CS204969B2 - Zařízení pro směšování kapalného paliva s nasávaným vzduchem - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro směšování kapalného paliva s nasávaným vzduchem pro přívod do' sacího potrubí spalovacího motoru, u něhož je vedení nasávaného¹ vzduchu spojeno se sacím potrubím a s tímto vedením nasávaného vzduchu je spojeno nastavitelné přívodní ústrojí pro přívod paliva, přičemž vnitřní stěny vedení nasávaného vzduchu se kuželovité sbíhají do hrdla a obsahují přestavitelný škrticí člen, načež následuje úsek vedení, jehož průřez se spojitě rozšiřuje.

Účelem vynálezu je snížit množství škodlivin, které výfukové plyny, vycházející ze spalovacích motorů, obsahují. Téměř ve všech benzinových motorech, kterých se dneis používá pro pohon motorových vozidel, je kapalné palivo s nasávaným vzduchem směšováno a odměřováno v karburátoru, který je spojen 'se sacím potrubím motoru.

Ačkoliv se používané karburátory liší od sebe poměrně značně svým provedením, princip jejich působení je v podstatě u všech týž. Palivo je odsáváno z plovákové komory karburátoru jednou nebo několika malými palivovými tryskami působením poklesu tlaku, vyvolaného proudem vzduchu přecházejícím disfuzérem, ktorý je upraven v hrdle karburátoru.

Za normálního provozu jsou průtok vzdu2 chu karburátorem a tudíž i množství paliva odsávaného dávkovacími tryskami ovládány škrticí klapkou. Protože však se průtok vzduchu ikeirburátorem značně mění v důsledku rozdílných podmínek, daných změnami v chodu motoru, jako jsou například volnoběh, akcelerace, plný plyn, zpomalování a podobně, jsou obvyklé karburátory obyčejně vybaveny zvláštními tryskami pro volnoběh, akceleračním čerpadlem a difuzérem, selhávajícím z několika úseků. Přesto však karburátor často selhává a nedodává potřebnou směs kapalného paliva se vzduchem do motoru při všech jeho provozních podmínkách v optimálním složení a jeho- směšovací funkce se dokonce zhoršuje.

S výjimkou volnoběhu probíhá -směšování kapalného! paliva se vzduchem v obvyklém karburátoru ponejvíce při současném průtoku paliva a vzduchu hrdlem karburátoru. Za předpokladu, že atmosférický tlak při vstupu do karburátoru je 101,245 kPa, pak vzduch pr-o-udí hrdlem karburátoru zvukovou rychlostí, jestliže tlak u otvoru hrdla je roven 53 % atmosférického tlaku, tj. 52,822 kPa. Tento tlak nazýváme kritickým tlakem.

Protože však je obvyklé měřit stav uvnitř s-acího potrubí spíše hodnotou podtlaku než tlaku, je třeba uvést i -tuto hodnotu, tj. 48,423

204960 kPa, o které bude v dalším hovořeno jako¹ o prahovém podtlaku.

Vlivem tvaru hrdla karburátoru a škrticí klapky již podtlak v sacím potrubí, který je jen -o málo menší než prahový podtlak, vyvolá právě zvukovou rychlost proudění hrdlem karburátoru. K tomuto stavu, o kterém je v dalším hovořeno jako „bezrázovém bodu“, dochází při podtlaku cca 40,437 kPa.

K vytvoření zvukové rychlosti nasávaného vzduchu otvorem hrdla dochází také při podtlaku v sacím potrubí vyšším, než je -b-ezrázový hod, jinými -slovy: v rozsahu mezi 40,437 až 80,74 kPa při normálním provozu.

Prochází-li nasávaný vzduch hrdlem karburátoru zvukovou rychlostí, strhává kapalné palivo- a rozprašuje je na drobounké, jemné kapičky. Protože však je škrticí klapka umístěna v hrdle karburátoru šikmo pod palivovou tryskou, téměř všechno palivo a asi polovina nasávaného vzduchu proudí -spodní částí hrdla a jen malé množství kapalného paliva prochází společně <s druhou polovinou vzdu-chiu, který je -nalsáván, horní částí hrdla.

Ačkoliv dochází k určitému směšování těchto dv-o-u proudů kapalného paliva a nasávaného vzduchu pod škrticí klapkou, nikdy se nedosáhne symetrického a rovnoměrného rozdělení kapalného paliva do -obou proudů nasávaného vzduchu.

Je-li podtlak v sacím potrubí pod bezrázovým bodem, potom se směšování kapalného paliva a nasávaným vzduchem v karburátoru ještě zhoršuje. Stává se tak obvykle při všech stavech podtlaku v sacím potrubí nižším než 40,437 kPa, je-li motor akcelerován, nebo je-li pod -zatížením.

Za těchto p-o-dmínek proudí vzduch podzvukovou ry-chlostí a čaist-ο velmi nízko pod ní a- potem je přiváděno větší množství kapalného paliva. Rozdělení paliva j-e asymetrické a směšování v hrdle a pod -ním je ještě mé-ně účinné vzhledem k -tomu, že se vytvářejí při nižší rychlosti -nasávaného vzduchu mnohem větší kapičky kapalného paliva.

Kr-o-mě toho, je-li karburátor vybaven akceler-ačním čerpadlem, což je ve většině případů, dochází k obohacení směsi přídavným vstřiknutím paliva tímto čerpadlem právě tehdy, když škrticí klapka se rychle otevře, což -má za následek, že rychlost nasávaného vzduchu klesne -dosti hluboko pod rychlost zvukovou. Kapalné palivo- pak proudí do sacího potrubí.

Při volnoběžném ch-o-du motoru je palivo přiváděno -d-o sacího potrubí volnoběžnou tryskou, umístěnou právě pod spodní hranou škrticí klapky, kdy je v poloze pro běh naprázdno. T-o má ovšem za následek asymetrické rozdělení kapalného paliva; třebaže při volnoběhu proudí nasávaný vzduch hrdlem karburátoru obvykle zvukovou rychlostí, přece jen není za těchto okolností kapalné palivo směšováno s nasávaným vzduchem rovnoměrně ani účinně.

Všeobecně možno říci, že se v důsledku těchto nedostatků běžných karburátorů vyskytují z-n-ač-né rozdíly také mezi směšovacími poměry a množstvím kapalného paliva a nasávaného vzduchu, dodávaného do jednotlivých válců m-o-toru, při jeho různých pracovních podmínkách. Platí to i tehdy, když karburátor zpočátku dodává -směs ve správném -požadovaném poměru paliva a vzduchu -do sacího po-tr-ubí, -neboť směšovací schopnos-ct karburátoru je tak malá, že proud kapalného paliva často- pro-chází do sacího potrubí, ulpívá na stěnách tohoto potrubí, kde vytváří značně mokrá místa, a určité množství tohoto- nerozprášeného- a nesmíšeného, -stále ještě kapalného paliva je přiváděno dokonce až d-o válců motoru.

Aby s-e tato- závada odstranila, po-užívá se *

-někdy různých zařízení pro ohřátí sacího potrubí, aby se kapalné palivo -přeměnilo v páru před vstupem do válců motoru. Nejběžnější taková zařízení jsou takzvaná hor- · ká místa a ohřívače, které využívají výfukových plynů pro- ohřívání -částí sacího potrubí bezprostředně pod karburátorem. Často se také používá k tomuto účelu horké vody, jejíž vedení prochází -sacím potrubím. Avšak i při použití těch-to- uvedených zařízení se nedosáhne zcela rovnoměrného smísení tekutého paliva s nasávaným vzduchem v celém sacím potrubí.

Z -právě uvedených důvodů je směs kapalného paliva a -nasávaného vzduchu, dodávaná do některých válců motoru, často příliš bohatá, a-by se -dosáhlo dokonalého spálení. Naproti tomu -s-měs přiváděná do ostatních válců motoru může někdy být zase příliš chudá, aby se dosáhlo správného zážehu, čeho-ž důsledkem je špatný výkon nebo úplné selhání těchto válců.

Za bohatou je třeba považovat takovou s-měs, která -obsahuje více než 1 -kg kapalného paliva na každých 15,5 kg nasávaného vzduchu, a za chudou směs takovou -směs, která obsahuje mé-ně než 1 kg kapalného paliva na každých 15,5 kg nasávaného vzduchu.

Ať je nedokonalá funkce karburátoru způsobena chudou směsí, nebo -naopak vlivem směsi příliš bohaté, důsledkem j-e nedokonalé spalování a emise -nespáleného paliva z , válců. To je nežádoucí nejen s ohledem na ztrátu výkonu m-o-toru a z toho vyplývající nižší účinnost, ale také s ohledem k tomu, že nespálené nebo nedokonale spálené slož- * ky paliva unikají d-o ovzduší jako -nežádoucí škodliviny.

Mezi -nejnebezpečnější škodliviny, které vycházejí ze spalovacích motorů -v důsledku nedokonalého -spalovacího procesu, patří nespálené uhlovodíky, kysličník uhelnatý a kysličníky dusíku. Při dokonalém spalování směsi kapalného paliva -s -nasávaným vzduchem by měly výfukové plyny vycházející ze spalovacích motorů obsahovat kysličník uhličitý a vodu, s pouhými stopami jiných -složek za přítomnosti -nezreagovanéh-o dusíku.

6

Všechny výše uvedené nedostatky, které se vyskytují u karburátoru, odstraňuje zařízení podle vynálezu. Vynález vychází ze shora uvedeného zařízení pro směšování kapalného paliva s nasávaným vzduchem pro přívod do sacího potrubí spalovacího motoru, u něhož je vedení riasávaného vzduchu spojeno se sacím potrubím, a s tímto vedením nasávaného vzduchu je spojeno nastavitelné přívodní ústrojí pro přívod paliva, přičemž vnitřní stěny vedení nasávaného vzduchu se kuželovité sbíhají clo hrdla a obsahují přestavitelný škrticí člen, načež následuje úsek vedení, jehož průřez se spojitě rozšiřuje; podstata vynálezu spočívá v tom, že přestavitelný škrticí člen tvoří s vnitřními stěnami vedení nasávaného vzduchu u hrdla otvor o proměnlivém průřezu pro průchod vzduchu zvukovou rychlostí a s vnitřními stěnami spojitě se rozšiřujícího úseku vedení nasávaného vzduchu tvoří podzvukový difuzér o proměnlivém průřezu, přičemž palivové přívodní ústrojí a prestavitelný škrticí člen jsou navzájem propojeny ústrojím reagujícím na provozní požadavky motoru.

Podle výhodného provedení vynálezu se průřez podzvukového difuzéru postupně zvětšuje měrou ekvivalentní rozbíhavému průřezu kužele o vrcholovém úhlu v rozmezí 6° až 18°.

Otvor pro průchod vzduchu zvukovou rychlostí sestává účelně z rovnoměrného' prstencového otvoru, upraveného ve vedení nasávaného vzduchu, přičemž vnitřní obvod tohoto prstec ového otvoru je omezen škrticím členem, tvořeným osově přestavitelným modulátorem kruhového průřezu.

Podle dalšího provedení vynálezu má osově prestavitelný modulátor kuželovité sbíhavý dolní koncový díl, jehož vrcholový úhel je menší než vrcholový úhel kuželovité sbíhavých stěn vedení nasávaného vzduchu, přičemž prstencový otvor je umístěn v pohyblivé rovině procházející předním koncem dolního koncového dílu esově přestavitelného modulátoru, a sbíhavé stěny vedení nasávaného vzduchu a dolní koncový díl osově přestavitelného' modulátoru pod uvedenou pohyblivou rovinou tvoří podzvukový difuzér, jehož průřezové plocha se postupně zvětšuje směrem dolů od prstencového otvoru.

Podle jiného provedení vynálezu je škrticí člen tvořen modulátorem, jehož kuželovité sbíhavý dolní koncový díl má větší vrcholový úhel, než je vrcholový úhel kůže lovíte sbíhavých stěn vedení nasávaného vzduchu, takže prstencový otvor je umístěn v pohyblivé rovině procházející předním koncem dolního koncového dílu modulátoru, přičemž konce kuželovité sbíhavých stěn vedení nasávaného vzduchu a dolní koncový díl modulátoru společně tvoří pod pohyblivou rovinou difuzér, jehož průřezová plocha se postupně zvětšuje směrem dolů od prstencového' otvoru.

S výhodou je modulátor spojen s ovládací tyčí, opatřenou ozubnící, zabírající s ozubeným kolem, a dále je spojen s mechanismem ovládaným podtlakem a sestávajícím ze sacího potrubí spojeného s průchodem v základní desce, nesoucí válec obsahující pohyblivý píst, jehož pístnice nese ozubnici uveditelnou v záběr s ozubeným kolem, nasazeným na hřídeli.

Podle dalšího provedení vynálezu je palivové přívodní ústrojí vybaveno regulačním ventlem s kuželovou jehlou, jejíž širší konec je spojen s pákou uprostřed mezi jejími konci, přičemž jeden konec zabírá s jedním koncem ovládací tyče a druhý konec této páky je .pohyblivý kolem čepu, seřiditelného šroubem upevněným na smýkadle, uloženém na koncové desce rámu.

Regulační ventil s kuželovou jehlou je účelně opatřen otvorem s proměnlivým průřezem.

Podle jiného provedení palivové přívodní ústrojí obsahuje prstencové těleso·, jehož vnitřní strana je opatřena prstencovou drážkou. Účelně je palivové přívodní ústrojí opatřeno palivovou tryskou.

Podstata vynálezu js blíže objasněna na několika příkladech provedení, schematicky znázorněných na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je v šikmém průmětu znázorněno zařízení podle vynálezu, umístěné na sacím potrubí spalovacího motoru, ukázaného jen v obryse, obr. 2A a 2B ukazují ve zvětšeném měřítku dvě možná odlišná provedení hrdla směšovací komory i škrticích členů, obr.. 3 je příklad jednoho provedení zařízení ve svislém řezu, obr. 4 je řez zařízením znázorněným v obr. 3 podle čáry 4—4, obr. 5 je příčný řez týmž zařízením podle čáry 5—5, obr. 6 ukazuje řez jiným provedením zařízení podle vynálezu, obr. 7 a obr. 8 jsou příčné řezy zařízením podle obr. 6, a to podle čáry 7—7, popřípadě 8—8 v obr. 8, obr. 9 je půdorysný pohled s částečnými řezy jiným provedením zařízení podle vynálezu, obr. 10 je v částečném řezu podle čáry 10—10 pohled ze strany na řez zařízení znázorněný na obr. 9, obr. 11 a obr, 12 ukazují svislé řezy, vedené zařízením podle čar 11—11, popřípadě 12—12 na obr. 9, obr. 13 znázorňuje spodní část zařízení podle ob.r. 9, obr. 14 je znázorněn svislý řez dalším provedením, podobným tomu, které je znázorněno· v obr. 11, obr. 15 je řez zařízením podle čáry 15—15 na obr. 14, obr. 16 je pohled na jiné provedení ve svislém řezu podobně jako na obr, 14, obr.

3.7 je ve svislém řezu znázorněno další provedení zařízení podle vynálezu, obr. 18 ukazuje ve svislém řezu konstrukční obměnu zařízení podle vynálezu a obr. 19 je ve svislém řezu další provedení zařízení podle vynálezu.

V obr. 1 schematicky znázorněné uspořádání ukazuje zařízení 20 pro směšování kapalného· paliva s nasávaným vzduchem a modulaci podle vynálezu, připevněné k sacímu potrubí 21 u normálního· benzinového motoru, který je tu znázorněn pouze čerchovanou čarou v obrysu.

Jak je obvyklé u všech řadových šestiválcových motorů, vstupní otvory válců předních, středních a zadních — které tu nejsou nakresleny — jsou spojeny do skupin 'po dvou. Podle znázornění na uvedeném obr. 1 má sací potrubí tři odbočné větve 22, z nichž každá je připojena k vstupním otvorům jedné dvojice předních, středních a zadních válců. Ovšem vynález není omezen jen na znázorněné provedení, které je tu uvedeno jen jako jedna z možných realizací.

Zařízení 20 pro směšování a modulaci směsi kapalného paliva s nasávaným vzduchem podle vynálezu má vedení 25 nasávaného vzduchu, jehož stěny se zužují směrem k sacímu potrubí 21. Ve sbíhavé hrdlové části 27 vedení 25 nasávaného vzduchu je soustředně a osově přestavitelné umístěn škrticí člen 26.

Přestavitelný škrticí člen 26 a hrdlo 27 vedení 25 nasávaného vzduchu jsou obecně kruhového průřezu, takže je mezi nimi vymezen prstencový otvor, jehož průřezová plocha se mění při pohybu škrticího členu 26 a tvoří pro každou jeho polohu na jeho obvodu rovnoměrnou mezeru. Lze ovšem použít i jiných tvarů zúžení hrdla vedení 25 nasávaného vzduchu.

Ve schematickém znázornění na obr. 2A a 2B jsou ukázána dvě různá provedení zúžení hrdla vedení 25 nasávaného vzduchu.

Maximální zúžení vedení 25a nasávaného vzduchu je v rovině 28a, procházející příčně hrdlem, vedení směšovací komory 25a nasávaného vzduchu a pod uvedenou rovinou 28a je část 29a s rozšiřujícím se, rozbíhavým průřezem. U tohoto provedení je osově přestavitelný modulátor 26a opatřen sbíhavou spodní koncovou částí, která má úhel obíhavosti menší, než je úhel sbíhavosti části 27a hrdla vedení 25a nasávaného vzduchu.

Ježto obojí, jak sbíhavá část 27a vedení 25a nasávaného vzduchu, tak modulátor 26a jsou provedeny s kruhovým příčným průřezem, vytváří se mezi nimi mezikruhový otvor 28 o proměnlivé průtočné ploše, umístěný v rovině 28a.

U provedení znázorněného schematicky na obr. 2© je vedení 25b nasávaného vzduchu rovněž opatřeno horním úsekem 27b o sbíhavém průřezu směrem dolů, avšak osově pohyblivý škrticí člen 26b je vytvořen se sbíhavou dolní koncovou částí, jejíž vrcholový úhel je větší, než je úhel sbíhavosti hrdlové části 27b. Toto uspořádání rovněž tvoří otvor 28 s proměnlivou plochou, umístěný v bodě maximálního· zúžení ve vedení 25b nasávaného vzduchu, který leží v pohyblivé rovině 28b, procházející nejšlrší částí modulátoru 2Gb mezi konci sbíhavého hrdlového· úseku 27b.

Je také patrno, že v důsledku různých úhlů sbíhavosti modulátoru 26b a hrdlové části 27b je ve vedení 25b nasávaného vzduchu pod rovinou 28b vytvořen prstencový úseik •rozbíhavého průřezu. Vedení 25b nasávaného vzduchu je s výhodou vytvořeno s úsekem 29b s rozbíhavým průřezem pod sbíhavou částí 27b s ohledem na směr toku. Zatímco roviny 28a a 28b jsou podle znázornění omezeny ostrými hranami, je zřejmé, že tyto roviny mohou mít určitou tloušťku, například 2,54 mm.

Podle obr, 1 spolupracuje modulátor 26 a hrdlo 27 ve smyslu zaškrcení vzduchu nasávaného vedením 25 nasávaného vzduchu, což vede ke značnému zvětšení rychlosti nasávaného vzduchu před jeho vstupem do· sacího potrubí 21. Je talké zřejmé, že při normálním provozu motoru je tlak v sacím potrubí 21 nižší než tlak atmosférický, tj. v sacím potrubí je podtlak.

Všeobecně rozsah podtlaku je mezi 20,318 kPa a 81,27 kPa a závisí na rychlosti motoru a jeho zatížení. Podtlak v sacím potrubí 21 však může klesnout i pod 20,318 ikPa během rychlé akcelerace a může příležitostně přestoupit 81,27 kPa při rychlém zpomalování. Protože proud nasávaného vzduchu je zúžen nebo přiškrcen mezi modulátorem 26 a hrdlem 27, vzrůstá rychlost vzduchu na zúženém místě a tlak vzduchu klesne. Je-li tlak v místě zúžení na kritické hodnotě 53 % atmosférického tlaku nebo nižší, pak proud nasávaného vzduchu v zaškrceném místě má zvukovou rychlost.

Jelikož tlak v zúženém místě je vždycky rovný tlaku v sacím potrubí 21 nebo· nižší, zvuková rychlost na zúženém místě se vytvoří za všech podtlakových podmínek v sacím potrubí 21 nad prahovým podtlakem 48,423 kPa, tj. v rozsahu podtlaku mezi 48,423 kPa a 81,27 kPa. Postupným zvětšováním průřezové plochy vedení 25 nasávaného vzduchu pod bodem maximálního zúžení v hrdle 27 se vytvoří difuséir 39. Plocha příčného průřezu se zvětšuje úměrně se vzdáleností od zúžení hrdla 27 v závislosti na kuželovité ploše s vrcholovým úhlem asi 6° až 18° s výhodou 8° až 12°. Takový difusérový úsek je znázorněn v přehnaném měřítku u obou příkladů provedení podle obr. 2A a 2B. Postupné zvětšování průřezové plochy vyvolané difusérovým úsekem umožňuje, aby podstatná část kinetické energie nasávaného vzduchu, majícího velkou rychlost, byla získána zpět jako statický tlak, což podstatně snižuje bezrázový bod sacího potrubí 21, při kterém se ještě dosáhne v hrdle zvukové rychlosti.

Mimoto se vlivem účinného .ďfusérového úseku a zvukové rychlosti v hrdle zrychluje proud nasávaného vzduchu těsně za hrdlem na nadzvukovou rychlost a potom vzduch prochází rázovou bariérou, je-li rychlost náhle snížena pod zvukovou rychlost a tlak se navrátí na hodnotu, která je uvnitř sacího potrubí 21.

Jak bude níže popsáno, zařízení podle vynálezu pro modulaci a směšování kapalného paliva nasávaného vzduchu je účinně pro vyvolání zvukové rychlosti v hrdle a rázové vlny v difusérovém úseku v podstatě v celém rozsahu podmínek podtlaku v sacím potrubí

21, které se vyskytují při normálním chodu motoru.

Podle vynálezu je kapalné palivo přiváděna v podstatě rovnoměrně do dráhy nasávaného vzduchu v pásmu přivádění paliva v místě maximálního zúžení hrdla 27 zařízení 20 nebo před tímto místem. Když nasávaný vzduch a .palivo společně procházejí pásmem dodávání paliva a pak zúženým hrdlem, je kapalné palivo jemně rozprašováno a strháváno nasávaným vzduchem, majícím velkou rychlost.

Kromě toho, je-li rychlost vzduchu v hrdle rovna zvukové rychlosti, zůstává podstatná a užitečná část jemně rozptýleného paliva v proudu nasávaného vzduchu, když prochází sacím potrubím a do válců motoru. Při průchodu difuséirem vzrůstá po rozptýlení paliva a jeho· unášení v hrdle 'rychlost nasávaného vzduchu na nadzvukovou rychlost v úseku diíuséru a pak náhle klesne na podzvukovou rychlost a na tlakové poměry převládající v sacím potrubí 21.

Tento rychlý vzrůst a potom pokles rychlosti nasávaného vzduchu vystavuje větší unášené kapičky 'kapalného paliva vysokým smykovým silám, působícím střídavě kupředu a nazpět, a rozprašuje toto palivo na mnohem jemnější kapičky, než byly předtím vytvořeny v pásmech dodávání paliva a v hrdle.

Zařízení pro směšování kapalného paliva a nasávaného vzduchu podle vynálezu je podrobněji znázorněno na obr. 3—5. Toto zařízení má vedení 31 nasávaného vzduchu s hrdlovou částí, jejíž stěny 32 se sbíhají směrem dolů do proudu nasávaného vzduchu. Pro zúžení nebo přiškrcení proudu nasávaného vzduchu při jeho proudění vedením 25 je v hrdle umístěn osově přestavitelný modulátor 33. Modulátor 33 js vytvořen s kuželovité sbíhavým dolním koncovým dílem 34, který společně s dolním koncem stěn 32 hrdla tvoří prstencový otvor 35 s proměnlivou plochou.

Vzduch je nasáván přívodním otvorem 36, umístěným tangenciálně ve víku 37 na horním širokém konci vedení 25 nasávaného vzduchu. Nasávaný vzduch potom proudí vedením 25 a sbíhavými stěnami 32 tohoto vedení, kde je proud zúžen modulátorem 33 pro· podstatné zvýšení rychlosti nasávaného vzduchu dříve, než přejde do výstupního kanálu 38 a do· sacího¹ potrubí 21 motoru.

Vedení 25 nasávaného, vzduchu zahrnuje rozbíhavý díl čili diíusér 39, umístěný za bodem maximálního zúžení stěn 32 nasávacího vedení 25, takže toto zařízení je celkem podobné provedení podle obr. 2A. Kapalné palivo je přiváděno do směšovacího a modulačního' zařízení podle obr. 3 až 5 palivovým přívodním ústrojm 40. U znázorněného provedení vybíhá palivové přívodní ústrojí 40 osově do vedení 25 nasávaného vzduchu víkem 37 a jeho, výstupní konec je ústředen v tomto vedení 'značně nad bodem miaximálního' zúžení hrdla.

Je· výhodné rozprašovat kapalné palivo do vedení 25 z výstupního konce palivového přívodního ústrojí 43 v obrazci v podstatě souměrném. Za tím účelem se použije trysky 41 umístěné kolmo k výstupnímu konci palivového ústrojí 40, takže palivo je souměrně rozdělováno prakticky radiálním směrem.

Aby se zajistilo, že se kapalné palivo zavádí v podstatě souměrně do dráhy nasávaného vzduchu proudícího vysokou rychlostí vedením 25 nasávaného vzduchu s kuželovité sbíhavými stěnami 32, je toto vedení i hrdlo uspořádáno¹ svými osami v podstatě svisle. U takového provedení stéká kapalné palivo·, které je rozstřikováno z palivovéhn přívodního, ústrojí 40, na vnitřní stěny hrdla prakticky rovnoměrně po svažující se stěně 32, a to až k místu maximálního zúžení, vymezenému mezi sbíhacími stěnami 32 a modulátorem 33. V místě maximálního, zúžení, které je na obr. 3 naznačeno řeznou čarou 5—5 nebo před tímto bodem, stahuje vzduch, mající velkou rychlost, film kapalného· paliva se stěny 32 hrdla, toto palivo jemně rozděluje a unáší je s sehou.

Pro řízení stupně zaškrcení hrdla tvořeného sbíhavými 'stěnami 32 a tedy pro modulování proudění kapalného vzduchu hrdlem je modulátor 33 osově přestavitelný. U provedení znázorněného na obr. 3 je modulátor 33 nasazen na ovládací tyči 45, která je zašroubována v nálřtku 48, upravenému na výstupním vedení 38. Na spodním konci ovládací tyče 45 je připevněn vroubkovaný kolík 47, pomocí kterého· se ovládací tyčí otáčí za účelem zvedání nebo snižování modulátoru 33 vůči sbíhavým stěnám 32 vedením 25 nasávaného vzduchu. Tímto posouváním 'modulátoru 33 se zvětšuje nebo zmenšuje průtočná plocha prstencového otvoru 35.

Další provedení směšovacího a modulujícího· zařízení podle vynálezu je znázorněno na obr. 6 až 8. Toto· zařízení, označené jako celek značkou 50, je podobné provedení znázorněnému na obr. 3 až 5, přičemž jsou stejné součásti, jako vedení 25 nasávacího· vzduchu, víko 37, vstupní otvor 36 a palivové přívodní ústrojí 40, označeny stejnými značkami. Hrdlo 52 a modulátor 53 tohoto provedení sleduje schematické uspořádání podle obr. 2B. Jinými slovy, bod maximálního zúžení v podobě kruhového otvoru 55, vymezený mezi sbíhavými stěnami 52 a modulátorem 53, není na pevném místě jako je tomu u provedení podle obr. 3, nýbrž je umístěn v pohyblivé rovině, znázorněné na obr. 6 řeznou čarou 8—8, která prochází nejširším úsekem kuželovitého dolního konce modulátoru 53.

Také je třeba poznamenat, že zařízení 50, znázorněné na obr. 6 až 8, používá také odlišného! ústrojí pro axiální zvedání a snižování modulátoru 53 v hrdle 52 než je tomu •u provedení podle obr. 3. Zde je seřizovači ústrojí v podobě klikového ramena 59, na němž je modulátor 53 zavěšen na táhle 56.

Klikové rameno 59 je uloženo na přeném hřídeli 57, procházejícím vedením 25 nasávaného vzduchu, a další klikové rameno 58 je upraveno na jednom konci příčného hřídele 57 pro regulování pohybu modulátoru 53.

Toto uspořádání umožňuje nejen pohodlnější ovládání pohybu modulátoru 53, nýbrž také umožňuje ještě připojení pákoví pro ovládání polohy modulátoru 53 k regulačnímu ventilu paliva, který tu není znázorněn, za účelem koordinování množství jak kapalného paliva, tak 1 nasávaného vzduchu, zaváděných do motoru. Značné snížení nežádoucích výfukových emisí, kterého se dosáhne použitím zařízení podle vynálezu, je způsobeno v prvé řadě dvěma sladěnými činiteli, totiž povahou a rovnoměrností směsi unášeného paliva a nasávaného vzduchu, Tím, že se kapalné palivo jemně rozpráší, úplně promísí s nasávaným vzduchem a je jím úplně unášeno, dodává se ke každému válci při každém cyklu v podstatě stejnoměrná směs. Důsledkem toho je pravidelné a stále účinné spalování směsi.

Změny, které obvykle vedou k nedokonalému spalování při použití dosavadních karburátorů a popř. i k selhání jejich činnosti, jsou omezeny na minimum, je-li vůz vybaven zařízením podle vynálezu, pak může být směs vzduchu a paliva v podstatě chudší, než jaké se dosud užívá.

Je známo, že teoreticky dokonalé spalování směsi má nastat při stechiometrickém poměru vzduchu k palivu, totiž pří poměru

15,5 : 1. Je ovšem také známo, že v praxi neexistuje· tato· ideální podmínka ve válcích motorů vybavených dosavadními karburátory a že v důsledku toho byly karburátory seřizovány tak, áby dodávaly bohatší směs vzduchu a tekutého paliva, než odpovídá stechiometrickému poměru. U takových bohatých poměrů vzduchu k palivu nemůže docházet k dokonalému spalování a tvoří se značná emise nespálených uhlovodíků a kysličníku uhelnatého.

Protože však u tak bohatých směsí je spalování nedokonalé a protože je ve válcích motoru přebytečné palivo, je konečná teplota spalování nižší než v případě, kdy směs paliva a vzduchu je spalována při stechlometrickém poměru. To· zase snižuje tvoření kysličníku dusíku, které je podporováno vysokými spalovacími teplotami.

Aby se snížil vznik nespálených uhlovodíků a kysličníku uhelnatého, byly v novější době karburátory seřizovány tak, aby dodávaly směs, ve které by množství tekutého paliva a nasávaného· vzduchu byla v poměru blízkém stechiometrickému nebo i poněkud vyšší. Tento postup byl sice účinný pro snížení emise uhlovodíků a kysličníku uhelnatého v důsledku dokonalého spalování směsi, •avšak také zvýšil vznik kysličníku dusíku v důsledku vyšších spalovacích teplot. Bylo zjištěno, že vznik kysličníků dusíku je nejvyšší při poněkud menších než stechiometrických poměrech vzduchu-a paliva.

Js tedy důležitou výhodou zařízení podle vynálezu, že v důsledku rovnoměrného vytváření směsi vzduchu a paliva může motor pracovat s mnohem chudšími směsmi vzduchu a paliva, než jsou stechlometrické, aniž dochází k selhání, které je obvykle důsledkem přerušovaného přestoupení dolní hranice bohatosti směsi od válce k válci něho od •cyklu k cyklu. Poměr vzduchu a paliva v hodnotě 20 :1 dodává přibližně o 30 °/o více kyslíku pro spálení, než odpovídá stechiometrickému poměru. Proto, i když probíhá dokonalé spalování, obsahuje výfukový plyn asi 5 % volného kyslíku.

Bylo zjištěno, že tento volný kyslík s jeho přiřazeným podílem dusíku je spojen se snížením špičkové spalovací teploty a se snížením tvoření kysličníku dusíku. V této souvislosti je třeba si připomenout, že jedním způsobem pro ovládání výfukových emisí je •dnes vstřikování volného vzduchu do· výfukových potrubí. Zařízení podle vynálezu se však od těchto uspořádání velmi značně liší. U něho· se přebytečný kyslík zavádí spolu s palivem, což je výsledek použití směšovacího poměru nasávaného vzduchu k palivu v hodnotě 20 : 1. Přebytek kyslíku je tedy přítomný v průběhu celého· spalovacího procesu.

Tím, že se kapalné palivo přivádí do styku s nasávaným vzduchem, proudícím vysokou rychlostí zúženým hrdlem zařízení podle vynálezu, rozprašuje se kapalné palivo· na jemné částice a je strhováno nasávaným vzduchem. Bylo také zjištěno, že se má zabránit vypařování strhovaného paliva v sacím potrubí. Toho lze dosáhnout snížením tepla přiváděného do sacího potrubí, například blokováním ohřívače, použitím termostatu na nižší teplotu a izolací sacího potrubí. To vede ke značnému zlepšení oproti známým systémům pro přívod palivové směsi, které vyžadují vysoký stupeň odpaření paliva, aby se dosáhlo dobrých výsledků.

Jelikož u zařízení podle vynálezu nemusí být palivo odpařováno vně válců motoru, může být směs vzduchu a paliva dodávána do válců chladnější a je z tohoto důvodu hustší, a kromě toho je hustší z toho důvodu, že jemně rozprášené kapalné palivo zaujímá •menší objem než odpařené palivo. Je také zřejmé, že hustší náplň směsi vzduchu a paliva vytváří více energie než řidší směs. Z toho důvodu je také víko motoru větší.

Teplota náplně směsi na konci komprese je u zařízení podle vynálezu také nižší než u obvyklých motorů, které jsou závislé na ohřívání nasávaného vzduchu pro odpaření paliva. Zčásti je nižší koncová teplota komprese u zařízení podle vynálezu dána nižší teplotou palivové směsi nasávanou zpočátku do válců. Avšak konečná teplota komprese u zařízení podle vynálezu je ještě dále snížena tím, že se část kompresního tepla použije pro odpaření paliva uvnitř válců.

Jelikož Je dále konečná kompresní teplota nižší, bude spalovací teplota u zařízení podle vynálezu také nižší než u dosavadních sou204989 stav. Jak bylo shora uvedeno, vytváří se při nižších spalovacích teplotách méně 'kysličníků dusíku.

Nižší kompresní teplota má také vliv na nutné oktanové číslo paliva pro daný motor. Jelikož kompresní teplota je nižší, náplň smě'3ii vzduchu a paliva pro motor daného kompresního· poměru je méně náchylná k samozápalu. Proto je možné užít stejného paliva u motorů s vyšším kompresním poměrem nebo paliva -s nižším oktanovým číslem pro daný kompresní poměr, což přináší určitý ekonomický zisk.

Na obr. 9 až 13 jsou znázorněny další příklady provedení zařízení -podle vynálezu. Toto· zařízení je jako celek označeno 60, má hrdlovou vložku 61 se sbíhavými stěnami 62 a s modulátorem 63, mezi nimiž je vymezen prstencový otvor 65. Jak je znázorněno na •obr. 11, má modulátor 63 ve svém nejvyšším postavení, hrdlo 61 i prstencový otvor 65 největší průřezovou plochu.

Modulátor 63 je opatřen dolním sbíhavým •koncovým dílem 64, jehož úhel sbíhavosti je větší než úhel sbíhavosti hrdla Bl, popřípadě sbíhavých stěn 62. U znázorněného provedení jsou úhly 'sbíhavosti jednak modulátoru 63, jednak sbíhavých stěn 62 44°, popřípadě 28°. Jak bylo shora uvedeno, tvoří tyto dva členy difusér pro přeměnu podstatné části kinetické energie vzduchu, proudícího vysokou rychlostí na statickou energii, což umožňuje vznik zvukové rychlosti vzduchu otvorem ve velké části rozsahu podmínek podtlaku v nasávacím potrubí. Sbíhavé stěny 62 mají také rozbíhavý dolní úsek 66 pro další prodloužení úseku difuséru. Toto provedení má určitou podobnost s provedením podle •obr. 2B, pokud jde o maximální zúžení hrdla mezi sbíhavými stěnami 62 a modulátorem 63, které je umístěno v pohyblivé rovině.

Kapalné palivo je dodáváno do zařízení 60 potrubím 68, připojeným k prstencovému tělesu 69, do kterého je vloženo hrdlo 61. Prstencové těleso 69 má prstencovou drážku 70, spojenou s potrubím 68 (obr. 9 a 10}, pro rozvedení kapalného paliva kolem vnější strany zúženého hrdla 61. Nad drážkou 70 je těleso 69 opatřeno rozšířeným vývrtem, čímž je vytvořena mezera 71 mezi tělesem 69 a hrdlem 61. Palivo proudí od drážky 70 nahoru prstencovou mezerou 71 a přes okraj 72 na horním konci zúženého hrdla 61.

Když je modulátor v nejvyšší poloze, znázorněné na obr. 11, je palivo proudící přes okraj 72 hrdla El ihned vystaveno působení proudu nasávaného vzduchu, proudícího vysokou rychlostí zaškrceným otvorem 65. Vzduch, proudící vysokou rychlostí, odlupuje kapalné palivo od stěny a unáší je v jemně rozprášeném tvaru v nasávaném vzduchu. Rychlost nasávaného vzduchu se pak podstatně sníží, když prochází difusérovým úsekem zařízení 60 a do sacího potrubí, takže podstatná část jemně rozptýleného paliva zůstává v proudu nasávaného vzduchu, když vchází do· válců motoru.

Pro regulování stupně zúžení prstencového otvoru 65 je modulátor 63 Psově pohyblivý ve sbíhavých stěnách 62 za vedení 25. Jak je patrno na obr. 9 až 11, modulátor 63 je -ustředěn ve sbíhavých stěnách 62 vedením 25 třmenem 75, spojeným s horním koncem prstencového -tělesa 69. Modulátor nese matici 78 s kuličkovým ložiskem, do kterého· je uložen závitový konec ovládací tyče 77. Otáčení modulátoru 63 se brání kolíkem 78, který probíhá dolů od třmenu 75 do otvoru v horní části modulátoru 63. Když se ovládací tyčí 77 otáčí, způsobuje kuličková matice 76 vzestupný nebo sestupný pohyb modulátoru 63, což závisí na směru otáčení ovládací tyče 77 a tím se mění průřezová plocha prstencové? ho otvoru 75.

U znázorněného· provedení je otáčení ovládací tyče 77 vyvoláno mechanismem 80 s ozubnicí a pastorkem. Jak je patrno- na obr. 9, vratná ovládací tyč 81 je opatřena na jednoto konci ozubnicí 82. Ozubené kolo 83 zabírá s ozubnicí 82 a je uloženo na hřídeli 84, v otáčivém ložisku mechanismu 80. Hřídel 84 nese další ozubené kolo 85, které je v záběru s ozubeným, kolem 86 na druhém hřídeli 87. Další ozubené kolo 88 na hřídeli 87 je zase v záběru s ozubeným kolem 89 na hřídeli 90, jehož spodní konec nese rohatku 91 (obr. 12). Na dolním konci ovládací tyče 77 je upevněna další rohaťka 92, která je spojena s první rohatkou SI řetězem 93 (obr. 13).

Pohybuje-li se ovládací tyčí 81 doprava na obr. 9, pohybuje se modulátor 83 dolů (obr. 11) a obráceně. Krajní horní a dolní poloha modulátoru 03 je nastavitelně zajištěna kolíky 95 a 96 na vratné ovládací tyči 81, které se otvírají o stavěči šrouby 97 a 98 na rámu 99 zařízení 60.

Ovládání přívodu paliva do zařízení 60 je také koordinováno¹ se zúžením sbíhavých stěn 62 vedení 25 'modulátorem 63. Za tím účelem je palivu dodáváno pod tlakem čerpadlem 130 (obr. 16) do regulačního ventilu 100, který je připojen k přívodnímu potrubí 68 pro dodávku paliva k prstencovému tělesu 63. Regulační ventil 100 obsahuje dávkovači ústrojí 101 a kuželovou jehlu 102, která reguluje průtok paliva otvorem. Kuželová· jehla 102 je vratně uložena v ucpávkové matici 103 regulačního ventilu 100.

Spolupůsobení regulačního ventilu 100 a m-odulátoru 63 se dosáhne pákou 105 propojující ovládací tyč 81 a kuželovou jehlu 102. Páka 105 je uprostřed uložena na bloku 106, ve kterém je zašroubován závitový konec 107 kuželové jehly 102. Na dolním konci je páka 105 opatřena výřezem 108, do kterého zasahuje cep 109, upevněný na ovládací tyči 81, a na horním konci je páka 105 opatřena druhým výřezem 110, do kterého zasahuje čep 111 připevněný ke smýkadlu 112 vratně pohyblivém ve vedení 113 provedeném v části rámu 99. Při posunu ovládací tyče 81 doprava podle obr. 9 výkývne páka 105 kolem čepu 111 a pohne kuželovou jehlou 102 vpravo, čímž se zmenší průtočná plocha dávkovacího otvoru 101,

Pro seřízení průtoku paliva při daném nastavení modulátoru může být závitový konec 107 kuželové jehly 102 šroubován v bloku 10S dovnitř nebo ven, čímž se zmenšuje nebo zvětšuje průtok paliva dávkovacím otvorem 101. Změna průtoku paliva v závislosti změny polohy modulátoru může být také prováděna změnou umístění čepu 111, kolem něhož vykyvuje páka 105. To se provádí otáčením šroubu 115, který je nesen smýkadlem 112 a zašroubován do koncové desky 116 rámu 99. Změnou polohy čepu 111 páky 105 se mění velikost pohybu kuželové jehly 102 vůči ovládací tyči 81.

Pro kompensování podtlaku v sacím potrubí 21, který se snaží táhnout modulátor 63 dolů do sbíhavých stěn 62, je zařízení 60 opaitřeno zpětnou vazbou podtlaku. V základní desce 121 zařízení 60 je proveden podtlakový průchod 120, spojený sacím potrubím 122 s válcem 123. Píst 124 ve válci 123 nese ozubnici 125 uveditelnou do záběru s ozubeným kolem 85. Když vzrůstá podtlak v průchodu 120, posune píst 124 ozubnici 125 ve směru pro zvednutí modulátoru 63 a tím zmenšení podtlaku. To* usnadňuje seřizování polohy modulátoru 63 za použití mnohem menší síly, působící na ovládací páku 81.

Obr. 14 znázorňuje zařízení pro směšování a modulaci v podstatě toho typu, jak jsou znázorněna na obr. 9—13, až na to, že hrdlová vložka Biti a modulátor 63d byly provedeny tak, aby pracovaly podle konstrukce znázorněné schematicky na obr. 2Δ. Jinými slovy, bod maximálního zúžení ve tvaru prstencového otvoru 65d, vymezený mezi hrdlem 62d a modulátorem 63d, je umístěn v nehybné rovině, představované průsečnicí 15—15 v obr. 14. U znázorněného provedení je úhel sbíhavosti modulátoru 30° a úhel sbíhavosti hrdla 100° nad otvorem B5d a 10° pod tímtoi otvorem.

Jak již bylo uvedeno, kapalné palivo je dodáváno do zařízení podle vynálezu v pásmu přívodu paliva u bodu maximálního zúžení, vymezeného mezi hrdlem a škrticím členem, popřípadě modulátorem, nebo před tímto bodem.

To zaručuje, že kapalné palivo je podrobeno smykovému účinku proudu vzduchu a jemně rozdělováno vzduchem, proudícím vysokou rychlostí, která se zvyšuje na zvukovou rychlost v pásmu hrdla a na nadzvukovou rychlost právě za hrdlem v difuséru. Krátce potom nasávaný vzduch a stržené kapičky paliva procházejí zvukovou bariérou nebo pásmem v difuséru a rychlost vzduchu se náhle sníží a kapičky paliva, které pokračují v cestě vysokou rychlostí vůči vzduchu, jsou pak vystaveny přídavnému smykovému účinku.

Byla provedena celá řada zkoušek pro vyšetření důsledků přivádění kapalného paliva v rozličných bodech nad maximálním zúžením hrdla nebo pod ním. Hrdlo jednoho ze směšovacích a modulujících zařízení podle vynálezu, jak je znázorněno v obr. 14, bylo pozměněno, jak znázorněno v obr. 16, aby vznikla prstencová mezera 170 pro· přívod paliva přibližně asi 19,05 mm pod maximálním zúžení, vyznačeným čerchovanou čarou 171. Výsledky zkoušek s tímto provedením ukázaly, že vůz byl schopný provozu pouze při rychlostech nad 88,55 km/h, byla-li mezera 170 pro palivo umístěna 19,05 mm pod maximálním bodem zúžení.

Při rychlostech nižších než 88,55 km/h nebylo palivo tříštěno na jemné kapičky a nebylo strháváno do nasávaného vzduchu. Palivo zřejmě spíše vstupuje do sacího potrubí ve sporadických proudech nebo· vstřicích a vůz není schopný jízdy. Při rychlostech nad 88,55 km/h byl vůz schopný chodu, avšak zařízení vozu na minimální výfukové množství bylo velmi nesnadné, palivový ventil byl velmi citlivý a tlak paliva musel být Snížen na velmi nízkou úroveň, aby se dosáhlo kontroly výfukových plynů. Předpokládá Se, že je to důsledek skutečnosti, že mezera 170 pro přívod paliva je vystavena přímo podtlakovým podmínkám sacího potrubí, je-li umístěna pod zúžením hrdla. Výsledky výfuku jsou uvedeny v tabulce I.

Tabulka I

umístění	rychlost	HC	CO	NOX
mezery mm	km/h	ppm	%	ppm
pod 19,05	98,2	12	0,22	640
pod 2,54	96,6	12	0,17	770
pod 2,54	86,95	5	0,13	240
nad 2,54	72,45	12	0,35	240
nad 6,35	75,65	28	0,28	258

Pak byla prováděna další zkouška s palivem přiváděným mezerou 172 pro přívod paliva, umístěnou 2,54 mm pod maximálním zúžením hrdla. Chod vozu byl lepší a citlivost jehlového ventilu se zlepšila. Avšak vůz se ještě neudržel v chodu pod rychlostí 80,5 km/ /h. Výsledky zkoušky jSou rovněž vyneseny v tabulce I,

Podobná zkouška byla prováděna s mezerou 173 pro přívod paliva, umístěnou 2,54 milimetrů nad maximálním zúžením hrdla. Vůz nyní zůstal v chodu při všech rychlostech, ale s určitými obtížemi při nižších rychlostech vlivem účinku podtlaku v mezeře pro palivo·, což vyvolávalo změny v průtoku paliva a zhoršovalo citlivost jehlového ventilu. Výsledky jsou opět vyneseny do tabulky I.

Též zkouška byla opakována s mezerou 174 pro přívod paliva, umístěnou 6,35 mm nad maximálním zúžením hrdla. To umožnilo provoz s vyšším tlakem paliva a lepší citlivostí jehly, ale mezera pro přívod paliva byla ještě poněkud ovlivňována podtlakem vlivem blízkosti zúžení hrdla. Vůz byl schopný chodu při všech rychlostech, včetně Chodu na prázdno. Výsledky jsou rovněž uvedeny v tabulce I.

Již dříve bylo uvedeno, že proud nasávaného vzduchu, proudící ústrojím pro směšování a modulaci podle vynálezu, je zrychlován na zvukovou rychlost u místa maximálního zúžení hrdla a že při použití účinného difosérovébo úseku dosahuje proud vzduchu právě uvnitř dTuséru nadzvukové rychlosti a pak náhle jeho rychlost klesne při průtoku zvukovou, bariérou. To bylo· potvrzeno v průběhu shora uvedených zkoušek, ve spojení se změnami polohy mezery pro přívod paliva.

Aby se potvrdilo, že úsek difuséru u ústrojí píro směšování a modulaci, znázorněný na obr. 17, má vliv na vznik vysoké nadzvukové špičkové rychlosti a náhlou zvukovou bariéru, byla podstatná část difuséru modulátoru 63d odříznuta, jak vyznačeno čárkovanou čarou v obr. 16. Ponechán byl pouze lísek o tloušťce 1,59 mm na nejhořejší části modulátoru.

Ačkoliv tato úprava měla za následek ještě přechod rychlosti vzduchu do oblasti nadzvukové rychlosti, příslušné špičkové rychlosti byly mnohem nižší než při zkouškách provedených před odstraněním podstatné části difuséru a udržovaly se po mnohem delší vzdálenost a pak klesaly zcela pomalu na podmínky v 'sacím potrubí. Jinými slovy, smykové síly působící na palivo v obou směrech, tahovém i tlakovém, jak bylo shora popsáno, byly u upraveného zařízení podstatně sníženy. To bylo potvrzeno i zrakovým pozorováním kapiček vytvořených v upraveném zařízení. Zdá se, že se vytvářely mnohem větší kapičky 'při úpravě po odříznutí modulátoru podle čárkované čáry v obr. 16, než při tvaru podle plně vytažené čáry.

Ježto bylo zřejmé, že se u popisované úpravy zařízení rychlý skok ztratil, použilo se dalšího hrdla a modulátoru, jak jSou znázorněny na obr. 14, pro další zkoušky. Nejdříve byly odříznuty části jak hrdla, tak modulátoru v úseku difuséru od bodu počínajícího 30,48 mm pcd bodem maximálního zúženi hrdla, jak znázorněno spodními čárkovanými čarami v obr. 17. To mělo velice malý, ne-li žádný vliv na účinnost difuséru.

Potom byly hrdlo· a modulátor odříznuty počínaje od bodu 7,62 mm pod bodem maximálního zúžení, jak znázorněno mezilehlými čárkovanými čarami v obr. 17. Ačkoliv úsek difuséru byl nyní dlouhý pouze 7,62 milimetrů, ukázalo se, že ještě nastane prudký vzestup na nadzvukovou rychlost a následující náhlá zvuková bariéra.

Dále bylo seříznuto jak hrdlo 62, tak modulátor 63, počínajíc od bodu pouze 2.54 mm pod bodem maximálního zúžení. To mělo za následek částečně porušení úseku difuséru.

Vzhledem k ostrým špičkám rychlosti a dobrým charakteristikám poklesu pro upravenou. sestavu hrdla a modulátoru, znázorněnou střední čárkovanou čarou provedení v obr. 17, bylo rozhodnuto provést další zkoušky na stejném vozu, vybaveném normálním modulátorem 63 a hrdlem seříznutým pod úhlem 6° od bodu 7,62 mm pod zúžením. Takový typ je znázorněn plně vytaženou čarou v obr. 18 a výsledky těchto zkoušek znovu potvrdily, že upravené zařízení (obr. .18, provedení podle plné čáry] s pouze krátkou ddusérovou částí bylo ještě zcela účinné ve šrbávání jemně rozdělených palivových kapiček do nasávaného vzduchu při rozličných rychlostních podmínkách během sedmicyfclového zkušebního testu. Kromě toho upravené zařízení pro směšování a modulaci směsi kapalného paliva s nasávaným vzduchem podle vynálezu také umožňuje práci při vysokém kompresním poměru 10,25 : 1 nejen při nízkém oktanovém čísle, ale také při benzinu prostém butanu.

Z hlediska uvedené důležitosti udržování zvukové rychlosti a následující zvukové bariéry v ústrojí pro· Směšování a modulaci podle vynálezu byl učiněn pokus, určit, při které úrovni podtlaku v sacím potrubí se •tento stav ztratí. Úroveň podtlaku v sacím potrubí, při které zařízení právě přestane udržovat zvukovou rychlost v hrdle, je zde nazývána bezrázovým bodem.

Na počátku byly údaje z předchozích zkoušek sestaveny a vyneseny pro ty podtlakové podmínky v sacím potrubí, pro které bylo· použito technické zkoušky. Extrapolace těchto údajů poukázala na to, že zařízení podle obr. 11 a podle plné čáry v obr. 19 mají bezrázové hody asi u podtlaku 11,85 kPa a 18,625 kPa.

Tyto extrapolované hodnoty byly postupně ověřovány na zkušební stolici s citlivějšími přístroji, kterých bylo pak použito pro další zkoušky. Zkoušky na zkušební stolici prokázaly, že zařízení pro směšování a mo204969 d-ulaci podle obr. 11 má -bezrázové body v rozmezí od 11,16 kPa až 12,53 kPa při podmínkách napodobujících motor, pracující při rychlostech od chodu naprázdno do

80,5 km/h. Beziráz-ové hody pro zařízení typu podle obr. 14 byly zjištěny v rozmezí od 18,625 kPa až 22,01 kPa pro rychlosti, odpovídající rozsahu od chodu naprázdno do 80,5 kllometrů/h. Mimo to u zařízení majícího hrdlo s odříznutou částí difúséru s normálním modulátorem (provedení podle plné čáry v obr. 18), bylo zjištěno, že má podobné bezrázové body v rozmezí od 18,625 kPa do 22,01 kPa.

Při skutečném chodu ústrojí typu podle obr. 11, jakož i během výše uvedených zkoušek na zkušební stolici byl modulátor 63 umístěn hluboko pod polohou znázorněnou na obr. 11. Důsledkem toho byla mnohem užší prstencová mezera 65 a také při něm vyčnívala část sbíhavého hrdla 62 nad vršek modulátoru 63, jako- přívod do prstencového otvoru @5. Ježto sbíhavost této části hrdla je 28°, polovina úhlu čili sklon každé části stěny je rovný 14° vůči střední čáře. Naopak upravená zařízení v provedeních zobrazených plnými čarami v obr. 17 a 18 mají poloviční úhel rovný 50° pro sbíhavou vstupní část hrdla, vedoucí k pevnému bodu maximálního zúžení.

Celá řada přídavných zkoušek na výše uvedené zkušební stolici prokázala, že změny vstupního polovičního úhlu směrem k místu zúžení hrdla mají rozhodující vliv na bezrázové body zařízení podle vynálezu. Nejdříve vstupní poloviční úhel hrdla, znázorněný v obr. 14, byl změněn z 50° na 25°, jak znázorněno spodní přerušovanou čarou na obr. 18. Bezrázové body zůstaly přibližně stejné, tj. 18,625 kPa až 22,01 kPa podtlaku při rychlosti 80,5 km/h, ale chod naprázdno se zdál lepší.

Potom byl vstupní poloviční úhel změněn na 15°, jak znázorněno horní přerušovanou čarou na obr. 18. To mělo za následek značné Snížení příslušných bezrázových bodů na 12,53 až 14,23 kPa do chodu naprázdno až do rychlosti -80,5 km/h. Je tedy zřejmé, že tyto hodnoty jsou velmi blízko bezrázovým bodům podtlaků 11,16 až 12,53 kPa, získaným u zařízení typu podle obr. 11, které má vstupní poloviční úhel rovný 14°.

Další úprava zařízení zázoměná v obr. 19 byla provedena takovým protažením vršku modulátoru, naznačeným čárkovaně, že měl též vstupní poloviční úhel rovný asi 15°. Když byl zkoušen tento modulátor s upraveným hrdlem, které mělo poloviční vstupní úhel rovný 15°, bezrázový bod pro rychlost

80,5 km/h byl snížen s podtlaku 14,23 kPa na 11,85 kPa. Avšak bezrázový bod chodu naprázdno vzrdstl z 12,53 -na 18,625 kPa podtlaku. Další zkouška byla provedena s prodlouženým modulátorem a původním hrdlem se Vstupním polovičním úhlem rovným 50°. To mělo za následek, že bezrázové body podtlaku u 11,85 a 18,625 kPa při chodu naprázdno, popřípadě rychlosti 80,5 km/h, byly zcela opakem předchozí úpravy. Zdá se, že optimální vstupní poloviční úhel zařízení pro- směšování a modulaci, znázorněného v obr. 18, je přibližně mezi těmito znázorněnými provedeními.

Zatímco výše uvedené změny vstupních polovičních úhlů prokazují -důležitost tohoto parametru pro zvětšení rozsahu pracovních podmínek, při nichž může být udržována zvuková rychlost, nelze přehlížet důležitost alespoň krátkého a účinného difuséru. V souvislosti s tím byly bezrázové body pro zařízení -typu podle -obr. 11 sníženy o 4,06 kPa odříznutím části difuséru, jak znázorněno přerušovanými čarami v obr. 19. Příslušné bezrázové body pro toto provedení jso-u 9,13 a 10,83 kPa podtlaku pro- chod naprázdno, popřípadě rychlost 80,5 km/h. To jsou nejlepší výsledky, kterých bylo dosaženo s jedním ze zařízení pro směšování a modulaci podle vynálezu, které jsou také vhodná pro umístění na automobilovém motoru pro vyvolání značných snížení výše popsaných výfukových -emisí.

Teoreticky se však zdálo, že bezrázové body mohly by být -dále protaženy dolů, snad až na 25,4 až 50,8 mm, provedením vstupního polovičního úh-lu řádově asi 6° spolu -s téměř optimalizovaným difusérem. Avšak oba z -těchto faktorů m-ají sklon prodlužovat zařízení pro směšování a modulaci v axiálním směru a vyžadují také odpovídající větší rozsah axiálního p-oěuvu modulátoru, aby se pokryl celý rozsah pracovních podmínek motoru v porovnání -s provedeními po-dle vynálezu, které z-de byly popsány a vyobrazeny. Zda taková teoreticky optimální jednotka může být prakticky umístěna v motorovém oddělení -automobilu, -nutno ještě přezkoušet. Mimoto, ježto vstupní podtlak motoru zřídka klesne asi pod 16,93 kPa, vyjímaje extrémně náročné podmínky, nutno uvést, že kterékoliv z provedení zařízení podle vynálezu, znázorněné na obr. 11 a 14, vyvolává zvukovou rychlost nasávaného vzduchu v podstatě po celém rozsahu chodu motoru. Konečně, jak -bylo- uvedeno v souvislosti s úpravou popsanou s o-dkazem na obr. 18 a 19, kterékoliv z -těchto provedení lze snadno -upravit pro snížení jejich bezrázových bodů asi na 8,47 a 11,85 kPa podtlaku, bylo-li by považováno za potřebné nebo žádoucí rozšíření rozsahu pracovních podmínek motoru na tento stupeň.

Claims (10)

1. Zařízení pro směšování kapalného paliva s nasávaným vzduchem pro přívod do sacího potrubí Spalovacího motoru, u něhož je vedení nasávaného vzduchu spojeno se sacím potrubím a s tímto vedením nasávaného vzduchu je spojeno nastavitelně přívodní ústrojí pro přívod paliva, přičemž vnitřní steny vedení nasávaného vzduchu se kuželovité sbíhají do hrdla a obsahují přestavitelný škrticí člen, načež následuje úsek vedení, jehož průřez se spojitě rozšiřuje, vyznačující se tím, že přestavitelný škrticí člen tvoří s vnitřními stěnami vedení (25) nasávaného vzduchu u hrdla otvor o proměnlivém průřezu pro průchod vzduchu rychlostí zvuku a s vnitřními stěnami spojitě se rozšiřujícího úseku vedení (25) nasávaného vzduchu tvoří podzvukový difusér (39) o proměnlivém průřezu, přičemž palivové přívodní ústrojí (40) a přestavitelný škrticí člen jsou navzájem propojeny ústrojím reagujícím na provozní požadavky motoru.

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že průřez podzvukového difuséru (39) se postupně zvětšuje měrou ekvivalentní rozbíhavému průřezu kužele o vrcholovém úhlu v rozmezí 5° až 18°,

3. Zařízení podle bodu 1 nebo 2, vyznačující ss tím, že otvor pro průchod vzduchu zvukovou rychlostí sestává z rovnoměrného prstencového otvoru (35) upraveného ve vedení (25J nasávaného vzduchu, přičemž vnitřní obvod tohoto prstencového' otvoru (35) je omezen škrticím členem tvořeným osově přestavitelným modulátorem (33) kruhového průřezu.

4. Zařízení podle bodů 2 a 3, vyznačující ss tím, že osově přestavitelný modulátor (33) má kuželovité sbíhavý dolní koncový díl (34), jehož vrcholový úhel je menší než vrcholový úhel kuželovité sbíhavých stěn (32) vedení (25] nasávaného vzduchu, přičemž prstencový otvor (35) je umístěn v pohyblivé rovině procházející předním koncem dolního koncového dílu (34) osově přestavitelného modulátoru (33), a sbíhavé stěny (32) vedení (25) nasávaného vzduchu a dolní koncový díl (34) osově přeetavitelného modulátoru (33) pod uvedenou pohyblivou rovinou tvoří podzvukový difusér (39), jehož průřezová plocha se postupně zvětšuje směrem dolů od prstencového otvoru (35j.

VYNÁLEZU

5. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že škrticí člen je tvořen modulátorem (63), jehož kuželovité sbíhavý dolní koncový díl (64) má větší vrcholový úhel, než je vrcholový úhel kuželovité sbíhavých 'stěn (62) vedení (25) nasávaného vzduchu, takže prstencový otvor ( 65) je umístěn v pohyblivé rovině procházející předním koncem dolního koncového dílu (64) modulátoru (63), přičemž konce kuželovité sbíhavých stěn (62) vedení (25) nasávaného vzduchu a dolní koncový díl (64) modulátoru (63) společně tvoří pod pohyblivou rovinou difusér, jehož průřezová plocha se postupně zvětšuje směrem dolů od prstencového otvoru (65).

6. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že modulátor (83) je spojen s ovládací tyčí (81) opatřenou ozubnicí (82), zabírající s ozubeným kolem (83), a dále je spojen s mechanismem ovládaným podtlakem a sestávajícím ze sacího potrubí (122) spojeného s průchodem (120) v základní desce (121), nesoucí válec (123), obsahující pohyblivý píst (124), jehož pistolce nese ozubnici (125) uveditelnou v záběr s ozubeným kolem (85), nasazeným na hřídeli (84).

7. Zařízení podle bodu 5 nebo 6, vyznačující se tím, žs palivové přívodní ústrojí (40) je vybaveno regulačním ventilem (100) s kuželovou jehlou (102), jejíž širší konec je spojen s pákou (105) uprostřed mezi jejími konci, přičemž jeden konec, opatřený výřezem (108), zabírá s jedním koncem ovládací tyče (81), na kterém je uspořádán čep (109), a druhý konec páky (105), opatřený výřezem (110], je pohyblivý kolem čepu (111) seřiditeíného šroubem (115) upevněným na smýkadle (112), uloženém na koncové desce (116) rámu (99).

8. Zařízení podle bodu 7, vyznačující se tím, že regulační ventil (100) s kuželovou jehlou (102) je opatřen otvorem (101) s proměnlivým průřezem.

9. Zařízení podle bodů 1 až 8, vyznačující se tím, že palivové přívodní ústrojí (40) obsahuje prstencové těleso (69), jehož vnitřní strana je opatřena prstencovou drážkou (70).

10. Zařízení podle bodů 1 až 7, vyznačující se tím, že palivové přívodní ústrojí (40) je opatřeno palivovou tryskou (41).