CS257547B1 - Spalovací prostor pro zážehové motory - Google Patents

Abstract

Řešení se týká konstrukce spalovacího prostoru zážehového motoru určeného k provozu na chudé směsi. Řeší problémy se zápaiností chudých směsí a vylučuje snižování mechanické účinnosti motoru. Uvedené problémy jsou do značné míry odstraněny konstrukcí spalovacího prostoru s radiální nebo jinou štěrbinou podle vynálezu, jehož podstatou je to, že hlava válce je opatřena výstupkem, jehož horní plocha tvoří dno spalovacího prostoru, přičemž ve výstupku je uspořádán alespoň jeden kanálek spojující štěrbinu pod výstupkem se spalovacím prostorem. Vyústění kanálku do spalovacího prostoru je pod jiskřištěm zapalovací svíčky. Kanálky mají definovaný tvar a polohu, dno pístu může být tvarované. Řešení je možné využít u všech zážehových motorů, zejména tam, kde je požadováno používání chudých palivových směsí

Description

Vynález se týká spalovacího prostoru zážehového motoru, zejména pro spalování chudých směsí, tvořeného vnitřním povrchem hlavy válce, který se dnem pístu v horní úvrati vytváří štěrbinu na straně ventilů, která je kolmá nebo různoběžná k ose válce a dále výstupkem hlavy válce na straně zapalovací svíčky s jiskřištěm a spodní plocha společně s plochou částí dna pístu v horní úvrati vytváří štěrbinu kolmou nebo různoběžnou k ose válce.

Dosud známé konstrukce spalovacích prostorů určených ke spalování chudých směsí využívají převážně principu komůrek vytvořených dodatečně ve spalovacím prostoru, do kterých je přiváděna bohatší směs kanálkem ze zvláštního karburátoru nebo je do nich směs přiváděna z hlavního spalovacího prostoru zvláštními kanálky, které způsobí v komůrce turbulenci směsi, nutnou ke vznícení chudé směsi. Zapalovací svíčky jsou umístěny v těchto komůrkách, výjimečně v kanálku spojujícím komůrku s hlavním spalovacím prostorem. Používají se i složitější systémy, které vyžadují aplikaci víceventilového rozvodu, kde se jednotlivé ventily postupně vypínají. Ostatní známé způsoby spočívají zejména v úpravě sacího potrubí nebo použití obtoku sacího kanálu, které má způsobit turbulenci chudé směsi postačující k jejímu vznícení.

Nevýhodou těchto konstrukcí je jednak nízká účinnost, která nedovoluje spalování těch chudých směsí, které by zaručily splnění stále se zpřísňujících limitů škodlivin ve výfukových plynech a u konstrukcí s komůrkou, které jsou z velké části dostatečně účinné, jsou zásadní nevýhodou hydraulické ztráty vznikající prouděním směsi do komůrek a po jejím vznícení hořící směsi zpět do hlavního spalovacího prostoru. To způsobuje snížení mechanické účinnosti motoru.

Cílem vynálezu je dosažení dostatečné turbulence směsi a odstranění ztrát vznikajících prouděním hořící směsi kanálkem do spalovacího prostoru při zachování jednoduchosti uspořádání běžného spalovacího prostoru.

Cíl vynálezu je dosažen konstrukcí spalovacího prostoru zážehového motoru, kde hlava válce je opatřena výstupkem podle vynálezu, jehož podstatou je to, že ve výstupku, jehož horní plocha tvoří část dna spalovacího prostoru, je uspořádán nejméně jeden kanálek spojující štěrbinu se spalovacím prostorem, kde vyústění kanálku do spalovacího prostoru je pod jiskřištěm zapalovací svíčky. Kanálek má válcový tvar a na straně bližší k pístu je kuželovité rozšířen. Osa kanálku svírá s horní plochou výstupku úhel 85° až 95°. Vzdálenost této osy od jiskřiště zapalovací svíčky se rovná nejméně jedné polovině nejmenšího průměru kanálku. Je-li použito kanálků více, jsou uspořádány tak, že kanálek s osou bližší jiskřišti zapalovací svíčky má menší největší průměr, než je největší průměr kanálku s osou vzdálenější jiskřišti zapalovací svíčky.

Takto uspořádané kanálky zaručují dostatečné proudění směsi do prostoru jiskřiště zapalovací svíčky a její vznícení. Hořící směsi kanálky umožňují omezený zpětný průchod pod výstupek hlavy válce v takovém obsahu, aby nemohlo dojít ke zhášení plamene v této oblasti. Dno pístu může být opatřeno výčnělkem odpovídajícímu vybrání ve výstupku hlavy válce nebo deflektorem. Takto uspořádané dno pístu omezuje únik stlačované směsi ze štěrbiny pod výstupkem přímo do spalovacího prostoru. Dno pístu může být rovněž tvarované a opatřené hranou, kterou je ukončena štěrbina mezi pístem a hlavou válce na straně ventilů. Tvarované dno pístu s hranou způsobuje rotaci celé náplně spalovacího prostoru při kompresním zdvihu.

Výhodou uvedeného uspořádání je dosažení plně postačující turbulence chudé směsi v prostoru jiskřiště zapalovací svíčky, která umožňuje používání směsí se součinitelem přebytku vzduchu 1,4 i větším. Při aplikaci uvedených parametrů kanálků a uspořádání dna pístu, je turbulence dostatečná při všech režimech práce motoru, tedy i při velmi malých otáčkách motoru. Uspořádání dna pístu totiž znemožňuje již 20° v natočení klikového hřídele před horní úvrati pístu únik směsi ze Štěrbiny pod výstupkem přímo do spalovacího prostoru. Nejpozději v této úhlové poloze klikového hřídele před horní úvrati je Štěrbina pod výstupkem uzavřena.

Konkrétní příklady provedení spalovacího prostoru zážehového motoru podle vynálezu jsou znázorněny na připojených obrázcích, kde na obr. 1 je vertikální řez spalovacím prostorem, kde dno pístu je vybaveno výstupkem, na obr. 2 je spalovací prostor z obr. 1, kde dno pístu je vybaveno deflektorem, na obr. 3 je pohled na vnitřní povrch hlavy válce zespoda a na obr.

je vertikální řez spalovacím prostorem, kde dno pístu je tvarované a opatřené hranou a deflektorem.

Na obr. 1 je vertikální řez válcem £ s hlavou £ a pístem £. Spalovací prostor £ je vymezen vnitřním povrchem 21 hlavy £ válce £, s čely ventilů £, zapalovací svíčkou 6 s jiskřištěm 61, dále výstupkem £ hlavy £, jehož horní plocha 71 tvoří dno spalovacího prostoru £ a dolní plocha 72 společně s plochou částí dna 31 pístu £ tvoří radiální štěrbinu ££, která je součástí spalovacího prostoru £. Na straně ventilů £ tvoří dno 3£ pístu £ společně s tvarovaným vnitřním povrchem 21 hlavy £ radiální štěrbinu 42. Ve výstupku £ je uspořádán kanálek £ s kuželovitým rozšířením na straně bližší pístu £. Dno 31 pístu £ je opatřeno výčnělkem ££, odpovídajícímu vybrání 73 ve spodní ploše 72 výstupku £.

Na obr. 2 je vertikální řez spalovacím prostorem zážehového motoru z obr. 1, kde dno ££ pístu £ je vybaveno deflektorem 33.

Na obr. 3 je pohled na vnitřní povrch 21 hlavy £ z obr. 1 s ventily £ a výstupkem £, v jehož spodní ploše 72 je vytvořeno vybrání ££. Ve vybrání 73 jsou vstupní otvory kanálků £. Výstupek £ zakrývá v tomto pohledu částečně vyznačenou zapalovací svíčku £.

Na obr. 4 je vertikální řez spalovacím prostorem zážehového motoru z obr. 2, kde tvarované dno 31 pístu £ je opatřeno hranou £ a tvoří společně s klínovitým vnitřním povrchem 21 hlavy £ štěrbinu 42 různoběžnou k ose válce £.

Funkce spalovacího prostoru zážehového motoru vytvořeného podle vynálezu, konkrétně podle obr. 4, spočívá v tom, že chudá palivová směs nasátá sacím ventilem £ je při kompresním zdvihu pístu £ stlačována směrem ke spalovacímu prostoru £. Radiální štěrbina 41 je deflektorem 33 dna 31 pístu £ uzavřena již v úhlové poloze nevyznačeného klikového hřídele 20° před horní úvratí pístu £ a stlačovaná směs je v prostoru pod výstupkem £ hlavy £ válce £ nucena proudit kanálkem £ do oblasti jiskřiště 61 zapalovací svíčky £. Současně se zmenšuje prostor mezi tvarovaným dnem 31 pístu £ s hranou £ a šikmou plochou vnitřního povrchu 21 hlavy £, odkud směs op,ět proudí směrem k zapalovací svíčce £ a zpět přes povrch tvarovaného dna ££, čímž dochází k rotaci hlavní části náplně spalovacího prostoru £.

V základním provedení spalovacího prostoru £ s plochým dnem 31 pístu £ je k zajištění dostatečné zápalnosti směsi ve všech režimech motoru, zejména při nízkých otáčkách, nutné vytvořit ve výstupku £ kanálek £ nebo více kanálků £ s dostatečným průtočným průřezem, aby objem chudé směsi natlačené kanálky £ do oblasti jiskřiště 61 zapalovací svíčky £ byl postačující k její dobré zápalnosti a dostatečně rychlému šíření plamene z oblasti nestíněného jiskřiště 61 do celého spalovacího prostoru £.

U nejvýhodnějšího provedení podle obr. 4, kde kromě turbulence v oblasti jiskřiště 61 hlavní část náplně spalovacího prostoru £ nad dnem 31 pístu £ rotuje, je rychlost šíření plamene největší.

Tvar kanálků £ umožňuje části hořící směsi proniknout beze ztrát zpět pod výstupek £, což zabrání případnému zhášení plamene v této oblasti během expanzního zdvihu.

popsané řešení je vhodné k použití u čtyřdobých, ale i dvoudobých zážehových motorů, kde se ke splnění limitů škodlivin ve výfukových plynech vyžaduje spalování chudých palivových směsí. Konstrukce spalovacího prostoru zaručuje dobrou zápalnost směsi ve všech pracovních režimech motoru.

Claims (8)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Spalovací prostor zážehového motoru zejména pro spalování chudých směsí, tvořený vnitřním povrchem hlavy válce, který se dnem pístu v horní úvrati vytváří štěrbinu na straně ventilů, která je kolmá nebo různoběžná k ose válce a dále výstupkem hlavy válce na straně zapalovací svíčky s jiskřištěm a spodní plocha výstupku společně s plochou částí dna pístu v horní úvrati vytváří štěrbinu kolmou nebo různoběžnou k ose válce, vyznačený tím, že ve výstupku (7), jehož horní plocha (71) tvoří společně se dnem (31) pístu (3) dno spalovacího prostoru (4) je uspořádán nejméně jeden kanálek (8) spojující štěrbinu (41) se spalovacím prostorem (4), přičemž vyústění kanálku (8) do spalovacího prostoru (4) je pod jiskřištěm (61) zapalovací svíčky (6).

2. Spalovací prostor zážehového motoru podle bodu 1, vyznačený tím, že kanálek (8) má válcový tvar a na straně bližší k pístu (3) je kuželovité rozšířen.

3. Spalovací prostor zážehového motoru podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že osa kanálku (8) svírá s horní plochou (71) výstupku (7) úhel 85° až 95°.

4. Spalovací prostor zážehového motoru podle bodů 1, 2 a 3 vyznačený tím, že vzdálenost osy kanálku (8) od jiskřiště (61) zapalovací svíčky (6) je rovna nejméně jedné polovině nejmenšího průměru kanálku (8).

5. Spalovací prostor zážehového motoru podle bodu 4, vyznačený tím, že mezi štěrbinou (41) a spalovacím prostorem (4) jsou uspořádány nejméně dva kanálky (8), přičemž kanálek (8) s osou bližší jiskřišti (61) zapalovací svíčky (6) má menší průměr než kanálek (8) s osou vzdálenější jiskřiště (61) zapalovací svíčky (6).

6. Spalovací prostor zážehového motoru podle bodu 1, vyznačený tím, že ve dně (31) pístu (3) je vytvořen výčnělek (32), který zasahuje do vybrání (73) ve výstupku (7) hlavy (2).

7. Spalovací prostor zážehového motoru podle bodu 1, vyznačený tím, že ve dně (31) pístu (3) je vytvořen deflektor (33), přičemž spodní plocha (72) výstupku (7) hlavy (2) je uspořádána pod úrovní deflektoru (33).

8. Spalovací prostor zážehového motoru podle bodů 1 až 7, vyznačený tím, že dno (31) pístu (3) je tvarované a štěrbina (42) na stráně ventilů (5) je ve směru vyústěni do spalovacího prostoru (4) ukončena hranou (9) tvarovaného dna (31) pístu (3).