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Vorrichtung zum Zuführen staubförmigen Brennstoffes zu einem vorkammerartigen
Raum einer Viertaktbrennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Zuführen staubförmigen Brennstoffes zu einem durch die Saugwirkung des Motorkolbens
aufzuladenden vorkammerartigen Raum einer luftverdichtenden Viert.aktbrennkraftmaschine.
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Bei bekannten Brennkraftmaschinen dieser Art steht der vorkammerartige
Raum bei der Einführung des Staubes über die Brennstoffzuführungsleitung mit der
Außenluft in Verbindung, so daß der Unterdruck in dem vorkammerartigen Raum sehr
schnell aufgehoben wird und infolgedessen in dem vorkammerartigen Raum ein höherer
Druck herrscht als im Arbeitszylinderraum der Brennkraftmaschine. Da der vorkammerartige
Raum während des Ausladens reit dem Arbeitszylindexraum in Verbindung steht, kann
der Staub also während des Saughubes in den Zylinder gelangen, wo er sich an den
geschmierten Zylinderwänden festsetzt und dort erhebliche Störungen hervorruft.
Insbesondere zeigen sich diese Nachteile bei Maschinen mit großem Zylinderdurchmesser
und mit hohen Drehzahlen, bei denen der Staub auf Grund des verhältnismäßig hohen
Druckunterschiedes zwischen der Außenluft und dem Arbeitszylinderraum derart kräftig
über den vorkammerartigen Raum eingesaugt wird. daß er vorzeitig in ziemlich grof@en
Mengen bis in den Zylinder hineingelangt.
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Die Verbindungsöffnungen zwischen dem vorkammerartigen Raum und dem
Arbeitszylinderraum können. zwar kleinen Durchmessec
erhalten,
um den Durchgang zum Zylinder zu drosseln, die Bohrungen dürfen andererseits aber
auch nicht zu kleine Durchmesser besitzen, da sie sonst das Ausblasen des vorkammerartigen
Raumes übermäßig verzögern. Diese Maßnahme kann. daher allein nicht den vorzeitigen
Ausfall von Staub aus dem vorkammerartigen Raum verhüten.
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An Hand der Abb. i sollen die Fehler der bekannten Staubzuführungsvorrichtungen
erklärt werden. Der Motorkolben ist mit i, der -,-ol-kaminer artige Raum mit 2,
die Staubzuführuagsleitung mit 3 und das gesteuerte Ventil zwischen vorkammerartigem
Raum und Staubzuführung mit 4 bezeichnet worden. Beim Saughub des Motorkolbens i
wird das Ventil q. geöffnet. Der in dem Arbeitszylinderraum 5 herrschende Unterdruck
pflanzt sich in den vorkammerartigen Raum 2 fort und saugt ,aus einem ungehindert
mit der Außenluft in Verbindung stehenden Raum, z. B. dem Raum 6, Luft an, die mit
Staub aus der Leitung 3 gemischt in den vorkammerartigea Raum z eintritt. Infolge
des verhältnismäßig großen Druckunterschiedes zwischen vorkammerartigem Raum und
Luftraum 6 strömt das Staub-Luft-Gemisch mit großer Geschwindigkeit durch das Ventil
4. in den vorkammerartigen Raum ein, und aus dem Raum 6 strömt ständig Luft nach,
so d:aß einmal wegen der hohen Eintrittsgeschwindigkeit in den vorkammerartigen
Raum z und auch wegen des Überdruckes in den vork.am@merartigen Raumz gegenüber
dem immer noch unter der Saugwirkung des Kolbens stehenden Arbeitszylinderraum Staub
durch die Drosselöffnungen 7 des vorkammerartigen Raumes in den Arbeitszylinderraiun
5 gelangen kann.
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Diese Nachteile werden erfindungsgemäß, dadurch vermieden, daß der
vork.ammerartige Raum mit einem während des Ansaugens des Brennstoffes gegen die
Außenluft abgeschlossenen Luftraum verbunden ist, dessen Inhalt wesentlich kleiner
ist als der Hubinhalt des Motors, z. B. nur den zehnten Teil des Hubinhaltes umfaßt.
Der staubförmige Brenn-Stoff wird aus einem Brennstoffolorratsbehälter in die Leitung
zwischen dem abgeschlossenen Luftraum und dem vorkammerartigen Raum eingeführt.
Im Gegensatz zu der den bekannten Vorrichtungen entsprechenden Ausführung nach Abb.
i ist ei-findungsge:mäß also der Luftraum 6', wie Abb. 2 angibt, gegen die Außenluft
abgeschlossen. Der Inhalt des Luftraumes 6' ist hierbei seiner Größe nach so bemessen,
daß beim Ansaugen des Staubes in den vorkammerartigen Raum auch tatsächlich ein
nennenswerter Unterdruck im Raum 6' entstehen kann. Infolgedessen ist der absolute
Druck in dem vorkammerartige:n Raum während des gesamten Saughubes kleiner als der
Druck in dem mit der Außenluft in Verbindung stehenden Arbeitsraum des Zylinders.
Die hierdurch hervorgerufene Strömung der Luft vom Arbeitszylind,errauin in den
vorkamm-erartigen .Raum hinein verhindert mit Sicherheit ein vorzeitiges Ausfallen
des Staubes aus dem vorkammerartigen Raum.
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Zweckmäßig ist der Luftraum in seiner Größe veränderlich, so daß der
Brennstoffzugang durch Änderung des Luftrauminhaltes geregelt werden kann. Der in
diesem Falle vorteilhaft zylindrisch ausgebildete Luftraum wird zu diesem Zweck
z. B. durch einen einstellbaren Kolben an der einen Stirnseite abgeschlossen. Das
Steuergestänge des einstellbaren Kolbens kann dann vom Maschinenregler aus angetrieben
werden. Der Luftraum erhält zweckmäßig ein zwangsläufig gesteuertes und regelbares
Lufteinl.aßventil, durch das der Druck in dem Luftraum geregelt werden kann. Die
in den vorkammerartigen Raum einzusaugende Luft kann also nach Menge und Druck geregelt
werden.
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Um in dem Luftraum, aus dem der Kolben über den vorkammerartigen Raum
ansaugt, bereits vor dem Ansaugen einen Unterdruck zu erhalten, kann der in diesem
Falle abgeschlossene Luftrawn mit dem Arbeitszylinderraum der Brennkraftmaschine
noch unmittelbar über ein Ventil verbunden werden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Abb. 3 zeigt eine erste Ausführungsform, Abb. 4. die Ausführungsform
nach Abb. 3 in anderer Betriebsstellung, Abb. 5 eine zweite Ausführungsart.
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In allen Abbildungen bezeichnet i den Motorkolben, 2 den v orkammerartigen
Raum, 3 die Staubzuführung, q. das gesteuerte Ventil zwischen der Staubzuführung
und dem vorkammerartigen Raum, 5 den Arbeitszylinderraum, 8 einen Vorratsbehälter
für den Brennstoff, der gegen die Außenluft abgeschlossen ist oder höchstens in
seinem oberen Teil eine kleine öffnung zum Druckausgleich erhält. g ist ein Mischraum
für die von dem vorkammerartigen Raum angesaugte Luft und den Staub.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.3 befindet sich in dein Luftraum
io' ein verschicbbarer Kolben 13, durch den der mit dem vorkammerartigen Raum zeitweilig
in Verbindung kommende Raum 1.1 beliebig groß eingestellt werden kann. Zweckmäßig
steht der Kolben 13 über ein Gestänge 15 mit dem Maschinenregler in Verbindung,
der durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Raumes 1,1 den 'Brennstoffzutritt
zu dem vorkammerartigeli Raum 2 in Abhängigkeit von der
Maschinendrehzahl
verändert. Der Raum 14 besitzt vorteilhaft ein Lufte2nlaßventil 16, das über den
Steuerhebel 17 z. B. vorn der Nockenwelle des Motors aus gesteuert werden kann.
Die Hubhöhe des Ventils 16 kann zeit bekannten Mitteln geregelt werden.
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Die Abb. q. zeigt die gleiche Ausführung wie die Abb. 3, nur mit dem
Unterschied, daß der Kolben 13 in seiner oberen Lage gezeigt ist, bei der der Raum
1¢ einen verhältnismäßig großen Inhalt besitzt, so daß auch die in dieser Betriebsstellung
dem vorkammerartigen Raum z zugeführte Brennstoffmenge verhältnismäßig groß ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.5 ist der Luftraum io" mit dem
Arbeitszylinderraum 5 über ein steuerbares Ventil 18 verbunden. Dieses Ventil 18
kann über ein Gestänge i9 von der Nockenwelle der Maschine aus gesteuert werden.
Beim Saughub des Kolbens i besteht mindestens zeitweise zwischen dem Zylinderraum
5 und dem Luftraum io" Verbindung, so daß sich der Unterdruck aus dem Zylinderraum
5 in den Luftraum io" fortpflanzt.
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Wie schon die Ausführungsbeispiele erkennen lassen, sind die Ausführungsmöglichkeiten
der Erfindung mannigfaltig.