-
Verfahren zum Betriebe von Brennkraftmaschinen Gegenstand des Hauptpatents
555 737 ist ein Verfahren zum Betrieb von Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung,
insbesondere Dieselmaschinen, bei welchen der flüssige Brennstoff auf dem Wege zum
Arbeitszylinder unter Druck einer Erhitzung unterworfen wird, welche selbsttätig
so geregelt wird, daß die diesem Druck entsprechende Verdampftemperatur möglichst
angenähert erreicht, aber nicht überschritten wird. Hierbei ist zur Übertragung
der Wärme von der Heizquelle auf den zu heizenden Brennstoff eine Flüssigkeit vorgeschlagen,
die eine niedrigere Verdampfungstemperatur, höchstens aber die gleiche Verdampfungstemperatur
wie der Brennstoff bei den in Frage komrnenden Drücken besitzt. Dadurch wird erreicht,
daß die Verdampfung der vermittelnden Heizflüssigkeit zur Regelung der Heizung dienen
kann, da, im Falle die vermittelnde Flüssigkeit auf die Verdampfungstemperatur erhitzt
ist, der Brennstoff noch immer eine niedrigere Temperatur hat, also ohne Dampfbildung
dosiert werden kann.
-
Die Erfindung beruht nun auf der Feststellung, daß es einer solchen
vermittelnden Heizflüssigkeit nicht bedarf, um den jeweils einzuführenden Brennstoff
ohne Gefahr einer Verdampfung vor der Einspritzung bis nahe an seine Verdainpfungstemperatur
zu erhitzen.
-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß in einem geschlossenen
Gefäß, in welchem Flüssigkeit und Dampf enthalten sind, der Druck, welcher im ganzen
Raum derselbe ist, von der Temperatur der verdampfenden Oberfläche abhängig ist
und diese Temperatur die höchste Temperatur der Flüssigkeitselemente darstellt;
dieTemperatur der Flüssigkeitselemente in der Tiefe der Flüssigkeit ist um so geringer
gegenüber der Oberflächentemperatur, je weiter die Flüssigkeitselemente von der
Oberfläche entfernt sind; man kann also aus den unteren Schichten Flüssigkeit entnehmen,
die eine niedrigere Temperatur hat, als bei welcher sie unter dem herrschenden Druck
verdampfen würde. Der sich an der Oberfläche bildende Dampf kann also zur Regelung
der Heizung benutzt werden, wodurch die Verdampfung in den unteren Flüssigkeitsschichten
sicher vermieden wird. Infolgedessen ist der schädliche Einfluß des
Dampfes
bei der Dosierung für den Arbeitszylinder ausgeschlossen.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die gewünschte
Regelung auch bei solchen Brennstoffen sicher erreicht werden kann, für welche,
wie es zumeist in der Praxis tatsächlich vorkommt, die thermischen Eigenschaften
(Zusammenhang zwischen Dampfdruck und Temperatur usw.) unbekannt sind.
-
Die bisher gemachten Vorschläge der Bebeizung des Brennstoffes unter
Druck auf dem Wege von der Pumpe zur Einspritzvorrichtung. sind aus diesem Grunde
in der Praxis für eine selbsttätige Regelung der Brennstoffvorwärmetemperatur unbrauchbar.
-
Die Vorwärmetemperatur hängt von dem Druck ab, der im V orwärmegefäß
herrscht und nach welchem die Heizungsregelvorrichtung arbeitet. Gemäß der Erfindung
kann dieser Druck und dadurch die Erhitzungstemperatur, welche immer annähernd die
diesem Druck entsprechende Sattdampftemperatur ist, durch Änderung der Belastung
der Regelvorrichtung eingestellt werden. Diese Möglichkeit kann zweckmäßig ausgenutzt
werden, wenn in derselben Maschine einmal ein leicht und einmal ein schwer verdampfender
Brennstoff verwendet wird, bei welchen die demselben Druck entsprechende Verdampfungstemperaturen
sehr verschieden sind.
-
Die Vorwärmung des Brennstoffes kann auch stufenweise vorgenommen
werden, indem der Brennstoff in mehreren Heizgefäßen nacheinander immer bis auf
einige Grade unter der dem Druck im Gefäß entsprechenden Sattdampftemperatur erwärmt
wird.
-
Falls die Regelung der Beheizung in Abhängigkeit von dem Unterschied
der Dichten von Dampf und Flüssigkeit erfolgen soll, kann man zur Regelung jede
bekannte Vorrichtung verwenden, welche z. B. bei Kesselspeiseregelvorrichtungen
üblich sind, die auf Grund von Unterschieden im Gewicht oder in der Wärmeleitfähigkeit
oder in der elektrischen Leitfähigkeit von mit Dampf und Wasser berührten Flächen
arbeiten. Zweckmäßig wird die Regelung der Beheizung erfindungsgemäß durch die verschiedene
Beeinflussung elektrischer Widerstände durch den Unterschied der Dichte des Dampfes
und der Flüssigkeit des Brennstoffes im Behälter bewirkt. Die Erwärmung bis zum
kritischen Punkt hat den Vorzug, daß bei der kritischen Temperatur das Flüssigkeitsvolumen
ein Maximum hat und daß bei dieser Temperatur die Flüssigkeit und der Dampf gleiches
Volumen besitzen, also die regelrechte Dosierung der Pumpe durch Ansaugen von Dampf
und Flüssigkeit gemischt nicht ungünstig beeinflußt wird. In der Zeichnung ist in
Abb. i als Ausführungsbeispiel eine stufenweise Vorwärmung des Brennstoffes, die
durch den Dampfdruck geregelt wird, gezeigt.
-
Die Pumpe i saugt Brennstoff aus dem Behälter z und fördert die Brennstofflüssigkeit
in das erste Heizgefäß 3. Dieses Gefäß ist durch eine elektrische Heizvorrichtung
4. an der zylindrischen Mantelfläche gewärmt. Die Regelung der Heizung erfolgt durch
einen mit dem Gefäß 3 zusammenwirkenden Kolben 5, der vermittelst eines unter der
Wirkung einer einstellbaren Feder i8 stehenden Hebels 6 eine elektrische Regelvorrichtung
7 betätigt.
-
An das Gefäß 3 ist unten die Saugleitung einer Pumpe 8 angeschlossen,
die den Brennstoff unten aus dem Gefäß 3 absaugt und denselben in das Heizgefäß
9 fördert, welches durch eine elektrische Heizvorrichtung io erwärmt wird, wobei
diese Heizung durch einen Kolben i i vermittelst eines unter der Wirkung einer einstellbaren
Feder ig stehenden Hebels 1a und einer elektrischen Regelvorrichtung 13 geregelt
wird.
-
An das Gefäß 9 ist unten die Saugleitung einer Pumpe 1q. angeschlossen,
die den Brennstoff aus dem unteren Teil des Gefäßes 9 absaugt und denselben durch
ein gesteuertes Ventil 15 in den Motorzylinder 16 fördert.
-
Die Wirkungsweise der Heizungsregelung ist folgende: Sobald durch
die Heizung im Heizgefäß 3 jene Temperatur überschritten ist, welche dem Dampfdruck
entspricht, der durch Federdruck und dem Kolbendurchmesser 5 einheitlich bestimmt
ist, drückt der an der Oberfläche der geheizten Flüssigkeit entstehende Dampf den
Kolben 5 entgegen der Federkraft in die Höhe, wodurch die Heizung insolange vermindert
wird, bis die dem durch die Federkraft bestimmten Druck im Gefäß entsprechende Temperatur
aufrechterhalten bleibt.
-
Die Form des Behälters, welche z. B. eine hohe vertikalzylindrische
Gestaltung sein kann, und die Anordnung der Heizung hat zur Folge, daß die Flüssigkeit
in der Nähe der Oberfläche um einige Grade wärmer sein wird als in dem unteren Teil.
Die Dampfbildung wird sich also auf den oberen Teil der Flüssigkeit beschränken,
während vom unteren Teil bzw. am untersten Punkt Flüssigkeit von der Pumpe 8 abgesaugt
wird, ohne daß dabei auch Dampf abgezapft wird.
-
Die Tourenzahl der Pumpe 14 ist durch die Tourenzahl des Motors :2i
und dessen Taktzahl bestimmt, während die Pumpen 8 und i mit einer beliebigen Tourenzahl
betrieben werden können.
-
Jedoch muß dann natürlich die maximale Fördermenge der Pumpe i größer
sein als
diejenige der Pumpe 8 und die der Pumpe 8 größer als die
der Pumpe 14, und vs muß--in bekannter Weise dafür gesorgt werden, daß die überflüssige
Brennstoffmenge vom Gefäß 3 bzw. 9 abfließen kann.
-
Der Druck im Behälter 3 und im Behälter 9 kann durch die Einstellung
der Federn i8 bzw. 19 beliebig geregelt werden.
-
Es ist selbstverständlich, daß sowohl direkte Einspritzung als auch
Vorkammereinspritzung angewendet werden kann.
-
Die Brennstofferwärmung kann auch in einer Stufe mit Hilfe eines einzigen
Heizgefäßes durchgeführt werden; in diesem Falle fällt die Pumpe i und der Heizbehälter
3 samt Ausrüstungen weg, und die Pumpe 8 saugt direkt aus dem Brennstoffbehälter
2.
-
In Abb.2 der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel- eine Vorrichtung
gezeigt, welche auf elektrischem Wege auf Grund von Unterschieden in der elektrischen
Leitfähigkeit von in Dampf bzw. Wasser getauchten Widerständen wirkt. Im Heizgefäß
22, in welchem das Flüssigkeitsniveau durch eine Abflußleitung 23 gesichert ist,
ist in dem Flüssigkeitsraum eine elektrische Leitung bzw. ein elektrischer Widerstand
24 und in dem Dampfteil des Gefäßes ein zweiter elektrischer Widerstand 25 untergebracht.
Beide Widerstände sind aus einem Material angefertigt, durch welches sie je nach
der Natur (der Dichte) des Mediums, in welches sie eingetaucht werden, verschiedenen
elektrischen Widerstand aufweisen. Die beiden Widerstände sind in eine Wheatston-Brücke,
welche durch die Widerstände 24, 25, 26, 27 und die Brücke 28 gebildet ist, eingeschaltet.
Solange die Dichte des Dampfes und der Flüssigkeit verschieden sind, entsteht in
der Brückenleitung 28 Strom, welcher durch das Relais 29 den Kontakt 30 schließt,
wodurch der von der Stromquelle 31 gelieferte Strom durch die Heizleitung 32 des
Gefäßes 22 strömt. Sobald der Zustand im Heizgefäß den kritischen Punkt des Brennstoffes
erreicht hat, sind die Widerstände 24 und 25 gleich groß; die Brücke 28 wird stromlos,
und das Relais a9 läßt den Kontakthebel 33 fallen, wodurch der Kontakt
30 und dadurch der Heizstrom unterbrochen wird. .