DE905902C - Process for the production of heavy vapor-air mixtures for combustion under excess pressure, especially for low-compression internal combustion engines - Google Patents

Process for the production of heavy vapor-air mixtures for combustion under excess pressure, especially for low-compression internal combustion engines

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DE905902C DEB2A DEB0000002A DE905902C DE 905902 C DE905902 C DE 905902C DE B2 A DEB2 A DE B2A DE B0000002 A DEB0000002 A DE B0000002A DE 905902 C DE905902 C DE 905902C
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Description

Verfahren zur Herstellung von Schweröldampf-Luft-Gemischen zur Verbrennung unter Überdruck, insbesondere für niedrig verdichtende Brennkraftmaschinen Man hat in verschiedener Weise versucht. Schweröle in niedrig verdichtenden Brennkraftmaschinen, besonders Benzinmotoren, zu verbrennen. Eine Möglichkeit besteht darin, die Verdichtung j auf etwa 1a bis 13 atü zu treiben, so daß das eingespritzte Schweröl ohne weitere Hilfsmittel verdampft. Das Dampf-Luft-Gemisch wird elektrisch gezündet. Die starke.Kompressionserhöhung ist aber bei den üblichen Benzinmotoren nicht durchführbar, da sie die lMotoren überbeansprucht. Bei Glühkopfmotoren kann man mit niedrigeren Drücken arbeiten. Das Schweröl wird dann auf eine Glühplatte gespritzt, um es zu verdampfen und zu entzünden. Diese Betriebsart läßt sich nur bei verhältnismäßig langsam laufenden Zweitaktmotoren durchführen. Will man Schweröl in den üblichen Benzinmotoren verbrennen, so müssen die Brennstoffe zunächst verdampft werden. Danach ist d,erDampf mit der Verbrennungsluft zu mischen, worauf dann die Zündung durch Funkenbildung erfolgt. Die Verdampfung und Mischung ist jedoch nicht leicht in ausreichendem Maße herbeizuführen, sie bedarf besonderer, meist störender Zusätze und Energien.Process for the production of heavy oil vapor-air mixtures for combustion under overpressure, especially for low-compression internal combustion engines tried in various ways. Heavy oils in low compression internal combustion engines, especially gasoline engines. One way is to use compaction j to about 1 a to 13 atmospheres, so that the injected heavy oil without further Auxiliary evaporates. The steam-air mixture is ignited electrically. The strong.Compression increase but cannot be carried out with the usual gasoline engines, since they are the engines overused. With hot-head motors, you can work with lower pressures. The heavy oil is then sprayed onto a glow plate to vaporize and close it ignite. This operating mode can only be used with relatively slow running Perform two-stroke engines. If you want to burn heavy oil in the usual gasoline engines, so the fuels must first be evaporated. After that, d, erDampf with the To mix combustion air, whereupon the ignition takes place by sparking. However, evaporation and mixing are not easy to bring about to a sufficient extent it needs special, mostly disturbing additives and energies.

Die Erfindung löst die Aufgabe von einer anderen Seite her. Nach ihr wird der Brennstoff auf einen höheren Druck als den Kompressionsdruck und auf höhere Temperatur als die Kompressionstemperatur gebracht, so daß der Brennstoff beim übertritt in den Kompressionsraum durch Herabsetzung seines Siedepunktes infolge der Entspannung unter Heranziehung seines Wärmeinhaltes sofort verdampft. Der Brennstoff wird zu diesem Zweck zwischen wärmeübertragende Flächen hindurchgepreßt und beim Austritt aus diesen Flächen unter Entspannung auf den im Kompressionsraum herrschenden Druck verdampft. Zwischen den wärmeübertragenden Flächen werden ennSpalte gebildet, durch die sich der Brennstoff hindurchpressen muß.The invention solves the problem from a different angle. After her the fuel is at a higher pressure than the compression pressure and at a higher pressure Temperature brought as the compression temperature, so that the fuel crosses when into the compression room by lowering its boiling point as a result of the relaxation using its heat content evaporated immediately. The fuel is pressed through for this purpose between heat-transferring surfaces and at Exit from these areas with relaxation on the one prevailing in the compression space Pressure evaporates. Gaps are formed between the heat-transferring surfaces, through which the fuel has to squeeze.

@"orzugsweise wird mit engen Spalten von kapillarer Größe gearbeitet. Damit ist die Gewähr geg:b:n, daß der Brennstoff im wesentlichen nur so lange aus der Kapillare austritt, wie der Pumpenliuli dauert.Preferably, narrow gaps of capillary size are used. This guarantees that the fuel is essentially only off for so long the capillary exits as the pump liuli lasts.

Entsprechend dem sehr engen Spalt ist der erforderliche. Pumpendruck verhältnismäßig hoch, er kann beispielsweise in der Größenordnung von ioo bis i 5o atii liegen.The required gap corresponds to the very narrow gap. Pump pressure relatively high, it can be, for example, in the order of magnitude of 100 to i 5o atii lie.

Die Erfindung läßt sich in besonders einfacher Weise verwirklichen, wenn man den Kapillarspalt zwischen zwei konzentrischen Zylindern bzw. Hohlzylindern bildet. Die Körper, zwischen denen der Spalt gebildet wird, könnten auch kegelig, insbesondere schwach kegelig ausgebildet sein, wobei sich die Möglichkeit der Nachstellung durch Axialverschiebung des einen Kegels ergibt. Der Einfluß der Wärmedehnungen auf die Größe des Spaltes bedarf besonderer Berücksichtigung.The invention can be implemented in a particularly simple manner, if you have the capillary gap between two concentric cylinders or hollow cylinders forms. The bodies between which the gap is formed could also be conical, in particular be slightly conical, with the possibility of readjustment results from axial displacement of one cone. The influence of thermal expansions the size of the gap requires special consideration.

Man kann den Kapillarspalt auch zwischen zwei Scheiben bilden, die im Kompressionsraum angeordnet werden.The capillary gap can also be formed between two disks which be arranged in the compression room.

In beiden Fällen werden die Erhitzungsflächen zweckmäßig an einem Einsatz angebracht. der etwa nach Art einer Zündkerze in den Zylinderkopf eingeschraubt werden kann.In both cases, the heating surfaces are useful on one Insert attached. which is screwed into the cylinder head in the manner of a spark plug can be.

Beide Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung im Schnitt dargestellt.Both exemplary embodiments are shown in section in the drawing.

Nach Abb. i gelangt der Brennstoff bei i in einen Ventilträger 2, der beispielsweise ein nadelgesteuertes Ventil 3 aufnimmt. Durch einen Kanal 4 gelangt der Brennstoff in einen engen Spalt zwischen den Scheiben 5 und 6 im 'Kompressionsraum 7. Zwischen den beiden Platten wird der Brennstoff nach außen hindurchgepreßt und .mummt dabei die verhältnismäßig hohe Temperatur der Scheiben an. Je höher der Brennstoffdruck ist, desto mehr wird der Brennstoff aus dem Zwischenraum zwischen den Scheiben 5 und 6 herausgepreßt. Beim Durchtritt bleibt er zunächst noch flüssig, wird aber beim Austritt aus dem ,Spalt stark entspannt, so daß sein Siedepunkt herabgesetzt wird und infolge des Wärmeinhaltes des Brennstoffes eine sehr schnelle Verdampfung eintritt. Der Rand der Scheibe 5 kann etwas gewölbt ausgeführt sein, so daß dem austretenden Brennstoffdampfstrahl eine bestimmte Richtung verliehen werden kann, in der ein Optimum an Durchmischung und gleichmäßiger Verteilung erzielbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel treten fünf breite Dampfstrahlen zwischen den Scheiben 5 und 6 hervor.According to Fig. I, the fuel arrives at i in a valve carrier 2, which receives a needle-controlled valve 3, for example. Passed through a channel 4 the fuel in a narrow gap between the disks 5 and 6 in the 'compression space 7. The fuel is pressed outwards between the two plates and .mummt at the relatively high temperature of the panes. The higher the fuel pressure is, the more the fuel is from the space between the disks 5 and 6 pressed out. When it passes through it initially remains fluid, but becomes on leaving the gap, greatly relaxed, so that its boiling point is reduced and as a result of the heat content of the fuel, a very rapid evaporation entry. The edge of the disc 5 can be made slightly curved, so that the the exiting fuel vapor jet can be given a specific direction, in which optimum mixing and uniform distribution can be achieved. In the illustrated embodiment, five wide steam jets occur between the Discs 5 and 6 emerge.

Je nach der Gestaltung des Kompressionsraumes können die Sch-,veröldampfstrahlen allseitig schirmartig oder einseitig ausgebildet werden, was durch entsprechende Gestaltung der Scheiben oder Platten möglich ist, zwischen denen der Brennstoff hindurchbepreßt wird. Der aus den Platten und dem Einsatz gebildete Erhitzer ist so bemessen, daß das 01 eine ausreichende Pressung erfährt und eine genügende Temperatur erhält. Der Erhitzer soll allseitig von den Verbrennungsgasen umspült werden, die auch seine dauernde Aufheizung besorgen.Depending on the design of the compression room, the steam or oil jets can be used be formed on all sides like an umbrella or on one side, which is achieved by appropriate Design of the discs or plates is possible, between which the fuel is pressed through. The heater formed from the plates and the insert is dimensioned so that the 01 experiences sufficient pressure and a sufficient temperature receives. The heater should be washed around on all sides by the combustion gases that also ensure that it is constantly heated up.

Bei der Ausführung nach Abb.2 treten an die Stelle der Scheiben 5 und 6 der Stab 8 und die Hülse 9. Dem zwischen ihnen gebildeten langen zylinderischen Ringspalt wird der Brennstoff durch die zentrale Bohrung 4 und die radiale Bohrung io zugeführt.In the design according to Figure 2, the washers 5 are used and 6 the rod 8 and the sleeve 9. The long cylindrical one formed between them The fuel becomes the annular gap through the central bore 4 and the radial bore io fed.

Wichtig ist dabei, daß der Stab 8 aus einem Baustoff mit höherer Wärmeausdehnungsziffer besteht als die Hülse g. Bei gleichem Baustoff würde sich die Hülse infolge der Erhitzung stärker ausdehnen als der Stab, und eine Vergrößerung des Spaltes wäre die Folge. Um das zu verhüten, kann der Stab8 beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer und die Hülse 9 aus Stahl hergestellt werden. Statt einen anderen Baustoff zu wählen, kann man dafür sorgen, daß der innere Teil mehr erhitzt wird als der äußere, beispielsweise indem man ihn über die Hülse hinaus verlängert und gegebenenfalls noch mit besonderen wärmeübertragenden Flächen ver-.sieht. Im Ausführungsbeispiel ist der Stab 8 deswegen verlängert und mit Rippen i i versehen.It is important that the rod 8 is made of a building material with a higher coefficient of thermal expansion exists as the sleeve g. With the same building material, the sleeve would be due to Extend the heating more than the rod, and an increase in the gap would be the consequence. To prevent this, the rod 8 can be made of aluminum or Copper and the sleeve 9 can be made of steel. Instead of another building material to choose, one can make the inner part more heated than the external, for example by extending it beyond the sleeve and optionally still provided with special heat-transferring surfaces. In the exemplary embodiment the rod 8 is therefore elongated and provided with ribs i i.

Die Erfindung läßt sich bei allen Bauarten von Brennkraftmaschinen benutzen, und zwar sowohl bei fremdgezündeten: t Maschinen, bei denen im Arbeitszylinder verdichtet wird, als auch bei luftverdichtenden, mit Selbstzündun1g arbeitenden Brennkraftmaschinen.The invention can be used in all types of internal combustion engines use, both with externally ignited: t machines, with those in the working cylinder is compressed, as well as with air-compressing ones that work with self-ignition Internal combustion engines.

Claims (18)

PATENTANSPRüCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Schweröldampf-Luft-Gemischen zur Verbrennung unter Überdruck, insbesondere für niedrig verdichtende Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff im flüssigen Zustand auf höheren Druck als den Kompressionsdruck und auf höhere Temperatur als die Kompressionstemperatur gebracht wird, so daß er beim Übertritt in den Kompressionsraum durch Herabsetzung seines Siedepunktes infolge der Entspannung unter Heranziehung seines Wärmeinhaltes sofort verdampft. PATENT CLAIMS: i. Process for the production of heavy oil vapor-air mixtures for combustion under positive pressure, especially for low-compression internal combustion engines, characterized in that the fuel is at higher pressure in the liquid state than the compression pressure and at a higher temperature than the compression temperature is brought so that he is when passing into the compression room by lowering its boiling point as a result of the relaxation using its heat content evaporated immediately. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff zwischen wärmeübertragende Flächen hindurchgepreßt und bei Übertritt in den Kompressionsraum unter Entspannung auf den dort herrschenden Druck verdampft wird. 2. The method according to claim i, characterized in that the Fuel pressed through between heat-transferring surfaces and when it crosses over evaporated in the compression room with relaxation to the pressure prevailing there will. 3: Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff durch enge Spalte zwischen wärmeübertragenden Flächen hindurchgepreßt wird. 3: Method according to claim i and 2, characterized in that the fuel is pressed through narrow gaps between heat transferring surfaces. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff mit hohem Druck (bis ioo atü und mehr) durch I,7,apillarspalte hindurchgepreßt wird. 4. Procedure according to claim i, characterized in that the fuel at high pressure (up to 100 atmospheres and more) is pressed through 1.7 apillary clefts. 5. Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeübertragenden Flächen bzw. die Spalte im Kompressionsraum angeordnet sind. 5. Internal combustion engine for performing the method according to the preceding claims, characterized in that the heat-transferring surfaces or the gaps in the compression space are arranged. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Wärmeaustauscher im Kompressionsraum, welcher den im flüssigen Zustand eintretenden Brennstoff unter höherem als dem Kompressionsdruck erhitzt und dampfartig abgibt. 6. Internal combustion engine according to claim 5, characterized by a Heat exchanger in the compression chamber, which the entering in the liquid state Fuel is heated up to a pressure higher than the compression pressure and emits vapor-like. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Wärmeaustauscher mit Kapillarspalt, durch «-elchen der Brennstoff vor dem Eintritt in den Kompressionsraum gepreßt wird. B. 7. Internal combustion engine according to claim 5, characterized by a heat exchanger with a capillary gap through which the fuel enters the compression chamber is pressed. B. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Kapillarspalt, der zwischen zwei zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Körpern gebildet ist. g. Internal combustion engine according to claim 7, characterized by one cylindrical capillary gap between two cylindrical or hollow cylindrical Bodies is formed. G. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Körper aus einem Baustoff mit höherem Ausdehnungskoeffizient besteht als der äußere. ro. Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that that the inner body consists of a building material with a higher coefficient of expansion than the outer. ro. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Körper mit Einrichtungen zur erhöhten Wärmezufuhr versehen ist. i i. Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that that the inner body is provided with means for increased heat supply. i i. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper kegelstumpfförmig, insbesondere schwach kegelig ausgebildet sind. Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the bodies are frustoconical, in particular are slightly conical. 12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscherschräg in dem Kompressionsraum hineinragend angeordnet ist. 12. Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the heat exchanger is inclined in the compression space is arranged protruding. 13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen von zwei mit engem Spalt aneinanderliegenden Scheiben gebildet werden. 13. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that that the surfaces are formed by two disks which lie against one another with a narrow gap. 14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, -gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung der Scheiben oder Platten, daß der Spalt zwischen den Flächen oder Scheiben durch den Kompressionsdruck auf die Flächen verengt wird. 14. Internal combustion engine according to claim 13, -characterized by such a training the discs or plates that the gap between the surfaces or discs through the compression pressure on the surfaces is narrowed. 15. Brennkraftrnaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Scheibe membranartig auf der anderen aufliegt. 15. Internal combustion engine according to Claim 14, characterized in that one disc is membrane-like on the other rests. 16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Gestaltung der Scheibenränder der austretende Dampfstrahl gerichtet wird. 16. Internal combustion engine according to claim 13, characterized in that by the design of the edges of the pane directs the escaping steam jet. 17. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeübertragenden Flächen an einem etwa nach Art der Zündkerzen eingeschraubten Zylinderkopfeinsatz angebracht sind. 17th Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the heat transferring Areas on a cylinder head insert that is screwed in like a spark plug are attached. 18. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, bei denen im Arbeitszylinder verdichtet wird, gemäß einem der Ansprüche 5 bis 17. 1g: Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i bei luftverdichtenden, mit Selbstzündung arbeitenden Brennkraftmaschinen gemäß einem der Ansprüche 5 bis 17. Angezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift N r. 114 3o6; französische Patentschrift Nr. 889 129; deutsche Patentschrift Nr. 221 355; schweizerische Patentschrift Nr. 238 577.18. Application of the method according to claim i in spark-ignition internal combustion engines, in which compression is carried out in the working cylinder, according to one of claims 5 to 17. 1g: application of the method according to claim i in air-compressing, compression-ignition internal combustion engines according to one of claims 5 to 17. Attached publications: Austrian patent specification No. 114 3o6; French Patent No. 889 129; German Patent No. 221 355; Swiss patent specification No. 238 577.
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