Vynález se týká spalovací komory turbokompr-esoru pro· přeplňování, připojené na výfuk spalovacího motoru a · opatřené škrticím regulátorem primárního· vzduchu spalovací komory.

Jsou známa zařízení výše uvedeného druhu, která •obsahují obtokový kanál, trvale otevřený a spojující kompresor s turbinou, umožňující přímý a nepřetržitý · průchod obtokového · vzduchu do turbiny, přičemž pomocná spalovací komora- je uspořádána před turbínou.

Pomocná · spalovací komora obsahuje zaváděcí ústrojí paliva a má ve stěně otvory, které umožňují zavádění podpůrného plynu hoření tvořeného výhradně obtokovým vzduchem nebo- směsí obtokového vzduchu a výfukových plynů motoru nebo· současně obtokovým vzduchem a výfukovými plyny motoru.

V takovém zařízení se množství paliva vstřikovaného do spalovací komory mění v širokém rozsahu podle způsobu provozu zařízení. Komora pracuje například na plný výkon (maximální množství paliva] za jistých · podmínek, když například moto-r pracuje na pomalý chod; naproti tomu · pracuje komora na omezený výkon (minimální množství paliva), když je· motor zatížen; v tomto případě se spalovací komora· pouze udržuje v činnosti, aby nebylo · nutné ji později zapalovat, a není tedy · zhasnuta.

. Při udržovacím provozu . spalovací komory · množství zaváděného·, paliva může být velmi malé a v některých · případech menší než asi 2 % množství paliva zaváděného· při provozu komory na plný výkon.

Úkolem ' je tedy vytvoření spalovací komory a zejména zavádecího a rozprašovacího ústrojí paliva, které by umožnilo· · velké · změny množství paliva v rozsahu · · · až · . 50 nebo dokonce· · až 60.

Budiž poznamenáno, že taková pomocná komora priacuje velmi odlišně od · spalovací komory hnacího- zařízení s plynovou turbinou, kde tepelný výkon komory stoupá · jako funkce výkonu dodávaného zařízením, kdežto· u výše popsaného· zařízení je množství největší tehdy, když motor pracuje pomalým Chodem. ·

Jsou známa mechanická zaváděcí a · rozprašovací · ústrojí, tj. · taková, v · nichž se tekuté palivo- rozprašuje · v komoře tím, že se zavádí při dostatečně vysokém tlaku přesným- otvorem malého průřezu. Avšak zákony podobnosti, které umožňují kalibrování mechanických rozprašovacích soustav, se nemohou extrapolovat · pro velmi malá množství; pro· tato· velmi malá množství (která mohou .být. řádově několik litrů za hodinu) by průměr otvorů, jimiž by se rozprašováni mělo provádět, byl rovný nebo menší, než je hranice filtrace, což by samozřejmě vedlo к častému ucpávání těchto rozprašovacích otvorů.

Kromě toho, kdyby se palivo mělo zavádět do. spalovací komory .výhradně mechanickou soustavou, musel by se zaváděcí tlak v otvoru značně měnit se čtvercem zaváděného množství. V případě, žé se má zaváděné množství měnit v rozsahu 1 až 60, by se tlak potřebný ke správnému roziprášení měnil v rozmezí 1 až 3600.

Nehledě к potížím souvisejícím s použitím. takto široce proměnného· tlaku by bylo třeba pro. správné rozprašování při všech způsobech provozu, aby otvor by.l kalibrován s ohledem na nejmenší množství a minimální tlak, pod nějž by pak bylo těžké sestoupit, protože rozprašování by již bylo chybné a nastalo by „slzení paliva“.

Jako příklad pro spalovací komoru přeplňovací soustavy Diesseiova motoru výkonu kolem 2200 kW je minimální množství paliva pro udržovací chod spalovací komory asi 2 1/h. Aby došlo к mechanickému rozprašování, muselo by se toto množství zavádět pod poměrným tlakem 0,08 MPa (vzhledem ke statickému tlaku v komoře). Maximální množství paliva pro spuštění turbokompresoru při zastaveném motoru a při pomalém chodu motoru může dosáhnout asi 120 1/h; toto, množství by se muselo· zavádět pří poměrném tlaku 300 MPa, kterému je nutno se vyhnout.

Dále podle uvedeného' příkladu by velikost otvoru, jímž by se zavádělo palivo, činila asi 0,2 mm. Takový otvor se· snadno ucpe nečistotami a zanese zbytky z hoření.

К odstranění výše uvedených nevýhod byla již navržena různá řešení pro zavádění paliva do spalovací komory, zejména řešení používající mechanického rozprašování několika otvory, vstupujícími v činnost postupně podle množství potřebného· paliva.

Taková řešení jsou však poměrně složitá v provozu a nejsou dosti vhodná při proměnlivém množství paliva zaváděného do komory.

Vynález má za účel vytvořit spalovací. komoru použitelnou zejména v přeplňovací soustavě spalovacího motoru, která nemá výše uvedené nevýhody a umožňuje dostatečné rozprašování při každém množství paliva, aniž přitom potřebuje vstřikovací otvory příliš malého průměru a v souvislosti s tím příliš vysoké plnicí tlaky při velkém množství· nebo různý počet otvorů.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že vstupní otvory vzduchu jsou napojeny na výstup turbokompresoru před škrticím regulátorem.

Vstupní otvory vzduchu jsou v rovině kolmé к ose vstřikovacího otvoru nebo: jsou uspořádány tangenciálně vzhledem к obvodu vstřikovacího otvoru.

Je také podstatné, že vstupní otvory vzduchu jsou provedeny v kotouči umístěném v přední části ústrojí pro rozprašování tekutého paliva před injektorem umístěným v ose vstřikovacího ústrojí, přičemž kotouč je uspořádán kolmo к injektoru a opírá se O přední čelo injektoru a je opatřen středovým otvorem větším, než je vstřikovací otvor injektoru, a souosým s tímto· vstřikovacím otvorem, přičemž vstupní otvory vzduchu jsou vytvořeny v čele kotouče přivráceném к injektoru a otevřeném do dutiny ústrojí pro rozprašování tekutého paliva, obklopující injektor a připojené na výstup turbokompresoru.

Podstatné je i to, že vstupní otvory vzduchu jsou obklopeny zadními otvory ve stěně zadní části spalovací komory, spojujícími tuto s prostorem primárního vzduchu.

Ve spalovací komoře podle vynálezu zaváděcí ústrojí umožňuje provoz blízko maximálního výkonu, přičemž palivo se rozprašuje mechanicky při. výstupu ze vstřikovacího otvoru za použití dmychadla, které může být druhu o malém tlaku (například několik MPa), přičemž proud vzduchu dodávaného. dmychací tryskou nebo tryskami nemá na toto mechanické rozprašování prakticky žádný vliv; provoz smíšený, kdy palivo se rozprašuje současně mechanicky při výstupu ze vstřikovacího otvoru a pneumaticky účinkem proudu nebo proudů vzduchu z dmychací trysky nebo trysek; a provoz udržovací, kdy palivo se rozprašuje pneumaticky účinkem proudu nebo proudů vzduchu z dmychací trysky nebo trysek a množství vzduchu z této dmychací trysky nebo trysek stačí samotné к zajištění úplného a stálého spalování minimálního množství paliva, odpovídajícího udržovacímu provozu..

Vynález umožňuje mechanicky zavádět a rozprašovat maximální množství paliva, pro které j.e spalovací komora konstruována, a správně spalovat toto maximální množství paliva ve třech klasických pásmech, tj. primárním spalovacím pásmu, přechodném pásmu a ředicím pásmu, pneumaticky — tj. vzájemným působením proudu paliva a proudu nebo proudů vzduchu — zavádět a rozprašovat minimální množství paliva, pro které je spalovací komora konstruována (udržovací množství), a spalovat toto rozprášené palivo se vzduchem, který sloužil к rozprášení a který se přivádí v dostatečném množství, aby takto vytvořená směs při udržovacím spalování byla v poměru dostatečně blízkém stechlometrickému poměru, aby spalování bylo úplné, stálé a málo citlivé na eventuální akustické víry, způsobené motorem, zejména při náhlé změně způsobu provozu, přičemž toto udržovací spalování musí dovolit rychlý návrat к provozu komory na plný výkon, měnit nepřetržitě množství paliva mezi maximální hodnotou a minimální hodnotou, přičemž přechod mezi těmito dvěma způsoby činnosti na plný výkon a na udržování se děje při zachování správného, úplného a stálého spalování zaváděného množství paliva a je umožněna tím, že množství vzduchu zaváděné pro· pneumatické rozprašování mínimál-. ního· množství paliva se přivádí nepřetržitě a vliv mechanického rozprašování se omezuje tou měrcu, jak nabývá převahy rozprašování pneumatické a naopak.

Vynález přináší ještě další výhody: Získá se trvalé chlazení injektoru, v němž . je vstřikovací otvor, · což zabrání tvoření dehtu nebo· koksu v blízkosti otvoru. Případné usazeniny sazí nebo· nečistot blízko· vstřikovacího· otvoru jsou vypuzeny proudem nebo proudy vzduchu · vystupujícího· ze vstupního otvoru nebo otvorů, a vstřikovací otvor tudíž zůstává čistý.

Protože průměr vstřikovacího· otvoru· . je stanoven pro· maximální množství paliva, sníží se podstatěn nebezpečí · náhodného ucpání tohoto otvoru. Prakticky .není žádné nebezpečí zanesení nebo ucpání dmychací trysky nebo· · trysek, plněných nepřetržitě čerstvým vzduchem.

Vzduchem plnícím vstupní otvor . nebo vstupní otvory vstřikovacího· ústrojí je · s výhodou přeplňovací vzduch motoru, odebíraný v místě přeplňovaní soustavy, · kde tlak je · dostatečně vysoký (tlak vyšší, než je ' tlak · ve spalovací komoře), aby množství a rychlost vzduchu dodávaného· z dmychací trysky nebo trysek stačily k pneumatickému rozprašování paliva· při udržovacím chodu; tento· vzduch se s výhodou odebírá za · chladičem, uspořádaným před vstupem . přeplňovacího vzduchu do motoru.

Pro · zajištění · nejlepší účinnosti proudu nebo· proudů vzduchu ze vstupního· otvoru nebo· otvorů jsou vstupní otvory s výhodou v podstatě kolmé na o-su vstřikovacího otvoru; · k dalšímu zvýšení této· účinnosti je možno· uspořádat · dmychací trysky tak, · aby byly tangenciální ke kruhovému tvaru · vstřikovacího otvoru, což umožňuje dát rozprašovacímu kuželu vhodný úhel a zvýšit víření ve · spalovacím prostoru a přispívá ke zlepšení · stálosti , plamene při udržovacím provozu spalovací komory.

V· dalším je popsán · příklad provedení předmětu· vynálezu na základě· výkresů, kde obr. 1· je zjednodušený pohled a řez spalovací · komorou · podle vynálezu, · tvořící· část hnacího zařízení s Dieselovým motorem, jehož hlavní členy jsou znázorněny schematicky, obr. 2 je zvětšený pohled na zařízení zavádějící palivo do· této spalovací komory, obr. 3 je řez podle III—III z · obr. 2, obr. 4 je diagram ukazující změnu množství paliva · Q· zaváděného do této· spalovací komory, v závislosti na přeplňovatím tlaku P, obr. 5 je řez spalovací komorou, ukazující průběh spalování při· · provozu komory na plný výkon, obr. 6 je řez spalovací komorou, ukazující průběh spalování při provozu komory na udržovací chod. ,

V obr. 1 je znázorněno· hnací zařízení s Dieselovým motorem 1 · a· jeho přéplňovací soustava. Tato přéplňovací soustava obsa huje · · turbokompresor. . Znázorněný · turbokompresor má · jediný kompresor 2, poháněný jedinou · turbinou 3. Je však samozřejmě možno uspořádat několik turbokompresorů za sebou v kaskádě a turbina i · kompresor mohou být vícestupňové.

Vzduch vycházející z kompresoru 2 se · vede jednak do Dieselových motorů 1 · přes chladič 4, jednak do · pomocné spalovací komory 5 obtokovým · . kanálem. 6, který je trvale otevřen a má dostatečný průřez, aby přivedl do · komory veškerý vzduch· dodávaný kompresorem a nespotřebovaný motorem, při klidu nebo kterérnkoiiv způsobu provozu motoru. Spalovací komora 5 dostává kromě čerstvého vzduchu· ž kompresoru · 2 tekuté · palivo· ze vstřikovacího· ústrojí 12 paliva a· výfukové plyny z Dieselová motoru 1 kanálem 33. Její výstup je připojen k turbině 3, která tedy · dostává · výfukové plyny z Dieselová motoru a spalné· plyny ze spalovací komory 5.

U provedení znázorněného v obr. 1 · se čistý vzduch, · přicházející do· spalovací · komory 5, rozděluje· škrticím· regulátorem . 7 jednak na primární vzduch 8, který · se · zavádí do· primárního · pásma . 9 · · spalovací komory 5, jednak na sekundární vzduch 10, který se zavádí do· ředicího · pásma 11 spalovací · komory 5 uspořádaného. · , za primárním · pásmem. 9. Výfukové plyny přicházející kanálem · 33 se zavádějí otvory 11a do . ředicího pásma 11.

Než bude · .popsáno vstřikovací ústrojí · 12 paliva ·· do primárního ·· pásma spalovací komory 5, vymezeného plamencovou · trubkou 17, je třeba seznámit se s diagramem podle obr. 4, který ukazuje · změny množství · paliva Q v 1/h · zaváděného do spalovací · komory 5 příkladového· zařízení, v závislosti na přeplňo-vacím. tlaku P, vyjádřeném v desetinách MPa.

Ke spuštění turbokompresoru, když motor 1 stojí· a než tlak dodávaný kompresorem · 2 dosáhne ·0,2 MPa,· se ·spalovací komora plní maximálním· množstvím paliva (120 l/hod). Když se · dosáhne tohoto· tlaku 0,2 MPa a než tlak stoupne na 0,3· . MPa (zatímco· energie· dodávaná turbině 3 spalnými plyny motoru 1 · roste současně· s výkonem motoru 1 z 0 · asi na 20 až 30 % · maximálního výkonu motoru 1), plní se spalovací komora · 5 množstvím paliva klesajícím rovnoměrně ze 120 1/-h až asi na 2 1/h.

Potom, počínaje přeplňováním tlakem · P 0,3 · MPa, se spalovací komora 5 uvede na udržovací provoz · a plní se minimálním množstvím· paliva (2 1/h). Je tedy zřejmé, že množství· paliva . se mění v rozsahu od minimálního· množství až po jeho · Šedesátinásobek.

Vstřikovací ústrojí 12, které má zajistit dostatečné rozprášení v celém tomto· rozsahu změny · množství, obsahuje v podstatě vstřikovací orgány paliva · a dmýchací orgány vzduchu, které · jsou postupně popsány v dalším. Je důležité si uvědomit, že dmýchací orgány · vzduchu, určené k rozprašování paliva, při malém množství nemají nic společného· s přívodními orgány spalovacího· vzduchu potřebného pro vysoký tepelný výkon. , komory a ředicích plynů, nýbrž plní zcela odlišnou úlohu, jak ještě vyplyne z dalšího.

U znázorněného provedení vynálezu je pouze · jeden, vstřikovací otvor 13 ·,paliva, provedení v ose plamencové trubky 17. Tento· otvor 13 je uspořádán v ose injektoru 24, který má přívodní kanál 32 pro- palivo z plnicích orgánů, obsahujících čerpadlo 14 o regulovaném výkonu.

Vstřikovací otvor 13 kruhového· tvaru u znázorněného· provedení má průřez zvolený tak, že vyhovuje těmto· podmínkám; vstřikovací otvor 13 · má · jednak dostatečně malý průměr, aby rozprašoval mechanicky palivo, když se zavádí do spalovací ^·ιηο^5 tímto· vstřikovacím · otvorem· 13 v maximálním množství, jednak je tento· průměr větší, než byl potřebný pro zachování mechanického· rozprašování paliva při jeho minimálním množství, a dostatečně velký, aby stačil mírný tlak několika MPa ke vstřikování maximálního· množství · tímto vstřikovacím otvorem 13.

Plnicí orgány paliva musí samozřejmě dodávat paliva pod takovým tlakem, aby se dostávalo·· do spalovací komory 5 vstřikovacím otvorem· 13 maximální množství, je-li ho · třeba. Tento· tlak je však samozřejmě nižší, než · by bylo· třeba, kdyby vstřikovací otvor 13 měl tak malý průměr, aby se při malých množstvích zachovalo mechanické rozprašování.

Tyto dvě podmínky prakticky · určují maximální hodnotu a· minimální hodnotu průřezu vstřikovacího· otvoru 13. V takto vymezeném · rozsahu se zvolí průřez v závislosti na tlaku, který může vyvinout čerpadto 14, jež je k dispozici, a na tom, že průřez musí být větší, než je mez filtrace paliva.

Vstřikovací otvor 13 je obvykle uspořádán tak, aby rozprašoval palivo v kuželu dutém nebo plném· o· vrcholovém úhlu 60° až 90° podle okolností; vnitřní tvar tohoto vstřikovacího otvoru · 13 umožňuje otáčení paliva o sobě· známým uspořádáním. ' ·

Dmýchací orgány vzduchu mají nejméně jeden vstupní ' otvor 15 . plněný nepřetržitě vzduchem o· tlaku vyšším, než je statický tlak ve spalovací komoře 5. U znázorněného· příkladu provedení je několik vstupních otvorů 15 (obr. 2 a 3). Vstupní otvor 15 nebo· vstupní otvory ·15 ústí do spalovací komory 5 blízko vstřikovacího otvoru 13 a mají takový směr, aby proudy vzduchu byly ' v · podstatě kolmé na osu injektoru· 24. Jsou · spojeny s plnicí soustavou vzduchu a vstupní otvory 15 i plnicí soustava dodávají vzduchu takové rychlosti a množství, že pneumaticky rozprašují vstřikované palvvo při malém množství a při minimálním množství, pro které by vstřikovací otvor 13 nemohl zajistit mechanické rozprašování. Množství vzduchu je dále zvoleno tak, že zajišťuje úplné a· stálé spalování paliva při jeho· minimálním nebo minimu blízkém množství.

Podle · provedení · v obr. 2 a 3 mají dmýchací orgány vzduchu kolem ústředního· injektoru 24 dutinu 27 ve tvaru válcové komory, plněnou kanálem 18 a souosou s injektorem 24. Tato· válcová dutina· 27 má kruhový člen· nebo kotouč 25 · umístěný před vstřikovacím otvorem. 13 a opatřený středovým otvarem 28, jehož průměr je · větší než průměr vstřikovacího otvoru 13 a· dostačuje, · aby při mechanickém rozprašování proud vzduchu nezachytil stěny otvoru. Kotouč 25 se opírá o· přední kuželové čelo injektoru · 24. Vstupní otvory 15 jsou uspořádány v tomto kotouči· 25 v podobě drážek,· provedených v čele, které se opírá o· ústřední injektor· 24. Vstupní otvory 15 jsou s výhodou uspořádány tečně k obvodu vstřikovacího· otvoru 13, jak patrno z obr. 3. · Tím se zvětší účinnost proudů vzduchu vystupujících vstupních obvodů 15 a zlepší se víření' ve spalovacím pásmu. Při · provozu na „pneumatické rozprašování“· se zejména získá lepší stálost plamene odstředivým působením na· Směs vzduch—palivo. Toto odstředivé působení umožňuje zvolit vhodný úhel rozprašovacího kuželu při provozu na pneumatické rozprašování, jak · je patrno· z dalšího. .

Vzduchem, který plní vstupní otvory 15 vstřikovacího· ústrojí 12, je s · výhodou přeplňovací vzduch motoru. U znázorněného provedení kanál 18 spojuje vstupní otvory 15 s částí okruhu přeplňovacího· vzduchu· tam, kde již prošel . chladičem 4, · tj. těsně před jeho vstupem do· motoru 1.

Tento· stlačený a studený vzduch může působit prostřednictvím kanálu 19 na ' pneumatický orgán· 20 (obr. l) a ovládat klapku 21, uspořádanou v okruhu paliva mezi· čerpadlem 14 a vstřikovacím ústrojím 12. Tento · pneumatický · · orgán 20 samočinně vyprazdňuje palivo do vstřikovacího ústrojí 12, jakmile se již nevytváří plnicí tlak paliva; tím se · zabrání rozkladu paliva — koksovatění, vznik dehtu — zbývajícího v · zaváděcím kanálu, když se plnění spalovací komory 5 palivem zastaví a motor pokračuje v činnosti.

Zařízení podle obr. 1 obsahuje ještě před pneumatickým orgánem 20 elektroventil 22, buzený při zažehnutí spalovací komory 5 a ovládaný termočlánkem 23, umístěným ve spalovacím pásmu 9. Tento· termočlánek 23 přeruší přívod paliva v případě náhodného zhasnutí spalovací komory 5. Ovládání může být také ruční; tak · j‘e možno zhasnout· spalovací komoru 5 podle potřeby. ,

Škrticí regulátor 7 je . určen jednak k samočinné regulaci ztráty tlaku čerstvého vzduchu, přicházejícího· z kompresoru· 2 do spalovací komory 5 obtokovým· kanálem 8,

198134 jednak k rozdělování tohoto čerstvého vzduchu ' na primární a sekundární - vzduch.

Tento· škrticí regulátor 7 má první škrticí -orgány 34 s proměnným průtočným průřezem, .uspořádané k průchodu sekundárního· vzduchu 19, jež vyvozují mezi přední částí obtokového- kanálu 6, spojenou s kompresorem 2,- a zadní částí, spojenou se spalovací komorou 5, tlakový rozdíl Δρ, - který je vzrůstající funkcí (výhodně téměř lineárně] tlaku P, který je v přední - části kanálu 6, a škrticí orgány 35, rovněž o automaticky měnitelném průtočném průřezu, vystavené tlakovému rozdílu Apa uspořádané k průchodu primárního- vzduchu, jejichž průřez pro tok primárního vzduchu - je dán tlakem P — Δρ podle předem stanovené- zákonitosti.

U znázorněného provedení jsou. první -škrticí -orgány tvořeny válcem 36, - opatřeným prstencovou škrticí -klapkou 37, ktsrá spolupracuje s pevným sedlem tvořeným - kuželovou stěnou tělesa 38 regulátoru. Druhé škrticí orgány 35 jsou - tvořeny průchody 39 ve- válci 38 s - trubkovým šoupátkem - 40,- posunutým ve válci -a uzavírajícím více nebo méně průchody - 39 podle polohy na válci. Toto- šoupátko 40 má dno 41 a tvoří píst; je vystaveno dvěma - proti sobě působícím silám, z- nichž jedna pochází ze stlačení pružiny 42 — jejíž účinek posouvá šoupátko· ve smyslu -otevření .průchodu 39 — a druhá je dána tlakem P — Δρ, který je v oblasti průchodů 39.

Čerstvý vzduch přicházející do· škrticího regulátoru 7 obtokovým kanálem 6 se tak dělí samočinně na primární vzduch proudící prostorem 6 a sekundární vzduch -proudící prostorem' 10, přičemž poměr množství je dán průřezem průchodu v prostoru 8 pro primární vzduch.

Při provozu spalovací komory 5 - na plný výkon, když množství paliva dostačuje pro mechanické rozprašování, je přeplňovací tlak - P poměrně malý. Proto- tlak plnicího vzduchu z dmýchacích trysek je o· málo vyšší než statický tlak v komoře. Naproti tomu, když - spalovací komora 5 pracuje v udržovacím provozu a přeplňovací tlak, pocházející z pohonu turbiny 3 výfukovými plyny motoru 1, je dostatečný, je přeplňovací tlak P vysoký a rovněž ztráta zatížení tlaku- - Δρ- daná škrticím regulátorem- 7 je vysoká; za těchto podmínek - rozdíl tlaku mezi plnicím vzduchem vstupních otvorů 15 a statickým tlakem spalovací -komory 5 je podstatně vyšší a může - dosáhnout 5 % až 20 % statického tlaku a odpovídající množství vzduchu zajišťuje pneumatické - rozprašování.

Počet a průřez vstupních otvorů 15 je takový, aby při tomto způsobu provozu směs vzduchu a paliva blízko- vstřikovacího· ústrojí -se dostatečně blížila podmínkám stechiometrického směšování, -aby spalování bylo úplné a stálé.

Provoz spalovací komory 5, opatřené po psaným vstřikovacím - ústrojím - 12 -a - vstřikovacím - otvorem·- 13 o - průměru 0,7 mm - a osmi vstupními otvory - 15 o - celkovém - příčném průřezu- 12 mm², - je pro - výše popsaný příklad použití tento: