DE474268C - Kompressorlose OElmaschine mit besonderer Verbrennungskammer - Google Patents

Kompressorlose OElmaschine mit besonderer Verbrennungskammer

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DE474268C
DE474268C DEB107987D DEB0107987D DE474268C DE 474268 C DE474268 C DE 474268C DE B107987 D DEB107987 D DE B107987D DE B0107987 D DEB0107987 D DE B0107987D DE 474268 C DE474268 C DE 474268C
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fuel
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combustion chamber
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/14Engines characterised by precombustion chambers 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

  • Kompressorlose Ölmaschine mit besonderer_Verbrennungskammer Die Aufgabe, die nach dem Einspritzverfahren arbeitenden Ölmaschinen mechanisch zu vereinfachen, indem man die Drucklufteinspritzung der Kraftöle durch luftlose Einspritzung ersetzt, hat bei Maschinen mit besonderer Verbrennungskammer eine allseitig befriedigende Lösung bisher nicht gefunden. Die bereits versuchten Lösungen liegen auf zwei Wegen. Der erste Weg ist dadurch gekennzeichnet, daß ein homogenes zündfähiges Gemisch aus Brennstoff und Luft während des Kompressionshubes in der Verbrennungskammer hergestellt wird, das als Ganzes momentan, d. h. explosionsartig, verbrennt. Für diesen Vorgang ist ein sorgfältiges Mischen von Luft und Brennstoff während des Verdichtungshubes notwendig. Um dieses Ziel zu erreichen, muß die Einspritzung des Brennstoffes erfolgen, während die in die Kammer eingedrückte Luft sich in lebhafter Wirbelbewegung befindet. Der Verdichtungsdruck erfährt im Augenblick der Zündung eine sehr starke Steigerung. Um nicht auf gefährliche Drücke zu kommen, muß die Kompression verhältnismäßig niedrig gehalten werden. Daraus ergibt sich wieder, daß eine derartige Maschine nicht im kalten Zustande anlaufen kann, sondern daß die ersten Zündungen durch eine äußere Wärmequelle eingeleitet werden müssen, z. B. eine Zündkerze. Die plötzlichen Drucksteigerungen bei der Zündung machen sich durch Singen und krachenden Gang bemerkbar.
  • Der zweite Weg besteht darin, daß von dem eingespritzten Brennstoff zunächst ein Teil in der Verbrennungskammer verbrannt und der Druck in dieser dadurch so gesteigert wird, däß der unverbrannte, die Hauptmenge ausmachende Teil des Brennstoffes in den Zylinder getrieben wird. Diese Maschinen stehen hinsichtlich ihrer Arbeitsweise zwischen dem reinen Explosionsverfahren (Otto-Verfahren) und dem reinen Gleichdruckverfahren (Diesel-Verfahren). Der erste Teil der Verbrennung findet explosionsartig mit plötzlicher Drucksteigerung statt, während der zweite Teil der Verbrennung allmählich erfolgt. Der zweite Weg gestattet wesentlich höhere Kompressionsdrücke und damit wesentlich besseren thermischen Wirkungsgrad als der erste. Die Kompression kann so hoch getrieben werden, daß Selbstzündung eintritt, auch wenn die :Maschine noch kalt ist.
  • Die Erfindung liegt auf dem zweiten Wege. Je vollkommener die Gemischbildung ist, desto geringer ist der zur vollständigen Verbrennung erforderliche Luftüberschuß und desto höher der mittlere Arbeitsdruck und damit desto günstiger die Wärmeausnutzung. Bei den bisher bekannten Ölmaschinen kann man eine vollständige Verbrennung noch erreichen, wenn der Luftüberschuß infolge Belastungserhöhung bis auf q.o bis 5o11/0 sinkt. Dagegen lassen sich Maschinen nach der vorliegenden Erfindung erfahrungsgemäß bei einem Luftüberschuß von io % noch völlig rauchfrei betreiben. Dieser große Vorteil wirddurch diebesondereFormderVerbrennungskammer und der Strahlen erreicht. Der Brennstoff wird während weniger Grade Kurbeldrehung vor Totpunktstellung in Form von°flachen, sich allmählich verbreiternden Strahlen in eine flache Kammer stoßartig eingeschlagen, also zu einer Zeit, wo der Kolben sich kaum noch bewegt, eine wirksame Wirbelung der Verbrennungsluft also nicht mehr vorhanden ist. Die Brennstoffstrahlen bleiben daher in ihrer Form im wesentlichen erhalten, und es tritt nur eine Verdampfung auf der Oberfläche ein. Der verdampfte Brennstoff bildet mit der umgebenden Luft das Zündgemisch zur Einleitung der Verbrennung.
  • DieEntzündung erfolgt lediglich infolgeSelbstzündung. Bei der Verbrennung dieses Zündgemisches wird der Druck und die Temperatur in der Verbrennungskammer soweit gesteigert, daß die Hauptmenge des Öles verdampft. Die Dampfwolke dringt in die umgebende Luft ein und bildet auf der Oberfläche zündfähiges Gemisch. Die Hauptmenge des Öldampfes bleibt jedoch zusammengeballt, ist daher nicht zündfähig und verbrennt nur in dem Maße, als sie mit genügenden Mengen Luftsauerstoff vermischt wird. Diese Mischung findet erst im Hals und Zylinderraum statt, da die einleitende Zündung erst imTotpunkteinsetzt, der Kolben alsobereits im Niedergang begriffen ist, wenn die Hauptmasse des Brennstoffes zu brennen anfängt. Die eigentliche Verbrennung findet also erst bei genügendem Luftsauerstoff im Hals und im Zylinderraum statt. Es findet also, ähnlich wie beim Diesel-Verfahren, eine allmähliche Verbrennung statt, trotzdem der Brennstoff schlagartig und nicht genau zeitlich begrenzt in die Verbrennungskammer eingespritzt wird.
  • Durch die Verdampfung der Hauptbrennstoffmenge wird ein großer Betrag der Wärme verbraucht, die bei der Verbrennung des zuerst gebildeten Zündgemischesentsteht, so daß die davon herrührende Drucksteigerung bald zum Stillstand kommt. Die Kornpression kann daher so hoch getrieben werden, daß die Maschine kalt mit Selbstzündung anläuft. Der Kompressionshub geht weich in den Arbeitshub über.
  • Um den richtigen Ablauf dieser Vorgänge zu gewährleisten,, muß die Kammer eine entsprechende Form haben. Die Strahlen müssen zunächst ohne Berührung der Wandungen frei durch die Kammer fliegen, sodann muß die Hauptmenge der Verbrennungsluft um die Halsöffnung konzentriert sein. Sie muß genügend Breite an der Stelle des Zusammenpralls der beiden Strahlen besitzen, damit absplitternde Brennstoffteilchen nicht an die Kammerwände schlagen. Die Halsöffnung muß in der Richtung des Strahles schmal sein, damit beim Einströmen von Öldampf und Luft in den Hals und in den Kolbenraum eine gute Durchmischung von Luft und Öldampf stattfindet, und schließlich muß die Halsöffnung senkrecht zur Strahlrichtung so lang sein, wie die Kammer breit ist, oder nur wenig kürzer, damit der Öldampf und die Luft ohne seitliches Zusammenschnüren abströmen können.
  • Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Maschine gemäß der Erfindung dargestellt.
  • Abb, i ist ein axialer Schnitt durch den Zylinderkopf.
  • Abb. 2 ist ein wagerechter Schnitt durch die Verbrennungskammer.
  • i bezeichnet den wassergekühlten Zylinder, 2 die Verbrennungskammer, die in einem wassergekühlten Zwischenglied 3 gelagert ist, das auswechselbar zwischen dem Ventilkopf q. und dem Zylinder i angeordnet ist. Der Ventilkopf q. ist mit dem Lufteinlaß- und -auslaßventil 5 und 6 versehen.
  • Die Verbrennungskammer 2 läuft quer über den Zylinder und steht mit dem letzteren durch eine schmale Halsöffnung 7 in Verbindung. Im Ausführungsbeispiel befindet sich die Öffnung in der Mitte der Kammer, sie kann aber auch außerhalb der Mitte angeordnet werden. An jeder der schmalen Seitenwände der Kammer ist eine Brennstoffdüse 8 angeordnet.
  • Die Verbrennungskammer besitzt eine langgestreckte, flache Form, deren Breite in der Strahlenrichtung nahezu dieselbe bleibt,während ihre Höhe nach der Halsöffnung hin zunimmt. Zu diesem Zweck gibt man der Kammer eine geneigte Bodenfläche. die Achsen der Brennstoffdüsen sind geneigt und so gerichtet, daß die Strahlen oberhalb der Halsöffnung oder etwas seitlich davon zusammentreffen.
  • Der Brennstoff wird den Düsen durch eine Druckpumpe in flüssiger Form zugeführt. Die Pumpe schlägt den Brennstoff in einem kurzen, nur über wenige Grade Kurbeldrehung vor Totpunkt sich erstreckenden Ruck in die Kammer. Die Einspritzung erfolgt also se spät, daß der Kolben eine nennenswerte Bewegung nicht mehr ausführt. Die in den Verbrennungsraum eingepreßte Luft hat daher nur noch eine so geringe Bewegung, daß ein Zerstäuben der Brennstoffstrahlen nicht stattfindet. Die Strahlen werden durch geeignete Düsen zu langgestreckten, flachen, sich allmählich verbreiternden Scheiben geformt, die eine möglichst große Oberfläche besitzen. Infolgedessen kann die Wärme in der Verbrennungskammer von allen Seiten schnell und mit großer Oberfläche an die Strahlen herankommenh Neben der festen Kernmasse der Strahlen bildet sich daher eine umhüllende Brennstoff.. wolke, diemit der umgebenden Luft ein gut zündfähiges Gemisch bildet. Die Breite der Kammer ist so gewählt, daß die Strahlen nicht anstoßen,-und daß die absplitternden Teile beim Zusammenschlagen der Strahlen nicht an die Wände treffen.
  • Die Halsöffnung 7 der Kammer ist in der Richtung der Strahlenachsen schmal. Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß der beim Niedergang des Kolbens aus der Verbrennungskammer nachstürzende Öldampf und die Luft gut gemischt werden.
  • Eine besonders gute :Mischung tritt ein, wenn man die Stelle des Zusammenpralles der beiden Strahlen etwas seitlich oberhalb der Halsöffnung legt. Dann befindet sich die Öldamplwolke in der Hauptsache in der einen Hälfte, die Verbrennungsluft in der anderen Hälfte der Kammer. Die Länge der Öffnung entspricht der Breite der Kammer oder ist nur wenig kürzer. Dadurch wird eine gute Verteilung des Gemisches auf den ganzen Zylinderraum gewährleistet. Die äußersten Enden der Verbrennungskammer in der Nähe der Spritzdüsen bilden Taschen für eine Luftreserve. Diese Luft strömt beim Niedergang des Kolbens durch den Halsraum in den Kolbenraum ein und sorgt dafür, daß genügend Sauerstoff zur Verbrennung der Hauptmasse des Brennstoffes vorhanden ist.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Kompressorlose Ölmaschine mit besonderer, durch einen Hals mit dem Kolbenraum in Verbindung stehender Verbrennungskammer, in die der Brennstoff in Form von zwei gegeneinander gerichteten, oberhalb der Halsöffnung zusammenprallenden Strahlen eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff während weniger Grade Kurbeldrehung vor Totpunktstellung in Form von flachen, sich allmählich verbreiternden Strahlen in eine flache Kammer mit schmalem L`berströmschlitz (7) eingeschlagen wird.
  2. 2. Kompressorlose Ölmaschine nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine im wesentlichen flache Form von in der Strahlenrichtung gleichbleibender Breite, aber zunehmender Höhe besitzt, und daß die Halsöffnung (7) in der Längsrichtung der Brennstoffstrahlen schmal, senkrecht dazu aber lang ist.
DEB107987D 1922-03-17 1923-01-14 Kompressorlose OElmaschine mit besonderer Verbrennungskammer Expired DE474268C (de)

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US474268XA 1922-03-17 1922-03-17

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DE474268C true DE474268C (de) 1929-04-02

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ID=21948904

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DEB107987D Expired DE474268C (de) 1922-03-17 1923-01-14 Kompressorlose OElmaschine mit besonderer Verbrennungskammer

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DE (1) DE474268C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE935219C (de) * 1940-03-02 1955-11-17 Daimler Benz Ag Luftverdichtende Brennkraftmaschine mit gleichzeitiger Einspritzung eines schwer zuendbaren Betriebsbrennstoffes und eines leichter zuendbaren Zuendbrennstoffes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE935219C (de) * 1940-03-02 1955-11-17 Daimler Benz Ag Luftverdichtende Brennkraftmaschine mit gleichzeitiger Einspritzung eines schwer zuendbaren Betriebsbrennstoffes und eines leichter zuendbaren Zuendbrennstoffes

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