HU176821B - Free-suction eight-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Description

2

A találmány szabadszívású nyolchengeres V elrendezésű belsőégésű motor, ahol egy hengerblokk egyes hengereiben a gyújtás különböző időközönként történik és ahol több szivócsatoma közös szívócsőbe és előnyösen több kipufogócsatorna közös kipufogó gyűjtőcsőben van összefogva.

A gyorsjárású, szabadszívású, belsőégésű motoroknál manapság a hengertöltés növeléséhez és ezáltal a teljesítmény fokozásához a szívóberendezés dinamikus tulajdonságát használják ki sokszorosan. Ilyen dinamikus feltöltés pl. a reflexiós feltöltés megkülönböztetendő az ugyancsak részben alkalmazott rezonációs feltöltéstől.

A reflexiós feltöltésnél a beömlőszelep nyitásakor előidézett vákuumhullám ismert módon hangsebességgel terjed a nyitott szívócső végéig és onnan 180°-os fáziseltolódással mint nyomási hullám ismét visszaáramlik a hengerbe. A szívócsatomák megfelelő összefogásával és a közös szívógyűjtőcsövek átmérőjének és hosszának a kívánt fordulatszámhoz történő igazításával ez a nyomáshullám még nyitott beömlőszelep esetén feltöltéshez, illetve utántöltéshez vezet, mégpedig a szokásos gyűjtőcsövekkel elérhető mértéken túl is. Ilyen feltöltési effektus viszonylag széles fordulatszám tartományra terjeszthető ki, míg a hengertöltés előnyösen a beömlési zárás előtt, illetve közvetlenül a beömlés nyitása előtt következik be.

Ezt a feltöltési módot eddig előnyösen 4—6 és 12 hengeres motoroknál alkalmazták. Nyolchengeres V motoroknál ezzel szemben, ahol a tömegkiegyensúlyozás és a csapágyterhelés okából legtöbbször 1, 5, 7, 2, 6, 3, 4, 8 gyújtási sorrendet és 90°-os gyújtási távolságot alkalmaznak, nehézségek adódnak, mivel a gyújtási távolságok az egyes hengerblokkokon belül igen egyenlőtlenek.

Egy hengerblokk szívócsatornáinak összefogása esetén az egyes hengerek szívási oldalai többszörösen kereszteznék egymást és így akadályozzák. Példaként itt egy előbb említett gyújtási sorrendű motort vizsgálunk. Az 1—4 hengerek alkotnak egy hengerblokkot, míg az 10 5—8 hengerek egy másik hengerblokkot. Amikor az egyes hengerben gyújtás van 270°-os főtengely elfordulás után következik a 2 hengerben 180°-os elfordulás után a 3 hengerben és 90°-os elfordulás után a 4 hengerben, majd újabb 180°-os elfordulás után újra az 1 hengerben 15 a gyújtás. Induljunk ki abból, hogy a szívószelepek nyitási ideje mintegy 240°-os elforduláshoz tartozó idő, amikoris a szívószelepek nyitási ideje keresztezi egymást, mégpedig a 2 és 3, a 4 és 1 henger esetén, aminek következtében természetesen már jó töltési hatásfok 20 nem érhető el.

Ezeket a nehézségeket ki kell küszöbölni, amennyiben mindegyik henger önálló szívócsővel rendelkezik, ami viszont különösen gépjármű motoroknál a nagy helyigény miatt gyakorlatilag kivihetetlen. A fent elmondot25 tak vonatkoznak a kipufogó csatornákra is. ahol a kipufogó idők kereszteződései a maradék gáznyomás növekedéséhez vezet.

A találmány feladata a bevezetőben említett típusú belsőégésű motornál a felsorolt hiányosságok kiküszö30 bölése és jelentős helyigény nélkül a szállítási hatásfok és a teljesítmény növelése és ezáltal az egyéb motorjellemzők javítása.

A találmány szerint a kitűzött feladatot azáltal érjük el, hogy egy hengerblokk mindkét két-két szívócsatornája közös szívógyűjtőcsövei van összefogva és ezek hengerei olyan gyújtási távolsággal rendelkeznek, amely nagyobb vagy legfeljebb azonos mint a hozzátartozó szívószelepek nyitási ideje.

Nyolchengeres V motornál az 1—4 hengerek egy hengerblokkban és az 5—8 hengerek egy másik hengerblokkban vannak összefogva és a gyújtási sorrend 90°-os gyújtási távolság esetén 1,5,7, 2,6,3,4, 8 és a találmány esetén az 1 és 3, a 2 és 4, az 5 és 6, valamint 7 és 8 hengerek szívócsatornái 270 és 450°-os váltakozó gyújtási távolsággal közös gyűjtőcsőbe vannak összefogva.

Ezzel az elrendezéssel a kitűzött feladatot meglepő jó hatásfokkal lehet biztosítani, amit kísérletek is bizonyítottak és jelentős szállítási hatásfok- illetve teljesítménynövelést lehetett elérni. Amíg eddig azon a véleményen voltak a szakemberek, hogy két erősen különböző gyújtási távolsággal működő henger szívócsatornáinak összefogása közös szívógyűjtöcsőbe, semmiképpen sem vezet a motor jellemző javításához, sőt kedvezőtlen, addig a találmány ennek az ellenkezőjét bizonyítja.

A találmány további jellemzője szerint az összes szívógyűjtőcsö megközelítően azonos, a motor fordulatszámának megfelelő csőhosszal rendelkezik és közös kiegyenlítő tartályba torkollik. A szívógyűjtőcsövek azonos középhosszuk biztosítása céljából különböző mértékben nyúlnak be a kiegyenlítő tartályba.

A töltési hatás további növelése érdekében a maradék gáznyomás csökkentésére és az új szívási rendszer hatásának fokozására még célszerű, ha a hengerek azonos kipufogó csatornái közös kipufogó gyűjtőcsőbe vannak összefogva és ezen hengerek szívócsatornái mindig közös szívógyűjtöcsőbe torkollnak. Ezáltal kiküszöbölhető a kipufogási idők kereszteződése.

A találmányt részletesen kiviteli példák kapcsán, a rajzok alapján ismertetjük.

Az 1. ábra egy nyolchengeres V motor sematikus képe a szívócső kipufogó csatornákkal, valamint a hozzájuk tartozó találmány szerinti gyüjtöcsövekkel.

A 2. ábra az 1 és 3 hengerek nyomásveszteségeit szemléltető görbék a hagyományos és a találmány szerinti megoldás esetén.

A 3. ábra a szállítási hatásfokot szemlélteti diagram a hagyományos és találmány szerinti megoldás esetén.

A 4. ábra az 1. ábra szerinti motor részlete a szívógyűjtöcsövek közepes hosszának magyarázatához.

Az 1. ábrán a hengerek 1—8 hivatkozási számokkal vannak jelölve, amelyek közül az 1, 2, 3, 4 henger és az 5, 6, 7, 8 henger egy-egy 9 hengerblokkba van összefogva. Az ábrázolt motor 1, 5, 7, 2, 6, 3, 4, 8 gyújtási sorrendben és 90°-os gyújtási távolságban dolgozik. Az 1—8 hengerek mindegyike egy-egy la—8a szívócsatornával és egy-egy 1b—8b kipufogó csatornával rendelkezik. Mindenütt két-két, tehát az la, 3a valamint a 2a, 4a, továbbá 5a, 6a és 7a, 8a szivócsatornák együttesen közös 10, 11, 12, 13 szívógyűjtöcsőbe torkollnak. A 10,11, 12, 13 szívógyűjtőcsövek azonos tengelyhosszal rendelkeznek és tetszés szerinti motoroldalon elrendezett 14 kiegyenlítőtartályban végződnek. A hosszuk kiegyenlítése céljából ebbe a 14 kiegyenlítőtartályba különböző hosszúságban nyúlnak be és így a két V alakban elren dezett 9 hengerblokk között csak a feltétlen szükséges helyet veszik igénybe.

A kipufogó rendszer is hasonló módon van felépítve, mégpedig úgy, hogy két-két, tehát lb, 3b, valamint 2b, 4b továbbá 5b, 6b és a 7b, 8b kipufogó csatornák 15, 16, 17, 18 kipufogó gyüjtőcsövekbe vannak összefogva, amelyek végül 19 kipufogócsőbe torkollnak. Ennél az elrendezésnél sem a szívórendszer, sem a kipufogórendszer kereszteződése, illetve egymás zavarása nem következhet be, mivel mindegyik két-két összefogott henger gyújtási távolsága 270° és 450’ között váltakozik.

A 2. ábrán 360°-hoz tartozóan a 3 és 1 henger nyomásai vannak ábrázolva. A 20, 21 görbék a 3 és 1 hengerek esetén azokat a viszonyokat mutatják, amelyek a szokásos elrendezésnél vannak, nevezetesen, ahol minden szívócsatorna közös szívócsőbe és az összes kipufogó csatorna közös kipufogócsőbe torkollik. Az alsó két 22, 23 görbéből a találmány szerinti elrendezésből származó értékek láthatók, mégpedig a 3a, la szívócsatornák és a 3b, lb kipufogó csatornák összefogása esetén, A UT mindenkor az alsó dugattyú holtpontot, az OT a felső dugattyú holtpontot jelenti, míg a hozzájuk fűzött szám a mindenkori henger számát. A grafikonok abszcisszája a forgattyús tengely fokát, míg az ordinátája a nyomásokat tartalmazza, kiindulva az atmoszferikus nyomást szemléltető X null-vonalról. Az EÖ-vel jelölt szakaszon a szívószelepek nyitási idejét — aholis meg kell jegyezni, hogy ezek a szelepek mintegy 12°-kal az OT felső holtpont előtt nyitnak és mintegy 50°-kal az UT alsó holtpont után zárnak. így mintegy 240°-os nyitási idő van, mivel az OT felső holtpont és az UT alsó holtpont között 180°-os elfordulási szög van. Végül a vastagon kihúzott 24 görbék a 3 és 1 hengerekben uralkodó mindenkori nyomást szemléltetik, míg a szaggatott 25 görbék a 3a, la szívócsatornákban uralkodó nyomásokat és a pont-vonalkázott 26 görbék a 3b, lb kipufogócsatornákban uralkodó nyomásokat.

A 20, 21 egységek és a 22, 23 egységek összehasonlítása egyértelműen megmutatja, hogy a találmány szerinti motornál a 3a, la szívócsatornákban a nyomások erősen pulzálnak és az Eo és Es időpont felé pozitív nyomáseséssel rendelkeznek a henger feltől téshez (22,23 görbék). Az is világosan látható, hogy a szívónyílás végén a 3 és 1 hengerekben lényegesen nagyobb nyomás uralkodik (24 görbe), mint azeddigi kiviteleknél a 20,21 görbék szerint és a 3 henger esetén a maradék gáz sűrítés erősen csökken.

A 3. ábra szerinti diagramban az abszcisszán az n motorfordulatszám és az ordinátán a mindig hozzá tartozó szállítási fok β van felvíve. Az n_f jelenti az alsó teljes terhelési fordulatszámot, az n₂ a maximális forgatónyomatéknál a fordulatszámot, míg az n₃ a névleges fordulatszámot. Az U/perc fordulatszám érték megadást a különböző motorok miatt elkerültük. Amikor az összes szívócsatornát egy nyolchengeres V motornál egyetlen szívócsőbe fogták össze és az összes kipufogó csatornát egyetlen kipufogócsőbe, meghatározott szállítási fok lefutás adódik. A szaggatott vonalú 27 görbe ezt a szállítási fokot szemlélteti. Amennyiben a szívócsatomákat és kipufogó csatornákat a találmány szerint rendezzük el, a szállítási fok a vastagon kihúzott 28 görbe szerint jelentősen emelkedik. Figyelemre méltó, hogy a szállítási fok növekedés mindenek előtt különösen a lényeges η_υ n₂ és n₃ tartományokban jelentős. A szállítási fok növekedésnek megfelelően a tel jesítmény növekedés is jelentős, amit itt az egyszerűség kedvéért nem szemléltettünk.

A 4. ábra lényegében azt szemlélteti, hogy mit értünk a szívócsövek közepes hossza alatt. Példaként az 1, 3 hengerek az la, 3a szívócsatornáikkal szolgálnak, melyek együtt a 10 szívógyűjtőcsőbe torkollnak. Azért, hogy mindkét 1, 3 henger számára megközelítően azonos viszonyokat teremtsünk, az la, 3a szívócsatornák valódi 1 hosszát a 29, 30 pontok határozzák meg, amelyeknél azok a 10 szivógyűjtőcsőbe torkollnak. Ezután a 29, 30 pontok közötti szakaszt felezzük, ahonnanis azután a szívógyűjtőcső L közepes hossza számítandó.

Claims (8)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Szabadszivású nyolchengeres V elrendezésű belső égésű motor, ahol egy hengerblokk egyes hengereiben a gyújtás különböző időközönként történik és ahol több szívócsatorna közös szívócsőbe és előnyösen több kipufogócsatorna közös kipufogó gyűjtőcsőbe van összefogva, azzal jellemezve, hogy egy hengerblokk (9) mindkét két-két szívócsatornája (la, 3a, 2a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a) közös szívógyűjtőcsővel (10, 11, 12, 13) van összefogva és ezek hengerei (1—3, 2—4, 5—6, 7—8) olyan gyújtási távolsággal rendelkeznek, amely nagyobb vagy legfeljebb azonos mint a hozzá tartozó szívószelepek nyitási ideje.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti szabadszivású nyolchengeres belsőégésű motor kiviteli alakja, ahol a hengerek (1—4) egy hengerblokkban és a hengerek (5—8) egy másik hengerblokkban vannak összefogva és ahol a gyújtási sorrend 90°-os gyújtási távolság esetén 1—5—

   7—2—6—3—4—8, azzal jellemezve, hogy mindig két szívócsatorna la és 3a, 3a és 4a, 5a és 6a, 7a és 8a) 270 és 450°-os váltakozó gyújtási távolsággal közös szívócsőbe (10, 11, 12, 13) vannak összefogva.
3. 3. Az 1. és 2. igénypontok bármelyike szerinti szabadszivású nyolchengeres belsőégésű motor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az összes szívógyűjtőcsö (10, 11, 12, 13) megközelítően azonos, a motor fordulatszámának megfelelő csőhosszal (L) rendelkezik és egy kiegyenlítő tartályba (14) torkollik.
4. 4. Az 1,—3. igénypontok bármelyike szerinti szabadszivású nyolchengeres belsőégésű motor azzal jellemezve, hogy a szívógyűjtöcsövek (10, 11, 12, 13) azonos középhosszuk biztosítása céljából különböző mértékben nyúlnak a kiegyenlítőtartályba (14).
5. 5. Az 1.—4. igénypontok bármelyike szerinti szabadszivású nyolchengeres belsőégésű motor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szívógyűjtöcsövek (10, 11, 12, 13) úgy vannak méretezve, hogy az utántöltési hullámok a mindenkori hengerekbe (1, 3, 2, 4, 5, 6, 7, 8) olyan időpontban érkeznek, amikor a hozzájuk tartozó szívószelepek éppen nyitnak vagy zárnak.
6. 6. Az 1.—5. igénypontok bármelyike szerinti szabadszivású nyolchengeres belsőégésű motor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szívógyűjtöcsövek (10, 11, 12, 13) közepes hossza úgy van meghatározva, hogy a szívócsatorna (la, 3a) betorkollási pontjait (29, 30) meghatározzuk és ezen pontok (29, 30) távolságát felezzük.
7. 7. Az 1.—6. igénypontok bármelyike szerinti szabadszivású nyolchengeres belsőégésű motor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hengerek (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) azonos kipufogócsatornái (lb és 3b—7b és 8b-ig) közös kipufogó gyűjtőcsőbe (15, 16, 17, 18) vannak összefogva és ezen hengerek szívócsatornái (la—8a) mindig közös szívógyűjtőcsőbe (10, 11, 12, 13) torkollnak.
8. 8. Az 1.—6. igénypontok bármelyike szerinti szabadszivású nyolchengeres belsőégésű motor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hengerek (1 és 4, 2 és 3, 5 és 8, 6 és 7) kipufogó csatornái közös kipufogó gyűjtőcsővel vannak összefogva.