HU181907B - Method for direct injecting the fuel at supercharged internal combustion engines - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás légsűrítéses belsőégésű motoroknál a tüzelőanyag közvetlen befecskendezésére, amelynél a beáramló égési levegőt a forgástest-alakú égéstér hossztengelye körül forgásba hozzák, és amelynél a tüzelőanyagot keresztmetszet-vezérlésű csapos fúvóka segítségével a légmozgás irányába a felső fordulatszám- és/vagy terheléstartományban részben az égéstérfalra filmszerűen hordják fel. A motor üresjáratában és az alsó fordulatszám- és/vagy terheléstartományban viszont a tüzelőanyagot az égési levegővel a lehető legjobban közvetlenül összekeverik. Ezáltal a tüzelőanyag befecskendezési nyomása és a tüzelőanyagsugár kilépő sebessége a fúvókafuratnál a motor teljes üzemtartományában állandó, illetve közel állandó értéken van tartva.

Ilyen eljárás már ismeretes a P 27 09 161.8 számú NSzKbeli szabadalmi bejelentésből. Eszerint a keverékelőkészítés és ezzel az égés a motor üresjáratában és az alsó fordulatszám- és terheléstartományban azzal javítható, hogy az ezekben a tartományokban befecskendezett tüzelőanyagot az égési levegővel közvetlenül jól összekeverik, mivel a filmsze- 20 rűen felhordott tüzelőanyag megfelelően gyors elpárolgásához szükséges hőmérsékletek és égéstérfal-hőmérsékletek még nem alakultak ki, ami viszont kedvezőtlenül hat a motor jellemző adataira és a kipufogógáz-minőségére.

A fenti hiányosságok kiküszöbölésére sok javaslat született, 25 amelyek azonban egyre további hiányosságokat hoztak magukkal. Vagy túl drága volt a berendezés, vagy túl komplikáltra sikerűit a szerkezeti kialakítás, vagy pedig a tüzelőanyagnak az égéstérfalra való felvitelével dolgozó motorok felső üzemtartományában meglévő előnyök részben elvesztek. 30

A fent ismertetett megoldás egyszerű eszközökkel ugyan bizonyos továbbfejlesztést jelentett, azonban a gyakorlatban szerzett tapasztalatok szerint a tüzelőanyag porlasztási finomságát a motor alsó üzemtartományában kívánatos lenne 5 még tovább javítani.

A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése.

A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően a bevezetőben leírt eljárás egyszerű eszközökkel történő olyan 10 továbbfejlesztése, hogy a motor üresjáratában, valamint az alsó fordulatszám- és terheléstartományban a tüzelőanyag porlasztását és az égési levegővel való közvetlen keveredését érjük el, anélkül, hogy a motor üzemi adatai a felső üzemtartományban romlanának.

A kitűzött feladatot a találmány szerint azzal oldottuk meg, hogy a forgó égési levegő sebességét és a tüzelőanyag-sugár kilépősebességét egymással úgy hangoltuk össze, hogy azok a motor névleges fordulatszámánál a tüzelőanyag-sugár közelében azonosak, illetve közel azonosak, valamint csökkenő motor-fordulatszámnál — relatív sebesség kialakulása mellett — az égési levegő sebessége lényegesen csökkentet811, valamint a befecskendező fúvóka nyílásának átmérőjét — amelynek növelése a motor fordulatszámviszonyával nő — a motor fordulatszámviszonyától függően 5—100%-kal nagyobbra választottuk, mint az optimálisan megválasztott, állandó keresztmetszetű, egyfuratú befecskendezőfúvóka alkalmazásánál.

Az égési levegő sebességének a tüzelőaúyag kilépősebességével való egyenlővé tétele, illetve közel egyenlővé tétele révén a motor névleges fordulatszámánál gyakorlatilag nem lép fel viszonylagos sebesség, úgyhogy a tüzelőanyag-sugár szétbomlását elősegítő semmiféle súrlódás nem jön létre. Ezért a tüzelőanyag és az égési levegő közötti—a befecskendező fúvóka nyílásának átmérőnövekedéséből származó — nagyobb érintkezési felület is közel hatástalan marad. Azok az előnyök, amelyek a tüzelőanyagnak az égéstérfalra való felvitelével dolgozó motorok felső üzemtartományában megvannak, így tehát teljesen megőrizhetők. Megemlítjük, hogy a befecskendő fúvóka nyílásátmérőjének növelése és ezzel a fúvókakeresztmetszet növelése — amely a sugárkeresztmetszet és ezzel a befecskendezési nyomás csökkenéséhez vezethet — a befecskendező fúvóka nyílásába merülő fojtócsappal ki van egyenlítve.

Üresjáratnál, valamint az alsó fordulatszám- és terheléstartományban tehát a befecskendezési nyomás és ezzel a tüzelőanyagnak a fúvókanyílásból való kilépősebességét állandó értéken tartjuk míg az égési levegő sebességét a motorfordulatszámmal az arányosan túli mértékben csökkentjük. Ez pedig azzal jár, hogy a tüzelőanyag és az égési levegő között relatív sebesség és ezzel súrlódás jön létre, ami a tüzelőanyag finomabb porlasztását eredményezi. Ez a porlasztás tovább javítható a tüzelőanyag-sugárnak és annak felületének a találmány szerinti növelésével.

A fenti módon optimális viszonyokat hozhatunk létre, azaz a teljes üzemtartományon át jó keverékelőkészítést és ezáltal tökéletes égést érhetünk el, megfelelően jó kipufogógáz-minőség mellett.

A találmány továbbfejlesztéseként javasoljuk, hogy legfeljebb 2,5-ös fordulatszámviszonyú motoroknál a befecskendező fúvóka nyílásának átmérőjét 5—50% közötti értékkel, a 2,5 feletti fordulatszámú motoroknál pedig a befecskendező fúvóka nyílásának átmérőjét 40—100% közötti értékkel nagyobbra kell választani, mint az optimálisan megválasztott fix egyfuratú befecskendező fúvókáknál.

A találmányt az alábbiakban néhány gyakorlatból vett adat kapcsán ismertetjük részletesebben:

A befecskendezés során a tüzelőanyag-sugár közepes sebessége mintegy lOOm/sec. Az égési levegő sebességét a tüzelőanyag-sugár közelében a névleges fordulatszámnál ugyancsak lOOm/sec-ra választottuk. így a motor felső üzemtartományában a tüzelőanyag és az égési levegő közötti viszonylagos lebesség gyakorlatilag nullával egyenlő. Természetesen a tüzelőanyag-sugár csúcsok változó sebessége miatt bizonyos eltérések lehetségesek, amelyek azonban elhanyagolhatók. Abban az esetben, ha a motor fordulatszámát csökkentjük, az égési levegő kerületi sebessége az arányoson túli mértékben csökken, azaz 4 fordulatszámviszonynál — tehát a fordulatszámnak 4000 f/perc-ről 1000 f/perc-re történő csökkentésénél — a tüzelőanyag és az égési levegő közötti sebességviszony közelítőleg 5,5. A tüzelőanyag befecskendezési nyomása és ezzel a befecskendezési sebesség ugyanis állandó marad. Ezáltal lOOOf/perces motorfor dulatszámnál az égési levegő sebessége mintegy 18m/sec és a tüzelőanyaghoz képesti viszonylagos sebesség pedig 82 m/sec.

Végül megemlítjük, hogy a találmány jellemzőinek ismeretében bármely átlagos képzettségű szakember a javasolt eljárást feltalálói tevékenység nélkül foganatosíthatja.

Claims (4)

Szabadalmi igénypontok

1. Eljárás légsüritéses belsőégésű motornál a tüzelőanyag közvetlen befecskendezésére, amelynél a beáramló égési levegőt a forgástest-alakú égéstér hossztengelye körül forgásba hozzuk és a tüzelőanyagot a felső fordulatszám- és/vagy terheléstartományban keresztmetszet-vezérlésű csapos fúvóka segítségével a légmozgás irányában részben az égéstérfalra filmszerűen hordjuk fel, a motor üresjáratában és az alsó fordulatszám- és/vagy terheléstartományban azonban az égési levegővel közvetlenül a lehető legjobban összekeverjük, miközben a fúvókafuratnál a tüzelőanyag-befecskendezési nyomást és ezáltal a tüzelőanyag-sugár kilépősebességét a motor teljes üzemtartományában állandó, illetve közel állandó értéken tartjuk, azzal jellemezve, hogy a forgó égési levegő sebességét és a tüzelőanyag-sugár kilépősebességét egymással úgy hangoljuk össze, hogy azok a motor névleges fordulatszámánál a tüzelőanyag-sugár közelében azonosak, illetve közel azonosak legyenek, csökkenő motorfordulatszámnál azonban — relatív sebesség kialakulása mellett — az égési levegő sebességét lényegesen csökkentjük, valamint a befecskendező fúvóka nyílásánaak átmérőjét — amelynek növelése a motor fordulatszámviszonyával nő — a motor fordulatszámviszonya szerint 5—100%-kal nagyobbra választjuk, mint az optimálisan megválasztott, állandó keresztmetszetű, egyfuratos befecskendezőfúvókáknál.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a csapos fúvókát úgy alakítjuk ki, hogy azzal a motor teljes, illetve közel teljes üzemtartományában a tüzelőanyagot az égéstérbe csősugárként fecskendezzük, valamint a csősugár külső átmérőjét a befecskendezőfúvóka nyílásánál állandó értéken tartjuk, belső átmérőjét viszont a motor fordulatszámával csökkentjük.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy legfeljebb 2,5-ös fordulatszám-viszonyú motoroknál a befecskendező fúvóka nyílásának átmérőjét 5—50% közötti értékkel nagyobbra választjuk, mint az optimálisan megválasztott, állandó keresztmetszetű, egyfuratú befecskendezőfúvókáknál.

4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a 2,5 feletti fordulatszámviszonyú motoroknál a befecskendező fúvóka nyílásának átmérőjét 40—100% közötti értékkel nagyobbra választjuk, mint az optimálisan megválasztott, állandó keresztmetszetű, egyfuratú befecskendezőfúvókáknál.