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Perfectionnements aux dispositifs de refroidissement pour tuyères d'injection des moteurs à combustion interne.:
La présente invention est relative à un dispositif de refroidissement des tuyères d'injection de moteurs à combus.- tion interne du genre travaillant avec injection solide, et dans lesquels des espaces de refroidissement sont disposés dans ou'autour de la tuyère.
Dana ce genre de moteurs à oombustion interne, des dif- ficultés peuvent se présenter lorsqu'on injecte certaines variâtes d'huile combustible, ( huile lourde, ou "fuel oil") notamment des huiles très visqueuses. Les difficultés provien- nent de ce que l'huile est cokéfiée en partie pendant l'in- jection et form& des dépôts assez importants, de coke à la sur-; face de la tuyère d'injection du combustible, de sorte que
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l'atomisation du combustible est gênée, avec ce résultai que la combustion dans le cylindre devient moins complète.
On suppose que la cokéfaction est due au fait que l'huile visqu- euse a une tendance à adhérer avec une force considérable au rebord des passages atomisateurs.
On a essayé d'éviter le défaut mentionné ci-dessus, en formant la tuyère d'injection avec des cavités à travers lesquellea on a déterminé une circulation de l'eau de refroi- dissement, et on a obtenu une réduction considérable du dépôt de coke, mais ces dispositifs connus présentent plusieurs in- convénients. D'abord la soupape de combustible devient oompli- quée à cause de la présence de passages d'eau avec des con- nections formées par des tubes et analogues, et en second lieu des fuites entre les compartiments d'huile et les compar- timents d'eau peuvent occasionner un mélange de l'huile aveo l'eau, ce mélange étant introduit dans le cylindre, ou bien les fuites peuvent déterminer un passage direct de l'eau dans le cylindre, ce qui doit être évité.
D'autre part l'eau peut être contaminée par l'huile, ce qui doit également être évitée
Les dits inconvénients des dispositifs connus sont éviter suivant l'invention, d'après laquelle on emploie de l'huile combustible pour le refroidissement de la tuyère d'injection c'est-à-dire la même huile que celle utilisée pour la combus- tion.
En d'autres mots, l'invention peut être caractérisée par ce que les chambres de refroidissement disposées dans ou autour de la tuyère, communiquent avec des entrées et sorties pour la circulation de l'huile combustible, et que la tuyau- terie pour cette huile servant au refroidissement est reliée avec les moyens d'injection de combustible du moteur de sorte que l'huile combustible est employée aussi bien pour le re- froidissement que pour l'injection dans le cylindre du moteur*
Suivant la présente invention, l'on fait passer avec une ! grande vitesse l'huile combustible employée pour le refroi- dissement, dans les espaces de refroidissement dans ou autour,
de la tuyère de manière que les espaces de refroidissement aient une surface de passage convenable qui soit faible par
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rapport à la pression avec laquelle l'huile est comprimée dans les espaces de refroidissement .
Les espaces de refroidissement de la tuyère d'injection peuvent communiquer par exemple avec un by-pass forme dans la pompe d'injection de combustible du moteur, contrôlé par une soupape de trop-plein ou analogue,- de manière que le= re- froidissement de la tuyère soit effectué par l'excès d'huile combustible qui traverse le by-pass à l'extrémité de la course d'injection.
Dans le système d'injection de combustible utili- sant une pression constante exercée sur le combustible par une pompe et une tuyauterie de pression commune à tous les points d'injection de combustible (ayant des soupapes d'admis- sion contrôlées), l'arrangement peut être tel que l'on fait passer l'huile combustible à travers tous les passages de refroidissement des tuyères d'injection, celles-ci étant re- liées en série, ce qui fait que l'extrémité de la tuyauterie de pression éloignée de la pompe peut contenir une soupape de trop-plein actionnée par ressorte au moyen de laquelle la pression constante dans la tuyauterie de pression est main- tenue.
Si la pompe de combustible est largement dimensionnée par rapport à la quantité requise de combustible pour l'in- jection, une certaine quantité d'huile combustible circulera de manière permanente dans le système, et retournera au réser- voir d'huile combustible, la soupape de trop-plein s'ouvrant et permettant à l'excès d'huile combustible- de traverser le système et de retourner au réservoir.
L'arrangement peut également être tel que l'huile de refroidissement soit pompée par la, pompe d'injection de com- bustible du moteur à travers les passages de refroidissement de la tuyère d'injection pendant la période d'injection, en exerçant ainsi son effet refroidissant sur la tuyère et étant injectée de suite après dans le cylindre du moteur. Dans ce but les passages de refroidissement de la tuyère communiquent à une extrémité avec un tuyau d'alimentation pour l'huile de la pompe d'injection de combustible du moteur, et à l'autre
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extrémité avea le compartiment de la soupape de combustible par laquelle l'injection dans le cylindre du moteur a lieu.
Dans les dessins ci-joints, La figure 1 montre un mode de construction comme celui mention- ne en dernier lieu, vu en coupe à travers une partie de la soupape de combustible, et, La figure 2 montre schématiquement un mode de construction comme celui mentionné dans l'avant-dernier alinéa.
En se rapportant à la figure 1, @ est la partie inférieure de l'enveloppe de la soupape pour combustible, b est une tuyère d'injection de combustible ayant une surface plane c, qui est placée tout près d'une surface plane correspondante ' d de l'enveloppe a de la soupape.
est un écrou à chapeau tenant la tuyère lorsqu'elle est vissée sur la partie tarau- dée f de l'enveloppe de soupape a.g est la partie inférieure d'une tige de soupape se terminant à sa partie inférieure par un cône qui coopère avec le siège conique de soupape de la tuyère b, muni d'un passage central h pour le combustible, communiquant avec le cylindre du moteur( non montré) par des passages atomiseurs i, L'enveloppe de soupape a un passage K d'alimentation de l'huile combustible, s'ouvrant dans sa sur- face d'extrémité d et communiquant par une rainure annulaire l faite, dans la surface .2. de là tuyère avec un passage m. dont l'autre extrémité communique avec les passages de refroidis- sement n formés dans la tuyère.
A leur partie supérieure ces passages de refroidissement n communiquent avec l'espace an-
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nulaï.re , formé autour de la partie inférieure a de la tige de soupape.
Le dispositif fonctionne comme suitt
Pendant la course de compression de la pompe d'injection de combustible, de l'huile combustible est alimentée par les passages k,m et passe avec grande vitesse à travers les passa- ges de refroidissement n. La tuyère d'injection est considéra- blement refroidie de cette manière, quoique le refroidissement
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n'ait lieu que pendant la durée comparativement faible qui correspond à la période d'injection, parce que la grande vitesse de l'huile combustible augmente fortement le coef- ficient de transmission de chaleur entre le métal et l'huile.
Pendant que l'huile combustible exerce,son effet refroidis' sant sur la tuyère, elle est chauffée, de sorte qu'elle devient moins visqueuse çe qui réduit sa tendance à l'adhésie aux rebords des passages atomiseurs* Ayant passé dans les chambres de refroidissement n, l'huile combustible passe à travers le passage o dans l'espace p, où sa pression fait soulever la tige, de sorte que l'huile peut passer plus loin à travers le passage central de combustion h et les passages atomiseurs 1 dans la chambre de combustion du cylindre du moteur.
En se rapportant à la figure 3, 1 est un réservoir de combustible, 3,4,5 montrent trois pompes d'injection de combustible contrôlées de trois cylindres différents de mo- teur, et 6,7,8 sont les soupapes de combustible correspondan- tes. Les pompes de combustible 5,4,5 aspirent de l'huile combustible du réservoir 1, par une conduite d'aspiration 10 et des conduites latérales 11,12,13 et pendant la course d'injection elles compriment l'huile par des tuyaux de pres- sion 14,15,16 aux soupapes 6,7,8 et de là aux cylindres du moteur( non montrés). Les pompes de combustible 3,4,5 sont munies chacune d'un tuyau de by-pass 26.27,28 respectivement relié à un tuyau commun 30.
Ce tuyau 50 'mène dans les chambres de refroidissement de la tuyère d'injection de la soupape de combustible 6, oes chambres communiquant au moyen des condui- tes 31,32 et des chambres, de refroidissement des tuyères d'injection des soupapes 7,8, avec une conduite de retour 33 qui mène au réservoir 1. Chaque pompe de combustible 3,4,5 possède une soupape de trop plaine dont l'ouverture arrête la course d'injection à un certain moment pendant la dernière partie de la course de compression de la pompe.
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Les snupapes de trop plein en question s'ouvrent dans les conduites latérales 26,27,28 de sorte que l'huile oombusti- ble qui n'est pas employée pour l'injection est forcée à. tra- vers ces conduites et plus loin à travers les conduites 30,31,
32 à la conduite de retour 33, l'huile continuant son chemin à travers les chambres de refroidissement des tuyères d'injec- tion de combustible des soupapes 6,7,8, de sorte que ces tuyères sont refroidies.
L'invention peut être réalisée de plusieurs autres manié- res que celle montrée dans les dessins ou décrite oi-dessus à titre d'exemple.
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Improvements to cooling devices for injection nozzles of internal combustion engines:
The present invention relates to a device for cooling the injection nozzles of internal combustion engines of the type working with solid injection, and in which cooling spaces are arranged in or around the nozzle.
In this type of internal combustion engine, difficulties may arise when injecting certain types of fuel oil (heavy oil, or "fuel oil"), in particular very viscous oils. The difficulties arise from the fact that the oil is partly coked during the injection and forms quite large deposits, from coke to over-; face of the fuel injection nozzle, so that
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atomization of the fuel is hampered, with the result that the combustion in the cylinder becomes less complete.
It is believed that the coking is due to the fact that the viscous oil has a tendency to adhere with considerable force to the rim of the atomizing passages.
An attempt has been made to avoid the above-mentioned defect by forming the injection nozzle with cavities through which a circulation of the cooling water has been determined, and a considerable reduction in the deposition of carbon has been obtained. coke, but these known devices have several drawbacks. First the fuel valve becomes oomplicated due to the presence of water passages with connections formed by tubes and the like, and secondly leaks between the oil compartments and the compartments. water may cause the oil to mix with the water, this mixture being introduced into the cylinder, or the leaks may cause water to pass directly through the cylinder, which must be avoided.
On the other hand water can be contaminated with oil, which should also be avoided
The said drawbacks of the known devices are avoided according to the invention, according to which fuel oil is used for cooling the injection nozzle, that is to say the same oil as that used for the fuel. tion.
In other words, the invention can be characterized in that the cooling chambers arranged in or around the nozzle, communicate with inlets and outlets for the circulation of the fuel oil, and that the pipe for this oil used for cooling is connected with the fuel injection means of the engine so that the fuel oil is used both for cooling and for injection into the engine cylinder *
According to the present invention, one passes with a! high speed fuel oil used for cooling, in cooling spaces in or around,
nozzle so that the cooling spaces have a suitable passage area which is small by
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relative to the pressure with which the oil is compressed in the cooling spaces.
The cooling spaces of the injection nozzle can communicate, for example, with a bypass formed in the fuel injection pump of the engine, controlled by an overflow valve or the like, - so that the = re- cooling of the nozzle is carried out by the excess fuel oil which passes through the bypass at the end of the injection stroke.
In the fuel injection system using constant pressure exerted on the fuel by a pump and pressure piping common to all fuel injection points (having controlled inlet valves), the arrangement may be such that the fuel oil is passed through all the cooling passages of the injection nozzles, the latter being connected in series, so that the end of the pressure piping remote The pump may contain a spring actuated overflow valve by means of which constant pressure in the pressure line is maintained.
If the fuel pump is largely sized for the amount of fuel required for injection, a certain amount of fuel oil will circulate permanently in the system, and return to the fuel oil tank, the fuel oil tank. Overflow valve opening and allowing excess fuel oil to pass through the system and return to the reservoir.
The arrangement may also be such that the cooling oil is pumped by the engine fuel injection pump through the cooling passages of the injection nozzle during the injection period, thereby exerting its cooling effect on the nozzle and being injected immediately afterwards into the engine cylinder. For this purpose the cooling passages of the nozzle communicate at one end with a supply pipe for the oil of the engine fuel injection pump, and at the other
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end with the fuel valve compartment through which injection into the engine cylinder takes place.
In the accompanying drawings, Figure 1 shows a construction method like the one last mentioned, seen in section through part of the fuel valve, and, Figure 2 shows schematically a construction method like that mentioned in the penultimate paragraph.
Referring to Figure 1, @ is the lower part of the fuel valve shell, b is a fuel injection nozzle having a flat surface c, which is placed close to a corresponding flat surface. d of the casing a of the valve.
is a cap nut holding the nozzle when it is screwed onto the threaded part f of the valve casing ag is the lower part of a valve stem terminating at its lower part in a cone which cooperates with the conical valve seat of nozzle b, provided with a central passage h for fuel, communicating with the engine cylinder (not shown) through atomizer passages i, The valve casing has a passage K for supplying l fuel oil, opening in its end surface d and communicating by an annular groove 1 made in the surface. 2. from there nozzle with a passage m. the other end of which communicates with the cooling passages n formed in the nozzle.
At their upper part, these cooling passages communicate with the an-
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nulaï.re, formed around the lower part of the valve stem.
The device works as suitt
During the compression stroke of the fuel injection pump, fuel oil is supplied through passages k, m and passes at high speed through cooling passages n. The injection nozzle is cooled considerably in this way, although the cooling
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takes place only during the comparatively short time corresponding to the injection period, because the high speed of the fuel oil greatly increases the heat transfer coefficient between the metal and the oil.
As the fuel oil exerts its cooling effect on the nozzle, it is heated so that it becomes less viscous which reduces its tendency to stick to the edges of the atomizer passages * Having passed through the chambers of cooling n, the fuel oil passes through the passage o into the space p, where its pressure causes the rod to lift, so that the oil can pass further through the central combustion passage h and the atomizer passages 1 in the combustion chamber of the engine cylinder.
Referring to Figure 3, 1 is a fuel tank, 3,4,5 show three fuel injection pumps controlled from three different engine cylinders, and 6,7,8 are the corresponding fuel valves. - your. The fuel pumps 5,4,5 suck fuel oil from tank 1, through a suction line 10 and side lines 11,12,13 and during the injection stroke they compress the oil through pipes pressure 14,15,16 to valves 6,7,8 and thence to the engine cylinders (not shown). The fuel pumps 3, 4, 5 are each provided with a bypass pipe 26, 27, 28 respectively connected to a common pipe 30.
This pipe 50 'leads into the cooling chambers of the injection nozzle of the fuel valve 6, these chambers communicating by means of the pipes 31, 32 and the cooling chambers of the injection nozzles of the valves 7, 8, with a return line 33 which leads to tank 1. Each 3,4,5 fuel pump has an overflow valve whose opening stops the injection stroke at some point during the last part of the stroke. compression of the pump.
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The overflow snupapes in question open in the side lines 26,27,28 so that the fuel oil which is not used for injection is forced out. through these pipes and further through the pipes 30,31,
32 to the return line 33, the oil continuing its way through the cooling chambers of the fuel injection nozzles of the valves 6,7,8, so that these nozzles are cooled.
The invention can be carried out in several other ways than that shown in the drawings or described above by way of example.