NL9002425A

NL9002425A - Verbeterd verbrandingssysteem voor een motor geschikt voor twee brandstoffen.

Info

Publication number: NL9002425A
Application number: NL9002425A
Authority: NL
Original assignee: Cooper Ind Inc
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1991-06-03
Also published as: JP2511180B2; DE4042325A1; FI905494A0; ES2026780A6; FR2675848A1; CA2027875A1; IT9021997A0; NL194620C; JPH03168320A; FR2655089B1; DE4042324C2; DE4042324C3; FI107071B; CH681647A5; USRE34807E; DE4042325C2; DE4042324A1; IT9021997A1; DE9018149U1; FR2655089A1

Description

VERBETERD VERBRANDINGSSYSTEEM VOOR EEN MOTOR GESCHIKT VOOR TWEE BRANDSTOFFEN

Deze uitvinding heeft betrekking op een verbeterd verbran-dingssysteem voor motoren geschikt voor twee brandstoffen.

Achtergrond van de uitvinding

Stationair draaiende zuigermotoren die werken met aardgas of andere gasvormige brandstoffen gebruiken voor de ontsteking energie die afkomstig is van een vonk, of van een kleine hoeveelheid hulpbrandstof (typisch 5% van de totale hoeveelheid brandstof) met een geschikt cetaan getal (normaal dieselolie brandstof) die rechtstreeks wordt ingespoten in de verbrandingskamer. De motoren met ontsteking door middel van een hulpbrandstof voorzien in een behoefte van de belangrijkste markten, daar zij de motoren met vonk-ontsteking overtreffen in duurzaamheid en in toelaatbaar vermogen en daar zij geschikt zijn voor omschakeling naar en van volledige dieselbrandstofvoorziening als zij in werking zijn. Deze motoren met ontsteking door middel van een hulpbrandstof worden aangeduid als "gas-diesel" motoren of motoren "geschikt voor twee brandstoffen" (dual fuel engines).

Kenmerkende motoren die geschikt zijn voor twee brandstoffen worden geopenbaard in U.S. Octrooi nummers 4,603,674 op naam van Tamaka; 4,463,734 op naam van Akeroyd; en 4,527,516 op naam van Foster.

Ook de besturing van uitlaatgassen van motoren, in het bijzonder NOx uitlaatgassen, staat in de belangstelling, zoals is geopenbaard in U.S. Octrooi nummers 4,306,526 op naam van Schaub at al; en 4,524,730 op naam van Doell et al.

Hoewel de motor met ontsteking door middel van een hulp-brandstof tegenwoordig het krachtwerktuig met het meest efficiënte brandstofverbruik vertegenwoordigt in commercieel gebruik, vertonen deze motoren bezwaarlijk hoge niveaus van uitlaatgassen die door analytische werkwijze kunnen worden gedetecteerd en die visueel kunnen worden waargenomen als geel in kleur. Uitgebreide werkzaamheden op ondérzoek-niveau heeft de bezwaarlijke uitlaatniveaus in verband gebracht met de wedijver tussen de vloeibare hulpbrandstof en de primaire gasvormige brandstof met betrekking tot de beschikbare zuurstof. Deze wedijver met betrekking tot zuurstof valt uit in het voordeel van de gasvormige brand-stofhoeveelheid en benadeelt de fractie van de hulpbrandstof, hetgeen resulteert in hoge uitlaatniveaus afkomstig van de vloeibare brandstof.

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doel van de uitvinding de uitlaatgassen te besturen, dat wil zeggen de gele nevel bij de instelling die geschikt is voor twee brandstoffen, zowel ais in zijn algemeenheid een uitbreiding te verkrijgen van de besturing van andere uitlaatgassen. Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het brandstofverbruik te verbeteren, om de kwaliteit van het vermogen te verbeteren, en om de toepassing van de motor die geschikt is voor twee brandstoffen te vergroten. Een verder doel van de onderhavige uitvinding is om de bovengenoemde doelen uit te voeren op een eenvoudige wijze die effectief is wat betreft de kostenbeheersing, die de duurzaamheid van de onderdelen bewerkstelligt en die voorziet in een flexibiliteit van de toepassing van de uitvinding.

De totstandbrenging van deze doeleinden kan worden verkregen door toepassing van de onderhavige uitvinding, die be- trekking heeft op het voorzien in een uitwendig aangebracht, met vloeibare brandstof gevoed toorts cel samenstel, dat in verbinding staat met de hoofdkamer van de zuiger, welke cel voorziet in middelen voor optimale ontsteking van het arme gasvormige brandstofmengsel in de hoofdkamer, ten tijde van de maximum compressie aan de bovenste positie bij de compressieslag.

Het is nog een verder doel van de onderhavige uitvinding een uitwendig, onafhankelijk toorts cel samenstel te verschaffen dat op eenvoudige wijze kan worden gebruikt in situaties waarbij het naderhand wordt aangebracht, zowel als bij de vervaardiging van originele uitrusting.

Andere doeleinden zullen aan de deskundigen duidelijk worden bij het lezen van de beschrijving in samenhang met de tekeningen.

Korte beschrijving van de tekeningen

Figuur 1 is een rechtopstaand zij-aanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van een viertakt motor ontwerp van het V-type uitgevoerd voor hoog-vermogen en continu-bedrijf;

Figuur 2 is een rechtopstaand zij-aanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van een overeenkomstige motor die lichter is in gewicht, voor reservedienst bij toepassingen buiten de kust en ten behoeve van de marine, en die werkt bij een enigszins hoger toerental;

Figuur 3 is een schematische gedeeltelijke dwarsdoorsnede van een verbrandingskamer die het verbeterde toorts cel samenstel omvat, en die de leer van de onderhavige uitvinding belichaamt, voor het gebruik in de werkinstelling voor gasvormige brandstof, en een standaard inspuitmondstuk voor het gebruik in de volledige dieselinstelling;

Figuur 4 is een vergroot rechtopstaand aanzicht van een gedeelte van de toorts cel uit figuur 3,

Figuur 5 is een rechtopstaand zij-aanzicht van een cylinder-kopsamenstel van het type dat wordt overwogen voor de onderhavigeuitvinding;

Figuur 6 is een rechtopstaand onderaanzicht genomen volgens lijn 6-6 van figuur 5 van de cylinder^op waarbij de deksel is verwijderd;

Figuur 7 is een gedeeltelijke doorsnede genomen volgens de lijn 7-7 in figuur 6 dat de inzetstukken voor de klepzitting toont;

Figuur 8 is een rechtopstaand aanzicht in doorsnede van een zuiger van het type dat wordt overwogen voor het gebruik bij de onderhavige uitvinding; en

Figuur 9 is een perspectivisch aanzicht van een cylinderkop van de onderhavige uitvinding.

Uitqebreide beschrijving van de voorkeursuitvoerina

Verwijzend naar de tekeningen, in het bijzonder de figuren 1 en 2, waarin overeenkomstige delen zijn aangeduid met gelijke verwijzingscijfers, figuur l toont een karakteristieke motor 10 van het type waarmee de onderhavige uitvinding beoogt te worden gebruikt, welke motor een basis 12 omvat die een centraal gestel 14 steunt, waarop een aantal cylinderblokken 16 zijn aangebracht die zijn opgesteld in een met tussenruimte aanwezige ’’V" opstelling met betrekking tot het centrale gestel. Bij voorkeur zijn de basis, het centrale gestel en het aantal cylinderblokken elk vervaardigd uit één deel, om een maximale stevigheid te verkrijgen en blijvend uitgericht te zijn als zij onderling zijn verbonden. Een axiaal opgestelde krukas 18 voor groot vermogen is aangebracht in het centrale gestel, in zijn lengte ondersteund door geschikte lagers, en is door middel van drijfstangen 20 verbonden met aanvullende zuigers 22, die elk zijn geplaatst in een boring van een cylinderblok 16. Elke cylinder is aan zijn boveneinde afgesloten met behulp van een geschikte kop 24, die normaal twee inlaatkleppen 26 en twee uitlaatkleppen 28 omvat, waarbij de klepzittingen bij voorkeur van het inzettype zijn en zijn vervaardigd van een materiaal met een hoge hitte bestendigheid. De kleppen worden bediend met behulp van geschikt instelbare nokkenassen 30 die in aanraking zijn met nokrollen 32, welke stootstangen 34 hebben en die met behulp van tuimelaars 36, of andere geschikte middelen, werken om de kleppen in een aangepaste verhouding in te stellen. In zijn algemeenheid is ook op de as van de cylinderkop 24, tussen de kleppen 26 en 28, een brandstof-inspuitmondstuk 40 geplaatst, zoals gebruikelijk bij standaard diesel type motoren. Het inspuitorgaan 40 kan voorts bestaan uit een inspuitelement met een veelheid van openingen, zoals is getoond in de nog hangende octrooi-aanvrage van Helmeich getiteld LOW EMISSION DUAL FUEL ENGINE AND METHOD OF OPERATING SAME. Ook is de toegevoegde klep 42 aanwezig voor het starten van de dieselmotor voor een enkele brandstof, door het met behulp van gecomprimeerde lucht bewegen van de cylinders tot dat de drukkracht van de cylinders de lucht en het brandstofmengsel zal verhitten tot het ontstekings-punt, waarbij verbranding zal plaatsvinden in een normaal werkende instelling. De verschillende delen van de motor voor geringer vermogen in figuur 2 zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers, met de toevoeging van het achtervoegsel "a".

De voor twee brandstoffen geschikte motor van figuur 1 is een LSVB viertakt motor en de voor twee brandstoffen ge schikte motor van figuur 2 is een KSV viertaktmotor. Zij worden beide vervaardigd door Cooper-Bessemer, een afdeling van Cooper Industries, de rechtverkrijgende van deze uitvinding. De voor twee brandstoffen geschikte motoren omvatten in veelheid van cylinders, en worden typisch gebouwd met 12, 16 of 20 cylinders. De LSVB en KSV motor zijn gemodificeerd met ons toorts cel samenstel 50 (figuren 3 en 4).

Onze toorts cel (torch cell) is in hoofdzaak toepasbaar voor ieder type grote zuigermotor zowel voor stationair opgestelde als voor mobiel uitgevoerde. De grote motoren verschaffen de beste economische werking van onze uitvinding met betrekking tot het nuttig effect.

Onder verwijzing naar de figuren 3, 4 en 9 is onze uitvinding geïllustreerd door middel van een cylinder van een viertaktmotor, die normaal wordt gevoed met behulp van gasvormige brandstof en die is voorzien van twee toorts cel samenstellen 50, die worden ontstoken met behulp van een relatief kleine hoeveelheid van een vloeibare hulpbrandstof. De zelfontstekingskamer 100 van de toorts cel vertoont in zijn algemeenheid een vorm opgebouwd uit delen van een bol en een paraboloïde en het is gebruikelijk dat het volume typisch 1 tot 5% van het volume vertegenwoordigt van de hoofdkamer 17 bepaald door de cylinder 22, de cylinderkop 24 en de wanden 16 van de cylinder bij de bovenste positie van de slag van de cylinder; de afmeting van de zelfontstekingskamer 100 kan bij kleine motoren wel 25% van het volume van de hoofdcylinderkamer 17 bedragen, met de slag van de cylinder in zijn uiterste positie. Zulk een toorts cel kamer 100 zal een gepaste toevoer verschaffen van thermisch en chemisch actieve soort, voor het ontsteken van de brandstofhoeveelheid van een arm mengsel, dat zich in de hoofdkamer 17 bevindt. (Verbranding met behulp van een arm mengsel is een effectief besturingsmechanisme voor bepaalde uitlaatgassen, omvattende in het bijzonder oxides van stikstof afkomstig van gasvormige brandstof.)

Er wordt nu verwezen naar figuur 4 die een vergroot aanzicht is van de weergave van het toorts cel samenstel 50 dat is getoond in figuur 3; het samenstel 50 omvat een in zijn algemeenheid buisvormig inspuitlichaam 60 met een massief einddeel 62 dat ringvormig is gescheiden in afzonderlijke delen, zoals bij 64 en 68, om een ringvormige schouder 66 te verschaffen die een radiale steun 67 vormt, voor doeleinden die hierna zullen worden uiteengezet. Het vrije einde van het massieve gedeelte 62 is voorzien van een gedeelte van een in zijn algemeenheid bolvormige holte 52, waarbij het deelvlak 51 zich bij voorkeur in het midden van de bol bevindt, dat wil zeggen een half-bolvormige holte vormt, en een vooraf bepaald volume heeft voor de specifieke motor waarmee het moet worden samengevoegd. De holte 52 is in zijn algemeenheid symmetrisch ten opzichte van de as van het buisvormige lichaam 60 en staat in verbinding met het inwendige van het buisvormige lichaam 60, door middel van een onder een hoek opgestelde doorgang 70 die tweevoudig tot een grotere diameter is geboord zoals bij 72 en 74, en uitwendig uitmondt in de inwendige holte of kamer 61 van het buisvormige lichaam 60 die is afgekeerd van de holte 52.

Aan de geometrie van de toorts cel kamer kan een vorm worden gegeven die een schaal of zak omvat ter besturing van de verdamping, het mengen en het ontsteken.

Een inspuitorgaan 80 is met schroefdraad bevestigd in de vergrote boring 74 waarbij het aanligt tegen een afdichts-middel 82 dat is geplaatst bij de bodem van de vergrote boring 72, en het omvat een kraandeel of een uitstroommond-stuk 84 dat zich uitstrekt tot in de doorgang 70. Het inspuitorgaan 80 is ietwat scheef opgesteld en is onder een hoek geplaatst met betrekking tot de co-axiale plaatsing van het lichaam 60 en de holte 52, zodat de doorgang 70 de holte 52 een weinig afwijkend van de tangentiale plaatsing binnentreedt, ten behoeve van doeleinden die hierna worden uiteengezet.

Het inspuitorgaan kan een inspuitorgaan zijn met een veelheid van gaten zoals is getoond in de hangende octrooiaanvrage van Helmeich, getiteld LOW EMISSION DUAL FUEL ENGINE AND METHOD OF OPERATING SAME; het kan ook bestaan uit een mondstukbestaande uit een enkele holle naald of uit een mondstukontwerp dat wordt voorgeschreven door de aard van de ontstekingsstoffen afwijkend van brandstof-olie.

Een mondstuk 90 met een zich in langsrichting uitstrekkende ondersnijding en een schuine kop 92 vormt een nauwe velgvormige rand 94 ten behoeve van afdichtende werking zoals hierna zal worden uiteengezet, en omvat een door een deel van een paraboloïde gevormde holte 93 die bij zijn rechte paraboloïde einvlak 91 is aangepast aan de holte 52, en die zijn eindvlak 95 aan zijn andere einde vertoont. De holten 52 en 93 zijn gecombineerd ter vorming van een kamer 100 in hoofdzaak bestaande uit een deel van een bol en een paraboloïde.

De uitwendige vormgeving van het lichaam van mondstuk 90 dat zich aan de benedenzijde van de kop 92 uitstrekt is tweezijdig taps toelopend, om een afgeknot-kegelvormig gedeelte 96 en een conisch uiteinde 98 te vormen. De holte 93 staat met de conus 98 in verbinding door middel van de doorgang 102, die in wezen tangentiaal is geplaatst ten opzichte van het oppervlak van de holte 93 en in wezen loodrecht op het beschrijvende oppervlak van de conus 98.

De doorgang 102 is een weinig omhoog gelegen ten opzichte van de tangentiale lijn die op de uit segmenten bestaande bolvormige holte valt, die is gevormd in het einde van de zuiger 22 indien deze zich in zijn bovenste slagpositie bevindt.

Het mondstuk 90 is met het vrije einde van een massief gedeelte 62 verbonden door middel van een lasverbinding of soldeerverbinding 104 die de schuine buitenrand van zijn samenwerkende einden en kopvlakken opvult.

De cylinderkop 24 is voorzien van een onder een hoek opgestelde doorgang 120, die een axiaal geplaatste, in een vergrote boring aanwezige zitting 122 bevat in de doorgang 123, waartegen de kopvelg 94 van het mondstuk afdichtend in aanraking zal komen, en is voorzien van een toegevoegd axiaal op afstand gelegen doorgang 124 voor het ondersteunen en het uitrichten van het buisvormige lichaam 60. Het schoudermiddel 66 kan met een perspassing in de doorgang 123 passen en is bij voorkeur voorzien van geschikte, niet getoonde middelen voor het oriënteren van de doorgang 102 ten opzichte van de hoofdcylinderkamer 17. Op dezelfde wijze wordt het tapse gedeelte 96 tot ondersteuning gebracht op de scherpe rand die wordt bepaald door de snijlijn van de doorgang 120 en de zitting 122 van de vergrote boring.

Een gedeelte van het oppervlak van de kop 24 dat is verbonden met de doorgang 120 heeft een vormgeving die een tapse groef 121 oplevert. De doorgang 102 van het mondstuk is gericht in de richting van de tapse groef 121.

De brandstofcel 50 is een brandstofcel voor zelfontsteking -dat wil zeggen een brandstofcel die slechts een zelfont-stekingskamer 100 omvat en die geen gebruik maakt van vonkmiddelen (dat wil zeggen van een bougie) of een overeenkomstig uitwendig ontstekingsmiddel dat in directe verbinding staat met de kamer 100.

Er wordt nu verwezen naar de figuren 5-7 en 9, waarbij het cylinderkopsamenstel 128 een deksel 129 omvat die, als hij is verwijderd, de oriëntatie van de gasinlaat of toe-voerkleppen 26 en van de uitlaatkleppen 28 toont met het toorts cel samenstel 50 in het midden daartussen geplaatst. Geharde ringen 130 en 132 zijn aangebracht in de klepzit-tingen 26 en 28.

Zoals het beste kan worden gezien in figuur 8 hebben de zuigers 22 die worden toegepast bij deze uitvinding in hun bovenste eindoppervlak 23 bij voorkeur een afgeknot bolvormige configuratie. De zuiger kan bestaan uit een enkel gietstuk maar kan ook de vorm hebben van twee delen, weergegeven met een stalen kop 142 die is bevestigd aan de romp 140 van de zuiger. Er zijn geschikte afdichtringen 144 aangebracht alsmede een uitvoering van een lager 146 voor de niet getoonde zuigerpen. Deze afgeknot bolvormige zuiger-kop 142 is het voorkeursontwerp voor motoren die geheel met gas werken. In figuur 3 is deze voorkeursuitvoering getoond door middel van een stippellijn die aangegeven is met 23, terwijl de getrokken lijn 23a de zuigerkop aangeeft die normaal wordt gebruikt voor motoren met diesel brandstof .

De dieselinstelling wordt normaal toegepast bij het starten van motoren die geschikt zijn voor twee brandstoffen, zelfs hoewel de half bolvormige zuigerkoppen niet de meest efficiënte variëteit Zijn bij de dieselinstelling, zijn zij aanvaardbaar voor de functie waaraan zij zijn onderworpen, namelijk het starten, opwarmen en het in werking stellen van de motor bij de instelling voor dieselbrandstof. Zelfs als de dieselinstelling wordt toegepast voor het starten, Voor het opwarmen en voor het verkrijgen van volledig vermogen is de toorts cel met vloeibare brandstof nog in werking, om hem schoon te houden hoewel dat niet noodzakelijk is, maar ook om de toorts cel onmiddellijk beschik baar te hebben als de brandstofbron wordt omgeschakeld naar gasvormige brandstof.

Deze uitvinding kan worden toegepast zowel bij een tweetakt motor als bij een viertaktmotor. De diameter van de zuigers die worden toegepast bij zulke motoren zijn in het algemeen in de grootte orde van 14 tot 20 inches, waarbij de specifieke slag niet van primair belang is. In de werking bij de gasvormige instelling wordt de toorts brandstofcel continu ontstoken. Het verdient de voorkeur om een rijk brandstof mengsel toe te passen, hetgeen betekent een verhouding minder dan een 10 op 1 lucht ten opzichte van brandstof, hetgeen wil zeggen dat een voorkeursverhouding 8 op 1 bedraagt. Een arm mengsel zou een luchtverhouding hebben van meer dan 10 tot 1, hetgeen betekent ongeveer 12 tot 1.

Het cetaan gehalte van de vloeibare brandstof moet zodanig zijn dat hij zal ontsteken onder een vooraf bepaalde temperatuur en druk. De ontstekingsverhouding van het gas is zodanig dat het niet onder slechts zulke vooraf bepaalde drukken zal ontsteken en daarom is het noodzakelijk de met vloeibare brandstof te voeden toorts cel toe te passen. De toorts cel en zijn vloeibare brandstof zijn zo ontworpen dat hij zal ontsteken ten gevolge van de druk van de materialen die worden gecomprimeerd in de bovenkamer van de cel. Als hij met behulp van de verbindingsboring 102 tussen de kamer 100 en de hoofdkamer 17 van de zuiger in verbinding staat, ontvangt de toorts cel de hete gecomprimeerde gassen van de compressieslag van de zuiger 22 en deze worden in de kamer 100 gevoerd in een wervelende beweging ten gevolge van de tangentiale opstelling van de boring 102, waarbij de vloeibare brandstof wordt ingevoerd onder een hoek met betrekking tot de stroming van de gecomprimeerde lucht, en zal ofwel ontsteken ten gevolge van de hitte van de lucht of zal ontsteken als hij in contact komt met de wand van kamer 100, en zal onmiddellijk zowel chemisch als thermisch uit de boring 102 stromen en dienst doen om de gecomprimeerde gasvormige brandstof in de hoofdkamer 17 te ontsteken.

Het is belangrijk te herinneren dat het toorts cel samenstel 50 zich uitwendig bevindt en niet een gedeelte vormt van de cylinderkamer, dientengevolge kan de toorts cel worden toegepast als een deel van origineel vervaardigde uitrusting, zowel als beschikbaar voor een relatief eenvoudige bevestiging achteraf voor oudere motoren voor een enkele brandstof, of als verbetering voor andere motoren die geschikt zijn voor twee brandstoffen.

De toorts cel zal eveneens voorzien in een bestuurd brandstofrijk verbranden binnen de toorts cel. (Verbranding met een rijk mengsel is ook een effectief besturingsmechanisme voor bepaalde uitlaatgassen, omvattende oxides van stikstof en omvattende vloeibare brandstoffen.)

De toorts cel zal voorts het gebruik van een zeer geringe hoeveelheid vloeibare brandstof toestaan, daar de werking van de vloeibare brandstof nu kan worden gericht op de eenvoudige ontsteking van het gemakkelijk ontstekende bestuurde mengsel van de toorts cel.

Door toepassing van deze uitvinding is de taak van de energievoorziening voor het ontsteken van het arme mengsel in de hoofdontstekingskamer verschoven van de rechtstreekse inspuiting van vloeibare hulpbrandstof in de verbrandings-kamer naar een toorts cel voor bestuurde verbranding, met energie die overheersend wordt verschaft door gasvormige brandstof en die gemakkelijk kan worden ontstoken met behulp van een kleine hoeveelheid vloeibare hulpbrandstof.

Het schoonhouden van de toorts cel en de toevoer van gasvormige brandstof naar de toorts cel worden bewerkstelligd door drukveranderingen binnen de cylinder van de motor gedurende de expansie- en de compressieslagen, maar hulpmiddelen voor het schoonhouden kunnen worden verschaft door bestuurde of onbestuurde werking van de kleppen en/of poorten, waarbij gebruik wordt gemaakt van gemeenschappelijke of van afzonderlijke bronnen van lucht en van brandstof met betrekking tot de toorts cel, die evenwel niet zijn weergegeven in de tekeningen.

Ontsteking van de toorts cel wordt normaal bewerkstelligd door de inspuiting van een hoeveelheid brandstof (ont-stekingssubstantie) met voldoende vermogen voor zelf-ont-steking (eetaan getal) voor het bewerkstelligen van het starten van de verbranding na binnen brengen in het lucht/-brandstofmengsel van de toorts cel, dat door middel van de compressie van een cylinder is verhoogd tot een bepaalde temperatuur. Ontsteking kan ook worden gestart door contact van de ontstekingssubstantie met het hete oppervlak van de toorts cel. Ook kan enigerlei van verschillende typen van uitwendig van energie voorziene verhittingsorganen worden toegepast.

Brandstofolie met een acceptabel cetaangetal is ten behoeve van de ontstekingssubstantie normaal verkrijgbaar tegen een effectief kostenniveau, maar andere vloeistoffen of gassen kunnen worden gekozen op de grondslag van hun ont-stekingsmogelijkheid, besturingskarakteristieken van de uitlaatgassen en hun economische werking. De geringe hoeveelheid van ontstekingssubstantie die wordt vereist door de toorts cel kan het gebruik van andere stoffen dan de nu conventionele verbrandingsolie in de praktijk nuttig maken.

Een belangrijke verdere toepassing van de uitvinding is de mogelijkheid om lagere compressieverhoudingen van de motor te kunnen toepassen, om geschikt te zijn voor gevoelige brandstof (met een laag octaan getal). De ontstekingsbron (de toorts cel) kan meer of minder afhankelijk worden gemaakt van de hitte die wordt gegenereerd door de compressie en kan daardoor worden afgestemd om te functioneren voor bijzondere toepassingen. De mogelijkheden voor de afvoer van warmte en het gebruik van verwarmingsbronnen die uitwendig van energie worden voorzien, verschaffen een ruime flexibiliteit.

De volledige werking als dieselmotor wordt met deze uitvinding behouden door middel van toepassing van de conventionele inspuit-uitrusting 40, geïnstalleerd in de cylinder-kop 24, en kan worden voorzien van koeling, zoals algemeen bekend, om functionele werking mogelijk te houden bij werking als reserve-instelling. Het gedurende de werking omschakelen naar en van een werking van volledige dieselin-stelling kan standaardprocudures omvatten die algemeen beschikbaar zijn.

Andere wijzigingen en mechanische equivalenten zullen duidelijk zijn voor deskundigen die deze beschrijving lezen in samenhang met de toegevoegde conclusies, en het is de bedoeling dat de conclusies zo ruim worden gelezen als is toegestaan ten opzichte van de bestaande stand van de techniek.

Claims

1. Motor geschikt voor twee brandstoffen, zijnde een zuigermotor die geschikt is voor de toepassing van zowel gasvormige brandstof als ook van vloeibare brandstof, gekenmerkt door een uitwendig opgestelde toorts cel (torch cell) (50) voor de ontsteking van de gasvormige brandstof.

2. Motor geschikt voor twee brandstoffen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de uitwendig opgestelde toorts cel (50) is voorzien van een poort-middel (102) om een verbinding te vormen met de tenminste een cylinder (16) van de motor geschikt voor twee brandstoffen, en dat de toorts cel is voorzien van een kamer (100) voor zelf-ontsteking.

3. Motor geschikt voor twee brandstoffen volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de kamer (100) voor zelf-ontsteking een volume heeft van 1 tot 25% van het volume van de kamer van de hoofdcylinder, gemeten als de cylinder (22) in de cylinderkamer (17) -“slch aan de bovenzijde van de slag van de cylinder bevindt.

4. Motor geschikt voor twee brandstoffen volgens een van de conclusies 1-3, waarbij de toorts cel (50) uitwendig van energie voorziene verhittingsorganen omvat voor het verhogen van de temperatuurgradiënt in het inwendige oppervlak van de toorts cel, die dienst doen voor het starten van de ontsteking bij contact van de vloeibare brandstofsubstantie met het kameroppervlak van de toorts cel.

5. Motor geschikt voor twee brandstoffen volgens een van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de toorts cel (50) een inwendige, in zijn algemeenheid uit delen samengestelde bol-paraboloïde-vormige zelf-ontstekingskamer (100) omvat, een doorgang (102) die een verbinding vorm tussen de toorts cel kamer (100) en de hoofdkamer (17) van de cylinder (16) in een zuigermotor, gevormd door een zuiger (22) en cy1inderwanden en een cylinderkop (24) als de zuiger zich in zijn bovenste positie bevindt volgend op de compressieslag, en een middel (80) voor het binnenvoeren van vloeibare brandstof in de kamer (100) van de toorts cel, in de bovenste positie van de compressieslag.

6. Motor geschikt voor twee brandstoffen volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de doorgang (102) die een verbinding vormt met de kamer (100) van de toorts cel in wezen tangentiaal is opgesteld met betrekking tot de kamer van de cel, waarbij lucht die door de zuiger is gecomprimeerd en via de doorgang in de kamer van de toorts cel wordt gevoerd daarin wordt gewerveld.

7. Motor geschikt voor twee brandstoffen volgens een van de conclusies 1-6 waarbij het toorts cel samenstel (50) een inspuitmiddel (80) omvat om de vloeibare brandstof in de kamer (100) van de toorts cel binnen te voeren, welk inspuitmiddel (80) onder een hoek is opgesteld met betrekking tot de axiale diametrale plaatsing van de kamer (100) van de toorts cel.

8. Motor geschikt voor twee brandstoffen volgens conclusie 7, waarbij het inspuitmiddel is geplaatst onder een hoek tussen vier en vijf graden ten opzichte van de as van de kamer van de toorts cel.

9. Motor geschikt voor twee brandstoffen, namelijk gasvloeistof, volgens een van de conclusies 1-8, welke motor een veelheid cylinders heeft en waarbij iedere cylinder een zuiger heeft, twee inlaatkleppen, twee uitlaatkleppen en een eerste inspuitorgaan voor vloeibare brandstof, met het kenmerk dat: tenminste een toorts cel (50) voor brandstof werkzaam is verbonden met tenminste een cylinder (16) , de toorts cel aan een einde ervan een mondstuk (90) voor de toorts cel vertoont en dat het andere einde geschikte middelen heeft om de toorts cel te verbinden met een brandstof-toevoer, een tweede inspuitorgaan (80) voor brandstof is aangebracht in de toorts cel onder een vooraf bepaalde hoek ten opzichte van een as van de toorts cel, de toorts cel een zelfontstekingskamer (100) bepaalt, het tweede inspuitorgaan voor brandstof met behulp van een doorgang (70) van het mondstuk van het inspuitorgaan in werkzame verbinding staat met de zelfontstekingskamer, de doorgang (70) van het mondstuk van het inspuitorgaan de zelfontstekingskamer (100) onder een vooraf bepaalde hoek ten opzicht van de genoemde as binnentreedt, en een doorgang (102) van het mondstuk van de toorts de zelf-ontbrandingskamer (100) verbindt met de cylinder (16) onder een vooraf bepaalde hoek ten opzichte van een bovenste inwendige gedeelte van een cylinderkop (24)

10. Motor volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de toorts cel aan zijn genoemde ene einde een massief gedeelte (62) vertoont, — welk massief gedeelte een eerste en een tweede einde heeft, - dat een doorgang (70) van het inspuitorgaan is gevormd in dit massieve gedeelte, - welke doorgang (70) van het inspuitorgaan zodanige afmetingen vertoont dat het het tweede inspuitorgaan (80) voor brandstof onder een vooraf bepaalde hoek ten opzichte van de as van de toorts cel houdt, waarbij het tweede einde het mondstuk van de toorts vertoont en in zijn algemeenheid een segment van een bolvormige holte (52) bepaalt, waarbij het bolvormige gedeelte werkzaam is verbonden met de doorgang van het mondstuk van het inspuitorgaan en is gecombineerd met een in zijn algemeenheid uit een gedeelte van een paraboloïde gevormde holte (93), die complementair is aan het segment van de bolvormige holte, voor het vormen van de zelfontstekings-kamer (100) die in hoofdzaak een vorm vertoont, samengesteld uit delen van een bol-parabolo-ide, en dat de doorgang (102) van het mondstuk van de toorts via het deelvlak (95) van de als een deel van een paraboloïde gevormde holte (93) in verbinding staat met de zelfonstekingskamer (100) .

11. Toorts cel voor brandstof ten behoeve van een motor die tenminste een cylinder vertoont en waarbij aan deze ene cylinder een zuiger werkzaam is bevestigd, alsmede tenminste een inlaatklep, tenminste een uitlaatklep en een eerste inspuitorgaan voor brandstof, gekenmerkt doordat: de toorts cel (50) een mondstuk (90) van de toorts cel vertoont aan een einde ervan waarbij het andere einde geschikte middelen heeft om de toorts cel te verbinden met een brandstoftoe-voer, een tweede inspuitorgaan (80) voor brandstof aangebracht in de toorts cel onder een vooraf bepaalde hoek ten opzichte van een as van de toorts cel, de toorts cel een zelf-ontstekingskamer (100) bepaalt, het tweede inspuitorgaan (80) voor brandstof in werkzame verbinding staat met de zelfont-stekingskamer door middel van een doorgang (70) voor het mondstuk van het inspuitorgaan, de doorgang (70) voor het mondstuk van het inspuitorgaan de zelfontstekingskamer (100) binnentreedt onder een vooraf bepaalde hoek met betrekking tot de genoemde as, en een doorgang (102) van het mondstuk van de toorts de zelfonstekingskamer (100) verbindt met de cylinder onder een vooraf bepaalde hoek ten opzichte van een bovenste inwendig gedeelte van een cylinderkop (24).

12. Toorts cel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de zelfontstekingskamer (100) van de toorts cel aan een einde een werkzaam verbonden doorgang voor een inspuitorgaan vertoont, de doorgang (70) voor het inspuitorgaan zodanig is gevormd dat hij het tweede inspuitorgaan (80) voor brandstof onder een vooraf bepaalde hoek ten opzichte van een as van de toorts cel vasthoudt, - dat het ene einde van de zelfontstekingskamer in zijn algemeenheid de vorm (52) heeft van een segment van een bol waarbij het bolvormige gedeelte werkzaam is verbonden mét de doorgang (70) voor het mondstuk van het inspuitorgaan, en aan het andere einde een in zijn algemeenheid een gedeelte van een paraboloïde vorm (93) vertoont die complementair is aan het uiteinde van het deel van de bol, ten behoeve van het vormen van een in zijn algemeenheid uit delen samengestelde bol-paraboloïde vormige zelfon-stekingskamer (100) en — dat de doorgang (102) voor het mondstuk van de toorts in verbinding staat met de zelfontstekingskamer (100) door middel van het deelvlak (95) van het deel van een paraboloïde.

13. Cylinderkop (24) voor een motor met een veelheid van cylinders en waarbij aan iedere cylinder tenminste een inlaatklep en tenminste een uitlaatklep werkzaam is verbonden, gekenmerkt door middelen voor het erop aanbrengen van tenminste een van de toorts cellen van de conclusies 11 of 12.

14. Cylinderkop volgens conclusie 13 voor motoren geschikt voor twee brandstoffen, met name gasvormige-vloeibare brandstoffen, die een veelheid van cylinders vertoont en waarbij aan elke cylinderkop twee inlaatkleppen, twee uitlaatkleppen en een eerste inspuitorgaan voor vloeibare brandstof werkzaam zijn verbonden, gekenmerkt door: twee toorts cellen (50) voor vloeibare brandstof die werkzaam zijn verbonden met de cylinderkop (25), welke toorts cellen (50) werkzaam zijn verbonden met de cylinderkop in de nabijheid van een omtrek van de cylinderkop en elk zijn aangebracht tussen een inlaatklep (26) en een uitlaatklep (28) , welke toorts cel een in zijn algemeenheid buisvormig inspuitlichaam (60) vertoont met een massief gedeelte (62) aan een einde ervan, terwijl het andere einde geschikte middelen heeft om het buisvormige lichaam af te sluiten en om het buisvormige lichaam te verbinden met een toevoer van vloeibare brandstof, dat het massieve gedeelte een eerste en een tweede einde vertoont, welk eerste einde in verbinding staat met het buisvormige inspuitlichaam, dat in het massieve gedeelte een doorgang (70) voor een inspuitorgaan is gevormd, welke doorgang voor een inspuitorgaan een zodanige vorm heeft dat het een tweede inspuitorgaan (80) voor vloeibare brandstof kan vasthouden onder een vooraf bepaalde hoek ten opzichte van een as van het buisvormige lichaam, welke tweede inspuitorgaan (80) is aangebracht in het buisvormige inspuitlichaam (60) en in de doorgang (70) voor het inspuitorgaan, welke tweede einde een in zijn algemeenheid half bolvormige holte (52) bepaalt, welke half bolvormige holte (52) een vooraf bepaald volume heeft en in zijn algemeenheid symmetrisch is gevormd ten opzichte van de as van het buisvormige lichaam, dat het tweede brandstof inspuitorgaan een mondstuk (84) vertoont, welk mondstuk (84) van het inspuitorgaan door middel van een doorgang (70) voor het mondstuk van het inspuitorgaan in werkzame verbinding staat met de half bolvormige holte (52), - welke doorgang (70) voor het mondstuk de half bolvormige holte binnentreedt onder een vooraf bepaalde hoek met betrekking tot de genoemde as, dat een mondstuk (90) van de toorts afdichtbaar (104) is verbonden met het genoemde tweede einde, welke mondstuk (90) van de toorts een uit een deel van een paraboloïde gevormde holte (93) van het mondstuk bepaalt dat aangepast is aan de half bolvormige holte (52) ter vorming van een gecombineerde in zijn algemeenheid uit delen samengestelde bol-paraboloïde zelfont-stekingskamer (100), en een doorgang (102) van het mondstuk van de toorts die de zelfontstekingskamer (100) onder een vooraf bepaalde hoek tot het bovenste inwendige gedeelte van de cylinderkop (24) verbindt en die is gericht naar een inwendig gedeelte van de cylinderkop waarin een tapse groef (121) is gevormd, die taps verloopt vanaf de doorgang (102) van het mondstuk van de toorts.

15. Verbeterde werkwijze van verbranding voor een zuiger-motor die geschikt is voor twee brandstoffen, vertonende de stappen van het invoeren van een gasvormig brandstofmengsel in de kamer van een cylinder van de motor, het comprimeren van het gasvormige brandstofmengsel door middel van een heen en weer gaande zuiger in de cylinder, het ontsteken van het gecomprimeerde brandstofmengsel bij de bovenste positie van de compressieslag in de cylinderkamer, gekenmerkt door het ontsteken van het gecomprimeerde brandstofmengsel met behulp van een toorts cel voor brandstof die uitwendig van de cylinder is opgesteld, welke toorts cel een zelfontstekingskamer bevat.

16. Verbeterde werkwijze volgens conclusie 15 gekenmerkt door het omvatten van de stap van 'het invoeren van een gedeelte van het gecomprimeerde gasvormige mengsel in de toorts cel via een poortmiddel dat in verbinding staat met de cylinderkamer, en het dan invoeren van een vloeibare brandstof voor zelfont-steking in de cel, ten behoeve van het ontsteken van de vloeibare brandstof bij contact met het gecomprimeerde mengsel, en het ontsteken van het gecomprimeerde gasvormige mengsel in de cylinder kamer via het genoemde poortmiddel.

17. Werkwijze volgens conclusie 15 met het kenmerk, dat het gasvormige mengsel in de cylinderkamer bestaat uit een brandstofarm mengsel ter verzekering van volledige verbranding van dit gasvormige mengsel.

18. Verbeterde werkwijze volgens conclusie 15 of 16, met het kenmerk, dat de motor een of meer cylinders vertoont en een of meer toorts cellen, waarbij de hoeveelheid van brandstof ten behoeve van zelfont-steking die wordt ingevoerd in de zelfontstekingskamer van de toorts cel of cellen een fractie is van een procent tot vijftig procent van de totale brandstof die door de motor wordt gebruikt, afhankelijk van de relatieve afmetingen, de geometrie en het aantal zelfontstekingskamers.

19. Werkwijze volgens een van de conclusies 15-17, met het kenmerk, dat de toorts cel een in wezen bolvormige kamer omvat, waarbij de poortmiddelen tangen-tiaal zijn opgesteld met betrekking tot de kamer van de toorts cel ter verkrijging van een wervel effect in het gecomprimeerde gasvormige mengsel dat wordt binnen gevoerd in de kamer van de toorts cel vanuit de kamer van de cylinder, waarbij de brandstof in het gecomprimeerde wervelende gasvormige mengsel wordt binnengevoerd onder een vooraf bepaalde hoek, om zich te verenigen met de stroming daarvan en om na ontsteking volledige verbranding te verzekeren.

20. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de vooraf bepaalde hoek tussen vier en vijf graden schuin staat ten opzichte van de as van de kamer van de toorts cel, waardoor verzekerd is dat dat de brandstof volledig mengt met het gecomprimeerde gasvormige mengsel dat is binnen gevoerd via het poortmiddel.