CS232701B2 - Exhaust gases collector of a group of cylinders - Google Patents

Description

Sběrač výfukových plynů skupiny válců, s výhodou o počtu čtyř až deseti válců v každé řadě, pro přeplňovaný motor s vnitřním spalováním a s ejekčním účinkem plynů při jejich vstupu do sběrače v důsledku zúžení průřezové plochy výfukového kanálu. Každý válec je připojen ke sběrači výfukových plynů spojovacím nátrubkem ve tvaru trysky, jejíž příčná průřezová plocha na výstupní straně u sběrače je menší, než její příčná průřezová plocha na vstupní straně u válce, a přičemž tento sběrač sestává z více než jednoho dílu, z nichž každý nese nejméně jeden spojovací nátrubek. Sběrač výfukových plynů má podle vynálezu po celé své délce v příčném řezu konstantní průřezovou plochu a poměr příčné průřezové plochy na výstupu z každého spojovacího nátrubku к příčné průřezové ploše na vstupu do každého spojovacího nátrubku je od 0,3 do 0,8.

Vynález se týká sběračů výfukových plynu v motorech s vnitřním spalováním. Zejména se týká sběračů výfukových · plynů přeplňovaných motorů s vnitřním · spalováním s větším počtem válců, s výhodou ·-. čtyřmi až deseti válci na každou · řadu, · a s - ejekčním účinkem plynů při jejich vstupu do sběrače.

Jsou známy tři základní systémy odvádění výfukových plynů z motoru · s vnitřním spalováním k přetlakovému stupni, který je turbokompresorového· typu · s pohonem výfukovými plyny, a to:

— systémy s odváděním tlakovými vlnami, — systémy s odváděním při tlaku v podstatě konstantním, — systémy s měničem- impulsů.

Při ovádění tlakovými vlnami je motor opatřen větším počtem sběračů výfukových plynů pro· jednu a -tutéž řadu válců a s více než · jedním vstupem na -turbinu. Při · tom.to typu přeplňování se spojuje minimum energetických ztrát během dopravy plynů · z -válců do turbiny s dobrým vyplachováním válců, což je důležité při všech zatíženích, ale zejména při malých zatíženích, 'kdy j-e · takový výsledek nejpotřebnější. Energie je však dodávána do· turbiny ve formě výfukových dávek, což vede k omezení výkonnosti turbiny.

V systému s konstantním tlakem je jediný sběrač pro alespoň jednu řadu válců, což umožňuje dosáhnout optimálního využití energie výfukových plynů v turbině, avšak za cenu jejích značných ztrát během dopravy, a omezeného vyplachování motoru. Tento posledně jmenovaný jev se obzvláště citlivě a nepříznivě projevuje ' při částečných zatíženích.

V systému s měničem impulsů je motor opatřen řadou sběračů, které ústí přes ejektory do· směšovací trubice, spojené s difuzorem vloženým· před vstup do turbiny. Systém umožňuje dobré zásobení turbiny, aniž by příliš zhoršil vyplachování válců. Systém tak představuje střed mezi oběma předchozími systémy, avšak za o.enu ztráty energie během dopravy výfukových plynů. Vyznačuje se též stejnými problémy s odrazem vln jako· u systémů s odváděním tlakovými vlnami, neboť kompromis spočívající v omezení průřezu každého· ejektoru umístěného na konci každého· sběrače na straně výstupu plynů k turbině ,pro odizolování jednoho sběrače od druhého, vede ke vzniku odrazových vln, rušících hlavně vyprazdňování nejvzdálenějších válců. V důsledku toho při malých zatíženích a tedy · při akceleraci tento systém nepřináší zisk při srovnání se sběračem s konstantním tlakem. Je třeba též zdůraznit, že přítomnost vloženého· difuzoru může též přinášet problémy z hlediska prostoru, který je pro jeho· · umístění v tomto systému odvádění výfukových plynů k dispozici.

Byly učiněny pokusy zlepšit odvod výfukových plynů ve sběrači s v podstatě kon stantním 'tlakem lim, že · se · v místě, 'kde se faždý spojovací 'nátrubek pro 'připojení ^;k hlavě · odpovídajícího· ·válce 'motoru -sbíhá -se .sběračem, společným pro všechny -válce alespoň jedné řady, zajistí ejekční účinek. Za •tímto· ·účelem se 'každý spojovací nátrubek řeší tak, aby osová rychlost plynů ve sběrači a rychlost plynů v· nátrubku· v místě jejich soutoku měly v podstatě stejný směr, jak je popsáno· zejména v ^americkém patentovém spise č. 3 380 246.

Aby se · co nejvíce · omezily ztráty energie a · odlepování · proudového· paprsků ve spojovacím nátrubku, má v tomto· řešení každý spojovací nátrubek profil, který se spojitě zmenšuje ve směru · odvádění plynů. Tento spojitý úbytek příčného· profilu každého spojovacího· ·nátrubku má -však ·za následek poměrně značnou celkovou délku spojovacích potrubí. Použití jediného· společného· sběrače · na · každou . · řadu · válců · přináší přes význačné snížení nároků na prostor u · velkých 'motorů problémy, pokud jde · o, uesení sběrače, o vyrovnání do přímky jednotlivých článků spojených dilatačními měchy, a o jeho · osový · posun · v · důsledku tepelných · napětí.

Uvedené nedostatky odstraňuje vynález, jehož podstatou je sběrač výfukových plynů skupiny válců, s výhodou o· počtu čtyř až deseti válců v každé řadě, pro· přeplňovaný motor s vnitřním spalováním, a s ejekčním účinkem plynů při ' jejich vstupu do· sběrače v důsledku zúžení průřezové plochy výfukového kanálu, přičemž každý válec je připojen ke sběrači výfukových plynů spojovacím nátrubkem ve · tvaru trysky, jejíž příčná průřezová plocha na výstupní 'straně u · sběrače je · menší, · než její ·příčná -průřezová 'plocha na · vstupní · straně · u · · válce, · a přičemž tento sběrač ·· sestává z · více než jednoho 'dílu, · u nichž · každý -nese · nejméně jeden spojovací nátrubek 'a '.má podle -vynálezu po- · celé .své délce v příčném -řezu konstantní · průřezovou plochu a · poměr příčné průřezové · plochy na •výstupu z · každého · spojovacího nátrubku к příčné průřezové · ploše · na · vstupu do' každého •spojovacího nátruhku je -od '0,3 do- t0;8.

Podle výhodného .provedení · vynálezu 'je poměr .'mezi vnitřním. · průměrem sběrače ·η průměrem · vrtání válců od 0,30 'do· ·0,75.

Spojovací '.nátrubek -sběrače podle -'vynálezu má s výhodou v úrovni svého soutoku se· ·sběračem průchozí 'profil ihuď prstenc.ovitý, · nebo · zčásti 'prstencovitý, '.nebo · plně .otevřený. · S 'výhodou má -každý spojovací nátrubek · malou · délku, '..takže každý (díl sběrače, přidružený odpovídajícímu · válci motoru, je pevně podporován hlavou tohoto· válce. Poslední díl sběrače je před vstupem do turbiny s výhodou připojen k difuzoru, což je usnadňováno· rozdílnými průřezy· sběrače a vstupu do turbiny a zmenšením rozměrů sběrače.

Podstatná výhoda vynálezu spočívá v tom, že se mezi otevíráním výfuku a dolním mr.t vým bodem pístu válce zvětšuje počáteční protitlak v každém spojovací nátrubku, což se příznivě projevuje podstatným zmenšením ztrát, nevyhnutelně vznikajících přiškrcováním mezi každým válcem a spojovacím nátrubkem v místě průchodu výfukovým ventilem.

Další výhoda vynálezu spočívá v tom, že se o· 30 až 40° snižuje teplota výfukových plynů, vystupujících z válce a vstupujících do· turbiny při srovnání s klasickým sběračem. Teplota výfukových ventilů se vzhledem. k použití klasického sběrače snižuje o 50 až 60'.

Při použití vynálezu se dosahuje lepšího vyprazdňování, které je mimo· to· v podstatě stejné pro- všechny válce, přičemž lepší vyprazdňování umožňuje snížit specifickou spotřebu motoru o 2 až 3 % bez použití difuzoru a o· 5 až 6 ·% s použitím rozptylovače. Použití rozptylovače umožňuje snížit střední statický tlak ve sběrači o přibližně 10 %, což ještě dále zlepšuje vyprazdňování válců.

Další výhodu vynálezu je možno spatřit v tom, že se dosahuje lepšího vyplachování válců při nízkých zatíženích, tedy vlastnosti srovnatelné s použitím měniče impulsů a lepší, než je tomu u sběrače s konstantním tlakem, při menším nebezpečí zanášení. Sběrač podle vynálezu dále umožňuje používat turbodmychadlo s vyššími rychlostmi.

Použití spojovacích nátrubků s výrazným zúžením průřezové plochy umožňuje zmenšit délku spojovacích trubních vedení a v důsledku toho zlepšit ejekční účinek výfukových plynů v místě jejich soutoku s obsahem sběrače. Toto výrazné zúžení průřezu dále umožňuje tlumit výchylky tlaku vyvolané ve sběrači po· předání kinetické energie plynů, · vystupujících z každého nátrubku, plynům, které se nacházejí ve sběrači. Dále je umožňována optimalizace okamžiku otevření výfukového ventilu vzhledem k tomu, že všechny válce mají stejné vyprazdňování.

Podle dalšího výhodného znaku vynálezu jsou vzhledem k jejich řazení do· sběrače o· velké délce jednotlivé · díly s výhodou v· podstatě totožné, což usnadňuje vytváření sběrače. Zmenšení rozměrů spojovacích nátrubků a samotného sběrače mimo to umožňují výrazný zisk prostoru a úsporu nákladů.

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na příkladech provedení neomezujících jeho rozsah, s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých značí obr. 1 podélný řez částí sběrače podle vynálezu s prvním provedením spojovacích nátrubků, obr. 2 řez rovinou II—II z obr. 1, obr. 3 boční pohled na část sběrače podle vynálezu pro· přeplňovaný motor s vnitřním spalováním, obr. 4 boční pohled na díl sběrače se spojovacími nátrubky podle druhého provedení, obr. ·5 podélný řez dílem sběrače se spojo vacím nátrubkem podle třetího provedení, obr. 6 pohled na čelo dílu sběrače z obr. 5, ve směru šipky VI znázorňující způsob spojení každého nátrubku se sběračem, obr. 7 řez rovinou VII—VII z obr. 5, obr. 8 odpovídající řez dílem sběrače se spojovacím nátrubkem podle čtvrtého provedení, obr. 9 schematický boční pohled na sběrač výfukových plynů v jeho· nejjednodušším provedení, obr. 10 schematický podélný řez dílem sběrače v jeho zdokonaleném provedení, obr. 11 čelní pohled na další provedení dílu sběrače výfukových plynů, obr. 12 podélný řez rovinou XII—XII dílem sběrače z obr. 12, obr. 13 řezový detail stejného dílu v řezu rovinou XIII—XIII ž obr. 12, obr. 14 grafické znázornění různých křivek vyjadřujících tlakové vlastnosti ve válci, ve spojovacím nátrubku · a velikost plnicího přetlaku pro sběrač podle vynálezu bez použití difuzoru, a to v závislosti na poloze pístu ve válci podle úhlových poloh klikového· hřídele, obr. 15 tytéž křivky jako· na obr. 14, avšak pro sběrač s odváděním výfukových plynů tlakovými vlnami, obr. 16 grafické znázornění nízkotlakého taktu motoru s vnitřním spalováním, opatřeného· sběračem podle vynálezu s vlastnostmi podle křivek z obr. 14, a obr. 17 grafické znázornění nízkotlakého taktu motoru s vnitřním spalováním opatřeného· sběračem s odváděním výfukových plynů tlakovými vlnami, s vlastnostmi podle křivek z obr. 15.

V následujícím popise je uvažován motor s vnitřním spalováním, opatřený jediným sběračem· pro· alespoň jednu řadu válců, s přetlakovým· plněním turbokompresorového typu s pohonem výfukovými plyny.

Jak je patrno · z obr. 1 až 3, sestává sběrač 1 výfukových plynů podle prvního· provedení z řady shodných dílů 2, která je na předním konci, odvráceném od turbodmychadla 3, zakončena neznázorměným prvním dílem, opatřeným uzavíracím víkem. Mezi posledním dílem 2 a turbodmychadlem 3 je umístěna spojka 4, která může být s výhodou řešena jako rozptylovač, bez obtíží osaditelný mezi poslední díl 2 a turbodmychadlo 3 v důsledku snížených prostorových nároků, které klade sběrač výfukových plynů podle vynálezu. Jednotlivé díly 2 sběrače 1 jsou navzájem spolu spojeny segmentovými skružeml 5 nebo klaasickými dilatačními měchy.

Každý díl sběrače 1 obsahuje hlavní trubicovou část 6, která je na jednom konci zakončena spojovací přírubou 7, a to· například na konci odvráceném od turbodmychadla 3. Každý díl 2 je dále opatřen přípojným nátrubkem 8 pro napojení na hlavu 9 válce motoru.

Každý tento nátrubek obsahuje válcovitou část 10, osazenou soustředně s hlavní trubicovou částí 6, a uloženou zevně okolo- ní v oblasti přilehlé ke konci dílu 2 sběrače, protilehlému · vůči konci opatřenému spojovací přírubou 7. Válcovitá část 10 je na svém konci přivráceném ke ' spojovací přírubě 7 připojena k hlavní trubicové části '6, zatímco: její druhý konec je volný a mírně přesahuje odpovídající druhý konec ' hlavní -'trubicové části 6. ' Do válcovité části 10 je ' kolmo ' na její podélnou osu zaústěn velmi krátký válcovitý úsek 11, který je pak sám připojen známým způsobem k hlavě ' 9 odpovídajícího' válce motoru.

Pro zajištění spoje mezi dvěma díly 2 sběrače 1 slouží prstencovitý člen 12 vytvářející ejektor, jehož jeden konec je opatřen přírubou 13 určenou pro' spolupůsobení s odpovídající přírubou 7 sousedního dílu 2 sběrače 1 ve spoji vytvářeném segmentovitou skruží 5. Na ' svém' druhém ' konci je prstencovitý člen 12 opatřen válcovým úsekem 14, jehož vnější povrch je závitován, a tímto závitem je ' tento prstencovitý člen 12 zašroubován do volného' konce válcovité části 10 spojovacího' nátrubku 8.

Prstencovitý člen 12 je tvarově řešen tak, že po jeho' zašroubování proniká volný konec hlavní trubicovité části 6 ' dovnitř 'tohoto iprstencovitého členu 12, aniž by přitom docházelo' k jejich vzájemnému dotyku. Ve směru úniku plynů se tak vytvoří prstencovitý průchozí profil 15, za nímž následuje v úrovni prstencovitého čleinu 12 plný průchozí profil.

Prstencovitý člen 12 může mít podle konkrétního případu různé vnitřní profily, a 'to v tom smyslu, že se může zvětšovat nebo zmenšovat prstencovitý průchozí profil 15, kterým' budou unikat výfukové plyny. 'Jeho' vnitřní profil též umožňuje obměňovat úhel výstupu výfukových plynů vzhledem k ose sběrače. Tento úhel má s výhodou hodnoty blízké 0°.

Na obr. 4 je znázorněno' druhé provedení dílu 2 sběrače 1. Do^ jednoho dílu 2 ústí například dva spojovací nátrubky 20 ve formě zakřivených trubic se zužujícím se průchozím průřezem a o velmi krátké délce. V tomto' provedení je 'každý nátrubek 20 na sběrač 1 navařen ' a ústí svým, koncem více ' nebo méně dovnitř ' hlavní trubicové části '6 dílu. Je samozřejmé, že zakřivení každého nátrubku ' 20 je takové, aby se zmenšil úhel napojení plynů ' vystupujících z nátrubků na plyny proudící sběračem 1. Je třeba při této příležitosti poukázat na to, ' že v místě soutoku plynů z nátrubku ' 20 s plyny proudící sběračem 1 je vždy plný průchozí profil.

Na obr. 5 až 7 je znázorněn díl 2 sběrače 1 výfukových plynů se spojovacím nátrubkem 30 podle třetího' provedení. Spojovací nátrubek 30 se blíží svým tvarem prvnímu provedení podle obr. 1, avšak v tomto' případě je část vytvářející ejektor přímou součástí ' nátrubku E0. Ve směru proudění výfukových plynů je okolo hlavní trubicové části ' 6 ' umístěn nejprve prstencovitý průchod 33, zúžený na straně protilehlé vůči ' vyústění nátrubku 30 na zúžený ' průchod ' 31, který v míště soutoku ' proudu z ' nátrubku -30 ' s ' proudem sběrače 1 přechozí do' plného' profilu

32. Nátrubky ' 30 a 'hlavní trubicové -části '6 dílů ' 2 ' sběrače 1 nejsou spojeny svařováním, nýbrž ' šroubováním pomocí opěry 34 ' ' a šoubu 35.

Na obr. 8 je ' schematicky znázorněn 'čelní pohled na ' díl ' 2 ' sběrače se spojovacím nátrubkem 40 podle čtvrtého provedení. ' Toto provedení se podstatně liší od předchozích v tom, že průchozí profil 41 mezi každým spojovacím nátrubkem 40 a sběračem 1 je pouze zčásti prstencovitý.

V každém ze shora uvedených provedení byl spojovací nátrubek ' 8, 20, 30, 40 řešen ve tvaru trubice poskytující takové zmenšení původní průřezové plochy na ' straně u hlavy válce na průchozí ' profil v místě napojení ' na sběrač, že ' poměr profilu v · místě napojení na sběrač vůči ' průřezové ploše profilu ' u hlavy válce je v rozmezí 0,3 ' až ' 0;8 ' a s výhodou 0,4 až ' 0,5.

U sběrače výfukových ' plynů podle vynálezu je možno' podstatně zmenšit vnitřní průměr sběrače vzhledem k ' běžným sběračům s konstantním tlakem, a volí se tak, aby poměr mezi jeho průměrem - a průměrem vrtání válců byl v rozmezí od 0,30 do 0,75.

Je třeba poznamenat, že ve všedh provedeních vynálezu je ' délka ' spojovacích nátrubků velmi malá, což dovoluje jednak vyhnout se použití dilatačních měchů, 'a jednak umožňuje, aby tento spojovací nátrubek napojený na 'hlavu motoru 'nesl přímo' odpovídající články sběrače. To je mimo jiné usnadňováno' tím, že se ' podstatně zmenšuje průměr sběrače.

Dále budou popsány ' s ' odvoláním 'na obr. 9 ' až '13 různé příklady 'zjednodušeného· 'a zlepšeného provedení sběračů výfukových plynů podle vynálezu.

Na ' obr. 9 je znázorněna sestava ' dvou sběračů 70 výfukových plynů, ' přidružených každý jedné ze ' dvou řad válců motoru s vnitřním 'spalováním, 'uspořádaných do' tvaru písmene V v počtu alespoň -čtyř válců na každou ' řadu. Každý sběrač 7D výfukových plynů je ' vytvářen ' určitým počtem nezávislých dílů 71, 72, 73, 74, sestavených za ' setou a ' spojených navzájem spojkami 75, 'kterými ' mohou být segmentovité skruže ' nebo' dilatační spoje, přičemž 'každý '-konec 'jednoho článku sběrače je připojen k odpovídajícímu 'konci spojky 75 svěracími třmeny 78.

První díl 72, vytvářející 'uzavřený konec sběrače 70, je na konci 77 uzavřen a svým protilehlým ' koncem je připojen k ' dalšímu dílu 71, ' a to· pomocí výše ' uvedené ' spojky 75. Předposlední ' díl '73 sběrače '70 má zahnutý tvar, ' umožňující vykřížení dvou ' ' sběračů 70 výfukových plynů, jak je zřejmé z ' obr. ' 9. Poslední díl ' 74, vytvářející výstup ' sběrače, je určen k napojení přeplňovací ' turbiny.

Každý z dílů '71, 72, '73 je vyroben ' odléváním z jednoho 'kusu ' včetně 'spojovacího nátrubku '78. Je patrno, že jednotlivé díly sběračů 70 'výfukových 'plynů přebírají

1Θ všechny hlavní znaky vynálezu, a to, že především· každý spojovací nátrubek 78 má průřezovou plochu na straně výstupu do· sběrače a v· místě vstupu z válce motoru ve vzájemném poměru od 0,3 do 0,8 a s výhodou 0,4 až 0,5. Poměr mezi vnitřním průměrem sběrače 70 výfukových plynů a průměrem vrtání motoru je od 0,30 do 0,75. Je též patrno, že průchozí profil výfukových plynů uvnitř sběrače 70 je stejný po celé délce sběrače. .

Je výhodné, aby ve sběračích výfukových plynů 70, stejně jako· i v dalších dvou způsobech provedení popsaných na obr. 10 až 13, byl úhel svíraný podélnou osou dílu sběrače a osou spojovacího nátrubku v místě jeho· vstupu do· sběrače okolo 30°.

Dva způsoby obzvláštních provedení dílů sběrače výfukových plynů podle vynálezu jsou podrobněji popsány na obr. 10 až 13.

Díl 80 sběrače, znázorněný na obr. 10, je určen pro· motor s válci uspořádanými do tvaru V a má tvar v podstatě válcovitý s kruhovým· průřezem. Sestává z jediného kusu se spojovacím nátrubkem 81, který je v podstatě přímý a má malou délku. Jak bylo uvedeno, je úhel, který svírá podélná osa 82 dílu 80 s podélnou osou 83 nátrubku 81 v místě jeho vstupu do· sběrače, velký přibližně 30°. Každý konec dílu 80 je opatřen první kruhovou přírubou 84, umožňující připojení pomocí šroubů nebo pomocí svěracího třmenu k sousednímu dílu sběrače, a druhou kruhovou přírubu 85 s ústupkem. Čáry 86, 87 schematicky ukazují průsečnice konce nátrubku 81 s válcovitým dílem 80 sběrače.

Obr. 11 až 13 schematicky znázorňují další provedení dílu sběrače, který je určen pro· motory uspořádané za sebou. Díl 90 sběrače má · v podstatě válcovitý tvar s kruhovým průřezem, a sestává z jediného kusu včetně spojovacího nátrubku 91 pro napojení na odpovídající válec. Tento spojovací nátrubek 91 je zokončen přírubou 92 pro upevnění na hlavu tohoto válce. Z obr. 11 a 12 je zřejmé, že spojovací nátrubek 91 není v podstatě přímý, jako tomu bylo v případě obr. 10, nýbrž je naopak zakřiven do· tvaru zborcené plochy. Obr. 13 ukazuje jeho průřezový tvar v místě jeho· vyústění do dílu 90 sběrače. Stejně jako v předchozím případě je díl 90 opatřen na každém svém^ konci kruhovou přírubou 93, umožňující připojení k sousednímu dílu sběrače nebo k mezilehlé spojce, a to· svěracím· třmenem.

Na obr. 14 jsou znázorněny různé tlakové křivky, vyjadřující velikosti tlaků v závislosti na úhlových polohách klikového hřídele, přičemž horní mrtvý bod pístu odpovídá úhlu 0°. V diagramu jsou vyznačeny okamžiky odpovídajíc otevření výfukového ventilu (OEJ, otevření přívodního ventilu (QA), uzavření výfukového ventilu (FE), a uzavření přívodního· ventilu (FA).

Silnou plnou čarou je vyznačen tlak mě řený ve válci motoru (křivka A), normální plnou čarou tlak výfukových plynů měřený ve spojovacích nátrubcích v místě výstupu z válců (křivka B), tečkované přetlak měřený v přívodním sběrači (křivka C), a čerchovaně tlak výfukových plynů bez ejekčního účinku v úrovni spojovacích nátrubků (křivka D).

Sledování křivek znázorněných na obr. 14 (bez použití difuzoru) ukazuje, že po· otevření · výfukového· ventilu (úhlová poloha --240°), začíná výfukový takt a ve spojovacím nátrubku příslušného· válce motoru vzniká tlaková vlna (křivka B). Amplituda této tlakové vlny stoupá poměrně· rychle a s poměrně strmým čelem, a dosahuje maxima v blízkosti dolního· mrtvého· bodu (—80°) pístu. Od tohoto· okamžiku amplituda tlakové vlny klesá se strmostí relativně menší, než byla na vzestupné straně, a tento· pokles následuje i úbytek tlaku ve válci (křivka A). Tento úbytek je dostatečně rychlý k tomu, aby zajistil dobré vyprázdnění válce.

Poté tlaková vlna (křivka BJ lehce osciluje, což odpovídá nárazům ve sběrači, pocházejícím z jiných válců. Tlak ve válci (křivka A) začne, počínaje dolním mrtvým bodem pístu, postupně vzrůstat, až přejde do· neznázorněného vysokotlakého pracovního taktu.

Je třeba si povšimnout toho, že mezi otevřením přívodního ventilu a zuavřením výfukového ventilu má tlak ve spojovacím nátrubku · (křivka Bj hodnotu dostatečně· nižší, než je přetlak v přívodním potrubí (křivka C), aby se dosáhlo· správného vyplachování válce (vytečkovaná plocha na obr. 14).

Mezi otevřením výfukového ventilu a oblastí blízkou dolnímu mrtvému bodu pístu válce se tak zachovává v maximální míře potenciální energie plynů při jejich průchodu spojovacím nátrubkem, a to v důsledku silného· zúžení průřezu tohoto· spojovacího· nátrubku. Zvýšení počátečního· odporu ve spojovacím nátrubku je velmi příznivé jednak z toho důvodu, že snižuje ztráty přiškrcováním při průchodu výfukovým ventilem, a jednak proto, že snižuje teplotu tohoto· ventilu. Brání se tak přeměně části kinetické energie na teplo. Je přitom velmi důležité, že k zachování energie při průchodu výfukových plynů z válce do· spojovacího nátrubku mezi otevřením výfukového ventilu a dolním mrtvým· bodem dochází v příznivém okamžiku pracovního cyklu, což umožňuje zlepšit vyprazdňování válce v následujícím taktu.

V důsledku ejekčního účinku spojovacího nátrubku se dále zrychluje přechod plynů ze spojovacího nátrubku do sběrače, a to přeměnou tlakové energie na rychlostní energii, a to energii odebíranou ze samotné dávky · vypouštěných · výfukových plynů a nevyvíjenou vlastní prací pístu.

Tím, že se stejnoměrně zmenší únikový průřez ve sběrači, udržuje se rychlostní energie výfukových plynů na vysoké hodnotě. Potom . se tato- rychlostní - energie znovu přeměňuje na tlakovou energii rozptylovaném, který je výhodné umístit u vstupu do turbodmychadla. Použití tohoto difuzoru umožňuje kromě toho· snížit statický tlak ve sběrači a . v důsledku - toho ještě více zlepšit vyprazdňování válců, které je pro všechny válce v podstatě . stejné.

Jak je opět partno z obr. 14, získá - se ' v případě -zrušení ejekčního účinku vyvolávaného. spojovacími nátrubky oscilující křivka (křivka D) s velkými nárazy Di, D2... pocházejícími z různých válců, což je zcela nežádoucí pro provozní vlastnosti motoru.

Na obr. 15 jsou znázorněny stejné typy křivek jako na obr. 14, ale pro sběrač - výfukových plynů s tlakovými - vlnami. - Jak je z diagramu patrné, dosáhne se u tohoto typu sběrače dobrého vyplachování válců (vytečkované pásmo), a to v důsledku toho, že mezi otevřením přívodního ventilu a uzavřením výfukového- ventilu je přetlak (křivka C) výrazně vyšší, než je tlak ve spojovacím nátrubku (křivka B).

Z obrázků je- však zřejmé, že tlaková vlna (křivka B) z obr. 14 pro- - sběrač výfukových plynů podle vynálezu má kratší dobu trvání, než tlaková - vlna z obr. 15, což znamená, že v případě vynálezu dochází k rychlejšímu a úplnějšímu vyprazdňování válců.

Na obr. 16 a 17 je znázorněna nízkotlaká část cyklu motoru, odpovídající obr. 14 a 15, - přičemž tlak ve válci je znázorněn v závislosti na objemu tohoto válce v procentech.

Srovnání křivek z obr. 16 a 17 ukazuje,

Claims (2)

1. - Sběrač výfukových plynů skupiny válců, s - výhodou -o - -počtu - čtyř až deseti válců v každé řadě, pro- přeplňovaný mot-or - s vnitřním· spalováním, a s- ejekčním - účinkem plynů při jejich vstupu do sběrače v důsledku zúžení průřezové plochy výfukového- kanálu, přičemž každý válec je připojen ke sběrači výfukových plynů spojovacím nátrubkem ve tvaru trysky, jejíž příčná průřezová plocha na výstupní straně u sběrače je menší, než její příčná průřezová - plocha na vstupní straně u válce, a přičemž tento- sběrač sestává z více než jednoho dílu, z- nichž že záporná práce vykonávaná - - každým - pístem je - nižší - v případě - sběrače - podle - - - vynálezu (obr. - 16), než v - případě - - sběrače - - s ^: tlakovými vlnami (obr. 17). Záporná - práce -každého pístu je vyjádřena - vytečkovaneu- . plochou v - každém z -obou diagramů.

Sběrač podle vynálezu tak - poskytuje - četné výhody ve srovnání se - - známými -sběrači, a to nejen zvýšením - ejekčního- účinku - přiškrcením výfuku - plynů, ale hlavně tím, . - že se tento ejekční účinek umístí do co)¹ - - největší blízkosti výstupu z - válce. Ve - sběrači řešeném na principu - měniče impulsů - je tak například ejekční účinek situován ke - konci tohoto- sběrače do- blízkosti turbodmychadla.

Skutečnost, že tlak - je u výstupu - ze - sběrače v podstatě konstantní, umožňuje používat - takového sběrače v různých - - systémech, jako- například v systému známém - pod - - názvem „comprex“, který vyžaduje - přívod - plynů pod téměř- konstantním tlakem. Těmito systémy se nahrazují turbodmýchadla.

V případě přeplňovaných - motorů - s - dvojitým přetlakovým plněním může - být sběrač podle vynálezu s výhodou - použit -jako -stupeň pro vysokotlakou - - turbinu.

Popsané sběrače -mají výhodu mimo - jiné zejména v tom, že mohou být - vytvořeny s podstatně menším průměrem než obvykle používané -sběrače. - To přináší - zisk prostoru a poskytuje - zdarma rychlostní - energii výfukových plynů, kterou je možno - při- výstupu ze sběrače přeměnit - na - tlakovou - energii. Sběrače mají přitom průřez v- podstatě - stejný, jako- je účinný průřez vstupní - trysky, přivádějící plyny do přetlakové - - turbiny.

vynalezu každý nese nejméně- jeden spojovací - - nátrubek, vyznačený - tím, že sběrač výfukových plynů má po celé své délce v příčném -řezu konstantní průřezovou plochu a poměr - příčné průřezové- plochy na výstupu z každého spojovacího· nátrubku (8, - 20) k příčné - . průřezové ploše na vstupu do - každého- spojovacího nátrubku (8, 20·) je od 0,3 do- 0,8.

2. - Sběrač podle bodu 1, vyznačený - - tím, že průměr příčné průchozí průřezové plochy má velikost 30 až - 75 % průměru - vrtání - válců.

8 listů výkresů