DE767361C

DE767361C - Method and device for operating mixture-compressing recoil drives

Info

Publication number: DE767361C
Application number: DESCH120494D
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl-Ing Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-05-28
Filing date: 1940-05-28
Publication date: 1952-07-24

Description

Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Gemisch verdichtenden Rückstoßantrieben Die Erfindung bezieht sich auf ein VeIrfahren zum Betrieb von in :regelmäßigen Abständen wiederholt Gemisch verdichtenden Rücks:toßantrieben mit Kolbenverdichtern. Bei diesen Antrieben wird im allgemeinen die Verdichtung des Gemisches und die Zündung der Treibgase nach den. gleichen Regeln durchgeführt, wie sie für die Kolbenmotoren gelten. Insbesondere werden die gleichen Verdichtungsverhältnisse eingehalten, wie sie bei Motoren normalerweise angewandt werden. Die Zündgeschwindigkeit, mit welcher die Ladung verbrannt wird, ist demnach bei den bekannten Rückstoßantrieben - von gleicher Größenordnung wie bei Verbrennungsmotoren. Dabei ist es unwesentlich, ob die Zündung z. B. durch Zündkerzen oder auch in bekannter Weise durch Restmengen heißer Gase vorhergegangener Verbrennungen eingeleitet wird.Method and device for operating mixture-compressing recoil drives The invention relates to a method for operating at regular intervals repeated mixture-compressing back-to-bottom drives with piston compressors. With these In general, the compression of the mixture and the ignition of the drives are used Propellants according to the. the same rules carried out as for the piston engines are valid. In particular, the same compression ratios are maintained as they are normally used in engines. The ignition speed at which the charge is burned, is therefore with the known recoil drives - from same order of magnitude as in internal combustion engines. It is irrelevant whether the ignition z. B. by spark plugs or in a known manner by residual amounts hot gases from previous burns is introduced.

Die Zeit für die vollständige Verbrennung der Ladung, die sich bei den normalen Verbrennungsgeschwindigkeiten ergibt, ist für den Betrieb von Rückstoßantr ieben in vielen Fällen unerwünscht lang. Bei Rückstoßantrieben muß die Verbrennung der Treib-gase vollständig durchgeführt sein, bevor die Gase zur Erzeugung des Rückstoßes aus dem Brennraum entlassen werden. Um eine günstige GIeichraumverbrennung zu erzielen, muß ferner der Kolben, nachdem er die Verdichtung bewirkt hat, während der gesamten Verbrennungszeit in der Nähe des oberen Totpunktes verweilen. Da die Zeit der vollständigen Verbrennung bei normalen Zündgeschwindigkeiten verhältnismäßig lang ist, ergibt sich, daß bei Rüekstoßantrieben mit in regelmäßigen Abständen wiederholter Verdichtung von Gemisch geringe Spielzahlen angewandt werden müssen, um zu erreichen, daß sich der Kolben während genügend langer Zeit in der Nähe des oberen Totpunktes befindet. Bei höheren Spielzahlen treten Nachteile durch unvollständige Verbrennung oder durch Stilrun' der Gleichraumverbrennung auf.The time for complete combustion of the cargo that is in the results in normal combustion rates, is necessary for the operation of the recoil drive in many cases undesirably long. In the case of recoil engines, the combustion must The propellant gases must be completely carried out before the gases generate the recoil be released from the combustion chamber. In order to achieve a favorable equal space combustion, got to furthermore, the piston, after it has effected the compression, throughout Stay the combustion time near top dead center. Since the time of full Combustion at normal ignition rates is relatively long, results that with recoil drives with repeated compression at regular intervals Mixture of low numbers of games must be applied in order to achieve that the piston has been near top dead center for a sufficiently long time. With higher numbers of games, there are disadvantages due to incomplete combustion or through Stilrun 'of the same room combustion.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist e s vorteilhaft, die e .rhrennu ngsgeschwindigkeit bei Gemisch verdichtenden Rückstoßantrieben wesentlich zu erhöhen. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht. da.ß die Verdichtung des Gemisches mindestens bis zum kritischen Verdichtungsverhältnis durchgeführt -wird.To avoid these disadvantages, it is advantageous to use the e .rhrennu ngs speed to increase significantly with mixture compressing recoil drives. This is achieved according to the invention. da.ß the compression of the mixture is carried out at least up to the critical compression ratio.

Klopfende Verbrennung wird beim Betrieb Gemisch verdichtender Verbrennungsmotoren zu vermeiden gesucht, da durch die schnelle Druckerhöhung. die den Betriebsbedingungen dieser .lotoren nicht angepaßt ist, wesentliche Nachteile auftreten. Es ist bekannt, daß die Geschwindigkeit der klopfenden Verbrennung , in der Größenordnung von einigen ioo m/s liegt und daß als Höchstwert nahezu iooo m/s anzusehen sind. Diese Werte der Fortpflanzung der Verbrennung innerhalb der Ladung liegen somit rund um das io- his ioofache höher als die entsprechenden Werte bei normalem .Motorbetrieb, so daß die klopfende Verbrennung einer derartigen Erhöhung der Verbrennungsgeschwindigkeit gleichgesetzt werden kann. Der dadurch bedingten schnellen Drucksteigerung ist das Triebwerk eines normalen .Motors nicht angepaßt, insbesondere kann eine so schnelle Vergrößerung des Brennraumes, wie sie eine Ausdehnung der f Gase unmittelbar nach der Verbrennung er- !, fordern würde, nicht ermöglicht werden. !: Dagegen ist es bei der Verwendung der Treibgase zum Erzeugen eines Rückstoßes möglich, der Verbrennung die Ausströmung und Ausdehnung der Gase so unmittelbar folgen zu lassen. daß Nachteile vermieden und die Vorteile einer schnellen Durchführung des Arbeitsvorgangs erzielt werden. Bei Rückstoßantrieben ist es cientnach ohne weiteres zu erreichen, daß eine vollständige Verbrennung und unmittelbar anschließende Ausdehnung der Verbrennungsgase durchgeführt werden, während sich der Kolben der Einrichtung in der Nähe des oberen Totpunktes befindet. Die ,weitere Bewegung des Kolbens kann sodann der Einleitung eines neuen Arbeitsspiele` dienen. so daß eine gesteigerte Ausnutzung der Einrichtung erreicht wird. Neben den Vorteilen. die sich durch die schnellere Durch-Führung des gesamten Arbeitsvorgangs ergehen, werden auch die bekannten thermodynamischen Vorteile einer hohen Vorverdichtung erzielt.Knocking combustion occurs during the operation of a mixture-compressing internal combustion engine sought to be avoided because of the rapid pressure increase. the operating conditions this .lotoren is not adapted, significant disadvantages occur. It is known, that the speed of the knocking combustion, on the order of some 100 m / s and that the maximum value is almost 100 m / s. These values the propagation of the combustion within the charge are thus around the io to io times higher than the corresponding values for normal engine operation, so that the knocking combustion such an increase in the rate of combustion can be equated. The resulting rapid increase in pressure is that Engine of a normal .Motor not adapted, especially one that fast Enlargement of the combustion chamber as it is immediately followed by an expansion of the f gases incineration would be required, would not be made possible. !: It's against possible when using propellant gases to generate recoil, combustion to allow the outflow and expansion of the gases to follow immediately. that disadvantages avoided and achieved the advantages of a quick execution of the work process will. With recoil drives it is easy to achieve that a complete combustion and immediately subsequent expansion of the combustion gases be carried out while the piston of the device is near the top Dead center is located. The further movement of the piston can then initiate of a new work cycle. so that an increased utilization of the facility is achieved. Besides the advantages. due to the faster implementation of the entire work process, the well-known thermodynamic Achieved advantages of high pre-compaction.

Da zum Erreichen einer klopfenden Verbrennung die -1,-orverdiclitung in vielen Fällen bis zu hohen Drücken gesteigert werden muß, ergeben sich bei chemisch richtigem Verhältnis von Brennstoff und Luft oft hohe Druckspitzen der Verbrennung. Dadurch j können die Vorteile, die durch eine klopfende Verbrennung zu erzielen sind, teilweise zunichte gemacht werden, so daß es in diesen Fällen zweckmäßig ist, die außerordentliche Drucksteigerung in gewissem Umfang zu dämpfen. Dies ist in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft durch Verwendung von Gemisch zu erreichen. welches großen Luftüberschuß enthält. Ein Gemisch mit großem Luftiiberschuß, wobei der Überschuß mehr als io bis 2o% beträgt, wie er bei Flugmotoren üblich ist, ergibt nicht nur die erwünschte Dämpfung des Druckanstiegs, sondern noch den besonderen Vorteil eines erhöhten Riickstoßwirkungsgrades infolge einer Vergrößerung der Rückstoßmasse im Verhältnis zur Bremistoitma,sse.Since the -1, -orverdiclitung to achieve a knocking combustion in many cases must be increased to high pressures, result in chemical with the correct ratio of fuel and air, often high pressure peaks during combustion. This allows you to take advantage of the benefits of a knocking combustion are partially nullified, so that in these cases it is advisable to to dampen the extraordinary increase in pressure to a certain extent. This is in Further development of the invention can be advantageously achieved by using a mixture. which contains large excess air. A mixture with a large excess of air, whereby the excess is more than 10 to 20%, as is customary with aircraft engines not only the desired damping of the pressure increase, but also the special one Advantage of an increased recoil efficiency due to an increase in the recoil mass in relation to Bremistoitma, sse.

Die hohe Geschwindigkeit der klopfenden Verbrennung bringt es mit sich, daß bei der Verbrennung -wesentliche Druckunterschiede innerhalb der Gasmasse auftreten. Die hohe Verbrennungsgeschwindigkeit führt in einigen Fällen dazu, daß Teile der unverbrannten .lasse durch in Verbrennung befindliche und sich dabei ausdehnende Treibgasmengen weiterverdichtet und zur Erhitzung bis zur Selbstzündung gebracht werden. Um zu vermeiden, daß die dadurch zur Selbstzündung gebrachten Bereiche der Gasmasse unerwünscht groß werden, ist es vorteilhaft, wenn das Gemisch an mehreren Stellen gleichzeitig gezündet wird.It brings with it the high speed of the knocking combustion that there are significant pressure differences within the gas mass during combustion appear. The high rate of combustion leads in some cases to the fact that Parts of the unburned .lasse by burning and expanding Propellant gas is further compressed and heated up to spontaneous ignition will. In order to avoid that the areas of the Gas mass are undesirably large, it is advantageous if the mixture of several Places is ignited at the same time.

Da die Verbrennung und das Ausströmen der Treibgase in kurzer Zeit vor sich geht, ist es zulässig, den Kolben, der die Vorverdichtung bewirkt hat. nach der Verbrennung schnell zurückzuführen. Um dies zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Vorverdichtung des Gemisches durch einen Flugkolben erfolgt, weil dann infolge der verhältnismäßig geringen Kolbenmasse eine große rückwärts gerichtete Geschwindigkeit des Kolbens bei den hohen Verbrennungsdrücken erzielt wird. Außerdem ergibt sich bei der Verwendung eines Flugkolbens der Vorteil einer günstigen Beherrschung der verhältnismäßig hohen- Gaskräfte. die unmittelbar von der Kolbcnmaisse aufgenommen und in kinetischo Energie dieser Masse umgewandelt worden.Since the combustion and the emission of the propellant gases in a short time is going on, it is permissible to use the piston that caused the pre-compression. quickly returned after the incineration. To achieve this it is beneficial to if the pre-compression of the mixture is carried out by a flying piston, because then due to the relatively small piston mass, a large rearward-facing one Speed of the piston is achieved at the high combustion pressures. aside from that there is the advantage of favorable control when using a flying piston the relatively high gas forces. the immediate of the cob corn absorbed and converted into kinetic energy of this mass.

Claims

PATENT CLAIMS i. Method of operating a, through movement of a piston. in a cylinder at regular intervals - repeated mixture compressing back, toßantriebes, characterized in that the compression of the Mixture is carried out at least up to the critical compression ratio. a. Method according to claim. i, characterized by using a mixture with large air overshoe. 3. Device for performing the method according to claim i or a, characterized in that the mixture at several points on the cylinder is ignited at the same time. q .. facility to carry out the procedure according to Claim i or the following, characterized in that the compression of the mixture is carried out by means of a flying piston.