DE943919C - Verfahren zur unvollstaendigen Verbrennung von Brennstoffen in Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

• Verfahren zur unvollständigen Verbrennung von Brennstoffen in Verbrennungsmotoren Bei der unvollständigen Verbrennung gasförmiger, flüssiger oder schmelzbarer, bei gewöhnlicher Temperatur fester Brennstoffe mit Sauerstoff @ oder sauerstoffhaltigen bzw. Sauerstoff abgebenden Gasen oder Dämpfen in einem Verbrennungsmotor zwecks Gewinnung brennbarer Verbrennungsprodukte bei. gleichzeitiger Leistung mechanischer Arbeit ist es nicht zu vermeiden, daß wegen der nicht absoluten Dichtheit des Ringspalts zwischen Kolben und Zylinderlauffläche während der Ansau:gperiode sauerstoffhaltige Gase aus dem Kurbelgehäuse in den Hubraum und während der Arbeitsperiode und des Ausstoßens Verbrennungsprodukte aus dem Hubraum in das Kurbelgehäuse gelangen. Hierdurch tritt einerseits eine wenn auch geringe, so doch unerwünschte Verdünnung der Reaktionsteilnehmer mit sauerstoffhaltigen Gasen und eine schlecht kontrollierbare Erhöhung des Stickstoffgehalts der Verbrennungsprodukte, andezerseits auch Gasverluste und eventuelle Bildung eines zündbaren Gemisches im Kurbelgehäuse ein. Abgesehen von .den Materialverlusten sind diese Erscheinungen deshalb unangenehm, weil die Bildung zündhager Gemische im Kurbelgehäuse zu Explosionen führen kann und weil die Zunahme des Stickstoffgehalts der Produkte der unvollkommenen Verbrennung, z. B. wenn man ein stickstoffarmes Synthesegas erhalten will,-dessen Wert herabsetzt. Der Versuch, die Dichtigkeit zwischen Zylinderwand und Kolben. auf das notwendige Maß. zu erhöhen, hat insbesondere auf die Dauer nachteilige Nebenerscheinungen, wie z. B. eine rasche Abnutzung der Kolbenbahn, mit sich gebracht.
• Es wurde dagegen gefunden, daß sich. alle unerwünschten Erscheinungen, die als Folge der.nicht absoluten Dichtheit des Ringspalts zwischen Kolben und Zylinderlauffläche auftreten, beseitigen lassen, wenn man das nach außen hin in an sich bekannter Weise gasdicht gestaltete Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors entweder mit den gasförmigen Produkten der unvollkommenen Verbrennung, die man zweckmäßig vorher von' festen und bei Raumtemperatur kondensierb;aren Bestandteilen befreit und abgekühlt hat, oder mit dem gasförmigen Brennstoffanteil spült, welch letzterem Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas nach Verlassen des Kurbelgehäuses zugeführt wird.
• Es ist biereits bekannt, beim Betrieb eines Gasmotors das zu verbrennende Gasgemisch vor dem Eintritt in den Zylinder durch das Kurbelgehäuse zu leiten. Hierbei kann jedoch nicht verhindert werden, daß unkontrollierbare Mengen von Luftsauerstoff dem Gasgemisch zutreten. Bei .einem Motor mit vollkommener Verbrennung, bei dem z. B. ein. gasförmiger Kohlenwasserstoff mit überschüssigem Sauerstoff, verbrannt wird, spielt es aber keine große Rolle; ob das zu. verbrennende Gasgemisch einige Prozente Sauerstoff mehr oder weniger enthält. Demgegenüber wird nach der Erfindung nicht das gesamte ummsetzende Gasgemisch durch das Kurbelgehäuse geleitet, sondern nur der brennbare Anteil. Dieser soll später vor dem Eintritt in den Verbrennüngszylinder mit dem Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas gemischt werden.
• Man kann die Strömung des Spülgases am einfachsten so erzielen, daß man am Eintritt desselben in das Kurbelgehäuse in bekannter Weise ein Saugventil, welches bei Unterdruck im Ku@rbelgebäuse öffnet und bei Überdruck schließt, und am Austritt ein Druckventil, welches in umgekehrter Folge arbeitet, anbringt. An Stelle eines Einlaßventils kann man auch ein Tauchrohr, welches in das Schmieröl im Kurbelgehäuse eintaucht, verwenden, wobei jedoch das Druckventil bei einem kleineren Druck öffnen muß als der im Tauchrohr durch die Schmierölsäule gegebene hydrostatische Druck. Bei -der Anordnung, wie oben beschrieben, wird die Strömung des Spülgases durch die Hinunherbefwegung des Kolbens und die dadurch ausgelöste Bewegung der Ventile bewirkt. Diese Strömung kann aber auch noch in der Weise verstärkt werden, daß man in der Gasleitung auf der Eintritts- oder Austrittsseite einen Ventilator oder ein entsprechend arbeitendes Gebläse vorsieht.
• Wenn der gasförmige, für die unvollkommene Verbrennung benutzte. Brennstoff als Spülgas verwendet wird, wird dieser zuerst dem Kurbelgehäuse zwecks Spülung desselben, zugeführt, nach Verlassen .des Kutrbelgehäuses abgekühlt, von Schrnieröltröpfchen und ölnebel zweckmäßigerweise in einem-- Filter befreit und anschließend entweder dem Verbrennungszylinder zusammen mit Sauerstoff oder mit Sauerstoff enthaltenden oder abgebenden Gasen und Dämpfen zwecks Durchführung der unvollkommenen Verbrennung zugeleitet oder aber in die ,Leitung des gasförmigen-Brennstoffes, von der er ahgesaugt wurde, zurückgeführt. Es ist zweckmäßig, zwecks Aufrechterhaltung eines möglichst konstanten Druckes. in der Ansaugleitung de -i Motors nach Austritt aus dem Kurbelgehäuse eir. Druckregelventil anzubringen..
• Falls .die gasförmigen Reaktionsprodukte- der unvollkommenen Verbrennung als Spülgas verwendet werden, werden diese nach Verlassen des Ver= brennungszylinders von festen Bestandteilen und von bei Raumtemperatur kondensierbaren Produktei in geeigneten Vorrichtungen, wie _ Zyklonen und Filtern bzw. in Kühlern und Abhitzekesseln, befreit, auf Raumtemperatur abgekühlt und .dann dem Kurbelgehäuse dies Verbrennungsmotors, wie bereits beschrieben, zugeführt. Das das Kurbelgehäuse verlassende Spülgas wird nach Abkühlung und Entfernung der öltröpfchen und des ölnebels in die Leitung der gasförmigen Produkte der unvollkommenen Verbrennung zurückgeführt, oder @es wird unimittelbar vor. dem Endkühler der gasförmigen Verbrennungsprodukte diesen zugemischt. Es kann jedoch auch im Kreislauf umgewälzt werden, wobei es zweckmäßig ist, im Kreislaufsystem einen .kleinen Ausgleichsgasometer vorzusehen. In diesem Fall findet im Spülgas eine Anreicherung von gas- oder dampfförmigem Brennstoff und Sauerstoff statt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindvig -wird diese Anreicherung im Spülgas dadurch auf einer gewissen Höhe, z. B. io bis z 5 Volumprozent Sauerstoff, begrenzt, daß ein entsprechender Anteil an Spülgas laufend abgezweigt und zusammen mit Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, während an seiner Stelle frisches Gas aus der unvollkommenen Verbrennung >dem Spülgas zugeleitet wird.
• Wund .die unvollkommene Verbrennung von z. B. -Methan mit Sauerstoff zwecks Herstellung eines Synthesegases in einem Verbrennungsmotor ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen durchgeführt, wobei sowohl -das Methan wie der Sauerstoff rund 20/0 Stickstoff als Verunreinigung enthalten, dann entsteht ein Synthesegas, das betgutem Zustand der Anlage erfahrungsgemäß etwa 3,5 % Stickstoff im Durchschnitt enthält. Je nach der Beschaffenheit Üer Kolbenringe und Zylinderlauffläche .können jedoch auch erheblich höhere Stickstoffgehalte . auftreten. Wird jedoch das Kurbelgehäuse entweder mit Methan oder Synthesegas gespült, ..dann wird ein Synthesegas mit etwa i,7 Volumprozent Stickstoffgehalt ohne Rücksicht auf den Anlagezustand erhalten.

Claims (5)

1. -PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur unvollständigen Verbrennung von gasförmigen, flüssigen und bzw. oder (schmelzbaren, bei gewöhnlicher- Temperatur festen Brennstoffen in Verbrennungsmotoren zwecks Gewinnung brennbarer Verbrennuungsprodukte, z. B. Synthesegas, bei gleichzeitiger Leistung von mechanischer Arbeit, dadurch gekennzeichnet, daß das gasdicht gekapselte Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors entweder mit den bei gewöhnlicher Temperatur gasförmigen Produkten der Verbrennung oder mit dem gasförmigen Brennstoffanteil gespült wird, welch letztrem Sauerstoff oder sauerstoffihaltige-s Gas nach Verlassen des Kurbelgehäuses zugeführt wird.
2. 2. Verfahre. nach Auspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Spülung des KuTbelgahäusess verwendeten gasförmigen Produkte der unvollständigen Verbrennung ohne oder nach Abkühlung und Entfernung der öltröpfchen und des ölnebels der Leitung der gasförmigen Produkte der Verbrennung zugeführt werden.
3. 3. Verfahren, nach Ansprüchen i und 2, da--durch gekennzeichnet, daß das Spülgas über .einen Kühler -und Ausgleichsgasometer im Kreislauf geführt wind, wobei ein Teil des im Kreislauf geführten Spülgases laufend abgezweigt.und der unvollständigen Verbrennung im Motor zu-,geführt und durch frisches Spülgas ersetzt wird. q..
4. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, .dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases durch ein an der Eintritts- oder Austrittsseite des KuTbelgehäu;ses angeordfnetes Spülgasgebläse erhöht wird.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen i bis q., dadurch ge- kennzeichnet, daß das Einlaßventil des Kurb.elgehäuses als Flüssigkeitsabsichluß ausgebildet ist, bestehend aus einem in das Schmieröl eintauchenden Tauchrohr, wobei das Auslaßventil bei einem gerringeren als im Tauchrohr ent--stehenden n aximalen Druck sich öffnet. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 157 i io, 809 117.