183290. lajstromszámú szabadalom • Eljárás légsűrítéses belsőégésű motoroknál befecskendezésre és keverékképzésre, valamint berendezés az eljárás foganatosítására
1 183290 2 A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően az ismert javaslatok előnyeinek megtartása mellett olyan megoldás létrehozása, amelynek segítségével a motor tehát mind hideg, mind pedig meleg állapotban nyugodt járású, a kipufogó gázok minősége lényegesen javított, a füsthatárnál a motor terhelhetősége jó, valamint a tüzelőanyag hasznosítása jobb, mint az ismert megoldásoknál. A kitűzött feladatot a találmány szerint olyan eljárással oldottuk meg, amelynél a tüzelőanyag-befecskendező fúvókánál a befecskendező-furat, illetve -furatok megfelelő kialakításával és a fecskendezőfuratnál, illetve -furatoknál elegendő nyomás biztosításával a kilépő tüzelőanyag-sugár, illetve -sugarak cseppjeit a motor minden fordulatszám- és/vagy terheléstartományában finoman porlasztjuk, valamint az egész tüzelőanyag-sugarat az égéstérbe történő belépése után úgy szakítjuk fel, hogy az az égéstérfaltól az égéstérsugár harmadáig az égéstér geometriai kialakításához igazodjék, továbbá a tüzelőanyag befecskendezését az égéstérben forgó égési levegő sebességével és/vagy sűrűségeloszlásával összhangban végezzük. Tehát a tüzelőanyagnak már a tüzelőanyag-befecskendező fúvókából való kilépésekor a fecskendezőfurat, illetve -furatok megfelelő kialakításával súlyt helyezünk arra. hogy a tüzelőanyag-sugár, illetve -sugarak a lehető legfinomabban porlasztott cseppekből álljanak. Ez nagyrészt a motor valamennyi fordulatszám- és/vagy terheléstartományában csak azáltal lehetséges, hogy a nyomást a fecskendezőfuratnál, illetve -furatoknál viszonylag állandó és nagy értéken tartjuk. Az erre szolgáló eszközök önmagukban ismertek. A finom cseppecskéket az égéstérfalra való lerakódás teljes kiküszöbölése mellett a légörvény sugár alakban könnyen magával viszi, kielégítő elpárolgási hőmérsékletre melegíti és végül az égési levegővel keveri. A tüzelőanyag-sugárnak, illetve -sugaraknak a felszakítása, valamint azoknak az égéstér geometriai kialakításához való igazítása intenzív keveredést és az égési levegőben való egyenletes elosztást eredményez. így csupán az égéstér közepe marad gyakorlatilag tüzelőanyagtól mentes. Ezzel már egy messzemenően rendezett égés érhető el, amelynél a keverék a kipufogó gázoktól el van választva. A tüzelőanyagnak az égéstérben forgó égési levegő sebességével és/vagy sűrűségeloszlásával összehangolt befecskendezése végül is azzal jár, hogy a tüzelőanyag elosztása az égési levegőre közel ideális. A tüzelőanyag előkészítési eljárás révén — a tüzelőanyagnak legalább részbeni elpárologtatásával az égési levegőben az azzal való keveredés előtt — a motor minden üzemtartományában jó adatok érhetők el, valamint az indítási nehézségek kiküszöbölhetők. A dp/da érték teljes terhelésnél 3,5-^4 bar/forgattyústengely-szög, ami egy lágyan lejátszódó égést jelent. Mivel ez az érték a részterhelési tartományban sem emelkedik, a motoradatok ebben a tartományban is jók. A vezérelt égési folyamat és a csekély áramlási, illetve hőveszteségek következtében viszonylag jó tüzelőanyag-fogyasztás érhető el. A találmány szerinti eljárás célszerű foganatosítási módjánál a tüzelőanyagot sík, csésze alakú égéstérbe úgy juttatjuk, hogy a felszakított tüzelőanyag-sugár, illetve fő tüzelőanyag-sugár központja az égéstérre felülnézetben tekintve a körhöz képest érintőt képezzen, ennek átmérőjét az égéstér-átmérő 0,6—0,7-szeresére választjuk, továbbá ez 40-50°-os szögű vetületében - kétfuratos befecskendező-fúvókáknál — az égéstér-hossztengellyel legfeljebb 35—50°-os szöget zár be. Sík csésze alakú égéstér választásával, beszűkítés nélkül az eljárás foganatosítása a legkedvezőbb az összelapító-örvény és ezáltal az áramlási veszteségek sekélyek, továbbá az égéstér nincs túlzott termikus terheléseknek kitéve, azaz nincs túlhevítve. Előnyös, ha a légörvény által magával ragadott fő tüzelőanyag-sugár szabad hosszát az égéstér-átmérő 0,8-szorosánál nagyobbra, vagy legfeljebb azzal azonos értékűre választjuk. Ennek következtében az égés igen folyamatosan zajlik le. A tüzelőanyag teljes sugárkúpszögét ennél célszerűen 35 és 45° közöttire választjuk. Végül a találmány szerinti eljárás továbbfejlesztéseként javasoljuk, hogy a teljesen nyitott beömlőszelepnél és 10 m/sec. közepes axiális dugattyúsebességnél a henge ben az égési levegő forgásfrekvenciáját — a mérőátmérő-e (a dugattyú-átmérő 0,7-szerese) vonatkoztatva — előnyösen 130-155 Hz-re célszerű választani. Feltóltéses be’ső égésű motoroknál ez 140—165 Hz közötti értékűre választandó. A találmány szerinti eljárás olyan berendezéssel foganatosítható, amelynek lényege, hogy az égéstér-átmérő viszonya a dugattyú-átmérőhöz 0,44 és 0,5 között van, valamint az égéstérmélység viszonya az égéstér-átmérőhöz 0,55—0,63 értékű, továbbá az égéstér-átmérő a lényegében sík égéstérfenék irányában maximális átmérőre úgy van megnövelve, hogy az égéstérfal az égéstér-hossztengellyel 4—7°-os szöget zár be és állandóan bővül. Célszerűen az égéstérfaltól az égéstérfenékre való átmenetet lekerekítés képezi, ennek sugarának az égéstér-átmérőhöz való viszonya 0,2—0,25 közötti értékű. A tapasztalatok azt mutatták, hogy az ilyen égésterek a tüzelőanyag térbeli elosztását a leírt módon igen jól elősegítik. Természetesen más égéstérformák is alkalmazhatók. A tüzelőanyag-befecskendező fúvókában a fecsker dezőfuratok száma mindenkor függ az égéstér alakjától és nagyságától. Éppen ezért azok száma általános érvényűén nem határozható meg. Ha például egyfuratos befecskendezőfúvókát alkalmazunk, amellyel lehetővé tesszük a szükséges fecskendezési nyomást és a szükséges sugárfelhasítást, illetve porlasztást, a találmány szerint előnyös lehet, ha a tüzelőanyag-befecskendező fúvóka olyan egyfuratos fúvókaként van kialakítva, amelynél a fecskendezőfurat átmérőjének viszonya a fecskendezőfurat hosszához 0,55 és 0,75 között van. Abban az esetben, ha két, vagy többfuratos fúvókát alkalmazunk, a fecskendezőfurat-keresztmetszeteket úgy kell kialakítanunk, hogy fő tüzelőanyag-sugár és egy, vagy több mel'éksugár jöjjön létre, ahol a teljes 35-45°-os sugárkúpszögből 5 —10°-ot a melléksugarak képeznek. A találmányt részletesebben a rajz alapján isint rtetjük. A rajzon : Az 1. ábra diagramm belső égésű motor égésterében a forgó égési levegő sebességlefolyásáról, az égéstér sugarára vonatkoztatva; A 2. ábra égéstér felének hosszmetszete, amelyen az égési levegőbe befecskendezett tüzelőanyag eloszlását szemléltettük abban az esetben, ha a fő tüzelőanyagsugárnak meghatározott szabad hossza van; A 2a. ábra hosszmetszet, amelynél az égéstér viszonylag nagyobb átmérőjű és a tüzelőanyagot két sugárban fecskendezzük be; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
