<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
EMI1.2
<Desc/Clms Page number 2>
wird, desto mehr wird auch der Verbrennungsvorgang beschleunigt und umgekehrt. Findet schliesslich die Einspritzung m das brennende Gemisch selbst statt, so ist selbstverständlich r' 'Windgeschwindigkeit am grössten und die Verbrennungsdauer am kleinsten. Wenn noch berücksichtigt wird, dass auch die Einblasespannung und mit dieser die Einblasegeschwindigkeit if imerhalb weiter Grenzen verändert werden kann, so wird durch diesen Umstand der Regelungs- bei.'h der Verbrennungsdauer noch erheblich erweitert.
Eine derartige Regelung der Verbrennungsdauer von Luft-Brennstoffgemischen ist beispielsweise bei Gaspumpen und bei allen Verbrennungskraftmaschinen und Gasturbinen erwünscht, bei denen die Energiegewinnung durch Verpuffung eines Luft-Brennstoffgemisches eingeleitet wird. Bei den bisher üblichen Arbeitsprozessen, bei denen die Dauer der Verpuffung hauptsächlich der Zimdungsgeschwindigkeit des Gemisches überlassen bleibt, steht die Verbrennungsdauer in den meisten Fällen nicht im Einklang mit der Forderung eines möglichst hohen thermischen Wirkungsgrades.
So ist zumeist die Verbrennungsdauer des Gemisches zu lang, weshalb man bekanntlich gezwungen ist, durch sogenannte,, Vorzündungen" für eine genügende Verbrennung des Gemisches in der Nähe des Hubendes, also im Bereiche des aus thermischen Gründen erforderlichen kleinsten Volumens, zu sorgen. Eine Verkürzung der Verbrennungsdauer findet jedoch durch solche Vorzündungen nicht statt. Dagegen heben neuere Untersuchungen gezeigt, dass giesse Vorzündungen den Wirkungsgrad ungünstig beeinflussen. So ist im besonderen bei jeder
EMI2.1
das bekannte Nachbrennen eine erhebliche Verschlechterung des thermischen Wirkungsgrades auftritt.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und verbessert die Wärmeausnutzung noch durch den. Umstand, dass die eingespritzte Luft Wärme aufnimmt, die diese Luft bei der nach- herigen Expansion im Arbeitszylinder in äussere Arbeit umsetzt.
Es ist bekannt, dass ein grosser Teil der durch die Verbrennung erzeugten Wärme aus Betriebsrücksichten ins Kühlwasser abgeführt werden muss. Wird jedoch ein Teil dieser Wärmemenge von der eingespritzten Luft aufgenommen, so wird nicht nur eine Ersparnis an Kühlwasser, sondern auch eine Erhöhung der Leistung erzielt. Versuchsmässig zeigt sich d : ose
EMI2.2
linie. Schliesslich kann auch die Anordnung so getroffen werden, dass die eingespritzte Luft gezwungen wird, hauptsächlich die Zylinderwandungen zu umspülen. In einem solchen Falle
EMI2.3
Temperatur gegen die Wandungen abnimmt, wodurch die ins Kühlwasser abgeführte Wärmemenge noch mehr verkleinert und der thermische Wirkungsgrad verbessert ; verdex ann.
Es muss noch ausdrücklich auf den Umstand hingewiesen werden, dass durch Ansaugen eines entsprechend verdünnten Brennstoffgemisrhes die oben erwähnten Vorteile nicht erzielt
EMI2.4
der Wirkungsgrad. sich bedeutend verschlechtert.
Als ein weiterer Nachteil, der bei dem bisher üblichen Arbeitsprozess nicht vermieden werden kann und der insbesondere bei Benzinmotoren störend auftritt, ist der Umstand anzuführen, dass wegen der Gefahr von Selbstzündungen, der Kompressionsdiuck nicht über un-
EMI2.5
erlaubt, wird die Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades erklärlich.
Der bei den üblichen Ausführungsformen von Wärmekraftmaschinen während des Ansaughubes bewirkte Wirbelzustand des BrennstoS-Luftgemisches kann die gewünschte Regelung der Verbrennungsdauer nicht erzielen, weil einerseits die Zeitdauer zwischen diesem Wirbelzustand und dem Zündbeginn nicht geändert werden kann, andererseits die erteilte Wirbel-
EMI2.6
Widerstände bedingte schnelle Abnahme der Wirbelgeschwindigkeit viel zu lang ist, um während der Verbrennung mit Et folg wirksam sein zu können, wie dies die erforderlichen starken Vor- zündungen zeigen.
Da die Erzeugung der erforderlichen Einspritzdruckluft mit Arbeitsaufwand verbunden ist, so ist eine Verkleinerung der Einspritzmenge zweckmässig. Es empfiehlt sich daher die erzeugte
Druckluft vor dem Einblasen vorzuwärmen, um deren Volumen zu vergrössern. Allerdings wird dadurch die kühlende Wirkung der Einspritzluft verringert, was jedoch in Hinblick auf die geringere Verbrauchsmenge nicht ins Gewicht fällt. Die in vorliegender Erfindung vorgesehene Veränderlichkeit des Einblasezeitpunktes bietet noch den weiteren Vorteil, das Anlassen der Maschine durch diese Einblasedruckluft vornehmen zu können.
Zu diesem Zwecke ist es nur erforderlich, den Einblasezeitpunkt in den Expansionshub des Kolbens so lange zu verlegen, I) die Maschine genügend Bewegungsenergie aufgenommen hat, um bei normalem Einblase-
EMI2.7
<Desc/Clms Page number 3>
In den Ausführungsbeispielen ist die Anwendung des angegebenen Vetfahrens an Wärme, kraftmaschinen erläutert, und zwar stellt Fig. 1 den Längsschnitt des Arbeitszylinders einer im Viertakt arbeitenden ortsfesten Maschine vor, an deren Zylinderdeckel das Einspritzventil E angestellt ist. Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Zylinderdeckels mit dem Einspritzventil und dessi ! Steuerung. Sowohl das Einlassventil m für das Luft-Brennstoffgemisch, als auch das Aus'a''y/entil für die Verbrennungsrückstände sind in der üblichen Weise an der Zylinderwand des Ver'fennungsraumes angebracht.
Fig. 3 zeigt den Längsschnitt des Arbeitszylinders einer Flugzeug- oder Automobilmaschine, dem ebenfalls die Anbringung des Einspritzventiles und dessen Steuerung 3U entnehmen ist.
Die Fig. 4 und 5 zeigen den Querschnitt dieses Zylinders und zwei verschiedene Aus- führungsformen der Einspritzdüse im Längsschnitt : Fig. 6 zeigt den Längsschnitt eines Arbeitszylinders, bei dem jedoch das Einspritzventil nicht am Zylinder sondern in der Nähe der Steuerwelle W angeordnet ist. Die Anordnung der Rohrleitungen (g, R, T und Tl) sowie die Anwärmevorrichtung der Einspritzluft durch die im Auspuffrohr sangebrachte Rohrscblange r ist
EMI3.1
Steuervorrichtung.
Legt man dem Arbeitsprozess den üblichen Vieltakt zu Grunde, so erfolgt das Ansaugen des Luft-Brennstossgemisches bei der Bewegung des Kolbens K im Sinne des Pfeiles 1 (Fig. 1.
3 und 6). Beim nächsten Kolbenhub in der Richtung des Pfeiles 2 wird das Gemisch verdichtet.
EMI3.2
vorrichtung (Steuerwelle W, Nocken N. Steuerhebel H bzw. Steuerstange F und Winkelhebei Z die Ventilspindel 8 das Druckluftventil, wodurch die durch das Rohr R zuströmende Einblaseldft
EMI3.3
wodurch die den eigentlichen Arbeitshub einleitende Drucksteigerung den Kolben in der Pfeilrichtung 1 bewegt. Sowohl dieser Expansionshub als der darauffolgende Auspufhub unterscheidet sich nicht von jenem des üblichen Viertaktes.
Je nach der Lage des Einblaseventiles und der Form der Düse kann die Einspritzung entweder im Wesen zentral erfolgen, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, wodurch zuerst die zentralen
EMI3.4
der Zylinderw nde bzw. längs der Wände des Verbrennungsraumes geführt werden, wie dies eine nach den Fig. 3. 4 und 5 ausgebildete Düsenform gestattet.
Im letzteren Falle werden die Zylinderwände nachhaltiger gekühlt als im ersteren, wodurch die durch die äussere li
EMI3.5
nach den Fig. 3 und 4 : wird die gewünschte Spülung der Wände durch die Düsenform D erreicht, in der der Luftstrahl aus der Richtung-Y in die Richtung Y. und zwar ungefähr parallel zur Lenachbarten Wand abgelenkt wird. wogegen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 der Luftstrahl ohne wesentliche Ablenkung durch die Düse geleitet werden kann, weil die Düsenachse A-B in die Nähe der Zylinderwand und ungefähr tangential zu dieser gelegt wurde.
Da, wie erwähnt, die Verbrennungsdauer des Gemisches vom Einspritzzeitpunkt abhängt, so kann es unter Umständen zweckmässig sein, den Einspritzzeitpunkt auch während des
EMI3.6
barkeit des Drehzapfens P des Steuerhebels H mittels des Schlittens Q der Schraubenspindel. 1. 11 und des Handrades G vorgesehen. Die durch die Drehung des Handrades G bewirkte Verschiebung des Schlittens Q im Sinne des Doppelpfeiles 3 hat daher die gewünschte Veränderung des
EMI3.7
bzw. linksgängiges Gewinde versehen sind. Eine Verschraubung dieser Schraubenbolzen in 'den Enden der Steuerstange F bringt die gewünschte Längenänderung dieser Stange hervor.
Durch eine solche Änderung kann jedoch auch die Hubhöhe der Ven1. ilspindel S und damit auch die Menge der Einblaseluft während des Betriebes geändert werden, wodurch auch eine An- passung der Maschineuleistung an den jeweiligen Kraftbedarf erzielt wird.
Befindet sich das Einblaseventil am Arbeitszylinder (Fig. 1 bis 3), so ist die Lage der 'Steuerwelle von der Lage des Einblaseventiles nicht mehr unabhängig, was die zweckmässige
Anordnung der Steuervorrichtung sehr erschwert. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist dieser Übelstand dadurch vermieden, dass das Einspritzventil E in unmittelbare Nähe der Steuer- welle IF gebracht wurde. Die durch die Auspuffgase vorgewärmte Einspritzluft gelangt durch das Rohr R, das Ventil E, die Rohrleitung T und Düse D in den Zylinder.
Durch entsprechende ) Krümmung des Rohres T ist jede für die Einspritzung der Luft geeignete Stelle des Arbeits-
EMI3.8
Einblasestellen, wie dies beispielsweise in Fig. 6 durch das Rohr ? \ und die Düse D, n gedeutet ist.
<Desc/Clms Page number 4>
Die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 geschilderte Verstellbarkeit des Einspritzzeitpunktes kann auch zum Anlassen der Maschine benutzt werden, wenn der mit dem Drehzapfen P
EMI4.1
er.. während d s Expansionshubes des Kolbens gehoben wird. In diesem Falle findet das Ein- stroTnen dor Luft erst bei der Bewegung des Kolbens im Sinne des Pfei ! es jf statt, wodurch die ohne Ankurbelung in Gang gesetzt werden kann. im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 ist die Einspritzvorrichtung ebenfalls als Anlassvorrichtung ausgebildet. Die erforderliche Verstellung des Einspritzzeitpunktes wird
EMI4.2
schiebung des Nockens auf der mit Schraubengängen a versehenen Steuerwelle If eingeleitet werden kann.
Die Lnbetriebsetzung der Maschine erfolgt daher in der Weise, dass der Nocken durch Verschiebung des Schleifringes b im Sinne des Pfeiles 4 in die gewünschte Anlassstellung gedreht wird. Im Falle einer Vier-oder Mehrzylinderanordnung genügt nunmehr die Öffnung
EMI4.3
und die Düse D in den Arbeitszylinder einzuführen und die Maschine in Gang zu bringen. Bei einer geringeren Zylinderzahl wird in den meisten Fällen eine Verdrehung der Kurbelwelle bis zu der gewünschten Kolbenstellung notwendig sein. Für normalen Betrieb wird nunmehr der Nocken N durch Verschiebung des Schleifringes b im Sinne des Pfeiles 5 in die geschilderte Einspritzlage zurückgedreht.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wurde das Einlassventil m und das Auslassventil n im Zylinderdeckel untergebracht und die Auspuffrohrleitung s angedeutet. Falls eine vorherige Erwärmung der Einspritzluft vorgesehen ist, so ist es zweckmässig, die heissen Auspuffgase dazu zu benutzen. Zu diesem Zwecke wird eine Rohrschlange r vorgesehen, durch die die von der Rohrleitung 9 kommende Luft strömen muss, bevor, ive in erwärmtem Zustande in den Arbeitszylinder gelangen kann.
EMI4.4
von Brennstoff-Luftgemischen ist keinesfalls auf eine bestimmte Alt und Beschaffenheit des Brennstoffes beschränkt. Ebensowenig ist diese REgelung an einen bestimmten Arbeitsprozess gebunden.
Es kann somit das angegebene Verfahren auch beispielsweise bei Zweitaktmaschinen oder zur Regelung der Verbrennungsdauer in den Explosionskammern von Gasturbinen, Gaspumpen und dgl. verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
EMI4.5