Przedmiotem wynalazku jest sposób przygotowania mieszanki z paliwa cieklego w tlokowym silniku spalinowym oraz silnik o wewnetrznym spalaniu mieszanki powstalej tym sposobem* Znany z opisu patentowego RFN nr 1 576 009 sposób przygotowania mieszanki palnej pole* ga na wtryskiwaniu do jednego cylindra strumienia paliwa calkowicie lub czesciowo rozpylone¬ go goracymi gazami o wysokim cisnieniu, pobieranymi z przestrzeni roboczej innego cylindra.Gaz sprezany lub rozprezany w innym cylindrze doprowadzony jest do rozpylacza umieszozonego w rurze ssacej lub komorze spalania.Znane sa równiez rozwiazania, w których mieszanka palna powstaje w wyniku doprowadzenia do komory spalania rozpylonego w strumieniu sprezonego powietrza paliwa cieklego* Przykladem tego typu rozwiazan sa silniki z zaplonem samoczynnym,przedstawione w czasopismie zachodnio- niemieckim "Motorteohnlsche Zeitschrift" nr 9 z 1971 roku, na stronach 306 do 311. Strumien sprezonego powietrza uzyskiwany jest w tych silnikach w wyniku specyficznego uksztaltowania denka tloka i glowioy* Wystep na denku tloka wprowadzony jest w zakresie zwrotu zewnetrznego w odpowiadajaca mu geometryczule wneke glowicy* Oprócz komory spalania zawartej miedzy wne¬ ka i wystepem wydzielona zostaje komora przetlaczania, ograniczona powierzchniami cylindra oraz denka tloka 1 glowicy w zakresie miedzy srednica robocza i wystepem. Komora spalania i przetlaozania polaczone sa kanalem prowadzonym w glowicy, w którym zabudowany jest rozpylacz paliwa* Pod konleo suwu sprezania, w zakresie zwrotu zewnetrznego, wystepujaoa róznica cis¬ nien w komoraoh powoduje przeplyw powietrza przez kanal, wyplyw i wprowadzenie paliwa do ko- mory spalania w strumieniu przetlaczanego powietrza. Glównym calem przedstawionych powyzej rozwiazan byto wyeliminowanie skomplikowanej, drogiej pompy wtryskowej oraz polepszenie roz¬ pylania paliwa*2 136 798 Przedstawiono powyzej rozwiazanie z przetlaczaniem ladunku w zakresie zwrotu zewnetrz¬ nego wykorzystuje równiez silnik z zaplonem iskrowym wedlug patentu RFN nr 2 306 230* W celu spalania mieszanek ubogicli oraz zmniejszenia toksycznosci spalin, w przetlaczany przez ka¬ nal ladunek wtryskuje sie paliwo tworzac bogata mieszanke palna, której strumien kierowa¬ ny jest na swisoe zaplonowa, Wlasoiwe rozpylenie paliwa wymaga stosowania wysokiego cis¬ nienia uzyskiwanego z ukladu zasilania opartego o pompe wtryskowa* Znane sa takze rozwiazania, w których w oelu pelnego odparowania paliwa, mieszanke palna podgrzewa sie cieplem gazów spalinowych. Opis patentowy RFN nr 2 559 723, przedsta¬ wia silnik z zaplonem iskrowymi którego swieca zaplonowa zainstalowana jest w wyodrebnio¬ nej z przestrzeni roboczej wstepnej komorze spalania. V gazniku tworzone sa dwie, jakoscio¬ wo rózne mieszanki, z których mieszanka bogata doprowadzana jest odrebnym kanalem przez sterowany zawór do komory wstepnej, a mieszanka uboga przez zawór ssacy do przestrzeni ro¬ boczej, solana obu kanalów ssacych, w miejscu zmiany kierunku przeplyna strumieni miesza¬ nek, jest konstrukcyjnie wykonana jako wspólna z kanalem wylotowym gazów spalinowych, spel¬ niajac w ten sposób funkcje wymiennika ciepla.Rozwiazanie wedlug wynalazku ma zapewnic wysoka sprawnosc pracy tlokowego silnika spa¬ linowego, uzyskana rozwiazaniem prostym, tanim oraz spelniajacym warunki spalania zupelne¬ go* V tym oelu opracowano nowy sposób przygotowania mieszanki palnej* Paliwo rozpylane w strumieniu gazów spalinowych na przyklad zasysanych z kanalu wylotowego silnika, tworzy niepalna mieszanke paliwo-gazy spalinowa, która doprowadza sie pod niskim cisnieniem w okresie ssania lub wymiany ladunku do odrebnej przestrzeni zasobnikowej* V przestrzeni za¬ sobnikowej mieszanka paliwo-gazy spalinowe zostaje nastepnie wypórowo, bez zmieszania, sprezona powietrzem naplywajacym z przestrzeni roboczej. Wyporowe sprezenie uzyskuje sie w wyniku laminarnego naplywu powietrza do przestrzeni uksztaltowanej w sposób nie powodujacy zawirowan gazu* Cuemlozne rozgraniczenie fazy powietrza i fazy mieszanki paliwo-gazy spalinowe przy jednoczesnie duzym schlodzeniu*wewnetrznym parowania znacznej dawki paliwa w niewielkiej ilosoi spalin daje warunki wykluczajace samozaplon nawet przy wysokich stopniach spreza¬ nia* Przed zwrotem zewnetrznym tloka, w momencie ustalonym za wlasciwy dla zaplonu, ladu¬ nek przestrzeni zasobnikowej zostaje w wyniku róznicy cisnien przetloczony do komory spa¬ lania, gdzie mieszany z powietrzem tworzy palna mieszanke i ulega spaleniu.Tlokowy silnik spalinowy przygotowujacy mieszanke palna wedlug wynalazku wykorzystu¬ je uksztaltowanie tloka i glowicy wydzielajace w zakresie zwrotu zewnetrznego komore spa¬ lania i komore przetlaczania* Dodatkowo posiada wyodrebniona przestrzen zasobnikowa laczo¬ na okresowo przez meohanizm okresowo odoinajaoy z kanalem gazów spalinowych zawierajacym urzadzenie rozpylajace paliwo* Przestrzen zasobnikowa polaozona jest prze&otowo miedzy wydzielanymi w zakresie zwrotu zewnetrznego tloka komorami przetlaczania 1 spalania. Przy usytuowaniu przestrzeni zasobnikowej w glowicy silnika okresowosc zasilania jej mieszanka paliwo-spalinowa dokonuje sie przez mechanizm odcinajacy, który stanowi sterowany cisnie¬ niem zawór Jednokierunkowy. Przestrzen zasobnikowa moze byc równiez ueytuowana w denku tloka 1 w tym przypadku jej przelotowy ksztalt okreslaja otwory wyprowadzone na wystep i na pobooznioe tloka, a funkcje mechanizmu odcinajacego spelnia wspólpraca tloka z wylotem kanalu mieszanki paliwo-spalinowym wyprowadzonym na scianke cylindra.Przedstawione rozwiazania moga by£ wykorzystane zarówno w ozterosuwowym jak i dwusu¬ wowym obiegu praoy silnika* W silnikach dwusuwowych zasilanie przeetrzeni zasobnikowej mieszanka paliwo-spalinowa dokonuje sie ukladem dodatkowyoh kanalów spalinowym 1 powietrz¬ nym, przy wykorzystaniu inicjujacyoh przeplyw wahan olsnienia w komorze podtlokowej, Wy¬ nalazek wykorzystany moze byc w silnikach z zaplonem samoczynnym lub z zaplonem iskrowym* Przedstawione rozwiazanie w prosty sposób umozliwia realizowanie wysokich stopni sprezania bez niekontrolowanego samozaplonu lub detonacji. Wysoka jakosc oraz uwarstwie¬ nie przygotowanej mieszanki palnej daja w wyniku niskie jednostkowe zuzycie paliwa oraz czystosc gazów spalinowych.136 798 3 Pelne zrozumienie -wynalazku umozliwi poznanie kilku przykladowych konstrukcji sil* ników, opartyoh o przedstawiona istote rozwiazania* Na rysunkach silniki zobrazowane sa w ujeciu schematycznym* a poszczególne figury przedstawiaja: fig, 1-silnik czterosuwowy z zaplonem samoozynnym, fig. 2 - silnik czterosuwowy z zaplonen iskrowym o odmiennie uksztaltowanych tloku i glowicy, fig. 3 - silnik dwusuwowy ladowany ze skrzyni korbowej, fig. k - inne rozwiazanie silnika dwusuwowego z zaplonem iskrowym, a fig. 5 - silnik dwu¬ suwowy z przestrzenia zasobnikowa usytuowana w denku tloka.Przestrzen robocza silnika przedstawionego na fig. 1 wyznaczona jest przez cylinder 16, tlok 5 posiadajacy na denku wystep h oraz glowice 17 z wneka 18* Wystep h ksztaltem geometrycznym odpowiada wnece 18 tak, ze skojarzenie ich w zakresie zwrotu zewnetrznego tloka wydziela z przestrzeni roboczej komore spalania 1 oraz komore przetlaczania 2. V glowicy 17 znajduje sie laczaca komory spalania 1 i przetlaczania 2 przestrzen zasobnikowa 3. Uksztaltowanio powierzchni zasobnikowe*j 3 w postaci bryly obrotowej, której tworzaca jest fragmentem paraboli, lagodnie rozszerzajacej sie od strony naplywu sprezonego po¬ wietrza, ma zapewnic laminamy naplyw strumienia powietrza. Do przestrzeni 3 doprowa¬ dzony j/jst boczny kanal zasilajacy 19, polaczony poprzez samoczynny, jednokierunkowy plytkowy zawór 6 oraz gaznik 7 z kanalem wylotowym 8 gazów spalinowych silnika* Podczas suwu ssania, w wyniku róznicy cisnien, do przestrzeni roboczej poprzez kanal ssaoy i'* doprowadzone jest powietrze, natomiast do przestrzeni zasobnikowej 3 przez zawór 6 naplywa rozpylane w gazach spalinowych paliwo z gaznika 7* Przestrzen zasobnikowa 3 stanowi wiec okresowy pojemnik mieszanki paliwo-gazy spalinowe* Scianki przestrzeni 3 sa chlodzone powietrzem z rozbudowanej zebrami 9 powierzchni zewnetrznej przestrzeni zasób* nikowej 3« Narastajace podczas suwu sprezania cisnienia powietrza oddzialywaja na mie¬ szanke paliwo-gazy spalinowa w przestrzeni 3» laminamy naplyw powietrza nie powoduje przemieszczania gazów a jedynie uwarstwione sprezanie mieszanki w przestrzeni 3# Mieszan¬ ka powstala z odparowania paliwa w niewielkiej ilosci, zasadniczo beztlenowyoh spalin*nie atwarza niebezpieczenstwa samozaplonu* Pod koniec suwu sprezania, gdy wystep k zostaje wprowadzony we wneke 18,nastepuje wzrost cisnienia w komorze przetlaczania 2, a w wyniku przedmuoh powietrza przez przestrzen 3 do komory spalania 1* Wprowadzona do komory spa¬ lania 1 mieszanka paliwo—gazy spalinowe miesza sie z goracym powietrzem tworzac mieszan¬ ke palna ulegajaca samozaplonowi* Na fig* 2 przedstawiony jest schemat silnika ozterosuwówego z zaplonem iskrowym, posiadajacy odmienne od poprzedniego uksztaltowanie komór* Wystep k uksztaltowany linio¬ wo wedlug oieoiwy na denku tloka 5 wprowadzany jest w rowkowa wneke 18 1 stanowi rodzaj uszczelnienia labiryntowego miedzy wydzielonymi komorami przetlaczania 2 1 spalania 1* Uksztaltowanie takie powoduje lokalny wzrost cisnienia i zwieksza dynamiozny charakter przedmuchu miedzy komorami. Komora spalania 1 ma ksztalt klinowy 1 posiada swiece zaplo¬ nowa 15 ustalona na kierunku strumienia wyplywajacego z przestrzeni zasobnikowej 3* Oprócz sterowanego zaplonu proces tworzenia mieszanki palnej 1 pracy silnika jest iden¬ tyczny jak w przykladzie poprzednim* Przyklad realizacji wynalazku w zastosowaniu do silnika dwusuwowego ladowanego ze skrzyni korbowej pokazany Jest na fig* 3._Zaeadnicze elementy oraz wydzielane komory sil¬ nika sa takie same jak w poprzednio omówionych silnikach czterosuwowyoh* Róznice wyste¬ puja w zasilaniu przestrzeni zasobnikowej 3» Boczny kanal zasilajacy 19 za zaworem 6 roz¬ galezia sie wt kanal ssaoo-tloozacy 10 polaczony z przestrzenia podtlokowa 13 oraz kanal spalinowy 11 wyprowadzony drugim koncem na wewnetrzna scianke cylindra 16 w poblizu okna kanalu wylotowego 8* Tlok 5 posiada na plaszczu wglebienie 12 laczace w zakresie zwrotu zewnetrznego tloka kanal wylotowy 8 z kanalem spalinowym 11* Gaznik 7 zainstalowany jest w kanale ssaoo-tloozaoym 10* Napelnienie przestrzeni zasobnikowej 3 mieszanka paliwo-gazy spalinowa nastepuje w okresie wymiany ladunku w cylindrze* W okresie.gdy w przestrzeni podtlokowej 13 wystepu¬ je podcisnienie i zasysanie powietrza kanalem ssacym ik9 wglebienie 12^w tloku 5 laczy "h 136 798 kanal spalinowy liz kanalem wylotowym 8, Nastepuje zassani o malej dawki spalin do kana¬ lu 11 i przy zamknietym w tej fazie zaworze 6 przeplyw spalin do kanalu 10* Rozpylone podczas przeplywu przez gaznik 7 paliwo* tworzy mieszanke paliwo-gazy spalinowe zajmuja¬ ca przestrzen kanalu ssaoo~tloozacego 10.V okresie sprezania powietrza w przestrzeni podtlokowej 13 mieszanka przetloczona zostaje przez zawór 6 do przestrzeni zasobnikowoj 3# przy zamknietym plaszczem tloka 5 kanale spalinowym 11* Kolejny suw tloka 5 w kierunku zwrotu zewnetrznego powoduje pozna¬ ne juz poprzednio zjawisko sprezania, przetlaczania do komory spalania 1 mieszanki pali¬ wo-gazy spalinowej mieszania z powietrzem i zapalania powstalej mieszanki palnej* Na fig* h przedstawiony jest schemat funkcjonalny silnika dwusuwowego z zaplonem iskrowymi posiadajacego w stosunku do opisanego powyzoj silnika odmiane w ukladzie zasila¬ nia* Róznica polega na zmianie usytuowania gaznika 7 przez zabudowanie go na kanale spa¬ linowym 11 oraz zastosowaniu w kanale ssaco-tloozacym 10 membrany 20 izolujacej przostrzoti podtlokowa 13 a Jednoozesnie przenoszaca impulsy zmian olsnienia* Rozwiazanie takie. za¬ chowujac wymagane funkcje ukladu* zapewnia jednorodnosc gazów pulsujacych w instalacji - zasilania.a tym samym wplywa na stabilnosc pracy silnika dwusuwowego* Opisane powyzej silniki maja przestrzen zasobnikowa 3 usytuowana w glowicy 17* Na fig* 5 uwidoczniony jest schemat silnika dwusuwowego, ladowanego ze skrzyni korbowej# posia¬ dajacego przestrzen zasobnikowa 3 wykonana w denku tloka 5* Przelotowa przestrzen zasobni¬ kowa 3 posiada otwory na jej koncach, z których Jeden znajduje sie na pobocznicy tloka 5 a drugi wyprowadzony jest na górna powierzchnie denka tloka 5f w zakresie powierzchni ogra¬ niczajacej komore spalania 1 - czyli w tym rozwiazaniu na wystep k. Otwór w poboozuioy tloka 5t w polozeniu zwrotu wewnetrznego tloka pokrywa sie z wyprowadzonym na scianke wew¬ netrzna cylindra 16 wylotem kanalu ssaoo-tloozaoego 10* Kanal ssaco-tloczacy 10 polaczony jest z przestrzenia podtlokowa 13 za posrednictwem przekaznika cisnienia wyposazonego w membrane 20* Do kanalu ssaoo-tloczaoego 10 przylaczony jest kanal spalinowy 11. na którym zainstalowany jest gaznik paliwa 7* Kanal spalinowy 11 laczony jest z kanalem wylotowym 8 spalin przy pomocy rozwiazania poznanego w przykladach z fig* 3 ± k, przez wglebienie 12 na tloku 5* V górnej czesci cy¬ lindra 16 wykonane jest wyciecie 21 laczace przez otwór w pobocznioy tloka 5 komore prze¬ tlaczania 2 z przestrzenia zasobnikowa 3« v przedstawionym silniku funkcje mechanizmu od¬ cinajacego doplyw mieszanki pallwo-gazy spalinowe do przestrzeni zasobnikowej 3 spelnia w ramach rozrzadu szczelinowego ruch tloka 5 wzgledom okien cylindra 16 - przez co wyelimi¬ nowany zostal zawór 6* Przebieg tworzenia mieszanki Jest prawie identyczny z poprzednimi, korzystna róznice stanowi geometryczne, szczelne zamkniecie jednej strony przestrzeni zasobnikowej 3 przy sprezaniu ladunku* V warunkach jednostronnego! od otworu na wystepie tluka 5 naplywu po¬ wietrza* sprezania mieszanki paliwo-gazy spalinowe w przestrzeni zasobnikowej 3 przebie¬ ga w pelni wyporowo, bez zawirowan - co w wyniku umozliwia stosowanie wyzszych stopni spre¬ zania, bez wystepowania zjawiska przedwczesnego samozaplonu.Zastrzezenia patentowe 1* Sposób przygotowania mieszanki palnej w tlokowym silniku spalinowym, do którego przestrzeni roboczej wprowadzane jest powietrze, natomiast paliwo ciekle rozpylane jest na 1 zewnatrz przestrzeni roboczej w kanale, którym przeplywaja gorace gazy spalinowe tworzac niepalna mieszanke paliwo-gazy spalinowe, znamienny tym* ze mieszanka paliwo¬ -gazy spalinowe doprowadzana Jest pod niskim olsnieniem w okrosie ssania lub wymiany la¬ dunku do odrebnej przestrzeni zasobnikowej, w której nastepnie zostaje wypórowo. bez zmie¬ szania sprezona powietrzem naplywajacym z przestrzeni roboozej i przed zwrotem zewnetrznym^136 798 5 tloka konczacy suw sprezania przetloczona do komory spalania, gdzie mieszajac sie z powie¬ trzem tworzy mieszanke palna. 2. Tlokowy silnik spalinowy przygotowujacy mieszanke palna, którego przestrzen robocza okreslona jest przez cylinder, tlok z wystepom na denku oraz glowice z wneka o przekroju poprzecznym odpowiadajacym wystepowi tloka, z kanalom ssacym doprowadzajacym powiotrzo oraz kanalem wylotowym gazów spalinowych, w którym to silniku w zakresie zwrotu zewnetrznego tlo¬ ka skojarzenie wystepu tloka z wneka glowicy wydziela z przestrzeni roboczej: komore spala¬ nia oraz komore przetlaczania, ponadto posiadajacy przestrzen zasobnikowa, polaczona z prze¬ strzenia robocza silnika oraz przez mechanizm okresowo odcinajacy z kanalem zawierajacym urzadzenie rozpylaJaoe paliwo oiokle, znamenny tym, ze kanal z urzadzeniem rozpy¬ lajacym /7/ polaozony Jest z kanalem gazów spalinowych /8/, a przestrzen zasobnikowa /j/ polaczona jest przelotowe miedzy komora przetlaczania /Z/ i komora spalania /i/. 3. Silnik wedlug zastrz. 2, z n a m i e n ti y t y m, ze usytuowana *r glowicy /17/ przestrzen zasobnikowa /3/ jest polaczona przez boczny kanal zasilajacy /19/ z mechanizmem odcinajacym, który stanowi sterowany cisnieniem, zawór jednokierunkowy /6/. k. Silnik wedlug zastrz, 3, znamienny t y m, ze boczny kanal zasilajacy /19/ za zaworem /6/ rozgalezia sie ws kanal, ssaco-tloozaoy /lO/ polaczony z przestrzenia podtlo¬ kowa /i3/ oraz kanal spalinowy /i i/ wyprowadzony drugim koncem na wewnetrzna scianke cylin¬ dra /i6/ w poblizu okna kanalu wylotowego /8/, przy czym na tloku /5/ znajduje sie wglebie¬ nia /i2/ laczace w zakresie zwrotu zewnetrznego kanal spalinowy /11/ z kanalem wylotowym /8/f natomiast urzadzenie rozpylajace /7/ zainstalowano jest w kanale spalinowym /li/ wzglednie w kauale ssaco-tloczacym /iO/. 5. Silnik wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze przestrzen zasobnikowa /3/ usytuowana jest w denku tloka /5/ i posiada otwory wyprowadzona na wystepie /k/ oraz na po¬ bocznioy tloka /5/f przy czyn na sciance cylindra /i6/ w polozeniu zwrotu wewnetrznego tloka i wyznaczonym przez otwór w pobocznloy tloka /5/ znajduje sie wylot polaczonego z przestrze¬ nia podtlokowa /l3/ kanalu ssaco-tloozacego /iO/J a ponadto do kanalu ssaoo-tloozacego /lO/ przylaczony jest kanal spalinowy /i i/ z zainstalowanym urzadzeniem rozpylajacym /7/ wypro¬ wadzony drugim koncem na wewnetrzna scianke cylindra /i6/ w poblizu okna kanalu wylotowego /&/f natomiast na tloku /5/ znajduje sie wglebienie /12/ laczace w zakresie zwrotu zewnetrz¬ nego kanal spalinowy /11/ z kanalem wylotowym /8/, a w górnej czesci cylindra /i6/ wykonane jest wyolecie /21/ laczace przez otwór w pobocznloy tloka /5/ komore przetlaczania /2/ z przestrzenia zasobnikowa /3/« 6. Silnik wedlug zastrz. k albo 5, znamienny tym, ze przestrzen kanalu po¬ wietrznego /lO/ oddzielona Jest od przestrzeni podtlokowej /i 3/ zainstalowana w kanale /10/ membrana /20/.136 798136 798136 798 18 1 17 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 eg*.Cena 100 zl. PL PL