CZ335297A3

CZ335297A3 - Termodynamický sací ventil

Info

Publication number: CZ335297A3
Application number: CZ973352A
Authority: CZ
Inventors: Monika Paszkowska
Original assignee: Monika Paszkowska
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1998-03-18
Also published as: CA2217180C; PL179846B1; KR19990008116A; TW358856B; PT823015E; NZ304433A; JPH11504097A; DE69606289D1; BG102058A; ATE189040T1; GR3033181T3; EP0823015B1; AU5161696A; LV12006B; DK0823015T3; AU708889B2; WO1996034184A1; SK281424B6; BR9604992A; SK146097A3

Description

1 • « • "" » * t 1 2 • M · • 2 ft2 ·

Thermodynamický sací ventil.

Obl ašPJ^chniJcy

Vynález se týká thermodynámického sacího ventilu·. Přesněji, tento vynález se2 týká thermodynámického sacího- ventilu řídícího a. regulujícího tok paliva do karburátoru a..do klikové skříně dvoudobého motoru. „ ^ '·' ... ._____._ _ : Tento vynález muž^byt. použit specificky v mechanickém ϊ · ..u3. automobilním-průmyslu —8-½·-2·% «i-—~--- * 2 : * y.j> , _ ·¥ u·. 2 r 2 v - · i2. · ·

Dosavadní stav techniky 1 , . .··. . Ve známých dvóudbbých motorech píst otevíráa zavírá sací kanál; tedy řízení toku směsi je symetrické vzhledem ke * . 1 dvěma vratným polohám.__;_. _. i . · . .. Úhel-- -mezi--začátkem otev-írá-ní ·-sacího- kanálu a-vratnou — ? i polohou pístu se rovná uhlu mezi vratnou polohou a koncem . uzavírání sacího kanálu. > V obvyklých dvoudobých motorech je celý úhel otevření sacího kanálu mezi 100°. až '110?___otáčení vačkového _ hřídele; polovina úhlu odpovídá 2 otočení pístu vnějším směrem a druhá polovina odpovídá návratu pístu. v..

Bylo zjištěno',''’že symetrické řízení toku paliva do klikové skříně není dobrým řešením,, protože sací kanál se musí 2 t ' otevřít mnohem dříve a uzavřít později a to u tradičních po-loh pístu není možné.

Pro vyloučení tohoto ' nedostatku bylo' přijato řešení, 3 ^podle-něhož je cirkulace plynu-nezávislá na-pohybech pístu, ' Λ

fl ·««

s rotačním škrtícím ventilem umístěným na vačkovém hřídeli.

Tento ventil umožňuje symetrický vtok plativa do klikové skříně otevírané a uzavírané rotační destičkou.

Taťo’~destička jé seříznuta podle útiíu odpovídajícímu úhlu otevření sacího kanálu a vtok paliva do klikové skříně je závislý na velikosti sacího kanálu.

Jiná známá řešení umožňují automatické řízení vtoku -pai-i-va—změnou—t-l-aku-^v—k-l-ikové-s-k-ř-ín-i-;--—--- __Za tím účelem se.používají-talířové ventily sestávající· z paralelně, spojených pružících talířů.

Vlivem "tlaku v klikové skříni še tyto talíře vzdálí úměrně k hodnotě podtlaku který dovolí vtok paliva 1

Jakmile se dosáhne vyrovnání tlaků·, talíře uzavřou sací kanál a nedovolí aby se palivo vrátilo.

Systém tohoto druhu je založen na způsobu mechanického řízení vtoku paliva do klikové skříně á jsou-li použity rotační talíře, je- 'konstrukce motoru komplikovaná, čímž se zvyšují .výrobní··'náklady. * s '

Jiná.nevýhoda těchto systémů je . v tom, že k jejich <1. ί ^>· I , ^ přesné funkci dochází pouze je-li přesně specifikována hodnota ot/min vačkového hřídele-a tím jsou ve-skutečnosti'ne-použitělrié; proto tyto systémy nejsou* prakticky použity i j v dráhových závodních motorech a v relyových motorech.· V případě, že jsou použity talířové ventily, jejich funkce a výkon závisí na materiálech, z nichž jsou vyrobeny. I když se uváží to, žé talíře jsou uloženy pevně,-nevydrží dlouhodobé namáháni, deformují a opotřebí ."'se,' což způ- - 3 • · · 4 · « * ψ * r· * f * l·

# » · sobí poruchy, které vyžaduji časté výměny.

Mimoto, činnost talířů znemožňuje, vlivem vnitřních reakcí, pomalý vtok paliva do takové míry, Že zvyšující 'se odpor talířů nedovolí vtok paliva kdy je nevíce zapotřebí. Výše uvedená řešení mají jiné nevýhody, jako na příklad nevyřešený problém neekonomické spotřeby paliva a vysokého stupně zamoření ovzduší způsobeného dvoudobými motory,

Ale zamoření způsobené dvoudobými motory je všeobecně zaviněno chybným přívodem paliva během pracovního cyklu.

Ve skutečnosti, spalovací komora je přeplněna palivem, které nemůže být spotřebováno, t.j, spáleno, během pouhých dvou zdvihů cyklu.

Vlivem výše uvedeného je v poslední době používání dvoudobých motorů značně omezeno navzdory jejich nákladově výhodné konstrukci a ekonomickému provozu. US-A-4,356.798 popisuje sací thermodynamický ventil schopný řídit tok palivové směsi a vzduchu z karburátoru do · klikové skříně dvoudobého motoru. Ventil sestává z dutého těla vhodného pro umístěni-mezi--mí-sto—př-i-pojení-na-klikové____ skříni a místo připojení na karburátoru, s vhodně umístěným těsněním, s pouzdrem, jehož konec je umístěn v tomto těle a seříznut podle předem daného sklonu a obsahujícím stěnu, která je jedním koncem zavěšena a je schopna tento konec uzavřít. US-A-5,390.633 popisuje uspořádání sacího thermodyna-mického ventilu mezi klikovou skříní motoru a karburátorem

* 1 2 · 2 - 4 - a popisuje pouzdro, jehož konec je umístěn uvnitř vtokového těla klikové skříně a je seříznut v předem daném náklonu a obsahující 'stěnu, která je jedním koncem zavěšena a je schopna tento· konec uzavřít. ---- - - - ·. DE-A-3,741.880 navrhuje ventil v němž je jedna stěna vytvořena z ferromagnetického materiálu a na těle ventilu je upevněn elektromagnet. v tomto případě je přitažlivá síla .použi.ta_prp_j3t.evírání_yentil.u_a_nikol.iyvpro vracení stěny do uzavírací polohy, jak je popsáno v předloženém vynálezu. ? Podstata vynálezu ' Cílem vynálezu je odstranit výše uvedené nevýhody a nedostatky a vytvořit thermodynamický sací ventil umožňující, v případě použití ve dvoudobých motorech, spálení specific- 1 4 kého požadovaného množství paliva, což způsobí zvýšení výkonu asi o 50% a snížení spalování asi o 50%.

Toho je docíleno ventilem, jehož charakteristiky jsou popsány v hlavním nároku. , 2

Vedlejší nároky popisují výhodná provedení vynálezu. .Navrhované řešení vynálezu je založeno, na„thermodyna-mických zákonech (H.Faltin, "Technická thermodynamika", Berlín 1961, W.R. Grundlach, "Úvod do technické thěrmodyna-miky", Zurych 1947, A.Halí, E.Ibele, " Strojírenská thermo-dynamika", Prentice Halí 1960), je jednoduché konstrukce a může být všeobecně použito.

Podle vynálezu, thermodynamický sací ventil obsahuje vhodně·členěnou· 2stěnu,· která-uzavírá · pouzdro seříznuté pod 5 f r určitým úhlem a pracuje podle principu nakloněné Bendemannovy trysky, která má proměnný poměr otvoru {oproti konstantnímu poměru otvoru, kterého lze docílit na příklad u Lavalovy trysky) v závislosti na tlaku v klikové skříni. Tím je vyloučeno mechanické řízení vtoku paliva do klikové skříně.

Palivo protékající takovou tryskou s proměnným poměrem otvoru vytvoří diasonický tok při podzvukové rychlosti. Následkem toho, ve vstupu vtoku . do klikové skříně* dochází k dynamickému Rankin-Hugoniotovu jevu a.koeficient dekomprese plynu se nastaví na jakýkoliv podtlak.

Tok palivové směsi jako diasonický tok závisí na počtu otáček vačkového hřídele. Tento fakt nedovolí odtržení toku od stěn sacího potrubí. Výše uvedený jev nedovolí vznik, víření a tok plynu ...vycházející „z ventilu expanduje a. vylučuje návrat paliva během celého rotačního cyklu vačkového hřídele.

Podle vynálezu, tok paliva dodávaného do klikové skříně stěnou ventilu je vibrační { to odpovídá kinetické teorii 'plyňurr- ' 1 :—~1:----—;------ K výše uvedenému dochází v pásmu otáčení vačkového hřídele. Stěna, která uzavírá nakloněnou trysku o proměnném poměru otvoru rozděluje palivo vtékající do klikové skříně do částí a tak při každém zdvihu nasávajícího pístu dojde k několika přívodním cyklům (od dvou do deseti nebo více v závislosti na obsahu motoru), při každém následném cyklu vzniká energetická hladina vyšší vzhledem k předchozímu cyklu

* · t I ψ # · • » 1 2 · · * 2 1· ·2« f » {katapultový jev).

Tyto cykly, které rozdělují sací pohyb pístu do více částí mohou být vysvětleny fyzikálními zákony, v okamžiku • kdy podtlak v klikové2·2skříni dosáhne-hodnoty-vyšší'2 než setrvačná hmota kmitající stěny, stěna se otevře a palivová směs je vstříknutá do klikové skříně.

Podle vynálezu, kmitavý pohyb stěny je omezen:vhodným j,, tlumičem umístěným v pouzdru ventilu/ .tento tlumič je opatřen pružnými prostředky vhodnými pro tlumení rázů způsobe ných stěnou. . · ' 2 • 2 V t Páky-'při", otevření stěny, :..je· -stěna-., vržena-k tlumiči·, od- '•i razí- se od něho jakmile dojde do uzavřené polohy .a dočasně přeruší tok palivové směsi. v .

Ale během vratného zdvihu se .stěna dostane ;dó toku • ' . · 1 paliva- „vycházejíčího z trysky .podle Coulombova zákona a ' vyvíjí tlak na.tok jako takový. 11 ' . _ V praxi se může stát, 4že se stěna uzavírá, .postupně a tedy, „podle Bernoulliova zákona se. 'tok palivové směsi zrychluje a přitom se snižuje' tlak; tento jev, ke kterému dojde během celé periody otáčení vačkového hřídele ve vrat- *· 2 něm korrpresním režimu pokračuje až do úplného uzavření stě-

1 3 ' I hy. ' ... , : . ... ,2 ·.. ... 2 V tomto okamžiku podtlak v klikové skříni převýší sílu, vkterá drží' stěnu na místě a stěna“se2opět otevře a začne no-. ' ' ' I . ' . i vý cyklus. 1 · ! \ , -·; Podle základní charakteristiky vynálezu, zpětný pohyb 3 • ' - , \ .....stěny,,j-e -umožněn působením permanentního--magnetu,.,.-jehož síla 7 # * 7 # * * * · • · 9 9 • 9 » * • · I · • * » ♦ * táhne stěnu do uzavřené polohy.

Sací ventil podle vynálezu, využívající thermodynamické zákony, přímo ovlivňuje účinnost dvoudobého motoru.

Zkoušky provedené přihlašovatelem prokázaly až 50% úsporu paliva, pokud se týká spotřeby paliva, a srovnatelné zvýšení výkonu.

Rovněž bylo zjištěno, že stoupne životnost motoru na rozdíl od toho, co může být očekávání vzhledem k omezenému mazání způsobeného sníženým vtokem palivové směsi. Výše uvedený fakt vznikne protože je zlepšeno odstraňování zbytků spalování právě tak jako intenzita vnitřního chlazení díky pružnému dušení směsi, která se chová stejně jako kapaliny v Lindeových chladičích.

Tedy, dvoudobý motor vybavený ventilem podle vynálezu se nepřehřívá ani při vysokých okolních teplotách a při plném, „žatí žení a nedochází ani k samozápalu; mimoto, nedochází k vážným závadám můstku v elektrodách zapalovacích svíček, které jsou u dvoudobých motorů typické.

Nakonec, je patrný značný vzrůst pružnosti motoru. Přehled obrázků na výkresech

Další rysy a výhody vynálezu budou patrné při čtení následujícího popisu, který je uveden jako neomezující příklad, s odvoláním na obrázky v připojených výkresech, kde obr.l znázorňuje schematický boční pohled na sací ventil podle vynálezu, obr.2 snázorňuje půdorysný řez provedený podle čáry A-A, ventilem podle obr.l. Γ-

Příklady provedení vynálezu

Na obrázcích, thermodynamický sací ventil pro dvoudobý motor, podle vynálezu, obsahuje'•tělo'" 4-, v· němž je usazeno * nakloněné pouzdro opatřené tryskou nebo krčkem 11, tělo je vsazeno mezi přípoj 1 válce nebo klikové skříně a přípoj 7 karburátoru s. vloženým příslušným těsněním. ·8 a 12,

Stěna 10, .skloněná pod předem daným úhlem- je upevněna nad krčkem 11: - tato stěna “12 je pohyblivá kolem· osy dané dvojicí čepů 2; ' - - Mimotov- na konci stěny 10, který je. v určité" vzdálenos-1. ti od čepů 2, je závaží j) zvolené v závislosti na technické charakteristice motoru.

Jak je znázorněno na obr.l, stěna 10 je uložena a nakloněna pod předem daným!uhlem, na příklad je uložena při-bližně pod úhlem 45 stupňů a tvoří Bendemannovu trysku s proměnným poměrem otvoru.

Mezi tělem 1 a krčkem 11 podél hrany těla.4* je uloženo těsnění 6.. , ·

Podle vynálezu je ve vnitřku těla 4 uložen teleskopický tlumící prvek 2; tento tlumící prvek sestává z objímky opatřené po celé délce-závitem aby bylo možno regulovat její polohu a na svém konci má pružný prostředek 2, na příklad pružinu plnící.dvojí funkci tlumení nárazu stěny 12 když se stěna úplně otevře a druhou funkci vyvozování tlaku na tutéž stěnu 12 a tlačit ji do její uzavřené-polohy; - \ ' 1 -

Nakonec, ventil je připevněn k tělu motoru a.ke karbu- - 9 Γ { t · » Γ|'· · · rátoru pomocí šroubů 22. (viz obr.2).

Sací ventil tohoto typu .umožní dosažení všech,výše popsaných výhod do takové míry, do jaké je ventil snadno upravitelný pro jakýkoliv typ dvoudobého motoru, díky maximálnímu otvoru nastavitelnému pomocí tlumícího prvku 2. Následkem toho může být dosaženo ideálního plnění klikové skříně palivem.

Podle základní charakteristiky vynálezu je stěna 22 vyrobena z ferromagnetického materiálu a pod těío" 4 "vehťi 1 u'=je vložen permanentní magnet (na obrázcích neznázorněn).

Tento magnet vyvozuje permanentní přitažlivou sílu na stěnu 12 a přitahuje ji do uzavřené polohy, tlumí vibrace a zesiluje návrat stěny po nárazu na tlumič.

Mimoto, potenciál použitého magnetického pole, mimo mechanického účinku na stěnu, působí rovněž elektrostaticky na chemickou a fysickou strukturu toku palivové směsi, jeli-kož ve hraně stěny, která vibruje v magnetickém poli, je indukováno silné elektrostatické pole.

Toto pole má zrychlující účinek na elektrony, které při nára-zu-na-čás-tr-i-ce-v-zduchu—v—oaliv-ové-smě.si uvolňují více na-bitých Částic; pak hlavní náboj na hraně stěny přitáhne část těchto částic, které neutralizují náboj na hraně stěny, jelikož mají opačné znaménko.

Naopak, Částice stejného znaménka jaké mají částice v náboji na hraně stěny jsou odmrštěny a nesou ssebou část směsi, čímž tvoří elektrické proudění.

Současně, elektrostatické pole indukované na hraně stě-

Claims

- 10' - r f f * * · · ny má opačné znaménko vzhledem k poli indukovanému mezi elektrodami zapalovací svíčky, která v částicích ionizovaných plynem vytváří jiskru. í Opačné náboje*polí pak způsobí*elektrostatickou přitaž--livost a maximální kondensaci nabitých částic paliva kolem elektrod zapalovací svíčky buď před vytvořením jiskry nebo' během zápalu jiskrou, což ovlivňuje ekonomickou spotřebu pa--li-va_a_zvy_Suje výkon motoru. _ . _ Mezitím, setrvačnost částic paliva vzhledem k elektrostatickým silám způsobí zrušení části elektrických i nábojů, ‘ čímž sé sníží··'* jejich povrchová síla a; zvýší,„se koeficient difúze; tím se zkrátí čas spalování a intenzita spalování se .zvýší. t f r f r * ♦ - 11 -ήΐ' PATENTOVÉ NÁROKY 1. Sací thermodynamický ventil schopný řídit tok palivové směsi a vzduchu z karburátoru do klikové skříně dvoudobého motoru, sestávající z dutého těla (4) umístěného mezi přípojem (1) klikové skříně a přípojem (7) karburátoru spolu s příslušně umístěným těsněním (8,12), pouzdra (11), jehož konec je umístěn ve vnitřku těla (4) seříznut podle předem daného sklonu a stěny (10), která jé jedním koncem zavěšena ' a je schopna uzavřít zmíněný konec, vyznačující se tím, že stěna (10) je vyrobena z ferromagnetického materiálu a tím, že na těle (4) ventilu je uložen permanentní magnet v pásmu stěny (10), aby na tuto stěnu mohl vyvozovat přitažlivou sílu, která drží stěnu (10) v poloze uzavření pouzdra (11).
2. Ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že stěna IQ. nese na svém konci vzdáleném od závěsu (5) závaží (9)
3. Ventil podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že ventil·—obsahuje—prostředky—(.2-,.3.)__schopné ohraničit pohyb stěny (10) vymezující velikost otvoru.
4. Ventil podle nároku 3, vyznačující se tím, že prostředky (2,3) obsahují teleskopický tlumící prvek (2) na jehož konci jsou pružné prostředky výhodně sestávající z pružin, schopné tlumit náraz vytvořený stěnou (10) v průběhu otevíracího pohybu.