HU181707B

HU181707B - Method for injecting fuel for direct-injection after-firing internal combustion engines and external ignition ones

Info

Publication number: HU181707B
Application number: HU801305A
Authority: HU
Inventors: Alfred Neitz; Hans Pickel; Alfonso Nunzio D
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1983-11-28
Also published as: DD151486A1; IT8022705A0; BR8003742A; GB2051236A; US4499871A; SE8004395L; IT1131303B; SU1111691A3; JPH0252115B2; JPS562458A; IN153524B; SE448759B; RO80197A; FR2458689A1; FR2458689B1; CH650836A5; DE2923670A1; GB2051236B

Description

Eljárás tüzelőanyag befecskendezésére, közvetlen befecskendezésű, öngyulíadásös és külső gyújtású belsőégésű motorokhoz

A találmány tárgya tüzelőanyag-befecskendezési eljárás, közvetlen befecskendezésű, öngyulladásos és külső gyújtású belsőégésű, motorokhoz, amelyek nagyrészt a tüzelőanyagnak égéstérfalra történő felvitelével dolgoznak és amelyeknél az égéstérben 5 légörvény uralkodik. Ennél a tüzelőanyagot változó fúvókanyílás-geometriájú befecskendezőfúvókán át a forgástest-alakú égéstérbe fecskendezzük.

A fentiekben leírt típusú belsőégésű motorok már 10 széles körben ismertek. Ugyancsak ismertek azok az előnyök, amelyek azáltal érhetők el, ha a befecskendezést a motor különböző üzemállapotaival összhangba hozzuk. így például régóta megállapították, hogy teljes terhelésű üzemnél és nagy fordu- 15 latszámoknál kompakt tüzelőanyagsugár előnyös, amely a lehető legtöbb tüzelőanyagot juttatja az égéstérfalra, vagy azt legalábbis az égéstérfal közelébe szállítja. A szokásos befecskendezőfúvókákkal, amilyenek például a változatlan fúvókanyílás-geo- 20 metriájú lyukas fúvókák, mindez nagy befecskendezőfuratot és viszonylag kis nyomás melletti tüzelőanyag-befecskendezést jelent. A keverékelőkészítés elsősorban a légörvénnyel történik, amely a forró égéstérfalra filmszerűen felhordott, vagy annak kö- 25 zelébe juttatott tüzelőanyagot felmelegíti, elpárologtatja, levegővel keveri, majd elégeti.

Üresjáratban és a kisebb terhelési tartományokban kis fordulatszámoknál ezzel szemben finoman szétszórt tüzelőanyagsugár az előnyös, amely a le- ³⁰ vegőben eloszlik, illetve azzal közvetlenül keveredik. Ennélfogva a viszonylag hideg égéstérfallal a tüzelőanyagsugár egyáltalán nem érintkezik. így a keverékelőkészítés és az égés is az említett üzemállapotokban gyorsan és tökéletesen megy végbe, nem maradnak elégetlen tüzelőanyagrészek, amelyek azután a kipufogási ütemben kijutnának a motorból. Változatlan fúvókanyílásgeometriájú befecskendezőfúvókák alkalmazásánál mindez kis befecskendezőfuratokat jelentene, azaz a szivattyú adott szállítási rátájánál viszonylag nagy tüzelőanyagsugár-kilépési sebességet, megfelelően nagy nyomásnál. A keverékképzés főleg a porlasztástól, azaz a sugár szétbomlástól függ, amihez a tüzelőanyag és a levegő közötti relatív sebesség eltérítést ad. Az utolsóként leírt tüzelőanyag befecskendezés egyébként a hideg indításra és a hideg motor gyorsjáratára is érvényes.

Annak érdekében, hogy az ismert tényeket legalább közelítőleg számításba vegyék, javasoltak már befecskendezőfúvókát változó fúvókanyílás-geometriával, például fojtócsapos fúvókákat is. Ezek hoztak ugyan bizonyos előnyöket, amelyek azonban mindig csak a motor néhány üzemtartományában jelentkeztek, mégpedig különbözőképpen és szabályzás nélkül, úgyhogy nem beszélhetünk a tervezett megoldásról. Többnyire ezek az előnyök csak a felső és a legalsó terhelési tartományban voltak megfigyelhetők.

A találmánnyal megoldandó feladat, hogy olyan tüzelőanyag-befecskendezési eljárást hozzunk létre,

-1181707 amellyel a bevezetőben leírt típusú belsőégésű motoroknál a tüzelőanyag befecskendezés úgy hozható összhangba a motor mindenkori üzemállapotaival, hogy a kipufogógázok a szénhidrogéneket és a kékfüstöt tekintve az alkalmazási céltól függően valamennyi fázisban közel optimális értéket érjenek el, valamint a hidegindítás és a hideg motor gyorsjárata kedvezőbb legyen.

A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a motor-jellegterületet több, például négy tartományra osztjuk, amelyek adott esetben különböző fordulatszámnál az üresjárati tartománytól a teljes terhelési tartományig tartanak, ezekben a befecskendezőfúvóka fúvókatűjével az időegységenkénti és a terheléstől függő befecskendezett mennyiségek figyelembevételével mindig az eljáráshoz megkívánt maximális kifolyáskeresztmetszetet tesszük szabaddá. Továbbá, a befecskendezőfúvóka kifolyáskeresztmetszetének szabaddá tételét önmagában ismert eszközök, például megfelelő karakterisztikájú rugók és járulékos vezérlőelemek megfelelő elrendezésével úgy végezzük, hogy annak növekedése az egyes jellegmező-tartományokkal összhangban legyen, ahol az alsó fordulatszámés/vagy terheléstartományban lényegesen lassúbb növekedést, a felső fordulatszám- és/vagy terheléstartományban viszont gyorsabban emelkedő növekedést biztosítunk.

Az egyes tartományokra történő felosztást a motor alkalmazási céljának megfelelően előnyösen úgy végezzük, hogy azt a tartományt, amelyben a motor túlnyomórészt dolgozik, szélesebbre választjuk. Az alsó fordulatszám-tartományban ezek a szélesebb tartományok eltolódást jelentenek a keverékelőkészítés túlnyomórészt levegővel elosztott módozatának nagyobb fordulatszámú és motorteljesítményű irányába. Az egyes tartományokban a mindig maximális fúvókatűlöketet ennek megfelelően az alsó tartományokban találjuk, ahol a kifolyónyílás erősen szűkített keresztmetszete a fúvókanyílás előtt nagy nyomást és ennélfogva a tüzelőanyag nagy kilépési sebességét idézi elő. A tüzelőanyagsugár és az égéstérben kis fordulatszámoknál lassan forgó levegő közötti nagy relatív sebesség segíti a tüzelőanyagsugár szétbomlását, amely a levegővel keveredik, elpárolog és elég, mielőtt még az égéstérfalat elérné. Ilyen körülmények között a tökéletes égést közelíthetjük meg minimális el nem égett szénhidrogénnel és kékfüsttel.

Gyakorlatilag tehát fojtócsapos fúvókat alkalmazunk és annak változó hidraulikai tulajdonságait úgy hozzuk a motorral összhangba, hogy az valamennyi üzemállapotban a kitűzött követelményeknek megfeleljen.

A találmány továbbfejlesztéseként célszerű, ha a befecskendezőfúvóka kifolyás-keresztmetszetének maximális méretét az alsó terhelés- és fordulatszámtartományban a maximális kifolyáskeresztmetszet

3-tól 15%-ára választjuk. Ennél fontos, hogy a kifolyáskeresztmetszetet a fúvókatűvel csak annyira tegyük szabaddá, hogy a tüzelőanyag nagy kilépési sebességéhez és ezzel a tüzelőanyag felbontásához a fúvókanyilásnál eléggé nagy befecskendezési nyomást éljünk el. Növekvő fordulatszámmal és/vagy terheléssel a kifolyáskeresztmetszetet a fúvókatűvel azután fokozatosan úgy növeljük, hogy a befecskendezési nyomás a fúvókanyilásnál egyre kevésbbé nőjön, és eléggé kompakt tüzelőanyagsugárt nyerjünk.

A találmány szerint előnyös továbbá, ha a névleges teljesítményi pontban a fúvókanyilásnál á befecskendezési nyomás csak 2-től 3-szor nagyobb, mint az alsó üresjáratban.

Az eljárás foganatosításához irányadóként kell szolgálnia annak, hogy a befecskendezési ráta, azaz a forgattyústengely elfordulási szögének l^e-ára eső befecskendezett mennyiség üresjárati tartományban: 1 ± 0,5 mm³ főtengely elfordulási szögfok és liter lökettérfogat;

Teljes terhelésnél és névleges fordulatszámnál pedig: 2± 1 mm³/forgattyústengely elfordulási szögfok és liter lökettérfogat.

Előnyös az olyan foganatosítási mód, amelynél a tüzelőanyag befecskendezési időpontját is szabályozzuk, mégpedig fordulatszám- és terhelésfüggően.

A befecskendezés kezdetének eltolódása a teljes terhelési tartománytól a nulla terhelésig a találmány szerint a motor névleges fordulatszámánál a maximális fordulatszámfüggő befecskendezés-kezdet-eltolódás 20 - és 50%-a közötti értékű, a többi fordulatszámtartományokon át pedig egészen az üresjáratig közel azonos értékű marad.

Végül a találmány szerint javasoljuk, hogy a terheléstől függő befecskendezéskezdet-eltolódás állandó fordulatszámnál a teljes terhelési befecskendezési mennyiség 100%-ától 50%-áig kezdődjön, továbbá, hogy a befecskendezéskezdet-eltolódás 100%-a a teljes terhelési befecskendezétt mennyiség 50%-ától 0%-áig legyen, valamint hogy a terhelésfüggő befecskendezéskezdet-eltolódás 100%-ról 0%-ra egyenes, vagy görbe lefutású legyén.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen diagramokat és a találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas befecskendezőfúvóka példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon:

Az 1. ábra a motorjellegterület találmány szerinti felosztásának diagramját szemlélteti;

A 2. ábrán diagram látható á fúvókatűlöketnek a befecskendezőfúvóka kifolyáskeresztmetszetéhez való viszonyáról;

A 3. ábrán a találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas befecskendezőfúvóka alsó részét metszetben tüntettük föl;

A 4—8. ábrákon a fúvókatű nyitásának különböző jelleggörbéi láthatók;

A 9. ábrán a különböző tartományokban a befecskendezési nyomás (és a tűlöket) lefolyási diagramját szemléltettük;

A 10. ábra fecskendezéskezdet-eltolódás diagramja, a fordulatszámtól függően;

A 11. ábra a fecskendezéskezdet-eltolódás diagramja a terheléstől függően.

Az 1. ábrán függőleges 1 tengelyre a tüzelőanyag befecskendezett mennyiségeit (q) a teljes terhelési mennyiség %-ában, a koordinátarendszer vízszintes 2 tengelyére pedig a fordulatszámot (n) a névleges fordulatszám %-ában mértük föl. A szaggatott 3 vonallal azt jelöltük, hogy milyen befecskendezési menynyiségek szükségesek ahhoz, hogy a motor üresjáratban még áthúzzon. A szokásosan beállított üresjárati fordulatszámot 4 hivatkozási számmal jelöltük. A szaggatott 3 vonal alatt az a tartomány helyezkedik el, amelyben a motor már nem jár önműködően. Amint a diagramból kitűnik, a motor indításhoz mintegy 50%-kal több tüzelőanyagot kell adagolni mint teljes terhelésnél.

A motor-jellegterületet 5, 6 és 7 vonalakkal a jelen esetben négy, I, II, III, IV tartományra osztottuk, amelyekben a befecskendezőfúvóka más és más sugárkarakterisztikát ad a tüzelőanyagsugárnak. A felosztást úgy végezzük, hogy a motor a gyakoribb, illetve az előirt üzemállapotokkal összhangban levő keverékképzéssel járhasson. Az itt feltüntetett tartományok kiválasztása mutatja, hogy az optimalizálandó motort elsősorban járművekhez szántuk, amelyek túlnyomórészt városi forgalomban közlekednek. Ha például a motornak 'sokat kellene teljes terhelési tartományban üzemelnie, akkor az 5, 6 és 7 vonalakat balra kellene eltolni. Minden esetben a

I—IV tartományokat a mindenkori motor fordulatszám-intervallumának és a különböző füstgázkibocsátási és teljesítmény-követelményeknek megfelelően választjuk meg. A séma végül is minőségileg azonos marad, ha valaki például az el nem égett szénhidrogéneket és a kékfüstöt illetően magasabb követelményeket állít. Ebben az esetben célszerűen a I és II tartományokat szélesebbre, a III és IV tartományokat pedig keskenyebbre kell választani.

A 2. ábra szérint-diagramnál a függőleges 46 tengelyre a kifolyáskeresztmetszet (F χμ) a maximális löketnél -meglevő érték %-ában, a vízszintes 45 tengelyre pedig a fúvókatűlöketet (H) %-ban mértük fel. F hivatkozási jellel ennél a geometriai keresztmetszetet, μ-val pedig a fúvókanyílás kifolyási együtthatóját jelöltük. Itt is feltüntettük a I—IV tartományokat, és 8 jelleggörbe mutatja, hogy a kifolyáskeresztmetszet (F χμ) az I és Π tartományban mintegy 30%-os fúvókatűlöketig a maximális fúvókatűlökethez tartozó kifolyáskeresztmetszet 3-15%-a. A 8 jelleggörbe csupán példaképpen ilyen alakú, az a kívánt viszonyoknak megfelelően adott esetben egyenes is lehet.

Abban az esetben, ha a fúvóka típusától és 15 fúvókafurat paramétereitől függő jelleggörbének más alakja van, a I, II és III tartományt határoló vonalak a 2. ábrán különböző helyzeteket vesznek fel. így azonosra választott kifolyáskeresztmetszetek adódnak és megkapjuk az 1. ábra szerinti motor-jellégterület megfelelő tartományaiban a maximálisan elérhető löketeket.

A 3. ábrán önmagában ismert csapos fúvóka alsó részét tüntettük fel, amellyel a találmány szerinti befecskendezési eljárás foganatosítható. Ennél 9 fúvókatestben 11 fúvókatű eltolhatóan van ágyazva, amely a rajzon feltüntetett zárt helyzetében 12 tömítőülékével a 9 fúvókatesten fekszik fel. A 12 tömítőülék alatt a 11 fúvókatűnek 13 fojtócsapja van. Ez a 13 fojtócsap megfelelő 14 túlfedéssel úgy nyúlik a 15 fúvókafuratba, hogy fojtási 16 rés ma radjon. A 13 fqjtócsapot teljesen nyitott 11 fúvókatűnél szaggatott vonallal és 13’ hivatkozási számmal jelöltük.

Az 1. és 2. ábrán megadott I-IV tartományoknak megfelelően a 13 főj tócsap kissé emelkedik meg. Az I tartományban a 13 fojtócsap még a 15 fúvókafuratban marad, lökete közelítőleg a túlfedés 50%-ának felel meg. Ekkor a fojtási 16 résben még nagy nyomás uralkodik és ezáltal a gyűrű-alakú tüzelőanyagsugarat jól szétszórjuk. A II tartományban a 13 fojtócsap hengeres részének alsó éle már a 14 túlfedés végéhez ér, azonban a tüzelőanyagsugarat még jól szétszórja. A III tartomány azt jelenti, hogy a 13 fojtócsap a 14 túlfedés végétől a maximálisan nyitott 13’ helyzet felé halad. Ezért a rendelkezésre álló szabad kifolyáskeresztmetszet egyre nagyobbá válik és ezzel együtt a tüzelőanyagsugár egyre kompaktabbá. A IV tartományban a 13 fojtócsap a befecskendezési idő legnagyobb részében a teljesen nyitott felső véghelyzetben van. A tüzelőanyagsugár ennél kompakt marad és annak túlnyomó része az égéstérfalra jut. A maximális nyíláskeresztmetszet a befecskendezőfúvókánál a befecskendezési időtartam és a befecskendezési nyomás szerint van megválasztva, mégpedig a maximális teljesítményhez szükséges időtartam és nyomás szerint. Meg kell jegyeznünk, hogy a tüzelőanyagsugár szétszórásának mértéke nem egyedül a fúvókafurat b ól történő kilépés abszolút sebességével van meghatározva, hanem amint már említettük, fontos szerepet játszik ebben a tüzelőanyagsugár és a forgásszimmetrikus égéstérben forgó levegő relatív sebessége is.

A befecskendezőfúvóka nyíláskeresztmetszet-tulajdonságainak a motor mindenkori üzemállapotaihoz való kívánt összehangolása, azaz a 13 fojtócsap helyzete all fúvókatűt zárt helyzetben tartó rugóval érhető el. A rugó állandó merevsége bizonyos esetekben kielégítő. Ugrásszerűen, vagy folyamatosan növekvő merevség növekvő fúvókatűlökettel szükséges azonban akkor, ha kis tűlöketeknél a fúvókatű-helyzet pontos betartása szükséges, vagy ha a fúvókatű gyors elmozdulását a szelep nyitása után alacsony fordulatszám és motorterhelések esetében le kell fékezni. Ugyanez elérhető például mechanikus rugó és hidraulikus rugózó elem kombinációjával, amely járulékos, a vezetéknyomással arányos erőt fejt ki a fúvókatűre. Valamennyi ilyen esetben a fúvókatű elmozdulása a tüzelőanyag befecskendezési nyomásának változásával van kapcsolatban. A fúvókafurat keresztmetszetének változása ellentétes értelemben hat és megengedi a legkisebbtől a legnagyobb tüzelőanyagmennyiségek befecskendezését a 15 fúvókafuratnál bekövetkező viszonylag csekély nyomásváltozásnál.

Az a lehetőség is adott, hogy a motor üzemállapotától függően a kívánt fúvókatűlöketet beállítsuk, ami azonban külső vezérlésű állítóelem alkalmazását teszi szükségessé. Ebben az esetben a befecskendezés azonos nyomással történhet a teljes motor-jellegterületen. A nyomás - amint az bizonyos esetekben előnyös — kis fordulatszámoknál és motorterheléseknél nagyobbra állítható, mint nagy fordulatszámoknál és terheléseknél.

A 4—8. ábrákon a fúvókatűre ható rugóelemek néhány lehetséges 17, 18, 19, 21, 22 jelleggörbéjét tüntettük föl, amelyek a fúvókatűnek az 1. ábra szerinti motor-jellegterületnek megfelelő vezérlését teszik lehetővé. Itt a függőleges 23 tengelyre rendre az erőt (F) vittük fel, amelyet a rugóelem a fúvókatűn kifejt. F_o hivatkozási jellel a zárt fúvókatűnél fellépő erőt, azaz nulla fúvókatűlöketnél ható erőt jelöltük. A vízszintes 47 tengelyre a fúvókatűlöketet (H) mértük fel.

A 4. és 5. ábrákon feltüntetett 17, illetve 18 jelleggörbék két sorba kapcsolt rugótól származnak, ahol a második rugót csak egy bizonyos fúvókatűlöket megtétele után iktatunk be, amely például lehet a 14 túlfedés 50%-a. A második rugó tehát csak a I tartomány végénél lép működésbe. A szaggatott vonallal és 24 hivatkozási számmal az első rugó F erejét jelöltük. A 17, illetve 18 jelleggörbék különböző lefutásából kitűnik, hogy a második rugó a 4. ábra szerint előfeszítés nélkül, az 5. ábra szerint viszont előfeszítéssel lett beépítve.

A 6. ábrán acélrugó 19 jelleggörbéje progresszíven emelkedik a maximális fúvókatűlöketig (H_max).

A 7. és 8. ábrán a fúvóktűre ható rugó és járulékos hidraulikus rugózó elem 21 és 22 jelleggörbéjét tüntettük föl. A járulékos hidraulikus rugózó elem a tüzelőanyag befecskendezési nyomásával arányos erőt fejt ki a fúvókatűre. Ebben az esetben az erő (F) diagramja a fúvókatű nyitás alatt a befecskendezési nyomáshoz hasonló lefolyású, amely a fordulatszámtól és a befecskendezett mennyiségtől is függ. Amint a 8. ábrán látható, az F erő a fúvókatű nyitása és eltolása közben különböző vonalvezetést követ. Hasonlóképpen, mint a két rugóból álló elrendezésnél, a hidraulikus elem csak akkor lép működésbe, ha a fúvókatű például a 14 túlfedés (3. ábra) 50%-át már megtette. Ez a pont - amelyet a

4-8. ábrákon mindig azonosra választottunk - természetesen előre, vagy hátra eltolható, mégpedig egészen a 14 túlfedés végének közelébe, azaz a II tartomány végéig. Ezt azonban minden esetben külön kell meghatározni.

A 9. ábrán a I—IV tartományoknak megfelelően (1. ábra) a befecskendezési nyomást és a fúvókatű-löketet (H) jelöltük. A függőleges 25 tengelyre bal oldalon mindig a fúvókatűlöket (H) %-át, jobb oldalon pedig a befecskendezési nyomás és a fúvókanyitási nyomás viszonyát (p) %-ban adtuk meg. A vízszintes 26 tengelyre a dugattyúmat (s) mértük föl a felső holtpont (OT) közelében, a forgattyústengely szögelfordulási fokában. 27 görbék a befecskendezési nyomás lefolyását mutatják, míg 28 görbék a fúvókatűlöketek lefolyását. A I tartományban a 28 fúvókatűlöket ismét megfelel a 14 túlfedés mintegy 50%-ának, és a befecskendezési nyomás viszonylag nagy. A II tartományban a 28 fúvókatűlöket a 14 túlfedés végéig megy és a IV tartományban a fúvókatű teljesen nyitva van. Itt a befecskendezési 27 nyomás lényegesen kisebb mértékben nő. Általában a befecskendezési nyomás értéke csak

2-3-szor akkora, mint a fúvókatű nyitási nyomása, a befecskendezőfúvóka kifolyáskeresztmetszetének értékei (F xju) üresjáratban és teljes terhelésnél mintegy tizes hatvánnyal különbözik (2. ábra). A befecs kendezési ráta üresjáratban 1 ± 0,5 mm³/forgattyústengely szögelfordulási fok x liter lökettérfogat; teljes terhelésnél és névleges fordulatszámnál pedig 2 ± 1 mm³/forgattyústengely szögelfordulási fok x liter lökettér.

A fúvókafurat változatlan nyílásgeometriájával ellátott (kialakított) befecskendezőfúvóka, amelyet üresjáratra alakítanánk ki, teljes terhelésnél és nagy fordulatszámnál olyan befecskendezési nyomást igényelne, amely a nyitási nyomásnak mintegy a tízszerese lenne. Ezzel a befecskendezés időtartama még eléggé rövid maradhatna.

A tüzelőanyagsugár tulajdonságainak változtatása és annak az égési levegőben történő eloszlása nem csupán a motorfordulatszám, hanem a terhelés függvényében is ahhoz vezet, hogy változik a gyújtáskésleltetésnek megfelelően a keverékelőkészítés és az égés sebessége is. Ezért lehetséges és előnyös a befecskendezés időpontját nem csak fordulatszámfüggően, hanem terhelésfüggően is eltolni, és ezzel a hő felszabadulását optimális hatásfokkal engedni lefolyni. A zajképződés ennél részleges terhelésnél, kis terhelésnél és üresjáratban csökkentett, mégpedig először is azért, mivel a befecskendezési ráta a befecskendezés kezdetekor nagyon kicsi és ezért az öngyulladó tüzelőanyagrész csekély, másrészt, mivel a tüzelőanyagnak az égési levegőben történő jobb eloszlása - amely gyorsítja a keverékelőkészítést — későbbi befecskendezés-kezdést tesz lehetővé. Ezáltal a maximális égési nyomást lecsökkentjük és a fajlagos fogyasztás hátrányos növekedése nélkül a füstgázkibocsátást a nitrogénmonoxid koncentrációját tekintve 50%-ig javítjuk.

A kisebb terhelési tartományban a később megkezdett befecskendezés azzal a további előnnyel is jár, hogy tüzelőanyagrészek nem jutnak a dugattyúfenékre és ezzel az égés nem húzódik el. A befecskendezés kezdetének késleltetése ugyanabban az irányban hat és kiegészíti a korábban javasolt megoldást, amely a fúvókafuratnak az égéstérhez képesti elhelyezésére vonatkozott.

A befecskendezés kezdetének terhelésfüggő eltolása a szokásos, fordulatszámfüggő eltolás 20-50%-át teszi ki teljes terhelésnél.

A 10. ábrán ismét további diagramot tüntettünk fel, amely a befecskendezés kezdetének eltolását a fordulatszámtól függően mutatja. A függőleges 29 tengelyre a befecskendezés kezdetének eltolását (S) a maximális lehetséges eltolás %-ában, a vízszintes 31 tengelyre pedig a fordulatszámot (n) a névleges fordulatszám %-ában mértük fel. 32 egyenes mutatja azt az eltolást, amely a teljes terhelési görbéhez szükséges. 33 és 34 vonalak olyan tartományt határolnak, amelyben a befecskendezés kezdetét jelző görbe „nulla” befecskendezési mennyiségnél van. Csökkenő terhelésnél a befecskendezés kezdete a 35 nyíllal jelzett irányba tolódik el.

A 11. ábrán a befecskendezés-kezdetének ezt a változtatását megalapozó törvényszerűséget ábrázoltuk. Itt a függőleges 36 tengelyre az eltolási szögeket mértük fel állandó fordulatszámnál, maximális befecskendezés-kezdet-eltolás %-ában, a teljes terhelés — a

100 (-----------------------)_; ahol __ 0*4 ^a teljes terhelés ^αteljes terhelés * ^a befecskendezés kezdetének szöge teljes terhelésnél;

a_o = szög q_e =0 befecskendezési mennyiségnél.

A vízszintes 37 tengelyre a befecskendezett mennyiségek (q_e) a teljes terhelési mennyiségek (q_e)/teljes terhelés%-ában vannak felmérve. Az egyenes a „nulla” befecskendezéseltolás (q_e/teljes terhelés) és a csúcseltolás 100% (q_e = 0) között, amint a 38 vonal szemlélteti, közelítőleg lineáris. Bizonyos esetekben előnyös, ha nagy befecskendezési mennyiségeknél csupán csekély eltolást, vagy semmiféle eltolást nem alkalmazunk, hanem a befecskendezés Kezűetet c^teijes t—.‘heiés'-^ei rttv^.iagyjt'K, e.. c^ak kis befecskendezési mennyiségeknél, mint például a 39 görbén leolvasható esetekben alkalmazzuk az eltolást. Az eltolási út már befejeződhet q_e>0-nál, a qteijes terhelés 50%-áig, és például a követheti a 41 vonalat. A lehetséges utakat a 42 és 43 vonalak fogják közre. Az utóbbi szemlélteti a határesetet, amelyben a befecskendezés kezdete addig marad állandó, amíg a befecskendezés mennyiség a teljes terhelési mennyiség 50%-át el nem éri: Ezzel szemben a 42 vonal azt a határesetet szemlélteti, amelyben a terhelésfüggő eltolás rögtön megkezdődik és a teljes terheléshez tartozó befecskendezési mennyiség 50%-ánál már be is fejeződik. A 44 görbe végül a 42 és 43 határvonalak közötti lefolyás egy példáját szemlélteti.

Claims

1. Eljárás tüzelőanyag befecskendezésére közvetlen befecskendező, öngyulladásos vagy külső gyújtású belsőégésű motorokhoz, amelyek dugattyúfenékben kiképzett égésterében a levegőnek az égéstérhossztengely körüli forgómozgást adunk, a tüzelőanyagot pedig változtatható fúvókanyílásalakkal rendelkező befecskendezőfúvóka segítségével a motor felső fordulatszám - és/vagy terheléstartományban az égéstérfalra filmszerűen visszük, fel, üresjáratban, valamint az alsó fordulatszám

- és/vagy terheléstartományban viszont tüzelőanyag

- levegő keverékként juttatjuk az égéstérbe, valamint a fúvókanyílást előnyösen megfelelő karakterisztikájú rugó segítségével tesszük szabaddá, továbbá a befecskendezett mennyiséget terhelés - és fordulatszámfüggő vezérléssel szabályozzuk, azzal jellemezve, hogy a fúvókatű (11) nyíláskeresztmetszetét (16) az üresjárati tartománytól (3) a teljes terhelési tartományig (q=100%) adott esetben különböző fordulatszámoknál (n) felvett, több jelleggörbetartománynak (I, II, III, IV) megfelelően növeljük meg, ezeket a jelleggörbetartományokat (I, II, III, IV) a motor alkalmazási célja szerint szélesebbre választjuk annál a tartománynál, amelyben a motor túlnyomórészt dolgozik, továbbá a fúvókatű (1) nyíláskeresztmetszetének növelését az egyes jelleggörbetartományokkal úgy hangoljuk össze, hogy az alsó fordulatszám - és/vagy terheléstartományban lényegesen lassabb keresztmetszetnövelést, a felső fordulatszám - és/vagy terheléstartományban viszont gyorsabb keresztmetszetnövelést biztosítunk ₅ (2. ábra). _

2. Az 1. igénypont szerinti tüzelőanyag-befecskendezési eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a befecskendezőfúvóka nyíláskeresztmetszetének (16) a befecskendezés közbeni maximális mérétét a legnagyobb teljesítményhez tartozó korlátozott nyíláskeresztmetszet

3-15%-ára választjuk, továbbá az üresjárat és a teljes terhelés között a befecskendezőfúvóka nyíláskeresztmetszetét (16) 1 : 10 arányban választjuk meg.

15 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti tüzelőanyag befecskendezési eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az alsó fordulatszám- és/vagy terheléstartományokban a nyíláskeresztmetszetet (16) a fúvókatűvel (11, 13) csak annyira tesszük szabaddá,

20 hogy a tüzelőanyag nagy kilépési sebességéhez és ezzel annak felbontásához a fúvókanyílásnál (15) elegendő befecskendezési nyomást éljünk el.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti tüze-

25 lőanyag-befecskendezési eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy növekvő fordulatszámmal és/vagy terheléssel a maximálisan szabaddá tett nyíláskeresztmetszetet (16) a fúvókatűvel (11) fokozatosan úgy növeljük, hogy a fúvókanyílásnál (15) a

30 befecskendezési nyomás a lehető legkisebb mértékben növekedjen, és így a tüzelőanyagsugár és a légörvény közötti kisebb relatív sebesség révén kevésbé felbontott tüzelőanyagsúgarat hozzunk létre.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti tüze35 lőanyag-befecskendezési eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a fúvókafuratnál (15) a befecskendezési nyomást a névleges teljesítménynél

2-3-szor választjuk nagyobbra, mint üresjáratban.

40

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti tüzelőanyag-befecskendezési eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a befecskendezési dózist az üresjárati tartományban 1 ± 0,5 mm³/forgattyústengelyszögfok és liter lökettérre, a teljes terhelésnél és

45 a névleges fordulatszámnál pedig 2 ± 1 mm³/forgatytyústengely szögfok és liter lökettér-re választjuk.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti tüzelőanyag-befecskendezési eljárás foganatosítási módja,

50 azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag-befecskendezési időpontját a fordulatszámtól és a terheléstől függően szabályozzuk. (10. és 11. ábra).

8. Az 1—7. igénypontok bármelyike szerinti tüzelőanyag-befecskendezési eljárás foganatosítási módja,

55 azzal jellemezve, hogy a befecskendezés kezdetének a teljes terhelési tartománytól a motor névleges fordulatszámánál „nulla”-terhelésig történő eltolását a maximális fordulatszámhoz tartozó befecskendezéskezdet-eltolás 20-50%-ára választjuk, és ezt a teljes ¢0 fordulatszámtartományon át az üresjáratig közel azonos értéken tartjuk.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti tüzelőanyag-befecskendezési eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a terhelésfüggö befecskende-

65 zéskezdet-eltolást állandó fordulatszámnál a teljes terheléshez tartozó dózis 100%-ától 50%-áig kezdjük meg, továbbá a befecskendezéskezdet 100%-os eltolását a teljes terheléshez tartozó dózis 50%-ától

0%-áig végezzük, továbbá a terhelésfüggő befecskendezéskezdet 100%-tól 0%-ig való eltolását egyenes, vagy görbe (41, 44) szerint végezzük. (11. ábra).