SE433959B - Forbrenningsmotor - Google Patents

Description

7713429-4 L Brännkammarens utformning i övrigt har, jämte omlänkningsorganen för roterande strömning, den enda, men mycket viktiga funktionen att göra brännkammaren så kompakt som möjligt. Ju mindre brännkammarytan är i förhållande till volymen, desto effektivare utnyttjas bränslet ,och desto mindre blir HC-andelarna i avgaserna. Just föreskriften om en mycket låg HC-halt i avgaserna, som innehålles i kommande avgas- rnormer, utgör det största och svåraste problemet att lösa utan dyr- šbara och bränsleförbrukande åtgärder, såsom efterförbränning eller användande av katalysator. Vid tillgripande av sådana åtgärder för- dyras motorn med 20 - 25 % och stiger bränsleförbrukningen med 10 - 20%.

Dessa siffror visar den stora vikt och betydelsen av nödvändig- heten att ha en absolut kompakt brännkammare, i vilken en vägg bildas av de båda ventilerna och den däremellan belägna ytan i cylinderlocket.

Brännkamrar av detta slag är förut kända. I sin hitüllsvarande form är de dock ännu icke i stånd att frambringa de bästa värdena med 'avseende på avgaser och bränsleförbrukning. Vid användning av bränsle med oktantal 100 (ty. “ROZ = lO0") är tillfredsställande gång i icke- -stationär drift möjlig endast till högst 1 = l,2. Såsom framgår av bi- lagan, är NO-halten vid denna inställning fortfarande mycket hög. Först vidl»= 1,3 - l,4 har NO-halten sjunkit så mycket, att även dessa värden är mycket låga.

Syftet med föreliggande uppfinning har varit att genom ytterligare åtgärder förbättra denna kompakta brännkammare, så att CO och NO sän- kes ytterligare, den låga HC-halten icke stiger, utan helst sjunker och att därigenom bränsleförbrukningen minskar och motorns uteffekt ökas.

Uppfinningens kännetecken består däri, att en bränsleluftbland- ning strömmar in i brännkammaren genom en klämspalt, strömmar tvärs över ventilerna och ytan mellan dessa och omlänkas vid brännkammarens motsatta sida av en vägg och att ytterligare en bränsleluftblandning strömmar in i brännkammaren vid motsatta sidan därav via en andra kläm- spalt, strömmar utmed kolvens ovansida och omlänkas därefter av en valk för att alstra en roterande strömning (virvelströmning) av bräns- let i kammaren.

Två som.exempel valda utföringsformer av uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare i anslutning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. l visar ett axiellt delsnitt genom inloppskanalen med ventil och kolv, anordnade i enlighet med uppfinningen. fig. 2 visar ett något annorlunda utförande av brännkammaren; fig. 3 visar kolven enligt fig. 2 i plan ändvy med ventilernas 3. 7713429-a läge antytt med streckade linjer, liksom även en del av brännkamma- rens sidovägg, och fig. 4 visar ett utförande av brännkammaren i enlighet med upp- finningen, som här är anordnad försänkt i kolvens frontyta.

I cylindern l löper kolven 2. I cylinderlocket 3 finnes en in- loppsventil 4 och en utloppsventil l7. Mellan ventilerna och den där- emellan belägna ytan i cylinderlocket såsom övre vägg och kolvens över- sida såsom undre vägg bildas brännkammaren. Dennas ena sidovägg bildas av från kolven uppskjutande valk ll resp. 14. Sidoväggarna 6 och kolvar- nas valkar ll, 14 är belägna nära undersidan av ventilytorna, så att man för denna utformning erhåller minsta möjliga brännkammarutrymme.

Cylinderns underkant 7 bildar med kolvens överkant 8 den högra kläm- spalten inom området för kolvens övre dödpunkt. Cylinderlockets under- sida 9 bildar med kolvens översida 10 den vänstra klämspalten enligt fig. l. I utförandet enligt fig. 2 bildas klämspalterna mellan de plana ytorna 9 och 18 och de snedställda ytorna 12 resp. 13 på cylinderlocket och kolven.

Motorns arbetssätt är följande: Bränsleluftblandningen suges genom den öppnade inloppsventilen 4 in i cylinden l. Under kompressionsslaget kommer under den övre delen av kolvens kompressionsslag bränsleluftblandning att av kolven tryckas in i brännkammaren 5 genom en klämeffekt till höger och vänster. Medan den högra strömmen därvid i den undre delen löper över kolvens 2 över- sida i pilriktningen 16, strömmar den vänstra strömmen vid ventilernas undersida i pilriktningen 15 in i brännkammarens övre del. Den undre strömmen omlänkas därvid av kolvens valk ll och den övre strömmen om- länkas av brännkammarens sidovägg 6. På så sätt erhåller båda ström- marna i brännkammaren en roterande strömming inom områdena närmast brännkammarcns sidoväggar.

I utförandet enligt fig. l gäller det en trågformad brännkammare med snedställda ventiler. Kolven befinner sig här strax före den övre dödpunkten.

I fig. 2 rör det sig om en trågformig brännkammare med vertikalt anordnade ventiler. Därvid kan den vänstra klämspalten också, liksom i utförandet enligt fig. l, vara utförd såsom en sned yta utan upp- bockning. Ett annat utförande är dock åskadliggjort. Klämspalten sträcker sig först mellan ytorna 9 och 18 rätlinjigt för att därefter vara bockad uppåt mellan ytorna 12 och 13. Härvid är det en fördel, om spalten vidgar sig något i riktning mot utloppet till kolvens uppskju- 77134294! 4. tande avlänkningsvalk 14 för att motståndet mot utströmningen av bränsle- luftblandningen ur spalten in i brännkammaren minskar. Valken får emel- lertid icke heller bilda någon stor spalt, emedan det då stannar kvar större mängd bränsleblandning än nödvändigt, vilket medför en försämrad förbränning och ökad HC-bildning. Denna åtgärd är mycket viktigt och av speciell betydelse, emedan de av lagstiftaren föreskrivna, låga HC-vär- dena eljest icke kan uppnås utan särskilda ytterligare kostsamma och bränsleförbrukande åtgärder vidtas. Såsom redan anförts, skulle dessa åtgärder medföraen fördyring av motorn med 20 - 25 % och en ökning av bränsleförbrukningen med mer än 10%.

I fig. 4 visas en utföringsform av uppfinningen vid vilken bränn- kammaren 5 är anordnad i kolven 2. Från den högra klämspalten 26 tryckes bränsleluftblandningen i pilriktningen 16 under ventilen 4 i den övre delen av brännkammaren 5 in i denna och omlänkas nedåt av omlänknings- valken 19. Från den vänstra klämspalten 24 ledes blandningen av valken l9 och genom lämplig motsvarande utformning av kolven 2 mittför valken l9 nedåt och strömmar in i brännkammarens nedre del samt når till sido- väggen 6, där strömningen omlänkas av den högra brännkammarväggen i kolven.

Omlänkningsvalken 19 är härvid anordnad på undersidan av cylinder- locket 3. Denna roterande virvelrörelse medför ytterligare fördelar: l) genom den fullständiga homogeniseringen av blandningen i samband med utjämning mellan fetare och magrare zoner i bränsleluftblandningen uppstår en fullständigt jämn förbränning med högre knackningsgräns. Kom- pressionen kan höjas, nämligen från l:9,5 till lzll vid användning av premiumbensin - motsvarande en punkt lägre för normalbensin ("regular").

Redan därigenom åstadkommas en minskning av bränsleförbrukningen, i för- bindelse med en ökning av motoreffekten. 2) den ökade kompressionen och homogeniseringen av bränsleluft~ blandningen möjliggör en tillfredsställande körning inom området.l= l,a- -1,4. Utan ifrågavarande virvelrörelse och kompressionsökning är dylik drift möjlig endast upp till2_= 1,2. Vid“1.= 1,2 blir NO-bildningen fyra gånger så hög som vid Ä.= 1,35. Den genom den roterande virvelrörelsen möjliga kompressionsökningen är alltså nödvändig för att kunna sänka NO-värdena så mycket som lagen kräver. 3) drift med högre kompression och rotationsvirvelkammare utgör förutsättningen för en tillfredsställande körning med magra blandningar, varigenom icke endast bränsleförbrukningen minskas ytterligare, utan även avgasernas CO-halt blir så låg som lagen föreskriver.

Vid s.k. Europatest, Typ I (ECE) uppmättes följande värden:

Claims (12)

5. 1713429-4 Normal brännk. Virvelbrännk. Föreskrift för 1982 CO 56,9 gr/test 18,25 gr/test 30 gr/test HC (FYD) 8,2 gr/test 5,7 gr/test 6 gr/test NOX 4,l gr/test 3,6 gr/test 4 gr/test Bränsleförbrukningen minskade med ca. 10 % och provvagnens motor- effekt med 1,6-liters motor ökade från ll0 till 124 hk. Den 1,6-liters HONDArmotorn med skiktladdning har 68 hk, detta som en jämföresle för andra avgaslösningar, som dessutom är dyra. Endast en brännkammare, som uppvisar alla de här anförda känne- teknen, ger den motor, som utan extra åtgärder uppfyller avgasbestäm- melserna för 1982 vid samtidig minskning av bränsleförbrukningen och förhöjning av motoreffekten. Redan mycket små förändringar i bränn- kammarens form och arbetssätt möjliggör uppfyllandet av de i lag före- skrivna avgasnormer, som skall börja gälla 1982. Därtill kommer de övri- ga, i det föregående angivna fördelarna med föreliggande uppfinning. Patentkrav

1. Förbränningsmotor med inlopps- och utloppsventiler, som leder till en försänkning i cylinderlocket och med två diametralt motsatta klämspalter, som mynnar i en förbränningskammare, vars övre vägg bildas av de två ventilerna och den yta som åtskiljer desamma och vars undre vägg bildas av kolvens ovansida, k ä n n e t e c k n a d a v att en bränsleluftblandning strömmar in i brännkammaren genom en klämspalt, strömmar tvärs över ventilerna och ytan mellan dessa och omlänkas vid brännkammarens motsatta sida av en vägg (6) och att ytterligare en bränsleluftblandning strömmar in i brännkammaren vid motsatta sidan därav via en andra klämspalt (26), strömmar utmed kolvens (2) ovansida och omlänkas därefter av en valk (ll, 19, 23) för att alstra en rote- rande strömning (virvelströmning) av bränslet i kammaren.

2. Motor enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d a v att omlänkningsvalken (ll, 23) är utformad på kolven.

3. Motor enligt patentkraven l och 2, k ä n n e t e c k n a d a v att kolven (2) är försedd med en snedställd yta (10) och att denna tillsammans med en motsvarande snedställd yta (9) på cylinderlocket bildar en klämspalt (25).

4. Motor enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d a v att klämspalten (26) mellan ytorna (7, 8) på kolvens (2) ena sida leder bränsleluftblandningenpå kolvens översida till nämnda omlänkningsvalk 771342944 6. (ll), medan klämspalten (25) på den andra sidan leder blandningen vid ventilernas underkant inom brännkammarens övre område till kammarens såsom.omlänkningsorgan utformade sidovägg (6).

5. Motor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den ena klämspalten (24) mellan densamas begränsningsytor (9, 18) är horisontellt utformad och i riktning mot brännkammaren är avvinklad upp- åt mot ventilerna (4, 17) mellan två snedställda ytor (12, 13).

6. Motor enligt patentkraven 1 och 5, k ä n n e t e c k n a d a v att den ena klämspalten (24) bildas mellan en snedställd yta (12) på cylinderlocket och en omlänkningsvalk (13, 14) på kolven (2).

7. Motor enligt patentkraven l, 5 och 6, k ä n n e t e c k n a d a v att omlänkningsvalken (13, 14) på kolven (2) i dennas övre död- punkt endast genom en smal spalt skiljer sig från cylinderlockets yta (12), och att nämnda spalt antingen utan utvidgning eller under ringa utvidgning löper i riktning mot brännkammaren.

8. Motor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att brännkammaren (5) är anordnad i kolven (2) och att omlänkningsvalken (19) utgör en del av cylinderlocket (3).

9. Motor enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d a v att brännkammaren (5) är anordnad i kolven (2) och att cylinderlockets yta (20) till valken (19) är i plan och att den motstående ytan (21) på E01- ven likaledes är i plan och parallell eller närmelsevis parallell med den motstående ytan på cylinderlocket.

10. Motor enligt patentkraven 1 - 7, k ä n n e t e c k n a d a v att de motsatt varandra belägna klämspalterna (24, 25, 26) är anordnade att trycka bränsleluftblandningen in i den med omlänkningsngan försedda brännkammaren, från ena hållet i den undre delen och från det motsatta hållet i den övre delen av brännkammaren.

11. Motor enligt något av patentkraven 1 - 8, k ä n n e t e c k ~ n a d a v att de undre och.övne klämqnltstfimmarna 05,15) i brännkamma- rens (5) vid dennas sidoväggar (11, 6; 23, 6) omlänkas och försettes i rotation.

12. Motor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att inr och utloppsventilerna är anordnade med ventiltallrikarna bildande 1200 vinkel eller mera med varandra.