Selbstzündung zur Verbrennung gelangt. Der Motor soll außer als ortsfeste Maschine hauptsächlich für Fahrzeuge zu Land, Wasser und in der Luft geeignet sein.
• Die höchste Drehzahl einer Maschine ist wesentlich abhängig von der Zeit, die einerseits das in die Maschine eingespritzte 01 braucht, um sich auf Zündtemperatur zu erwärmen, die andererseits nötig ist für Erzielung einer guten Mischung von Öl und Luft, wobei die Verbrennung um so rascher vor sich geht, je feiner die einzelnen Öltröpfchen sind.
• Was die erste Frage anbetrifft, so soll sie dadurch gelöst werden, daß das Öl vor dem Einspritzen in die Maschine möglichst stark erhitzt wird, so daß die Zeit, die das Öl erfordert, um durch die heiße Verbrennungsluft auf Zündtemperatur erhitzt zu werden, wesentlich verkürzt wird. Man hat hierbei nur Sorge zu tragen, daß während der Erhitzung außerhalb des Zylinderinnern keine Öldämpfe oder Öl in dieses gelangen und dort Frühzündung hervorrufen.
• Um das 01 möglichst fein zu zerstäuben, gibt es bis jetzt in der Hauptsache drei Verfahren: z. das von Diesel, der Brennstoffzerstäubung durch Druckluft, 2. das Verfahren von Steinbecker, auf der Zerstäubung durch hochgespannte Verbrennungsgase beruhend, 3. das Verfahren der rein mechanischen Zerstäubung.
• Eine äußerst feine Zerstäubung läßt sich auf einfache Weise gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch bewerkstelligen, daß schwer verdampfliches Öl mit einem leicht verdampflichen Stoff, der mit dem Schweröl keine Lösung eingeht, gemischt und außerhalb des Zylinderinnern derart erhitzt und unter wesentlich höherer Spannung gehalten wird, als zur Zeit der Einspritzung im Zylinderinnern herrscht, so daß bei der nachherigen Einspritzung durch das Einspritzventil in das Zylinderinnere der im Schweröl fein verteilte leicht verdampfliche Stoff rasch verdampft oder sich entspannt und dabei den eingespritzten Schwerölstrahl im Zylinder explosionsartig auseinandersprengt. Durch die in äußerst feiner Verteilung innerhalb des Brennstoffes sich bildenden Dampfbläschen wird das Öl zu feinem Nebel aufgelöst. Dabei kann vor dem Einspritzen in der Hauptsache nur der leicht verdampfliche Stoff teilweise oder vollständig in dampfförmigen Zustand übergegangen sein, der leicht verdampfliche Stoff kann sich aber auch noch in vollständig flüssigem Zustand befinden.
• Der zur Zerstäubung dienende Stoff muß so ausgewählt sein, daß er keine Lösung mit dem Schweröl eingeht, sondern unabhängig von ihm seine eigene Dampfspannung beibehält.
• Am besten scheint sich dazu Wasser zu eignen, das zusammen mit Öl eine Emulsion bildet, aber doch mit ihm keine Lösung eingeht, sondern nur in Form äußerst feiner Tropfen in ihm enthalten ist. Wasser hat außerdem noch die günstige Eigenschaft, daß es die Verbrennungsvorgänge katalytisch unterstützt und beschleunigt, ferner ein Verrußen und Verkoken verhindert. Außerdem wirkt Wasser auf die Maschine innenkühlend. Das Wasser nimmt zu seiner Verdampfung wie zu seiner weiteren Erhitzung eine bestimmte Wärme auf, und es wird so erreicht, daß die Höchsttemperatur der Gase eine geringere wird. Diese vom Wasser aufgenommene Wärme ist nicht verloren, sondern beteiligt sich beim ganzen Prozeß arbeitleistend. Die zugemischte Wassermenge kann 5 Prozent der Ölmenge oder auch je nachdem erheblich mehr betragen. Dabei kann das Wasser durch eine Pumpe dem Öl zugesetzt werden, es kann aber auch mit Hilfe eines Emulgierungsstoffes eine Emulsion gebildet und diese als Betriebsstoff verwendet werden. Um einen Kalkniederschlag vom Wasser im Zylinder zu verhindern, wird mit Vorteil destilliertes Wasser verwendet.
• Bei -der den Erfindungsgegenstand darstellenden Art der Brennstoffzufuhr und Zerstäubung sind zwei Fälle zu unterscheiden: i. Der leicht verdampfliche Stoff ist schon vor dem Einspritzen in dampfförmigen Zustand übergegangen, wobei sich beim Einspritzen der Dampf entspannt und dabei das Öl zerstäubt.
• a. Der die Zerstäubung bewirkende Stoff befindet sich vor dem Einspritzen noch in flüssigem Zustand. Die Dampfbildung tritt dann erst im Augenblick des Einspritzens ein. je nach der Temperatur des Öls wird dabei die Verdampfung sofort eintreten, sie kann aber auch erst dann vor sich gehen, wenn das Öl beim Hindurchdringen durch die verdichtete heiße Luft noch weiterhin Wärme -aufgenommen hat. Auf diese Weise hat man es in der Hand, die Zerstäubung unmittelbar an der Einspritzdüse vorzunehmen oder diese mehr in das Innere des Verbrennungsraumes zu verlegen.
• Für den Fall, daß der leicht verdampfliche Stoff - im folgenden sei als Beispiel durchweg Wasser genommen - vor dem Einspritzen. in den Zylinder der Maschine zur Verdampfung gelangt ist, muß natürlich die Brennstoffnadel wie bei Ölmaschinen mit Druckluftzerstäubung mechanisch angehoben werden.
• Die Zeichnung stellt lediglich als Beispiel einen senkrechten schematischen Schnitt durch den Zylinder und das Einspritzventil eines Motors dar, der sich für eine Brennstoffzufuhr nach der Erfindung eignen würfle. In dieser Zeichnung ist ein Einspritzventil dargestellt, bei dem die pro Hub in die Maschine eingespritzte Ölmenge durch den Förderhub einer hier nicht zur Darstellung gelangten Pumpe abgemessen wird und durch die Leitung e, die im Zylinder a angeordnete Heizschlange d und den Kanal f dem Einspritzventil mit der Düse z zufließt.
• Die Einspritznadel c, die durch eine Feder belastet ist, hebt sich selbsttätig beim Druckhub der Pumpe an und läßt die von der Pumpe geförderte Ölmenge in das Innere des Zylinders einspritzen. Damit der Druck der Brennstoffpumpe sich in der Leitung fortpflanzt, darf der leicht verdampfliche Stoff im Öl nicht in dampfförmigen Zustand übergegangen sein, was dadurch erreicht wird, daß der Druck in der Brennstoffleitung verhältnißmäßig hoch ist und den Dampfdruck des leicht verdampflichen Stoffes übersteigt.
• Die Erhitzung des Öls, die hier als Beispiel durch die Wärme der Zylinderwandung geschieht, kann natürlich auch auf irgendwelche andere Weise vor sich gehen. Die rein mechanische Zerstäubung des Öls hat an und für sich schon derart zu sein, daß auch ohne vorherige Erhitzung des Öls mit Selbstzündung angefahren werden kann, wobei die Ölerhitzung und die dadurch verbesserte Zerstäubung erst mit dem Erwärmen der Maschine eintritt. Die dabei verwendete Brennstoffpumpe kann eine Pumpe normaler Bauart mit gewöhnlichem Saug- und Druckventil sein. Bei den bis jetzt gemachten Ausführungen ist es gleichgültig, ob das Öl durch die Wärme der Zylinderwandung erhitzt wird oder ob dies durch irgendwelche andere Heizvorrichtung geschieht.

Claims (1)

1. YA,TL:NTANSPRUCH : Brennstoffzufuhr in. schnellaufende Schwerölmotoren mit Selbstzündung des Brennstoffs an der hochverdichteten Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweröl in Mischung mit einem leichter verdampfbaren Stoff (z. B. einem leichten Brennstoff oder Wasser, welcher mit dem Schweröl keine Lösung eingeht, außerhalb des Zylinderinnern in einem Gefäß oder einer Leitung unter einem solchen denVerdichtungsdruckübersteigenden Druck und auf eine solche,Temperatur erhitzt wird, daß der flüssige Zustand des leichter verdampfbaren Stoffes entweder vollständig erhalten bleibt oder daß in der Hauptsache nur eine teilweise oder vollständige Verdampfung des leichter verdampfbaren Stoffes eintritt; daß ferner die Mischung aus dem schweren Öl und dem leichter verdampfbaren Stoff aus dem Erhitzungsgefäß entnommen und der Maschine für jeden einzelnen Verbrennungshub in an sich bekannter Weise (etwa mit Hilfe einer Pumpe) zugemessen und durch ein Einspritzventil in das Zylinderinnere gedrückt wird, in dem das eingespritzte Schweröl durch die Ausdehnung des in ihm fein verteilten leichter verdampfbaren Stoffes explosionsartig auseinandergesprengt wird.