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Es lässt sich leicht nachweisen, dass die weitere oben erwähnte Vorbedingung für eine unveränderliche Abgastemperatur, nämlich ein für alle Belastungen gleicher Expansionsgrad, schon von selber erfüllt ist, wenn der Luftüberschuss und die Verbrennungstemperatur gleich gehalten werden. Denn es entspricht dann der beispielsweise doppelten Belastung nicht nur die doppelte Brennstoff-, sondern auch die doppelte Luftmenge. Zur Einführung der doppelten Luftmenge ist aber der doppelte Vorverdichtungsdruck nötig, woraus wieder der doppelte Kompressionsenddruck und Verbrennungsdruck folgt, da ja der Kompressionsgrad des Verbrennungszylinders ungeändert bleibt.
Am Ende der Verbrennungsperiode befindet sich demnach im Zylinder das doppelte Gasgewicht von gleicher Temperatur, aber doppeltem Druck und daher gleichem Volumen wie bei halb so grosser Belastung. Eine Maschine gemäss der Erfindung arbeitet also sozusagen mit unveränderlicher Füllung im Gegensatz zu den bekannten Dieselmaschinen, bei denen der Füllungsgrad mit sinkender Belastung abnimmt. Hiebei ist unter Füllungsgrad in Anlehnung an den für Dampfmaschinen üblichen Sprachgebrauch das auf das Hubvolumen des Kolbens bezogene Volumen zu verstehen, das die im Zylinder befindliche Gasmenge zu Beginn der Expansion einnimmt. Ein unveränderlicher Füllungsgrad ist aber mit einem unveränderlichen Expansiongrad gleichbedeutend.
Der unveränderliche Füllungsgrad wird durch den gleichbleibenden Luftüberschuss erzielt.
Die Einführung des Brennstoffes kann wie bei den gewöhnlichen Dieselmaschinen erfolgen. nämlich dass der Regulator nur die Ölpumpe, nicht aber das Ventil für die Brennstoffmfuhrung in den Zylinder beeinflusst. Es braucht nicht befürchtet zu werden, dass mit einem Brennstoffventil, das bti Vollast eine Verbrennung unter annähernd konstantem Druck ergibt, die Ver- brennung bei Halblast wie bei einem gewöhnlichen Dieselmotor in ungefähr der halben Zeit beendigt ist, was eine Drucksteigerung während der Verbrennung zur Folge hätte. Denn einer zu raschen Verbrennung bei Teilbelastung wirkt der gegenüber den bekannten Dieselmaschinen geringere Luftüberschuss und die gegenüber Vollast genngere Dichte der Verbrennungsluft ent gegen.
Geringe Druckänderungen während der Verbrennung beeinflussen zudem den Wirkung ; grad nicht erheblich, und die vorangehenden Ausführungen können wörtlich auch auf den Fall einer vom Gleichdruck etwas abweichenden Verbrennung angewendet werden, wenn man dann unter Füllung das auf den Anfangsdruck der Verbrennung reduzierte Volumen der Verbrennunggase versteht.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt die Diagramme einer der Erfindung gemäss arbeitenden Verbrennungskraftmaschine für verschiedene Belastungen. Das grössere Diagramm entspricht der vollen Belastung, das kleinere Diagramm der halben Belastung. Die Füllungspenolen sind in beiden Fällen gleich, ebenso die Volununa und die Temperaturen der Abgabe.
In Fig. 2 ist eine beispielsweise Ausführungsform einer solchen erbrennungskraftmaschlne
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den beiden Maschinen ist ein Sammelbehälter d für die Abgase des Verbrennungszyhnders an- geordnet. Auch zwischen dem Kompressor und der Verbrennungsmaschine befindet sich ein Sammelbehälter e. Am Ausgang aus diesem letzteren Et ein Drosselventil f angeordnet. nut Hilfe dessen man im Sammelbehälter einen höheren Druck halten kann als für den normalen Betneb erforderlich ist. Dies ist wünschenswert, um den Belastungsänderungen schneller folgen zu können. Der Gang der Abgase und der Verbrennungsluft ist durch Pfeile angedeutet.
Das mit abnehmender Gleichdruckmaschinenleistung abnehmende Yerbrennungsluftgewicht vermindert die Vorverdich@ungsarbeit, wobei auch das Arbeitsvermögen der Abgase abnimmt. . ledoch bleibt das Arbeitsvermögen der Abgase stets grösser als die Vorverdichtungsarbeit. im Gegensstz zu bekannten Maschinen. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Arbeitsteilung zwischen Gle, chdruckmaschine und Heissluftmaschine zweckmässig derart vorgenommen, dass die Gleichdruckmaschine in der Hauptsache die nach aussen abzugebende Arbeit leistet, wed sie bekanntermassen erheblich wirtschaftlicher arbeitet als die Heissluftmaschine.
Wenn man die Heissluftmaschine nur zur Leistung der orverd1chtungsarbeit benutzt, macht man sie zweckmässig mechanisch unabhängig von der eigentlichen Gleichdruckmaschl1l (, Mit der Aufteilung in zwei mechanisch unabhängige Maschinen erreicht man den Vorteil, dass man von der Umdrehungszahl der eigentlichen Gleichdruckmaschine unabhängig wird. Man kann dann die Heissluftmaschine, wie es bei grossen Anlagen zweckmässig ist, als Turbine ausbilden.
Die Regelung des Vorverdichtungsdruckes erfolgt durch Änderung der Leistung des Vor- verduhtungskomprespors mut Hilfe einer der bekannten Methoden. Beispielsweise kann man bei einem Kolbenkompressor durch Offenhalten der Saugventile während eines Teiles des Kolbenhubes die Ansaugeleistung vermindern.
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und Gleichdruckarbeitszylinder eingeschaltetes Drosselorgan ein höherer Druck als der gerade erforderliche Vorverdichtungsdruck aufrechterhalten wird.
Zu der günstigen Beeinflussung der Heissluftmaschine kommt durch die angegebene Regelung noch eine Verbesserung der eigentlichen Verbrennungskraftmaschine hinzu. Bekanntlich haben infolge der für alle Belastungen gleichgrossen Kompressionsarbeit die bekannten Gleichdruckmaschinen bei Teilbelastungen einen sehr schlechten mechanischen Wirkungsgrad. Bei der nach der Erfindung geregelten Gleichdruckmaschine wird durch die Herabsetzung des Anfangsdruckes der Verbrennungsluft bei niedrigerer Belastung die Kompressionsarbeit im Gleichdruckzylinder in gleichem Mass vermindert, so dass für alle Belastungen der mechanische Wirkungsgrad annähernd gleich bleibt.
Der Erfindung gemäss wird die Vorverdichtungsanlage auch zur Erzeugung der Einblaseluft herangezogen. Die Gewichtsmenge der Einblaseluft hängt von der Brennstoffmenge, der Druck der Einblaseluft vom Verbrennungsdruck ab. Beide ändern sich gemeinsam bei Änderung der Anfangsspannung der Verbrennungsluft, und zwar in gleichem Sinne. Es ist daher vorteilhaft, die dem Einblaseluftkompressor zuzuführende Luft der vorverdichteten Verbrennungsluft zu entnehmen. Würde man, wie bei den bisher bekannten Maschinen, die im Einblaseluftkompressor zu verdichtende Luft der Atmosphäre entnehmen, dann müsste der Kompressor so bemessen werden, dass die für die maximale Leistung der Gleichdruckmaschine erforderliche Luftmenge geliefert wird. Für schwächere Belastung der Gleichdruckmaschine fände eine unnötige Kraftaufwendung statt.
Bei der oben angegebenen Einrichtung braucht jedoch bei der Bemessung des Einblaseluftkompressors auf die Leistungsänderung der Gleichdruckmaschine keine Rücksicht genommen zu werden, da diesen Änderungen bereits durch die Vorverdichtung Rechnung getragen wird. Wird nämlich der Vorverdichtungsdruck bei schwacher Belastung herabgesetzt, dann erreicht
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Einblaseluft regelt sich also in bester wirtschaftlicher Weise von selbst. Ausserdem kommt hinzu. dass der Einblaseluftkompressor infolge der Vorverdichtung auch kleiner wird.
Die Erfindung ist in gleichem Masse für Zweitakt und Viertaktmaschincn verwendbar.
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It can easily be demonstrated that the further above-mentioned precondition for an unchangeable exhaust gas temperature, namely an expansion degree that is the same for all loads, is automatically fulfilled if the excess air and the combustion temperature are kept the same. Because then, for example, double the load corresponds not only to double the amount of fuel, but also double the amount of air. To introduce double the amount of air, however, double the pre-compression pressure is necessary, which again results in double the final compression pressure and combustion pressure, since the degree of compression of the combustion cylinder remains unchanged.
At the end of the combustion period there is therefore twice the gas weight in the cylinder at the same temperature, but twice the pressure and therefore the same volume as at half the load. A machine according to the invention works so to speak with a constant filling, in contrast to the known diesel engines, in which the filling level decreases with decreasing load. Here, the degree of filling, based on the common usage for steam engines, is the volume related to the stroke volume of the piston that the amount of gas in the cylinder occupies at the beginning of the expansion. However, an unchangeable degree of filling is synonymous with an unchangeable degree of expansion.
The unchangeable degree of filling is achieved by the constant excess of air.
The introduction of the fuel can be carried out in the same way as with ordinary diesel engines. namely that the regulator only influences the oil pump, but not the valve for the fuel supply into the cylinder. There is no need to fear that with a fuel valve that produces combustion under almost constant pressure at full load, the combustion at half load is completed in about half the time as with a normal diesel engine, which results in an increase in pressure during combustion would have. This is because too rapid combustion at partial loads is counteracted by the lower excess of air compared to known diesel engines and the density of the combustion air that is lower than at full load.
Small changes in pressure during combustion also influence the effect; grad not significant, and the preceding explanations can literally also be applied to the case of a combustion which deviates somewhat from the equal pressure, if the term `` filling '' means the volume of the combustion gases reduced to the initial pressure of the combustion.
Fig. 1 of the drawing shows the diagrams of an internal combustion engine operating according to the invention for various loads. The larger diagram corresponds to the full load, the smaller diagram to half the load. The filling penols are the same in both cases, as are the volume and the temperatures of the delivery.
In Fig. 2 is an exemplary embodiment of such a combustion power machine
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A collecting container d for the exhaust gases from the combustion cylinder is arranged on both machines. A collecting tank e is also located between the compressor and the internal combustion engine. A throttle valve f is arranged at the output of this latter Et. only with the help of which you can keep a higher pressure in the collecting container than is necessary for normal Betneb. This is desirable in order to be able to follow the changes in load more quickly. The path of the exhaust gases and the combustion air is indicated by arrows.
The combustion air weight, which decreases with decreasing constant pressure machine output, reduces the pre-compression work, whereby the work capacity of the exhaust gases also decreases. . However, the work capacity of the exhaust gases always remains greater than the pre-compression work. in contrast to well-known machines. In the present invention, the division of labor between the equalization machine and the hot air machine is expediently carried out in such a way that the equal pressure machine mainly does the work to be delivered to the outside, since it is known to be considerably more economical than the hot air machine.
If the hot-air machine is only used to perform the compression work, it is expedient to make it mechanically independent of the actual equal-pressure machine (, With the division into two mechanically independent machines, one achieves the advantage that one becomes independent of the number of revolutions of the actual equal-pressure machine the hot air machine, as it is useful in large systems, to be designed as a turbine.
The pre-compression pressure is regulated by changing the performance of the pre-compression compressor using one of the known methods. For example, in a reciprocating compressor, by keeping the suction valves open during part of the piston stroke, the suction power can be reduced.
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and equal pressure working cylinder switched on throttle element a higher pressure than the pre-compression pressure just required is maintained.
In addition to the favorable influence on the hot-air machine, the specified regulation also improves the actual internal combustion engine. As is well known, due to the compression work, which is the same for all loads, the known constant pressure machines have a very poor mechanical efficiency under partial loads. In the constant pressure machine controlled according to the invention, the compression work in the constant pressure cylinder is reduced to the same extent by lowering the initial pressure of the combustion air at lower loads, so that the mechanical efficiency remains approximately the same for all loads.
According to the invention, the pre-compression system is also used to generate the injection air. The weight of the injection air depends on the amount of fuel, and the pressure of the injection air on the combustion pressure. Both change together when the initial voltage of the combustion air changes, in the same sense. It is therefore advantageous to take the air to be supplied to the blow-in air compressor from the pre-compressed combustion air. If, as with the previously known machines, the air to be compressed in the injection air compressor were to be taken from the atmosphere, then the compressor would have to be dimensioned in such a way that the amount of air required for the maximum output of the constant pressure machine is supplied. An unnecessary expenditure of force would take place for a lower load on the impulse machine.
In the case of the above-mentioned device, however, no consideration needs to be given to the change in performance of the constant pressure machine when dimensioning the injection air compressor, since these changes are already taken into account by the pre-compression. This is because if the pre-compression pressure is reduced with a low load, then this is achieved
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Injection air regulates itself in the best economical way. In addition, there is. that the injection air compressor is also smaller as a result of the pre-compression.
The invention can be used to the same extent for two-stroke and four-stroke machines.
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