DE697298C - Brennkraftmaschine fuer staubfoermige Brennstoffe - Google Patents

Brennkraftmaschine fuer staubfoermige Brennstoffe

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DE697298C
DE697298C DE1938H0154378 DEH0154378D DE697298C DE 697298 C DE697298 C DE 697298C DE 1938H0154378 DE1938H0154378 DE 1938H0154378 DE H0154378 D DEH0154378 D DE H0154378D DE 697298 C DE697298 C DE 697298C
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DE
Germany
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compressor
engine
antechamber
cylinder
air
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Expired
Application number
DE1938H0154378
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Hans Rohrbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hannoversche Maschinenbau AG
Original Assignee
Hannoversche Maschinenbau AG
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Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B45/00Engines characterised by operating on non-liquid fuels other than gas; Plants including such engines
    • F02B45/02Engines characterised by operating on non-liquid fuels other than gas; Plants including such engines operating on powdered fuel, e.g. powdered coal
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

  • Brennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe mit je einem gesteuerten. Luftverdichter-. zylinder für einen Arbeitszylinider zum Einblasen des Brennstoffes in den Arbeitszylinr der oder in eine Vorkammer und mit Anordnun- eines gesteuerten. Ventiles in' der Verbindungsleitung zwischen Verdichterhubraum undArbeitszylinder bzw. Vorkammer. Brenn-, kraftmaschinen dieser Art sind bereits be-. kannst; bei ihnen kommt der Hilfsverdichterhubraum während jedes Spieles des Arbeitskolbens nur einmal mit dem Arbeitsraum des Motorzylinders in Verbindung, 'und zwar um den Brennstoff einzublasen. Bei einer bekannten Ausführung saugt der Hilfsverdichter auch noch den Brennstaub vorher aus einem Vorratsraum an. In jedem Falle dient aber der Hilfsverdichter ausschließlich der Einführung des Brennstoffes in den Arbeitszylinder bzw. die Vorkammer.
  • Die Erfindung liegt in der Erkenntnis, daß der zur Ladung der Vorkammer bzw. des Arbeitszylinders vorgesehene Hilfsverdichter noch anderen Zwecken -.dienen kann als nur der Brennstofförderung und sich infolgedessen besser ausnutzen läßt mit dem Ziele einer Leistungssteigerung der Brennkraftmäschine. Erfindungsgemäß dient die verdichtete Ladung eines bzw. mehrerer weiterer Arbeitshübe des. mit der mehrfachen, .z. B. dreifachen Drehzahl des Motors laufen-.den Verdichters jeweils nach Öffnung des Ventils zwischen Verdichterhubraum und, Arbeitszylinder sowie bei abgeschlossener Brenn-° stoffzufuhr zur Spülung oder Nachladung des Arbeitszylinders bzw. der Vorkammer mit Luft bzw. jeweils zur Spülung und Nachladung.
  • Die Erfindung ist sowohl bei Viertakt- als auch bei Zw eitaktmaschinen anwendbar.
  • Bei mit zweifacher Drehzahl des Motors laufendem Verdichter dient der eine Verdichterd.ruckhub zum Einblasen des Brennstoffes während des Verdichtungshubes der Bremskraftmaschine und der zweite Verdichterdruckhub zum Nacheinblasen von Verbrenn,ungsluft und zur Ausspülung der Vorkammer von Brennstoffrückständen während des Arbeitshubes. Beim Viertaktmotor fällt darüber hinaus ein weiterer Druckhub in den Motorensaughub und hilft beim Aufladen des Arbeitszylinders mit Luft, während ein vierter Verdichterdruckhub in den Auspuffhub des Motorkolbens fällt und die Ausspülung der Verbrennungsrückstände verbessert.
  • Bei mit dreifacher Drehzahl laufendem Verdichter und bei einem Zweitaktmotor erfolgt einer der Verdichterdruckhübe während des Verdichtungshubes des Motors und bläst nach Öffnung einer in die Verbindungsleitung mündenden Brennstoffzuleitung den Brennstoff in die Vorkammer oder in den Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine ein. Ein zweiter Verdichterdruckhub erfolgt bei geschlossener Brennstoffzuleitung während des Arbeitshubes des Motorkolbens (Nachlieferung von Verbrennungsluft) und ein dritter gegen Ende des Arbeitshubyes oder zu Beginn des nächsten Hubes bei geöffnetem Arbeitszylinderauslaßventil bzw. offenen Spülschlitzen (Ausspülung) des Motors.
  • Aber auch. ein mit der vierfachen Drehzahl des Motors laufender Verdichter bliebe durchaus im Rahmen der Erfindung und hätte einen Sinn. In diesem Falle würde z. B. ein Verdichterdruckhub in die erste Hälfte des Arbeitshubes der Kraftmaschine fallen und etwaige Brennstoffreste aus der Vorkammer ausblasen. Ein zweiter Verdichterdruckhub würde in der zweiten Hälfte des Motorarbeitshubes erfolgen zum Nacheinblasen von > Verbrennungsluft. Ein dritter Verdichterdruckhub ,in der ersten Hälfte des Verdichtungshubes könnte zur Erhöhung der Verdichtung im Arbeitszylinder dienen und der vierte Druckhub zum Einblasen .des Brennstoffes.
  • Beim Viertaktmotor würden bei .dreifacher und vierfacher Drehzahl des Verdichters gegenüber dem Motor die in -den Saug- und Auspuffhub -des Motorkolbens fallenden Verdichterdruckhübe zum Aufladen mit Verbrennungsluft und zum Spülen dienen Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Spülpumpe ist es bekannt, die Spülpumpe mit einer größeren Geschwindigkeit anzutreiben als den Motor. Diese Vorschrift soll aber nur besagen, daß die Spülluftpumpe nach Maßgabe der Zahl der verwendeten Arbeitszylinder mit größerer Geschwindigkeit läuft, z. B. bei einer Dreizylindermaschinedreimal so schnell als der Motor. Während eines Arbeitsspieles jedes Motorzylinders kommt die Spülluftpumpe nur einmal mit ihm in Verbindung, und zwar zum Spülen. Ferner sind Brennkraftmaschinen bekannt mit einem Arbeitskolben und einem zweiten Kolben, der die Ein- und Auslaßöffnungen des Arbeitszylin-,ders steuert und nur halb so viele Hübe ausführt als .der Arbeitskolben. Die beiden von den Kolben abgeschlossenen Räume sind in ständiger Verbindung und arbeiten schon allein aus diesem Grunde in ganz anderer Weise zusammen als derArbeitszylinder bzw. ,die Vorkammer mit dem durch ein gesteuertes Ventil von ihnen zeitweise abgeschlossenen Hilfsverdichterhubnaum beim Erfindungsgegenstand.
  • Erfindungsgemäß kann die Ansaugluft des Hilfsverdichters durch einen die Vorkammerwandungen umgebenden Mantel hindurchgeführt werden. Die Vorkammer wird also gegen allzu große Erhitzung ihrer Wandungen geschützt und außerdem die zum Einblasen des Brennstoffes und zur Nacheinblasung von 'Verbrennungsluft dienende Luft vorgewärmt.
  • Der Zylinderraum des Motors kann mit dem Zylinderraum des Verdichters durch einen offenen, von den beiden Kolben des Motors bzw. .des Verdichters gesteuerten Kanal verbunden sein. Der Verdichter übernimmt dann während des Verdichtungshubes des Motorkolbens einen Teil der bereits verdichteten Verbrennungsluft und bringt sie bis zum Ende seines Verdichtungshubes auf einen sehr hohen Druck zum Einblasen des Brenmstoffes in; den Arbeitszylinder bzw. in die Vorkammer.
  • Inder Zeichnung ist die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt.
  • Abb. i bis 3 zeigen Längsschnitte durch je ein Ausführungsbeispiel.
  • In der Zeichnung ist fl der Motorzylinder, der von einem Kühlmantel B umgeben ist. P ist der Motorkolben. Neben dem Motorzylinder ist -der Zylinder O des Luftverdichters angeordnet mit dem Verdichterkolben K. Zwischen den Zylindern A und O ist ein offener Kanal G angeordnet, dessen Öffnungen H und I von den Kolben P und K gesteuert werden. Oberhalb des Motorzylinders ist z. B. eine Vorkammer D vorgesehen, die mit dem Arbeitsraum des Motorzylinders durch einen Kanal M verbunden ist. Die Vorkammer -D ist von einem Raum U umgeben, der durch eine Öffnung C mit der Außenluft in Verbindung steht und durch das Saugventil T gegen den Verdichter abgeschlossen ist. - Der Verdichter steht über einen Kanal mit der Vorkammer D in Verbindung, der durch eine Düsennadel F -abgeschlossen ist. Bei. E mündet in diesen Kanal eine von der Wirbelkammer R kommende Bohrung, die gegen -die Wirbelkammer -durch ' .das Ventil S abgeschlossen ist. Die Ventile S iln@d F sind gesteuert.
  • Es sei angenommen, .daß bei -dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i die Kurbelwelle L des Verdichters dreimal so schnell umläuft wie die Kurbelwelle Q des Motors.
  • Wenn der Motorkolben P im oberen Totpunkt beim Verdichtungshub steht, steht gleichzeitig auch der Kolben K des Hilfsverdichters im oberen Verdichtungstotpunkt. Bei Drehung der Kurbelwellen L und, Q geht der Verdichterkolben K abwärts und saugt dabei ,durch das selbsttätige Saugventil T, durch die Lufteintrittsöffnung C und den Vorkammerkühlraum U Luft aus der Außenluft an, wobei die Vorkammer zugleich mit Luft gekühlt wird. Nach einer halben Umdrehung der Verdichterkurbelwelle L hat sich die Kurbelwelle Q des Motorkolbens P um 6o ° gedreht. Diesem Kurbelweg von 6o° entspricht im vorliegenden Falle (es handelt eich um einen Zweitaktmotor) die Zündperiode des Motorzylinders. Im weiteren Verlauf der Drehung der Kurbelwelle L wird die vom Verdichter angesaugte Luft über die gesteuerte Düsennadel F bei geschlossenem Staubventil S in die Vorkammer des Motorzylinders eingeblasen und wirkt dort als heiß eingeblasene, hochverdichtete Luft durch die Nachlieferung von Sauerstoff außerordentlich günstig auf den Fortgang der erst begonnenen Verbrennung ein. Die nachträgliche Zuführung von Sauerstoff ist beim Staubmotor von besonderer Wichtigkeit.
  • Während des Durchblasens der Ver:dichterladungdurch die Vorkammer in den Motorzylinder hinein ist der Motorkolben P von 6o' auf i2o ° Kurbelweg weitergegangen. Die Dehnungsperiode im Motorzylinder ist damit im wesentlichen beendet.
  • Der Hilfsverdichter saugt nun von neuem eine Luftladung durch das Saugventil T an; und der Motorkolben kommt bis zum unteren Totpunkt beim Entspannungsvorgang. Darauf schiebt der Verdichterkolhen die angesaugte Luft durch die Vorkammer hindurch durch die Spülschlitze des Motorzylinders oder durch ein am Vorkammerraum angebrachtes Auslaßventil nach außen. Nach Beendigung des zweitem Arbeitsganges desVerdichterkolbens K steht der Motorkolben P in einer Stellung, die einem Kurbelwinkel vorn 6o' über dem unteren Totpunkt entspricht. Der Verdichterkolben saugt nun wieder durch das Saugventil T eine Luftladurng an. Wenn die Kurbel des Motorkolbens P etwa 65 ° vor dem oberen Totpunkt stehtf gibt der Verdichterkolben die Öffnung I des Durchtrittskanals G frei, und ein Teil der verdichteten Verbrennuhgsluft des Motorzylinders strömt in den Zylinder es Verdichters ein. Kurz danach wird die Öffnung H .des Kanals G und dann :auch die Öffnuilg I durch die Kolben P und K abgeschlossen. Die mit etwa 35 Atm. in den Luftverdichter eingeströmte Verbrennungsluft wird weiterverdichtet und kommt auf einen Druck, der größer ist als der Verdichtungsenddruck im Motorzylinder bzw. in der Vorkammer D. Im Augenblick der höchsten. Verdichtung,des Luftverdichters wird die Düsennadel F und unmittelbar darauf das Auslaßventil S der Wirbelkammer geöffnet, so daß die- vom Verdichter zur Vorkammer unter sehr hohem Druck durchströmende Lufteinen Teildes in- der Wirbelkammer :befindlichen Staub-Luft-Gelnisches in die Vorkammer mitreißt. Die beiden Kolben sind nunmehr wieder im oberen Totpunkt angelangt. Hiernach wiederholen sich die Arbeitsvorgänge in der beschriebenen Weise.
  • Der Luftverdichter kann, wie die Abb.2 zeigt, auch so angeordnet werden, daß seine Längsachse zu der Längsachse des Motorzylinders senkrecht steht, oder er kann oberhalb des Motorzylinders angeordnet werden, wie Abb. 3 zeigt. In allen Fällen ist die Anordnung so getroffen, daß dne Verbindungen ,zwischen Luftverdichter, Vorkammer, Motorzylinider und, Wirbelkammer möglichst kurz bleiben.
  • Es sind selbstverständlich baulich viele Änderungen -der Ausführungsbeispiele im Rahmen der Erfindung möglich. Die Kurbelwelle L des Luftverdichters kann auch die gleiche, zweifache oder vierfache Drehzahl der Motorkurbelwelle Q besitzen.

Claims (1)

  1. YATLNTANSPRÜC111?: i. Brennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe mit je einem gesteuertenLuftverdichte.rzylinder für einen Arbeitszylinder zum Einblasen des Brennstoffes in .den Arbeitszylinder oder in eine Vorkammer und mit Anordnung eines »gesteuerten Ventils in der Verbindungsleitung zwischen Verdichterhubraum und Arbeitszylinder bzw. Vorkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichtete Ladung eines bzw. mehrerer weiterer Arbeitshübe .des mit der mehrfachen, z. B. dreifachen Drehzahl des Motors laufenden Verdichters jeweils nach Öffnung des Ventils, z. B. einer Düsennadel (F), und bei abgeschlossener Brennstoffzufuhr zur Spülung oder Nachladung des Arbeitszylinders bzw. der Vorkammer mit Luft bzw. jeweils zur Spülung und zur Nachladung dient. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch r mit einer Vorkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluft des. Luftverdichters durch einen die Vorkammerwandungen umgebenden Mantel (U) hindurchgeführt wird. 3. Vorrichtung nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (N) des Motors mit dem Zylinderraum (O) des Verdichters durch einen offenen, von den beiden Kolben des Motors bzw. des Verdichters gesteuerten Kanal (G) verbunden ist.
DE1938H0154378 1938-01-18 1938-01-18 Brennkraftmaschine fuer staubfoermige Brennstoffe Expired DE697298C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5931123A (en) * 1998-09-04 1999-08-03 Firey; Joseph C. Fuel injector for slurry fuels

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5931123A (en) * 1998-09-04 1999-08-03 Firey; Joseph C. Fuel injector for slurry fuels

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