CS250778B1 - Combustion chamber - Google Patents

Description

Vynález se týká spalovacího prostoru, zvláště pro spalovací 'motory s přímým vstřikem paliva, uspořádaného excentricky v pístu a se vstřikovací tryskou uspořádanou na obvodu spalovacího prostoru.

U 'spalovacího pístového motoru s přímým vstřikem paliva -vstřikovaného otvorovou tryskou do spalovacího prostoru vytvořeného v pístu je pro zlepšení parametrů spalování nutno zajistit dostatečné víření náplně vzduchu pro' spalování. Toto víření se skládá ze složky tangenciální a radiální.

Tangenciální složka víření vzniká rotací vzduchové náplně přibližně v rovinách kolmých к ose válce. Radiální složka -víření vzniká rot-ací vzduchové náplně podél os, které jsou přibližně kolmé к ose válce a pístu a v rovinách rovnoběžných s osou válce.

Tangenciální víření vzniká s-měrováním výtoku vzduchu z kanálů hlav válců přes ventily při vtékání -vzduchu v době plnění do válce motoru. Víření se musí zachovat i v době kompresního zdvihu pístu a jeho intenzita však vlivem vnitřních ztrát slábne. Toto víření a jeho vytvoření je energeticky ztrátové a jeho účinek se snižuje vlivem slábnutí tohoto víření do doby prvních okamžiků spalo-vání.

Radiální víření vzniká prouděním a vytlačováním vzduchu z mezery mezi horní plochou pístu a hlavou válce při pohybu pístu к horní úvr-ati a rotující víření (tento proud vzduchu) vstupuje do spalovacího prostoru. Radiální víření má výhody oproti víření tangenciálnímu v tom, že vzniká bezprostředně před začátkem spalování, neovlivňuje tvarování plnicích kanálů a je energeticky nenáročné. Proto využití radiálního víření s co možná největší intenzitou ve vhodném místě spalovacího prostoru dává vyšší účinek využití vzduchu a zvyšuje podstatně účinnost spalování.

U známých provedení spalovacích prostorů i takových, které jsou excentricky uspořádány -v pístu dochází většinou к jeho nevhodnému směřování a částečnému potlačení jeho intenzity vzhledem к mnohdy téměř stejnému proudění vzduchu z celého obvodu pístu. Další nevýhodou je dosažení maximálního radiálního víření mimo oblast dopadu paliva ze vstřikovací trysky, takže vířivý účinek vzduchu pro dosažení lepší tvorby zápalné směsi je poměrně nízký.

Touto nevýhodou je omezováno účinnější spalování i relativně -větších dávek paliva za účelem dosažení vyšších měrných výkonů při nutnosti plnění požadovaných limitů na kouřivost motoru a škodlivé exhalace obsažené ve výfukových plynech. Tím nelze dále snižovat účinným způsobem i měrnou spotřebu paliva a dále odstraňovat nepříznivé vlivy karbonizace spalovacího prostoru se všemi nepříznivými 'důsledky na funkci spalovacího' motoru, na jeho životnost a spolehlivost a ostatní užitné vlastnosti.

Cílem vynálezu je vytvoření spalovacího prostoru pístového spalovacího motoru s co možná největší intenzitou radiálního víření, a to především v místě dopadu paliva ke stěně spalovacího prostoru a současněž prodloužení volné dráhy a délky paprsku vstřikovaného paliva protékajícího vzduchovou náplní spalovacího prostoru.

Podstata spalovacího prostoru podle vynálezu spočívá v tom, že spalovací prostor má největší hloubku ve vířné části, která je uspořádána v oblasti největší vzdálenosti od obvodu pístu a nejmenší hloubku ve vstupní části, která je uspořádána v oblasti nejkratší vzdálenosti od obvodu pístu, přičemž vstřikovací tryska je uspořádána v oblasti vstupní části spalovacího prostoru.

Osa vstřikovací trysky svírá s dělicí rovinou mezi hlavou válce a válcem úhel, který je menší než úhel mezi dnem spalovacího prostoru a touto dělicí rovinou. Úhel ňiezi osou vstřikovací trysky a dělicí rovinou je v rozmezí od 15° do 45°, přičemž úhel mezi dnem spalovacího' prostoru a dělicí rovinou je větší o polovinu úhlu palivového kužele středního paprsku. Osa palivového kužele středního paprsku svírá úhel 0° až 20° s rovinou procházející osou pístu a koncem vstřikovací trysky.

Výhodou spalovacího procesu podle vynálezu je dosažení podstatně vyššího radiálního víření ve spalovacím prostoru, zvláště v místě dopadu paprsků paliva, kde je využití tohoto víření největší. Dochází tak ke zlepšené tvorbě zápalné směsi a s tím к možnosti snížení měrné spotřeby paliva, odstranění karbonizace spalovacího prostoru a ke zlepšení životnosti a spolehlivosti spalovacího motoru.

Příklad provedení spalovacího prostoru 'podle vynálezu je znázorněn na přiložených obrázcích, k-de olbr. 1 znázorňuje spalovací prostor v podélném řezu a o>br. 2 znázorňuje spalovací prostor v pů-dorysu.

V pístu 1 opatřeném pístními kroužky 12 je excentricky uspořádán spalovací prostor 6, který ve vířné části, kde dochází к největšímu radiálnímu víření a kam dopadá konec vstřikovaného paprsku paliva má největší hloubku H. Píst 1 se pohybuje ve válci 3. Válec 3 a spalovací prostor 6 je zakryt spodní plochou hlavy válce 3. Mezi touto spodní plochou hlavy válce 3 a pístem 1 vzniká mezera 7. Dno 8 spalovacího prostoru 6 slvírá s dělicí rovinou 4 -mezi hlavou válce 3 a válcem 3 úhel μ a hloubka spalovacího prostoru se zmenšuje směrem od vířné části spalovacího prostoru 6 směrem к okraji 2 pístu 1, kde má nejmenší hloubku C. Nad nejmenší hloubkou C spalovacího prostoru 6 je v jeho vstupní části umístěna vstřikovací tryska 5, která je šikmo umístěna a osa vstřikovací trysky svírá s dělicí rovinou 4 mezi hlavou válce 3 a válcem 3 úhel β. Okrajové stěny 9 spalovacího prosoru 6 jsou tvarově přizpůsobeny vstřikovaným paprskům paliva tvořených středním palivovým kuželem 10 a okrajovými palivovými kuželi 11.

Pro případné využití tangenciálního víření vzduchu jsou paprsky paliva vychýleny tak, že střední palivový kužel 10 je odchýlen o úhel y od svislé roviny procházející osou pístu 1 a vyústěním palivového paprsku ze vstřikovací trysky 5. Úhel β, který svírá osa vstřikovací trysky 5 s dělicí rovinou 4 je menší než úhel μ dna spalovacího prostoru' 6 vůči dělicí rovině 4, a to s výhodou o polovinu úhlu palivového kužele. Úhel β je vhodný v rozmezí od 15° do 45°.

Při pohybu pístu 1 ve válci 3 směrem k horní ú.vrati pístu, tj. směrem ke spodní ploše hlavy válce 3 se zmenšuje mezera 7 a vzduch pro spalování se vytlačuje z této mezery a vstupuje do vířné části spalovacího prostoru v místech největší hloubky H. Tím, že spalovací prostor 6 je umístěn co nejvíce excentricky je i hloubka H vířné části v oblasti co největší vzdálenosti od okraje 2 pístu 1 a dosáhne se největšího možného víření v místě největší hloubky H spalovacího prostoru 6 kam dopadá palivo na koncích vstřikovaných palivových kuželů 10 a 11. Tím, že vstřikovací tryska 5 je umístěna co nejvíce u okraje pístu 1 a válce 3 je palivo vstřikováno přes celou délku mezi okrajovými stěnami 9 spalovacího prostoru 6. Palivo je vstřikováno v místech vstupní části spalovacího prostoru, kde není potřeba žádného víření.

Claims (4)

1. Spalovací prostor, zvláště pro spalovací motory s přímým vstřikem paliva, uspořádaný excentricky v pístu a se vstřikovací tryskou uspořádanou na obvodu spalovacího prostoru, vyznačený tím, že spalovací prostor (6) má největší hloubku (H) ve vířné části, která je uspořádaná v oblasti největší vzdálenosti od obvodu pístu (1) a nejmenší hloubku (C) ve vstupní části, která je uspořádána v oblasti nejkratší vzdálenosti od obvodu pístu (1), přičemž vstřikovací tryska (5) je uspořádána v oblasti vstupní části spalovacího prostoru (6).

’

2. Spalovací prostor podle bodu 1, vyznačený tím, že vstřikovací tryska (5) svírá svojí osou úhel (/3) s dělicí rovinou (4j mezi hlavou válce (3) a válcem (3), který je menší než úhel (от), který svírá dno (8) spalovacího prostoru (6j s dělicí rovinou (4).

3. Spalovací prostor podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že úhel (<3) mezi -osou vstřikovací trysky - (5) a dělicí rovinou (4) je v rozmezí od 15° do 45°, přičemž úhel («] mezi dnem (8) spalovacího prostoru (6) a dělicí rovinou (4) je větší než úhel (/3} o polovinu úhlu palivového kužele.

4. Spalovací prostor podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že vstřikovací tryska (5j je uspořádána tak, že osa středního palivového kužele svírá úhel (y) s rovinou procházející osou pístu (1) a koncem vstřikovací trysky (5), přičemž úhel (/] leží v rozmezí 0° až 20°.