CS199257B2 - Device for fuel mixture admission and exhaust of waste gases for engines - Google Patents

Description

Zvláště je tento vynález zaměřen na takové soustavy, u nichž teplota výfukových plynů jimi procházejících je udržována na reakční teplotě uhlovodíků a kysličníku uhelnatého s kyslíkem nebo nad ní, a u kterých teplo z výfukové soustavy je převáděno na sací soustavu pro podporu odpařování palivové směsi.

Motory s vnitřním spalováním, obsahující vedlejší spalovací komoru spojenou s hlavní spalovací komorou šlehovým kanálem plamene, jsou uspořádny s cílem získání poměrně málo znečištěných výfukových plynů. Tyto motory používají palivovou směs, jejíž směšovací poměr je chudší než stechiometrický směšovací poměr, v důsledku čehož je ve výfukových plynech větší množství kyslíku. Bohatá palivová směs je přiváděna ůo malých vedlejších spálovácích komor a chudá palivová směs je přiváděna do větších hlavních spalovacích ko2 mor. Po kompresi, zapalovací svíčky uspořádané v každé vedlejší spalovací komoře zažehnou směs, jejíž směs pronikne šlehovým kanálem plamene do sousední hlavní spalovací komory. Spáleniny jsou potom vyfukovány z motoru. Spáleniny obsahují přebytečný kyslík, který zůstává po spálení chudé palivové směsi.

Je známo, že spalování obou palivových směsí lze zlepšit zvýšením teploty nasávaných směsí, aby se rozprášené palivo odpařilo dříve než dojde k jeho zážehu. Zlepšení kvality palivových směsí zlepšuje spalování plynů v hlavní a vedlejší spalovací komoře. Výsledkem jsou čistší výfukové plyny.

Je známým opatřením zavádění dostatečného vzduchu do horkých výfukových plynů motorů s vnitřním spalováním, za účelem okysličení větší části uhlovodíků na vodu a kysličník uhličitý. Nevýhodou tohoto opatření je, že chladný přídavný vzduch snižuje teplotu výfukových plynů pod přijatelnou mez.

Úkolem vynálezu je návrh zařízení, které by odstraňovalo nevýhody známého opatření tím, že do horkých výfukových plynů by se nepříváděl žádný dodatečný vzduch, ale požadovaná reakce nespálených uhlovodíků by byla zajištěna udržováním teploty výfukových plynů nad teplotou, při které uhlovodík reaguje s přebytkem kyslíku, · a¹ to po delší dobu, aby se přeměnilo větší množství uhlovodíků na kysličník uhličitý a vodu.

Okol byl podle vynálezu vyřešen návrhem zařízení pro nasávání palivové směsi a výfuk spalin pro motory s vnitřním spalováním s alespoň dvěma válci, opatřeným pomocnou spalovací komorou, spojenou s každou hlavní spalovací komorou šlehovým kanálem plamene, tvořeným . sacími prostředky obsahujícími sací potrubí, vybíhající z hlavní sací komory, pro přívod chudé palivové směsi do každé hlavní spalovací komory motoru, dále pomocnou . sací komorou s alespoň jedním sacím potrubím vybíhajícím z pomocné sací komory, pro přívod bohaté palivové směsi do každé pomocné spalovací komory motoru a výfukové prostředky tvořené výfukovým kanálem, pro odvádění spalin z každé hlavní spalovací komory motoru do výfukového potrubí, které se vyznačuje tím, že výfukové prostředky obsahují tenkostěnnou vnitřní vložku, obklopenou s mezerou silnostěnným vnějším pouzdrem, přičemž tato tenkostěnná vnitřní vložka je opatřena alespoň jednou vstupní výfukovou trubkou a výstupní · trubkou pro odvádění výfukových plynů z každé hlavní spalovací komory a tvořící ústřední výfukovou komoru opatřenou otvorem, k němuž je přivrácena část sacích prostředků tvořených žebrovanou dolní stěnou hlavní sací komory a vedlejší sací komory, přičemž část žebrované dolní stěny vedlejší sací komory tvoří až 2/3 účinné plochy části žebrované dolní stěny hlavní sací komory.

Dále podle vynálezu sací prostředky jsou tvořeny sacím potrubím a výfukové prostředky výfukovým potrubím.

Rovněž podle vynálezu tenkostěnná vnitrní vložka je ze žáruvzdorné oceli a silnostěnné vnější pouzdro je z litiny.

Podle dalšího význaku vynálezu vnitřní vložka · je z žáruvzdorného plechu.

Podle ještě dalšího význaku vynálezu otvor tenkostěnné vložky výfukového potrubí a otvor silnostěnného· vnějšího pouzdra leží proti žebrované dolní stěně hlavní sací komory a vedlejší sací komory.

Ještě dalším význakem vynálezu je, že silnostěnné vnější pouzdro má · přírubu, v níž je upraven otvor a tenkostěnná vložka je opatřena mezivložkou s otvorem souosým s otvorem tenkostěnné vložky, přičemž mezivložka s tenkostěnnou vložkou je připojena k přírubě upevňovacími šrouby.

Dále podle vynálezu v ústřední výfukové komoře je· upravena přepážka orientovaná směrem k žebrované dolní stěně hlavní sací komory a vedlejší sací komory.

Rovněž podle vynálezu žebrovaná dolní stěna hlavní sací komory a vedlejší sací komory má dvě· části tvořící společné dno hlavní spalovací komory a vedlejší spalovací komory.

Podle · dalšího význaku vynálezu vzdálenost části žebrované dolní stěny vedlejší sací komory od mezivložky tenkostěnné vložky je menší než tato vzdálenost části žebrované dolní stěny hlavní sací komory.

Mimo to podle vynálezu každá vstupní výfuková trubka a každá výstupní trubka tenkostěnné vnitřní vložky je uložena v silnostěnném vnějším pouzdru, přičemž tenkostěnná vložka Je držena vůči silnostěnnému vnějšímu pouzdru upevňovacími šrouby.

Konečně podle vynálezu objem tenkostěnné vnitřní vložky leží v mezích 0,5 až 0,9 obsahu motoru.

Zařízení podle vynálezu umožňuje získání optimální kvality směsi a maximální přeměnu nespálených uhlovodíků ve výfukových plynech. Zařízením podle vynálezu se rovněž získá motor s čistým vnitřním spalováním, bez dodatečného vzduchového kompresoru nebo katalytického konvertoru a podobně. Zařízení usměrňuje bohatou a choudou směs do motoru a shromažďuje výfukové plyny. Prochází-li palivová směs při provozu sacími trubkami a kanály do motoru, jsou tyto .směsi v zařízení upravovány přístupem tepla mezi výfukovými a sacími prostředky. Přestup tepla z výfukových prostředků do sacích prostředků motoru slouží k udržení konstantní teploty celé části sacích prostředků, takže obě palivové směsi — bohatá i chudá — jsou úměrně · ohřívány. Úměrnost ohřátí obou palivových směsí se udržuje bez ohledu na změny provozních podmínek při provozu motoru. Tato úprava nasávaných palivových . směsí · . je uspořádáním podle vynálezu rychle dosažena po studeném startu motoru, vzhledem k nízké tepelné kapacitě systému. Dále celkové množství přestupujícího tepla mezi výfukovými a sacími prostředky během celého rozsahu provozních podmínek motoru, se mění v souladu s nimi, za účelem zajištění konstantní teploty, na kterou jsou nasávané palivové směsi ohřátý. Tím je kvalita upravených nasávaných palivových směsí udržována během celého rozsahu provozních podmínek, při kterých musí motor pracovat, od studeného startu, až do plynulého provozu při vysokých · rychlostech.

Zařízením podle vynálezu se také zlepší úprava výfukových plynů. Výfukové plyny jsou dostatečně horké pro zažehnutí uhlovodíků v přítomnosti kyslíku.

Protože směšovací poměr palivové směši je chudší než stechiometrický, vznikající výfukové plyny obsahují přebytek kyslíku.

Výfukové prostředky zadržují teplo výfukových plynů pro udržení jejich teploty na reakční teplotě uhlovodíků s kyslíkem nebo nad ní. Touto reakcí · se vytváří dodatečné teplo ve výfukových prostředcích.

Tím dochází к využití dvou samostatných zdrojů tepla. Tepla z výfukových plynů, přivedeného do tenkosténné vnitřní vložky, a dodatečného tepla, vzniklého v ní při reakci přebytku kyslíku s nespálenými uhlovodíky. Vyvinuté dodatečné teplo je zvláště důležité při malém zatížení motoru, kdy je menší tok výfukových plynů, a tím při těchto podmínkách i jejich nižší teplota. Zadržení tepla je docíleno zmenšením přestupu tepla z výfukových prostředků ve všech místech, kromě oblasti, kde přestup tepla se děje mezi výfukovými a sacími prostředky. Dochází tak к plynulému spalování uhlovodíků a maximálnímu využití tepla obsaženého ve výfukových plynech. Tepelná energie ve výfukových plynech je využita к udržení reakce mezi nespálenými uhlovodíky a přebytečným kyslíkem, dále к okysličení kysličníku uhelnatého na kysličník uhličitý, a konečně к odpaření kapek paliva v palivové směsi v sacích prostředcích.

Souhrnem je zařízení podle vynálezu, sací a výfuková soustava pro motory s vnitřním spalováním, u níž výfukové plyny jsou udržovány nad minimální reakční teplotou, nutnou ke spálení uhlovodíků a oxidaci kysličníku uhelnatého na kysličník uhličitý, a která zlepšuje kvalitu palivových směsí vstupujících do motoru. Tyto příznivé podmínky jsou dosaženy krátce po startu. Relativní teploty mezi částí žebrované stěny, spojené s vedlejší sací komorou a žebrovanou stěnou mezi výfukovým a sacím potrubím, zůstávají stejné bez ohledu na pracovní podmínky motoru.

Při chodu motoru uniká do atmosféry značně menší množství nečistot.

Vynález bude dále vysvětlen na příkladu provedení ve vztahu к výkresům, na nichž značí obr. 1 půdorysný pohled na sací a výfukové prostředky podle vynálezu, obr. 2 nárysný řez rovinou 2—2 zařízením z obr.

1, obr. 3 pohled zespodu na sací prostředky s částečným řezem rovinou 3—3 z obr.

2, obr. 4. půdorysný pohled na výfukové prostředky s částečným řezem rovinou 4—4 z obr. 2, obr. 5 perspektivní pohled na trubky výfukových prostředků z obr. 4.

Na obr. 2 je znázorněna sací a výfuková soustava motoru, opatřeného vedlejší spalovací komorou 1 v každém' válci, spojenou s každou hlavní spalovací komorou 2.

V hlavě 3 motoru vedou vedlejší sací kanály 4 do vedlejších spalovacích komor 1.

V každé vedlejší spalovací komoře 1 je upravena zapalovací svíčka 5 a šlehový kanál 6 plamene spojuje každou vedlejší spalovací komoru 1 s hlavní spalovací komorou 2, к ní příslušnou. Hlavní spalovací komory 2 jsou z jedné strany ohraničeny pohyblivou stěnou tvořenou čelem pístu 7, uspořádaným ve válci 8 bloku 9 válců motoru. Hlavní sací kanály 10 a výfukové kanály 11 jsou spojeny s každou hlavní spalovací komorou 2 a jsou také umístěny v hlavě 3 motoru. Během sacího zdvihu pístu 7 je bohatá palivová směs přiváděna do vedlejší spalovací komory 1 a chudá palivová směs je přiváděna do hlavní spalovací komory 2. Po kompresním zdvihu se bohatá palivová směs ve spalovací komoře 1 zažehne zapalovací svíčkou 5. Hořící bohatá palivová směs je vlastní expansí vypuzena šlehovým kanálem 6 plamene do hlavní spalovací komory 2, kde zažehne chudou palivovou směs. Při výfukovém zdvihu jsou spaliny vyfukovány výfukovým kanálem 11. Když výfukové plyny opouštějí hlavní spalovací komoru 2, mají teplotu, která je vyšší než minimální požadovaná teplota pro reakci nespálených uhlovodíků a kysličníku uhelnatého s kyslíkem. Dále směšovací poměr vzduchu a paliva v nasávané palivové směsi je všude takový, že ve výfukových plynech zůstává přebytek kyslíku, když opouštějí hlavní spalovací komoru 2. Spálení uhlovodíků a okysličení kysličníku uhelnatého pokračuje, opouští-li výfukové plyny motor a vstupují-li do výfukové soustavy.

Ve spojitosti se sací a výfukovou soustavou také pracuje karburátor, který vytváří dvě různé palivové směsi. Hlavní karburátor 12 vytváří chudou palivovou směs, která je vedena do hlavní spalovací komory 2 motoru. Vedlejší karburátor 13 vytváří bohatou palivovou směs pro vedlejší spalovací komoru 1. Sací a výfuková soustava je znázorněna ve spojení s hlavním karburátorem 12 a vedlejším karburátorem 13, hlavou 3 motoru, v níž jsou umístěny hlavní spalovací komora 2 a pomocné spalovacíy komora 1 a výfuková trubka 15 výfukového potrubí 56. Sací a výfuková soustava má dvě hlavní části, a to sací prostředky tvořené sacím potrubím 14 a výfukové prostředky tvořené výfukovým potrubím 15. Sací potrubí 14 se rozvětvuje na hlavní sací potrubí 17 a vedlejší sací potrubí 16. Ve znázorněném provedení hlavní sací potrubí 17 a vedlejší sací potrubí 16 jsou vytvořeny ve tvaru jediného odlitku. Tato konstrukce snižuje náklady a je vhodná pro hromadnou výrobu. Hlavní sací potrubí 17 sestává ze čtyř hlavních sacích trubek 18, spojených s hlavními sacími kanály 10 hlavy 3 motoru, ústícími do hlavních spalovacích komor 2.

Hlavní sací potrubí 17 obsahuje hlavní sací komoru 20, ze které vedou hlavní sací trubky 18.

Hlavní sací komora 20 je omezena obvodovou stěnou 22, horní připojovací přírubou 24 a žebrovanou dolní stěnou 84. V obvodové stěně 22 sací komory 20 jsou vytvořeny dolní otvory 26 pro spojení hlavní sací komory 20 s hlavními sacími trubkami 18. Na připojovací přírubě 24 je připevněn hlavní karburátor 12, připojovací příruba 24 je opatřena průchody 28 pro spojení hlavního karburátoru 12 s hlavní sací ко199257 morou 20. Výška hlavní sací komory 20 je dána požadovaným průměrem hlavní sací trubky 18, jak je patrno z obr. 2. Hlavní sací komora 20 nemá být příliš vysoká, aby nasávaná palivová směs mohla procházet v blízkosti jejího dna, kde dochází к jejímu ohřívání.

Vedle hlavní sací komory 20 je uspořádán vedlejší sací kanál 30, který spojuje vedlejší karburátor 13 s vedlejší sací komorou 32. Vedlejší sací komora 32 tvoří část vedlejšího sacího potrubí 16. Vedlejší sací trubka 34 je spojena s vedlejší sací komorou 32 a vedlejším sacím kanálem 4. Vedlejší sací komora 32 je menší než hlavní sací komora 20, protože vedlejší sací komorou 32 prochází malé množství bohaté palivové směsi a přes hlavní sací komoru 20 protéká velké množství chudé palivové směsi. Vedlejší sací komora 32 je uspořádána pod hlavní sací komorou 20 a po její straně, jak je patrno z obr. 2. Vedlejší sací komora 32 probíhá podél celé šířky hlavní sací komory 20 a je s ní tepelně spojena. Průchody 38 spojují vedlejší sací komoru 32 s vedlejšími sacími trubkami 34.

Vedleší sací potrubí 16 a hlavní sací potrubí 17 vedou bohatou a chudou palivovou směs do příslušných sacích komor 32, 20. Ze sacích komor 32, 20 vedou sací trubky a sací kanály do příslušných spalovacích komor 1, 2, umístěných v hlavě 3 motoru. Čtyři vedlejší sací trubky 34 jsou spojeny příslušnými vedlejšími spalovacími komorami 1, u motoru se čtyřmi válci. Sací potrubí 14 je připojeno к hlavě 3 motoru přes těsnění 40. Kanály 4, 10 v hlavě 3 motoru přivádí bohatou a chudou palivovou směs do příslušných spalovacích komor 1, 2.

Výfukové potrubí 15 je uspořádáno pod sacím potrubím 14. Výfukové potrubí 15 je opatřeno vnějším pouzdrem 42, které obklopuje vnitřní vložka 44. Vnější pouzdro 42 je kovový odlitek ze šedé litiny nebo jiného podobného materiálu. Pro jeho vytvoření se nejprve vyrobí vnitřní vložka 44, na níž se nanese formovací materiál, například písek, pro vytvoření vnitřního tvaru vnějšího pouzdra 42. Vnější pouzdro 42 je potom odlito běžným způsobem. Pro odstranění písku nebo jiného formovacího materiálu z prostoru mezi vnitřní vložkou 44 a vnějším pouzdrem 42, jsou ve vnějším pouzdru 42 vytvořeny otvory 43. Otvory 43 jsou pro uzavření vnějšího pouzdra 42 opatřeny zátkami 45.

Vnější pouzdro 42 je podpůrnou částí výfukového potrubí 15 a současně slouží pro zadržení tepla výfukových plynů. Vnější pouzdro 42 dosedá na hlavu 3 motoru, kde je zajištěno maticemi 49. Od různých výfukových kanálů 11 vedou větve 31 výfukového potrubí 15 do ústřední výfukové komory 46, uspořádané přímo pod hlavní sací komorou 20 a vedlejší sací komorou 32. Otvor 48, vytvořený v přírubě 50 vnějšího pouzdra 42, vytváří spojení mezi ústřední výfukovou komorou 46 a dolní stranou hlavní sací komory 20 a dolní stranou vedlejší sací komory 32. Hrdlo 52 sacích komor 20, 32 dosedá na přírubu 50 a je upevněno šrouby 53. Tepelný štít 54 je umístěn mezi přírubou 50 a hrdlem 52. Tepelný štít 54 chrání hrdlo 52 před teplem z vnějšího pouzdra 42. Dále tento tepelný štít 54 brání přímému vyzařování a proudění tepla mezi výfukovým potrubím 15 a karburátory 12, 13, které jsou umístěny přímo nad ním. Část tepelného štítu 54 mezi hrdlem 52 a přírubou 50 slouží jako těsnění jejich spojení.

Výfukové potrubí 15 je odděleno od sacího potrubí 14, aby nedocházelo mezi nimi к přestupu tepla. Velké množství tepla přivedené do sacího potrubí 14 působí přehřátí karburátorů 12, 13 a snižuje množství zadrženého tepla ve výfukovém potrubí 15. Vnější pouzdro 42 je směrem dolů prodlouženo z ústřední výfukové komory 46 pro napojení koncového výfukového potrubí 56. Vnější pouzdro 42 je obvykle upevněno na koncovém výfukovém potrubí 56. Těsnění 58 je umístěno v drážce 60 mezi vnějším pouzdrem 42 a koncovým výfukovým potrubím 56, přičemž drážka 60 se nachází v přírubě 61 koncového výfukového potrubí 56; vnitřní vložka 44, obklopená vnějším pouzdrem 42, je vytvořena z tenkého žáruvzdorného materiálu, například z nerez oceli.

Vnitřní vložka 44 je vyrobena z materiálu o tloušťce max. 2 mm, aby měla nízkou tepelnou kapacitu. Je-li však vnitřní vložka 44 naopak velmi tenká, dochází potom к jejímu rychlému opotřebení. V uvedeném uspořádání podle vynálezu je tloušťka stěny vnitrní vložky 44 1,2 mm. Vnitrní vložka 44 vytváří ústřední výfukovou komoru 62, která je uspořádána mezi hlavou 3 válce a koncovým výfukovým potrubím 56. Vnitřní vložka 44 je většinou vytvořena ze dvou plechových částí z žáruvzdorné oceli, spojených lemem 64. Válcová výstupní trubka 66 je prodloužena směrem dolů z ústřední výfukové komory 62 pro její spojení s koncovým výfukovým potrubím 56. Lemy 64 jsou ukončeny v oblasti vstupu 65 do vnitrní vložky 44 v blízkosti hlavy 3 motoru z výrobních a montážních důvodů.

Tenkostěnná vnitřní vložka 44 je oddálena od silnostěnného vnějšího pouzdra 42 větší částí svého povrchu. Tím je vytvořena izolační vzduchová mezera mezi vnitřní vložkou 44 a vnějším pouzdrem 42. Nízká tepelná kapacita vnitřní vložky 44, v důsledku její tenkostěnné konstrukce, působí rychlé ohřátí vnitrní vložky 44 vlivem horkých výfukových plynů, bez značných ztrát do vnějšího pouzdra 42. Vnitřní vložka 44 jé upevněna na přírubě 50 vnějšího pouzdra 42. Na vnitřní straně příruby 50 vnějšího pouzdra 42 je upravena dosedací plocha pro přichycení vnitřní vložky 44 horní ihezivložkou 68. Horní mezivložka 68 je připevněna к přírubě 50 upevňovacím šroubem 70. Krycí matice 72 jsou našroubovány na upevňovacích šroubech 73 a slouží pro ochranu proti jejich korozi a erozi. Upevňovací šrouby 70 jsou našroubovány v krycích maticích 72 ještě dříve než je vnější pouzdro 42 odlito kolem vnitřní vložky 44. Obvyklo jsou spojovací šrouby 70 trvale upevněny v krycích maticích 72 pro připevnění vnitřní vložky 44. Otvor 74 ve vnitřní vložce 44 a horní mezivložce 68 je napojen na otvor 48 příruby 51 Tím značná část přestupu tepla se uskuteční mezi ústřední výfukovou komorou 62 a dolní stranou hlavní a pomocné sací komory 20, 32.

Vnitřní vložka 44 je pomocí upevňovacího šroubu 70 připevněna к přírubě 50 vnějšího pouzdra 42. Postranní upevnění je provedeno pomocí vstupu 65 a výstupu pomocí výstupní trubky 66. Vnitřní vložka 44 vybíhá výfukovými potrubími 76 vnějšího pouzdra do každého z výfukových kanálů 11. Konce výpustních vedení 70 vnějšího pouzdra 42 jsou zúženy pro sevření vnitřní vložky 44. Mezi vstupem 05 a vnějším pouzdrem 42 zůstává malá vůle. To dovoluje, aby se vnitřní vložka 44 volně rozpínala nebo smršťovala vnějším pouzdrem 42 při různých teplotách. Při upevnění vnitřní vložky 44 v střední poloze je maximální změna polohy v důsledku tepelného rozpínání vůči vnějšímu pouzdru 42 minimální. Vstup 65 vstupní výfukové trubky 63 vnitřní vložky 44 vyčnívá poněkud do hlavy 3 motoru (obr. 2). Tento výčnělek do hlavy 3 motoru zlepšuje těsnění mezi hlavou 3 motoru a výfukovým potrubím 15 a dále zajišťuje středění vnitrní vložky 44 pro minimální rušení proudu výfukového plynu z hlavy 3 motoru a jeho přivádění do výfukového potrubí 15.

Výstupní trubka 66, prodloužená do koncového výfukového potrubí 56, není pevně uchycena ve vnějším pouzdru 42 nebo ve výstupním výfukovém potrubí 56. Vnější pouzdro' 42 se kolem výstupní trubky 66 svírá. První těsnicí kroužky 78 jsou uspořádány mezi vnějším pouzdrem 42 a výstupní trubkou 66 pro zabránění vnikání výfukových plynů do mezery mezi vnitrní vložkou 44 a vnějším pouzdrem 42. První těsnicí kroužky 78 jsou umístěny tak, že jsou ve styku s vnitřní stěnou vybrání 77 vnějšího pouzdra 42 a nedotýkají se výstupní trubky 66. Mezi těsnicími kroužky 78 jsou uspořádány druhé těsnicí kroužky 79, které těsní s vnějším povrchem výstupní trubky 66, ale nevybíhají к vnitrní stěně vybrání 77 vnějšího pouzdra 42. Tak vzniká značná vůle mezi výstupní trubkou 66 a vnějším pouzdrem 42. To umožňuje výrobní toleranci a tepelnou dilataci. Pro udržení těsnicích kroužků 78, 79 v jejich poloze je uspořádán pojistný kroužek 75. Výstupní trubka 66 je pro větší těsnost prodloužena do koncového výfukového potrubí 56. Toto prodloužení rovněž středí výstupní trubku 66 vůči koncovému výfukovému potrubí 56.

V ústřední výfukové komoře 62 ^fje uspořádána přepážka 30, za účelem usměrnění proudících výfukových plynů směrem vzhůru otvory 74, 48 do styku s dolní stranou hlavní sací komory 20 a pomocné sací komory 32. Přepážka 80 je vyhnuta směrem vzhůru ze dna ústřední výfukové komory 62, к němuž je připevněna přírubou 82, blíže к hornímu konci ústřední výfukové komory 62. Přepážka 80 je také připevněna záchyty 83 к boční stěně vnitřní vložky 44. Přepážka 80 je zakřivená, aby výfukové plyny byly usměrněny do středu otvoru 74, při jejich pohybu vzhůru. Přepážka 80 zajišťuje, že při jakémkoli zatížení a rychlosti motoru výfukové plyny procházejí vzhůru směrem к žebrované dolní stěně 84 sacích komor 20, 32. Existence přepážky 80 znemožňuje jakékoli brzdění proudících výfukových plynů. Takové brzdění překáží průtoku horkých plynů směrem vzhůru pro vstup к dolní části sacích komor 29, 32. Výška přepážky 80, vzhledem к dolním stěnám sacích komor 20, 32, je stanovena empiricky pro zaručení dobré činnosti tohoto uspořádání. Je-li přepážka 80 příliš nízká, výfukové plyny neprotékají správným směrem vzhůru к dolní stěně sacích komor 20, 32. V tomto případě palivové směsi procházející sacími komorami 20, 32 nejsou dostatečně ohřátý. Je-li naopak přepážka 89 příliš vysoká, výfukové plyny přehřejí sací komory 20, 32, a tím i palivové směsi. Dále přepážka 80 omezuje průtok výfukových plynů ústřední výfukovou komorou 62. Je-li přepážka 80 příliš široká, potom ústřední výfuková komora 62 je nadbytečně zmenšena a v soustavě vznikne nežádoucí zpětný tlak. V uspořádání podle vynálezu hořejší část přepážky 80 je 2,5 cm pod dolní stěnou hlavní sací komory 20.

К zachycení vzhůru se pohybujících výfukových plynů je upravena stěna, kterou je dolní stěna vedlejší a hlavní sací komory 32, 20, vytvořená jako žebrovaná stěna 84. Dolní žebrovaná stěna 84 prostorově odděluje hlavní sací komory 20, 32 od ústřední výfukové komory 62, presto však je mezí sebou tepelně spojuje. Tak vytváří společnou stěnu sací a výfukové soustavy. Dolní žebrovaná stěna 84 je vytvořena vcelku s částí sacího potrubí 14 a ze stejného materiálu; ve znázorněném uspořádání hliníkový odlitek. Na dolní straně žebrované stěny 84 jsou upraveny vzájemně kolmá žebra 86, která probíhají po délce a napříč dolních částí sacích komor 20, 32. Žebra 86 vyztužují žebrovanou stěnu 84 pro značné tepelné namáhání během provozu. Tloušťka stěny 84 mezi žebry 86 u předloženého uspořádání je konstantní a činí 4 mm. Tato tloušťka zajišťuje minimální dobu prohřátí a dlouhou životnost.

Žebrovaná dolní stěna 84 je vytvořena z materiálu, společné dolní stěny sacích komor 2Í1, 32 pro společnou změnu provozních pčfť^d^mLnek v každé ze sacích komor 20, 32, Obvykle je-li výfuk z motoru studený, potom je hlavní sací komoře 20 a pomocné sací komoře 32 předáváno menší množství tepla žebrovanou stěnou 84. Naopak, je-li výfuk z motoru horký, a prochází-li rychle výfukovým potrubím 15, obě sací komory 20, 32 budou zprostředkovávat velký tepelný přestup. V důsledku toho proměnlivé veličiny, například směšovací poměr palivové směsi, nemusí být měněny pro přizpůsobení změně rozsahu provozních podmínek. Podmínky hlavního sacího potrubí zůstávají s podmínkami vedlejšího sacího potrubí při různých režimech v souladu. Jednotná konstrukce žebrované dolní stěny 84 rovněž působí na zvýšení životnosti sousavy. Použitím jediné části dochází ke zmenšení opakujících se tepelných nárazů, což má za následek větší životnost žebrované dolní stěny 84. Další výhoda spočívá v tom, že množství tepla, přivedené do obou sacích komor 29, 32, není stejné. Vedlejší sací soustava není závislá na množství palivové směsi v hlavní sací soustavě. Obvykle se požaduje menší množství předávaného tepla vedlejší sací soustavě ve srovnání s množstvím tepla předávaného hlavní ' sací soustavě, při zachycování stejného účinku. Poměr bočních oblastí žebrované stěny dolní 84, které jsou přímo sdruženy s vedlejší sací komorou 32 a bočních, oblasti žebrované stěny 84, které jsou sdruženy s hlavní sací komorou 20, je zvolen tak, aby se vyrovnal rozdíl tepelných požadavků. Boční oblast je určena horizontálními částmi žebrované dolní stěny 84 a nezahrnuje její vertikální části ani u jejích hran, ani podél stran vedlejší sací komory 32. Bylo zjištěno, že část bočního povrchu žebrované dolní stěny 84, sdružené se sací komorou 32, leží v mezích . 0,2 až 0,4 celého bočního povrchu žebrované dolní stěny 84,. sdružené s oběma sacími komorami 20, 32, tj. boční povrch žebrované dolní stěny 84, sdružené s vedlejší sací komorou 32, by měl být v mezích 1/4 až 2/3 bočního povrchu sdruženého s hlavní sací komorou 20. Tím teplota žebrované dolní stěny 84 zůstává konstantní podél vedlejší sací komory 32 . a hlavní sací komory 20. Při zachování rozměrů žebrované dolní stěny 84 v předem stanovené velikosti zůstávají tepelné podmínky .žebrované dolní stěny 84 mezi hlavní a vedlejší sací komorou 20, 32 stále v rozmezí od okamžiku studeného startu . motoru do doby plného zatížení motoru. Mimo to tento poměr oblastí žebrované dolní stěny 84 odstraňuje nutnost zrněny seřízení karburátoru při změně pracovních podmínek soustavy.

Umístění vedlejší sací komory 32 pod hlavní sací komoru 20 tedy ovlivňuje množství tepla přestupujícího do sacích komor 20, 32. Povrch žebrované dolní stěny . 84, sdružený s vedlejší sací komorou 32, · .je uspořádán asi 1,5 cm pod povrchem žebrované dolní stěny 84, sdružené · s hlavní sací komorou 20. Také umístění vrcholu přepážky 80 pod žebrovanou dolní stěnou ‘ 84 ovlivňuje množství ' přestupujícího tepla do každé sací komory 20, 32. Uspořádání podle vynálezu má vertikální povrch mezi oběma postranními povrchy žebrované dolní stěny 84 oddělen od středu vrcholu přepážky 80 asi 3,75 až 4 cm mezerou .Přepážka 80, orientace uspořádání žebrované dolní stěny 84 s umístěním ' hlavní a vedlejší sací komory 20, 32 společně určují konstantní tepelné podmínky mezi hlavní a vedlejší sací komorou 20, 32 i při změně teploty výfukových plynů a rychlosti jejich průtoku. Toto sestavení také společně vytváří stálé tepelné podmínky v . žebrované dolní stěně 84. Je-li potrubní ’ soustava ohřátá po studeném startu, potom žebrovaná dolní stěna 84 má teplotu asi 200 °C. Je požadováno udržovat teplotu žebrované dolní stěny 84 pod hlavní sací komorou 20 a vedlejší sací komorou 32 v rozsahu od 160 ° C do 260 °C. V tomto rozsahu se palivo v palivové směsi odpařuje před jeho zážehem ve spalovací komoře. Dále, je-li teplota žebrované dolní stěny 84 příliš vysoká, potom palivo ve vedlejší sací trubce 34 předčasně zuhelnatí. Také karburátory 12, 13 se přehřívají v důsledku jejich spojení s přehřátým sacím potrubím 14, což působí obtížné startování teplého motoru. Udržením teploty žebrované dolní stěny 84 · v malém kolísání během provozu motoru je docílena delší životnost žebrované dolní stěny 84.

Stanovený rozsah teploty je udržován stálý v širším rozsahu provozních podmínek, je-li již jednou motor zahřát po studeném startu. Mají-li výfukové plyny větší teplotu a rychlost průtoku, potom do žebrované dolní stěny 84 přestupuje větší množství tepla. Ve stejné době však vzrůstá množství studené palivové směsi procházející . hlavní sací komorou 20 a vedlejší sací komorou 32. Obvykle tedy je více nashromážděného tepla ž výfukových plynů v žebrované · dolní . stěně 84 odebráno palivovou směsí. Popsané uspořádání ' je navrženo pro dosažení rovnováhy mezi teplem nashromážděným v žebrované dolní stěně 84 ' a teplem z ní odebíraným, takže tento požadovaný poměr lez udržet při širokém rozsahu provozních podmínek motoru.

Ústřední výfuková komora 62 má i další ' funkci a sice řízení teploty výfukových plynů. Výfukové plyny vypuzené z hlavní spalovací komory 2 mají teplotu, která je vyšší než nutná teplota pro plynulé hoření uhlovodíků a oxidaci kysličníku uhelnatého, které tvoří nežádoucí složky výfukových plynů. Dále kombinovaná bohatá palivová směs a chudá palivová směs tvoří celkovou směs, která je chudší než stechiometrický poměr. V důsledku toho je ve výfukových plynech přebytek kyslíku. Přebytečný kyslík působí v reakci s uhlovodíky a kysličníkem uhelnatým při teplotě vyšší než teplota, při které probíhá hoření a oxidace těchto složek, plynulou přeměnou nežádoucích složek na vodu a kysličník uhličitý.

Pro maximální přeměnu uhlovodíků a kysličníku uhelnatého ve vodu a kysličník uhličitý je žádoucí udržovat výfukové plyny při zvýšené teplotě, při průchodu výfukovým potrubím. Vzduchová izolace mezi vnějším pouzdrem 42 a vnitřní vložkou 44 vytváří podmínky, při kterých teplota výfukových plynů je nejen zachována, ale plynule působí na termické reakce jejich složek. Bylo nalezeno, že je výhodné ovládat objem ústřední výfukové komory 62 v závislosti na zatížení motoru, za účelem optimalizace maximální přeměny znečišťujících uhlovodíků a kysličníku uhelnatého na vodu a kysličník uhličitý. Je-li ústřední výfuková komora 62 příliš velká, je obtížné ovládat teplotu ve vnitřní vložce 44 na žebrované dolní stěně 84. To má dále vliv na neobyčejně dlouhou dobu zahřátí výfukového potrubí 15. Je-li ústřední výfuková komora 62 příliš malá, výfukové plyny procházejí do konečného výfukového potrubí 56 dříve, než dojde ke spálení a oxidaci uhlovodíků a kysličníku uhelnatého. Objem vnitřní vložky 44 daný svislou rovinou 87, dotýkající se vnitřního vypuklého povrchu 88 vnitřní vložky 44 a vstupním otvorem 89 výstupní trubky 66, určuje velikost ústřední výfukové komory 62. Obsah ústřední výfukové komory 62 je dále vymezen rovinou dolního povrchu horní mezivložky 68. Bylo stanoveno, že je vhodné, aby poměr obsahu ústřední výfukové ko-

Claims (11)

1. PKEDMĚT

   1. Zařízení pro nasávání palivové směsi a výfuk spalin pro motory s vnitřním spalováním s alespoň dvěma válci, opatřené pomocnou spalovací komorou, spojenou s každou hlavní spalovací komorou šlehovým kanálem plamene, tvořené sacími prostředky obsahujícími sací potrubí, vybíhající z hlavní sací komory, pro přívod chudé palivové směsi do každé hlavní spalovací komory motoru, dále pomocnou sací komoru s alespoň jedním sacím potrubím vybíhajícím z pomocné sací komory, pro přívod bohaté palivové směsi do každé pomocné spalovací komory motoru a výfukové prostředky tvořené výfukovým kanálem, pro odvádění spalin z každé hlavní spalovací komory motoru do výfukového potrubí, vyznačené tím, že výfukové prostředky obsahují tenkostěnnou vnitřní vložku (44), obklopenou s mezerou silnoutennyin vnějším pouzdrem (42), kterážto tenkostěnná vnitřní vložka (44) je opatřena mory 62 a obsahu motoru, byl 0,5 až 0,9. V tomto rozsahu lze ovládat podmínky ve výfukovém potrubí 15. Výfukové plyny jsou do značné míry zbaveny uhlovodíků a kysličníku uhelnatého.

   Toto je důležité nejenom proto, aby výfukové plyny byly zbaveny nežádoucích složek po docílení stálých provozních podmínek motoru, ale také proto, aby se tyto ustálené provozní podmínky motoru dosáh‘ ly rychle. Zkoušky motoru s takovýmto uspořádáním ukázaly, že přijatelná úroveň emise se docílila dříve než za 1 min. po startu. Tato rychlost doby ohřátí může být uskutečněna při kombinaci některých vlastností, které také působí na udržení stejného výkonu výfukového potrubí 15. Zvláště výfukové potrubí 15 je navrženo tak, aby mělo minimální tepelnou jímavost vstupujícím výfukovým plynům, takže výfukové potrubí 15 je rychle ohřáto pro plynulé hoření uhlovodíků a kysličníku uhelnatého. Tyto podmínky lze snadno uskutečnit, jsou-li stěny vnitřní vložky 44 tenké a její obsah malý. Dále jsou výfukové plyny usměrněny směrem vzhůru přepážkou 80, pro zajištění styku horkých výfukových plynů se žebrovanou dolní stěnou 84. Umístění vedlejší sací komory 32, prodloužené ve směru к výfukovému potrubí 15, zajišťuje rychlé ohřátí bohaté palivové směsi jí procházející. Schopnost soustavy udržet stálou teplotu v žebrované dolní stěně 84 během provozu není efektivní. Žebrovaná dolní stěna 84 je hliníková, o optimální tloušťce stěny, pro zvýšení rychlosti přestupu tepla. V důsledku toho pracuje sací potrubí 15 po studeném startu tak, že rychle zajišťuje vhodné tepelné podmínky ve vnitřní vložce 44 a žebrované dolní stěně 84, pro přestup tepla do palivové směsi.

   YNALEZU alespoň jednou vstupní výfukovou trubkou (63) a výstupní trubkou (66) pro odvádění výfukových plynů z každé hlavní spalovací komory (2) a tvoří ústřední výfukovou komoru (62) opatřenou otvorem (74), к němuž je přivrácena část sacích prostředků, tvořených žebrovanou dolní stěnou (84) hlavní sací komory (20) a vedlejší sací komory (32), přičemž část žebrované dolní stěny (84) vedlejší sací komory (32) tvoří 1/4 až 2/3 účinné plochy části žebrované dolní stěny (84) hlavní sací komory (20).
2. 2. Sací a výfukové zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že sací prostředky jsou tvořeny sacím potrubím (14) a výfukové prostředky výfukovým potrubím (15).
3. 3. Sací a výfukové zařízení podle bodu 1 nebo 2, vyznačené tím, že tenkostěnná vnitřní vložka (44) je ze žáruvzdorné oceli a silncblěnné vnější pouzdro (42) z litiny.
4. 4. Sací a výfukové zařízení podle bodů 1

   1S až 3, vyznačené tím, že vnitřní vložka (44) je ze žáruvzdorného plechu.
5. 5. Sací a výfukové zařízení podle kteréhokoliv z bodů 1 až 4, vyznačené tím, že otvor (74) tenkostěnné vložky (44) výfukového potrubí (15) a otvor (48) silnostěnnáho vnějšího pouzdra (42) leží proti žebrovanó dolní stěně (84) hlavní sací komory (20) a vedlejší sací komory (32).
6. 6. Sací a výfukové zařízení podle bodu 5, vyznačené tím, že silnostěnné vnější ρουζdco (42) má přírubu (50), v níž je upraven otvor (48) a tenkostěnná vložka (44) je opatřena mezivložkou (68) s otvorem (74) souosým s otvorem tenkostěnná vložky (44), přičemž mezivložka (68) s tenkostěnnou vložkou (44) je připojena к přírubě (50) upevňovacími šrouby (70).
7. 7. Sací a výfukové zařízení podle kteréhokoliv z bodů 1 až 6, vyznačené tím, že v ústřední výfukové komoře (62) je upravena přepážka (80) orientovaná směrem к žebrované dolní stěně (84) hlavní sací komory (20) a vedlejší sací komory (32).
8. 8. Sací a výfuková zařízení podle bodů 1 až 7, vyznačené tím, že žebrovaná dolní stěna (84) hlavní sací komory (20) a vedlejší sací komory (32) má dvě části, tvořící společné dno hlavní spalovací komory (20) a' vedlejší spalovací komory (32).
9. 9. Sací a výfuková zařízení podle bodů 1 až 8, vyznačené tím, že vzdálenost části žebrované dolní stěny (84) vedlejší sací komory (32) od mezivložky (68) tenkostěnná vložky (44) je menší než vzdálenost části žebrované dolní stěny (84) hlavní sací komory (20) od mezivložky (68).
10. 10. Sací a výfukové zařízení podle bodů 1 až 9, vyznačené tím, že každá vstupní výfuková trubka (63) a každá výstupní trubka (66) tenkostěnné vnitřní vložky (44) je uložena v silnostěnném vnějším pouzdru (42), přičemž tenkostěnná vložka (44) je držena vůči silnostěnnému vnějšímu pouzdru (42) upevňovacími šrouby (70).
11. 11. Sací a výfukové zařízení podle bodů 1 až 10, vyznačená tím, že objem tenkostěmió vnitřní vložky (44) leží v mezích 0,5 až 0,9 obsahu motoru.