CZ14321U1

CZ14321U1 - Přípravek pro zvýšení účinnosti spalování, zejména spalovacích motorů

Info

Publication number: CZ14321U1
Application number: CZ200415081U
Authority: CZ
Inventors: Josef Šmoldas
Original assignee: Josef Šmoldas
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2004-05-10
Also published as: CZ20022667A3; WO2004013486A1; AU2003254603A1

Description

Technické řešení se týká konstrukce přípravku pro zvýšení účinnosti spalování, zejména spalovacích motorů, pomocí usměrňování nebo víření jednak přívodního vzduchu v sacím potrubí či spalovacím prostoru a jednak spalných plynů.

Dosavadní stav techniky

V současné době se za účelem zvýšení účinnosti spalování paliva v zážehových i vznětových motorech dopravních prostředků používají různá konstrukční řešení, kdy je vhodnými úpravami zajišťováno víření vzduchu přiváděného do spalovacího prostoru, čímž se dosahuje jeho rychlejší prohoření a dokonalejší spalování.

Toto je řešeno například speciálně tvarovanými komůrkami uvnitř spalovacího prostoru, a to jak u pístů tak v hlavách válců, a nebo vhodným umístěním přívodního potrubí vzduchu či výfukových ventilů. Nevýhodou těchto řešení je, že jsou složitá a konstrukčně náročná. Dále jsou známá řešení různého umístění vstřikovacích trysek paliva, jejich sklonu a tvarovaného prostoru kolem nich, a to jak přívodního potrubí tak hlavy nebo celého spalovacího prostoru včetně hlavy pístu v případě jejich umístění uvnitř válce. Přestože je těmito prostředky dosahováno poměrně dobrých výsledků, není vlivem velmi krátkých intervalů mezi jednotlivými pracovními dobami motoru zajištěno dokonalé promíchávání paliva se vzduchem, když vznikají mikrokapičky paliva rozptýlené v mase vzduchu, což má vliv na ne zcela dokonalé prohoření vzduchu a rovněž doba prohoření se tímto poněkud prodlouží. Mikrokapičky paliva navíc odnímají hořící směsi teplotu, která je potřebná na jejich odpaření, které probíhá postupně od povrchu dovnitř, takže výsledná teplota směsi je výrazně nižší.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry přípravek pro zvýšení účinnosti spalování, ze25 jména spalovacích motorů, pomocí usměrňování nebo víření jednak přívodního vzduchu v sacím potrubí či spalovacím prostoru a jednak spalných plynů, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořen jedním nebo více směrovacími prvky, které jsou vzhledem ke směru proudění vzduchu nebo plynů vychýleny.

Další podstatou technického řešení je, že usměrňovači prvek je tvořen kruhovou plochou opatře30 nou na jednom svém průměru oboustranně dostředně vedenými protilehlými zářezy, dělícími usměrňovači prvek v podstatě na dvě poloviny, které jsou vůči sobě vzájemně pootočeny, přičemž je usměrňovači prvek uložen v potrubí, k jehož vnitřnímu povrchu je upevněn.

Také je podstatné, že usměrňovači prvek je upevněn k přírubě nebo že usměrňovači prvek je tvořen ve tvaru spirálové plochy vložené v potrubí.

Dále je podstatou technického řešení, že usměrňovači prvky jsou tvořeny více jak jednou trubičkou, uchycenou na vnitřní přepážce, která je upevněna na vnitřním povrchu potrubí a nebo jsou usměrňovači prvky tvořeny více jak jedním kanálkem šikmo vedeným ve vložce uchycené v potrubí.

Konečně je podstatou technického provedení, že usměrňovači prvky jsou tvořeny více jak jednou šikmo vedenou drážkou vytvořenou ve spalovacím prostoru v oblasti nad sedlem ventilu, kde drážky jsou vytvořeny buď na hlavovém nástavci ventilu nebo na vnějším povrchu věnce uloženého ve spalovacím prostoru u hlavy ventilu, přičemž drážky jsou přímé nebo zakřivené se stálou či proměnlivou křivostí vzhledem k podélné ose ventilu.

Nový a vyšší účinek technického řešení spočívá v tom, že se usměrňování proudu vzduchu do víru předsunuje ještě před jeho nasátím do spalovacího prostoru nebo dovnitř spalovacího pro-1 CZ 14321 Ul storu, a tím se zajišťuje dostatek času potřebného pro jeho dokonalé promíchání s palivem, a to i v případě umístění vstřikovací trysky uvnitř spalovacího prostoru. Vzhledem k tomu, že vzduch nasátý ze sacího potrubí je již vysokou rychlostí rozvířen, dochází k lychlému promíchání mikrokapiček paliva se vzduchem, což má za následek, že při zážehu nebo vznícení dochází k mnohem rychlejšímu a dokonalejšímu zahoření směsi a jejímu dokonalejšímu spálení. Navíc intenzívním rozvířením vzduchu uvnitř spalovacího prostoru dochází k mnohonásobně rychlejšímu odnímání tepelné energie z vnitřního povrchu, která vznikla v důsledku působení vysoké teploty spalných plynů. Tato teplota rychle klesá s časem, kdy pokles má exponenciální průběh vlivem působení chladící soustavy tepelné setrvačnosti, tepelné vodivosti, množství a hmoty materiálů, z nichž jsou vyrobeny části opláštění spalovacího prostoru. Proto je větší část této tepelné energie odpadního tepla odebrána dříve, než stačí hmotou spalovacího prostoru proniknout, aby bez užitku byla vyzářena do okolí.

Takto připravená směs je charakterizována tím, že palivo v mase horkého vzduchu se odpaří ve velmi krátkém časovém intervalu a výsledkem je směs horkého vzduchu s parami paliva, tedy podstatně dokonalejší příprava směsi než je dosud známa. Navíc vlivem určité tepelné roztažnosti vzduchu při jeho prudkém prohřátí ještě před dovřením sacího ventilu je nasáto poněkud menší množství vzduchu, a tím je spáleno i méně paliva, když řídící jednotka operativně reguluje množství paliva v poměru k množství vzduchu. U některých druhů spalovacích motorů je možno provést patřičné seřízení dávkovače paliva. Výsledkem je skutečnost, že směs při zapálení podstatně lychleji a dokonaleji prohoří za dosažení výrazně vyšší teploty, a to dokonce i při poněkud menším množství spáleného kyslíku a paliva, což je patrné především při vyšších otáčkách motoru, kdy se dosahuje dokonalejší spalování, vyšší výkon a nižší spotřeba paliva. Dokonalejší spalování se projevuje vyšší teplotou, což má za následek rychlejší nárůst tlaku na píst, a tedy zvýšení výkonu motoru. Dokonalejší prohoření paliva pak má rovněž vliv na snížení obsahu škodlivin ve výfukových plynech. Konečně má rychlé víření za následek lepší odnímání odpadního tepla při proudění nasávaného vzduchu kolem ventilu, povrchu pracovních ploch válce, pístu či hlavy válce, které je pak vlastně dodáváno ve formě energie do spalovacího prostoru. Vířením přívodního vzduchu dochází k jeho stlačování ke stěnám přívodního potrubí, takže dochází k jeho vyššímu předehřevu, což má rovněž vliv na zvýšení účinnosti motoru.

Popis obrázků na připojených výkresech

Konkrétní příklady konstrukce přípravku podle technického řešení jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech, kde na obr. 1 je vertikální osový nárysný řez základním provedením přípravku, na obr. 2 je půdorysný pohled na přípravek z obr. 1 a na obr. 3 je bokoiysný vertikální osový řez přípravkem z obr. 1. Obr. 4 až obr. 6 znázorňují shodné řezy a pohled alternativním provedením přípravku se stejným usměrňovacím prvkem použitým v základním provedení. Obr. 7 až obr. 9 představují provedení přípravku s usměrňovacím prvkem provedeným ve tvaru spirály, obr. 10 až obr. 12 znázorňují provedení přípravku s usměrňovačům prvky ve tvaru šikmých trubiček a na obr. 13 až 15 je provedení přípravku s usměrňovačům prvky ve tvaru kanálků vedených ve vložce umístěné v potrubí. Obr. 16 znázorňuje vertikální osový řez alternativním provedením přípravku z obr. 1 se zdvojeným uplatněním opačně orientovaných usměrňovačích prvků v souběžně vedených potrubích a obr. 17 půdorysný pohled na přípravek z obr. 16. Konečně na obr. 18 a obr. 19 jsou znázorněny vertikální osový řez a půdorysný pohled věncem ventilu s usměrňovačům prvky vytvořenými ve formě šikmo vedených drážek, přičemž obr. 20 znázorňuje umístění věnce ve spalovacím prostoru u hlavy ventilu. Obr. 21a obr. 22 pak představují nárysný a půdorysný pohled na specielní konstrukční úpravu ventilu s vytvořením usměrňovačích prvků ve formě zakřivených drážek v hlavovém nástavci nad sedlem ventilu.

Příklady provedení technického řešení

Přípravek v základním provedení je tvořen plochým usměrňovacím prvkem I kruhového tvaru, který je na jednom svém průměru oboustranně opatřen dostředně vedenými protilehlými zářezy

-2CZ 14321 Ul

2, dělícími usměrňovači prvek i v podstatě na dvě poloviny 11 a 12, které jsou vůči sobě vzájemně pootočeny, jak je patrné z obr. 1. Usměrňovači prvek 1 je upevněn, s výhodou přivařen, k vnitřnímu povrchu potrubí 3, například sacího potrubí spalovacího motoru, které je opatřeno přírubou 4, opatřenou připevňovacími otvory 41.

·'»'

Při proudění vzduchu nebo spalných plynů je vlivem natočení polovin 11 a 12 usměrňovacího prvku 1 proudící médium odkláněno z přímého směru k obvodovým stěnám potrubí 3, kolem nichž proudí ve tvaru spirálového víru, což má za následek jeho dokonalé promíchání s palivem a následné dokonalejší spalování.

V alternativním řešení přípravku podle obr. 4 až obr. 6 je usměrňovači prvek 1 stejného proveío dění jako v základním řešení upevněn přímo k přírubě 4, a tedy není vložen v potrubí 3. V dalším provedení podle obr. 7 až obr. 9 je usměrňovači prvek 1 řešen ve tvaru spirálové plochy vložené v potrubí 3. Konečně pak na obr. 10 až obr. 12 je znázorněno řešení přípravku se čtyřmi usměrňovacími prvky 1 ve tvaru trubiček uchycených na vnitřní přepážce 5 upevněné na vnitřním povrchu potrubí 3 a obr. 13 až obr. 15 je řešení přípravku s usměrňovacími prvky 1 vytvoře15 nými ve formě kanálků, šikmo vedených ve vložce 6 uložené v potrubí 3. Na obr. 18 a obr. 19 je vyobrazena konstrukce přípravku pro umístění do spalovacího prostoru, kde usměrňovači prvky 1 jsou vytvořeny ve formě drážek vedených šikmo se stálým nebo proměnlivým zakřivením po vnějším povrchu věnce 7 uloženého ve spalovacím prostoru u hlavy 81 ventilu 8, jak je znázorněno na obr. 20. Další příklad vytvoření usměrňovačích elementů 1 ve formě drážek je znázorněn na obr. 21a obr. 22, kde jsou tyto vytvořeny na hlavovém nástavci 82 nad sedlem 83 ventilu 8.

Výše uvedená provedení nejsou jedinými možnými řešeními podle technického řešení, ale usměrňovači prvky 1 mohou být tvořenyTŮznýmitvaro vánými elementy vkládanými do směru proudění vzduchu nebo plynů pod různými úhly a sklonem. Není pak rozhodné, ják jsou ve směru proudění uchyceny nebo zda jsou vkládány do potrubí 3 a nebo jsou upevněný přímo na přírubě 4 nebo jiném základovém prvku.

Průmyslová využitelnost

Přípravek podle technického řešení je možno použít nejen k zabudování do sacího potrubí přívodního vzduchu nebo do spalovacího prostoru spalovacích motorů, ale rovněž v jiných odvětvích, jako například jako deflektorů do odtahů spalných plynů odcházejících z topných systémů do komínů.

Claims

1. Přípravek pro zvýšení účinnosti spalování, zejména spalovacích motorů, pomocí usměrňování nebo víření jednak přívodního vzduchu v sacím potrubí či spalovacím prostoru a jednak spalných plynů, vyznačující se tím, že je tvořen jedním nebo více směrovacími

35 prvky (1), které jsou vzhledem ke směru proudění vzduchu nebo plynů vychýleny.

2. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že usměrňovači prvek (1) je tvořen kruhovou plochou opatřenou na jednom svém průměru oboustranně dostředně vedenými protilehlými zářezy (2), dělícími usměrňovači prvek (1) v podstatě na dvě poloviny (11) a (12), které j sou vůči sobě vzáj emně pootočeny.

40

3. Přípravek podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že usměrňovači prvek (1) je uložen v potrubí (3), k jehož vnitřnímu povrchu je upevněn.

-3 CZ 14321 Ul

4. Přípravek podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že usměrňovači prvek (1) je upevněn k přírubě (4).

5. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že usměrňovači prvek (1) je tvořen ve tvaru spirálové plochy vložené v potrubí (3).

6. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že usměrňovači prvky (1) jsou tvořeny více jak jednou trubičkou, uchycenou na vnitřní přepážce (5), která je upevněna na vnitřním povrchu potrubí (3).

7. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že usměrňovači prvky (1) jsou tvořeny více jak jedním kanálkem šikmo vedeným ve vložce (6) uchycené v potrubí (3).

8. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že usměrňovači prvky (1) jsou tvořeny více jak jednou šikmo vedenou drážkou vytvořenou ve spalovacím prostoru v oblasti nad sedlem (83) ventilu (8).

9. Přípravek podle nároku 8, vyznačující se tím, že drážky jsou vytvořeny na hlavovém nástavci (82) ventilu (8).

10. Přípravek podle nároku 8, vyznačující se tím, že drážky jsou vytvořeny na vnějším povrchu věnce (7) uloženého ve spalovacím prostoru u hlavy (81) ventilu (8).

11. Přípravek podle nároků 8 až 10, v y z n a č u j í c í s e t í m , že drážky jsou přímé nebo zakřivené se stálou či proměnlivou křivostí vzhledem k podélné ose ventilu (8).

8 výkresů