181077. lajstromszámú szabadalom • Többhengeres, löketdugattyús belsőégésű motor
3 181077 4 hogy jobb hengertöltés eléréséhez a felmelegedett feltöltési levegőt a motoradagoláshoz legkedvezőbb hőmérsékletre lehűtse. A második fokozatot azután a légkompresszor képviseli megfelelően nagy nyomásra történő politropikus sűrítéssel. A feltöltési levegő-hűtőben, vagy a közbenső levegőhűtőben történő közbenső hűtés révén a légkompresszorban alacsonyabb véghőmérsékletek alakulnak ki, mint az ismert megoldásoknál, éppen ezért a hőterhelés is kisebb. Mintegy 60 K hőmérsékletcsökkenéssel lehet számolni. A szállított mennyiséget illetően a légkompresszor azonos nyomásnál 70%-kal többet teljesíthet, aminek következtében a légkompresszor bekapcsolási ideje jelentősen csökkenthető, vagy a kettős légkompresszor feleslegessé válik. Végül megjegyezzük, hogy a kompresszió végén a nyomásfeltételek azonos légkompresszor-fordulatszámok esetében nem változnak lényegesen. Ennek következétében a csapágyazás fajlagos terhelése nem nő. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon: Az 1. ábra a találmány szerinti elrendezésű feltöltéses motor elvi működési vázlata. A 2. ábrán a frisslevegő nyomás- és hőmérséklet diagramját tüntettük fel a végső kompresszióig. A 3. ábra az 1. ábra szerinti motor légkompreszszoijának szállítási mennyiségét szemléltető diagram. Az 1. ábrán 1 kipufogógáz-turbinából és ezzel mechanikusan összekapcsolt 2 frisslevegő-sűrítőből álló feltöltőegység látható. Az 1 kipufogógáz-turbina 3 nyilaknak megfelelően a belsőégésű 4 motor kipufogógázaival van működtetve, amely azután a 2 frisslevegő-sűrítőt hajtja. A 2 frisslevegő-sűrítő 5 légszűrőn át a 6 nyílnak megfelelően atmoszférikus nyomású frisslevegőt szív, azt mintegy 2 bar-ra sűríti, majd feltöltési 7 levegővezetéken át feltöltési 8 levegőhűtőhöz továbbítja. Feltételezve, hogy a frisslevegő 20-30 °C hőmérsékletű, a frisslevegő a 2 frisslevegő-sűrítőbe belépésekor a hővezetés és hősugárzás következtében kb. 50-60 °C-ra felmelegszik. A 2 frisslevegő-sűrítőből történő kilépéskor ennek hőmérséklete mintegy 120-130 °C. A 8 levegőhűtőben a feltöltési levegő mintegy 60 °C-ra lehűl. A frisslevegőt ezzel a hőmérséklettel vezetjük a feltöltési 7a levegő-vezetéken át a belsőégésű 4 motor egyes hengereibe. A feltöltési 7a levegő-vezetéknek 9 szívóvezetéke van, amely dugattyús sűrítőként kialakított 10 légkompresszorhoz vezet, amely a frisslevegőt mintegy 11 bar-ra sűríti. Abban az esetben, ha a közbenső hűtést más módon végezzük és nem a 8 levegőhűtővel, vagy semmiféle hűtést nem alkalmazunk, gyakorlatilag azonos hatást érhetünk el, ha a 9 szívóvézetékbe az 1. ábrán szaggatott vonallal feltüntetett módon külön közbenső 8a levegőhűtőt építünk. A 2. ábrán úgynevezett pV-diagramot tüntettünk fel, azaz a koordinátarendszer vízszintes 11 tengelyére V térfogatot dm3-ben, a függőleges 12 tengelyre pedig a sűrítési nyomást (p) bar-ban vittük fel. Ha például meghatározott frisslevegő-térfogatot 45 °C-os hőmérsékletnél és 1 bar-os atmoszférikus nyomásnál szívunk be, a 13 nyomásvonal és a 14 térfogatvonal, valamint 15 izoterma I pontban metszik egymást Ha a frisslevegőt 2 bar-ra sűrítjük, a 13’, 14’, 15’ vonalak II pontban metszik egymást, ahol már mintegy 120°C-ra való felmelegedés megtörtént. Ez kiadja a 16 görbét. Ha a 10 légkompreszszorral hagyományos módon p = 1 bar-ról p = 11 bar-ra sűrítünk, a sűrítési 17 görbe a II ponttól az eredmény vonallal jelölt II’ ponthoz vezet, amelyben a 13”, 14”, 15” vonalak metszik egymást. A T hőmérséklet ebben a pontban mintegy 280 °C. A találmány szerint az I ponttól a II pontig történő sűrítés a 2 frisslevegő-sűrítővel történik. A feltöltési 8 levegőhűtőben a levegőt T = 120 °C-ról T = 60 °C-ra hűtjük. Ez III pontnál következik be. Ekkor kapcsol be a 10 légkompresszor és a frisslevegőt a 18 görbe szerint 11 bar-ra sűríti, ami a IV. pontnál következik be, ahol T = 220 °C hőmérséklet uralkodik. Amint a fentiekből kitűnik, a közbenső hűtés révén a kompresszió végén a hőmérsékletek kisebbek, ezáltal a hőterhelés kisebb. A fentieket a következő számítással igazolhatjuk: Ha például a III pontban 0,293 dm3 V3 térfogatú frisslevegőnek Pm = 2 bar nyomása a Tin = 60 °C hőmérséklete van, akkor politropikus, 11 bar-ra történő sűrítésnél n = 1,3 politropikus hatványkitevő esetében érvényes a következő: n-1 Piv ■pii*«llbar j Pin = pn = 2 bar -j-3-Tiv = 333 K-^yj = 493 K = 220 °C Ha ezt az eredményt összehasonlítjuk azzal a légkompresszorral, amely a bevezetőben leírt módon van elrendezve, és amely szívólevegőjét a légszűrő és a frisslevegő-sűrítő közötti összekötővezetékből kapja, azonos frisslevegő térfogat esetén 1 bar atmoszférikus nyomásnál és a hővezetés és hősugárzás következtében mintegy 45 °C-ra melegedett szívólevegőnél a következő véghőmérséklet adódik: 11 1,3-1 T„,= 318 K- (—)----------= 553 K = 280 °C. 1 1 1,3 Tehát a hőmérsékletkülönbség 60 K. A jelölések magyarázatához megemlítjük, hogy azok mindig a 2. ábra II, II’, III és IV pontjaira vonatkoznak. A 3. ábrán a 10 légkompresszor szállítási mennyiségeit hasonlítjuk össze, amelyek löketenként értendők. A koordinátarendszer vízszintes 19 tengelyére a löketenkénti VH térfogatot, a függőleges 22 tengelyre pedig ugyancsak a sűrítési p nyomást mértük fel. Ha a frisslevegőt 1 bar-ról (pi a 2. ábrán) 11 bar-ra (a 2. ábrán pu») sűrítjük a 10 légkompresszor-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
