DE749195C - Mit pulverfoermigem Brennstoff allein oder wechselweise oder gleichzeitig mit pulverfoermigem festem und mit fluessigem Brennstoff betriebene Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Mit pulverförmigem Brennstoff allein oder wechselweise oder gleichzeitig mit pulverförmigem festem und mit flüssigem Brennstoff betriebene Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine mit Pulverbrennstoff allein oder wechselweise oder gleichzeitig mit pulverförmigem festem und und mit flüssigem Brennstoff betriebeneBrennkraftmaschine mit einer dem Arbeitszylinder vorgeschalteten Beikammer, in welche der pulverförmige Brennstoff vor dem Verdichtungsende eingeführt wird.
• Um den Verbrennungsvorgang bei Brennkraftmaschinen für flüssige Brennstoffe im Sinne einer stoßfreien Verbrennung günstig zii beeinflussen, ist es bekannt, in Verbindung mit einer oder ohne eine Vorkammer im allgemeinen gegen den Hauptbrennraum abgedrosselte Luftspeicherräume anzuordnen, die vielfach dem eingespritzten oder eingeblasenen Brennstoffstrahl unmittelbar gegenüber in der Zylinderwand oder im Zylinderdeckel angeordnet sind und mit der Einspritzvorkammer-oder unter sich keine andere Verbindung als durch den Arbeitszylinder besitzen. Mitunter ist dabei. zwischen dem Arbeitszylinder und der Einspritzvorkammer bzw. dem Speicherraum noch ein vom Arbeitszylinder abgesetzter Vorraum eingeschaltet. Diese Vorräume sind dann ebenfalls nicht anders als nur über den Arbeitszylinder miteinander verbunden. Die in diesen Speicherräumen aufgespeicherte Luft wird infolge einer Teilverbrennung und Drucksteigerung im Speicherraum über den im Hauptbrennrauin herrschenden Druck hinaus in den Hauptbrennraum ausgeblasen und stößt gewöhnlich in einem Winkel im Haupthrennrauin zu dem Hauptbrennstoffstrahl aus der Brennstoffdüse bzw. der Vorkammer.
• Bei einer anderen bekannten Bauart besitzt die Vorkammer für den flüssigen Brennstoff einen Speicherraum, der entweder nur über die Vorkammer oder durch einen besonderen zweiten, von dem Hauptausblasekanal getrennten Ausblasekanal mit dem Arbeitszylinder verbunden ist. Im ersteren Falle kann die Vorkammer eine Glühspirale besitzen, im zweiten Falle treffen die Richtungen der beiden Ausblasekanäle im Arbeitszylinder winklig zusammen. Bei einer weiteren Ausführung ist die Einspritzdüse des flüssigen Brennstoffes bis dicht an den düsenartig nach dem Arbeitszylinder sich erweiternden Ausblase-

  kanal einer Vorkammer herangezogen, so daß

  um die Einspritzdüse herum eine rinförmige

  \`orl@aminer entsteht, welche gleichzeitig als

  Luftspeicher wirkt.

  Die vorliegende Erlindung bezweckt, dem

  Arbeitsschaubild einer Brennkraftmaschine

  der eingangs erwähnten Art insbesondere in

  denn ersten nutzbaren !.'eil der Entspannungs-

  linie mater Vermeidung einer zu scharf aus-

  geprägten Spitze und eines ini letzten Teil

  der Eni.pannungslinie zu hohen Druckes eine

  niö glichst weitgehende Breitenentwicklung zu

  geben. Das in der Beikammer entzündete

  Gemisch verläft-diese mit hohem Druck. In-

  iolge der nur geringen in der Beikammer zu-

  zulassenden Luftmenge klingt diese Druck-

  spitze erhült@aismähig rasch ab, so daß am

  Ende der.@usblasung nur noch geringe Druck-

  (lii=feretizen zwischen Beikaniner und Brenn-

  raum vorhanden sind. Die dadurch bedingte

  restliche schleichende Verbrennung ruft hohe,

  für die Nutzarbeit verlorengehende Ausputt-

  1:zw. Endentspannungsdrücke hervor, welche

  mit Nachbrennen verbunden sind, ohne daß

  die Möglichkeit besteht, durch nachfolgende

  Entspannung die Brenngase abzukühlen und

  dadurch die Wärme in Arbeit umzusetzen.

  Es wurde gefunden, daß sich dieser Übel-

  tand dadurch belieben läßt, dar der Arbeits-

  zylinder, der über eitle Drosselmündung oder

  einen Dreisselkanal mit der Beikammer in

  Verbindung steht, über eine vorzugsweise ge-

  drosselte Maindung mit einem vom Arbeits-

  zylinder abgesetzten Vorraum unmittelbar

  t-erbunden ist und in diesen Vorraum oder in

  den Drosselkanal der Beikainmer ein oder

  mehrere in Richtung auf die Arbeitszylinder-

  inündung des Vorraumes zu angeordnete, in

  oiiener Verbindung mit dem Vorraum ste-

  hende Speicherräume einmünden. Diese Spei-

  cherräume führet? durch ihre Blasstrahlen,

  welche den Hauptbrennstoitstrahl schneiden

  oder tangierend verwirbeln, dem entzündeten

  Gemisch nochmals Luft zu, durch die die Ver-

  inischung finit der Arbeitszvlinderluft geför-

  dert wird, so dali die nicht so fein wie Ölnebel

  zerstäubbaren Brennpulverkörnchen besser

  ausbrennen.

  Die Erfindung wird an den Abb. r bis 7

  lialier erläutert, welche sclienia'tische Schnitte

  dttreh i_@eispiel:weise gemäß der Erfindung

  ausebildete "Zylinderköpfe von Breinl:raft-

  niaschinen zeigen.

  In Abh. i ist der Arbeitszylinder 11, der

  über den Drosselbanal :1t mit der Beikain-

  ine.r e verbunden ist, über die Drosselmün-

  .lul?g ?r Unmittelbar mit dein Vorraum g ver-

  '-,unden, in #.velclien der n Richtung auf d:e

  _@@l;eitswlindcrmündun des Vorraumes- an-

  in offener Verbindung finit dem

  @-@@rratum stehende Speicherraum cl einlnün-

  det. Der pulverförmige Brennstoff wird durch

  die Zuführungsvorrichtung a in die Beikam-

  mer e eingeführt; der flüssige Brennstoff kann

  durch die Düse j eingespritzt werden.

  Bei der Verdichtung im Arbeitszylinder 11

  wird der Inhalt der Räume e und d verdich-

  tet. Die Beikamnier e hat eineu ganz bestimm-

  ten Rauminhalt, damit am Ende des Verdich-

  tungshubes der Brennstoff zum Teil darin an-

  brennt und den nötigen Ausblaseüberdruck

  erzeugt. Dieser Überdruck schleudert das

  nur zum 'feil, soweit der Sauerstoff der Bei-

  kammerladung ausgereicht hat, brennende Ge-

  misch und die übrigen niiterhitzten, aber aim

  Brennen durch den Satierstotimangel verhin-

  derten Kohlenteilchen durch den Ausblase-

  kanal 3ii, in den Arbeitszylinder 1J, wo durch

  den Luftüberschul.9 auch der übrige Teil zum

  Brennen kommt. Die große Druckzunahme

  pflanzt sich in den Speicherraum d fort und

  lädt diesen finit einem gewissen Überdruck

  auf. Sobald der Druck im Arbeitszylinder H

  abklingt, wirkt sich der Speicherraumüber-

  druck, in den .lrbeitszyliiider 1-I zurückströ-

  mend, als seitlicher Blasstroin aus dem Spei-

  cherraum d zu dem Hauptbrennstofstrahl aus

  der Beikammer e aus, welcher den vollen, ge-

  schlossenen Hauptstrahl aus der Beikammer e

  verwirbelt und auflöst.

  Der abseits der Austrittsmündung des flüs-

  s igen Bremistoffes angeordnete Speicherraum d

  kann finit einem Heizwiderstand oder einer

  Funkenstrecke oder einem z. B. von außen

  erhitzten Glühkörper p versehen werden. Diese

  Hilfsheizung erhitzt die Speicherratunluft so

  stark, daß auch bei kalter Maschine der Bretiii-

  stoff sowohl als Pulv erbrennstoft- als auch

  als Treibölstrahl zündet.

  In Abb. 2 ist der Vorraum g zwischen der

  Beikanimer c und dein Arbeitszylinder 11 an-

  geordnet und mit der Beikaininer e durch die

  Drosselniiindung vc und mit denn Arbeits-

  zvIinder H durch die Drosselmiindting n ver-

  bänden. In den Vorraum g mündet ein auf

  die Arbeitszylindermündung ji. des Vorrau-

  ines zu, vorzugsweise schräg zur Strömungs-

  achse des Hauptbrenngemisches aus der Bei-

  kannner e gerichteter Speicherraum d, welcher

  mit dein @@orraunt g in ofetter \'ei-liiiidung

  steht. Eigenfalls in Pachtung zur Arlleits-

  zylindertnündung fit, zti ist die Breinistoffein-

  spritzdüse t angeordnet, die über eine als

  Speiclierrattm wirkende Kammer lr finit dem

  @'orranin ,; in Verbindung steht. Die Bei-

  kainnier c besitzt in üblicher @@'eise <las Pulver-

  füllvrlitil ei. tilnschlossen v(-)f11 1 fülsenvcntil h,

  u-elches z. B. finit seiner Hul@h@>lie die atis dem

  Vorratsbeli:ilter c in die Beikaninier e inntre-

  tende I@rennpulverinenge bestimmt.

  Bei (Irr @ erclichtung ini Arbeitszylinder H

  wird drr Inhalt der Beikaminer e, .des Vor-

  ratimes g sowie des Speicherraumes d und der Kammer h, welche bei reinem Brennpulverbetrieb ebenfalls wie d als Speicherraum wirkt, verdichtet. Der bereits beschriebene, durch eine Teilverbrennung in der Beikamnier e erzeugte Ausblaseüberdruck schleudert (las nur zum Teil, soweit der Sauerstoff der Beil;ammerladung ausgereicht hat, brennende Gemisch und die übrigens miterhitzten, aber ain Brennen durch den Sauerstoffmangel verhinderten Kohlenteilchen in den Vorraum g zur Drosselmündung 1t. Der Ausblasewiderstand dieser Mündung bewirkt, daß am Ende der Verdichtung die große Druckzunahme, z. B. von etwa 5o Atin., in der Beikammer e nicht sogleich durch die Drosselmündung tt in. den Arbeitszylinder H entweichen kann. Sie pflanzt sich deshalb in die Speicherräume d und lt mit einem gewissen Überdruck gegenüber dem Arbeitszylinder H fort, während die heikammer e schon teilweise in den Arbeitszylinder ausbläst. Dieser Überdruck tritt also zeitlich später nach dem ersten Teilzündungsüberdruck gerade dann auf, wenn die Ausblasekräfte voll e schon sich zu vermindern anfangen, und wirkt sich als seitlicher Blasstrorn aus den Speicherräumen d und lt zu dem teilweise brennenden, unter Luftmangel leidenden Hauptbrennstoffstrahl aus der Beikaminer e aus.
• Dem Hauptbrennstoffstrahl wird dadurch nochmals Luft zugeführt, die die Verbrennung anfacht, den Druck vor der Ausblasemündung it erhöht und eine kräftige Ausblasewirkung in den Brennraum hervorruft. Außerdem haben diese Speicherraumseitenbrennstrahlen noch den Vorteil, daß sie in den Hauptstrahl aus der Beikammer e seitlich einblasen und ihn also aus seiner geraden Richtung nach dem Arbeitszylinder zu ablenken helfen. Diese seitliche Blaswirkung in einer anderen Richtung, wie die vnti .(ler Be:-kaminer e ausgehend, erzeugt `':rl>el und eine U'andablenkung für den Hauptstrahl, so daß (fieser nach Durchgang durch die Mündung it nicht als voller, geschlossener und zentraler Strahl, sondern verwirbelt, sich seitlich attf-11»end in den Arbeitszylinder H einströmt.
• Die Speicherräume wirken, indem sie die 1 i auptflamnie, die an der Drosselmündung der Beihaminer e entsteht, verwirbeln. und zerl)lst:9en, nicht nur dann, wenn sie nur reine 1_tift vorn Arbeitszylinder H während der %'ei-tliclittuig eingepreßt bekommen, sondern auch dann, wenn sich in der Arbeitszylinderluft etwas Brennpulver oder Brennöl zugeinisclit befindet, welches durch den Saughub liehe Beikammerladen durch die Beikammerinündung in schon etwas in den Arbeitszylinder übergeführt worden ist. Die Beikammere hält im allgemeinen den Hauptteil des Brennpulvers beim Einführen während des Saughubes in sich zurück. Es kann aber auch vorkommen, daß ein Teil des Brennpulvers, und zwar gerade die allerfeinsten Pulverteilchen aus der Brennpulverladung durch Sichtung abgetrennt und mit der aus der Beikammer nach dem Arbeitszylinder zu abgesaugten Beikammerluft teilweise mit in den Arbeitszylinder H gelangen. Dieses Übertreten solcher feinkörnigen Teilpulvermenge tritt meist erst am Ende des Saughubes und am leichtesten bei-großer Belastung der Maschine ein. Die aus der Beikainmer e nach dem Arbeitszylinder H zu übergesaugten feinsten Pulverkörnchen werden sich also vornehmlich am Ende des Saughubes in der Nähe der Beikammermündung m in der Arbeitszylinderluft befinden. Wenn nun durch Umkehr des Arbeitskolbens die Verdichtung beginnt, wird dieses schwache, aus den feinsten Pulverkörnchen bestehendeLuft-Brennstoff-Gemischauch wieder zuerst, also eher als die mehr am Arbeitskolben liegende reine Arbeitszylinderluft, in die Beikammer und die Speicherräume hineingedrückt werden. Durch die bei der Verdichtung erfolgende Erhitzung zünden dann die feinen Brennstoffteilchen eher als die groben und erhitzen die während der Verdichtung noch nachdringende Arbeitszylinderluftmenge auch in den Speicherräumen über die Verdichtungstemperaturen hinaus. Es kann daher angenommen werden, daß die aus den Speicherräumen am Ende der Verdichtung austretenden, im Arbeitszylinder nutzbare Wirbel erzeugenden Luftstrahlen heißer als die-Arbeitszylinderluft sind und vielleicht sogar noch brennende, glühende, katalytisch wirkende Ascheteilchen zur schnellen Durchflammung der erst im Arbeitszylinder ausbrennenden Brennstofhauptladung mithelfen.
• Es ist nicht entscheidend, ob in den die Zusatzluft enthaltenden Speicherräumen ein Cberdruck etwa durch Teilverbrennung, die an sich niliglich erscheint, stattfindet. Maßgebend i:,t lediglich die geeignete Zufuhr neuer Luft im geeigneten Zeitpunkt zu dem den Kanal hinter der Beikammer durchströmenden Gemisch.
• De gleichen, schon beschriebenen Wirkungen treten auch für den Ölstrahl aus der Düse f ein, weil auch in Hinsicht auf ihn die Beikammer e und der Raum d Speicherräume im Sinne der Erfindung darstellen. Die grundsätzliche Gleichheit dieser Speicherraumausblasung bleibt bestehen, obgleich bei der Ölladung aus Düse f die Einspritzpumpe dem Ül eine größere Ausspritzkraft aus der Mündung von f mitgibt, während andererseits die Brennpulv erkörnchen in der Beikammer e ohne solche Eigeneinspritzenergie durch Entwicklung von Druckwellen einer Teilvorzündung nach der Drosselmündung in zu sich bewegen. Die große Druckzunahme bei Einspritzung des Öles aus der Düse f am Ende der Verdichtung pflanzt sich in die Räume e und d fort. während der Flammenstrahl des teilweise schon brennenden Treil)öles durch st in den Arbeitszylinder .H ausströmt. Sobald nun durch Ablauf des Ausflußdruckes durch die Mündung n keine Druckgase mehr in die Speicherräume d und e einströmen können, treibt die aufgespeicherte und nacheilende Druckenergie den Gasinhalt zurück und erzeugt nach n hin eilende Diasströme.
• Vorteilhaft wird die Einspritzdüse f für den flüssigen Brennstoff unmittelbar in Richtung auf die Arbeitszylindermündung n des @"orraunies g über den Speicherraum It zu und die Beikaninier e mit ihrer Längsachse schräg in spitzeln Winkel zur Achse des flüssigen Brennstofistraliles in den Vorraum g mündend geführt, wie Abb. 3 zeigt. Die Beikanimer ist hierbei als besonderer Teil mit der Brennpulverzuführung seitlich am Zylinder angebaut. Der Speicherraum la wird von dein oberen Teil des Vorraumes g gebildet. Der Speicherrauen d mündet in die als Drosselkanal ausgebildete Verbindung zwischen Beikannner und Vorraum und ist mit einer Heizvorrichtung p versehen. Wenn mit Treiböl allein gearbeitet wird. dient auch die Beikammer e als Speicherraum. Der Speicherraum d kann sowohl für den Pulverbrennstoff aus e wie für das 0I aus f wirken.
• DieAbb..i unterscheidet sieh von der Abb.3 im wesentlichen dadurch, daß der vom ArbeitszyIinder abgesetzte Vorraum g, obgleich zwischen Beikammer e und Arbeitszylinder H angeordnet, bei st ungedrosselt in den Arbeitszylinder mündet. Ferner ist die Drossehnündutrg m der Beikanimer e trichterförmig ausgebildet, und der Speicherraum d mündet mit eineng \usblasekanal q derart seitlich in den Vorraum g, Abb. 3, daß der Strahl aus q nicht den Kern des Brennstoffstrahles aus in oder von f her trifft, sondern ihn seitlich erfaßt und herumwirbelt.
• Diese Verwirbelung wird noch gründlicher bei der Ausführung nach Abb. 6 erreicht, «-elche gleichzeitig zeigt, daß bei den vorherge@enden Abbildungen einer der Speicherriiunie, z. h. Ir oder d. auch weggelassen werden kann. Die Beikaninier e mündet durch mehrere Drossehnündungen ist in den vom Arbeitszylinder abgesetzten Vorrauing. Eben-:o besitzt der Speicherraum d mehrere Verbindungskanäle q nach dein Vorraum g, welche die Kanäle m kreuzen können oder in der Weise zwischen den Drosselmündungen sn münden, wie die Abb. 7 zeigt, welche einen Schnitt nach Linie x-y-z der Abb. 6 darstellt.
• Bei den dargestellten Maschinen ist auch gleichzeitiger Betrieb mit pulverförmigem festem und mit flüssigem Brennstoff möglich.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit pulverförinigein Brennstoff allein oder wechselweise oder gleichzeitig mit pulverförmigem festem und mit flüssigem, durch eine Einspritzdüse eingespritzten Brennstoff betriebene Brennkraftmaschine mit einer dein Arbeitszylinder vorgeschalteten Beikanimer, in die der pulverförmlge Brennstoff vor dein Verdichtungsende eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dall der Arbeitszylinder, der über eine Drosselini.indung oder einen Drosselkanal (m) finit der Beikainnier (e) in Verbindulig stellt, über eine vorzugsweise gedrosselte Mündung (n) finit einem vom Arbeitszylinder abgesetzten Vorraum (g) unmittelbar verbunden ist und in diesen Vorraum (g) oder in den Drosselkanal (m) der Beikammer ein oder mehrere in Richtung auf die Arbeitszylindernlündung des Vorraumes (g) zu angeordnete; in offener Verbindung mit dem Vorraum stehende Speicherräume (d bzw. h) einmünden. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorraum (g) zwischen der Beikammer (e) und dein Arbeitszylinder (H) angeordnet ist (Abb.
2. 2 und 3).
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (f) für den flüssigen Brennstoff unmittelbar in Richtung auf die Arbeitszylindermündung (il) des Vorraumes (g) über einen Speicherraum (h) zu und die Beikammer (e) mit ihrer Längsachse schräg in spitzem Winkel zur Achse des flüssigen Brennstoffstrahles in den Vorraum (g) mündend angeordnet sind (Abb. 2, 3 und q.).
4. 4. Brennkraftrnascliine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß ein abseits der Austrittsmündung des flüssigen Brennstoffes angeordneter Speicherraum (d) mit einer Glühspirale. Funkenstrecke, einem Heizwiderstand oder Glüheinsatz (p) versehen ist.