HU176846B - Method for combusting fuels requiring external ignition in direct-injection internal combustion engine of air compression - Google Patents

Description

Német Szövetségi Köztársaság

Ejárás külső gyújtást igénylő tüzelőanyagok légsűrítéses, közvetlen befecskendezésű belsőégésű motorban történő elégetésére

2

A találmány tárgya eljárás, külső gyújtást igénylő tüzelőanyagok légsűrítéses, közvetlen befecskendezésű belsőégésű motorban történő elégetésére. Ennél a tüzelőanyagot előnyösen főrészt képező sugárral filmszerűen a dugattyúfenékben kialakított, forgástest-alakú égéstér falára fecskendezzük, a beáramló forgómozgású levegővel fokozatosan leválasztjuk, és azzal keveredésbe hozzuk. Ennél olyan gyújtószerkezetet alkalmazunk, amely a dugattyú felső holtpontjában az égéstér szélén elrendezett befecskendezőnyíláshoz közel a szabad, az égéstéren áthaladó tüzelőanyagsugár és az égéstérfal közötti égéstérbe nyúl.

Széles körben ismeretesek olyan légsűrítéses, közvetlen befecskendezésű belsőégésű motorok, amelyek a tüzelőanyagnak az égéstérfalra való felvitelével dolgoznak. Az is ismert például az 1 576 020 számú NSZK-beli szabadalmi leírásból, hogy ilyen belsőégésű motorokat gyújtószerkezettel, így gyújtó- vagy izzítógyertyával szerelnek fel, amelyek azután hideg indításnál, vagy több üzemanyagú üzemmódhoz külső gyújtású motorként működnek. Olyan megoldást is javasoltak már, amelynél a gyújtószerkezet a befecskendezőfúvóka nyílásához közel a szabad, az égéstéren áthaladó tüzelőanyagsugár és az égéstérfal közötti égéstérbe nyúl. Ezáltal biztos gyújtást, jó keverékelőkészítést és jó égést értek el. 25

Külső gyújtást igénylő tüzelőanyagok, például benzin alkalmazásánál azt tapasztalták, hogy a motor üzemi adatai, különösen a tüzelőanyagfogyasztás, kipufogógázhőmérséklet és a koromkibocsátás javításra szorulnak. 30

A találmánnyal megoldandó feladat tehát a bevezetőben leírt típusú belsőégésű motort egyszerű módon és kis költségráfordítással úgy tökéletesíteni, hogy a külső gyújtást igénylő tüzelőanyagok elégetésénél az elégés 5 lefolyásához mértékadó termikus keverékképzést a viszonyoknak megfelelően úgy módosítani, hogy a fentemlített hiányosságokat ezáltal kiküszöbölhessük.

A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a befecskendezórendszer nagynyomású ré10 szében a nyomásszintet, és ezzel a hengerbe történő befecskendezés sebességét az öngyulladó tüzelőanyag elégetésénél alkalmazotthoz képest 40—60%-kal, előnyösen 50%-kal csökkentjük, a tüzelőanyagbefecskendezést pedig úgy hosszabbítjuk, hogy a tüzelőanyagnak a 15 befecskendezés kezdetén meglevő becsapódási pontja éppen még az égéstérfal felső végén, a dugattyú felső holtponti helyzetében a becsapódási pont közel az égéstérfal alsó végéhez, vagy közel az égéstérfenéken legyen, valamint a tüzelőanyagfilm közelítőleg az égéstér teljes 20 mélységén át az égéstérfalon elterüljön.

A befecskendezési idő, amely ilyen típusú motoroknál teljes terhelésnél a felső holtpont előtt 30°-os forgattyúszög és a felső holtpont között történik, a befecskendezés megkezdésének eltolásával meghosszabbodik. A befecskendezési sebesség pedig, amely lelassul, illetőleg a befecskendezési nyomásnak megfelelően csökken. Ezzel egyidejűleg azonban gondoskodtunk arról, hogy a tüzelőanyagfilm közel az égéstér teljes mélységén át szétterüljön, ami az égést meghatározó termikus keverékképzés lefolyására előnyösen hat.

Ezáltal egyszerűbb, olcsóbb és könnyebb befecskendezőszivattyúk alkalmazhatók, ami még azzal az előnynyel is társul, hogy a befecskendező rendszerben a zajképződés csökkenthető. A megoldandó feladat szempontjából lényeges azonban, hogy a kedvezőbb termikus keverékképzéssel a motor üzemi adatai a leírt alkalmazásmódnál lényegesen javulnak. így például kísérletek igazolták, hogy a fajlagos tüzelőanyagfelhasználás 10%-kal csökkenthető, a kipufogógáz hőmérséklete mintegy 20%-kal alacsonyabb, valamint a koromkibocsátás 30 _o-kal csökken.

A találmány szerint a tüzelőanyag hosszabb időt tölt az égéstérfalon, ami megváltoztatja a később bekövetkező gyulladási folyamat lefolyását. Természetesen nem abban az értelemben, hogy túl sok éghető keverék van jelen, ami közismerten a nyomásnövekedési sebesség nem kívánatos növekedéséhez vezethetne. A Tüzelőanyagnak az égéstérfalról való leválasztása ugyanis csak a lánghővel van gyorsítva, és ezért csak kevéssé járul hozzá, a gyújtás előtt éghető keverék keletkezéséhez. Másrészt a túladagolt mennyiséget — mint általában szokás — a szabad tüzelőanyagsugárból leváló és elpárolgó tüzelöanyagrészekkel képezzük.

Az utóbb említett módon keletkező éghető tüzelőanyag—levegő keverék mennyisége a jelentősen meghosszabbított befecskendezési szakasz ellenére nem olyan nagy, mivel a tüzelőanyagbefecskendezés abban az időpontban kezdődik, amelynél a sugárfelbontás a viszonylag alacsony levegősürítés miatt még csekély, másrészt a sugárfelbontás a tüzelőanyagvezetékekben levő kisebb nyomások miatt és következésképpen a kisebb befecskendezési sebesség miatt alacsonyabb, mint az ismert befecskendezési eljárásoknál.

A találmány szerint célszerű, ha a tüzelőanyagbefecskendezést a dugattyú felső holtpontja előtt 50—60°, előnyösen 54°-os forgattyúszögnél kezdjük meg. Célszerű továbbá, ha a tüzelőanyagsugárt az égőtéren úgy vezetjük át, hogy annak a dugattyúmozgásával egyenesvonalúan egymásután következő becsapódási pontjai az égéstérfalon közel a befecskendezönyílással szemben helyezkedjenek el.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás példakénti foganatosítási módját szemléltetjük.

A rajzon:

az 1. ábra forgástest-alakú égéstérrel ellátott dugattyú felső részének hosszmetszete, ahol a különböző dugatytyúhelyzeteknek megfelelő találmány szerinti tüzelőanyagbefecskendezés is látható vázlatosan:

a 2. ábra az 1. ábra szerinti dugattyú felülnézete.

Az 1. ábrán 1 henger látható, amely felső végén 2 tömítés közbeiktatásával ugyancsak nem ábrázolt 3 hengerfejjel van lezárva. Az 1 hengerben 4 dugattyút felső holtponti helyzetében ábrázoltuk. A 4 dugattyú 5 dugattyúfenekében forgástest-alakú, például a 6 hengerközéphez képest eltoltan elrendezett 7 égéstér, szűkülő 8 égéstérnyak, valamint síkba átmenő 9 égéstérfenék van kialakítva.

A 3 hengerfejben ferdén 10 befecskendezőfúvóka úgy van elrendezve, hogy annak 11 nyílása mintegy a 3 hengerfej alsó szélének síkjában és a 8 égéstérnyak szélén, illetve 12 csőrben helyezkedik el (2. ábra), A befecskendezőfúvóka 11 nyílásának közelében a 3 hengerfejben még 13 és 14 elektródákból álló gyújtószerkezet van rögzítve, A 4 dugattyú felső holtponti helyzetében ezek az egymással párhuzamosan elhelyezkedő 13 és 14 elektródák a 7 égéstérbe nyúlnak, mégpedig amint a 2. ábrából kitűnik, a szabad, a 7 égéstéren áthaladó 15 tüzelőanyagsugár és a 16 égéstérfal között. Az 1. ábrán a 13 és 5 14 elektródákat vékony eredményvonallal jelöltük, mivel azok valójában a 7 égéstér első felébe nyúlnak.

A 2. ábrából világosan kitűnik, hogy a gyújtószerkezet, amely nem tartozik közvetlenül a találmányhoz, középső 13 elektródából és három egymással összekap10 csőit 14 elektródából áll. Ezzel jobb gyújtásbiztonság érhető el.

A találmány magyarázatához megemlítjük, hogy a 3 hengerfej alsó széle és ezáltal a befecskendezőfúvóka 11 nyílása 17 síkba helyezkedik el, úgyhogy a 4 dugattyú fel15 ső holtponti helyzetéből még mintegy 54°-os forgattyúszöggel távol helyezkedik el. Ebben a pillanatban már megkezdődik a tüzelőanyagbefecskendezés. Ennél a 15 tüzelőanyagsugarat úgy irányítjuk, hogy annak becsapódási 18’ pontja éppen még a 16 égéstérfal felső végén 20 legyen, anélkül, hogy tüzelőanyagrészek az 5 dugattyúfenékre jussanak.

Amikor a 4 dugattyú tovább halad felfelé és az ábrázolt esetben mintegy 40°-kal van a felső holtpont előtt, a 18’ pont a 16 égéstérfal mentén lefelé vándorol és 25 18-nél már a 19 egyenlítő alatt van. A befecskendezőfúvóka 11 nyílása eközben a 4 dugattyútól távol a 20 síkban helyezkedik el.

Végül a 4 dugattyú felső holtponti helyzetében all nyílás közvetlenül a 7 égéstér fölött helyezkedik el, 30 miközben a tüzelőanyag becsapódási 18 pontja a 9 égéstérfenékhez közel kerül. Ily módon a 7 égéstér közel teljes mélységén át vonalszerűén a 16 égéstérfalra felhordott tüzelőanyagot a 21 nyíl irányában forgó égési levegő magával viszi és széles filmet képez, amely végülís 35 mint ismeretes a levegő által fokozatosan gőz alakjában van leválasztva, azzal keverve van és végül a gyújtás után el van égetve.

Claims (3)

1. Eljárás külső gyújtást igénylő tüzelőanyagok légsürítéses, közvetlen befecskendezésű belsőégésű motorban történő elégetésére, amelynél a tüzelőanyagot előnyösen 45 főrészt képező sugárral filmszerűen a dugattyúfenékben kialakított, forgástest-alakú égéstér falára fecskendezzük, a beáramló forgómozgású levegővel fokozatosan leválasztjuk és azzal keveredésbe hozzuk, valamint olyan gyújtószerkezetet alkalmazunk, amely a dugattyú felső 50 holtpontjában az égéstér szélén elrendezett befecskendezőfúvóka-nyíláshoz közel a szabad, az égéstéren áthaladó tüzelőanyagsugár és az égéstérfal közötti égéstérbe nyúl, azzal jellemezve, hogy a befecskendezőrendszer nagynyomású részében a nyomásszintet, és ezzel 55 a hengerbe történő befecskendezés sebességét az öngyulladó tüzelőanyag elégetésénél alkalmazott értékhez képest 40—60, előnyösen 50%-kal csökkentjük, a tüzelőanyagbefecskendezést pedig úgy hosszabbítjuk meg, hogy a tüzelőanyagnak a befecskendezés kezdetén meg60 levő becsapódási pontja (18’) éppen még az égéstérfal (16) felső végén, a dugattyú (4) felső holtponti helyzetében pedig a becsapódási pont (18) közel az égéstérfal alsó végéhez, vagy közel az égéstérfenéken (9) legyen, valamint a tüzelőanyagfilm közelítőleg az égéstér (7) tel65 jes mélységén át az égéstérfalon (16) szétterüljön.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag-befecskendezést a dugattyú (4) felső holtpontja előtt 50—60°-os, előnyösen 54°-os forgattyúelfordulási szögnél kezdjük meg.

3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagsugárt (15) az égéstéren (7) át úgy vezetjük, hogy annak a dugattyú (4) mozgásával egyenesvonalúan egymásután következő becsapódási pontjai (18’, 18’, 18) az égéstérfalon (16) közelítőleg a befecskendezőfúvókanyílással (11) szem5 ben helyezkedjenek el.