178291. lajstromszámú szabadalom • Égéstérkialakítás légsűrítéses, közvetlen befecskendezéses belsőégésű motorhoz
3 178291 4 javulást eredményezett a keverékképzésben és ezáltal az égésben. Ha a fentiekben említett valamennyi optimalizálási intézkedés figyelembevétele mellett forgástest-alakú égésteret beszűkített nyakkal alkalmaznak, akkor csupán a szükséges tüzelőanyagsugár hossz miatt is, de sokkal inkább a konstrukciós nehézségek miatt a tüzelőanyag befecskendezéshez a nyakban az égéstérbe vezető összekötőcsatornát, illetve kifolyócsövet kell kiképezni. A gyakorlati tapasztalatok azt igazolták, hogy ilyen kialakításnál a motor jelleggörbék, illetve a keverékképzés és égés gyakorlatilag a teljes üzemtartományban újból leromlottak. Ennek oka az alsó fordulatszám- és terheléstartományban van, mivel a sugárfecskendezési pont, illetve a tüzelőanyagbefecskendező fúvóka nyílása a tényleges égéstértől túl távol helyezkedik el. Miközben a tüzelőanyag az összekötőcsatornán át halad, a már ott levő keverék részben erősen lehűl, vagy bizonyos szétkeveredés megy végbe, ami a finoman eloszlatott tüzelőanyagnak a csatornafelületre történő részleges lecsapódását eredményezi. Ez pedig azzal jár, hogy a szénhidrogének nagy része nem ég el és a kipufogógázok minősége pedig erősen romlik. Az Összekötőcsatomának, illetve a kifolyócsőnek csupán a keresztmetszetét növelni alig lenne megoldás, mivel ez a tényleges égéstér csökkenéséhez, a légörvény romlásához és ezzel az égés romlásához is vezetne. A felső fordulatszám- és terheléstartományban is a fecskendezési pont és a tényleges égéstér közötti viszonylag nagy távolság kedvezőtlen hatásokkal jár. Ez esetben a tüzelőanyag jelentős részét az égéstérfalra filmszerűen kell felvinni, hogy az égés lefolyását minimális koromképződés és a nagy nyomáscsúcsok kiküszöbölése mellett ismert módon vezéreljük. Amint már említettük, ehhez hozzájárul az égési levegő és a tüzelőanyagsugár közötti hiányzó relatív sebesség. Az összekötőcsatornában, vagy a kifolyócsőben ilyen viszonyok nem jöhetnek létre. Ennél legalább a befecskendezési folyamat vége körül az égési levegő olyan árama nem érhető el, amelynél a tüzelőanyagsugárhoz képesti relatív sebesség nulla, vagy közel nulla. így nem kívánatos erős sugárfelbontás és ezzel nagyobb koromképződés lép fel. A találmánnyal célunk a bevezetőben leírt típusú belsőégésű motornál az összekötőcsatornát, illetve kifolyócsövet úgy elrendezni, hogy a fent említett hiányosságok, mint például tökéletlen égés és koromképződés kiküszöbölhető legyen. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy az égésteret felülnézetben tekintve a geometriai tüzelőanyagsugárnak a hengert határoló hengerfejsíkkal való metszéspontja képzelt körön legalább belül fekszik, amely a legnagyobb égéstérátmérőnek legfeljebb az 1,1-szerese, valamint a geometriai tüzelőanyagsugár irányában a tüzelőanyag fecskendezési pontnak az égésteret határoló, összekötőcsatornával, illetve kifolyócsővel áttört égéstérfaltól való távolsága a legnagyobb égéstérátmérőnek legfeljebb 30%-a. Ezáltal az összekötőcsatornának, illetve a kifolyócsőnek olyan hosszúsága van, amellyel a motor felső üzemtartományában erős tüzelőanyagsugár felbontás még nem következik be, az alsó üzemtartományban pedig a tüzelőanyag szétkeveredése és lecsapódása a csatomafalon nem következik be, ahol az összekötőcsatorna keresztmetszetét nem kell szükségtelenül bővíteni. Amennyiben az összekötőcsatorna kifolyócsőként van kialakítva, a találmány továbbfejlesztéseként javasoljuk, hogy a kifolyócsövet képező, mintegy félköralakú mélyedés a dugattyúban az égéstér fenekének irányába a tüzelőanyagsugár tengelyével meghatározott szöggel meredekebben helyezkedjen el, továbbá a tüzelőanyagsugár tengelye és a hossztengely a tüzelőanyag fecskendezési pontban metsszék egymást, az általuk bezárt szög pedig 3°-nál nagyobb és 15°-nál kisebb legyen. A mintegy félkör alakú kifolyócső sugara a befecskendezőfúvóka sugarától függetlenül célszerűen 4,75 és 5,00 mm közötti értékű. így tehát teljesen mindegy, hogy például a befecskendezőfúvóka 9 mm-es, vagy 14 mm-es. Az említett intézkedésekkel elérhető jó keverékképzés és égés a motor valamennyi üzemtartományában megőrizhető. A teljesség kedvéért megemlítjük, hogy a találmány szerinti jellemzők a befecskendezőfúvóka hengerfejben való eltolásával, vagy a dugattyú hossztengelyhez képest excentrikusán elrendezett égéstérrel is elérhetők. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon: Az 1. ábra golyó alakú égéstér felülnézete, kifolyócsőként kialakított összekötőcsatornával; A 2. ábra az 1. ábrán II—II vonal mentén vett metszet, valamint a találmány szerinti tüzelőanyagbefecskendező fúvóka elrendezése. Amint az 1. és 2. ábrán látható, 1 dugattyúban elrendezett golyó alakú égésteret 2-vel jelöltük, amely a 3 hengerfej irányában beszűkített 4 nyakkal van ellátva. A 4 nyakban mintegy érintőleges és ferdén a 2 égéstérbe torkolló kifolyócsőként kialakított 5 összekötőcsatoma van kiképezve. A 2 égéstér legnagyobb átmérőjét D-vel jelöltük. Az 5 összekötőcsatorna meghosszabbításában helyezkedik el a 3 hengerfejben a tüzelőanyagbefecskendező 6 fúvóka, amelynek 7 fúvókanyílását a tüzelőanyag fecskendezési ponttal együtt jelöltük. A 6 befecskendezőfúvóka középvonalát x-szel jelöltük, és ez egyúttal megadja a geometriai tüzelőanyagsugár irányát. A geometriai x tüzelőanyag sugár és a hengert határoló 8 hengerfej sík közötti metszéspontot mérve — amely az ábrázolt esetben egybeesik a tüzelőanyag fecskendezési 7 ponttal — a 2. ábrán merőlegesen lefelé, úgy ez az 1. ábrán látható módon képzelt 10 körön belül helyezkedik el. A képzelt 10 kör átmérője legfeljebb a legnagyobb D égéstérátmérő 1,1-szerese, a találmány szerint. A 2. ábrából kitűnik, hogy a tüzelőanyag fecskendezési 7 pontjának a 2 égésteret határoló, azonban az 5 összekötőcsatornával áttört 9 égéstérfaltól való távolsága a geometriai x tüzelőanyagsugár irányában kisebb, vagy legfeljebb 30%-a a legnagyobb D égéstérátmérőnek. Mivel a jelen esetben az 5 összekötőcsatoma közel félkör alakú kifolyócsőként van kialakítva, célszerű, ha annak y hossztengelye a 2 égéstér fenekének irányába szöggel meredekebben lejt, mint az x túzelőanyagsugártengely. Az x és y tengelyek a tüzelőanyag fecskendezési 7 pontban metszik egymást, ahol a cp szög nagyobb, mint 3°, de kisebb, mint 15°. Az 5 kifolyócső R sugara a 6 befecskendezőfúvóka r sugarától függetlenül a találmány szerint 4,75 és 5,00 mm közötti értékű. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
