-
Verfahren zum Betrieb von Gasmaschinen mit Gas aus Brennstoffen, die
bei Lufttemperatur unter Druckwirkung verflüssigbar, bei gewöhnlichem Luftdruck
aber gasförmig sind Es wurde gefunden, daß sich der Betrieb . von Verbrennungsmotoren,
z. B. Fahrzeugmotoren, mit verflüssigten Brenngasen, die bei Lufttemperatur unter
Druckwirkung verflüssigbar, bei gewöhnlichem Luftdruck aber gasförmig sind, in vorteilhafter
Weise durchführen läßt, wenn man den verflüssigten Brennstoff in eben diesem Zustande
unmittelbar in den Arbeitszylinder einspritzt. Der bei der Entspannung bzw. Vergasung
bekanntlich auftretende erhebliche Wärmeverbrauch führt hierbei nicht zum Einfrieren
und zu anderen Lästigkeiten, vielmehr wirken sich hier die Entspannungs- und Verdampfungswärme
auf das Füllungsgewicht und auch auf den Verbrennungscharakter der Ladung günstig
aus (vgl. die sogenannte Innenkühlung und Kompressorwirkung der Verdampfungswärme
alkoholhaltiger Kraftstoffe). Es wird deshalb bei dem vorliegenden Verfahren der
Wärmeverbrauch durch Entspannung in das Motorinnere verlegt und eine unwirtschaftliche
und umständliche Vorwärmung vermieden.
-
Das vorliegende Verfahren unterscheidet sich wesentlich von denjenigen
Arbeitsverfahren, bei denen gewöhnliche flüssige Brennstoffe in den Arbeitszylinder
eingespritzt werden, wie es bei Dieselmotoren und den versuchsweise gelegentlich
hergestellten Einspritzmotoren für Benzin und ähnliche flÜssige Kraftstoffe der
Fall ist. Die Verdampfungswärme spielt bei Dieselmotoren gar keine, bei den Einspritzmotoren
nur eine verhältnismäßig geringe Rolle, während erst bei verflüssigten Brenngasen
eine erhebliche Füllungssteigerung durch die verbrauchte Entspannungs-und Verdampfungswärme
eintritt. Ferner aber ermöglichen erst verflüssigte Brenngase vermöge ihrer raschen
und freiwilligen Verwandlung in Gas und ihres Eigendruckes gegebenenfalls die Weglassung
der teuren und betriebsschwierigen dosierenden Einspritzpumpe mit ihren ungemein
hohen (etwa ioo atü) Einspritzdrucken und entsprechend engen und betriebsempfindlichen
Düsenbohrungen.
-
Bislang ist es üblich, zum Betrieb von Verbrennungsmotoren benutzteverflüssigte
Brenngase zunächst zu verdampfen und dann als Gase dem Verbrennungsraum zuzuführen
bzw. die Gase vom Motor ansaugen zu lassen. Die
bei der Entspannung
der verflüssigten Brenngase auftretende Abkühlung hemmt die Vergasung und kann sogar
zum Einfrieren der Verdampfer führen. Deshalb werden solche Verdampfer beispielsweise
mit Abwärme des Motors oder aber sogar durch Beheizung des Verdampfers unter Verbrennung
eines abgezweigten Teiles des Brenngases künstlich erwärmt.
-
Ferner ist es bekannt, in solcher Weise entbundene Brenngase (und
übrigens auch in gleicher Weise entbundenen Sauerstoff) von dem Verbrennungsmotor
selbst erzeugten Abgasen beizufügen, um diese erneut dem Motor zuzuführen.
-
Dadurch, daß man nach dem vorliegenden Verfahren das Brenngas flüssig
einführt, erzielt man eine Erhöhung des Füllungsgewichtes und dadurch der Leistung.
Wenn z. B. ein Motor an Stelle eines Gemisches von g %
Brenngas und
95 °1o Verbrennungsluft nur mehr 'reine Luft ansaugt und das Brenngas bei
geschlossenen Ventilen dem Zylinder zugeführt wird, so steigt einleuchtenderweise
das Füllungsgewicht um annähernd 5 0/0.
Außerdem erfährt durch Einführung
des flüssigen Brenngases der Arbeitszylinder eine Abkühlung und dadurch mittelbar
eine weitere Erhöhung des Füllungsgewichtes. Solche Abkühlung gestattet bei gleichem
Kraftstoff eine Erhöhung der Verdichtung und dadurch von Leistung und Wirtschaftlichkeit,
wie dies von Vergasermotoren und Brennkraftstoffen her wohl bekannt ist.
-
Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens liegt darin, daß
die Einrichtungen zur Vernichtung der Entspannungs- und Verdampfungswärmevollständig
in Wegfall kommen. Diese Einrichtungen sind kostspielig, raumfressend und empfindlich.
-
Zur Ausführung des Verfahrens kann der Zylinderraum an einer geeigneten
Stelle, welche sich sowohl im Verbrennungsraum als auch auf der Zylinderlaufbahn
befinden kann, mit einem Anschluß für das verflüssigte Gas versehen werden, welcher
durch ein besonderes Regelorgan, das in dazu geeigneten Fällen auch durch den Arbeitskolben
der Maschine selbst verwirklicht sein kann, sinngemäß gesteuert wird. Die Steuerung
der Kraftstoffmenge kann auch mechanisch in Abhängigkeit von der Motordrehzahl beispielsweise
in der Weise erfolgen, daß ein vom Motor angetriebenes Pumpwerk mit einstellbarem
Nutzhub in die Leitung des verflüssigten Brenngases eingeschaltet wird.
-
Die Steuerung kann ferner vorteilhaft durch magnetelektrisch betätigte
Ventile erfolgen.
-
Die Einspritzzeit kann sehr verschieden gelegt werden. Sie braucht
keineswegs mit dem Saughub zu beginnen, kann vielmehr auch im Verdichtungshub stattfinden,
wobei der ansteigende Verdichtungsdruck selbsttätig der weiteren Ausströmung entgegenwirkt.
-
Die Regelung kann in beliebiger passender Weise bewirkt werden, entweder
als Gemischmengenregelung (Kopplung eines Drosselorgans in der Frischluftleitung
mit dem Steuerorgan der Gaszufuhr und einem füllungs- oder drehzahlabhängigen Glied)
oder als Qualitätsregelung (Veränderung der Brennstoffzufuhr ohne Veränderung der
Luftquerschnitte) oder in einem Mittelding zwischen beiden Grundsätzen dergestalt,
daß eine Grobregelung der Luftfüllung in Abhängigkeit von der Brennstoffzufuhr erfolgt.
Die Qualitätsregelung hat den Vorteil, auch bei DrosselIeistungen volle Verdichtung
und dadurch günstigere Verbrauchsziffern als die Gemischmengenregelung zu ergeben.
-
Zur Erzielung eines guten Leerlaufs sowie guter Verbrennung kann es
- zumal bei Qualitätsregelung - vorteilhaft sein, die Brennstoffzufuhr ganz oder
zum Teil in der Nähe der Zündkerze zu bewirken.
-
Hierdurch wird es möglich, beim Betriebe mit einem einzigen Kraftstoff
sauberen Leerlauf zu erzielen und die wirtschaftlich vorteilhafte Qualitätsregelung
(Veränderung der Kraftstoffmenge ohne wesentliche Veränderung der Luftmenge) zu
verwirklichen.
-
Zur Sicherung empfiehlt es sich, zwischen Brennstoffbehälter und Arbeitszylinder
außer einem Rückschlagventil ein Drosselorgan einzubauen, welches nicht mehr Brennstoff
hindurchläßt, als dem Höchstbedarf des Motors entspricht. Auf diese Weise kann der
Motor weder durchgehen noch in Kraftstoff ersaufen.
-
Zur Verbesserung der Gemischbildung kann es vorteilhaft sein, wenn
die Brennstoffeinführung in den Zylinder tangential zur Zylinderbohrung und gegen
ihre Achse geneigt erfolgt.
-
Hierdurch tritt besonders günstige Mischungsbildung ein, zumal das
bei flüssigen Kraftstoffen zu befürchtende Ausschleudern hier keine Rolle spielt.
Auch wird auf diese Weise die entstehende vorteilhafte Abkühlung günstig verteilt.
-
Als verflüssigte Brennstoffe kommen beispielsweise Butan, Propan oder
Gemische gasförmiger Kohlenwasserstoffe (Propan, Propylen, Äthylen usw.), wie sie
z. B. aus Kokereigasen erhalten werden können, in Betracht.