DE306418C - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausführungsform des Arbeitsverfahrens des Patents 302450. Dieses Arbeitsverfahren bezweckt, unter Anwendung eines schwer siedenden Wärmeträgers,

.5 der innerhalb bestimmter Temperaturgrenzen die Kühlmäntel von Verbrennungskraf tmaschinen durchstreicht, Abwärme in den motorischen Prozeß der Verbrennungskraftmaschine zurückzuführen, um auf diese Weise deren Prozeß günstiger zu gestalten. - Die Abwärme wird dadurch zurückgeführt, daß Brennstoff, Luft oder Gemisch vor der Einführung in den Zylinder vorgewärmt wird.

Die Erfindung will nun das ursprüngliche Arbeitsverfahren verbessern dadurch, daß durch die Vorwärmung des Brennstoffes und der Luft im Zylinder währeud der Ansaug- und der Verdichtungsperiode der Zünddruck beeinflußt wird. Bekanntlich setzt die Selbstzündung bei Verbrennungsmotoren bei einem bestimmten Brennstoff, bei einem ganz bestimmten Druck ein, weil sich infolge der Kompression die Luft-' bzw. das Brennstoffluftgemisch erwärmt, so daß schließlich die Selbstzündungstemperatur entsteht. Diese Selbstzündungstemperatur bzw. der die Entzündung bewirkende Druck soll nun gemäß der Erfindung unter Zuhilfenahme des kreisenden, sch wer siedenden Wärmeträgers so beeinüußt werden, daß er für Brennstoffe jeglicher Art auf ein gewünschtes. Maß gebracht oder gehalten werden kann,.

An sich sind Verbrennungskraftmaschinen bereits bekannt geworden, bei denen an den Auspuffleitungen zu diesem Zweck oder durch das Kühlwasser die Luft vorgewärmt wurde. Die Nachteile dieser Beheizungsarten sind bekannt. Die Vorteile der neuen Beheizungsart bestehen nun darin, daß man sowohl der Luft wie auch dem Gemisch, gegebenenfalls innerhalb ganz bestimmter Grenzen, während der Ansaug- und der Verdichtungsperiode dem schwer siedenden Wärmeträger entnommene Abwärme zuführen kann. .

In der Zeichnung möge das Wesentliche der Erfindung angedeutet werden. .

Wenn man beispielsweise' in einem Luftkompressionszylinder Luft isothermisch komprimiert, indem man sie vom Punkte I aus mit einer Anfangstemperatur von 20 ° zusammenpreßt, so wird sie im Punkte III bei, einem beliebigen Druck % die Temperatur von 20 ° beibehalten haben. Würde man dieselbe Luftmenge vom Punkte I aus adiabatisch komprimieren, so wird sie beim Drucke χ im Punkte IV nicht eine Temperatur von 20 ° , sondern eine Temperatur von z. B. 500 ° besitzen.

Würde man nun bei demselben Luftkompressor Kaltwasserkühlung mit einer mittleren Temperatur von etwa 20 ° anwenden, so wird beim Druck jx nicht eine Temperatur von 500° erhalten, sondern man'müßte, um auf. die Temperatur' von 500 ° zu kommen, ent-

sprechend höher komprimieren, beispielsweise bis zum Druck c. Im Punkte V der Kurve I bis V läge dann die Temperatur von 500 °. ^s Mit anderen Worten: Würde bei 500 ° "die Selbstzündung einsetzen, so wird bei Kaltwasser kühlung ein höherer Druck erforderlich, um die Selbstzündung zu erreichen, als wenn , man adiabatisch komprimiert.

Würde rn_an nun die Mäntel statt mit Wasser von 20° mit einer Kühlflüssigkeit durchströmen lassen, deren Temperatur sehr hoch läge, es möge der extreme Fall angenommen werden, daß diese Temperatur über 500 ° läge, so wird die Kompressionskurve verlaufen von I nach VI, wie punktiert gezeichnet.

* Da nun durch die Wandungen des Zylinders des Luftkompressors. Wärme zugeführt wird, so wird der Kompressionsdruck, bei welchem die Selbstzündungstemperatur eines Brennstoffluftgemisches von 500° erreicht wird, tiefer liegen, wie bei adiabatischer Kompression, also tiefer wie der Druck χ sein. Der Druck möge mit y bezeichnet werden. Dieser Druck wird um so niedriger sein, je heißer das Kühlmittel durch die Kühlmäntel fließt. ■

Des ferneren könnte man aber auch Luft oder ein Brennstoffluftgemisch schon vor dem Eintritt in den Zylinder an dem heißen Kühlmittel auf eine bestimmte Temperatur, vorwärmen, entsprechend Patent 302450, beispielsweise auf die Temperatur 200 ° im Punkte II. Verdichtet man dieses vorgewärmte Gemisch, so wird die Temperatur von 500 ° bereits bei dem geringen' Druck ζ im Punkte VII er-. · .. reicht sein. ...

Mit anderen Worten: Wenn die Temperatur von 500⁰ die Selbstzündungstemperatur eines Brennstoffluftgemisches darstellt, so wird man es in der Hand haben, den Druck für diese Selbstzündungstemperatur herabzusetzen, einerseits, indem man die Zylindermäntel mit sehr hoher Temperatur kühlt, anderseits, indem man die Luft oder das Gemisch an der heißen Kühlflüssigkeit schön außerhalb des Zylinders im Sinne des Patentes 302450 vorwärmt.

Die, Verhältnisse sind bei Verbrennungsmaschinen nicht ganz so wie bei Luftkompressoren. Sie verschieben sich naturgemäß in gewissen Grenzen, beispielsweise durch das Nachströmen der Wärme, welche die Zylinderwandungen im Augenblick der Verbrennung, aufgenommen haben und die sie in den anderen Hubphasen wieder, teils an das Kühlmittel, teils an das Gemisch abgeben. Immerhin hat man es in der Hand, innerhalb beliebiger Temperaturzonen am heißen, schwersiedenden Kühlmittel nicht nur die Luft oder das Gemisch entsprechend Patent 302450 außerhalb des Zylinders auf ganz bestimmte . Anfangstemperatur durch Abwärme .vorzuwärmen, sondern auch die Wandungen der Verbrennungskraftmaschine durch das heiße Kühlmittel innerhalb bestimmt gewollter Grenzen, während gewisser . Phasen des Prozesses, so zu beeinflussen, daß Wärme an die Luft oder an das Gemisch vom Kühlmittel in den . Verbrennungsraum abgegeben wird, so daß der Zünddruck je nach der Einstellung der Wärmeabgabe in beliebiger Begrenzung reguliert werden kann. Das heiße Kühlmittel gestattet also sowohl außerhalb wie innerhalb des Zylinders Brennstoff oder das Gemisch in beliebigen Grenzen vorzuwärmen und somit den Zünddruck in beliebigen Grenzen zu verändern. .

Man hat es also in der Hand,- ζ. Β. Explosionsmaschinen zu konstruieren, die bei einem verhältnismäßig geringen Zünddruck an einem bestimmt- gewollten Punkte der Kompression die Selbstzündung ergeben. Man kann bei diesen Explosionsmaschinen ganz willkürlich durch Veränderung der Kühlmitteltemperatur Frühzündung oder Spätzündung erzielen, ohne daß man dazu irgendwelcher. Zündkerzen benötigte. Des - ferneren kann man bei Gleichdruckmotoren erreichen, daß schon bei verhältnismäßig . niedrigem Druck der eingeführte Brennstoff sich entzündet. Daraus ergeben sich verhältnismäßig leicht gebaute Gleichdruckmaschinen (Dieselmaschinen).

Würde man bei diesen Gleichdruckmaschinen schwersiedende Brennstoffe am heißen Kühlmittel, welches beispielsweise 300 ° haben kann, bis fast an ihren Siedepunkt, wiederum auf konstante hohe Temperatur — im Sinne des Hauptpatents τ— vorwärmen, so erzielt man dadurch eine verhältnismäßig schnelle Verbrennung bei geringstem Luftüberschuß und dem Fortfall der unangenehmen Ölkohlen- und Rußbildung. (Kolben und Zylinderdeckel bleiben also metallisch blank und eine Veränderung der Kompressionsräume erscheint ausgeschlossen.)

Infolge des geringen Luftüberschusses ist auch, hier naturgemäß eine Leistungserhöhung die unmittelbare Folge.

Da man die Temperatur des heißen Kühlmittels in beliebigen Grenzen regulieren kann, so kann man sowohl die Luft als auch die Wandungen des Motors durch das heiße Kühlmittel auf eine solch hohe Temperatur bringen oder halten, daß diese Temperatur gleich ist dem Siedepunkt des zur Verbrennung kommenden Brennstoffs oder sogar höher liegt wie dieser Siedepunkt. Dies erbringt wiederum eine weitere Verbesserung des Verbrennungsprozesses, wie an einem einfachen Beispiel erläutert werden mag. iao

Es möge in einer Ölmaschine ein Brennstoff Anwendung finden, dessen Siedepunkt bei

ΐόο° liegen möge. Wird dieser Brennstoff durch die bekannten Spritzvergaser fein zerstäubt und in einen kaltgekühlten Zylinder eingeführt, -so liegt die Gefahr vor, daß sich an den kaltgekühlten , Zylinderwandungen, namentlich beim Anlassen, der nur zerstäubte Brennstoff wieder zu größeren Tropfen kondensiert, was namentlich die Zündkerzen ungünstig beeinflußt, sich aber besonders bei

ίο der Verbrennung durch das Nach verdampfen dieser Tropfen ungünstig bemerkbar macht. Sobald man jedoch die Wandungen mit einem schwersiedenden Wärmeträger kühlt, bei einer Temperatur, die höher liegt wie der Siedepunkt des Brennstoffs, beispielsweise mit 200", so wird sich der zerstäubte Brennstoff nirgendwo tropfenförmig niederschlagen können, im Gegenteil, er wird überall verdampfen.

Diese Verdampfung wird noch- wesentlich begünstigt, wenn man nach Art des Patentes 302450 ebenfalls die Luft auf eine bestimmte Temperatur vorwärmt, die auch an oder über dem Siedepunkt des Zur Verwendung kommenden Brennstoffs liegen soll.

(Bei komplizierten Brennstoffen wird man mindestens die leicht siedenden Bestandteile vergasen.) ;

Führt man in derartig, sowohl in' den Mänteln, wie auch in der Luft beheizte Zylinder zerstäubten Brennstoff ein, so wird dieser sich nirgendwo tropfenförmig niederschlagen können, die heißen Dämpfe werden begierig von der Luft aufgesaugt, sie diffundieren an derselben restlos und eine vorzügliche Zündung oder Selbstzündung mit restloser Verbrennung ist die Folge.

Bei Dieselmaschinen kann man schon beim Anlassen den Zünddruck wesentlich herab setzen, wenn man Vorräte heißer Kühlflüssigkeit in isolierten Behältern aufspeichert, mit denen man beim Anlassen sowohl die Zylinder als auch Luft und Brennstoff hoch vorwärmt.

Claims (2)

P ATENT-Ansprüche:

1. Arbeitsverfahren für Verbrennungen kraftmaschinen, welche durch schwer siedende Kühlmittel im Kreislauf gekühlt werden, nach Art des Patentes 302450, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft oder das Brennstoffluftgemisch im Zylinder, während der Ansauge- und Verdichtungsperiode durch das Kühlmittel auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmt werden, so daß eine Verlegung des Zünddruckes (innerhalb gewollter Grenzen) erreicht wird,

2. Arbeitsverfähren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft und (oder)· die Wandungen des Motors durch das heiße Kühlmittel auf eine Temperatur gebracht werden, die gleich oder höher ist wie diejenige, die der Siedetemperatur des zur Verwendung kommenden Brennstoffs entspricht, so daß dieser Brennstoff im Verbrennungsraum sich nicht tropfenförmig niederschlagen kann. . '

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.