CS243421B1 - Spalovací pístový motor s přímým vstřikem paliva - Google Patents

Abstract

Řešení se týká spalovacího pístového motoru s přímým vstřikem paliva vstřikovací tryskou a a hlavním spalovacím prostorem vytvořeným v pístu, v němž je zároveň uspořádána vzduchová komora propojená s hlavním spalovacím prostorem. Podstata spočívá v tom, že vzduchová komora v pístu tvoří souvislou dutinu obklopující hlavní spalovací prostor a je s hlavním spalovacím prostorem spojena souvislou průtokovou štěrbinou. V průtokové Štěrbině jsou uspořádány směrovací lopatky, svírající svou částí přiléhající k hlavnímu spalovacímu prostoru s tečnou kružnice opsané ze středu hlavního spalovacího prostoru úhel menší než 90°.

Description

(54) Spalovací pístový motor s přímým vstřikem paliva

Řešení se týká spalovacího pístového motoru s přímým vstřikem paliva vstřikovací tryskou a a hlavním spalovacím prostorem vytvořeným v pístu, v němž je zároveň uspořádána vzduchová komora propojená s hlavním spalovacím prostorem.

Podstata spočívá v tom, že vzduchová komora v pístu tvoří souvislou dutinu obklopující hlavní spalovací prostor a je s hlavním spalovacím prostorem spojena souvislou průtokovou štěrbinou. V průtokové Štěrbině jsou uspořádány směrovací lopatky, svírající svou částí přiléhající k hlavnímu spalovacímu prostoru s tečnou kružnice opsané ze středu hlavního spalovacího prostoru úhel menší než 90°.

Vynález ee týká spalovacího pístového motoru s přímým vstřikem paliva vstřikovací tryskou a a hlavním spalovacím prostorem vytvořeným v pístu, v němž je zároveň uspořádána vzduchová komora propojená s hlavním spalovacím prostorem.

U známých provedení spalovacího pístového motoru s přímým vstřikem paliva vstřikovaného jedno- nebo víceotvorovou tryskou do spalovacího prostoru vytvořeného v pístu motoru je nutné zajistit dostatečné, nejlépe tangenciální víření rotující vzduchové náplně přibližně v rovinách kolmých k ose válce a ose pístu.

Toto víření se dosahuje tangenciálním směrováním výtoku vzduchu z kanálů hlav válců přes ventily při vtékání vzduchu nebo směsi v době plnění válce motoru. Víření se musí zachovat i v době kompresního zdvihu pistu, jehož intensita však vlivem vnitřních ztrát slábne. Toto víření a jeho vytvoření je energeticky ztrátové a jeho využití je pouze v prvních okamžicích, resp. na počátku doby spalování, kdy je jednak dostatek vzduchu ke spalování a jednak lze přes určitá ztráty v době kompresního zdvihu udržet ještě dostatečné tangenciální víření.

Toto víření se však po průletu vstřikovaných paprsků paliva a v průběhu počáteční doby spalování dále značně zeslabuje, až se ke konci hoření prakticky ztrácí.

Známá spalovací pístové motory se vyznačuji nevýhodou, spočívající v tom, že neumožní optimální spalování s dostatečným vířením na konci doby spalování. Touto nevýhodou je omezováno spalování relativně větších dávek paliva za účelem dosažení vyěších měrných výkonů při splnění pžadovanýeh limitů na kouřivost motoru a škodlivé exhalace obsažené ve výfukových plynech.

Tím ae zvyěuje i měrná spotřeba paliva a a tim spojená nepříznivá vlivy karbonizace spalovacího prostoru se všemi nepříznivými dopady na funkci spalovacího motoru, na jeho životnost a spolehlivost.

U některých dalších známých provedení spalovacího pístového motoru s hlavním spalovacím prostorem v pístu jsou vytvořeny nimo tento prostor vzduchové komůrky, propojené s hlavním spalovacím prostorem propojovacím kanálem.

Výhodou těchto vzduchových komůrek možnost dodatečného rozvíření náplně ve spalovacím prostoru v době, kdy začíná expansní píatu. U provedení, kdy tyto přídavné vzduchové komůrky jaou provedeny v pístu, je jejich celkový objem poměrně malý, takže nedochází k dostatečnému rozvíření náplně v hlavním spalovacím prostoru při vytékáni vzduchu z těchto komůrek v době expanzního zdvihu píatu, kdy^^gházl ke snižování tlaku náplně.

Požadované rozvíření je pak déle tlumeno škrcením průtoku vzduchu v propojovacím kanálu mezi hlavním spalovacím prostorem a vzduchovými komůrkami.

Cílem vynálezu je vytvoření spalovacího prostoru zajišťujícího ve zlepšení míře udržení víření náplně ve spalovacím prostoru i ne konci doby spalování jak v samotném hlavním spalovacím prostoru v pístu, tak i v prostoru válce při pohybu pístu z horní úvrati.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že vzduchová komoře v pístu tvoří souvislou dutinu, obklopující hlavní spalovací prostor, a je s hlavním spalovacím prostorem spojena souvislou průtokovou štěrbinou.

V průtokové štěrbině jsou uspořádány směrovací lopatky, svírající svou částí přiléhající k hlavnímu spalovacímu prostoru s tečnou kružnice opsané ze středu hlavního spalovacího prostoru úhel menší než 90°.

Vzduchová komora je ze střeny čela pístu zakryta uzavírací deskou, jejíž vnitřní okraj přesahuje přilehlý obvod hlavního spalovacího prostoru. Vnitřní okraj uzavírací desky je opatřen ostrou hranou.

Výhodou provedení podle vynálezu je udržení dostatečného víření náplně ve spalovacím prostoru během celého spalovacího procesu, čímž se docílí zvýšení měrných výkonů a snížení spotřeby paliva spalovacího motoru, sníží se kouřivost motoru a karbonizace spalovacího prostoru a zvýší se rovněž životnost a spolehlivost spalovacího motoru.

Vzduchová komora zabraňuje intenzivnějšímu průchodu tepla do oblasti pístních kroužků, a zlepšuje tak jejich funkci, zvláště jejich těsnicí vlastnosti, životnost a spolehlivost.

Příklad provedení části spalovacího motora podle vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech, kde obr. 1 znázorňuje v podélném řezu píst a hlavním spalovacím prostorem a vzduchovou komorou a obr. 2 příčný řez pístu z obr. 1. V pístu χ opatřeném pístními kroužky fi je uspořádán hlavní spalovací prostor 2 rotačního tvaru, který je ve spojení přes průtokovou StSrbin«fc£ se vzduchovou komorou fi. Vzduchová komora fi obklopuje celý hlavní spalovací prostor 2, rovněž tak průtoková Štěrbina £ vyúaluje po eeléraobvodu hlavního spalovacího prostoru XV průtokové Štěrbině £ jsou uspořádány směrovací lopatky fi, které svou výstupní částí do hlavního spalovacího prostoru X svírají úhel oC menší než 90° s tečnou ke kružnici X opsané ze středu hlavního apalovacího prostora.

Kružnice k leží v rovině kolmé k ose pístu J. a protíná směrovací lopatky fi. Vzduchová komora fi je z vrchní strany zakryta uzavírací deskou fi, jejíž vnitřní okraj přesahuje horní okraj hlavního spalovacího prostoru X a je opatřen ostrou hranou 2·

Uzavírací deska 2 je připevněna k pietu l pomoci upevňovacích Šroubů fi. Při plnicím, resp. nasávacím zdvihu pístu 1 při jeho pohybu ve smyslu od horní k dolní úvrati se plní. válec pracovním prostředím, tj. vzduchem nebo libovolnou směsí.

Vlivem vhodně upraveného sacího kanálu, ventilů a sedel ventilů vzniká tangenciální víření, které se zachová i při kompresním zdvihu pístu £ při jeho pohybu va smyslu od dolní k horní úvrati a vzniká do hlavního apalovacího prostora χ vytvořeného v pietu 1.

Toto tangenciální víření se využije na počátku spalování při vstřiku paprsků paliva do hlavního spalovacího prostoru 2 před horní úvrati pietu £.

Během kompresního zdvihu se vzduch nebo směs stlačuje a plní jak hlavní spalovací prostor £, tak proniká i průtokovou Štěrbinou £ do vzduchové komory fi. Po vatřiknutí paprsků paliva a po začátku hoření v hlavním spalovacím prostoru X stoupá dále tlak pracovního prostředí a jeho zásobě ve vzduchová komoře fi je připravena pro dále pokeačujicí a konečnou fázi spalování paliva v hlavním spalovacím prostoru fi v pietu £.

Při pohybu pístu 1 v oblasti horní úvratě motoru a po překonání nejvySSlch tlaků ve válci při pohybu pietu l ve smyslu od horní úvrati k dolní úvrati a v další pokračující a konečné fázi spalováni poklesne tlak ve válci a v hlavním spalovacím prostoru χ a zásobní pracovní vzduch nebo aašs začne proudit průtokovou Štěrbinou £ mezi směrovacími lopatkami fi a způsobuje dalSl tangenciální obvodové víření v hlavním spalovacím prostoru χ.

Při výtoku rozvířených spalin v konečné fázi apelování z hlavního apalovacího prostora X do válce motora vytékají tyto spaliny zúženým průřezem v uzavírací desce fi a při obtékání ostré hrany 2 nastává intenzívní víření ve výtokové oblasti s expanzi a míšením, které umožní vySSí účinek promíaení spalin, vzduchu a paliva, zvláStS v konečných fázích spalování.

Hlavní spalovací prostor v pístu nemusí být rotačně symetrický, je možný prakticky jeho libovolný tvar, podstatné je, aby směrovací lopatky umožnily proudění sésobnlho pracovního prostředí do hlavního spalovacího prostoru v tangenciálním am6ru.

Vzduchová komora může být vytvořena jako uzavřená komora i ze vrchní strany materiálem pístu, při použití uzavírací desky je možno použít různých způsobů jejího připevnění k pístu, např. jejím zalitím do pietu.

Claims (4)

1. předmět vynálezu

   1. Spalovací pístový motor s přímým vstřikem paliva vstřikovací tryskou a s hlavním spalovacím prostorem vytvořeným v pístu, v ngmž je zároveň uspořádána vzduchová komora propojená s hlavním spalovacím prostorem, vyznačený tím, že vzduchová komora (3) v pístu (1) tvoří souvislou dutinu obklopující hlavní spalovací prostor (2) a je s hlavním spalovacím prostorem (2) spojena souvislou průtokovou žterbinou (4).
2. 2. Spalovací pístový motor podle bodu ,, vyznačený tim, že v průtoková Sterbinž Í4) jsou uspořádány směrovací lopatky (5), svírající svou částí přiléhající k hlavnímu spalovacímu pro8toru (2) s tečnou kružniee opsané ze středu hlavního spalovacího prostoru (2) úhel menSí než 90°.
3. 3. Spalovací pístový motor podle bodu 1 a 2, vyznačený tím, že vzduchové komora (3) je ze strany čela pístu (1) zakryta uzavírací deskou (6), jejíž vnitřní okraj přesahuje přilehlý obvod hlavního spalovacího prostoru (2).
4. 4. Spalovací pístový motor podle bodu 3, vyznačený tím, že vnitřní okraj uzavírací desky (6) je opatřen ostrou hranou (7).