HU177669B - Method and mechanism for starting compressed-air four-stroke internal combustion motor - Google Patents

Description

A találmány tárgya légsűritéses négyütemű belsőégésű motorok indítására való eljárás, amelynél az égési levegő előmelegítését a szívórendszerben, illetve az ezzel kapcsolatban levő kamrákban végezzük.

A fentemlített belsőégésű motoroknál hosszú idő óta az általános technikai színvonalhoz tartozik, hogy a szívórendszerben, vagy az ezzel szoros kapcsolatban levő kamrákban izzótestek, illetve égőfejek alakjában hőforrások vannak elhelyezve, amelyekkel a beszívott égési levegőt előmelegítik, annak érdekében, hogy az indítási folyamatot, főleg a hideg indítást megkönnyítsék.

Ezeknél a megoldásoknál azonban a motor átforgatásának kezdetétől a motor önjárásáig viszonylag hoszszú időköz telik el, amíg a hengertöltés a szükséges minimális hőmérsékletet eléri és a motor az átforgatás kezdetétől a hengerekbe történő tüzelőanyag befecskendezés hatására beindul. Ennek oka, hogy annak a hőnek a kiegyenlítésére, amely a szívórendszer és a hengerek falaira adódik át, jelentős mennyiségű forró levegőt, vagy égési gázokat kell a vezetékeken át szállítani. Abban az esetben, ha a hőtermelés a szívórendszerben történő elégéssel történik, az időegységenként odavezethető hő nagyságát még az is korlátozza, hogy a szivórendszerben történő égéshez a szívófevegőnek csupán egy része használható fel, mivel a hengerekbe fecskendezett tüzelőanyag meggyújtásához és elégéséhez még eléggé nagy oxigénkonoentrációnak kell rendelkezésre állnia. Az ismert indítási eljárteok hiányossága továbbá, hogy a -t j · « ·» λ _ .. J ...A- . A ~ anyagmennyiség el nem égett szénhidrogénfelhőként jut a kipufogó vezetéken át a környezetbe. A levegőszállítás az indítóval hajtott motorral történik. Az eljárás azonban nagy villamosenergia fogyasztást igényel, úgyhogy 5 az indítót és mindenekelőtt az akkumulátort túl nagyra kell méretezni. A jelentős súrlódási ellenállást ugyanis a kompresszió alatt átforgatandó hideg motornál le kell győzni.

Ismert továbbá a külső gyújtású, pl. a „SzMD—15— 10 K” típusú motoroknál olyan indítási eljárás, amelynél először a szelepeket dekompresszor „megemeli”, ennélfogva megszűnik a négyütemű szelcpmozgás. A motor előmelegítése ennél úgy történik, hogy a befecskendezett tüzelőanyag levegővel keveredve meggyullad, és ezt az 15 elegyet a külső hajtás segítségével a motor kompresszorként átszivattyúzza. A szeleprendszer eredeti mozgását visszaállítva következik azután a motor beindítása. Ez a javadat azonban légsűritéses motoroknál nem alkalmazható, tekintve, hogy ezek gyújtáshoz megfelelő 20 kompressziót igényeinek.

A találmánnyal célunk a bevezetőben leírt típusú belsőégésű motorhoz olyan indítási eljárást és ennek foganatosítására olyan szerkezetet létrehozni, amellyel az indítás gyorsan, tisztán és a lehető legcsekélyebb 25 energiaráfordítással biztonságosan elvégezhető,

A kitűzött feladatot a találmány szerinti eljárással úgy oldottuk meg, hogy a levegőt vezető motoralkatrészek felmelegítését forró szívólevegővel a belsőégésű motor beindítása előtt egészen a motor önjárásáig végezzük, a belsőégésű motort az előmelegítés közben külső ener* giával hajtjuk, a szívószelepet és a kipufbgószclepet pedig kétütemű üzemmódra úgy vezéreljük át, hogy a dugattyú minden felfelé-lökete kitolási löketet, és minden lefelé-lökete szívólöketet eredményezzen, valamint a beömlőszelep és a kipufogószelep négyütemű üzemre való visszavezérlését és a tüzelőanyag hengerekhez vezetését csak akkor kezdjük meg, ha már az alkatrészek és a levegőtöltés az indításhoz kellő hőmérsékletet értek cl.

Ily módon az előmelegítés közben a belsőégésű motor a tüzelőanyagnak a hengerekbe való befecskendezése nélkül, gyakorlatilag kétütemű eljárás szerinti légszivalytyúként dolgozik és ennélfogva kétszer annyi előmelegített levegőt szállít a hengereken át, mint egy négyütemű eljárás szerinti esetben. Abban az esetben, ha a szívórendszerben történő elégetéssel hőt állítunk elő, előnyösen a teljes beszívott levegőmennyiséget erre az égésre használhatjuk, amivel az időegységenkénti hőközlés tovább növelhető. A fenti intézkedésekkel a felmelegítendő alkatrészek gyorsabb felmelegítését érjük el, azaz az indításhoz szükséges hőmérsékletet ennek megfelelően korábban érjük el. Ez pedig jelentős hajtóenergiamegtakarítással jár. További energiamegtakaritás adódik abból is, hogy az előmelegítés közben a csapágy- és dugattyúsúrlódást lényeges mértékben lecsökkentjük, mivel a négyütemű üzem kompresszi-expanzió szakasza és az ezzel kapcsolatos nagy csapágyerők elmaradnak. A fentieken túlmenően ezek az előnyök alapján az akkumulátor kapacitása csökkenthető, az indító pedig kisebbre választható.

Az indításhoz szükséges alkatrész és töltési hőmérséklet elérése után — előnyösen a szívórendszerben elrendezett hőmérsékletérzékelő kioldásával (a hőmérsékletérzékelő természetesen elrendezhető az égéstérfalban, vagy a kipufogórendszerben is) — a szelepeket négyütemű üzemre vezéreljük át és a tüzelőanyag befecskendezést megkezdjük. Ekkor a motor azonnal könnyen indul, A javasolt megoldással az el nem égett szénhidrogének következményeként keletkező „indítási felhő” messzemenően kiküszöbölhető.

A találmány további jellemzője szerint célszerű, ha a szívőrendszerben elrendezett égőfej alkalmazása esetén az égőfej kikapcsolása után még néhány körülfordulással kétütemű üzemben továbbforgatjuk, mielőtt négyütemű üzemre átkapcsolnánk és a tüzelőanyag hozzávezetést szabaddá tennénk. Ezzel indításnál a hengereket kielégítően friss levegővel töltjük meg.

Végül a motor indítása tovább javítható azáltal, hogy a kétütemű üzem teljesítménycsökkenését az átforgatási fordulatszám megfelelő növeléséhez használjuk fel. A hajtóműben tárolt kinetikai energia segítségével így az első tüzelőanyagbefecskendezések a négyütemű üzemre való átkapcsolás után nagyobb sebességgel történnek. Ennélfogva itt jobb gyújtási feltételek jönnek létre, mint a hagyományos indítási folyamatoknál.

A teljesség kedvéért megemlítjük, hogy az előmelegítési eljárás önmagában a szelepvezérlésbe való beavatkozás nélkül is, azaz a hagyományos négyütemű üzemben, kisebb előnyökkel alkalmazható.

A találmány szerinti eljárás olyan szerkezettel foganatosítható, amelynél a szívószelepek és a kipufogószelepek járulékosan bekapcsolható vezérlőelemekkel vannak társítva, amelyekkel a szívószelepeknek és a kipufogószelepeknek mindig két löketmozgás között egy további löketmozgást adunk.

Ez a szelcpvezérlés felépítésétől függően különböző módon történhet. Ha például belsőégésű motoroknál a szívószelepek és a kipufogószclcpek bütykökkel működtethető himbán át vannak vezérelve cs a bütykös tengely a forgattyús tengely egy körülfordulása alatt csupán fél fordulatot tesz, akkor a találmány szerint célszerű, ha minden himba két, mintegy 180°-kal eltolt bütyökkel van társítva cs a himbák cltolhatóan úgy vannak ágyazva, hogy azok tetszés szerint az egyik, vagy mindkét bütyökkel működtethetők legyenek. A követelményeknek megfelelően a két bütyök különböző vezérgörbével rendelkezhet. Ennél célszerű továbbá, ha valamennyi bütyök közös bütyköstengelyen van rögzítve.

A leírt szerkezet továbbfejlesztéseként előnyös, ha minden himba az azt terhelő rugó erejével van olyan helyzetben tartva, amelyben az mindkét vele társított bütyökkel együttműködik. Továbbá a himba hidraulikus, pneumatikus, vagy villamos hajtőegység segítségével a rugó erejével szemben olyan helyzetbe tolható el, amelyben az egyik, a négyütemű üzemet vezérlő bütyökkel működik együtt. Ebből az az előny származik, hogy a szelepvezérlés már a motor leállításakor és a rögzítőerő egyidejű lecsökkenésekor önműködően előmelegítésre, illetőleg „szivattyúra” kapcsol át, amikoris egy ismételt indításnál a hajtómű könnyű futása azonnal biztosítható. Előnyös továbbá az is, hogy a motor leállításnál szabadon, kompresszióból és expanzióból adódó reakciónyomatékok nélkül kifut. Ezzel főleg az alacsony hengerszámú és lágy motorágyazású, például négyhengeres személyautó motoroknál fellépő kellemetlen rázkódás a leállás előtti utolsó körülfordulásnál elmarad.

Természetesen az is a találmány körébe tartozik, ha a himba eltolása helyett a két bütyök közül az egyiket áthclyczhctően úgy rendezzük el, hogy a himba tetszés szerint egyik, vagy mindkét bütyökkel működtethető legyen. Továbbá ugyancsak a találmány keretei közé tartozik az is, ha minden szívószelep és minden kipufogószelep két, egymáshozképest 180°-kal eltolt, bütyökkel működtethető billenőemelővel van társítva, és ha a billenőemelők egyike hatástalan helyzetbe visszaállítható.

Elvileg hasonló szerkezetek a szelepvezérléseknél is lehetségesek, ahol a bütykök általi vezérlőmozgásoknak a szelephez történő továbbvezetéséhez szelepemelőket használunk.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás két példakénti kiviteli alakját tüntettük fel.

A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti szelepvezérlés oldalnézete;

a 2. ábra az 1. ábrán II——ΙΓ vonal mentén vett metszet, ahol két himbát különböző helyzetben tüntettünk fel;

a 3. ábra a 2. ábra szerinti szerkezet másik példakénti kiviteli alakja.

A rajzon csupán azokat a részleteket tüntettük fel, amelyek a találmány magyarázatához feltétlenül szükségesek. Az 1. ábrán 1 szelepfedél alatt 2 szívószelep vagy 3 kipufogószelep felső része látható, amely zárt helyzetében 4 rugóval van tartva. 5 tengelyen 6 himba elfordíthatóan és tengelyirányban eltolhatóan van ágyazva. Ez egyrészt felülről a 2 szívószelepen, vagy a 3 kipufogószelepen, illetve annak állítóanyáján fekszik fel, másrészt ívalakú 7 csúszópályával 8 bütyköstengelyen rögzített 9, 10 bütykök egyikével, vagy mindkettővel együttműködik. A 9 és 10 bütykök egymáshoz képest a jelen esetben 180°-kal eltoltan vannak elrendezve. A 6 himba agyán 11 mélyedés van kialakítva, amelybe axiálisan eltolható 13 hüvely 12 válla kapcsolódik.

A 13 hüvelyt a 2. ábrán metszetben ábrázoltuk. Ez 14 hengerfejfalban rögzített 15 hengert fog közre, amely vezetésként szolgál. A 13 hüvelynek homlokoldalárót kiképzett 16 zsákfurata van, amelyben szabad végével a 14 hengerfejfaíon támaszkodó, 17 csappal vezetett 18 nyomórugó helyezkedik el. A 15 hengernek továbbá 19 vezetéke van, a hidraulikus nyomóközeg, előnyösen motorolaj számára.

A 2. ábrán az ismertetett részleteket duplán ábrázoltuk. A bal oldalon a 15 hengert nyomóközeggel terheljük, aminek hatására a 13 hüvely a 18 rugó erejével szemben a 14 hengerfejfalra nyomódik. A 12 vállon át a 13 hüvely ekkor eltolja a 6 himbát, úgyhogy annak ívalakú 7 csúszópályája csupán a 9 bütyökkel működik együtt, amellyel pedig a 2 szívószelepet, vagy a 3 kipufogószelepet négyütemű üzemre vezéreljük át.

A 2. ábra jobb oldali fele a 13 hüvelyt nyugalmi helyzetben tünteti fel, amelyben azt a 18 rugó tartja a nyomóközeg hiányában. Ebben a helyzetben a 7 csúszópálya a vele társított mindkét 9 és 10 bütykön túlnyúlik, a 2 szívószelep, vagy a 3 kipufogószelep „szivattyúra” van vezérelve, azaz a motor légszivattyúként dolgozik és kétütemű üzemben — csak szívás és kitolás — szállítja a levegőt a szívórendszerből a kipufogórendszerbe.

A 3. ábrán a 2. ábra szerinti szelepvezérlés egyszerűsített kiviteli alakja látható, ahol ugyancsak a 6 himba két lehetséges helyzetét tüntettük fel. Az egyszerűsítés abban van, hogy a 6 himba nem külön tengelyen, hanem közvetlenül a 15 hengeren van ágyazva és a 6 himba agya képezi egyúttal a 13 hüvelyt. A vezérlés folyamata és a helyzetek viszont megfelelnek a 2. ábrával kapcsolatban leírtaknak.

Claims (10)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás légsűrítéses négyütemű belsőégésű motor indításához, amelynél tényleges beindítás előtt a szívószelepekkel és kipufogószelepekkel vezérelt négyütemű üzemet megszüntetjük és a motort külső hajtással hajtjuk meg, ezzel a hengeren legalább egy légátömlesztést végzünk, továbbá a motort csak a szívószelepek és a kipufogószelepek négyütemű üzemre történő visszavezérlése után indítjuk be, azzal jellemezve, hogy az égési levegőt a szívórendszerben, vagy ezzel összekapcsolt kamrákban melegítjük elő, továbbá a motor beindítása előtt a szívószelepeket (2) és a kipufogószelepeket (3) kétütemű üzemre kapcsoljuk át és a forró beszívott levegőt a hengereken kétszeres sebességgel szivattyúzzuk át, valamint a szívószelepeket (2) és a kipufogószelepeket (3) négyütemű üzemre csak a motoralkatrészeknek és a levegőtöltetnek a beindításhoz szükséges hőmérsékletre történő felmelegítésekor kapcsoljuk át, és tüzelőanyagot csak ezután juttatunk a hengerekhez.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a szívószelep (2) és a kipufogó szelep (3) négyütemű üzemre való átvezérlését automatikusan, a hengerekbe betáplálandó, illetve a hengerekből kinyomandó égési levegő hőmérsékletétől függően végezzük.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a szívószelep (2) és a kipufogószelep (3) négyütemű üzemre való átvezérlését automatikusan, az égésterek, illetve az égéstérfalak, vagy más, az égési levegő révén felmelegedő alkatrészek hőmérsékletétől függően végezzük.
4. 4. Szerkezet az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, azzal jellemezve, hogy a szívószelepek (2) és a kipufogószelepek (3) járulékosan bekapcsolható, a szívószelepeknek (2) és a kipufogószelepeknek (3) két löketmozgás között további löketmozgást adó vezérlőelemekkel (10) vannak társítva.
5. 5. A 4. igénypont szerinti szerkezet kiviteli alakja, amelynél a szívószelepek és a kipufogószelepek bütykökkel működtethető himbákkal vezérelhetők és a bütykös tengely a forgaítyús tengely körülfordulása alatt csak fél fordulatot tesz, azzal jellemezve, hogy minden himba (6) két, mintegy 180°-kal eltolt bütyökkel (9, 10) van társítva, ahol a himbák (6) eltolhatóan, az egyik vagy mindkét bütyökkel (9,10) működtethetően vannak ágyazva.
6. 6. A 4. vagy 5. igénypont szerinti szerkezet kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy valamennyi bütyök (9,10) közös bütyköstengelyen (8) van rögzítve.
7. 7. A 4—6. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy minden himba (6) a ráható rugó (18) erejével a két, társított bütyökkel (9, 10) együttműködő helyzetben van tartva.
8. 8. A 4—7. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy minden himba (6) a rugó (18) erejével szemben hidraulikus, pneumatikus, vagy villamos hajtóegységgel (13, 15) az egyik, a négyütemű üzemet vezérlő bütyökkel (9) együttműködő helyzetbe eltolhatóan van kialakítva.
9. 9. A 4. igénypont szerinti szerkezet kiviteli alakja, amelynél a szívószelepek és a kipufogószelepek bütykökkel működtethető himbákon át vezérelhetően vannak kialakítva és a bütykös tengely a forgattyús tengely egy körülfordulása alatt csak fél fordulatot tesz, azzal jellemezve, hogy minden himba (6) két, mintegy 180°-kal eltolt bütyökkel (9, 10) van társítva, ahol a két bütyök egyike a himba (6) egyik, vagy mindkét bütyökkel való működtetéséhez áthelyezhetően van kialakítva.
10. 10. A 4. igénypont szerinti szerkezet kiviteli alakja, amelynél minden szívószelep és minden kipufogószelep bütykökkel működtethető himbával vezérelhetően van kialakítva, ahol a bütyköstengely a forgattyústengely egy körülfordulása közben csak fél fordulatot tesz, azzal jellemezve, hogy minden szívószelep (2) és minden kipufogószelep (3) két, egymáshoz képest mintegy 180^o-kal eltolt, bütyökkel működtethető himbával van társítva, valamint a két himba egyike hatástalan helyzetbe visszahozhatóan van kialakítva.