DE707920C - Luftverdichtende Brennkraftmaschine fuer staubfoermige Brennstoffe mit einer gesteuerten vorkammerartigen Kammer - Google Patents

Luftverdichtende Brennkraftmaschine fuer staubfoermige Brennstoffe mit einer gesteuerten vorkammerartigen Kammer

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DE707920C
DE707920C DEL93207D DEL0093207D DE707920C DE 707920 C DE707920 C DE 707920C DE L93207 D DEL93207 D DE L93207D DE L0093207 D DEL0093207 D DE L0093207D DE 707920 C DE707920 C DE 707920C
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Germany
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chamber
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combustion engine
working cylinder
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DEL93207D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Otto Lefnaer
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OTTO LEFNAER DIPL ING
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OTTO LEFNAER DIPL ING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B45/00Engines characterised by operating on non-liquid fuels other than gas; Plants including such engines
    • F02B45/02Engines characterised by operating on non-liquid fuels other than gas; Plants including such engines operating on powdered fuel, e.g. powdered coal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Description

  • Luftverdichtende Brennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe mit einer gesteuerten vorkammerartigen Kammer Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Brennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe mit einer gegen den Arbeitsraum des Zylinders durch ein gesteuertes Absperrmittel zeitweise abschließbaren vorkammerartige4 Kammer, der der Brennstauh zugeleitet und in der der Brennstaub durch die vom Arbeitskolben verdichtete Verbrennungsluft gezündet wird.
  • Eine der Hauptschwierigkeiten beim Betrieb der bekannten Brennkraftmaschinen für staubförmige feste Brennstoffe entsteht durch die Anwesenheit der Staubteilchen im Arbeitszylinderraum der Maschine. Ein Teil des Staubes setzt sich nämlich an den geschmierten Zylinderwänden fest und geht damit für die Verbrennung verloren. Dieser verlorene Staub verunreinigt außerdem das Schmieröl und verursacht einen außerordentlich hohen Verschleiß der Zylinderwände und des Kolbens. Diese Schwierigkeiten waren bisher ein außerordentliches Hindernis in der Entwicklung der Brennkraftmaschinen für staubförmige Brennstoffe. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen.
  • Die Brennkraftmaschinen für staubf&rmige Brennstoffe besitzen in der Regel eine vorkammerartige Kammer, in die der Brennstaub zunächst eingeführt wird. Unter den bekannten Maschinen dieser Gattung gibt es solche, deren Kammer mit dem Arbeitszylinderraum in ständiger offener Verbindung steht, und andere, bei denen die Verbindung zwischen der Kammer und dem Arbeitszylinderraum gesteuert wird. Das Austreiben des Brennstaubes aus der Kammer in den Arbeitszylinderratini hinein geschieht bei den bekannten Maschinen durch Teilverbrennung und den durch diese Teilverbrennung in der Kammer erzeugten Überdruck oder durch.., Ausblasung mittels Druckluft.
  • Sofern die Kammern mit einem gesteuerten Absperrinittel versehen sind, wird dieses dann geöffnet. wenn die Gefahr eines vorzeitigen Ausfalles des Brennstaubes vorüber ist, also zu Beginn des Verdichtungshubes. Bei Brennkraftmaschinen für flüssige Brennstoffe hat man allerdings die Steuerung des Verbindungsventils zwischen der Vorkaiiinier und dein ArbeitszAinderraum auch schon unter anderen Gesichtspunkten vorgenommen, nämlich das Verbindung#;ventil erst am Ende des Verdichtungshubes geöffnet, wenn die Verdichtungsluft die Zündtelilperatur des Brennstoffes bereits erreicht hat. Bei allen bekannten Motorenarten kommt aber der Hatiptteil des staubförmigen Brennstoffes in festem Zustand in den Arbeitszylinderraum. Nach erfolgter Zündung des Brennstoffes bleibt die Kammer bis über den Arbeitshub hinweg ununterbrochen mit dem Arbeitszylinderraum in offener Verbindung.
  • Die Erfindung besteht nun darin, daß die' zunächst offene Verbindung zwischen der vorkammerartigen Kammer und dem Arbeitszylinderraum im Laufe des Verdichtungshubes nach Erreichen der Zündtemperatur ab-,geschlossen und erst gegen Ende des Verdfelitungshubes oder züi Be-inn des Arbeitshubes wieder geöffnet wird. Die durch die Zündung in der vorkammerartigen Kammer erzeugte Teilverbrennung findet also bei ab-Z, geschlossener Kammer statt. Infolgedessen werden die Temperatur und der Druck innerlialb der Kammer während ihres Abschlusses sehr in die Höhe getrieben,' die Teilverbrennung erfolgt nämlich in einem Raum von unveränderlichem Rauminhalt. Durch die bei der Teilverbrennung in der Kammer erzielte hohe Temperatur wird der Brennstaub weitgehend ausgegast und hierdurch für die weitere Verbrennung im Arbeitszylinderraum sehr günstig aufbereitet.
  • Die etwa vorhandenen unverbrennbaren Bestandteile des Staubes werden daher bereits in der Kammer ausgeschieden und vom Zylinderrauin ferngehalten. Die brennbaren festen Bestandteile des Staubes sind dagegen vor dein Eintritt in den Arl)eitszvlinder vergast, so daß die Gefahr einer Benetzung der geschmierten Zylinderwände init noch unverbrannten oder nicht vollständig ausgebrannten festen Teilchen vermieden ist. Der bei bekannten Brennkraftmaschinen für staubf8riiiige Brennstoffe so nachteilige Verschleiß t' durch feste Staubteilchen fällt also beim Erfindungsgegenstand fort, so daß die Zvlinderwand eine wesentlich längere Lebensdauer besitzt. Ferner wird das Schmieröl vor Verunreinigungen durch feste Teilchen geschützt -,und bleibt länger für den Betrieb der Ma-,.Ichine . Arnmenhang brauchbar. mit der Diese erzielten Vorteile besseren sind im Brenn- Zustoffausnutzung für den Betrieb einer Brennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe außerordentlich wichtig.
  • Infolge des hohen Ternperaturanstiegs bei der Teilverbrennung in der Kammer ist die Gewähr dafür gegeben, daß auch tatsächlich eine Ausgasung des Staubes stattfindet. Die Erfindung läßt sich aber noch günstiger verwirklichen an einer Brennkraftmaschine mit zwei oder mehreren vorkammerartigen Kaminern für jeden Zylinder, und zwar in der Weise, daß die Veibindung zu ein& Kammer nach Erreichen der Zündtemperatur abgeschlossen wird und diese Kammer den in ihr gezündeten Brennstaub unter Überspringen eines bzw. mehrerer Arbeitshübe beibehält, während in diesen übersprungenen Arbeitshüben die Verbindung zwischen dem Arbeitszvlinderraum und der zweiten bzw. dritten ,zammer geöffnet ist, wie dies an sich ebenfalls schon vorgeschlagen ist.
  • Bei Brennkraftmaschinen für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit Fremdzündung ist es bekannt, den Arbeitszylinder mit zwei Brennkammern wechselweise zusammenarbeiten zu lassen, wobei aber in den Kammern eine vollständige Verbrennung stattfindet. Die Erfindung besteht auch nicht etwa allgemein in der Anordnung mehrerer wechselweise mit dem Arbeitszylinder arbeitenden Kammern, sondern in der Anwendung der besonderen Art der Steuerung der Verbindung zwischen Kammer und Arbeitszylinderraum an einer Brennkraftmaschine mit zwei oder mehreren vorkammerartigen Kammern.
  • Zweckmäßig mündet der gesteuerte Verbindungskanal zwischen der vorkammerartigen Kammer und dem Arbeitszylinderraum erfindungsgemäß zwischen dein Auspuffventil und dem Arbeitszvlinderraum in den Auspuffkanal ein. Die beim Überströmen des Gemisches aus der Kammer in den Arbeitszylinderraurn etwa sich in dein Verbindungs.-kanal niedersetzenden VerbrennungsrÜckstände werden demnach beim Öffnen des Auspuffventils und Ausströmen der Auspuffgase in den Auspuff getrieben und der Verbindungskanal stets saubergehalten. Dieser Verbindungskanal kann auch injektorartig in den Auspuffkanal einmünden und während des Auspuffes geöffnet werden. Dann saugen die Auspuffgase auf ihrem Wege zum Auspuffventil auch etwaige Verbrennungsrückstände aus der Kammer heraus und führen sie in den Auspuff kanal. Die Ansaugluft des Arbeitszylifiders kann zu ihrer Vorwärmung an den Kammerwänden vorbeigeführt werden. Sie erhitzt sich dann anschließend im Arbeitszvlinder verhältnismäßig schnell auf die Zündtemperatur, woraus sich die Möglichkeit ergibt, das Ventil zwischen Kammer undArbeitszylinderraum frühzeitior zu schließen, so däß ein großer Zeitraum für die Ausgasung des Staubes zur Verfügung steht.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Schnitt durch einen Zylinderkopf nach der Linie A-B-C-D-E-F der Sig. 2, Fig. 2 einen Schnitt durch den Zylinderkopf senkrecht zur Zylinderachse, Fig. 3 ein Ventilerhebungsdiagramm des Ventils 6, Fig. 4 ein Kurbelwegdiagramm, Fig. 5 ein pv-Diagramrn.
  • Der Arbeitszylinderraum 3 steht durch einen Kanal mit zwei vorkammerartigen Kammern 4 in Verbindung. Diese Verbindung wird durch die Ventile 6 gesteuert. Unterhall) der Ventilsitze 7 der Ventile 6 sind schraubenförmige Leitwände 8 angeordnet. Die Kammern 4 werden durch je eine mittels Ventil 5 gesteuerte Leitung mit Brennstaub bzw. Brennstaub-Luft-Gernisch aufgeladen. Die Gehäuse der Kammer 4 sind dem Ansaugkanal i des Arbeitszylinderaumes 3 angeordnet, so daß sie von der Ansaugluft umsp ült werden. Der Ansaugkanal i ist durch ein gesteuertes Ventil ?, gegenüber dem Arbeits-. zylinderraum zeitweise abgeschlossen. ' Das Auspuffventil 13 ist so angeordnet, daß die Verbindungskanäle der Kammern 4 zwischen dem Auspuffventil 13 und dem Arbeitszylinderraum 3 in den Auspuffkanat einmünden.
  • Die Arbeitsweise der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist unter der Annahme eines Viertaktverfahrens folgende: Während des Saughubes des Arbeitskolbens ist das Ventil 2 geöffnet, und die Ansaugluft wird durch den Kanal i in den Zylinder gesaugt, wobei die Gehäuse der Kammern 4 außen gekühlt werden; die Ansaugeluft wird also vorgewärmt. Während des Verdichtungshubes des Arbeitskolbens ist das Ventil 2 geschlossen und das eine der beiden Verbindungsventile 6 geöffnet. Durch das geöffnete Ventil 6 strömt nunmehr die verdichtete Luft in die Kammer 4 ein, wobei sie an den Leitwänden 8 in drehende Bewegung versetzt wird.
  • Sobald die Verdichtungsluft die Zündtemperatur des Brennstoffes erreicht hat, was ungefähr in dem Punkt G des Diagramms nach Fig. 5 der Fall ist, wird das Ventil 6 geschlossen. Der Brennstaub kann gegebenenfalls in Mischung mit Luft schon vorher durch das Ventil 5 eingeführt worden sein oder er wird jetzt 'in die Kammer 4 eingebracht. Ein Teil des eingebrachten Brennstoffes verbrennt nunmehr bei abgeschlossener Kammer 4, wobei die Temperatur sehr schnell ansteigt und die Ausgasung der festen Brennstoffteilchen erfolgt.
  • Der gleiche Vorgang hat sich ill dem vorangegangenen Verdichtungshub bereits in der zweiten Kammer 4 abgespielt. Etwa in dem Punkt H des Diagramms nach Fig. 5 wird das Ventil 6 dieser zweiten Kammer 4 geöffnet und ihr Inhalt nunmehr durch den Auspuffkanal infolge des Überdruckes in der Kammer 4 in den Arbeitszylinderraum 3 getrieben, wo die bei der Ausgasung gebildeten Brenngase unter Arbeitsleistung vollständig verbrennen.
  • Beim Ausströmen aus der Kammer 4 wird das Gemisch durch die Leitwände 8 in wirbelnde Bewegung versetzt. Etwa mitgerissene feste Teilchen werden infolge der Schleuderwirkung durch.die Bohrungen io in den abgelegenen Teil des Auspuffkanals oberhalb des Auspuffventils 13 abgelagert. Beim nachfolgenden Ausschubhub nehmen die Verbrennungsrestgase aus dem Arbeitszylinderraum 3 nach Öffnung des Auspuffventils 13 diese festen Verbrennungsrü#jckstände in den Auspuffkanal 14 mit. Beim Durchströmen der Verbrennungsrestgase durch den Auspuffkanal entsteht in der Kammer 4 bei offenem Ventil 6 ein Sog, der durch die in Fig. 2 dargestellte Leitfläche 15 im Auspuffkanal besonders wirksam wird und die in derKammer noch vorhandenen Verbrennungsrückstände herausholt.
  • Im darauffolgenden Verdichtungshub wird dann wieder das Ventil 6 der ersten Kammer etwa im Punkt H des Diagramms nach Fig. 5 geöffnet, worauf das beschriebene Spiel sich wiederholt.
  • In dem Ventilerhebungsdiagramm nach Fig. 3 gibt der äußere Kreis die Offenstellung des Ventils 6 an.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHÜ: i. Luftverdichtende Brennkraftmaschine für staubförmige Brennstoffe mit einer gegen den Arbeitsraum des Zylinders durch ein gesteuertes Absperrinittel, zeitweise abschließbaren vorkammerartigen Kammer, der der Brennstaub zugeleitet und in der der Brennstaub durch die vom Arbeitskolben verdichtete Verbrennungsluft gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst, offene Verbindung zwischen Kammer und Arbeitszylinderraum im Laufe des Verdichtungshubes nach Erreichen der Zündtemperatur abgeschlossen und erst gegen Ende des Verdichtungshubes oder zu Beginn des Arbeitshubes wieder geöffnet wird.
  2. 2. Anwendung der im Anspruch i gekennzeichneten Steuerung der Verbindung zwischen Kammer und Arbeitszylinderraum an einer Brennkraftmaschine mit zwei oder mehreren vorkammerartigen Kaminern für jeden Zylinder in derWeise, daß die Verbindung zu einer Kammer nach Erreichen der Zündtemperatur ab--eschlossen wird und diese Kammer den in ihr gezündeten Brennstaub unter Überspringen eines bzw. mehrerer Arbeitshübe beibehält, während in diesen übersprungenen Arbeitshüben die Verbindung zwischen dem Arbeitszylinderraum und der zweiten bzw. dritten usw. Kammer geöffnet ist. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 2 ' dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Verbindungskanal zwischen Kammer (4) und Arbeitszylinderraum (3) in den Auspuffkanal (14) zwischen dem Auspuffventil (13) und dem Arbeits--zyIinderraum (3) einmündet. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Verbindungskanal zwischen Kamnier (4) und Arbeitszylinderraum (3) injektorartig in den Auspuffkanal zwischen dem Auspuff ventil (13) und dem Arbeitszylinderraum (3) einmündet und der gesteuerte Verbindungskanal (6) während des Auspuffhubes geöffnet ist. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluft des Arbeitszylinders an den Kammerwänden vorbeigeführt wird.
DEL93207D 1936-12-31 1937-09-07 Luftverdichtende Brennkraftmaschine fuer staubfoermige Brennstoffe mit einer gesteuerten vorkammerartigen Kammer Expired DE707920C (de)

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