181452. lajstromszámú szabadalom • Égéstér belsőégésű motorokhoz
3 181452 4 mázhatok hatásosan, mégpedig azokhoz, amelyek a tüzelőanyagnak az égéstérfalra való felvitelével dolgoznak. A találmánnyal megoldandó feladat tehát olyan új eszközöknek és megoldásoknak a létrehozása, amelyekkel belsőégésű motoroknál általánosan, de főleg közvetlen befecskendezésű belsőégésű motoroknál jobb keverékképzés és egyúttal jobb égés válik lehetővé, ha a belsőégésű motor csak a bevezetőben említett előfeltételeknek megfelel. Ez előkamrás motoroknál is lehetséges. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a mindenkor előre meghatározott égéstérfogatot tekintetbe véve a legnagyobb égéstérátmérő, az égéstérmélység, az égéstérfal hajlása, illetve görbülete és az égéstérfaltól az égéstérfenékbe való átmenet hajlása, illetve görbülete az égéstérfal és a forgó levegő közötti súrlódás kihasználásával határrétegáramlást létrehozó és ezáltal meghatározott intenzitású, a levegő forgómozgására merőleges, illetve közel merőleges szekunder örvényeket előidéző sebességkomponensek keletkezését biztosító módon vannak egymással összehangolva. A találmány tehát először fogalmazza meg azt a lehetőséget, hogy miként lehet szekunder áramlásokat létrehozni anélkül, hogy a főáramlást hornyokkal, illetve fokozatokkal befolyásolnánk, amikoris a többé, vagy kevésbé mindig meglévő határréteg áramlásokat az égéstér meghatározott kialakításával ésszerűen kihasználjuk. Ennél abból a megfontolásból indultunk ki, hogy a főáramlásnak a nyomásgradiense az égéstérközéptől kiindulva az égéstérfal felé, a centrifugális erő révén pozitív, amely az égéstér megfelelő kialakításánál a határrétegekre úgy hat, hogy az egyes részecskék az égéstérfal mentén odébb tolódnak. A főáramlásra merőleges sebességkomponensek jönnek létre, amelyek a szekunder örvényekhez vezetnek. A centrifugális erő tehát a határrétegben kisebb, mint a nyomás-emelkedés, és ennélfogva az eltérítés. Ezekkel a felismerésekkel előre meghatározott égéstértérfogatnál a főáramlással és a sűrítési eloszlással meghatározott állapota a hengertöltésnek az égéstérkontúr célzott kialakításának segítségével a szekunder áramlások úgy befolyásolhatók, hogy a keverékképzés, keverékelőkészítés és égés számára a legkedvezőbb viszonyokat hozzuk létre. Célszerű az olyan kiviteli alak, amelynél a szekunder örvényeknek, illetve a szekunder áramlásoknak a keverékelőkészítéshez hozzájáruló részaránya a teljes áramláshoz az égéstérmélységgel van meghatározva. Ezáltal azok nagysága viszonylag egyszerűen variálható. Előnyös továbbá, ha a sebességkomponensek kezdete, illetve létrejötte és ezzel a szekunderörvények helyzete — az égéstérmélység irányába tekintve — az égéstérfal, valamint az égéstérfaltól az égéstérfenékbe való átmenet hajlásával van meghatározva. Különösen erős a szekunderáramlások befolyása olyan közvetlen befecskendezésű belsőégésű motoroknál, amelyeknél a tüzelőanyag az égéstérfalhoz közel elrendezett befecskendezőfúvókán át közvetlenül az égéstérbe fecskendezhető és annak döntő része az égéstérfalra filmszerűen hordható fel, mivel ezáltal közel a teljes tüzelőanyagmennyiség a határrétegáramlás körzetében van. Ez esetben a találmány szerinti továbbfejlesztés abban van, hogy az égéstérfalnak, és az égéstérfaltól az égéstérfenékbe való átmenetnek a hajlása a tüzelőanyagnak a lehető legjobb filmszerű szétterítését és annak az égéstérfalról való leválasztását a teljes égéstérmélységen át egyenletesen kedvező tüzelőanyag-levegő arányt biztosító módon van kialakítva. A fentiekből kitűnik, hogy a teljesen egységes égéstérformát elhagyjuk. Ezt sokkal inkább a motor mindenkori üzemviszonyainak megfelelően alakítjuk ki, ahol az égéstértérfogat és az égéstérmélység különös jelentőséggel bír. Az égésterek meghatározott viszonyoknak megfelelő kialakítását az alábbiakban, a rajzon feltüntetett példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesen, ahol az egyes égésterek önmagukban is oltalom alatt állnak. A rajzon: Az 1. ábra égéstér hosszmetszete, amelyben a levegő áramlási viszonyait szemléltetjük; A 2—6. ábrákon a találmány szerinti égésterek hosszmetszeteit tüntettük fel, ahol mindegyik égéstér az égéstérfogat és az égéstérmélység közötti meghatározott viszonyhoz kedvező alakot szemlélteti, és ezek az égésterek olyan motorokhoz valók, amelyek a tüzelőanyagnak az égéstérfalra való felviteléhez dolgoznak. Az 1. ábrán forgástest-alakú 1 égéstér látható, amely lényegében beszűkített 2 nyakkal, oldalsó 3 égéstérfallal, 4 égéstérfenékkel és a 3 égéstérfaltól a 4 égéstérfenékbe való 5 átmenettel van határolva. Az égési levegő fő áramlása <3-val van jelölve. Ez az x égéstérközépvonal körül örvényt képez, amely a beömlőcsatoma megfelelő kialakítása, vagy a levegő beáramlásánál elrendezett más eszköz segítségével van kialakítva. A főáramlás Ap nyomásgradiense az x égéstérközépvonaltól a 3 égéstérfal irányába a centrifugális erő következtében pozitív. A 3 égéstérfal közelében a forgó levegőnek a 3 égéstérfalon lévő súrlódása következtében határréteg áramlás jön létre, amellyel az co főáramlás sebessége lassabbá válik, úgyhogy a centrifugális erő kisebb, mint a nyomásnövekedés. Ez azzal jár, hogy az égéstérfal mentén az egyes részecskék eltolódnak, a 4 égéstérfenék irányában v, sebességkomponensek, az égéstér 2 nyaka irányában pedig v2 sebességkomponensek jönnek létre. Ezek végül az égéstérközép irányába vannak eltérítve és így col, ©2 szekunderörvényeket képeznek. Az ©1, ©2 szekunderörvények alátámasztják az © főáramlást, ezáltal a tüzelőanyag leválasztást és a keverékképzést gyorsítják. Az ©1, ©2 szekunderörvények intenzitását lényegében az eltérítés mértékével szabályozhatjuk, amivel a kívánt hatás könnyen elérhető. ? A 2. ábra szerinti égéstér speciálisan légsűrítéses, közvetlen befecskendezésű belsőégésű motorhoz való. Ennél a tüzelőanyagot vékony filmként visszük fel a 3 égéstérfalra, ahol az égéstértérfogat és az égéstérmélység aránya 20 cm2 és 22,29 cm2 között van. Az égéstértérfogatot V, az égéstérmélységet pedig T hivatkozási jellel jelöltük. A legjobb keverékképzést akkor érjük el, ha a 2 égéstémyak d átmérője a 0,839—0,911-szerese, a 2 égéstémyak t mélysége a 0,036— 0,125-szöröse és a 6 dugattyúfenéktől mérve a legnagyobb T égéstérmélység a 0,732—0,839-szerese a legnagyobb T égéstérátmérőnek. A 3 égéstérfal hajtását képező R sugár 0,875 D—0,929 D közötti értékű, ennek 7 központja az x égéstérközépvonaltól B távolságra van, amelynek értéke 0.375D—0,446D között van. A 7 középpontnak a 6 dugatytyúfenéktől mért C mélysége 0,375D—0.464D közötti értékű. A 3 égéstérfaltól a 4 égéstérfenékbe való 5 átmenetet képező r sugár 0,321D—0,446D közötti értékű. Ennek 8 középpontja az x égéstérközépvonaltól b távolságra van. A b távolság 0,054D—0,179D közötti értékű. A 8 középpontnak a 4 égéstérfenéktől való c távolsága 0,321D—0,446D között van. A 3—6. ábrákon ugyancsak speciális égésterek láthatók, amelyek a 6—9. igénypontokban felsorolt méretekkel vannak kialakítva, mivel ezeknél a V/T viszony más. A V/T viszony értékei a következők: A 3. ábra szerinti égéstémél: 22,3—22,74 cm2 közötti; A 4. ábra szerinti égéstémél: 23,0—25,0 cm2 közötti; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
