DE712280C

DE712280C - Air-compressing internal combustion engine for dust-like fuels with an arrangement of a controlled pre-combustion chamber

Info

Publication number: DE712280C
Application number: DEH158774D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Martin Mroch
Original assignee: Hannoversche Maschinenbau AG
Current assignee: Hannoversche Maschinenbau AG
Priority date: 1939-02-25
Filing date: 1939-02-25
Publication date: 1941-10-15

Description

Luftverdichtende Brennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe mit Anordnung einer gesteuerten Vorbrennkammer Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Brennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe mit Anordnung einer Vorbrennkammer, bei der die mit dem Treibstoff aufgeladene Vorbrennkammer über ein gesteuertes Absperrmittel mit dem Arbeitszylinder zeitweise verbunden ist und die Zündung durch Öffnung dieses spätestens vor Beginn der Zündung geschlossen gehaltenen Absperrmittels am Ende des Verdichtungs-oder zu Beginn des Arbeitshubes eingeleitet wird. Die Verwendung einer derart gesteuerten Vorbrennkammer ist -für den Betrieb mit staubförmigen Brennstoffen außerordentlich vorteilhaft. Würde man die Vorbrennlammer zum Arbeitsraum hin ständig offen lassen, bestände nämlich die Gefahr eines vorzeitigen Brennstaubeinfalles in den Arbeitszylinder. Außerdem würden bei einer Vorbrennkammer, die während des ganzen Verdichtungshubes mit dem Arbeitsraum in Verbindung steht, leicht entstehen. Der Staub enthält für gewöhnlich einen gewissen Anteil sehr feiner Staubteilchen, die sich vor der übrigen Staubmenge, d. h. also bei verhältnismäßig niedriger Temperatur, entzünden. Verwendet man dagegen eine V orbrennkammer mit einem Absperrmittel gegen den Arbeitszylinder, so kann die Zündung durch Öffnung des Absperrmittels genau bestimmt werden. Für diese gesteuerte V orb-rennkammer an sich wird aber kein Schutz begehrt, da sie bei Brennkiaftma schinen für flüssige und auch für staubförmige Brennstoff;. bekannt ist.Air-compressing internal combustion engine for dusty fuels with Arrangement of a controlled pre-combustion chamber The invention relates to an air-compressing one Internal combustion engine for pulverulent fuels with an arrangement of a pre-combustion chamber, in which the pre-combustion chamber charged with the fuel has a controlled shut-off device is temporarily connected to the working cylinder and the ignition by opening this shut-off means kept closed at the latest before the start of the ignition at the end the compression or at the beginning of the working stroke is initiated. The usage A pre-combustion chamber controlled in this way is -for operation with pulverulent fuels extremely beneficial. Would you keep the pre-burner to the work area leave open, there would be the risk of premature fuel dust ingress in the working cylinder. In addition, with a pre-combustion chamber, which during the the entire compression stroke is in connection with the working area, easily arise. The dust usually contains a certain amount of very fine dust particles, which is in front of the remaining amount of dust, d. H. so at a relatively low temperature, ignite. If, on the other hand, a pre-combustion chamber is used with a shut-off device against the working cylinder, the ignition can be carried out precisely by opening the shut-off device to be determined. For this controlled pre-combustion chamber per se, however, there will be no protection coveted, because Brennkiaftma machines for liquid and also for powdery Fuel;. is known.

Bei der Eröffnung der Vorbrennkaninter' zum Arbeitszylinder im Zündzeitpunkt tritt` nun ein nicht unbeträchtlicher Druckabfall im Arbeitszylinder ein, da die Vorbrennkammer bei ihrer Eröffnung nur etwa den Druck der Außenluft besitzt. Andererseits verlangen aber die staubförmigen Brennstoffe eine besonders hohe Verdichtung der Verbrennungsluft, damit sie schnell und restlos in ihr verbrennen. Die beiden Forderungen, einmal zur Erzielung einer hohen Verdichtungsendtemperatur den Verdichtungsdruck sehr hoch zu treiben, und zum anderen, die Vorbrennkammer erst gegen Ende des Vet dichtungshubes zu öffnen, sind infolgedessen bei der Bretmlcraftmaschine für staubförmige Brennstoffe miteinander sehr schwer in Obereinstimmung zu bringen. Uni den i-irucl:-abfall bei Eröffnung der Vorbrentikammer zu berücksichtigen, muß der Verdichtu?.gsenddruck außergewöhnlich hoch sein, um. auch nach dein Druckausgleich -zwischen Vorbrennkammer und Arbeitsraum noch die für die schnelle Verbrennung des Brennstoffes angestrebte sehr hohe Temperatur zu haben. Diese Überverdichtung der Luft verlangt aber bisher einen erheblichen zusätzlichen Arbeitsaufwand, durch den die Leistung der Brennkraftmaschine im ganzen verringert wird.When opening the Vorbrennkaninter 'to the working cylinder at the ignition point now occurs a not inconsiderable pressure drop in the working cylinder, since the The pre-combustion chamber only has about the pressure of the outside air when it is opened. on the other hand but the dusty fuels require a particularly high compression of the Combustion air so that it burns quickly and completely in it. The two demands once the compression pressure to achieve a high compression end temperature to drive very high, and on the other hand, the pre-combustion chamber only towards the end of the Vet As a result, the Bretmlcraftmaschine for dusty It is very difficult to reconcile fuels with one another. Uni den i-irucl: waste When opening the pre-combustion chamber, the final compression pressure must be taken into account to be exceptionally high to. even after your pressure equalization -between the pre-combustion chamber and work space is still the one aimed for for the rapid combustion of the fuel having very high temperature. This over-compression of the air, however, has so far required a considerable additional workload, through which the performance of the internal combustion engine on the whole is reduced.

Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß die Verbrennungsluft des Arbeitszvlinders im Verdichtungshub vor Eröffnung des Absperrinitteis zwischen Vcrbrennlcammer und Arbeitszvlitider im Zündzeitpunkt durch Verbrennung einer kleinen Menge getrennt vom sta:il3förinigen Haupttreibstoff eingeführten besonderen, vorzugsweise flüssigen Heizbrennstoffes über die durch die Verdichtung erzielte Temperatur hinaus erhitzt wird. Hierdurch l.ißt sich ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand und nur mit ganz geringen '\-Iengen von Heizbrennstoff eine sehr hohe Temperatur erreichen und damit der durch den Druckabi2,il bei Eröffnung der Vorbrennkammer eintretende Temperaturverlust ausgleichen.According to the invention, these difficulties are eliminated by that the combustion air of the Arbeitszvlinder in the compression stroke before the opening of the Shut-off between the combustion chamber and the working chamber at the point of ignition Combustion of a small amount separately from the main fuel that was imported special, preferably liquid heating fuel over the compression reached temperature is heated beyond. This can be done without additional Workload and only a very small amount of heating fuel Reach high temperature and thus the through the Druckabi2, il when opening the Compensate for any temperature loss occurring in the pre-combustion chamber.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dein ein Teil des Treibstoffes vor der Zündung in den Zvlinder der Brennkraftmaschine eingeführt und dann verdichtet wird, während der Rest des Treibstcffes in das inzwischen zur Zündung gebrachte, aus dein ersten Teil des Treibstoffes gebildete brennende Gemisch eingedrückt wird. Es kommt hierbei nur ein einziger Brennstoff zur Anwendung. Nach einem anderen bekannten Verfahren wird von ein und demselben Brennstoff der eine Teil während der Verdichtung der Verbrennungsluft und der restliche Teil nach der Zündung des ersten Teiles in den Zylinder eingeführt. Bei den beiden obengenannten Verfahren :handelt es sich darum, vor der Einführung des ;,festlichen Brennstoffteiles bereits eine En t-.Üainmung im Zylinder zu bewirken. 13;-i Brennkraftmaschinen für staubförmige f3retinstoffe wäre dieses Verfahren infolge der besonderen Beschaffenheit des staubförmigen Brennstoffes sehr unvorteilhaft, weil sich der schon während der Verdichtung in den Z%.-linder eingeführte Brennstaub noch unverbratim an den Zylinderwänden festsetzen und damit teilweise Zylinderwänden die Verbrennung v erlorengehen würde, ganz abgesehen von dem hohen `erschleiß an den Zylinderwänden durch die festen Staubteilchen.There is a known procedure in which some of the fuel is removed The ignition is introduced into the cylinder of the internal combustion engine and then compressed is, while the rest of the fuel in the meanwhile brought to the ignition, burning mixture formed from your first part of the fuel is pressed in. Only a single fuel is used here. According to another well-known Process is made of one and the same fuel of one part during compression the combustion air and the remaining part after the ignition of the first part in introduced the cylinder. The two methods mentioned above: are therefore, before the introduction of the;, festive fuel part, there is already an end to it to effect in the cylinder. 13; -i internal combustion engines for pulverulent f3retin substances this would be due to the special nature of the powdered fuel very unfavorable, because it is already in the Z% linder during compaction Introduced fuel dust stuck to the cylinder walls while still being cooked and thus partial cylinder walls the combustion would be lost, not to mention the high wear and tear on the cylinder walls from the solid dust particles.

Es ist weiterhin nicht mehr neu, einen besonderen Zündstoff zu verwenden, durch den die Verbrennungsluft auf die Entzündungstemperatur des nachfolgenden Arbeitsbrennstoffes erhitzt wird. In der dieses Verfahren beschreibenden Druckschrift ist zwar nicht ausdrücklich erwähnt, an welches: Stellen die Einführung der Brennstoffe erfolgt, offenbar sollen aber beide Brennstoffe unmittelbar in den Zylinder gebracht werden. \-oraussetzung für die Erfindung ist aber das Vorhandensein einer gegen den Arbeitsz@-linder zeitweise abgeschlossenen Vorbrenakaminer, in die der Treibstoff eingeführt wird, während der Heizbrennstoff unmittelbar in den Arbeitszylinder eingebracht wird.It is still no longer new to use a special explosive by which the combustion air is brought to the ignition temperature of the subsequent working fuel is heated. In the document describing this process is not expressly mentions at which: places the fuel is introduced, apparently, however, both fuels should be brought directly into the cylinder. The prerequisite for the invention, however, is the presence of an anti-employment linder temporarily locked Vorbrenakaminer, into which the fuel is introduced, while the heating fuel is introduced directly into the working cylinder.

Schließlich ist es auch bekannt, staubförmigen Brennstoff im Motor in eine von einem Zündöl gebildete Flamme einzuführen bei getrennter Staub- und Zündölzuführung, jedoch erfolgt bei diesen bekannten Maschinen die "Zündöl- und Brennstoffzufuhr gleichzeitig, während bei der Erfindung die Einführung des Heizbrennstoffes und des Haupttreibstoffes getrennt und zeitlich nacheinander erfolgt, nämlich die Treibstoffzuführung erst dann, wenn der Heizbrennstoff völlig verbrannt ist. Die Zündöleinführung ist daher den bekannten Zündvorrichtungen zur Fremdzündung gleichzusetzen, während der Heiz_-brennstoff bei dein Gegenstand gemäß der Erfindung eine andere Aufgabe ztt erfüllen hat, nämlich die Übcrverdiclitung durch den lfotorlcclben zu ersetzen.Finally, it is also known to have dusty fuel in the engine to be introduced into a flame formed by an ignition oil with separate dust and Ignition oil supply, however, in these known machines, the "ignition oil and Fuel supply at the same time, while in the invention the introduction of the heating fuel and the main fuel takes place separately and one after the other, namely the Fuel supply only when the heating fuel is completely burned. the Ignition oil introduction is therefore to be equated with the known ignition devices for external ignition, while the heating fuel in your subject according to the invention is different Task has to fulfill, namely the overduplication by the photo editor substitute.

Sehr vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung an einer im übrigen hinsichtlich ihrer Ausbildung nicht zu ihrem Gegenstand gehörenden Brennkraftmaschine für staubförinige Brennstoffe, bei der die vorn Arbeitszvlinder zeitweise abgeschlossene und im Zündzeitpunkt mit dein Arbeitszylinder in Verbindung kommende Vorbrennkammer vor der Eröffnung im Zündzeitpunkt unter möglichst hohen Druck gesetzt wird, ohne aber hierbei die untere Zündgrenze des Treibstoffes schon zu erreichen, da bei dieser Maschine der Druckabfall bei Eröffnung der Vorbrennkammer im Zündzeitpunkt nur gering oder gleich Null ist und somit die durch den Heizbrennstoff erzeugte übertempefatrir ohne zusätzliche.Arbeitsleistung der Maschine eine ganz besonders schnelle und vollständige Verbrennung des Treibstoffes herbeiführt.The application of the invention to one of the rest is very advantageous internal combustion engine that is not part of their subject matter in terms of their training for dusty fuels where the front work cylinder is temporarily closed and the pre-combustion chamber that comes into contact with your working cylinder at the point of ignition is placed under the highest possible pressure at the ignition point before opening, without but to reach the lower ignition limit of the fuel, because in this machine the pressure drop when the pre-combustion chamber opens at the ignition point is only low or equal to zero and thus that generated by the heating fuel overtempefatrir without additional work performance of the machine a very special one brings about rapid and complete combustion of the fuel.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment according to the invention is shown.

Die Brennkraftmaschine besteht aus dem Kolben i, dem Zylinder 2, dem Lufteinlaßventil 3, dem Auspuffventil 4., der VorbTennkammer 5 mit dem gesteuerten Ventil 6 zum Zylinder, dem Brennstoffzuführungskanal j und einem diesen Kanal gegen die @Torbrennkammer 5 zeitweise abschließenden gesteuerten Ventil B. Bei der Aufladung der Vorbrennkammer 5 mit staubförmigem Treibstoff ist das Ventil 6 geschlossen; die Pumpe 9 saugt durch die Leitung io nach Öffnung des gesteuerten Ventiles i i aus der Vorbrennkamrner 5 an, in der hierdurch Unterdruck erzeugt wird. Dieser Unterdruck saugt nach Öffnung des Ventiles 8 den Haupttreibstoff in die V orbrennkammer 5 ein. Die Aufladung der Vorbrennkammer kann z. B. im Saughub des Kolbens i erfolgen. Im Verdichtungshub kann zunächst das Ventil 6 ge-Z*;ffnet werden und so lange geöffnet bleiben, bis die Temperatur der Verdichtungsluft nahe an die untere Zündgrenze des Brenngemisches heranreicht. Dann wird das Ventil 6 geschlossen. In diesem Fall wird nach dem Abschluß des Ventiles 6 durch die Einspritzdüse ra der Heizbrennstoff, z. B. ein Leichtöl, Benzin, Benzol o. dgl., in. den Arbeitszylinder z eingespritzt. Durch die inzwischen erreichte hohe Verdichtungstemperatur wird der eingespritzte Heizbrennstoff v erb: annt und dadurch die Temperatur der Verbrennungsluft wesentlich erhöht. Sobald de Zündung des Haupttreibstoffes erwünscht ist, wird das Ventil 6 der Vorbrennkarnmer geöffnet, deren Inhalt dann durch die hohe Temperatur der Verbrennungsluft schlagartig gezündet wird.The internal combustion engine consists of the piston i, the cylinder 2, the Air inlet valve 3, the exhaust valve 4., the preliminary separation chamber 5 with the controlled Valve 6 to the cylinder, the fuel supply channel j and one against this channel the gate combustion chamber 5 temporarily closing controlled valve B. When charging the pre-combustion chamber 5 with powdered fuel, the valve 6 is closed; the pump 9 sucks through the line io after opening the controlled valve i i from the pre-combustion chamber 5, in which negative pressure is generated as a result. This negative pressure sucks the main fuel into the pre-combustion chamber 5 after opening the valve 8. The charging of the pre-combustion chamber can, for. B. be done in the suction stroke of the piston i. in the Compression stroke, valve 6 can first be opened and then opened for a long time remain until the temperature of the compression air is close to the lower flammability limit of the Fuel mixture reaches. Then the valve 6 is closed. In this case it will after the completion of the valve 6 through the injection nozzle ra the heating fuel, z. B. a light oil, gasoline, benzene o. The like. In. The working cylinder z injected. Due to the high compression temperature that has now been reached, the injected Heating fuel v erb: annt and thus the temperature of the combustion air is significant elevated. As soon as the ignition of the main fuel is desired, the valve 6 the pre-combustion chamber is opened, its contents then due to the high temperature of the combustion air is ignited suddenly.

Der Druckabfall bei Eröffnung der Vorbrennkammer 5 im Zündzeitpunkt ist nur verschwindend gering, da der Inhalt der Vorbrennkammer bereits vorverdichtet ist. Die Vorverdichtung kann auch bei geschlossenem Ventil 6 durch die Pumpe 9 in deren Druckhub erfolgen.The pressure drop when the pre-combustion chamber 5 opens at the point of ignition is only negligibly small, as the content of the pre-combustion chamber is already pre-compressed is. The pre-compression can also be carried out with the valve 6 closed by the pump 9 in whose pressure stroke take place.

Die Erfindung läßt sich sowohl an Viertakt- als auch an Zweitaktmaschinen verwirklichen. Die Art der Aufladung der Vorbrennkammer mit dem Haupttreibstoff ist an sich beliebig. Bei dem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbrennung des Heizbrennstoffes durch Selbstentzündung in der verdichteten Verbrennungsluft. Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, den Heizbrennstoff gegebenenfalls durch Fremdzündung, z. B. eine Zündkerze, zu zünden.The invention can be applied to both four-stroke and two-stroke machines realize. The way in which the pre-combustion chamber is charged with the main fuel is arbitrary in itself. In the exemplary embodiment, the heating fuel is burned through self-ignition in the compressed combustion air. It goes without saying within the scope of the invention, the heating fuel optionally by external ignition, z. B. a spark plug to ignite.

Claims

PATENT CLAIM: Air-compressing internal combustion engine, aschine for dusty Fuels with an arrangement of a pre-combustion chamber, in which the with the fuel charged pre-combustion chamber via a controlled shut-off device with the working cylinder is temporarily connected and the ignition by opening this at the latest before the start shut-off means held closed at the end of the compression or ignition is initiated at the beginning of the working stroke, characterized in that the combustion air of the working cylinder in the compression stroke before opening the shut-off means (6) between Pre-combustion chamber (5) and working cylinder (z) at the ignition point by burning a small amount separately from the dusty H.aupttreib@stoff introduced special, preferably liquid heating fuel, achieved through the compression Temperature is heated beyond.