182899. lajstromszámú szabadalom • Terhelés- és fordulatszámfüggően vezérelt többfúratos befecskendezőfúvóka, főleg légsűrítéses, közvetlen befecskendezésű belsőégésű motorokhoz
1 182 899 2 A találmány tárgya terhelés- és fordulatszámfüggően vezérelt többfuratos befecskendezőfúvóka, főleg légsűrítéses, közvetlen befecskendezésű belsőégésű motorokhoz, amelyeknek forgásszimmetrikus, dugattyúban, vagy hengerfejben kialakított, legnagyobb átmérőjéhez képest beszűkített nyakú égéstere van. Az égéstérben az égéstérhossztengely körüli forgó légmozgás uralkodik, valamint terhelés- és fordulatszámfüggően vezérelt, excentrikusán elrendezett többfuratos befecskendezőfúvókán át a folyékony tüzelőanyag úgy fecskendezhető be az égéstérbe, hogy az égéstérfalon tüzelőanyagfilm képződhessen. Ilyen belsőégésű motor már ismert a 865 683 számú NSZK-beli szabadalmi leírásból. Ennél a tüzelőanyagot az égéstérfalra rövid szabad sugárhosszal viszik fel, hogy a tüzelőanyagnak a levegővel való közvetlen keveredését csupán a gyújtáshoz szükséges minimumra korlátozzák. Ezért ennél a tüzelőanyag sugarak becsapódási pontja az égéstérfal felső felében van. A gyakorlatban bebizonyosodott, hogy ilyen befecskendezésnél a motor üresjáratánál és az alsó és középső részterhelési tartományában a környezetet szennyező, szemeket és légzőszerveket izgató kékfüst képződik. A kékfüstképződés oka az égéstérfalnak a jó égéshez szükséges hőmérséklethez képesti alacsony hőmérséklete. A tökéletlen égés aldehidek, akroleinek, speciális szénhidrogének és más anyagok képződéséhez vezet. A fenti hiányosság kiküszöbölésére az 1 020 210 számú NSZK-beli közzétételi iratban már javasolták, hogy az említett üzemtartományokban a légörvényt részben, vagy teljesen meg kell zavarni, illetve meg kell szüntetni, sőt a tüzelőanyagsugarak irányát úgy kell változtatni, hogy a levegővel közvetlenül keveredő tüzelőanyag részaránya nőjön. Ezen túlmenően olyan javaslat is született már, hogy célszerű a sűrítési arányt növelni, vagy a tüzelőanyag befecskendezési idejét az alsó fordulatszám tartományban megnyújtani, hogy ezáltal a kifejezett tüzelőanyagsugárképződést megakadályozzák, úgyhogy nagyobb közvetlen tüzelőanyag-levegő keveredést éljenek el. Ezekkel az intézkedésekkel ugyan a kipufogógázokban lévő kékfüst, illetőleg izgató anyagok bizonyos csökkentését érték el, mégsem tekinthetők megnyugtató megoldásnak, mivel az ehhez járulékosan szükséges eszközök drágák és egyidejűleg nagyobb meghibásodási lehetőséget jelentenek, vagy mivel a felső terhelési tartományban, különösen teljes terhelésnél részben a motorikus üzemi adatok romlását idézik elő. Továbbá a 2 038 048 számú NSZK-beli szabadalmi leírásból olyan javaslat ismeretes, amelynél gömb-alakú égőteret alkalmaznak és az égéstérátmérő és a nyílás átmérő viszonyát meghatározott értéken tartják, valamint csupán egy tüzelőanyagsugár becsapódási pontját az égéstérfal alsó negyedében jelölik meg. Ennél továbbá a kerületi irányban forgó levegőtöltetnek a dugattyú axiális sebességéhez való viszonyát is meghatározták. Ezekkel az intézkedésekkel azt érték el, hogy az említett üzemi tartományokban a befecskendezett tüzelőanyagnak lehetőleg nagy része közvetlenül keveredett az égési levegővel, és viszonylag kis része került fel film alakjában a viszonylag hideg égéstérfalra. A sugárhelyzet azonban itt nincs meghatározva. A találmánnyal célunk olyan terhelés- és fordulatszámfüggően vezérelt többfuratos befecskendezőfúvóka létrehozása, amellyel a tüzelőanyagsugár-helyzetek pontos meghatározása, valamint a felső üzemi tartományban íz üzemi paraméterek romlása nélkül az égéstér kialakítsanak szabad megválasztása mellett a motor alsó és cözépső részterhelés tartományában a kék- és fehérfüst képződést a lehető legteljesebb mértékben kiküszöbölretjük. A kitűzött feladat megoldásához olyan terhelés- és 'ordulatszámfüggően vezérelt többfuratos befecskenlezőfúvókából indultunk ki, amelynek fúvókatestben ixiálisan eltolható, legalább egy rugóval tömítőülékén tartott fúvókatűje van, valamint az először szabaddá váló fecskendezőfurat, illetve furatok a tömítőülék alatti jyűrűtérbe torkollnak, a felső fordulatszám- és/vagy teraeléstartományban szabaddá váló fecskendezőfurat, lletve -furatok viszont a gyűrűtér alatti zsákfurattal vannak kapcsolatban. Ezt a találmány szerint azzal fejlesztettük tovább, hogy a felső fordulatszám- és terheléstartományban nyitott fecskendezőfurat a fúvókatestben i tűvezetés körzetében kiképzett mélyedéssel van kapcsolatban, amely — előre meghatározott tűlöket után — a fúvókatűn kialakított vezérlőéllel nyithatóan van kialakítva. A tüzelőanyag befecskendezéshez tehát továbbra is lyukfúvókát alkalmazunk, ezáltal beépítési nehézségek nem lépnek fel, mivel a fecskendezőfuratok közel minden égéstérkialakításhoz jól illeszthetők. A fecskendezőfuratok elkokszosodását is kizárjuk, mivel a fecskendezési sorrend egymástól pontosan el van választva. A tüzelőanyagnak két fokozatba történő befecskendezésével könnyen lehetséges, hogy a motor üresjáratánál és alsó, illetve adott esetben középső üzemtartományában közvetlen tüzelőanyag-levegő keveredést égünk el. így a még nem kellően felmelegedett égéstérfal következtében fellépő hátrányok ki vannak küszöbölve. Ezzel szemben a felső üzemtartományban a tüzelőanyagot ugyanúgy, mint korábban filmszerűen az égéstérfalra visszük fel, ahol azt elpárologtatjuk, forgó levegővel keverjük és végül elégetjük. A lépcsőzetes tüzelőanyagbefecskendezés azzal az előnnyel is jár, hogy alacsony fordulatszámoknál teljes terhelési tartományban az égés csekély feketefüst képződés és csekély tüzelőanyagfelhasználás mellett, a felső fordulatszámtartományban pedig csekély gyújtási nyomás és tüzelőanyag fogyasztás mellett javul, amikoris analóg módon az alsó fordulatszám tartományban a fecskendező furatoknak csupán egy részét tesszük szabaddá, a felső fordulatszám tartományban viszont a teljes fecskendezési keresztmetszetet. Annak érdekében, hogy minden üzemi tartományban jó üzemi adatokat kapjunk, a kétfokozatú tüzelőanyagbefecskendezéssel kapcsolatban az is szükséges, hogy a légörvényt pontosan meghatározzuk, valamint a legnagyobb égéstérátmérő és az égéstérnyak átmérőjének a legkedvezőbb arányát és a forgásfrekvenciát megállapítsuk. A légörvényt végül a tüzelőanyag befecskendezési időtartamával is összhangba kell hozni, hogy a keverékképződést optimalizálhassuk. A legnagyobb égéstér átmérő és a nyak átmérője közötti nyílás viszony mindenekelőtt a legalább két fecskendezőfurat helyzetétől és keresztmetszeteloszlásától függ. Ennél a levegő forgásfrekvenciáját a belsőégésű motor fordulatszámával, teljesítménykihasználásával, forgatónyomatékával és lehetséges feltöltésével kapcsolatos követelményeknek megfelelően választjuk meg. A sugárhelyzet, különösen az égéstértengely irányában a fentemlített megállapítások mellett nem olyan beszűkített, mint korábban. A legkülönbözőbb variációk lehetségesek. Az az előfeltétel csupán, 2 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
