DE929884C

DE929884C - Verfahren zur Herstellung zuendfaehiger Schweroeldampf-Luft-Gemische in Brennkraftmaschinen

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.
Dies .spei für beide Arten von Fällen nacheinander erläutert.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Brennstoffverbrauch liegt daher auch in der Mitte zwischen dem Ottomotor und dem Dieselmotor, wie in Abb. i dargestellt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung zündfähiger Schweröläampf-Luft-Gemische zur Verbrennung unter Überdruck in niedrig verdichtenden Brennkraftmaschinen, bei dem der flüssige Brennstoff in Kapilllarräumen auf höheren Druck als den Kompressionsdruck und auf höhere Temperatur als die Kompressionstemperatur gebracht wird, beim Übertritt in den Kompressionsraum verdampft und mit der in diesem befindlichen Luft gemischt wird, worauf die elektrische Zündung eintritt, nach Patent 9o5 9o2, dadurch gekennzeichnet, daß ein besonders zündwilliges Gemisch in der Nähe des elektrischen Funkens mittels starker, Wörtlicher Aufheizung des Gemisches an der Zündvorrichtung gebildet wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Teillast mit wesentlich ärmeren Gemischen als bei Vollast gefahren und die unmittelbar an der Funkenstrecke liegenden, aus Brennstoffdampf und Luft bestehenden GemIschbeile einer Wörtlichen Erwärmung unterworfen werden, die sie für den Funken zündbereit macht. 3. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß bei allen Belastungen mit annähernd gleichbleibender Luftmenge gefahren wird. q.. Brennkraftmaschine für das Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung zur örtlichen Erwärmung des Raumes unmittelbar um die Funkenstrecke. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung an der Zündkerze befestigt ist. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung als insbesonders durchbrochenes Heizrohr ausgebildet ist. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines möglichst reichen Gemisches an der Stelle der örtlichen Erhitzung der Verdampfer an einer Querschnittsverengung zwischen Kolben und Ventilen angeordnet ist. B. Brennkraftmaschine nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer selbst die Querschnittsverengung bildet. 9. Brennkraftmaschine nach Anspruch q. mit seitlich stehend angeordneten Ventilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer waagerecht in dem Raum zwischen Kolben und Ventilen angeordnet ist. io. B@rennkraftmaschine nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung des Verdampfers, daß die Auspuffgase nach Durch-!streichen der Querschnittsverengung auf dem Weg bis zum Auspuffventil an dem Verdampfer entlang . streichen. i i. Bnennkraftmaschirne nach Anspruch 7 mit hängend angeordneten Ventilen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kolben und Ventilen eine Zwischenwand etwa in Form einer Platte aus hochhitzebeständigem Stahl mit einem Durchgangsquerschnitt eingebaut ist, der zumindest gleich dem Ventildurchgangsquerschnitt ist und oberhalb dessen sich Verdampfer und Zündvorrichtung befinden. 12. Brennkraftmaschine nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer winkelförmig ausgebildet ist, .an dem Durchgangsquerschnitt liegt und .seinen Dampfstrahl unmittelbar auf die Zündkerze richtet.