170402. lajstromszámú szabadalom • Légvezeték rendszer, különösen dugattyús belsőégésű motorok egymásután következő hengerei számára szolgáló szívórendszerhez
170402 3 4 álljon rendelkezésre, mialatt ezt a levegőmennyiséget az ütemsorrendnek megfelelően nem lehet mindegyik szívóütemben elég gyorsan az égéstérbe beszívni, mert a mellékvezetékek áramlástechnikailag kedvezőtlen elrendezése és kiképzése miatt a dugattyú szívólöket kinetikus energiájának nagy része elvész. Ennek következtében az égéstér nincs optimálisan friss levegővel ellátva, úgy, hogy a kevés jelenlevő friss levegő miatt az üzemanyag sokszor kormozva ég el, vagy sok friss levegő jelenlétében az égés helyén túlságosan sok oxigén áll rendelkezésre, különösen NOx -reakciók számára úgy, hogy mindkét esetben a kipufogógázok minősegének romlásával kell számolni. A találmány azt a feladatot oldja meg, hogy egy dugattyús belsőégésű motorban különösen annak szívórendszerében olyan légvezetékrendszert létesít, amellyel minden fordulatszám-tartományban még a szívólöket befejezése előtt a légvezetékrendszerben levő levegőtömeg nagy felgyorsítása segítségével optimális hengerfeltöltés érhető el. Ez a feladat a találmány szerint a bevezetőben leírt típusú légvezetékrendszerben i olyan módon van megoldva, amelynek az a lényege, hogy mellékvezetékekből és egy közös gyűjtővezetékből álló légvezetékrendszer keresztmetszete már a szelepülésnyílástól folytonosan tágul és a szelepülésnyílástól az egyes hengerek légvezetékrendszerének végéig terjedő távolság egyenlő ill. közelítőleg egyenlő. Ezeknek az intézkedéseknek segítségével egyszerű módon érhető el az, hogy az égési folyamat optimális lefolyásához szükséges friss levegő szállítási foka minden egyes égéstérben egyszerű módon biztosítva legyen úgy, hogy az égés kevesebb káros kipufogógázzal menjen végbe. A légvezetékrendszer kúpossága a szelepülésnyílástól a rendszer beömlőnyílásáig növeli a levegőoszlop beömlő sebességét, mert a szelepülésnyílástól eltávolodott levegő nem gyorsul túlzottan. Nagy beömlő sebességgel elérhető az, hogy a henger — ellentétben a lengési feltöltődéssel — még a dugattyú szívóütemének befejeződése előtt megtelik és ez a hengerekben a perdületelrendeződésre vonatkozólag nagy jelentőségű. Ezenkívül a henger kedvező feltöltődése és a rendezett keveredési folyamat segítségével jobb elégés érhető el, amely kisebb visszamaradó káros kipufogógáz mennyiség mellett a teljesítmény növekedésére vezet. Kísérletek igazolták, hogy a henger feltöltődésének a továbbiakban nincs jelentősége. Ezenkívül az is kiderült, hogy a bekövetkezett gyorsulást többszörösen követő levegőoszlop lengéseknek a henger ill. a tűztér feltöltődése szempontjából ugyancsak nincs jelentősége. Különösen akkor érhető el a hengerrel ill. a tűztérrel érintkező levegőoszlop optimális gyorsítása, ha a hengerben ill. a tűztérben visszamaradt gáz nyomása a szívóoldal légvezetékrendszerében levő levegőoszlop nyomása alatt marad. Ezenkívül a dugattyú által létrehozott alacsonyabb nyomás mint gyorsító energia a légvezetékrendszer levegőoszlopára teljes mértékben kihathat, mivel nincs olyan csatornaszűkűlet, amely a szívólöket energiáját felemésztené. A továbbiakban megállapítást nyert, hogy a dugattyú szlvólökete következtében a légvezetékrendszerben, jelen esetben a szívórendszerben levő levegőoszlop gyorsítására szolgáló alacsonyabb nyomás időtartama a szívószeleptől való távolodással a végső hangsebesség miatt csökken. Ebből adódik, hogy a levegőoszlop nagy sebességre való lehető legnagyobb gyorsítása csak a szelep közelében, azaz a szelepülésnyílás közelében lehetséges. 5 Abból a célból, hogy ezt a felismerést az egész légvezetékrendszerben számításba vehessük, a találmány egy további kiviteli alakjánál a légvezetékrendszer azaz a mellékvezetékek és az egész gyűjtővezeték keresztmetszetét a szelepülésnyílástól növekedő 10 távolsággal négyzetesen olyan mértékben növeljük, mint ahogyan az alacsonyabb nyomás azaz a dugattyú alacsonyabb nyomású hullámának hatása a szelepülésnyílástól növekvő távolsággal csökken. Ennek következtében a szívóvezeték keresztmetszete a szelepülés-15 nyílás felőli végén kisebb lesz mint a szelepülésnyílással ellentétes végén, azaz a kiegyenlítő tartálynál. Ettől függetlenül a szelepülésnyílástól a gyűjtővezeték nagy nyílásáig terjedő távolságot minden egyes hengernél azonos hosszúságúra kell kiképezni abból a 20 célból, hogy az egyes szívó ütemek számára azonos feltételek álljanak rendelkezésre. Bár már ismeretes az olyan, hengerfejben elhelyezett szívócsatornával ellátott dugattyús belsőégésű motor, amelynél a szívócsatorna a szelepülésnyílás 25 környezetében levő szűkületi helytől mind a beömlés helye, mind a szelepülésnyílás felé önmagában véve állandóan tágul, azonban ennél a belsőégésű motornál a szívócsatorna ill. a légvezeték csatornának még sincs a szelepülésnyílástól a beömlőnyílásig terjedő állandó 30 keresztmetszet-tágulása, hanem a szűkületi helynél a legkeskenyebb, aminek következtében a szívó dugattyú hatására létrejövő, a levegőoszlop számára gyorsító energiát biztosító alacsonyabb nyomást nem lehet teljesen erre az oszlopra nézve kihasználni. 35 Ezen felül ismeretes a belsőégésű motor égési levegő szállítási fokának olyan növelése, amely szerint a légvezeték rendszerben levő levegőoszlop lengését használják ki. Ez a levegőoszlop amely meghatározott amplitúdóval leng ide-oda, a szívószelep nyílásán 40 keresztül a dugattyú szívóerejének támogatásával érkezik a hengerbe. Függetlenül attól, hogy nem egyszerű, különböző fordulatszámoknál minden egyes szívóütemnél azonos szállítási fokot elérni annak érdekében, hogy ilyen rendszereknél kielégítő mennyiségű 45 levegő legyen a szívónyílás előtti készenlétben tartva, szükséges, hogy a szívóvezeték nagyon hosszan legyen kiképezve. Az ábrákon vázlatosan mutatunk be egy kiviteli példát. 50 Az 1. ábrán egy belsőégésű motor nézete látható, amelyben hengerekre csatlakozó mellékvezetékek vannak, továbbá néhány egymás után következő henger ezekhez csatlakozó gyűjtővezetéke és a 2. ábrán egy mellékvezeték és egy ehhez csatla-55 kozó gyűjtővezeték keresztmetszetét mutatjuk be a hengerfejen levő szelepülésnyílással együtt. Egy 1 dugattyús belsőégésű motorhoz egy 2 légvezetékrendszer csatlakozik, amely több 3,4,5 mellékvezetékkel és legalább egy, több egymás után 60 következő hengert 6 kiszolgáló közös gyűjtővezetékkel 7 van ellátva. A 6 hengereket a 7 gyűjtővezetékkel összekötő 3,4,5 mellékvezetékek a 7 gyűjtővezetékkel együtt egyenlő, vagy közelítőleg egyenlő hosszúságban vannak kiképezve a 8 szelepülésnyílástól a 12 65 szívónyílásig és a 8 szelepülésnyílás felé néző végük 2
