CS257626B1 - Spalovací prostor v pistu vznětových motorů - Google Patents

Abstract

Řešení se týká oboru vznětových spalovacích motorů a řeší vytvoření spalovacího prostoru v pístu s ohledem na snížení spotřeby a škodlivin ve výfukových plynech. Podstata řešení spočívá v tom, že u spalovacího prostoru v pístu vznětových motorů, který má válcový povrch s obloukovitými vybráními po obvodu svírají osy těchto vybrání s osou spalovacího prostoru ostrý úhel. Řešení je využitelné u všech vznětových motorů so spalovacím prostorem v pístu

Description

U vznětových motorů s přímým vstřikem paliva se používá spalovacího prostoru v pístu, což zaručuje snížení spotřeby paliva 10 až 15% oproti motorům komůrkovým.

Kromě vstřikovacího zařízení a spirálového sacího kanálu má na snížení spotřeby paliva i na tvorbě kouře a škodlivých emisí ve spalinách motorů, značný podíl i tvar spalovacího prostoru.

U vznětových motorů se značně rozšířil spalovací prostor ve tvaru omega. V poslední době se začíná uplatňovat prostor se svislými stěnami, který se v odborné literatuře označuje jako prostor W.

Snaha o další zlepšení spalovacího prostoru vznětového motoru, kde by se dosáhlo dalšího snížení spotřeby paliva i zmenšení škodlivých emisí (CO, NO, NOX), vedla k úpravám prostoru W. Jednou z těchto úprav >je zavedení obloukovitých vybrání do svislé kruhové stěny spalovacího prostoru W. Dosahuje se tím zlepšeného rozvíření kroužícího vzduchu ve spalovacím prostoru a to hlavně v obloukovitých vybráních, do nichž směřují jednotlivé paprsky vstřikovaného paliva.

Je známo několik provedení těchto obloukovitých vybrání ve svislé stěně spalovacího prostoru. Tato vybrání jsou rovnoběžná se svislou osou spalovacího prostoru a zasahují až do dna tohoto prostoru, jak je uvedenp ve zveřejněné přihlášce vynálezu GB 2 143 585 A.

Podle této přihlášky jsou obloukovitá vybrání ve svislé stěně spalovacího prostoru omezena na velikost vybrání od 0,1 do 0,2 poloměru spalovacího prostoru.

Vybrání ve stěně kruhovitého spalovacího prostoru podle uvedené přihlášky má následující nevýhody:

Obloukovitá vybrání, jdoucí rovnoběžně se svislou osou spalovacího prostoru v celé jeho hloubce až do dna spalovacího prostoru, způsobují při rotačním pohybu vzduchu ve spalovacím prostoru jeho rozvíření v celé výšce spalovacího prostoru.

Pro správné hořeni paliva ja toto rozvíření potřebné jen v určité délce hloubky spalovacího prostoru, dané předvstřikem paliva, tj. 20 až 28° před HÚ.

Jestliže hořící směs paliva a vzduchu víří v důsledku obloukovitých vybrání až ke dnu spalovacího prostoru, nastává zvýšený přenos tepla do stěn spalovacího prostoru. Odtud se pak toto teplo odvádí stěnou pístu a pístními kroužky do stěn vložky válců a do chladicí kapaliny. U petiotvorové vstřikovací trysky je pět obloukovitých vybrání ve stěně spalovacího prostoru, čímž se zvýší jeho obvod až o 50 %. Bude proto píst v provedení dle britské přihlášky 2 143 585 A vyžadovat pro zajištění provozu vhodné teploty pístu, zvýšení účinku celého chladicího zařízení motoru, včetně postřiku vnitřního dna pístu olejem.

Cílem vynálezu je uvedené nevýhody odstranit a zajistit rozvíření vzduchu ve spalovacím prostoru jen do potřebné vzdálenosti od čelní plochy pístu a zabránit tak zvýšenému odvodu tepla ze spalovacího prostoru pístem.

Toho se dosahuje spalovacím prostorem v pístu vznětových motorů, tvořeným válcovým povrchem s oljloukovitými vybráními po obvodu podle vynálezu tím, že osy vybrání svírají s osou spalovacího prostoru ostrý úhel. Velikost tohoto úhlu leží v rozmezí 20 až 35°.

Vybrání bud navazují tangenciálně na poloměr zaoblení dna spalovacího prostoru, nebo vyúsřují do spalovacího prostoru ve vzdálenosti od jeho dna, která je větší než poloměr zaoblení dna spalovacího prostoru. Hloubka vybrání v rovině čela pístu je větší než 0,2 poloměru spalovacího prostoru.

Kromě výhod plynoucích přímo z cíle vynálezu jsou vybrání spalovacího prostoru snadno vyrobitelná pouhým posuvem kruhového nástroje ve směru osy vybrání.

Příklady uspořádání spalovacího prostoru podle vynálezu jsou znázorněny na připojených výkresech, kde obr. 1 je řez svislou osou pístu a úpravou vybrání ve spalovacím prostoru, obr. 2 je pohled na upravený spalovací prostor se shora, obr. 3 je jiný sklon vybrání ve svislé stěně spalovacího prostoru a jeho ukončení o míru y od dna spalovacího prostoru, obr. 4 znázorňuje proudění v novém spalovacím prostoru a obr. 5 představuje proudění a víření v jednotlivých vybráních při pohledu shora.

Kruhovitý spalovací prostor 1 o průměru D je v horní části 6 pístu 2 oproti středu pístu přesazen do středu S₂, který je asi na poloviční vzdálenosti vyústění vstřikovací trysky 2, se středem S.j. Dno spalovacího prostoru 2 přechází poloměrem R₁ do svislé kruhovité stěny spalovacího prostoru o průměru D.

Po obvodu spalovacího prostoru průměru p je umístěno pět vybráni p, vytvořených kruhovým nástrojem o poloměru R₂ skloněným o úhel alfa oproti ose 0-0.; Kruhový nástroj o poloměru R₂ vytvoří na čelní ploše pístu 8 obloukovitá vybráni o poloměru Rj, jehož velikost je dána vztahem r₂

R, = --3 cos <6

Úhel alfa je určen tak, že obrys válcové plochy vybrání 5_ o poloměru R₂ a hloubkou vybrání' h, je tečnou k poloměru spodního zaoblení spalovacího prostoru R.. Přitom je výška vybrání h D větší než 0,2 poloměru spalovacího prostoru · Vstřikované paprsky paliva £ představují dopad paliva na konci zdvihu. Paprsky 4/znázorňují dopad paliva při počátku vstřiku, tj.

až 28° před Ηθ. V obr. 2 je vidět, že osy jednotlivých vybrání 2 směřují do středu £>2* Vstřikovací tryska 2 ^se středem asi dvojnásobnou vzdálenost středu spalovacího prostoru S₂ od středu pístu 2. Vstřikovací tryska 3 je opatřena pěti výstřikovými otvory, z nichž proudí palivo paprsky £ asymetricky rozdělenými vůči středu .

Velikost úhlu beta^ beta₂ beta^, který svírají jednotlivé paprsky 2 proti středu je dána požadavkem, aby každý paprsek 2 měl stejný objem vzduchu plochy spalovacího prostoru _1 o průměru D. Proto mají delší paprsky £ menší vzájemný úhel beta^ a beta₂ než kratší paprsky £, které mají větší vzájemný úhel beta^.

Poloha jednotlivých vybrání 2 je určena úhly betabeta₂ beta., jednotlivých paprsků

4, přičemž je střed oblouku vybrání 5. o poloměru R^ před dopadajícím paprskem 4, který je rotačním vírem vzduchu ve směru P natočen zhruba do středu vybrání 2· Hloubka vybrání h od kruhové plochy spalovacího prostoru JL o poloměru -j- větší než 0,2 poloměru ÍJ.

Na obr. 1 je nakresleno 5 vybrání 5. v pístu 2 jako příkad. Vybrání _5 mohou být podle počtu vstřikovacích paprsků 2 také v jiném počtu, například čtyři nebo tři.

Na obr. 3 je znázorněna jiná alternativa se šikmými vybráním 5, přičemž vybrání nekončí tečnou k poloměru R.j , ale je o míru y vysunuto vzhůru vzhledem ke dnu Ί. pístu 2. Přitom se úhel alfa zvětší na úhel alfa.

V obr. 4 je vidět jak se jednotlivé proudnice vzduchu při vniknutí do šikmého vybrání 5 odklánějí směrem vzhůru a srážejí se s vodorovnými proudnicemi, čímž vzniká dokonalé víření, zaručující dostatek vzduchu pro hoření jednotlivých kapiček paliva paprsků 4/a 2·

Toto víření se směrem ke dnu 2 spalovacího prostoru 2 postupně zmenšuje. Tam, kde končí šikmé vybrání _5 už nenastává víření hořícího paliva, ale pouze jeho rotační pohyb ve spalovacím prostoru o průměru D. Tím je zaručen zmenšený přenos tepla do stěn spalovacího prostoru 1 oproti spalovacím prostorům majícím vybrání rovnoběžné s osou spalovacího prostoru a zasahujícím až do dna spalovacího prostoru.

V obr. 5 je vidět krouživý pohyb jednotlivých proudnic vzduchu v půdoryse. Směr proudnic vzduchu P je určen tvarem spirálového sacího kanálu. Jednotlivé proudnice vznikají do vybrání

5, kde dochází k jejich tříštění a intenzivnímu promíchání s kapičkami vstřiknutého paliva.

Claims (5)

1. Spalovací prostor v pístu vznětových motorů s válcovým povrchem opatřeným po obvodu obloukovitými vybráními, jejichž počet se rovná počtu paprsků vstřikovaného paliva, vyznačený tím, že osy vybrání (5) svírají s osou spalovacího prostoru (1) ostrý úhel (alfa).

2. Spalovací prostor podle bodu 1, vyznačený tím, že úhel (alfa) leží v rozmezí 20 až 35°.

3. Spalovací prostor podle bodu 1, vyznačený tím, že vybrání (5) navazují tangenciálně na poloměr (R^) zaoblení dna (7) spalovacího prostoru (1).

4. Spalovací prostor podle bodu 1, vyznačený tím, že vybrání (5) vyústují do spalovacího prostoru (1) ve vzdálenosti ty), která má větší hodnotu než poloměr (R^) zaoblení dna (7) spalovacího prostoru (1).

5. Spalovací prostor podle bodu 1, vyznačený tím, že hloubka vybrání v rovině čela (6) pístu (2) je větší než 0,2 poloměru spalovacího prostoru (1).