DE929884C

DE929884C - Process for the production of flammable heavy vapor-air mixtures in internal combustion engines

Info

Publication number: DE929884C
Application number: DEB13621A
Authority: DE
Inventors: Erich Baentsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-02-06
Filing date: 1951-02-06
Publication date: 1955-07-25

Description

Verfahren zur Herstellung zündfähiger Schweröldampf-Luft-Gemische in Brennkraftmaschinen Das Patent go5 goz betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zündbaren Schyveröldampf-Luft-Gemischen zur Verbrennung unter überdruck, insbesondere für niedrig verdichtende Brennkraftmaschinen, hei dem der flüssige Brennstoff in Kapillarspalten auf höheren Druck als den Kompressionsdruck und auf höhere Temperatur als die Kampres,sionstemperatur gebracht und beim übertritt in den Kompressionsraum verdampft und mit Luft gemischt wird. Darauf wird das Gemisch elektrisch gezündet. Während dieses Verfahren im allgemeinen recht brauchbare Ergebnisse liefert, können in einer Reihe von Fällen Schwierigkeiten auftreten, in denen die Zündung unregelmäßig wird oder versagt. Die zusätzliche Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese Fälle eine gemeinsame Ursache haben. Sie besteht darin, daß in der Nähe der Zündkerze ein zu wenig zündwilliges Gemisch auftritt. Dies wiederum kann zwei Gründe haben, einmal die Drosselung der Brennstoffzufuhr bei Teilbelastung des Motors oder die für den Zweck der Ausübung des Verfahrens nach dem Hauptpatent ungünstige Gestaltung des Ko@mpressionsraumes der Maschine. Während in diesen Fällen bisher das Verfahren nach dem Hauptpatent nicht mit Erfolg angewendet werden kann, ergibt sich durch die zusätzliche Erfindung die Möglichkeit, das Verfahren in einem weiteren Bereich, nämlich sowohl bei Motoren anzuwenden, welche meist nur mit Teilbelastung arbeiten, als auch bei solchen Motoren, die für das Verfahren zunächst ungünstig sind. Die zusätzliche Erfindung beruht auf dem Gedanken, in unmittelbarer Nachbarschaft des Funkens ein zündwilliges Gemisch auch in den vorgenannten Fällen zu bilden.Process for the production of ignitable heavy oil vapor-air mixtures in internal combustion engines The go5 goz patent relates to a manufacturing process of ignitable Schyver oil vapor-air mixtures for combustion under excess pressure, in particular for low compression internal combustion engines, called the liquid fuel in Capillary gaps at a higher pressure than the compression pressure and at a higher temperature when the cam pressure is brought to the sion temperature and when it passes into the compression room evaporated and mixed with air. The mixture is then ignited electrically. While this procedure generally gives quite useful results, Difficulties arise in a number of cases in which the ignition is irregular will or fail. The additional invention is based on the knowledge that this Cases have a common cause. It consists in being near the spark plug too little ignitable mixture occurs. This in turn can have two reasons once the throttling of the fuel supply with partial load of the engine or the unfavorable design for the purpose of practicing the process according to the main patent of the compression space of the machine. While in these cases so far the procedure according to the main patent cannot be used with success, results from the additional invention the possibility of applying the method in a wider area, namely to be used both with engines, which mostly only with Partial load work, as well as those engines that are initially unfavorable for the process are. The additional invention is based on the idea of being in the immediate vicinity of the spark to form an ignitable mixture even in the aforementioned cases.

Dies .spei für beide Arten von Fällen nacheinander erläutert.This is explained in turn for both types of cases.

Bei Teillasten ist es gemäß der Erfindung zweckmäßig, mit etwa konstanter Luftmenge zu fahren und lediglich die Brennstoffzufuhr zu drosseln. Das Gemisch wird aber dann ärmer und weniger zündwillig. Gemäß der zusätzlichen Erfindung kann man diese Schwierigkeit dadurch überwinden, daß man in der Nähe der elektrischen Funkenstrecke eine örtliche Ei-@värmung schafft, welche das arme Gemisch auf höhere Temperatur bringt als den übrigen Teil des Verbrennungsraumes und dadurch zündbereit für den elektrischen Funken macht. Die Zündung tritt -mit Sicherheit ein und pflanzt such schnell, in dem übrigen Kompressionsraum fort, so daß auch bei Teilbelastung und Leerlauf und bei annähernd konstanter Luftmenge wirtschaftlich nach dem neuen Verfahren gearbeitet werden kann.In the case of partial loads, it is expedient according to the invention to use an approximately constant To drive air volume and only to throttle the fuel supply. The mixture but then becomes poorer and less readily ignitable. According to the additional invention can one overcomes this difficulty by getting near the electric Spark gap creates local egg warming, which increases the poor mixture to a higher level Brings temperature than the rest of the combustion chamber and is therefore ready to ignite for the electric spark makes. The ignition occurs -certainly and plants Search quickly, in the rest of the compression space, so that even with partial load and idling and with an almost constant amount of air economically according to the new Procedure can be worked.

Parallel zu diesem Fall des Auftretens eines zu wenig zündwilligen Gemisches liegen diejenigen Fälle, in denen auch bei vollbelastetem Motor zunächst im Augenblick des Überspringens des elektrischen Funkens in dessen Nähe nur ein zu armes Gemisch vorhanden ist. Das kann durch ungleichmäßige Verteilung des Gemisches infolge der umvorteilhaften Gestaltung des Kompressionsraumes auftreten. Wird nun in Anwendung der Erfindung durch die Heizvorrichtung in der Nähe der Funkenstrecke das ärmere Gemisch erheblich heißer als der übrige Inhalt des Kompressionsraumes, so wird es trotz seiner Magerkeit zündwillig. Die gemäß der zusätzlichen Erfindung benutzte örtliche Erwärmung an der Zündkerze gewährleistet also auch bei Vollast eine dauernde und gleichmäßige Zündung selbst bei ungünstig gestalteten Kompressionsräumen.In parallel to this case of the occurrence of a too little ignitable Mixed are those cases in which initially, even with a fully loaded engine at the moment the electric spark jumped in its vicinity only one the mixture is too poor. This can be due to the uneven distribution of the mixture occur as a result of the unfavorable design of the compression space. Will now in application of the invention by the heating device in the vicinity of the spark gap the poorer mixture is considerably hotter than the rest of the contents of the compression chamber, so it becomes ignitable in spite of its leanness. According to the additional invention The local heating used on the spark plug is guaranteed even at full load constant and even ignition even with poorly designed compression rooms.

Die örtliche Aufheizung des Raumes um die Funkenstrecke kann in verschiedener Weise erfolgen, am einfachsten durch den Einbau eines Heizkörpers in der Nähe der Funkenstrecke. Dieser Heizkörper kann entweder durch die Explosionen aufgeheizt werden, oder er erhält .seine Energie von außen her zugeführt, am zweckmäßigsten in Form des elektrischen Stromes.The local heating of the room around the spark gap can be different The easiest way to do this is by installing a radiator near the Spark gap. This radiator can either be heated up by the explosions or it receives its energy supplied from outside, most expediently in the form of electric current.

Gemäß der weiteren Erfindung wird der HeizkörpeT gleich an der Zündkerze angebracht, und er kann .aus einer Drahtspirale, einem Ring, einer Scheibe od. dgl. bestehen. Man kann ihn auch gleich als einen der Pole der Zündkerze ausbilden. Durch die Anwendung des Stromes ist es auch möglich, beim Starten des Motors eine genügende - Vorerhitzung zu geben, umso das Anfahrenzuerleichtern.According to the further invention, the HeizkörpeT is equal to the spark plug attached, and he can. From a wire spiral, a ring, a disk or the like. exist. It can also be designed as one of the poles of the spark plug. By the application of the current is also possible, when starting the engine a sufficient one - to give preheating to facilitate start-up.

Das neue Verfahren kann weder als Otto- noch als Dieselverfahren bezeichnet werden. Es komprimiert nur etwa in den Grenzen des Ottomotors und zündet durch elektrischen Funken, andererseits benutzt es Schweröle, wie z. B. Dieselöl u. dgl., und fährt auch bei Teillasten mit geöffnetem LuftansaugeroUr, so daß also bei Teillast der gleiche Luftüberschuß vorliegt wie beim Dieselmotor.The new process cannot be described as either a gasoline or a diesel process will. It only compresses roughly within the limits of the gasoline engine and ignites with an electric one Sparks, on the other hand it uses heavy oils such as B. Diesel oil and the like, and drives even at partial loads with the LuftansaugeroUr open, so that the the same excess air is present as in the diesel engine.

Der Brennstoffverbrauch liegt daher auch in der Mitte zwischen dem Ottomotor und dem Dieselmotor, wie in Abb. i dargestellt.The fuel consumption is therefore also in the middle between the Otto engine and the diesel engine, as shown in Fig. I.

Die Kurve A zeigt den Verbrauch in Gramm pro Stunden pro PS für einen Benzinmotor mit Hochspannungszündung, die KurveB den Brennstoffverbrauch eines gleich großen Dieselmotors. Es zeigt sich., daß der Brennstoffverbrauch bei Abnahme der Belastung ,prozentual beim Dieselmotor schneller sinkt als beim Benzinmotor.Curve A shows the consumption in grams per hour per horsepower for one Gasoline engine with high voltage ignition, the curveB the fuel consumption of a same large diesel engine. It turns out. That the fuel consumption decreases with decrease of Load, in percentage terms, decreases faster with diesel engines than with gasoline engines.

Der Verbrauch beim neuen Verfahren folgt der Kurve C und liegt in der Mitte zwischen beiden Verfahren. Währender bei Vollast etwa die Höhe des Benzinmotors erreicht, sinkt er bei Teilbelastung erheblich bis etwa auf die Hälfte des Benzinmotorverbrauches. Man kann also mit dem neuen Verfahren Dieselöle und sonstige schwerer entzündliche Brennstoffe auch bei Teillast sehr wirtschaftlich verarbeiten.The consumption in the new process follows curve C and is in the middle between the two procedures. During full load about the height of the gasoline engine reached, it sinks significantly to about half of the petrol engine consumption under partial load. So you can use the new process diesel oils and other less flammable Process fuels very economically even at part load.

je größer der Luftüberschuß ist, desto größer ist die Gefahr, daß das Gemisch recht ungleichmäßig und so :schlecht zündfähig wird. Es wird also zweckmäßigerweise außer für die örtliche Erwärmung des Gemisches um die Funkenstrecke herum auch noch dafür Sorge zu tragen sein, daß eine möglichst gute Durchmischung erfolgt, da andernfalls bei ungünstigen Verhältnissen auch einmal ein zu armer Gemischanteil in die Nähe der Funkenstrecke gelangt, so daß selbst bei Anwendung der zusätzlichen Erfindung dann keine Zündung ,eintritt.the greater the excess air, the greater the risk that the mixture is quite uneven and so: is badly ignitable. So it becomes expedient except for the local heating of the mixture around the spark gap as well care must be taken that the mixing is as good as possible, otherwise in unfavorable conditions, a too poor proportion of the mixture in the vicinity the spark gap arrives, so that even when using the additional invention then no ignition occurs.

Gemäß der -weiteren Erfindung wird daher in dem Kompressionsraum eine Querschnittsverengung gebildet, wobei der engste Querschnitt jedoch nicht kleiner sein -soll als der Ventildurchgangsquerschnitt. An diese Querschnittsverengung wird der Verdampfer gelegt, so daß der eingespritzte Brennstoffdampf durch die an der Querschnittsverengung durchströmende Luft gleichmäßig verteilt wird. In demselben Sinn wirkt mit entgegengesetzter Bewegungsrichtung die beim Zünden von der Kerze ausgehende Druckwelle, so daß also mit vollständiger Verbrennung gerechnet werden kann. Es ergeben sich dann ähnliche günstige Strömungs- und Durchmischungsverhältnisse, wie sie bei Dieselmotoren durch die Vorkammer erstrebt werden.According to the further invention is therefore in the compression space Cross-sectional constriction formed, with the narrowest cross-section, however, not smaller -soll than the valve passage area. At this cross-sectional constriction the evaporator placed so that the injected fuel vapor through the at the Cross-sectional constriction air flowing through is evenly distributed. In the same Sense works with the opposite direction of movement when igniting the candle outgoing pressure wave, so that a complete combustion can be expected can. There are then similar favorable flow and mixing conditions, as the prechamber strives for in diesel engines.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß bei geeigneten Verbrennungsräumen der Verdampfer selbst derart eingebaut wird, daß er eine Querschnittsverengung zwischen dem Kolben einerseits und den Ventilen andererseits ,ergibt. Bei Motoren mit -seitlich angeordneten stehenden Ventilen wird der Verdampfer waagerecht zwischen Kolben und Ventilen eingebaut. Dies ist in Abb. 2 und 3 dazgestellt.Another feature of the invention is that with suitable Combustion chambers of the evaporator itself is installed in such a way that it has a cross-sectional constriction between the piston on the one hand and the valves on the other hand results. With engines With side-mounted vertical valves, the evaporator is positioned horizontally between Built-in pistons and valves. This is shown in Figs. 2 and 3.

Der eigentliche Verbrennungsraum 2 ist vom Kolben i durch den vom Hauptpatent her bekannten Verdampfer q. getrennt und mit dem Raum oberhalb des Kolbens durch einen solchen Querschnitt 5 verbunden, daß die angesaugte Luft und die Verbrennungsgase mit keiner größeren Drosselung als in den Ventilen ,strömen können. Die Abgase gehen über das Einlaßventi13 hinweg zu dem am meisten entfernt liegenden Auspuffventil 6, so daß der Verdampfer q. weitestgehend von den heißen Auspuffgasen umströmt und daher ständig auf höhere Temperatur gehalten wird. Oberhalb des Auspuffventils ist die Zündkerze 7 eingesetzt, welche ein durch-. bohrtas, vorzugsweise aus Nickel bestehendes Heizrohr 8 aufweist, das zugleich als Pol für die Funkenstrecke dient. Dieses gegebenenfalls elektrisch geheizte Rohr bringt das Gemisch in der Nähe der Funkenstrecke örtlich auf hohe Temperatur und macht es so zündbereit.The actual combustion chamber 2 is from the piston i through the evaporator q known from the main patent. separated and connected to the space above the piston by such a cross section 5 that the sucked in air and the combustion gases with no greater restriction than in the valves can flow. The exhaust gases go through the inlet valve 13 to the most distant exhaust valve 6, so that the evaporator q. As far as possible, the hot exhaust gases flow around it and is therefore constantly kept at a higher temperature. Above the exhaust valve, the spark plug 7 is used, which is a through. bohrtas, preferably consisting of nickel heating tube 8, which also serves as a pole for the spark gap. This pipe, which may be electrically heated, brings the mixture to a high temperature locally in the vicinity of the spark gap, making it ready to ignite.

Bei Motoren mit hängend angeordneten Ventilen kann man die Querschnittsverengung, wie in Abb. q. dargestellt, durch Einbau -einer Platte i o erreichen, die zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock eingesetzt wird. Diese Platte besitzt einen Durchbruch i i, der ähnlich wie der Querschnitt 5 aus Abb. 2 und 3 wirkt. Der Verdampfer ist in diesem Fall winkelförmig gebaut, so daß der Brennstoffdampf gegen die Zündkerze gerichtet ist und damit ebenfalls ein zündfähiges Gemisch gewährleistet.For engines with overhead valves, the cross-sectional constriction, as in fig.q. shown, by installing -a plate i o achieve between Cylinder head and cylinder block is used. This plate has a breakthrough i i, which acts similarly to the cross section 5 from Figs. The vaporizer is in this case built angularly so that the fuel vapor against the spark plug is directed and thus also ensures an ignitable mixture.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of ignitable heavy oil vapor-air mixtures for combustion under overpressure in low-compression internal combustion engines, in which the liquid fuel in capillary chambers is brought to a pressure higher than the compression pressure and to a higher temperature than the compression temperature, evaporates when it passes into the compression chamber and with the air located in this is mixed, whereupon the electrical ignition occurs, according to patent 9o5 9o2, characterized in that a particularly ignitable mixture is formed in the vicinity of the electrical spark by means of strong, literal heating of the mixture at the ignition device. a. A method according to claim i, characterized in that at part load the vehicle is driven with significantly poorer mixtures than at full load and the mixture of fuel vapor and air located directly on the spark gap are literally heated, which makes them ready for the spark to ignite. 3. The method according to claim i and z, characterized in that an approximately constant amount of air is used for all loads. q .. internal combustion engine for the method according to claim i, characterized by a heating device for local heating of the space immediately around the spark gap. 5. Internal combustion engine according to claim ¢, characterized in that the heating device is attached to the spark plug. 6. Internal combustion engine according to claim q., Characterized in that the heating device is designed as a particularly perforated heating tube. 7. Internal combustion engine according to claim q., Characterized in that to achieve the richest possible mixture at the point of local heating of the evaporator is arranged at a cross-sectional constriction between the piston and valves. B. Internal combustion engine according to claim ¢, characterized in that the evaporator itself forms the cross-sectional constriction. 9. Internal combustion engine according to claim q. with laterally arranged valves, characterized in that the evaporator is arranged horizontally in the space between the piston and the valves. ok Racing engine according to claim 9, characterized by such an arrangement of the evaporator that the exhaust gases after crossing the cross-sectional constriction on the way to the exhaust valve along the evaporator. to brush. i i. Nominal power machine according to claim 7 with suspended valves, characterized in that an intermediate wall in the form of a plate made of highly heat-resistant steel with a passage cross-section at least equal to the valve passage cross-section and above which the evaporator and ignition device are installed is installed between the piston and the valves. 12. Internal combustion engine according to claim ii, characterized in that the evaporator is angular, .an the passage cross-section and .seinen directs its steam jet directly on the spark plug.