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Arbeitsverfahren für Brennkraftmaschinen für schwer brennbare Brennstoffe
Es ist bereits ein Arbeitsverfahren für Brennkraftmaschinen bekannt, nach welchem
ein verdichtetes Gemisch von Brennstoff und einer zur völligen Verbrennung ungenügenden
Luftmenge gezündet und unter Arbeitsleistung expandiert wird, worauf die am Ende
des Expansionshubs vorhandenen, noch verbrennungsfähigen Produkte unter weiterer
Luftzufuhr erneut verdichtet und gezündet werden. ' Das bekannte Verfahren gründet
sich auf die Feststellung, daß bei der motorischen Verbrennung die maximale Arbeitsleistung
im Luftmangelgebiet mit nur 7o bis 8o% des theoretischen Luftbedarfs erzielt wird
und daß sonach die Auspuffgase der gewöhnlichen motorischen Verbrennung Kraftgase
darstellen, welche zur erneuten Arbeitsleistung nutzbar gemacht werden können.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß das Prinzip des bekannten Arbeitsverfahrens
nicht allein für die Erhöhung der Arbeitsleistung unter Verwendung üblicher, leicht
entzündlicher Brennstoffe brauchbar ist, sondern daß es ,auch mit Vorteil angewandt
werdenkann, um schwer verbrennliche Kraftstoffe (mineralische und vegetabilische
-Schweröle, Teeröle, Kohlenstaub) leicht entzündbar und gut verbrennbar zu machen.
Da bekanntlich schwer verbrennliche Kraftstoffe sich - nur schwer und unregelmäßig
entzünden und auch bei ausreichender Luftmenge nur unvollständig verbrennen, zielt
die vorliegende Erfindung auch auf eine Erhöhung der Arbeitsleistung hin.
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Die Anwendung des bekannten Sechstaktprinzips auf schwer verbrennliche
Motorentreibstoffe ist ebenfalls bekannt; doch hat es zu keinem Erfolg geführt.
Die bekannten Schwierigkeiten,.welche bei Verwendung von Schwerölen der Erdöl-,
Steinkohlen-, Braunkohlen-- oder Schieferdestillation auftreten, bestehen unverändert
fort.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Schwierigkeiten in Wegfall kommen
und sich eine regelmäßige, leichte und weitgehende Verbrennung und damit eine Verbesserung
der Arbeitsleistung erzielen läßt, wenn man dafür Sorge trägt, daß der schwer entzündliche
und verbrennbare Kraftstoff zunächst im Motoreine Aufspaltung oder Umwandlung in
verbrennungsreife Oxydationsprodukte erfährt, bevor er der Verbrennung unter Arbeitsleistung
unterworfen wird.
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Erfindungsgemäß wird der schwer brennbare Brennstoff in einem entzündeten
Gemisch von leicht brennbarem Brennstoff und einer zur vollständigen Verbrennung
des gesamten Brennstoffs nicht ausreichenden Luftmenge im wesentlichen nur aufgespalten
und die Spaltstücke in einem besonderen Takt unter Zuführung einer zur vollständigen
Verbrennung ausreichenden Luftmenge unter Arbeitsleistung verbrannt. Das Verfahren
kann derart ausgeführt werden, daß im Arbeitszylinder ein Gemisch von leicht brennbarem
Brennstoff und Luft verdichtet und der schwer brennbare Brennstoff erst nach Zündung
des Gemischs in den Arbeitszylinder eingeführt wird. Eine Abwandlung des Verfahrens,
welches bei Verwendung einer Zündkerze Bedeutung 'hat, besteht darin, daß vor Ende
der Verdichtung einer Luftladung im Arbeits-
Zylinder der schwer
brennbare Brennstoff und anschließend ein leicht entzündliches Brennstoff-Luft-Gemisch
in den Arbeitszylinder eingeführt und letzteres in der Nähe der Zünd--" kerze eingelagert
wird. # -F-Es ist zwar bereits ein Arbeitsverfahr;i% bekanntgeworden, wonach der
Brennstoff in-' zwei Abschnitten in den Zylinder eingeführt wird. Ein Teil wird
mit Luft in den Zylinder eingeführt, in demselben verdichtet und zur Entzündung
gebracht, worauf dann erst der Res, des Brennstoffs erforderlichenfalls mit Druckluft
eingeführt wird. Hierbei hat man auch zwei verschiedene Brennstoffe verwendet, deren
einer als Zündstoff diente und gegebenenfalls an der Zündkerze eingeführt, aber
nur in solcher Menge verwendet wurde, daß seine Entzündung zur Erhitzung der Verbrennungsluft
auf Entzündungstemperatur ausreichte, ohne daß effektive Arbeit geleistet wurde,
während der alsdann eingefühxte andere Brennstoff unter Arbeitsleistung allmählich
zur Verbrennung gelangt. Das Ziel dieses Arbeitsverfahrens war- die möglichst völlige
Verbrennung des Brennstoffs, während nach der vorliegenden Erfindung der schwer
brennbare Brennstoff zwecks besserer und regelmäßigerer Arbeitsleistung zunächst
einmal in verbrennungsreife Produkte umgewandelt werden, welche dann erst mit höchster
Wirtschaftlichkeit mit weiterer Luft erneut komprimiert und gezündet werden und
unter Arbeitsleistung expandieren.
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Das Arbeitsverfahren sei an Hand zweier Arbeitsdiagramme beispielsweise
erläutert. Das Diagramm Fig. i veranschaulicht eine Ausführungsform, wonach zunächst
eine Mischung :eines leicht verbrennlichen Brennstoffes mit Luft angesaugt, komprimiert
und gezündet wird; unmittelbar nach- erfolgter Zündung und Einsetzen der Verbrennung
wird der .schwer verbrennliche Brennstoff, z. B. ein Schweröl, in den Zylinder eingespritzt.
Während des folgenden Expansionshubs und fortschreitender Verbrennung tritt gleichzeitig
eine pyrogene Zersetzung und teilweise Oxydation des Schweröls ein, d. h. es wird
in leicht verbrennliche Produkte aufgespalten. Diese Produkte der Erstverbrennung
werden erneut komprimiert und mit Zweitluft unter Arbeitsleistung zu Ende verbrannt.
Das Diagramm Fig. i zeigt den gesamten Vorgang bei Zweiteilung nach dem Sechstaktverfahren,
wobei die Volumenvergrößerung -durch die Schwerölverbrennung und Zersetzung beim
Expansionshub durch Schraffur kenntlich gemacht ist. Die Ausführungsform läßt sich
aber auch bei der Durchführung der Zweiteilung in zwei Zylindern anwenden. Gemäß
Diagramm Fig.2 wird in komprimierte Luft vor dem Totpunkt und vor der Ziindung,ein
Schweröl in fein verteilter Form .ä4ächst eingespritzt, worauf konzentrisch zur
@gtidkerze bzw. bei besonderer Kerzenkon-,'.s#üktion durch deren hohle Achse ein
leicht 'entzündliches Brennstoff-Luft-Gemisch in geringerer Menge in den Zylinder
gedrückt wird, so daß die Zündstelle der Kerze von diesem Gemisch umgeben ist. Auf
diese Weise wird beim Überspringen des Funkens erreicht, daß die Schweröln.ebel
in verbrennungsreife Spaltstücke bzw. Oxydationsprodukte überführt werden, welche
dann nach Kompression mit Zweitluft in einem weiteren Arbeitshub verbrannt werden.
Bei dieser Zweiteilung steht mehr Zeit zur Verbrennung zur Verfügung, so daß ein
wesentlich größerer Teil in Arbeit umgewandelt wird.
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In gleicher Weise kann auch feiner, schwer entzündlicher Kohlenstaub
zur Verbrennung gebracht werden. Das Diagramm zeigt deutlich die Erstzündung des
leicht verbrennlichen Gemisches, dem die Zersetzung des Schweröls in verbrennungsreife
Spaltstücke folgt; die Zweitverbrennung ist ein typisches Dieseldiagramm. - - -