HU188702B - Internal combustion piston engine with resonance fresh-gas system improving the fresh-gas supply - Google Patents

Description

Találmány szerinti megoldásban a rezonanciacsö legalább a rezonátortartály oldali csővég közelében a rezonátortartály irányában bővülő keresztmetszetű csőszakasszal van kialakítva és a rezonátortartállyal kapcsolódó csővégnek a rezonanciacső középvonalára merőleges síkban fekvő keresztmetszete legalább 1,2-szerese a rezonanciacső legkisebb keresztmetszetének, valamint a rezonátortartályra kapcsolódó csővég és az azzal szemben fekvő tartályfal közötti távolság a rezonanciacsö középvonalának meghosszabbításában mérve nagyobb, mint a kapcsolódó csővég átmérője. Az összekötő frissgázvezetékek térfogata, a rezonátortartály térfogata és a frissgáz lengési ciklusának időtartama alatt nyitott szívónyílás(ok)on keresztül közlekedő henger/ek egy lengési ciklusra vonatkoztatott átlagos térfogata rezonáló teret képez, melynek együttes térfogata legalább 2,5-szöröse a rákapcsolt rezonanciacső térfogatának.

-1188 702

A találmány belsőégésű dugattyús motor frissgázellátást javító rezonancia-frissgázrendszerrel, melynél a hengerek töltésének fokozása érdekében, a hengerek meghatározott csoportja egyenként rezonanciatartályra van kapcsolva rövid frissgpzvezetékkel, és a rezonanciatartályra rezonanciacső van kapcsolva.

Ismertek olyan belsőégésű dugattyús motorok, melyek frissgáz-ellátó rendszere a henger kitöltésének fokozására a motorhengerek szakaszos szívása által gerjesztett gázlengések energiáját hasznosítja. Egyik szokásos megoldást az ún. szívócsőfel töltés képezi, ahol minden motorhenger szívónyílásához meghatározott keresztmetszetű és hosszúságú szívócső (rezonanciacső) νάξ> kapcsolva, ahogy azt pl. D. Broome: „Szívócső fel töltés” (Induction R§m) c. folyóirat cikke ismerteti az Automobile Engineer (London) 1969. évi 4-6. számában. Ilyen írissgázsllátó rendszereknél a motorhenger szívása által keltett depresszióhullám — mint ismeretes — közel hangsebességgel halad végig a cső hossza mentén és annak nyitott végéről mint nyomáshullám verődik vissza. Visszaverődés jön létre természetesen a csőnek a henger szívónyílásával érintkező végén is, a visszaverődött hullám amplitúdója azonban függ a szívónyílás pillanatnyi átbocsátóképességétől. Amennyiben a hullám oda- és visszafutási idejét, vagyis a gázoszlop önlengésszámát a motor dugattyújának elmozdulásával kedvezően hangolják össze, nyomáshullám éri el a szívási ütem végén a hengert, s ezzel nagyobb nyomáson, többletlevegőt képes abba juttatni. A hullámfutási időt (önlengésszámot) a terjedési sebességen (köze! hangsebesség) túl az oda- és visszafutáshoz szükséges távolság, vagyis a cső hossza határozza meg, így a csőhossz a frissgázellátás javítására való hangolás egyik legjelentősebb eszköze. A cső keresztmetszete elsősorban a kialakuló sebességre, így az instacionárius lengési folyamat során a csőben létesített kinetikai energia szintjére van hatással, melynek az adott feladattól függően ugyancsak meghatározott optimuma van.

A folyamat kedvező lefutásához természetesen lényegében állandó csőkeresztmetszetre van szükség, hiszen a nyomáshullámok nemcsak a cső nyitott, vagy a henger szivónyílásával kapcsolódó, ún. zárt, vagy részben zárt végéről verődnek vissza, de visszaverődés jön létre minden olyan helyen, ahol a cső keresztmetszete változik: bővül, vagy szűkül. Erre a jelenségre utal pl. D(. Ing. H. Seifert: „Instacionárius áramlási folyamatok belsőégésű erőgépek csővezetékeiben” (Instationare Strömungsvorgange in Rohrleitungen an Verbrennungskraftmaschinen) című könyve (Springer Verlag, 1962) 41. oldalán. A kedvező működés követelményei által meghatározott csőhossz tehát állandó csőkeresztmetszet mellett biztosítandó.

A lengési folyamat egyes szakaszaiban a szívócsőben (rezonanciaQsőben) áramló közeg sebessége irányt vált és a közeg a cső nyitott végén kiáramlik. Ezzel a kiáramló levegősugár kinetikai energiája elvész. A gyakorlatban eddig nem volt mód e veszteségek csökkentésére.

Az állandó keresztmetszetű szívócsőszakaszhoz - annak meghosszabbításaként — elméletileg kapcsolható ugyan olyan, a nyitott csővég felé bővülő csőszakasz - díffuzor —, mely lehetővé tenné a veszendőbe menő kinetikai energia egy részének visszanyerését, de ennek hossza tovább növelné a szívócső egyébként is kellemetlenül nagy hosszát. A bővülő csőszakasz által okozott hossznövekedés lehetetlenné tenné a szívócsövek, ill. a teljes frissgáz-ellátó rendszer konstruktív elhelyezését a motor mellett rendelkezésre álló térben. A gyakorlatban ezért ilyen megoldások nem kerültek alkalmazóra.

Ismertek továbbá olyan belsőégésű dugattyús motorok is, melyeknél a frissgáz ellátást javító frissgázrendszer úgy van kialakítva, hogy a hengerek meghatározott csoportjának szívónyílása és a rezonanciacső közé meghatározott térfogatú tartály — rezoná torta rtály - van beépítve, pl. 161 323 sz. magyar, 1 935 155 sz. NSZK szabadalmi leírások szerinti megoldásoknál. Az ilyen frissgázrendszert rezonanciarendszernek, magát a feltöltési eljárást pádig rezonanciafeltöltésnek nevezik. A rezonanciafeltöltés nemcsak szívásos motorokon alkalmazható előnyösen, mivel a rezonancia-frissgázrendsz^r megfelelő feltöltő berendezés és a motor közé építve is hatásos. Ez utóbbi feltöltési megoldás, kombinált feltöltés elnevezés alatt vált ismertté.

A rezonanciarendszerben áramló közeget a rezonátortartályhoz kapcsolt azon motorhengerek csoportjának szakaszos szívása gerjeszti, melyek szívási ütemei egymást jelentősen nem fedik át. Amenynyiben a gerjesztés frekvenciája megegyezik a rezonanciarendszer önlengésszámával, a frissgázrendszerben rezonancia alakul ki, s a felfokozott gázlengések jelentős mértékben feltöltik a motor hengereit.

A rezonanciarendszer egyes elemeinek meghatározott méretarányai mellett a gázlengések nemcsak annál a motorfordulatszámnál fokozzák a hengerek feltöltését, ahol a rezonancia kialakul, hanem széles motorfordulatszám-tartományban hatásosak, pl. 330 506 sz. osztrák, 1 400 059 sz. angol szabadalmi leírások szerinti megoldásoknál, bár a legnagyobb feltöltési hatás a rezonanciánál alakul ki. A rendszer előnyös tulajdonsága, hogy a rezonancia nemcsak nagy motorfordulatszámra állítható be, hanem a rezonanciarendszer önlengészszámának megfelelő megválasztásával egészen alacsony motorfordulatoknál is javítható a frissgázellátás anélkül, hogy a rendszer a motor működését Hagy fordulatoknál károsan befolyásolná:

A rezonanciaréndszerben áramló közeg önlengésszáma — a szívócső feltöltéstől eltérően — Hpmcsak az állandó keresztmetszetű rezonanciacső hosszától, hanem annak keresztmetszetétől és a rezonáló tér térfogatától is függ, mint azt F. Anisits és F. Spinnler: „A kombinált feltöltés fejlesztése az új D4KT típusú Saurer jármű diesel motoron” (Entwicklung dér Kombinierten Aufladung am neuen Saurer-Fahrzeugdieselmotor D 4KT) című, 3,7. MTZ folyóirat 1978. évi 10. számában közölt cikkében kifejti. A kívánt önlengésszám megvalósí-21

188 702 tásához szükséges, valamint a kedvező működés által megkívánt méretek, ill. méretarányok (lásd pl. 330 506 sz. osztrák szabadalmi leírás) betartása azonban olyan megkötöttségekkel jár, melyek megnehezítik a rezonanciarendszer konstruktív kialakítását, annak a motor környezetében rendelkezésre álló térben való elhelyezését, beépítését. A meghatározott méretű rezonátortartályok, de különösen rezonanciacsövek konstruktív elhelyezése a gyakorlati alkalmazás egyik alapfeltételévé vált, mely- 1 nek megoldására születtek kétségtelenül hasznos elgondolások, pl. 173 034 sz. 175 875 sz. magyar, valamint 4 064 696 sz. USA szabadalmi leírások szerinti, vagy az azokhoz hasonló DE-2831 985 NSZK Offenlegungsschrift) szerinti. Bár az említett 1 szerkezetek kedvezően használják ki a soros hathengeres motor mellett rendelkezésre álló teret, egyik megoldás sem tud azon a tényen változtatni, hogy a kedvező működés által megszabott méretek meglehetősen nagyok. Ezáltal pedig még az előnyös ² elrendezésű konstrukciók helyigénye is nagy, ami sok esetben akadályát képezheti a gyakorlati alkalmazásnak.

A találmány létrehozásánál célunk éppen ezért a belsőégésű dugattyús motor frissgázellátó rezonan-² ciarendszere említett beépítési, elhelyezési nehézségeinek megszüntetése, ill. olyan belsőégésű dugatytyús motor kialakítása, melynek rezonancia-frissgázrendszere még csökkentett beépítési méretek ₃ mellett is hatásosan javítja a motor frissgázellátását. A találmány további célja a rezonanciarendszer, ezzel együtt pedig a motor súlyának, valamint gyártási költségeinek csökkentése.

A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy ₃ a rezonanciarendszer beépítési méretei az előzőekben hivatkozott méretarányok betartása mellett leghatékonyabban akkor csökkenthetők, ha csökkentjük a rezonanciacsö keresztmetszetét, mivel így nemcsak maga a keresztmetszet lesz kisebb, de a 4 hatásos működés által megkívánt méretarányok betartásához kisebb csőhossz és/vagy kisebb rezonáló térfogat is elegendő, bár a rezonanciacső keresztmetszetének határt szab a csőből kiáramló gázsebesség, ill. kinetikai energia nagysága, ami a 4 csőből tartályba való kiáramlás során lényegében megsemmisül, ami adott esetben elviselhetetlen mértékben megnöveli a rezonanciarendszer áramlási veszteségeit.

A találmányunk célkitűzését azáltal érjük el, 5 hogy a rezonanciacső átlagos keresztmetszete, ezzel pedig a rezonanciarendszer valamennyi meghatározó és a beépíthetőség szempontjából lényeges mérete a rezonanciacsöben ide-oda nagy sebességgel áramló frissgáz áramlási veszteségeinek növekedése nélkül is, jelentősen csökken, amennyiben a rezonanciacső keresztmetszetét a cső teljes hossza mentén nem azonos, hanem a csővégektől távolodva növekvő mértékben csökkentjük, vagyis a csővégek felé - de legalább a rezonátortartállyal kapcsolódó csővég felé — a keresztmetszet a legkisebb csőkeresztmetszethez viszonyítva bővül, így a bővülő csőkeresztmetszettel lelassíthatjuk a rezonanciacsőben kialakuló gázsebességet és még a csőben , visszanyerhetjük a gázoszlop kinetikai energiájának jelentős részét, — továbbá, ha a csővégből a tartályba kilépő gázsugár akadályoztatás nélkül juthat el a tartály távolabbi részeibe is, mozgásához felhasználva a kilépésnél még rendelkezésre álló kinetikai energia hányadot.

A csővégek felé bővülő keresztmetszet okozta hullámvisszaverődés zavaró hatását - amely a rezonanciacső hosszának nem kívánatos mértékű növelését vonná maga után - úgy szüntetjük meg, hogy a rezonáló tér térfogatát a rezonanciacső térfogatánál lényegesen nagyobbra alakítjuk ki. A viszonylag nagy rezonáló térfogat ugyanis jelentős korlátozás, ütközés, vagy fojtás, tehát hirtelen nyomásnövekedés nélkül képes elnyelni a rezonanciacsőből beáramló gáztömeget. így a csővégen nem jön létre olyan erőteljes, meghatározó jellegű hullámvisszaverődés, mint pl. a szívócsőfeltöltésnél, ahol a csőben áramló gázoszlop közvetlenül, rezonátortartály közbeiktatása nélkül érintkezik a henger szívónyílásával. A kismértékű, gyenge hullámvisszaverődés még változó csőkeresztmetszet esetén sem gyakorolt meghatározó hatást a rendszer önlengésszámára, mely így továbbra is a teljes csőhossz - beleértve a bővülő keresztmetszetű csőszakaszok hosszát is - az átlagos csőkeresztmetszet és a rezonáló térfogat függvénye marad. így ellet tétben az eddig ismert megoldásokkal - a csővégek felé bővülő csőszakaszok hosszával nem kell megnövelni a kedvező működés által meghatározott csőhosszat.

A találmány belsőégésű dugattyús motor a frissgázellátást javító rezonancia-frissgázrendszerrel, mely frissgázrendszemek legalább egy, a meghatározott motorhengerek csoportjának szívónyílásaival egyenként legfeljebb n/1500 - méterben kifejezett - hosszúságú (ahol n a motor névleges percenkénti fordulatszáma) összekötő frissgázvezetékeken keresztül kapcsolódó rezonátortartálya, a rezonátortartályhoz kapcsolódó legalább egy rezonanciacsöve van, a rezonanciacső keresztmetszete legalább a rezonátortartály oldali csőve közelében a rezonátortartály irányában bővülőén van kialakítva és a rezonátortartállyal kapcsolódó csővégnek a cső középvonalára merőleges síkban fekvő keresztmetszete legalább 1,2-szerese a rezonanciacső legkisebb keresztmetszetének, a rezonátortartállyal kapcsolódó csővég és az azzal szemben fekvő tartályfal közötti távolság a cső középvonalának meghosszabbításában mérve nagyobb, mint a kapcsolódó csővég keresztmetszetével azonos keresztmetszetű kör átmérője, a rezonanciacső térfogatának legalább 2,5-szöröse a rezonáló tér térfogata, amit a rezonátortártály térfogatának, az erre csatlakozó frissgázvezetékek térfogatának és a rezonátortartállyal a lengési ciklus időtartama alatt nyitott szívónyílás(ok)on keresztül közlekedő henger/ek egy lengési ciklusra vonatkoztatott átlagos térfogatának összege képez.

A találmány szerinti belsőégésű dugattyús motor célszerű kiviteli alakjánál a rezonanciacső keresztmetszete a rezonátortartállyal ellentétes csővég közelében a rezonátortartálytól távolodó irányban

188 702 bővülőén van kialakítva és a rezonátortartálytól távolabbi csővégnek a cső középvonalára merőleges síkban fekvő keresztmetszete legalább 1,2-szerese a rezonanciacső legkisebb keresztmetszetének.

A találmány szerinti belsőégésű dugattyús motor további célszerű kivitelének egynél több rezonátortartálya van, mivel a hengerek több hengercsoportra vannak osztva, és azok mindegyikének legalább egy kapcsolódó rezonanciacsöve van, a rezonanciacsöveknek a rezonátortartályból távolabbi csővége kiegyenlítőtartályba torkolló csővég, valamint az ezzel szemben fekvő tartályfal közötti távolság a cső középvonalának meghosszabbításában mérve nagyobb, mint a kapcsolódó csővég keresztmetszetével azonos keresztmetszetű kör átmérője.

A találmány szerinti belsőégésű dugattyús motor további célszerű kiviteli alakjánál a kiegyenlítő tartály feltöltő berendezés nyomó oldalával van összekapcsolva.

Találmányunkat részletesen belsőégésű dugatytyús turbófeltöltéses négyütemű hathengeres, frissgázellátást javító rezonancia-rendszerre! rendelkező motor kiviteli példáján az 1., 2. és 3. sz. ábrák segítségével mutatjuk be, ahol az

1. ábra négyütemű soros elrendezésű turbófeltöltéses hathengeres belsőégésű dugattyús motort a hengerek kitöltését javító, illetve fokozó frissgázrezonancia rendszerrel mutatja be metszetben, a

2. ábra az 1. ábra szerinti belsőégésű dugattyús motor frissgázrezonauciarendszerének részletét, a rezonátortartálynak és a rezonanciacsőnek a kapcsolódó szakaszát metszetben, felnagyítva, a

3. ábra az 1. ábra szerinti belsőégésű dugattyús motor frissgázrezonancia rendszerének részletét, a rezonanciacsőnek és a kiegyenlítő tartálynak a kapcsolódását metszetben felnagyítva mutatja.

Az 1. ábra szerinti belsőégésű dugattyús motor négyütemű, soros elrendezésű hathengeres, melynek 1 — 6 hengereiben 7—12 dugattyúk vannak elrendezve a szokásos 1 —5-3-6-2-4 gyújtási sorrendnek megfelelően. Az 1-6 henger rendre 13—18 szívónyílásokkal van ellátva, melyekre az 1 — 6 hengerek frissgázellátását javító rezonancia-frissgázrendszer csatlakozik. A motor összlökettérfogata 12 liter, igy az 1 — 6 hengerek hengerenkénti térfogata 2 liter, névleges motorfordulatszám 200 f/min. A négyütemű működésmód és az említett gyújtási sorrend következtében az I, 2 és 3, valamint a 4, 5 és 6 hengerekből képzett két csoporton belül a gyújtásköz 240° főtengely elfordulási szög. A 13-18 szívónyílások nyitvatartási szöge 240°-ra van választva, így az 1-3, illetve

4—6 hengerekből képzett csoportokon belül az egyes 1-3, illetve 4-*3 hengerekből képzett csoportokon belül az egyes 1 — 3, illetve 4 — 6 hengerek szívási periódusai egymást nem fedik át. Ez lehetővé teszi, hogy az 1 — 3 hengerek 13— 15 szívónyílásai rendre 19 — 21 összekötő frissgázvezetékekkel a 31 rezonátortartáiyra, a 4 —6 hengerek 16-18 szívónyílásai rendre 22 — 24 összekötő frissgázvezetékekkel a 32 rezonátortartályra vannak kapcsolva. A 19-24 összekötő frissgázvezetékek hossza a 13— 18 szívónyílásoktól a 31, illetve 32 rezonátor4 tartályba torkolló 25 - 30 keresztmetszetükig mérve 0,2 méterre van választva, tehát az kisebb mint az n/1500 =1,46 m feltételből adódó érték, ahol n = 220 f/min névleges motorfordulatszám, az 1500 kísérleti állandó.

A 31 rezonátortartálynak a 19 — 21 összekötő frissgázvezetékei csatlakozó 25-27 keresztmetszeteit befogadó 49 tartályfalával szembenfekvően helyezkedik el a 33 rezonanciacső csatlakozó 35 csővége. A 32 rezonátortartálynak a 22 — 24 összekötő frissgázvezetékei csatlakozó 28 — 30 keresztmetszeteit befogadó 50 tartályfalával szembenfekvően helyezkedik el a 34 rezonanciacső csatlakozó 36 csővége. A 31 rezonátortartályhoz a rezonátortartályoldali 35 csővégen keresztül a 33 rezonanciacső, míg a 32 rezonátortartályhoz a rezonátortartályoldali 36 csővégen keresztül a 34 rezonanciacső van csatlakoztatva. A 33, 34 rezonanciacsöveken a 31, 32 rezonátortartálytól távolabbi 37 és 38 csővége a 39 kiegyenlítötartályba torkollik, amely a 40 beömlő nyíláson és a 41 összekötő csövön keresztül a 42 feltöltő berendezés 42a nyomó oldalához kapcsolódik. Az ábrán a 42 feltöltő berendezés kipufogó gázturbinás turbótöltőként van kiképezve. Hasonlóképpen alkalmazható azonban egyéb rendszerű és működésmódú feltöltő berendezés is.

Az 1 — 3 hengerek periodikus szívóhatása a 19 — 22 összekötő frissgázvezetékeken keresztül a 13-15 szívónyílásaikra kapcsolt 31 rezonátortartályból és az ahhoz kapcsolódó 33 rezonanciacsőből képzett rezonancia-frissgázrendszerben áramló frissgázt lengésekre gerjeszti. Tekintettel arra, hogy a 31 rezonátortartályra kapcsolt 1 — 3 hengerek gyújtás köze 240° főtengely elfordulási szög, a 7-9 dugattyúk szívóhatása is 240°-onként követi egymást, tehát a gerjesztett gázlengéseknél egy-egy lengési ciklus tartama is 240° szögelfordulásnak felel meg a pillanatnyi motorfordulatszámtóí függetlenül. A 240° szögtartamon keresztül nyitott 13— 15 szívónyílás, tehát éppen egy teljes lengési ciklus során van nyitva, ezért ilyen esetekben egy-egy lengési ciklus folyamán a 31 rezonátor tartállyal mindig csak egy közeledik a három 1 — 3 henger közül. Az ábrázolt időpillanatban pl. a 31 rezonátortartállyal a nyitott 13 szívónyíláson keresztül az 1 henger közlekedik.

Ezesetben pl. a 31 rezonátortartállyal az éppen nyitott 13 szívónyíláson keresztül közlekedő 1 henger egy teljes lengési ciklusra vonatkoztatott la átlagos térfogata megegyezik a 13 szívónyílás kinyitásától lezárásáig terjedő 240° szögelfordulás során képződő pillanatnyi hengertérfogatok egyszerű algebrai átlagával.

Az ábrázolt időpillanatban a 32 rezonátortartállyal a nyitott 17 szívónyíláson keresztül az 5 henger közlekedik. Ezesetben a 32 rezonátortartállyal az éppen nyitott 17 szívónyíláson keresztül közlekedő 5 henger egy teljes lengési ciklusra vonatkoztatott 5a átlagos térfogata megegyezik a 17 szívónyílás kinyitásától lezárásáig terjedő 240’ szögelfordulás során képződő pillanatnyi hengertérfogatok egyszerű algebrai átlagával.

Amennyiben a 13 szívónyílás nyitvatartását rövi-4ι

188 702 debbre választjuk, mint egy lengési periódus tartama, pl. esetünkben 240° helyett csak 200° szögelforduláson keresztül maradna nyitva a 13 szívónyílás kinyitásától lezárásig terjedő 200° elfordulási szögtartam során kialakuló pillanatnyi hengertérfoga- 5 tót kellene figyelembe venni, hiszen a fennmaradó 40° elfordulási szögtartam alatt a 31 rezonátortartállyal az 1 henger a 13 szívónyíláson keresztül nem közlekedik.

A gyakorlati alkalmazások során előfordulhat 10 olyan eset is, hogy a 13—18 szívónyilások nyitvatartási tartama hosszabb, mint egy lengési ciklus. Kiviteli példánknál ez akkor fordulhat elő, ha a 13 — 18 szívónyílások 240° szögtartamon túl is nyitva vannak. Amennyiben pl. 260° nyitvatartási tar-¹⁵ tamot választunk, 20°-os átfedés jön létre az egyes 1 - 6 hengerek szívási periódusai között. Az átlagos hengertérfogat meghatározásánál ilyen esetekben figyelembe kell venni, hogy a 20°-os átfedés során, mivel a 13 — 15, ill. 16—18 szívónyilások közül egy- ²⁰ idejűleg kettő-kettő van nyitva, az 1 — 3, ill. 4 — 6 hengerek közül kettő-kettő közlekedik egyidejűleg kettő-kettő van nyitva, az 1-3, ill. 4-6 hengerek közül kettő-kettő közlekedik egyidejűleg a 31, ill. ₂g 32 rezonátor tartállyal.

Az előzőek szerint értelmezett la átlagos hengertérfogat, a 19 összekötő frissgázvezeték 19a térfogata, továbbá az éppen zárt 14 és 15 szívónyílások mellett is a 31 rezonátortartállyal közlekedő 20 és 30 21 összekötő frissgázvezetékek 20a és 21a térfogata, valamint a 31 rezonátortartály 31a térfogata együttesen rezonáló teret képez. Az la, 19a, 20a,

21a és 31a térfogatok összegeként értelmezett rezonáló tér V térfogata kiviteli példánkban 10 liter. 35

Hasonlóan az 5a átlagos hengertérfogat, a 23 összekötő frissgázvezeték 23a térfogata, továbbá az éppen zárt 16 és 18 szívónyílások mellett is a 32 rezonátortartállyal közlekedő 22 és 24 összekötő frissgázvezetékek 22a és 24a térfogata, valamint a 40 32 rezonátortartály 32a térfogata együttesen rezonáló teret képez. Az 5a, 22a, 23a, 24a és 32a térfogatok összegeként értelmezett rezonáló tér V térfogata a fentivel egyezően 10 liter.

A 31 rezonátortartállyal összekapcsolt 33 rezo- ⁴⁵ nanciacső, valamint a 32 rezonátortartállyal összekapcsolt 34 rezonanciacső úgy van kiképezve, hogy azoknak középső minimális keresztmetszetű 43, illetve 44 csőszakasza van, a minimális 43a, ill. 44a csőkeresztmetszet számszerű értéke példánkban 16 ⁵ cm². A 33 és 34 rezonanciacsöveknek mindkét végükön a 35, 37, ill. 36, 38 csővégek felé bővülőén elrendezett 45,47, ill. 46,48 bővülő keresztmetszetű csőszakaszai vannak. így a 33 rezonanciacső mini- ₅₅ malis keresztmetszetű 43 csőszakaszához a 45 bővülő keresztmetszetű csőszakasz van kapcsolva, minek következtében a 31 rezonátortartállyal öszszekapcsolt 35 csővég 35a keresztmetszete nagyobb, mint a minimális keresztmetszetű 43 csősza- θο kasz 43a keresztmetszete. A 31 rezonátortartállyal ellentétes 37 csővég közelében hasonló a kialakítás, a 43 csőszakaszhoz a 31 rezonátortartálytól távolodó irányban bővülőén elrendezett 47 bővülő keresztmetszetű csőszakasz van kapcsolva, minek kő- 65 vetkeztéfcen a 37 csővég 37a keresztmetszete nagyobb, mint a minimális keresztmetszetű 43 csőszakasz 43a keresztmetszete.

A 31 rezonanciacső keresztmetszeti felbővülésétől elvárt kedvező hatásra akkor számíthatunk, ha a 35a, illetve 37a keresztmetszetek nagysága legalább 1,2-szöröse a minimális 43a csőkeresztmetszetnek. Célszerű azonban ezt meghaladó keresztmetszet-bővülést választani a legkedvezőbb hatás elérése érdekében. Példánkban a 35a, ill. 37a keresztmetszetek 1,6-szor nagyobbak a 43a csőkeresztmetszetnél, számszerű értékük 25,6 cm².

Ugyanezen méretekkel, illetve méretarányokkal rendelkezik a 34 rezonanciacső 36 és 38 csővégének 36a, ill. 38a keresztmetszete, melyeket a 46, ill. 48 bővülő keresztmetszetű csőszakaszok kötnek össze a minimális 44a csőkeresztmetszettel rendelkező 44 csőszakasszal.

A 33 és 34 rezonanciacsöveknek a 35 és 37, ill. 36 és 38 csövek közötti hosszát (beleértve a 45 és 47, ill. 36 és 48 bővülő keresztmetszetű csőszakaszok hosszait is) úgy választottuk meg, hogy a rezonancia-frissgázrendszer feltöltést javító legnagyobb halasát a névleges motorfordulatszám felénél kisebb motorfordulatszámnál szolgáltatja, ami kiviteli példánkban 1000 f/min. Az 1 — 3, ill. 4 — 6 hengerek szívási periódusainak gerjesztő frekvenciájával, tehát ezen kiválasztott motorfordulatszámon jön létre rezonancia a frissgázrendszerben. Ehhez a követelményhez 33, ill. 34 rezonanciacső hossza 0,73 méterre adódik, 33a, ill. 34a térfogata az említet! 43a, ill. 44a, 35a, 37a, ill. 36a, 38a keresztmetszetek mellett 1,2 liter. A 45, 47, ill. 46, 48 bővülő keresztmetszetű csőszakaszok egyenesalkotójú kúposak. így a rezonáló tér V térfogata 8,4-szer nagyobb a 33, ill. 34 rezonanciacső 33a, ill. 34a térfogatánál.

Kedvező frissgázáramlás biztosítása érdekében a 31 rezonátortartály úgy van kialakítva a 33 rezonanciacső 35 csővégének becsatlakozásánál, hogy a 33 rezonanciacsö 55 középvonalának meghoszszabbitásában mérve a szembenfekvő 49 tartályfal és a 35 csővég 55 középvonalra merőleges csatlakozó köralakú 35a keresztmetszete között az 56 távolság nagyobb, mint a 35a keresztmetszet átmérője, példánkban 0,08 méter.

Hasonlóan a 32 rezonátortartály úgy van kialakítva, hogy a 34 rezonanciacső 55 középvonalának meghosszabbításában mérve a szembenfekvő 49 tartályfal és a 36 csővég 55 középvonalra merőleges csatlakozó köralakú 36a keresztmetszete között az 56 távolság nagyobb, mint a 36a keresztmetszet átmérője, példánkban 0,08 méter.

Kedvező frissgázáramlás biztosítása érdekében a 39 kiegyenlitőtartály úgy van kialakítva a 33 rezonanciacső 37 csővégének becsatlakozásánál, hogy a 33 rezonanciacső 55 középvonalának meghoszszabbításában mérve a szembenfekvő 51 tartályfal és a 37 csővég 55 középvonalra merőleges csatlakozó köralakú 37a keresztmetszete között az 57 távolság nagyobb, mint a 37a keresztmetszet átmérője, példánkban 0,08 méter.

Hasonlóan úgy van kialakítva a 39 kiegyenlítő5

188 7Ö2 tartály a 34 rezonanciácső 38 csővégének becsatlakozásánál, hogy a 34 rezonanciacső 55 középvonalának meghosszabbításában mérve a szembenfekvő 51 tartály fal és a 38 cső vég 55 középvonalra merőleges csatlakozó köralakú 38a keresztmetszete között az 57 távolság nagyobb, mint a 38a keresztmetszet átmérője, példánkban 0,08 méter.

« A 2. ábra a 33 rezonanciacső és a 31 rezonátortartály csatlakozását felnagyítva, az 1. ábra szerintitől eltérő tartályformával mutatja be. Sem a 35 csővég, sem a szembenfekvő 49 tartályfal nem merőleges a 33 rezonanciacső 55 középvonalára. A 35 csővég 54 lekerekítéssel van kiképezve, melyet a méretek megállapításánál figyelmen kívül hagyunk, a 35 csővéget az azt befogadó 31 rezonátortartály falának és a 45 bővülő keresztmetszetű csőszakasz alkotói áthatási vonaláig értelmezzük, melyből a legszélső pontokat az 52 és 53 metszéspontok képezik. A 35 csővég keresztmetszeteként az 55 középvonalra merőleges, 52 metszésponton áthaladó síkban fekvő 35a keresztmetszetét értjük. A 35 csővég és a 49 tartályfal közötti 56 távolságot a 33 rezonanciacső 55 középvonalának a 49 tartályfallal és az 52 és 53 metszéspontokat összekötő egyenesével képzett metszéspontjai közötti távolságként értelmezzük.

A 3. ábra a 39 kiegyenlítő tartály és a 33 rezonanciacső csatlakozását felnagyítva mutatja be. A 37 csővég 58 lekerekítéssel van kiképezve, melyet a méretek megállapításánál figyelmen kívül hagyunk, a 37 csővéget az azt befogadó 39 kiegyenlítő tartály falának és 47 bővülő keresztmetszetű csőszakasz alkotói áthatási vonaláig értelmezzük, amit az 59 metszéspont jelez.

A 19-24 összekötő frissgázvezetékek alkalmazása a rendszer működésének nem szükséges feltétele, lehetséges olyan konstrukció is, ahol a 13 és 25, illetve a 14 és 26, illetve a 15 és 27 szívónyílások és keresztmetszetek egybeesnek, így a 31 rezonátortartály közvetlenül kapcsolódik az 1 — 3 hengerek 13-15 szívónyílásaira, ugyanígy a 32 rezonátortartály közvetlenül kapcsolódik a 4-6 hengerek 16—18 szívónyílásaira.

Kiviteli példánktól eltérve nem feltétlenül szükséges, hogy a 45,46,47 és 48 bővülő keresztmetszetű csőszakaszoknál a keresztmetszet folytonosan bővüljön, előnyös szerkezeti megoldások adódhatnak, ha több bővülő szakaszból jön létre a keresztmetszet teljes növekedése, mely bővülő szakaszok .közé állandó keresztmetszetű szakaszok vannak közbeiktatva. Ugyanosak előnyös lehet, ha a 45,46, 47 és 48 bővülő keresztmetszetű csőszakaszok keresztmetszeti felbővülése nem tart közvetlenül a 35,, 36, 37, ill. 38 csővégekig, hanem azok közvetlen közelében a felbővült keresztmetszet közel állandó értéken marad, miáltal konstrukciósán és technológiailag egyszerűbbé válik a 33 és 34 rezonanciacső és a 31, illetve 32 rezonátortartály, ill. 39 kiegyenlítő tartály szerkezeti összekapcsolása.

Kiviteli példánktól eltérő töltőberendezés nélküli szívásos motoroknál nem feltétlenül szükséges, hogy a 33 és 34 rezonanciacsövek mindkét, 35 és 37, ill. 36 és 38 csővége azonos kialakítású legyen, ahol a 33 és 34 rezonanciacsöveknek a 31, ill. 32 rezonátortartálytól távolabbi 37, ill. 38 csővége közvetlenül a környezetbe nyílik, előnyös lehet olyan megoldás is, ahol a 33 és 34 rezonanciacsöveknek csak a 31, ill. 32 rezonátortartályba csatlakozó 35, ill. 36 csővégéhez kapcsolódik 45, ill. 46 bővülő keresztmetszetű csőszakasz. :

Kiviteli példánk szerinti rezonanciafrissgázrend szerrel ellátott feltöltős belsőégésű dugattyús motor a következőképpen működik: az 1 — 3 hengerek szakaszos szívóhatásával létesített gerjesztés következtében periodikus nyomásváltozás, nyomáslengés alakul ki a rezonáló térben, melyet a 31 rezonátortartály 31a térfogata, a 19, 20 és 21 frissgázvezetékek 19a, 20a és 21a térfogatai és a frissgáz lengési ciklusának időtartama alatt — az 1. ábrán bemutatott pillanatnyi helyzetben - nyitott 13 szívónyíláson keresztül közlekedő henger egy lengési ciklusra vonatkoztatott átlagos la térfogatának összege képez. Tekintve, hogy a rezonáló tér legtávolabbi pontjai - a 31 rezonátortartály és az la henger egymástól legfeljebb n/1500 hosszúságú összekötő 19 — 21 frissgázvezetékekkel vannak összekapcsolva, a nyomás a rezonáló tér egészében időben azonos módon változik, lényeges fáziseltolódás abban nem alakulhat ki. A periodikus nyomásváltozások, a 31 rezonátortartályban gyorsítják és lassítják a 33 rezonanciacsőben áramló frissgázt. A geijesztés hatására a frissgáz a szivási folyamat első felében felgyorsul és 31 rezonancia tartály felé és a gerjesztés munkája a 33 rezonanciacsőben növeli az áramló fríssgáz kinetikai energiáját. A 33 rezonanciacsőben nagy sebességre felgyorsított frissgáz oszlop a szivási folyamat második felében olyan mértékben tölti fel a rezonáló teret, hogy abban a nyomás jelentősen növekszik, ezzel együtt növekszik az 1 henger fríssgáz töltete is. A 31 rezonanciacső minimális keresztmetszetű 43 csőszakaszában - az ismert megoldásokhoz képest 30 — 70 %-kal kisebb csőkeresztmetszet miatt igen nagy sebességek alakulnak ki, emiatt viszonylag rövid 31 rezonanciacsővel is elérhetjük a működéshez megkívánt kinetikai energia szintet. A minimális keresztmetszetű 43 csőszakaszban kialakuló gázsebességet a 35 csővégnél a 45 bővülő keresztmetszetű csőszakaszban újra lelassítjuk, így az igen jelentős gázsebességet nyomássá alakítjuk vissza még a 31 rezonátortartályba való belépés előtt. A nagy lengési energia szintek létesítéséhez szükséges gázsebesség azért nem megy veszendőbe a 31 rezonátortartályba való belépésnél, hanem jórészt visszanyerhető és így nem növekszik a rezonancia-frissgázrendszer áramlási vesztesége.A 45 és 47 bővülő keresztmetszetű csőszakaszoknál fellépő hullámvisszaverődés zavaró hatását azzal szüntetjük meg, hogy a rezonáló tér V térfogatát lényegesen nagyobbra választottuk a 31 rezonanciacsőben áramló frissgáz térfogatánál, példánkban 8,4-szer nagyobb a rezonáló tér V térfogata. A rezonáló térben tartózkodó, ill. áramló nagy frissgázmennyiség következtében nem jön létre ugrásszerű nyomásváltozás és a 35, ill. 37 csÓvégeken - ezzel együtt a 45, ill. 37 bővülő keresztmetszetű csőszakaszoknál is — elhanyagolható ha-6188 702 tású visszaverődés lép fel. így a nem állandó keresztmetszetű 31 rezonanciacsővel lengési szempontból közel azonos hatás érhető el, mint a korábban ismert állandó keresztmetszetű csövekkel.

A 35 csővégen kilépő, de már lelassított frissgáz fennmaradó kinetikai energiáját is hasznosítjuk a rezonáló tér kitöltésére úgy, hogy a 35 csővéggel szembenfekvő 49 tartályfal a 35 csővégtől kellő távolságban helyezkedik el. így a 35 csővégből kilépő szabad sugár kinetikai energiája elegendő arra, hogy a frissgázt eljuttassa a 31 rezonátortartály távolabbi részeibe is, ahhoz további energiabefektetés — mely veszteségben jelentkezik — nem szükséges. A fellépő hatás fokozódik a 31 rezonanciacső minimális keresztmetszetének csökkentésével. Ennek lehetősége annál nagyobb, minél nagyobb arányú keresztmetszet-bővülést tudunk elérni a 45 bővülő keresztmetszetű csőszakaszban. Mint számos gyakorlati mérés igazolta, jó működés akkor várható, ha a 31 rezonátortartályba torkolló 35 cső vég ²⁰ 35a keresztmetszete legalább 1,2-szerese a 43a minimális csőkeresztmetszetnek, vagy még annál is nagyobb. Kiviteli példánkban 1,6-szoros keresztmetszet-növekedés mellett oly mértékben lehetett a 31 rezonanciacső 43a minimális keresztmetszetét csökkenteni, hogy az egészen alacsony motorfordulatszámra (1000 f/min) hangolt rezonancia eléréséhez mindössze 0,73 méter hosszúságú 33 rezonanciacsőre van szükség. Hasonló eredmény az ismert rezonancia-frissgázrendszerekkel csak mintegy 50 %-kal nagyobb csőhosszal lehetett volna elérni.

A 31 rezonanciacsönél elért méretcsökkenés lehetővé teszi a 31 rezonátortartály 31a térfogatának csökkentését is az ismert megoldásokhoz képest mintegy 30 —40 %-kal. A térfogatcsökkenés nem lehet olyan mértékű, hogy a rezonáló tér V térfogata kisebb legyen, mint a csatlakozó 31 rezonanciacső térfogatának 2,5-szöröse, mivel ilyen esetben a 45 bővülő keresztmetszetű csőszakasznál létrejövő hullámvisszaverődés zavaró hatása már nem kerülhető el. Hasonló működés játszódik le a 4 - 6 hengerek szakaszos szívóhatásával létesített gerjesztés következtében a 22 — 24 frissgázvezetékekben, 32 rezonátortartályban és 34 rezonanciacsőben.

A 37, ill. 38 csővégnél a 33, ill. 34 rezonanciacsőbe a frissgáz a 39 kiegyenlítő tartályból jut, melybe a 45 turbótöltő által szállított frissgáz a 41 összekötő csövön áthaladva a 40 beömlőnyíláson lép be és a 39 kiegyenlítő tartály nagy térfogatával csillapítja a fellépő nyomásingadozásokat.

Claims (4)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Belsőégésű dugattyús motor a frissgázellátást javító rrezonancia frissgázrendszerrel, melynél az egymás szívási periódusait jelentősen át nem fedő hengerek csoportjának szívónyílásaival egyenként legfeljebb n/1500 - méterben kifejezett - hosszúságú (ahol a motor névleges percenkénti fordulatszáma) összekötő frissgázvezetékeken keresztül kapcsolódó rezonátortartálya, ehhez kapcsolódó legalább egy frissgázt vezető rezonanciacsöve van, azzal jellemezve, hogy a rezonanciacső (33, 34) legalább a rezonátortartály (31, 32) oldali csővég (35, 36) közelében a rezonátortartály (31, 32) irányábanm bővülő keresztmetszetű csőszakasszal (45, 46) van kialakítva és a rezonátortartállyal (31, 32) kapcsolódó csővégnek (35, 36) a rezonanciacső (33, 34) középvonalára (55) merőleges síkban fekvő keresztmetszete (35a, 36a) legalább 1,2-szerese a rezonanciacső (33, 34) legkisebb keresztmetszetének (43a, 44a), a rezonátortartállyal (31, 32) kapcsolódó csővég (35,36) és az azzal szembenfekvő tartályfal (49, 50) közötti távolság (56) a rezonanciacső (33, 34) középvonalának (55) meghosszabbításában mérve nagyobb, mint a kapcsoló csővég (35, 36) keresztmetszetével (35a, 36a) azonos keresztmetszetű kör átmérője, a rezonanciacső (33, 34) térfogatának (33a, 34a) legalább 2,5-szőröse a rezonáló tér (la, 19a, 20a, 2!a, 31a, ill. 5a,22a, 23a, 24a, 32a) térfogata (V), amit a rezonátortartály (31, ill. 32) térfogatának (31a, ill. 3a), az erre csatlakozó frissgázvezetékek (19, 20, 21, ill. 22, 23 24) térfogatának (19a, 20a, 21a, ill. 22a, 23, 24a) és a rezonátortartállyal (31, 32) a frissgáz lengési ciklusának időtartama alatt nyitott szívónyílás(ok)on (13, ill. 17) keresztül közlekedő henger/ek (1,5) egy lengési ciklusra vonatkoztatott átlagos térfogatának összege képez.
2. 2. Az 1, igénypont szerinti belsőégésű dugattyús motor kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a rezonanciacső (33, 34) a rezonátortartállyal (31, 32) ellentétes csövég (37, 38) közelében a rezonátortartálytól (31,32) ótávolodó irányban bővülő keresztmetszetű csőszakasszal (47, 48) van kialakítva és a rezonátortartálytól (31, 32) távolabbi csövégnek (37, 38) a rezonanciacső (33, 34) középvonalára (55) merőleges síkban fekvő keresztmetszetek (37a, 38a) legalább 1,2-szerese a rezonanciacső (33, 34) legkisebb keresztmetszetének (43a, 44a).
3. 3. Az 1 - 2. igénypont bármelyike szerinti belsőégésű dugattyús motor kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy az egyes hengercsoportok (1, 2, 3, ill. 5, 6, 7) rezonátortartályaira (31, ill. 32) kapcsolódó egyes rezonanciacsövek (33, 34) a rezonátortartálytól (31, 32) távolabbi csővégei (37, 38) kiegyenlítő tartályba (39) torkolló csővég (37, 38) és az azzal szembenfekvő tartályfal (51) közötti távolság (57) a rezonanciacső (33, 34) középvonalának (55) meghosszabbításában mérve nagyobb, mint a betorkolló csővég (37, 38) keresztmetszetével (37a, 38a) azonos átmérőjű kör keresztmetszete.
4. 4. A 3. igénypont szerinti belsőégésű dugattyús motor kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a kiegyenlítő tartály (39) feltöltő berendezés (42) nyomó oldalára (42a) van kapcsolva.