191828. lajstromszámú szabadalom • Kétütemű belsőégésű robbanómotor turbófeltöltővel, valamint szelepvezérléssel kombinált résvezérléssel
1 191.828 2 A találmány tárgya kétütemű belsőégésű robbanómotor turbófeltöltővel, valamint szelepvezérléssel kombinált részvezérléssel, amely alkalmas bármilyen jelenleg használt üzemanyaggal történő, a korábbinál jobb hatásfokú mechanikai munkavégzésre. A találmány szerinti motor alkalmazható stabil motorként, de szolgálhat gépjárművek, munka- és erőgépek erőforrásául is. A kétütemű motorok hatásfoka jelenleg még mészsze van az optimumtól, és jelentős javítás lenne kívánatos. Ezen belül az eddig használt dízelmotoroknak viszonylag kicsi a literteljesítménye és nagy tömege. A hengerek levegővel való fel töltését mind a dízelmotoroknél, mind pedig az Otto-motoroknál alapvetően a dugattyú szívóhatása végzi. A belsőégésű motor teljesítményének növelésére azonban megfelelő légfeltöltő szerkezet segítségével több levegőt lehet a hengerekbe juttatni, mint amennyit a motor önmaga beszívhat, így a hengerekben több üzemanyag égethető el. Ezek közül a légfeltöltő szerkezetek közül az egyik leghatékonyabb a turbófeltöltő, amely a kipufogógáz energiáját hasznosítja. Az eddigi turbófeltöltők azonban nem önállóan végzik a feltöltést, csak javítják annak hatásfokát. , A kétütemű belsőégésű motorok teljesítményének illetve hatásfokának növelését célozta az Elsbett-féle dízelmotor is, amelynél a hengemyílások eddigi résvezérlése szelepvezérléssel van kombinálva. Ez a kétütemű dízelmotor úgy van kialakítva, hogy a kipufogást egy a hengerfejben levő, vezérmú'tengelyről működtetett szelep vezérli. A töltőnyílás (befúvónyílás) a lökethossz alsó részén van kialakítva, és ezen töltőnyílást a dugattyú lefelé haladva az alsó holtpont előtt nyitja, felfelé haladva pedig zárja. A légfeltöltésről külön meghajtott szerkezet gondoskodik. Az Elsbett-féle dízelmotor hatásfokát rontja, hogy a kipufogószelep még a munkaütem alatt, a dugattyú lefelé haladása közben az alsó holtpont előtt jelentős távolságra már nyit, így nem elég nagy lökethosszon történik munkavégzés. További hátrányt jelent, hogy a kipufogószelep terhelése meglehetősen nagy, mivel nyitása a belső nyomás ellen történik. A megoldás hátránya továbbá, hogy a levegőbefúvás külön energiát igényel. A találmány által megoldandó feladat olyan kétütemű belsőégésű motor kialakítása, mely meghaladja az eddig ismert dízelmotorok fajlagos teljesítményét és a hűtőberendezés kiküszöbölésével a feltöltés idegen energiaszükségletének megszüntetésével, illetve indításra való korlátozásával és a nagyobb lékethosszon tartó munkavégzéssel jelentős hatásfokjavulást és üzemanyagmegtakarítást biztosít, emellett alkalmas bármely jelenleg használt üzemanyaggal (gázolaj, benzin, alkohol, földgáz, hidrogén, esetleg szénpor) való üzemeltetésre. A kitűzött feladatot a találmány értelmében azáltal oldottam meg, hogy a kétütemű belsőégésű légfeöltöltős robbanómotorok jobb hatásfoka és nagyobb teljesítménye érdekében a töltő nyílás a hengerfejben van kialakítva és benne vezériőszelep van elrendezve, míg a dugattyú palástja által résvezérelt kipufogónyílás a lökethossz alsó részén van kialakítva, ahol a turbófeltöltő turbinája ezen kipufogónyílásba axiálisan, a kipufogónyílásra merőleges tengelylyel van beépítve, amely forgatható tengely másik végére a töltőnyíláshoz vezető töl tő járatban elrendezett, túlnyomással levegőt szállító töltőventilátor van felerősítve. A töltőnyflás vezérlőszelepe működtethető vezérműtengelyről vagy egy henger esetén külön vczérműtengely alkalmazása nélkül, forgattyúí tengelyen kialakított szelepemelő bütykök segítségével is. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha a főtengely minden fordulatára esik egy munkaütem akkor a dugattyú, a csapszeg és a hajtókar felgyorsítására (illetve alternáló mozgására) fordított energiát a felére lehet csökkenteni, a teljesítményt pedig jelentősen lehet növelni, emellett ki lehet használni a dugattyú által már nem hasznosítható és eddig veszendőbe ment jelentős mennyiségű kípufogógáz-energját is. A turbófeltöltő turbinájának találmány szerinti elhelyezési módja azon alapul, hogy minél közelebb van a kipufogónyíláshoz, annál nagyobb nyomással halad át rajta a kipufogógáz, így energiájának nagyobb részét lehet hasznosítani. A turbina célszerűen a kipufogónyílás közvetlen közelében, tengelyével a kipufogónyílásra merőlegesen van elrendezve. Ezen elrendezés következtében a feltöltést és a kipufogógázok eltávolítását nem a dugattyú végzi, hanem a töltőventilátor és a kipufogógázok energiáját hasznosító turbina. A turbina által kinyert energia elegendő a vele közös tengelyen forgó, feltöltést végző töltőventilátor működtetéséhez, sőt, az így felfogható energiamennyiség meghaladja a henger levegővel való feltöltéséhez szükséges igényt is, és ezáltal képes a többletlevegő áramoltatása révén a henger falának, a turbinának és a dugattyúfenéknek hűtésére is, tehát ezen belső hűtés miatt nincs szükség külön hűtőberendezésre. A zajcsökkentés és a jobb hőeloszlás érdekében azonban célszerű a hengert magas forráspontó folyadékkal körbevenni. Ezt szükség esetén fel lehet használni az utastér fűtésére. Azáltal, hogy a dugattyúpalást által résvezérelt kipufogónyílást a lökethossz alján alakítjuk ki, jelentősen megnövekszik a munkaütem tartama, ugyanis a dugattyú lefelé haladásakor csak az alsó holtpont közelében válik szabaddá a kipufogónyílás. Ekkor a hengerben uralkodó nyomás megindítja az égéstermékek kiáramlását a kipufogó nyíláson át és a kiáramló kipufogógáz forgásba hozza a töltőventilátorral közös tengelyen ágyazott turbinát. A kipufogógáz kiáramlása után szívóhatása révén a turbina a hengerben vákuumot idéz elő, amely a töltőnyílás időközben nyitó szelepén keresztül még több levegő beáramlását és ezzel a hűtés hatékonyságának további javulását teszi lehetővé. A hengerfejben kialakított töltőnyílás nagyméretű vezérlőszelepét az alsó holtpont elérése előtt a vezérműtengely vagy egy szelepemelő bütyök nyitja. A szabaddá vált töltőnyüáson át ekkor megindulhat a gyors levegő beáramlás a töltőventilátor által előidézett túlnyomás és a turbinával létrehozott vákuum következtében. . A nyomáskülönbség és a nagy áramlási keresztmetszet miatt hamar feltöltődik a henger levegővel. A beáramló levegő egy részét a turbina, a hűtést elősegítve, a kipufogónyíláson át szállítja, mindaddig, amíg felfelé haladó dugattyú el nem zárja a kiáramlás útját. A nagy sebességgel beáramló levegő a du-Sttyúnak ütközve összenyomódik és a henger térgatát kitölti. Ezután következik be a szelep zárása. A találmány t részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amely egy példakénti találmány szerinti kétütemű dízelmotor vázlatos elvi felépítését tünteti fel. Amint az a rajzon látható, a találmány szerinti mo-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
