<Desc/Clms Page number 1>
"Dispositif et procédé destinés à l'injection de combustible dans des moteurs à combustion interne à grande vitesse".
Pour l'injection du combustible dans des moteurs à combus- tion interne à grande vitesse, on emploie surtout de nos jours ce que l'on appelle des tuyères fermées, qui utilisent une sou- pape à pointeau, dont l'organe de fermeture est prévu un peu en avant de l'embouchure de la tuyère. Le rôle principal de l'orga- ne de fermeture de la soupape consiste, même avec un nombre de tours réduit de la pompe, à obtenir, grâce à un arrêt du combus- tible devant la tuyère, des pressions d'injection suffisamment élevées que pour produire une bonne pulvérisation. Le pointeau de la soupape est commandé hydrauliquement par le combustible par l'intermédiaire de la pompe d'injection, l'étanchéité, lors @
<Desc/Clms Page number 2>
de la position fermée, étant assurée par un ressort.
La pression d'ouverture de la soupape d'injection est pour ce dispositif égale à la pression du ressort qui agit sur cette soupape, divi- sé par la différence de la surface de la section de celle-ci, cette surface étant diminuée de la surface du siège du pointeau.
En soulevant le pointeau sous l'influence de la pression d'ou- verture, le combustible vient se loger sous la surface du siège, qur quoi la pression du combustible vient agir sur toute la sur- face transversale du pointeau et effectue un soulèvement subit de celui-ci. Le commencement de l'injection est déterminé exacte- ment de cette manière, et la pulvérisation est également assurée pour des nombres de tours plus réduits. La pression de fermeture est, dans ces tuyères, toujours inférieure à la pression d'ouver- ture et,pour une épaisseur de pointeau donnée, le ressort de fermeture a toujours les mêmes dimensions.
Les injections à re- tardement toujours désagréables n'ont pu être évitées que par- tiellement pour ces tuyères, parce que le pointeau de soupape fermant dans la direction de circulation du combustible presse encore avec son siège, lors de la fermeture, le combustible qui se trouve devant lui, dans la chambre de combustion du moteur.
Pour éviter cet inconvénient, on a déjà proposé des tuyères dont l'organe de fermeture ferme à l'encontre de la direction de cir- culation du combustible, mais cette construction, et spéciale- ment la disposition du pointeau, étaient encore plus compliquées que pour les soupapes à pointeau agissant dans la direction de circulation du combustible. Les tuyères connues présentent en outre l'inconvénient de devoir guider avec précision le poin- teau de la soupape, ce qui provoque souvent,d'autre part, un blo- cage du pointeau dû à de petites impunies dans le combustible, et par suite aussi des pannes de service. En outre, le siège de la soupape à pointeau se trouve à l'endroit le plus chaud de la machine, ce qui entraine une usure rapide des surfaces de joint.
<Desc/Clms Page number 3>
Un inconvénient supplémentaire de ces tuyères consiste en ce que des conduites spéciales pour l'huile de fuite doivent être prévues pour faire retouner le combustible qui s'est échappé par le guidage du pointeau. Puisque pour des moteurs à plusieurs cylindres les quantités d'huile de fuite des différentes tuyères varient suivant le guidage du pointeau, les quantités de combus- tible amenées vers les chambres de compression sont également inégales, de sorte que les cylindres sont à des températures dif- férentes.
Tous ces inconvénients sont supprimés grâce au procédé et au dispositif suivant la présente invention. Suivant le nouveau procédé, qui emploie de façon connue un organe de fermeture agis- sant à l'encontre de la direction de circulation du combustible, au moment de la chute de pression entre l'organe de fermeture de la conduite d'admission du combustible et la tuyère d'échappe- ment, une diminution de pression est produite dans la conduite d'admission du combustible, qui est suffisante pour empêcher une injection à retardement du combustible dans la chambre de combustion.
Cette diminution de pression peut être obtenue en réglant de façon appropriée le volume compris entre l'organe de fermeture de la conduite d'admission du combustible et la tuyère d'échappement par rapport au volume de déplacement de la partie mobile de l'organe de fermeture fermant à l'encontre de la di- rection d'admission du combustible, de sorte qu'il peut se pro- duire,dans le volume compris entre l'organe de fermeture et la tuyère, une diminution de pression allant jusqu'à environ une atmosphère. Une injection à retardement ne peut donc plus avoir lieu par suite de cette diminution de pression.
Dans le volume formant une chambre du corps de la tuyère, on a prévu un orga- de ne/fermeture connu en soi, agissant à l'encontre de la direc- tion d'admission du combustible et supporté élastiquement du cô- té de l'embouchure de la tuyère qui produit la diminution de
<Desc/Clms Page number 4>
pression dans la chambre, lors de son mouvement de fermeture. Le siège de l'organe de fermeture pénètre librement dans le corps de tuyère et baigne dans le combustible, de sorte que la sur- face de joint de l'organe de fermeture est complètement sépa- rée des gaz chauds de la machine, est donc ménagée, et, par sui- te, sa durée en est augmentée. Dans la tuyère suivant la présente invention, contrairement aux tuyères avec soupape à pointeau,la pression de fermeture est toujours plus grande que la pression d'ouverture.
Ce phénomène est dû à ce que la pression maximum du combustible est déterminée par la pompe d'injection, c'est-à- dire qu'elle dépend de la quantité de combustible qui circule et du nombre de tours du moteur. La pression de fermeture dépend donc directement de la pression maximum qui règne dans la condui- te de combustible. Pour une charge plus élevée ou un nombre de tours plus grand de la machine, donc pour une plus grande quan- tité injectée ou pour une plus grande vitesse de déplacement, la pression maximum augmente dans la conduite d'admission et partant la pression de fermeture, ce qui abrège la durée d'injection.
Comme l'ont prouvé des essais avec la tuyère suivant la présente invention, il est préférable de travailler avec une pression d'injection faible, mais avec une pression de fermeture la plus forte possible, pour éviter une combustion à retardement. De cette manière, la tuyère suivant la présente invention a une sen- sibilité diminuée de 50% au commencement de la circulation du combustible par rapport aux soupapes à pointeau, de sorte qu'un régleur d'injection automatique devient inutile.
La présente invention se rapporte en outre à des formes de réalisation spéciales des organes de fermeture et de la disposi- tion de la tuyère, dans le but de pouvoir les adapter aux exigen- ces de la chambre de combustion. Les dessins représentent à titre d'exemple plusieurs formes de réalisation des dispositifs destinés à la mise en oeuvre du procédé.
<Desc/Clms Page number 5>
La figure 1 représente une coupe longitudinale à travers la disposition complète d'une tuyère à plusieurs ouvertures, et la figure 2 représente un détail à plus grande échelle.
La figure 3 représente une forme de réalisation modifiée, constituant une tuyère à une seule ouverture pour un jet allongé.
Les figures 4 et 5 représentent une tuyère à pivot avec fai- ble dispersion de jet, en coupes longitudinale et transversale, et les figures 6 et 7 en représentent des détails en coupe lon- gitudinale.
La figure 8 représente une forme de réalisation de la tuyère pour uh jet large fortement dispersé, et la figure 9 en représente un détail.
La figure 10 représente une forme de réalisation modifiée de la partie mobile de l'organe de fermeture suivant la présente invention.
A la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne le support de tuyère qui est fixé comme d'habitude à la machine à combus- tion interne et dont l'alésage 2 est en liaison avec la pompe à combustible. A sa surface frontale s'applique la bride 3 d'un tube 4 constituant un corps de soupape, dont l'extrémité libre présente un siège de soupape ayant la forme d'une surface circu- laire conique. Les surfaces de contact du support de tuyère 1 et de la bride 3 se trouvent très rapprochées l'une de l'autre grâce à une rectification des surfaces planes et serrent dans des évidements centraux opposés, qui s'élargissent en forme de cône pour former les alésages 2 et 6, un filtre ou tamis 7.
A la face inférieure de la bride 3 est appliquée de façon étan- che une bride 8 d'un corps de tuyère 9. Un écrou à raccord 10 vissé sur le support de tuyère 1 applique fortement les brides 8 et 3 l'une sur l'autre et la bride 3 sur la surface frontale du support de tuyère 1, et empêche la fuite de combustible. Le
<Desc/Clms Page number 6>
corps de tuyère 9 ayant en substance une forme cylindrique creu- se, dépasse quelque peu l'écrou à raccord et porte sur le dessous, après un amincissement conique, une saillie creuse 11 en forme de pivot qui présente de minces alésages de tuyère disposées de façon à se croiser et débouchant latéralement.
Le tube 4 du corps de tuyère pénètre avec un jeu minime, comme on le voit par la représenta@tion agrandie suivant la figure 2, dans l'es- pace creux cylindrique de la tuyère 9 et forme sous le siège de soupape 5, conjointement avec ce dernier, une chambre 13, dont le fond circulaire supporte un ressort 14, qui applique une bille 15 sur le siège de soupape 5. La bille constitue donc la partie mobile d'un organe de fermeture de la conduite d'admission du combustible.
A la figure 2, la surface circulaire par laquelle la bille 15 est appliquée sur le siège de soupape 5 est désignée par fo (cm2) et sa plus grande section est désignée par f (cm2). Po (kg) est la tension de ressort à l'état fermé de l'organe de fermeture 5,15 tandis que P15 (kg) désigne la force du combusti- ble qui agit sur la surface fo de l'organe de fermeture, Pz est la pression dans la chambre de combustion de la machine.
La pres- sion d'ouverture p (kg/cm2) de la soupape d'injection, pour laquelle la bille se soulève de son siège sous l'influence de la force P10 du combustible, est par suite à déterminer de la fa- çon suivante: P10 = Po + Pz. fo = Po.fo et donc Po = Po + Pz.fo = Po + p (kg/cm) f3 fo où l'expression Po exprime la tension du ressort en atmosphè- fo res.
La pression de fermeture de l'organe de fermeture, c'est-à- dire la pression P1 (kg cm2) qui est tout juste capable de main -
<Desc/Clms Page number 7>
tenir ouverte une soupape qui est déjà ouverte, peut être cal- culée de la façon suivante: Si P2 (kg) désigne la pression du combustible dans la chambre 13 pendant le processus d'injection, on a
EMI7.1
Pis ' Po + P2 ' Po'f + P2'f - Pls.f et par suite
EMI7.2
Puisque l'expression po (tension du ressort en atmosphres) est f une valeur constante pour une soupape donnée, on voit que la pression de fermeture pour la tuyère suivant la présente invention est toujours plus élevée que la pression d'ouverture p, puisque P2 pendant le processus d'injection est toujours plus grand que Pz.
La pression P2 dans la chambre 13 dépend surtout de la pres- sion maximum dans la conduite d'admission du combustible, qui est déterminée par la pompe à combustible, c'est-à-dire avec une charge plus élevée de la machine, donc.,pour une circulation de combustible plus grande, la pression augmente dans la conduite d'injection (alésage 6) et, par suite, pendant le phénomène de circulation, la pression augmente aussi dans la chambre 13, et finalement la pression de fermeture augmentera également.
Donc, si la machine est soumise à une charge plus élevée, c'est- à-dire si l'on admet plus de combustible, la soupape de fermeture va s'ouvrir pour une pression déterminée toujours égale, mais elle se fermera plus tôt suivant la valeur de la pression de cir- culation Pls et, par suite, l'étendue d'injection par rapport à la position de point mort supérieure du piston est avancée, ce qui supprime la combustion à retardement généralement à crainde avec des soupapes à pointeau ordinaires. Comme l'ont prouvé des essais avec la nouvelle tuyère, la pression d'ouverture Po est environ égale à 100 atmosphères, tandis que les soupapes à poin-
<Desc/Clms Page number 8>
teau ordinaires avec injection à jet direct s'ouvrent à environ 200 atmosphères.
Mais cela ne présente pas de conséquences dé- sagréables, parce que le combustible pénétrant au début avec une pression moindre dans la chambre de combustion a suffisam- ment de temps pour de comprimer. La pression de fermeture pour la tuyère suivant la présente invention est d'environ 350 at- mosphères, tandis qu'avec une tuyère à pointeau il se produit une pression de fermeture de 130 atmosphères.
Lors de la fermeture de la soupape de fermeture, il se pro- duit simultanément dans la chambre 13 une chute de pression al- lant jusqu'à environ 1 atmosphère. Si l'on désigne le volume dans la chambre 13 par V (cm3), le module d'élasticité du combus- tible par E (kg/cm2), le volume de décharge par Vo(cm3) et la pression dans la charge 13 par p (kg/cm2) on a
EMI8.1
p vo.E par suite Voee par suite E Pour la tuyère suivant la présente inventionon a constaté des pressions d'injection maxima de 400 atmosphères, de sorte que pour un volume de chambre de, par exemple, 0,06 cm3, on obtient un volume de décharge de 400 x 0.06 Vo = 20.000 = 0,0012 cm3 c'est-à-dire 1,2 mm3,
en admettant un module d'élasticité du combustible de 2.104 vu que'pour des pression de 100 à 500 atmosphères, il acomme on le dait, cette valeur. Ce volume de déplacement est donc suffisant pour détendre la pression de 400 atmosphères lors de la fermeture de la bille dans la chambre à la pression atmosphérique. On prouve que cet effet est aussi obtenu complètement avec la tuyère décrite, car la tuyère pendant son travail sous les pressions indiquées ne pré- sente même lors de l'échappement dans l'atmosphère libre aucun effet d'écoulement à retardement.
Dans la forme de réalisation de l'organe de fermeture 15', représentée par la figure 10, le volume de déplacement peut
<Desc/Clms Page number 9>
aussi être augmenté, s'il le faut, en le réglant à l'aide d'un piston 16 dans l'alésage 6 du siège de la soupape. Le piston présente à sa périphérie plusieurs rainures longitudinales 17, qui s'étendent jusqu'à,la surface opposée 18 coopérant avec le siège de soupape 5.
Le siège 5 se transforme par étagement en une surface cylindrique 19, qui forme à son extrémité une arête de guidage 20, coupant, avant que le corps de soupape 15' n'ait atteint sa position terminale, l'ouverture de la soupape, de sorte que la quantité de combustible se trouvant entre les sur- faces de joint 5 et 18, doit retourner dans l'alésage 6 et que le volume de déplacement de la chambre 13 peut donc être augmen- té de façon considérable. La disposition de la bille en tant qu'organe de fermeture présente d'autre part l'avantage que la tuyère peut être fabriquée et montée de manière particulièrement simple.
Dans la forme de réalisation suivant la figure 3, on a prévu, au lieu de la tuyère à plusieurs ouvertures dans le fond de la chambre 13, une ouverture centrale de tuyère 21, qui est utili- sée pour une chambre de combustion qui exige un jet de tuyère ayant une grande force de percée. Suivant la forme de réalisation de la figure 4, la bille 15 est posée sur un organe de guidage 23 dont l'enveloppe présente des rainures 22, et qui porte à sa face inférieure un pivot 24, qui forme avec l'embouchure de la tuyère une étroite fente annulaire 25. Sir le fond de la chambre est posé un anneau d'insertion 26, présentant des côtes longitu- dinales 27 qui s'étendent jusqu'au pivot 24. De cette manière, le combustible est injecté de façon serrée et sans dispersion de jet dans la chambre de combustion.
Si les côtes 28 de l'an- neau d'insertion 26 sont en forme d'hélice (figure 7), le combus- tible pénètre dans la chambre de combustion avec un jet dispersé.
La figure 8 représente une tuyère à une seule ouverture, dans laquelle on a prévu,au-dessus de l'embouchure de la tuyère, un
<Desc/Clms Page number 10>
élément d'insertion 29 sur le fond de la chambre 13 sur laquelle vient s'appuyer le ressort 14, et qui présente à sa périphérie des rainures 30 pour l'admission du combustible vers l'embouchu- re de la tuyère,et, dans ce but, il présente à sa surface d'ap- pui sur le fond de la chambre 14 des rainures 31,qui sont dispo- sées tangentiellement par rapport à l'alésage 32 de la tuyère (figure 9). Dans cette forme de réalisation, le combustible pé- nètre dans la chambre de combustion avec un jet fortement disper- sé.
Les formes de réalisation de tuyères décrites peuvent aussi être employées pour la disposition d'un autre organe de fermetu- re, comme on le voit, par exemple, à la figure 10. Grâce au dis- positif décrit, il est maintenant complètement superflu de pré- voir une conduite pour l'huile de fuite, ce qui présente en outre l'avantage d'avoir des quantités égales de combustible livrées par la pompe aux chambres de combustion d'une machine à plusieurs cylindres, permettant ainsi une marche régulière et une améliora- tion du rendement de la machine. De plus, les pannes d,e service dues au blocage du pointeau de soupape sont complètement évitées et les soins et la précision nécessaires pour la fabrication de ces soupapes sont superflus, de sorte que les tuyères peuvent être obtenues à meilleur marché.
Un réglage d'injection spécial de la tuyère d'après la charge et le nombre de tours de la machi- ne devient inutile, et l'écoulement à retardement de la tuyère et la combustion à retardement qui l'accompagne, sont complète- ment éliminés.
<Desc / Clms Page number 1>
"Device and method for fuel injection in high speed internal combustion engines".
For the injection of fuel into high-speed internal combustion engines, nowadays we mainly use so-called closed nozzles, which use a needle valve, whose closing member is provided a little in front of the mouth of the nozzle. The main role of the valve closing device is, even with a reduced number of pump revolutions, to obtain, by stopping the fuel in front of the nozzle, injection pressures sufficiently high that to produce a good spray. The valve needle is hydraulically controlled by the fuel via the injection pump, sealing when @
<Desc / Clms Page number 2>
closed position, being ensured by a spring.
The opening pressure of the injection valve is for this device equal to the pressure of the spring which acts on this valve, divided by the difference in the area of the section thereof, this area being reduced by the needle seat surface.
By raising the needle under the influence of the opening pressure, the fuel is lodged under the surface of the seat, which causes the fuel pressure to act on the entire transverse surface of the needle and effect a sudden lifting. of it. The start of injection is determined exactly in this way, and spraying is also provided for smaller numbers of revolutions. The closing pressure is, in these nozzles, always lower than the opening pressure and, for a given needle thickness, the closing spring always has the same dimensions.
The always unpleasant delay injections could only be partially avoided for these nozzles, because the valve needle closing in the direction of fuel flow still presses with its seat, when closing, the fuel which is in front of it, in the engine's combustion chamber.
To avoid this drawback, nozzles have already been proposed, the closure member of which closes against the direction of the fuel flow, but this construction, and especially the arrangement of the needle, were even more complicated than for needle valves acting in the direction of fuel flow. The known nozzles also have the drawback of having to guide the needle of the valve with precision, which often causes, on the other hand, a jamming of the needle due to small unpunished incidents in the fuel, and consequently also service outages. In addition, the needle valve seat is at the hottest point of the machine, which causes rapid wear of the seal surfaces.
<Desc / Clms Page number 3>
A further disadvantage of these nozzles is that special lines for the leakage oil must be provided to return the fuel which has escaped through the guide of the needle. Since for engines with several cylinders the quantities of leakage oil from the different nozzles vary according to the guidance of the needle, the quantities of fuel supplied to the compression chambers are also unequal, so that the cylinders are at different temperatures. - férentes.
All these drawbacks are eliminated by virtue of the method and the device according to the present invention. According to the new process, which employs in a known manner a closure member acting against the direction of fuel flow, at the moment of the pressure drop between the closure member of the fuel inlet pipe. and the exhaust nozzle, a pressure decrease is produced in the fuel inlet line, which is sufficient to prevent delayed injection of fuel into the combustion chamber.
This pressure reduction can be obtained by appropriately adjusting the volume between the closure member of the fuel inlet pipe and the exhaust nozzle with respect to the displacement volume of the moving part of the control member. closure which closes against the direction of the fuel inlet, so that in the volume between the closure member and the nozzle, a pressure reduction of up to about an atmosphere. A delayed injection can therefore no longer take place as a result of this pressure reduction.
In the volume forming a chamber of the body of the nozzle there is provided a per se known closure member, acting against the direction of the fuel inlet and resiliently supported on the side of the nozzle. 'mouth of the nozzle which produces the reduction of
<Desc / Clms Page number 4>
pressure in the chamber during its closing movement. The seat of the closure member penetrates freely into the nozzle body and is immersed in fuel, so that the sealing surface of the closure member is completely separated from the hot gases of the machine. spared, and, consequently, its duration is increased. In the nozzle according to the present invention, unlike nozzles with a needle valve, the closing pressure is always greater than the opening pressure.
This phenomenon is due to the fact that the maximum fuel pressure is determined by the injection pump, that is to say it depends on the quantity of fuel circulating and the number of engine revolutions. The closing pressure therefore depends directly on the maximum pressure prevailing in the fuel line. For a higher load or a greater number of revolutions of the machine, therefore for a greater quantity injected or for a greater displacement speed, the maximum pressure increases in the inlet pipe and hence the closing pressure. , which shortens the injection time.
As proved by tests with the nozzle according to the present invention, it is preferable to work with a low injection pressure, but with the highest possible closing pressure, to avoid delayed combustion. In this way, the nozzle according to the present invention has a 50% reduced sensitivity at the start of fuel flow compared to the needle valves, so that an automatic injection adjuster becomes unnecessary.
The present invention further relates to special embodiments of the closure members and of the nozzle arrangement, in order to be able to adapt them to the requirements of the combustion chamber. The drawings represent by way of example several embodiments of the devices intended for carrying out the method.
<Desc / Clms Page number 5>
Figure 1 shows a longitudinal section through the complete arrangement of a nozzle with several openings, and Figure 2 shows a detail on a larger scale.
Figure 3 shows a modified embodiment, constituting a single-opening nozzle for an elongated jet.
Figures 4 and 5 show a pivot nozzle with low spray dispersion, in longitudinal and cross sections, and Figures 6 and 7 show details thereof in longitudinal section.
Fig. 8 shows one embodiment of the nozzle for a highly dispersed wide jet, and Fig. 9 shows a detail thereof.
FIG. 10 shows a modified embodiment of the movable part of the closure member according to the present invention.
In Figure 1, the reference numeral 1 denotes the nozzle support which is attached as usual to the internal combustion machine and the bore 2 of which is connected with the fuel pump. On its front surface there is applied the flange 3 of a tube 4 constituting a valve body, the free end of which has a valve seat having the shape of a conical circular surface. The contact surfaces of the nozzle support 1 and the flange 3 are found very close to each other thanks to a grinding of the planar surfaces and clamp in opposing central recesses, which widen in the shape of a cone to form bores 2 and 6, a filter or sieve 7.
A flange 8 of a nozzle body 9 is tightly applied to the underside of the flange 3. A union nut 10 screwed onto the nozzle support 1 strongly applies the flanges 8 and 3 to one another. 'other and the flange 3 on the front surface of the nozzle holder 1, and prevents fuel leakage. The
<Desc / Clms Page number 6>
nozzle body 9 having substantially a hollow cylindrical shape, protrudes slightly from the union nut and bears on the underside, after taper tapering, a hollow pivot-shaped projection 11 which has thin nozzle bores arranged in so as to cross and open out laterally.
The tube 4 of the nozzle body penetrates with minimal play, as can be seen by the enlarged representation according to Figure 2, into the cylindrical hollow space of the nozzle 9 and forms under the valve seat 5, together with the latter, a chamber 13, the circular bottom of which supports a spring 14, which applies a ball 15 to the valve seat 5. The ball therefore constitutes the movable part of a member for closing the fuel inlet pipe. .
In Figure 2, the circular surface through which the ball 15 is applied to the valve seat 5 is designated as fo (cm2) and its largest section is designated as f (cm2). Po (kg) is the spring tension in the closed state of the closure member 5.15 while P15 (kg) denotes the force of the fuel acting on the surface fo of the closure member, Pz is the pressure in the combustion chamber of the machine.
The opening pressure p (kg / cm2) of the injection valve, at which the ball lifts from its seat under the influence of the force P10 of the fuel, is therefore to be determined as next: P10 = Po + Pz. fo = Po.fo and therefore Po = Po + Pz.fo = Po + p (kg / cm) f3 fo where the expression Po expresses the spring tension in atmospheres.
The closing pressure of the closure member, i.e. the pressure P1 (kg cm2) which is barely capable of hand -
<Desc / Clms Page number 7>
keeping open a valve which is already open can be calculated as follows: If P2 (kg) denotes the fuel pressure in chamber 13 during the injection process, we have
EMI7.1
Pis 'Po + P2' Po'f + P2'f - Pls.f and therefore
EMI7.2
Since the expression po (spring tension in atmospheres) is f a constant value for a given valve, it can be seen that the closing pressure for the nozzle according to the present invention is always higher than the opening pressure p, since P2 during the injection process is always greater than Pz.
The pressure P2 in chamber 13 depends above all on the maximum pressure in the fuel inlet pipe, which is determined by the fuel pump, i.e. with a higher load of the machine, therefore ., for a greater circulation of fuel, the pressure increases in the injection line (bore 6) and, consequently, during the circulation phenomenon, the pressure also increases in the chamber 13, and finally the closing pressure will increase. also.
Therefore, if the machine is subjected to a higher load, that is to say if more fuel is admitted, the closing valve will open for a determined pressure always equal, but it will close sooner. depending on the value of the circulating pressure Pls and, consequently, the extent of injection with respect to the upper dead center position of the piston is advanced, which eliminates the generally feared retarded combustion with valves at ordinary needle. As proved by tests with the new nozzle, the opening pressure Po is approximately equal to 100 atmospheres, while the valve po-
<Desc / Clms Page number 8>
Ordinary water with direct jet injection opens to approximately 200 atmospheres.
But this does not present unpleasant consequences, because the fuel entering the combustion chamber at the beginning with a lower pressure has enough time to compress. The closing pressure for the nozzle according to the present invention is about 350 atmospheres, while with a needle nozzle a closing pressure of 130 atmospheres occurs.
When the shut-off valve is closed, there is simultaneously a pressure drop in chamber 13 of up to about 1 atmosphere. If we denote the volume in chamber 13 by V (cm3), the modulus of elasticity of the fuel by E (kg / cm2), the discharge volume by Vo (cm3) and the pressure in the charge 13 per p (kg / cm2) we have
EMI8.1
p vo.E therefore Voee following E For the nozzle according to the present invention, maximum injection pressures of 400 atmospheres have been observed, so that for a chamber volume of, for example, 0.06 cm3, one obtains a discharge volume of 400 x 0.06 Vo = 20,000 = 0.0012 cm3 i.e. 1.2 mm3,
assuming a modulus of elasticity of the fuel of 2.104 since 'for pressures of 100 to 500 atmospheres, it is assumed, this value. This displacement volume is therefore sufficient to relieve the pressure by 400 atmospheres when the ball is closed in the chamber at atmospheric pressure. It is proved that this effect is also completely obtained with the described nozzle, since the nozzle during its operation under the indicated pressures does not exhibit even on exhaust into the free atmosphere any delay flow effect.
In the embodiment of the closure member 15 ', shown in Figure 10, the displacement volume can
<Desc / Clms Page number 9>
also be increased, if necessary, by adjusting it by means of a piston 16 in the bore 6 of the valve seat. The piston has at its periphery several longitudinal grooves 17, which extend as far as the opposite surface 18 cooperating with the valve seat 5.
The seat 5 is gradually transformed into a cylindrical surface 19, which forms at its end a guide ridge 20, cutting, before the valve body 15 'has reached its terminal position, the opening of the valve, so that the amount of fuel between the seal surfaces 5 and 18 must return to the bore 6 and the displacement volume of the chamber 13 can therefore be increased considerably. The arrangement of the ball as a closure member also has the advantage that the nozzle can be manufactured and mounted in a particularly simple manner.
In the embodiment according to Figure 3, instead of the nozzle with several openings in the bottom of the chamber 13, a central nozzle opening 21 is provided, which is used for a combustion chamber which requires a combustion chamber. nozzle jet with great breakthrough force. According to the embodiment of Figure 4, the ball 15 is placed on a guide member 23 whose casing has grooves 22, and which carries on its lower face a pivot 24, which forms with the mouth of the nozzle a narrow annular slot 25. At the bottom of the chamber is placed an insertion ring 26, having longitudinal ribs 27 which extend to the pivot 24. In this way, the fuel is injected tightly and without jet dispersion in the combustion chamber.
If the ribs 28 of the insert ring 26 are helically shaped (Figure 7), the fuel enters the combustion chamber with a dispersed jet.
FIG. 8 represents a nozzle with a single opening, in which there is provided, above the mouth of the nozzle, a
<Desc / Clms Page number 10>
insertion element 29 on the bottom of the chamber 13 on which the spring 14 bears, and which has grooves 30 at its periphery for the admission of fuel to the mouth of the nozzle, and, in For this purpose, it has at its bearing surface on the bottom of the chamber 14 grooves 31, which are disposed tangentially with respect to the bore 32 of the nozzle (FIG. 9). In this embodiment, the fuel enters the combustion chamber with a highly dispersed jet.
The embodiments of the nozzles described can also be employed for the arrangement of another closure member, as can be seen, for example, in FIG. 10. Thanks to the device described, it is now completely unnecessary to. provide a line for the leakage oil, which has the further advantage of having equal quantities of fuel delivered by the pump to the combustion chambers of a multi-cylinder machine, thus allowing smooth operation and improved machine performance. In addition, service failures due to valve needle jamming are completely avoided and the care and precision required for the manufacture of these valves are superfluous, so that the nozzles can be obtained more cheaply.
Special injection adjustment of the nozzle according to the load and the number of machine revolutions becomes unnecessary, and the retarded flow of the nozzle and the retarded combustion which accompanies it are completely eliminated.