DE568918C - Mit Selbstzuendung arbeitende Iuftverdichtende Verbrennungsmaschine, insbesondere fuer gasfoermige Brennstoffe - Google Patents

Mit Selbstzuendung arbeitende Iuftverdichtende Verbrennungsmaschine, insbesondere fuer gasfoermige Brennstoffe

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DE568918C
DE568918C DES92146D DES0092146D DE568918C DE 568918 C DE568918 C DE 568918C DE S92146 D DES92146 D DE S92146D DE S0092146 D DES0092146 D DE S0092146D DE 568918 C DE568918 C DE 568918C
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DES92146D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Ferdinand Koehler
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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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
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • 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
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Mit Selbstzündung arbeitende luftverdichtende Verbrennungsmaschine, insbesondere für gasförmige Brennstoffe Dieselmaschinen sind mit Erfolg bisher nur für flüssige Brennstoffe gebaut worden. Bei gasförmigem Brennstoff stellen sich große Schwierigkeiten ein. Abgesehen von dem größeren Energieaufwand zum Einblasen des gasförmigen Brennstoffes wegen seines erheblich größeren Volumens, liegen die Schwierigkeiten vor allem darin, daß eine gute Durchmischung von Brennstoff und Luft durch einfaches Einblasen in einen Luftraum, wie bei flüssigen Brennstoffen, nicht zu erreichen ist. Denn der flüssige Brennstoff durchdringt mit seinem erheblich größeren spezifischen Gewicht die Luftschichten viel besser als der gasförmige und löst sich beim Einspritzen in eine große Zahl kleiner Brennstofftröpfchen auf, von denen jedes die ihm zukommende Luftmenge vorfindet, im Gegensatz zum gasförmigen Brennstoff, der im wesentlichen als geschlossener Strahl in die Luftschicht eindringt und nur an seiner Oberfläche die nötige Verbrennungsluft vorfindet, während der Kern zunächst keinen Sauerstoff erhält und infolgedessen erst später und zum Teil unvollkommen verbrennt. Hierzu kommt noch, daß die Zündtemperatur für gasförmige Brennstoffe erheblich höher liegt als für flüssige. Man muß daher entweder noch höhere Verdichtungen anwenden als bei Ölmaschinen, oder man muß, wie man es bei schwer zündbaren flüssigen Brennstoffen bereits getan hat, durch einen leicht zündlichen Brennstoff eine Initialzündung einleiten, durch welche die Verbrennungsluft auf eine so hohe Temperatur vorgeheizt wird, daß der schwerer zündende Brennstoff zur Entzündung kommt. Dieses Verfahren soll gemäß der Erfindung in einer Sonderform für gasförmige Brennstoffe angewendet werden. Die Initialzündung durch einen leicht entzündlichen Brennstoff wird in an sich bekannter Weise in einer Vorkammer vorgenommen, während das eigentliche Treibmittel durch getrennte Ventile dem Hauptbrennraum zugeführt wird. Dabei steht die Vorkammer mit dem Hauptbrennraum in der Nähe des oberen Totpunktes des Kolbens durch Kanäle, Schlitze o. dgl. von solcher Richtung in Verbindung, daß durch die hindurchtretenden Verbrennungsgase aus der Vorkammer eine heftig verlaufende Umwälz- oder Wirbelbewegung der Verbrennungsluft im Hauptbrennraum hervorgerufen wird, so daß eine innige Mischung zwischen der dem Hauptbrennraum zugeführten gasförmigen Brennstoffmenge und der Verbrennungsluft eintritt. Auf diese Weise erhält der eingeblasene Gasstrahl immer neue Luft zwangsläufig zugeführt und wird von dieser durchdrungen, so daß bei der außerdem eintretenden Temperaturerhöhung eine gute und schnelle Verbrennung gesichert ist.
  • Die Verwendung und Anordnung der Vorkammer bei dem Arbeitsverfahren gemäß der Erfindung ist nicht zu verwechseln mit älteren Vorkammerverfahren, die grundsätzlich anders verlaufen. Man hat dabei wieder Dieselverfahren und Verpuffungsverfahren zu unterscheiden. Beim Verpuffungsverfahren tritt der Brennstoff bereits während des Ansaugehubes in den Brennraum ein und wird zusammen mit der Luft verdichtet. Die Mischung von Luft und Brennstoff hat sich also bereits während der Verdichtung vollzogen, so daß die Initialzündung in der Vorkammer auf die Mischung zwischen Luft und Brennstoff ohne Einfluß ist. Beim Dieselverfahren mit Vorkammer wird zwar der Hauptbrennstoff erst gegen Ende der Verdichtung eingespritzt, aber das Vorkammergemisch wird erst gezündet, nachdem der Brennstoff im Zylinder ist. Es wird -also auch bei diesem Verfahren der Mischungsvorgang zwischen Hauptbrennstoff und Luft nicht beeinflußt. Der wesentliche Unterschied des neuen Verfahrens gegenüber allen Vorkammerverfahren besteht demnach darin, daß der Hauptbrennstoff nicht in eine ruhende Luftmasse eingespritzt wird, sondern in eine Luftmasse, welche durch die aus der Vorkammer austretenden Gase in eine heftige Wirbelbewegung versetzt wurde.
  • In den Abb. i und 2 sind ganz schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nur dazu dienen sollen, um das allgemeine Prinzip der Erfindung zu erläutern. Im Kopf eines Zylinders ist eine Vorkammer 2 vorgesehen, welcher der Brennstoff über ein Ventil 3 zugeführt wird. Durch den hochgehenden Kolben 4 wurde in der Vorkammer z eine so hohe Verdichtungstemperatur erzeugt, daß der durch das Ventil 3 eintretende flüssige Brennstoff, der als Initialzünder dienen soll, zur Zündung kommt. Der Kolben 4 selbst ist in der Mitte bei 5 erhöht und bildet mit der Ringfläche 6 schmale Durchgangsquerschnitte 7, die schräg nach unten verlaufen. Diese Kanäle 7 münden in Hohlräume von birnenförmigem Querschnitt, die durch die Kolbenoberfläche und den Gehäusedeckel entstehen. In diese Räume 8 wird durch Ventile 9 und io der gasförmige Brennstoff eingegeben. Durch die Verbrennung des Initialbrennstoffes im Raum 2 entsteht in diesem ein Druckanstieg, so daß gegenüber dem Ringraum 8 eine Druckdifferenz auftritt, die eine Strömung der Verbrennungsgase aus der Kammer 2 durch den Kanal 7 in Richtung der eingezeichneten Pfeile zur Folge hat. Es entsteht eine Umwälzbewegung der Verbrennungsluft innerhalb der Räume B. In diesen Luftwirbel wird nun durch die Ventile 9 und io der gasförmige Brennstoff eingegeben, der auf diese Weise sehr stark mit Luft durchwirbelt wird. Es entsteht also ein sehr inniges Gemisch von Brennstoff und Luft, das eine sichere Verbrennung gewährleistet.
  • Bei der Ausführungsform nach der Abb.2 ist der Kolben bei ii nach unten ausgebuchtet, während der Zylinderkopf einen pilzartigen Ansatz 12 aufweist. Die Vorkammer wird jetzt durch den Raum 13 im Kolben gebildet. Dadurch, daß der Raum i3 einen annähernd zylinderförmigen oberen Teil besitzt, bleibt der Querschnitt der Schlitze 7 auch noch während eines Teiles des Rückganges des Kolbens annähernd gleich, so daß auf diese Weise der Impuls für die in dem Raum 8 hervorgerufene Wirbelbewegung auch noch eine gewisse Zeit nach Überschreiten des oberen toten Punktes fortdauert. Im übrigen ergibt sich die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform nach der Abb. i.
  • Das neue Verfahren erscheint besonders geeignet für Gasturbinenanlagen, bei denen der Gasturbine ein Brennkraftumformer vorgeschaltet ist, d. h. ein aus einer Dieselmaschine und einem Verdichter bestehender Maschinensatz, in welchem die Brennstoffenergie in die Energie eines Treibgasstromes umgesetzt wird, der erst in der nachgeschalteten Gasturbine Arbeit leistet. Bei diesen mit Gegendruck arbeitenden Maschinen ist das Verhältnis zwischen Verdichtungsraum und Hubraum erheblich größer als bei gewöhnlichen Dieselmaschinen, die gegen Atmosphärendruck arbeiten, d. h. der Verdichtungsraum ist, bezogen auf den Hubraum, groß, so daß zwischen Kolbenoberfläche und Zylinderdeckel genügend Raum für die Ausbildung eines Ringwirbels bleibt. Die Anordnung ist im übrigen nicht nur für gasförmige Brennstoffe zweckmäßig, sondern sie kann gegebenenfalls auch für pulverförmige Brennstoffe und unter Umständen auch für flüssige Brennstoffe mit Vorteil angewendet werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Mit Selbstzündung arbeitende luftverdichtende Verbrennungsmaschine (Kraftmaschine oder Treibgaserzeuger), insbesondere für gasförmige Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß gegen Ende des Verdichtungshubes ein leicht entzündlicher Hilfsbrennstoff in einen kleinen Luftteil eingeführt wird, der, von dem Hauptteil der Verbrennungsluft abgeschnürt, sich in einer Kammer (2, 13) befindet, die mit dem übrigen Brennraum (8) in der Nähe - des äußeren Kolbentotpunktes nur durch einen zwischen Kolbenstirnfläche (5, 1i) und Zylinderstirnwand verbleibenden engen Durchtrittskanal oder -kanäle von solcher Richtung in Verbindung steht, daß die nach Entzündung des Hilfsbrennstoffes aus der Kammer (a, 13) abströmenden Verbrennungsgase eine heftige Umwälz- oder Wirbelbewegung im Hauptbrennraum hervorrufen, und daß ferner der Hauptbrennstoff durch besondere gesteuerte Einlässe (g, zo) in den Hauptbrennraum (8) eingeführt wird, und zwar erst, nachdem dessen Inhalt durch die überströmenden Verbrennungsgase der Hilfskammer in Wirbelbewegung gebracht ist.
DES92146D 1929-06-11 1929-06-11 Mit Selbstzuendung arbeitende Iuftverdichtende Verbrennungsmaschine, insbesondere fuer gasfoermige Brennstoffe Expired DE568918C (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102019004189B4 (de) 2019-06-13 2024-10-17 Man Truck & Bus Se Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Wasserstoff, Wasserstoff-Brennkraftmaschine und Kraftfahrzeug

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