DE2644464A1

DE2644464A1 - Einspritzdueseneinrichtung fuer brennstoffe

Info

Publication number: DE2644464A1
Application number: DE19762644464
Authority: DE
Inventors: Barrie James Martin
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Plessey Overseas Ltd
Priority date: 1972-02-01
Filing date: 1976-10-01
Publication date: 1977-04-14
Also published as: US3884417A; DE2304525A1; FR2326590B2; FR2326590A2

Description

Einspritzdüseneinrichtung für Brennstoffe Zusatz zu Patent (Anmeldung P 2304525.2)

Die Erfindung bezieht sich auf Einspritzdüseneinrichtungen für Brennstoffe und stellt eine Verbesserung bzw. weitere Ausbildung der Erfindung nach dem Hauptpatent (Anmeldung P 2304525.2) dar.

In der Beschreibung des Hauptpatentes wird zur wirksamen Zerstäubung eines flüssigen, in sehr unterschiedlichen Mengen geförderten Brennstoffes bei seiner Einbringung in die Verbrennungsluft, z. B. für den Zylinder einei- Dieselmaschine, oder in die Verbrennungsluft, welche den Brennern einer Gasturbine zugeleitet wird, vorgeschlagen, eine Einspritzdüseneinrichtung vorzusehen, mit v/elcher der flüssige Brennstoff in ein gasförmiges Medium eingebracht wird. Diese Einrichtung wird nachfolgend als diejenige der betreffenden Art teeichnetj und sie hat einen Brennstofflieferkänal, der zu der Endfläche des Hornes eines abgestuften Schwingungsverstärkers führt, der Längsschwingungen unterworfen wird, um auf diese Weise die Zerstäubung des Brenn-

Pr/fü

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stoffes zu bewirken oder zu fördern.. Zur Regelung der innerhalb einer gegebenen Zeitspanne,z. B. während einer Umdrehung der Maschine, eingespritzten Brennstoffmenge wird bei dieser Einrichtung die Länge der Einspritzzeit in dieser Zeitspanne durch Änderung der länge der Zeit geregelt, während welcher die Schwingungen bewirkt werden. Um diese Regelung wirksam zu gestalten und um die Einspritzung Ton ungenügend zerstäubtem Brennstoff zu vermeiden, ist es wesentlich, so weit wie möglich dafür zu sorgen, daß keine Einspritzung von Brennstoff während derjenigen Zeit stattfindet, in der keine Schwingungen bewirkt werden. Die deutsche Patentanmeldung P 1751458.8 sieht fernerhin vor, den Brennstoffdruck beim Eintritt 'in eine Düse am Ende des Yerstärkerhornes gerade unterhalb desjenigen Viertes zu halten, bei dem der Brennstoff aus der Düse bei nicht vorhandenen Schwingungen in. den Gastrom übertreten würde,

Die Erfindung des Hauptpatentes sieht daher verbesserte Mittel vor, welche bei einer Einspritzdüseneinrichtung der betreffenden Art verhindern sollen, daß Brennstoff durch die Düse nur während derjenigen Zeiten hindurchströrat, in welchen der Schwingungsverstärker zu Längsschwingungen veranlaßt wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nach dem Hauptpatent ist der Brennstofflieferkanal der Einspritzdüseneinrichtung in dem Horn des Schwingungsverstärkers angeordnet, und die Einrichtung weist einen die Flüssigkeit zurückhaltendes Ventil auf, das in der Längsrichtung des abgestuften Schwingungsverstärkers beweglich und so ausgebildet bzw. angeordnet ist, daß es normalerweise den Einspritzlieferkanal verschließt und so verhindert, daß Brennstoff in das gasförmige Medium gelangt, jedoch ein Brennstoffstrom durch die Düse in das gasförmige Medium

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während derjenigen Zeiten erlaubt, in welchen die Einspritzung stattfinden soll.

Gemäß einer andren Ausführungsform der Erfindung nach dem Hauptpatent hat die Einspritzdüseneinrichtung der betreffenden Art ein Ventil, welches in der Längsrichtiing des Homes des Schwingungsverstärkers, beweglich ist und mit der Endfläche des Hornes derart zusammenarbeitet, daß es eine Düsenöffmmg freigibt, wenn sich das Ventil im Abstand von der Endfläche befindet, wobei jedoch andererseits das Ventil so gegen die Endfläche gedrückt wird, daß es normalerweise den Übertritt von Brennstoff in das gasförmige Medium verhindert. Das Ventil kommt jedoch von der Endfläche frei, und es läßt somit einen Brennstoffübertritt durch die Düsenöffnung in das gasförmige Medium au, wenn das Verslärkerhorn Längsschwingimgen unterworfen wird.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Einspritzdüseneinrichtung der betreffenden Art in ihrer ersten Ausführung nach dem Hauptpatent eine Mehrfachspeiseleitung mit Mitteln zur Aufnahme der Brennstoffeinspritzdüse. Die Mehrfachspeiseleitung hat eine Mehrzahl von Zweigleitungen, die von der Düse ausgehen und jeweils mit einer Verbrennungskammer einer Maschine verbunden sind, die mit der Einspritzdüseneinrichtung zusammenarbeitet. Gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung hat die Einspritzdüseneinrichtung nach der abgeänderten Ausführungs£>rm des Hauptpatentes eine Brermstoffmehrfachspeiseleitung mit Mitteln zur Aufnahme der Einspritzdüse und außerdem eine Mehrzahl von Zweigleitungen, die jeweils von der Düse zu einer Verbrennungskammer der Maschine führen, welche mit der Einspritzdüseneinrichtung ausgerüstet ist.

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Durch die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erhält man den Vorteil einer genauen Brennstoffzumessung und damit einer wirksameren Arbeitsweise, ohne daß man die erhöhten Kosten einer Einspritzdüseneinrichtung für jede Verbrennungskammer der Maschine in Kauf nehmen muß.

Wirkungsmäßig ersetzt die -vorliegende Erfindung einen üblichen Vergaser durch eine Brennstoffeinspritzdüse derjenigen Art, wie sie in dem Hauptpatent beschrieben ist.

Es können eine oder mehrere zusätzliche Düsen in der Mehrfachspeiseleitung vorgesehen und die zusätzlichen Düsen können in ähnliche? Ifeise ausgebildet sein, wie die in dem Hauptpatent beschriebenen Düsen.Die Düsen können aber auch anders ausgebildet sein. Es kann beispielsweise eine Düse eine Oberflächenserstäuberdüse, d. h. eine Düse bilden, in welcher die Zerstäubung durch Ultraschallüchwingungen erfolgt, ohne daß ein Kugelventil vorhanden ist.

Durch die Anordnung zweier oder mehrerer Düsen wird die Einrichtung anpassungsfähiger, da eine Düse beispielsweise für den Startvorgang und eine v/eitere Düse für den normalen Lauf der Maschine Verwendung finden kann. In gewissen Ausführungsformen können auch drei Düsen vorhanden sein, von denen die eine für den Startvorgang der Maschine, eine weitere für den Betrieb mit mittlerer Geschwindigkeit und eine dritte, die für den Betrieb im oberen Geschwindigkeit sbereich bestimmt ist, bei dem große Leistungsabgaben gefordert werden.

Die Brennstoffeinspritzdüse oder -düsen können Brennstoff in einen Luftstrom einspritzen, der durch einen Kanal mit einer Drosselklappe strömt, welche die Aufgabe hat, die Luftzufuhr zu der Maschine zu begrenzen. Dabei kann die Einspritzdüse oder -düsen in dem Luftstrom zwischen der

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Drosselklappe und den Außenenden der Einlaßzweig-Speiseleitungen angeordnet sein. Im Betrieb der Maschine kann die Winkelstellung der Drosselklappe zusammen mit der Maschinendrehzahl und der entsprechend gemessenen Brennstoffeinspritzmenge gesteuert v/erden.

Die Brennstoffeinspritzdüse oder -düsen können in der in dem Hauptpatent beschriebenen Weise ausgebildet sein. Der Brennstoffdurchsalz kann entsprechend der Länge der Impulse geregelt werden, welche eine Schwingung der Brennstoffeinspritzdüse oder -düsen bewirken sollen. Wie in dem Hauptpatent beschrieben, können die Düsen mit einem Kugelventil versehen sein, welches normalerweise gegen den Tentilsitz gedruckt wird, um so den Durchfluß von Brennstoff zu verhindern, wobei das Kugelventil jedoch dazu ver anlaßt wird, sich von seinem Sitz abzuheben, wenn die Düsen durch Ultraschall beeinflußt werden. Zur Regelung der Brennstoffzufuhr zu der Maschine können verschiedene Verfahren dienen. So kann beispielsweise die Länge jeder Ultraschallimpulsabgabe in Abhängigkeit von dem Unterdruck in der Mehrfachspeiseleitung gegenüber der Atmosphäre gesteuert werden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung zeigt die Zeichnung, und zwar sind:

Fig. 1 a) eine schematische Vorderansicht einer Mehrfachspei seleitung für eine Verbrennungskraftmaschine, welche mit öiner Einspritzdüseneinrichtung verbunden ist,

Pig. 1 b) eine Seitenansicht der Mehrfachspeiseleitung nach Fig. 1 a),

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Fig. 2 eine schematische, schaubildliche, teilweise geschnittene Ansicht einer Mehfachspeiseleitung einer Verbrennungskraftmaschine mit drei durch Ultraschall betriebenen Brennstoffzerstäubern und

Pig. 3 eine schematische Ansicht einer Einspritzdüseneinrichtung mit einer Mehrfachspeiseleitung für die Gemischtzufuhr an sechs Zylinder über sechs Zweigleitungen, wobei drei Zweigleitungen von einer mit Ultraschall betriebenen Einspritzdüseneinrichtung gespeist v/erden, während die Speisung der anderen Zweigleitungen von einer anderen Einspritzdüsensinrichtung erfolgt.

Gemäß den Fig. 1 a) und 1 b) hat die für eine Vierzylindermaschine bestimmte Mehrfachspeiseleitung 1 vier Zweigleitungen 2, 3, 4 und 5· Die Luftzufuhr zu den Zweigleitungen 2, 3, 4 und 5 erfolgt über ein Iiufteinlaßrohr 6, in welchem eine Drosselklappe 7 angeordnet ist. Das offene Ende des Rohres 6 ist mit einem Zuflußmesser 8 versehen, der nur in Fig. 1 b) gezeigt ist und dessen Zweck später beschrieben werden wird. Der Brennstoff wird in die Luft über eine mit Ultraschall betriebene Einspritzdüseneinrichtung 9 eingespritzt, zu welcher der Brennstoff über eine Leitung 10 gelangt. Die Einspritzdüseneinrichtung 9 kann zudem in der Weise ausgebildet sein, wie dies in dem Hauptpatent beschrieben ist.

Beim Betrieb der Mehrfachspeiseleitung zusammen mit einer Yerbrennungskraftmaschine wird Luft durch den Zuflußmesser in die Maschine eingesaugt. Die eintretende Luftmenge hängt von der Stellung der Drosselklappe 7 ab. Der mit Ultraschall betriebenen Einspritzdüseneinrichtung 9 wird ein Impuls-

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signal zugeführt, welches veranlaßt, daß Brennstoff nur zuströmt, wenn die Düseneinrichtung Ultraschall-Irapulssignale erhält. Der der Maschine zugeführte Brennstoff wird in Abhä,ngig]ceit von der Impulslänge der der Einrichtung 9 zugeleiteten Signale und/oder von der Frequenz dieser Signale geregelt. Der eine oder andere dieser Parameter wird in Abhängigkeit von der Strömungsmenge der Luft bestimmt, welche durch den Zuflußmesser 8 gemessen wird.

Die Einrichtung nach den Fig. 1 a) und 1 b) ist für viele Anwendungen an Maschinen geeignet. V/ird jedoch ein weiterer Bereich von Betriebsbedingungen gefordert, so kann die Einrichtung nach Fig. 2 Verwendung finden. Die Fig. 2 zeigt eine Mehfachspeiseleitung 10 mit Zweigleitungen 11,-12, 15 und H, welche die Luft und den Brennstoff den Zylindern einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine zuleiten. Die Luft gelangt zu den Zweigleitungen über ein Eintrittsrohr 15 mit einem Zuflußmesser 16 an seinem äußeren Ende. Der Zuflußmesser 16 dient dem gleichen Zv/eck wie der Zuflußmesser 8, der in Fig. 1 b) schematisch dargestellt ist» Das Eintrittsrohr 15 ist mit drei Ultraschall-Brennstoff Zerstäubern 17» 18 und 19 versehen. Die Zerstäuber 17 und 18 werden über eine Speiseleitung 20 mit Brennstoff gespeist. Der Zerstäuber 17 ist für niedrigere Leistungen der Maschine bestimmt, der Zerstäuber 18 dagegen für höhere Leistungeabgaben der Maschine. Der Zerstäuber v/ird nicht mit Brennstoff gespeist. Er ist ein Oberflächenzerstäuber, der dazu dient, den von den Düsen 17 und/oder gegen ihn gerichteten Brennstoff in sehr feine Teilchen zu verwandeln, um so einen Kaltstart der Maschine oder die Verwendung von Brennstoff geringerer Qualität zu erleichtern. Die Einrichtung nach Fig. 2 kann mit oder ohne den Oberflächenzerstäuber 19 Verwendung finden.

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Die Einrichtung nach Fig. 3 hat zwei Einspritzdüseneinrichtungen 21 und 22, die über eine Leitung 23 mit Brennstoff versorgt werden. Die Düseneinrichtungen 21 und 22 spritzen Brennstoff in die Leitungen 24 und 25 ein, welche über Drosselklappen 26, 27 mit den Zweigspeiseleitungen 28, 29, 30 bzw. 31, 32 und 33 in Verbindung stehen. Die Einrichtung nach Fig. 3 entspricht somit einer Doppelvergasereinrichtung. Die Düseneinrichtung 21 liefert Brennstoff an die Hälfte der Zylinder über die Zweigleitungen 28, 29,30, während die Düseneinrichtung 22 der Brennstoffspeisung der anderen drei Maschinenzylinder über die Zweigleitungen 31, 32 und 33 dient. Die Düseneinrichtungen 21 und 22 werden in Abhängigkeit von den Luftströmungsbedingungen in den Leitungen 24 bzw. 25 gesteuert, wobei diese Bedingungen durch ein Paar nicht dargestellter Zuflußmesser ermittelt "v/erden. Obwohl nach diesem Ausführungsbeispiel die Regelung der Brennstoffzufuhr von der der Maschine zugeführten Luft abhängig ist, können verschiedene andere Verfahren Verwendung finden, um die Brennstoffzufuhr zu der Maschine zu regeln. Beispielsweise kann die Länge jedes Ultraschall-Impulssignals in Abhängigkeit von dem Unterdruck in der Mehrfachspeiseleitung gegenüber dem atmosphärischen Druck geregelt werden.

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Claims

a _ Pa ten t a, η s - ρ r ü c h e

1. Einspritzdüseneinrichtung für Brennstoffe nach Patent (Anmeldung P 2304525.2), bei welcher der Brennstofflieferkanal der Einspritzdüse im Horn des Schwingungsverstärkers angeordnet und ein in der Längsrichtung des Schwingungsverstärkers bewegliches Ventil-vorhanden ist, das den Brennstofflieferkanal normalerweise verschließt, jedoch freigibt, wenn die Einspritzung erfolgen soll, gekennzeichnet durch eine Mehrfachspeiseleitung mit Mitteln zur Aufnahme der Einspritzdüse und einer Mehrzahl von von der Düse ausgehenden Zweigleitungen, deren Auslaßende jeweils mit einer Verbrennungskammer einer mit dem Brennstoff zu speisenden Maschine verbunden ist.

2. Einspritzdüseneinrichtung für Brennstoffe nach Patent (Anmeldung P 2304525.2), bei welcher ein mit der Endfläche des Homes des Schwingungsverstärkers zusammenarbeitendes Ventil normalerweise gegen die Endfläche gedruckt wird und dabei den Durchlaß von Brennstoff durch die Düse verhindert, jedoch von der Endfläche und der Düse freikommt, wenn das Horn des Schwingungsverstärkers Längsschwingungen unterworfen wird, gekennzeichnet durch eine Mehrfachspeiseleitung mit Mitteln zur Aufnahme der Einspritzdüse und einer Mehrzahl von von der Düse ausgehenden Zweigleitungen, deren Auslaßende jeweils mit einer Verbrennungskammer einer mit dem Brennstoff zu speisenden Maschine verbunden ist.

3. Einspritzdüseneinrichtung nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mebrfachspeiseleitung ein Lufteinlaßrohr mit einer Drosselklappe zugeordnet ist.

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■ι.

4·. Einspritzdüseneinrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe zwischen den Auslaßenden der Mehrfachspeiseleitung und der Brennstoffeinspritzdüse angeordnet ist.

5. Einspritzdüseneinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinspritzdüse zwischen der Drosselklappe und den Auslaßenden der Mehrfachspeiseleitung angeordnet ist.

6. Einspritzdüseiieinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffeinspritzdüse ein Oberflächenzerstäuber zugeordnet ist.

7. Einspritzdüseneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Düsen, die Brennstoff in die der Mehrfachspeiseleitung zugeführte Luft einspritzen.

8. Einspritzdüseneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein^Paar von Mehrfachspeiseleitungen, von denen jede eine Mehrzahl von Zweigleitungen aufweist, wobei jede Mehrfachspeiseleitung von einem Lufteinlaßrohr mit einer Drosselklappe mit zugehöriger Einspritzdüse gespeist wird.

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