DE499550C - Gegenklopfmittel fuer Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

• Gegenklopfmittel für Verbrennungskraftmaschinen D,ie iiblichen Mittel zur Verhinderung des Klopfens von Brennkraftmaschinen bestehen aus Zusätzen, die dem Ladegemisch der Maschine vor,der Einführung in den Brennraum beiggemenagt werden.. Abweichend hiervon ist,auch schon vorgeschlagen worden,,der Neigung zur Detonation in einer Verbrennungskraftmasch.ine, ;besonders bei solchen mit hoher Kompression, "dadurch .entgegenzuwirken, .daß eine den Explo.sionsgaisen ausgesetzte Stelle des Verbrennungsraumes mit einem festhaftenden Anstrich, aus einem solchen Stoff versehen ifst, welcher :innerhalb des T emperat:urbereiches. der Gase und bei den sonstigen Zustandsbedingungen der Maschine einer umkehrbaren physikalischen Umwanidlung fähl,g ist, wodurch eine kühlende Wirkung- auf die Gasmi,schun.g innerhalb des Raumes ausgeübt ,und hierdurch der Detonation entgeg.engew.irkt wird.
• Als Beisspiel hierfür wurden Stoffe (z. B. Blei, Antimon, Teltur) angegeben, deren Schmelzpunkt die umkehrbare Umwandlung aus dem festen in den flüssigen Zustand unter den Arbeitsbedingungen der Mxschine gestattet.
• Weitere Verssuche haben nun ergeben, daß ein besonders wirksames Mittel geigen die Detonation eine nichtflüchtige, vorzugsweise feste Masse ist. die unter den Arbeitsbedin-

  gungen der @lascliine in dem höheren Tempe-

  raturbereich Wärme absorbiert (endother-

  mische Umwandlung) und,in eine nichtflüch-

  tige. vorzugswei:,e feste «.%asse chemisch. um-

  gesetzt wird, während sie in dein niedrigeren

  Temperaturbereich Wärme abgibt (exo.th,er-

  mische Umwandlung), bei .dem nächsten

  Kreislauf wieder Wärine aufnimmt usw., sich

  also stetig selbst regeneriert. Demnach wild

  gemäß der vorliegenden Erfindung eine Masse

  verwendet, die einer umkehrbaren chemischen

  Umwandlung unter denn Arbeitsbedingungen

  unterliegt; die in der Verbre@nnu.nrslrainni,er

  vorgesehene Ursprungstna;sse kann eine

  Masse enthalten, die auf einer Seite der

  Gleichun- die L`tnwandlunr ausdrückt oder

  auf beiden. Der Vereinfachung wegen wird

  der später verwendete Ausdruck "chemisch

  enclotliertnisch reagierende Masse« so verstan-

  den; claß sie entweder eine Masse bezeichnet,

  die unter die Erklärung des gemäß :der vor-

  liegenden Erfindung verbesserten. 1Iittel,s

  #;e;gen die Detonation fällt, oder eine Masse,

  die in eine solche gemäß den Arbeitsbedin-

  ,-ungen der \Iasclii.ne umwandelbar iist. In

  iliesein Zusamuieirh.angeist zu beachten, @daß,

  ,la die Erfindung sich auf Verbrennun ;gs-

  kraftniaschinen bezieht, der Ausdruck -clie-

  misch en,ic#tlierniiscli reagierende llasse-#. alle

  \Ia#:en vinscliließt, die den gewünschten Re-

  aktionen innerhalb der Teniperaturbeneich,e und den anderen Arbeitsbedingungen ,inn:erhälb dies Verbrennunpraumes der Maschine unterliegen.
• Eine chemisch endother misch reaktionsfähige Masse ist als Mittel geben die Detonation in einem Verbrennungsraum einer Verbrennungskraftmaschine wegen ihrer auffallenden Wärmeabsorption während der endothermischen Reaktion und der darauf folgenden hohen Kühlwirkung auf die Gasmischung besonders vorteilhaft. Weiterhin, wenn eine feste Masse verwendet wird, die in eine andere feste Masse unter den genannten Bedinungen umgewandelt wird, liegt ein Vorteil in' der Beseitigung jeder Möglichkeit des Verlustes an Detonationsmitteln durch (las Entweichen einer Masse, die in einen flüssigen Zustand verwandelt worden ist. Als Beispiel für eiaie gcaignete Masse wird Bleikarbanat (PbC0.) verwendet. Diese Masse isst in, Bleiglätte wähnend der Kraftperiode umwandelbar, wenn ider Temperaturbereich innerhalb des Verbrennungsranines am größten i!st, und .das .anfallende Bleioxyd ist wieder in Bleikarboniat während der Zwischenperioden umwandeilbar, wenn der Temperaturbereich n,iedri@ger iist. Die umkehrbare Umwandlung kann chemisch durch die Gleichung PbC03 -E- j\ -<r Pb0 -f- C02 - ,@ dargestellt werden, in welcher die Symbole _f.. ,,1, und - ,\ üie Aufnahme und Abgabe von Wärme bezeichnen. überdies scheint basisches Bleikarbonat so zu reagieren, daß es Bleiglätte nach der Gleichung

  2PbC03Pb(OH)Z -f- "# j_:r 3Pb0 + 2C02 + H=O - /,%\

  unter den Arbeitsbedingungen der Maschine

  bildet.

  Unter arideren Stoffen, die alis wirksam

  festgestellt worden sind, können .erwähnt

  werden hasisches Kupferkarbonat und Karbo-

  nate von Kalzium, 1.4iagnesi!uin. \Tatriium und

  Kalium. Es,ist z. B. festgestellt wordent, daß

  bas:iisches Kupferkarbonat (Ctl;(OH@ # CuC03)

  ein wirksames Detonationsgegenmittel ist

  und daß dieses schnell- gebiil,det wird, wenn ein Überzug aus metallischem Kupfer auf den ZVÜnden der Verbrennungskammer vorhan.den i!st. Außerdem zeigen die bekannten Erscheinungen der Reaktionisfähigkeit dieser beiden Stoffe, daß .die umkehrbare Reiaktion, die in dem Rauine während dies Betriebes der Maschine stattfindet, durch die Gleichung ausgedHickt wird:

  Cu(OH)2 . CuC03 -j- 3 -< =_r 2 Cu -j- H20 + C02 -f- 0,-A.

  Bei der Verwendung von alkaliischen Erdmetallen, Kalzium und Magnesium und bis zu einem geringeren Grade der Alkalinietalle von Kalium und Natrium scheinen sowohl das saure Karbonat äs auch das normale Karbonat nach den Gleichungen (ini halle von Kalzitun) zu reagieren:

  Ca(HCO3)2 + CaC03 +H20 -E- C02 und

  CaC03 + @ -<-> Ca0 + C02- j.

  Jede dieser bei.clen Gleichungen. stellt die

  wirksame eildothertnIsche Reaktion dar, die

  eintritt, wenn eiolles der Kalri.umkarbonate

  oder Kalziumoxy d auf die Wände des Ver-

  brennungsraumes gebracht wird; es ist aber,

  wie erwähnt, wahrscheinlich, daß beide Reak-

  tionen eintreten und ,eine Gesaint@virkuaig er-

  geben. Ähnliche G1eichung:en stellen die

  wahrscheinliche Aktivität ähnlicher Verbin-

  clungen von Magnesium und (unter ent-

  sprechenden Änderungen wegen des '\'ale.nz-

  unterschiedes) von \@atritiin und Kalium dA.-.

  In diesem Zusannnenlran`.e ist zu bemerken,

  dali Scliwieri"",lceiteii entstanden, die Allcali-

  verbindungen und in geringerem Grade alle

  Alkali-erctverbi:n.duil!"en an den Raumwan.dun-

  en liin"ere Zeit fe.tzitlialteli. Trotz drs:en

  ist festgestellt worden, daß alle diese Stoffe

  als Detonation"##@regeninittel bei aufeinander-

  fol"genden Bren:nstoffl@actltmge,n wirksiam sind

  und daß .sie während der ganzen Zeit an den i

  R,aumwan,clun@gen hafteten.

  Obwohl gewisse Stoffe als wirks:ant nam-

  haft Beinacht und für diese bestimmte

  Gleichungen "gegeben worden- sind, diie die

  wirksame Reaktion ausdrücken, ,so .ist .die

  hrhndwig weder auf die besonderen a.n;@:-

  führten Stoffe beischrüirlct noch auf die Re-

  aktionen.

  1:s lcann natürlich auf die Wan:dunrien cles

  Verbre niun"s.r.alunes nicht nur ein Stoff, wie

  z. B. ein harbon@at, gebracht werden, .der sich

  der Umwandlung durch Würineaufnahnie

  unterzieht, sondern auch eine andere Sub-

  stanz, die uliter den Arlieitsbediai@un#,.en (ler

  Maschilic uinwandelbar ,Ist, ob dieser Stoff i

  ein Jwd, ein Metall (wie in dein halle von

  Kupfer). ein -.tn.cleres Karbonat, ein Hvdr-

  olvd oder ein anderer Stoff isst. So kann

  z. B. ,anstatt eines Bleikarbonats Bleiglätte

  oder ein anderes Bleioxyd angewendet wer-

  clen, das in ein endotlierm:iscli reaktionsfähi-

  "es Bleikarbonat unter den Arbeitsbedingun-

  gen der @laach@ine umwandelbar isst. Es kann

  auch .eine 'Mischung von Bleiglätte und Blei-

  karbonat in geeigneten Mengenverhältnissen

  angewendet werden, z. B. in wesentlich

  gleichen Mengen, wodurch die beiden Stoffen

  innewohnenden Vorteile nutzbar gemacht

  werden. Die Bleiiglätte besitzt eine anfäng-

  lich größere Haftbarkeit als das Bleikarbo-

  n<tt, aber die Anwesenheit von Bleikarbonat

  an der exponierten Fläche des anfänglichen

  Anstriches ist, wenn auch nicht unerlä ßlich,

  doch wünschenswert, weil bei der Verwen-

  du:n- von Bleiglätte seine LTmwandlun @T in

  Bleikarbmiat finit einer Volumenvergröße-

  rung verbunden isst mit der 1Teig:un-, die De-

  riihrung mit der Fläche zu lockern, während

  im Falle von Bleikarbonat die anfün;gliche

  LTtu Wandlung von einer V oluinenabaahme

  begleitet ist. woraus ,sich von selbst ein Mittel

  in -der Porösitä t des Überzuges für die folgen-

  den Volttnteniin.d.erungen ergibt.

  Die während des gewölinl;iclien Betriebe:

  auftretenden chemischen nnderumgen 1itiden

  nur an der exponierten Schicht .des Deto-

  nationsgegenmittels statt, und sograr auf die-

  ;er Schicht wird jedes Molekül der Masse

  wahrscheinlich nicht unter gewöhnlichen Be-

  dingun-en umgesetzt, sondern die Reaktion

  findet ntur in einem solchen Verhältnis der

  Moleküle statt, daß die gewünschte Kühl-

  wirkung erreicht wird oder die Masse für

  weitere Wärmeaufnahme regeneriert wird.

  Die Erfindung ist keineswegs auf die Ver-

  we-tidnag einer besonderen Maisse oder einer

  besonderen Gattung; von Massen beschränkt,

  sondern auf jede relativ permanente lrf.asse

  gerichtet, die unter den Arbeitsbedingungen

  der Maschine einer umkehrbaren wii.rineab-

  sorbierenden chemischen LTnitvandlun;; unter-

  liegt; weiterhin soll der Ausdruck -relativ

  permanent- sich nicht stur atif dass verbesserte

  Detonationsgegenmittel beziehen, sondern

  auch: auf den Stoff, in «-elchen es wahrend

  der Würinusufnahine unigewandelt wird.

  LTin die Mässe sicher .an den 12:auni@atti-

  dungen zu befestigen, wird sie in fehi ver-

  teilter I#orin, gegehc#nenfal(s unter

  iiiiscliuti," eines B.i:ndemittel:s, wie Silikat, ver-

  wendet. So kann eine intiiige Mischung einer

  fein verteilten chemisch enrlothermi@srh reak-

  tion::f:ihigen Masse mit einem Sil.ikat-Binde-

  mittel in I#arin eines l'berzti"",es atif der ex-

  ponierten Stirnfläche des Maschinenkolbens

  sind (o.der@ anderen Teilen der Wand.tingen

  an ,gebracht «-erden. I)ite Jlengenverhältnisse

  von aktiver 'lasse zuin Bitiflemittel können

  je stach den Anforderungen des einzelnen

  Falles verändert werden; es ist festgestellt

  worden, d.aß befriedi;end e Ergebnisse vor-

  kegen, wenn eine iachung von 25 °(" zer-

  kleinerter Bleiglä tte, 2,5 % Bleikarbonat und

  5o "11" eines Silikats angewendet wird, obwohl

  diese Mengen in weiten Gren:z n veränderlich

  sind. Ein innige 11-ischuxtg von gepulver-

  tem Kupfer (oder einer anderen chemisch

  e:ndotliermisch reaktio.nsfähig.en Masse .der

  Kupfergattung) und ein Silikatbindem.ittel

  können in wesentlich .gleichen Verhältnissen

  angewendet werden. Die zu bedeckende

  Fläche wird. --ereinigt und das Detonations-

  e -eiliiiittel aufgestrichen, festgebacken oder

  sonst zum Ansetzen gebracht, Die;se:s Ver-

  fahren kann wiederholt werden, bis. mehrere

  I-#berzii.-e angebracht worden sind. Die Menge

  des Bindernittel.s, «-elche bei jeder einzelnen

  Maschinengattung a.ugebracht werden so.Il.

  kann leicht durch Versuche bestimmt werden,

  die .die richtige Flächengröße, die zur Er-

  reichung der höchsten Wirkung zu bedecken

  ist. bestimmen.

  Die

  bezieht sich selbstverständ-

  lich nicht auf die 'v-erwendung eines Stoffes

  von solcher Beschaffenheit. daß eine N'erbin-

  dung (wie z. B. Eisenoxyd), die auf der einen

  Seite clr Gleichung- erscheint, die die in der

  Kammer auftretende Reaktion ausdrückt,

  eine bekannte knackende Wirkung oder eine

  andere Eigenschaft hat, -welche die Gege@n-

  detonationswirkung, die von der @,#rärmeauf-

  nahme während der endothermischen Reak-

  tion erzeugt wird, zu kompensieren sucht.

Claims (1)

1. PATr\ TANsrizLCfrr: i. Gegenklopfinittel für Verbrennungs- kraftmaschinen, bei welchem :der Neigung, zur Detonation in einer Verbrennung#- kraftina:schine da,drtrch entgegeng.ew.irkt ist, d:aß eitre den Ezplo:sion,sgasen aus- geset7te Stelle des @Terbrennun-gsraun ie finit einem festhaftenden Anstrich aus einem solchen Stoff versehen ist, welcher innerhalb des T.einperaturber.eiches der Gase Lind bei den sonstigen "lu-sta:n:r@s- ltedin;@un@,cn .der `Iaschine einer tinikehr- baren Umwandlung fähig ist, wodurch eine kühlende @Virliun:g atif .die Gas- ini.schunri innerhalb des Rattnies aus- geÜbt und hierdurch der heto rtt.ion ent- 'legengevirkt wird, d<1dtirch gekennzeich- net, daß der Anstrich aus solchen 1'laiss.en zusammengesetzt ist, tvelclre entweder 11tt111ittelbar oder nach vorheriger Uni- @vandIting unter den herrschenden Arbeits- liedin,'ttn"en in der .Maschine eine che- misch umkehrbare Reaktion eingehen. welche bei hohen Tenilierattiren endo- thermisch, bei niedereen, exothermisch ver- läuft. 2. Gebenklopfmittel mach Anispnuch t. dadurch gekennzeichnet, daß die Masise aus einem Karbonnt, z. B. aus Blei, Kupfer, Kalzium, Magnesium, Natrium Kalium oder einer -in diese umwandiel- baren Verbindung besteht. 3. Gegenklopfmnttel nach Anspruchi i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masise aus einer Mischung vcxii Bleikar- bonat und Bliaigilätte beistehet. q.. Gegenklopfmittel mach. Anspruch i bis 3, .dadurch geke=.z.eieh;net, daß die Masise finit einem süerten Bindemittel, vor- zugswei,se einem Silikat, vernnIscht,ist.