DE571822C - Arbeitsverfahren fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Arbeitsverfahren fuer Brennkraftmaschinen

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DE571822C
DE571822C DE1930571822D DE571822DD DE571822C DE 571822 C DE571822 C DE 571822C DE 1930571822 D DE1930571822 D DE 1930571822D DE 571822D D DE571822D D DE 571822DD DE 571822 C DE571822 C DE 571822C
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combustion
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cylinder
fuel
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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
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B75/021Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having six or more strokes per cycle

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

Description

  • Arbeitsverfahren für Brennkraftmaschinen Bei der motorischen Verbrennung von Brenngas- bzw. Brennstoffnebel-Luft-Mischungen in Explosionsmaschinen und Dieselmotoren bleibt ein wesentlicher Teil des Brennstoffes als unvollständig verbrannte Produkte unausgenuzt in den Abgasen. Das Maximum an Arbeitsleistung liegt sogar bei den motorischen Brennstoffen im Brennstoffnberschußgebiet der Brennstoff-Luft-Mischungen, wobei dann immer in mehr oder weniger großem Maße unvollständige Verbrennung stattfindet. In der Motorentechnik legt man in der Regel einer unvollständigen Verbrennung im Zylinder keine besondere Bedeutung bei, weil dem mehr oder weniger großen Verlust an Verbrennungswärme in den Abgasen ein Mehrgewinn an Arbeitsleistung gegenübersteht, der diese Arbeitsweise bei den derzeitigen Verfahren der motorischen Verbrennung wirtschaftlich rechtfertigt.
  • Versuche über die Ausnutzung der Brennstoffwärme bei der motorischen Verbrennung im Luftmangelgebiet haben gezeigt, daß für die meisten Brennstoffe ein Maximum an Arbeitsleistung erhalten wird bei nur 8o bis o °1o des theoretischen Luftbedarfs in der Brennstoff-Luft-Mischung, und zwar beträgt dann, bezogen auf die tatsächlich in der Maschine entwickelte Wärmemenge, d. h. abzüglich des in den Abgasen in Form unvollständig verbrannter Produkte enthaltenen Anteils der Verbrennungswärme des Brennstoffs, das Maximum an Arbeitsleistung zwischen 28 und 47 °/o. Es können dabei Abgase erhalten werden mit einer Verbrennungswärme bis zu 7oo bis 86o kcal/cbm, derart, daß das Abgas selbst in seiner.Zusammensetzung einem Kraftgase entspricht. Man kann durch entsprechende Herstellung des Brennstoff-Luft-Gemisches sogar so weit gehen, daß die Verbrennung im Rußgebiet stattfindet; so gelingt es z. B. noch ein Benzin-Luft-Gemisch zur Explosion zu bringen, das nur 15. bis 2o °% des theoretischen Luftbedarfs entspricht. Bei so brennstoffreichen Mischungen findet die Rußabscheidung nicht an den Wänden des Explosionszylinders statt, sondern die Rußwolke erfüllt in äußerst feiner Verteilung den ganzen Raum. Messungen der Verbrennungsgeschwindigkeit an komprimierten Brennstoff-Luft-Mischungen haben ergeben, daß in dieseln äußersten Luftmangelgebiet noch außerordentlich heftige. Explosionen stattfinden, bei denen die Verbrennungsgeschwindigkeit noch Werte erreichen kann von über Zoo m,ISek. Ähnliche Erscheinungen zeigen Luftmischungen mit Benzol, mit Leichtölen des Schwelereibetriebes und auch mit Schweröl.
  • Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für Brennkraftmaschinen, bei dem der Verbrennungsvorgang geteilt wird. Es wird zunächst durch Zündung von Brennstoff-Luft-Mischungen im Luftmangelgebiet unter Arbeitsleistung ein Kraftgas bzw. ein Gemisch von fein verteiltem Kohlenstoff und Kraftgas erzeugt, das dann, mit Sekundärluft ebenfalls unter gleichzeitiger Arbeitsleistung zu Ende verbrannt wird. Der Vorgang kann entweder in zwei Arbeitszylindern oder in ein und demselben Arbeitszylinder durch Vollziehung der Erst- und Zweitverbrennung hintereinander durchgeführt werden.
  • Im ersten Falle sind die Kolbenbewegungen in den beiden Zylindern derart gegeneinander versetzt, daß der erste Zylinder im vierten Takt die Verbrennungsgase der ersten Verbrennung in den zweiten Zylinder, der gerade im Ansaugetakt ist, hinüberdruckt, wo sie dann mit Zweitluft, die während der Kompression zugeführt wird, im dritten Takt des zweiten Zylinders unter Arbeitsleistung verbrannt werden, ohne daß bei der Überführung der Verbrennungsprodukte aus dem ersten Zylinder in den zweiten eine größere Abkühlung stattfindet, als durch die Berührung mit den gekühlten Zylinderwandungen und durch Leitung und Strahlung verursacht wird.
  • Die Teilung des Verbrennungsprozesses bei der motorischen Verbrennung und die stufenweise Ausnutzung in getrennten Räumen, wobei aber nur auf Kohlenoxyd und Wasser= stoff gearbeitet wird, ist bereits vorgeschlagen worden. Man hat auch vorgeschlagen, erst ein brennstoffreiches Luftgemisch zu zünden und durch Eindrücken von Zweitluft im Expansionshub eine zur vollständigen Verbrennung ausreichende Luftmenge zugegeben. Demgegenüber wird bei der vorliegenden Erfindung der Brennstoffgehalt der Erstluftmischung so getroffen, daß die Zweiteilung nicht auf die Bildung von gasförmigen, unvollständig verbrannten Produkten der Erstverbrennung allein eingeschränkt wird, sondern die Erstmischung kann so brennstoffreich hergestellt werden, daß es mit Absicht zu einer Rußabscheidung in äußerst feiner Form, sozusagen molekularer Verteilung, bei derErstv erbrennung kommt, der, dann gemeinsam mit den unverbrannten Gasen mit Sekundärluft unter Arbeitsleistung zu Ende verbrannt wird. Dadurch erst ist man weitgehend unabhängig von der Verteilung des Verbrennungsprozesses auf Erstverbrennung und Zweitverbrennung, so daß die wirtschaftliche Ausnutzung der Zweiteilung ermöglicht ist.
  • Im zweiten Falle, bei Anwendung von nur einem Arbeitszylinder, vollzieht sich der Gesamtvorgang während dreier Umdrehungen, wobei im Sechstakt mit zwei Arbeitstakten gearbeitet wird. Es sind dann sechs Abschnitte: i. Ansaugen und Herstellen des luftarmen Brennstoffgemisches, 2. Kornpression und Zündung, 3. unvollständige Verbrennung und Expansion, q.. Kompression und Zumischen komprimierter Zweitluft und Zündung, 5. zweite Verbrennung und Expansion und 6. Ausdrücken der Verbrennungsprodukte. Die Zusammensetzung' des luftarmen Brennstoffgemisches der ersten Verbrennung kann so gewählt werden, daß nur ein Kraftgas, bestehend in der Hauptsache aus Kohlensäure, Kohlenoxyd, Wasserstoff, Wasserdampf und Reststickstoff, entsteht, oder daß gleichzeitig eine mehr oder weniger große Menge des Kohlenstoffgehaltes des Brennstoffes als Ruß zur Abscheidung kommt, der dann gemeinsam mit den brennbaren Gasen im fünften Takt unter Arbeitsleistung verbrannt wird. Die Zündung kann sowohl durch Fremdzündung als auch durch eine entsprechend hohe Kompression hervorgerufen werden; bei sehr luftarmen Brennstoff-Luft-Mischungen der Erstverbrennung oder brenngasarmen Mischungen der Zweitverbrennung hat sich Fremdzündung bisher am besten bewährt. Besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die Maschine so einzustellen, da.B die Erstverbrennung durch Fremdzündung eingeleitet wird, während die Produkte der Erstverbrennung nach der zweiten Kompression so hohe Temperaturen haben, daß bei Zufuhr von Zweitluft die Zweitverbrennung ohne Zündung erfolgt. Die Verbrennung kann so ausgeführt werden, daß die Verbrennungsgase der Zweitverbrennung den Zylinder noch mit einer Spannung von vier und mehr Atmosphären 'Überdruck verlassen, wobei dann in bekannter Weise diese Energie zur Arbeitsleistung, in dem vorliegenden Falle z. B. zur Kompression der Zweitluft, ausgenutzt wird.
  • Praktische Versuche an einer entsprechend eingerichteten Versuchsmaschine haben ergeben, daß die Zweiteilung des Verbrennungsvorganges gegenüber der bisherigen Arbeitsweise im Viertakt einen wesentlichen Mehrgewinn an Arbeit erzielen ließ. Die Leistung der Versuchsmaschine, die beim Arbeiten im Viertaktmaximal 10,4 PSe leistete, ergab bei der Zweiteilung des Verbrennungsvorganges eine Leistung von 15,2 PSe. Der Wirkungsgrad betrug maximal beim Arbeiten im Viertakt 29 °/o, während die Zweiteilung der Verbrennung, vorzugsweise im Sechstakt, bis zu qo bis 43 °/o stieg.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Arbeitsverfahren für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein verdichtetes Gemisch von Brennstoff und einer zur vollständigen Verbrennung nicht ausreichenden Luftmenge gezündet wird und, unter Arbeitsleistung expandiert und das am Ende des Expansionshubes vorhandene Kraftgas bzw. Gemisch von fein verteiltem Kohlenstoff und Kraftgas unter Zusatz von Zweitluft erneut verdichtet und gezündet wird und gleichfalls unter Arbeitsleistung expandiert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtvorgang in zwei Arbeitszylindern durchgeführt wird, derart, daß der erste Zylinder unter Arbeitsleistung auf unvollständige Verbrennung arbeitet, während in dem zweiten Zytinder die Zweitverbrennung unter Arbeitsleistung sich vollzieht, wobei die Kolbenbewegungen in den beiden Zylindern so aufeinander eingestellt sind, daß der erste Zylinder die Produkte der ersten Verbrennung in den zweiten Zylinder überdrückt, während dieser im Ansaugetakt sich befindet; die Zweitluft wird in entsprechend komprimiertem Zustand im Kompressionstakt dem zweiten Zylinder zugesetzt. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, -daß die Zweiteilung der motorischen Verbrennung in ein und demselben Arbeitszylinder während dreier Umdrehungen ausgeführt wird, wobei sich der Gesamtvorgang in sechs Takten, von denen zwei Arbeitstakte sind, vollzieht, und zwar i. Takt: Ansaugen und Herstellen des luftarmen Brennstoff-Luft-Gemisches, 2. Takt: Kompression und Zündung, 3. Takt: unvollständige Verbrennung und Expansion, ' q.. Takt: Kompression und Zumischen komprimierter Zweitluft und Zündung, 5. Takt: zweite Verbrennung und Expansion und 6. Takt: Ausdrücken der Verbrennungsj)rpdukte.
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