DE4215916A1

DE4215916A1 - Combined glow plug and fuel injector for turbulent chamber diesel engine - has glow plug mounted coaxially in front of injector projecting into turbulence chamber downstream of exit passage

Info

Publication number: DE4215916A1
Application number: DE19924215916
Authority: DE
Inventors: Werner Lugs
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1992-05-14
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1993-11-18

Abstract

The fuel injectors for a turbulent chamber diesel engine are combined with glow plugs. The glow plug is held in the turbulence chamber by supports, coaxial with the injector centreline. With respect to the circular flow of air in the turbulence chamber, the glow plug is downstream of the opening of the passage leading to the combustion chamber. The glow plug comprises a heating wire mounted in a ceramic ring. ADVANTAGE - Gives more explosive air-fuel mixture and reduced nitric oxide emissions.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einer Glühvor richtung kombinierte Einspritzdüse für Dieselmotore mit einer Wirbelkammer gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart.The invention relates to a with a glow plug direction combined injector for diesel engines with a swirl chamber according to the in the preamble of Claim 1 type described.

Kombinierte Einspritzdüsen der bekannten Bauart sind für luftverdichtende Brennkraftmaschinen mit Direktein spritzung und für Dieselmotore mit Nebenbrennkammern vor geschlagen worden. Für als Vorkammern gestaltete Neben brennkammern zeigen die DE-C-681 735 und die DE-B-11 02 474 jeweils ein Beispiel einer mit einer Glühvorrichtung kombinierten Einspritzdüse der bekannten Bauart. Beispiele für kombinierte Einspritzdüsen der beschrie benen Bauart zur Anordnung bei Dieselmotoren mit als Wir belkammern ausgebildeten Nebenbrennkammern zeigen die AT- B-186 476, die DE-A-34 43 201 und die DE-A-33 07 109.Combined injectors of the known type are for air-compressing internal combustion engines with direct input injection and for diesel engines with secondary combustion chambers been beaten. For ancillary rooms designed as antechambers Combustion chambers are shown in DE-C-681 735 and DE-B-11 02 474 one example each with a glow plug combined injector of the known type. Examples of combined injectors described benen design for arrangement in diesel engines with as We secondary combustion chambers designed the AT- B-186 476, DE-A-34 43 201 and DE-A-33 07 109.

Bei Wirbelkammer-Dieselmotoren sind auch von der Ein spritzdüse gesonderte, als Glühstifte oder Glühkerzen be kannte Glühvorrichtungen üblich. Gegenüber diesen her kömmlich angeordneten Glühvorrichtungen bieten die mit einer Einspritzdüse kombinierten Glühvorrichtungen durch einen geringeren Massebedarf des Glühkörpers und durch eine großflächigere Wärmeübertragung an den Einspritz strahl grundsätzliche Vorteile. Im Ergebnis führt dies zu verbesserten Aufheiz-, Vorglüh- und Start-Zeiten, zu einem geringeren Startmengenbedarf, zu einem niedrigeren Energiebedarf des Glühsystems und zu einer günstigeren Leerlauf-Regulierung. Die Vorteile gesonderter Glühvorrichtung beruhen darauf, daß der quer zum Einspritzstrahl in die Wirbelkammer ragende Glühstift als Strömungshindernis für die zirkulierende Luft wirkt und damit der Ausbildung intensiver Mikro-Luftwirbel mit hohen Drehgeschwindigkeiten dient. Der am Glühstift in etwa tangential vorbeigeführte Einspritzstrahlkegel wird beim Durchtritt dieser Luftwirbelzone teilweise aufgerissen mit der Folge einer intensiven Kraftstoff- Luft-Vermischung, die hinsichtlich günstigem Geräuschpegel und niedriger NO-Emissionen vorteilhafte kurze Zündverzüge ergibt.With swirl chamber diesel engines are also from the one spray nozzle separate, as glow plugs or glow plugs known annealing devices common. Towards this one Conventionally arranged glow devices offer the with an injector combined glow devices a lower mass requirement of the filament and through a larger heat transfer to the injection basic benefits. As a result, this leads to improved heating up, preheating and start times a lower starting quantity requirement, to a lower one Energy requirements of the glow system and for a cheaper one Idle regulation. The advantages of separate Glow device are based on the fact that the transverse to Injection jet in the swirl chamber protruding glow pencil as Flow obstacle for the circulating air acts and with the formation of intensive micro-air vortices serves high rotational speeds. The one on the glow plug in approximately tangentially passed injection jet cone partially when passing through this vortex zone torn open with the consequence of an intense fuel Air mixing that is favorable in terms of Noise levels and low NO emissions beneficial short ignition delays.

Mit dem Wegfall des konventionell von der Einspritzdüse gesondert in der Wirbelkammer angeordneten Glühstiftes wird ein größerer Anteil des eingespritzten Kraftstoffes an der Wirbelkammerwand angelagert. Die Folge ist eine zeitlich verzögerte Aufbereitung eines zündfähigen Ge misches mit dem Nachteil erheblicher Zündverzüge, die zu gesteigerten NO-Emissionen und zu einem höheren Geräusch pegel führen.With the elimination of the conventional from the injector glow plug arranged separately in the swirl chamber becomes a larger proportion of the injected fuel attached to the vortex chamber wall. The consequence is one Delayed preparation of an ignitable Ge mix with the disadvantage of considerable ignition delays that increased NO emissions and a higher noise level.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit der Einspritzdüse gemäß den Oberbegriffsmerkmalen des Pa tentanspruches 1 kombinierte Glühvorrichtung derart anzu ordnen, daß eine Aufbereitung eines zündfähigen Kraft stoff-Luft-Gemisches mit vorteilhaften kurzen Zündver zügen erzielt ist. The invention has for its object one with Injector according to the generic features of Pa tent claim 1 combined glow device to be arrange that a conditioning of an ignitable force air-fuel mixture with advantageous short ignition trains is achieved.

Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß der Glühkörper über eine Halteeinrichtung in der zirkulierenden Luft der Wirbelkammer als Strömungs-Störkörper positioniert von der Einspritzdüse beabstandet angeordnet ist.This task is carried out according to the characteristic feature of Claim 1 solved in that the incandescent body via a holding device in the circulating air Vortex chamber positioned as a flow disturbance body the injector is spaced.

Mit der erfindungsgemäß im Bereich der zirkulierenden Luft in der Wirbelkammer als Strömungs-Störkörper angeordneten Glühvorrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Ausbildung energiereicher Mikro-Luftwirbel, die geeignet sind, zur Erzielung kurzer Zündverzüge mit geringen NO- Emissionen und niedrigem Geräuschpegel den Einspritz strahlkegel in entsprechendem Maße aufzureißen.With the circulating air according to the invention arranged in the vortex chamber as a flow disturbing body An annealing device advantageously results in a Training high-energy micro-air vortices that are suitable are to achieve short ignition delays with low NO- Emissions and low noise level the injection to tear open the beam cone to the appropriate extent.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die erfin dungsgemäße Positionierung der mit der Einspritzdüse kom binierten Glühvorrichtung als Strömungs-Störkörper im wesentlichen einer optimalen Zuordnung der Einspritzdüse zur Wirbelkammer nicht entgegensteht. In Ausgestaltung der Erfindung wird daher bevorzugt eine Anordnung, bei der Glühkörper und Halteeinrichtung im wesentlichen im Bereich des in der Wirbelkammer abwärts zu deren Schuß kanal gerichteten Luft-Anteils angeordnet sind. Mit dieser Anordnung muß der Einspritzstrahl die mittels des Strömungs-Störkörpers ausgelöste Mikro-Luftwirbelzone durchqueren, wobei der Anteil des wandangelagerten Kraft stoffstrahles erheblich über den Anteil des aufgerissenen Einspritzstrahlkegels reduziert ist.Another advantage of the invention is that the inventions positioning according to the com with the injector Binary glow device as a flow disturbance in the essential an optimal allocation of the injection nozzle to the vortex chamber does not stand in the way. In development the invention is therefore preferably an arrangement in the incandescent body and holding device essentially in Area of the in the swirl chamber down to its shot channel directed air portion are arranged. With this arrangement, the injection jet must by means of Flow disturbing body triggered micro-air vortex zone traverse, with the proportion of wall-mounted force material jet significantly over the share of the torn open Injection jet cone is reduced.

Eine im Aufbau einfache und als Strömungs-Störkörper besonders wirkungsvolle Glühvorrichtung umfaßt einen Glühkörper mit einer in einem Keramik-Ring angeordneten Heizwendel, wobei der ringförmige Glühkörper in einer mit Haltearmen ausgerüsteten Halteeinrichtung in der Wirbel kammer positioniert ist. Die Wirkung der erfindungs gemäßen Glühvorrichtung als Strömungshindernis kann in einfacher Weise durch Gestaltung und Anzahl der Haltearme bestimmt werden, wobei die Möglichkeiten von einem ein zigen, schirmartigen Haltearm bis zu zahlreichen strebenartigen Haltearmen in eventuell gegenseitig unter schiedlichen Abständen reichen.A simple construction and as a flow disturbing body particularly effective annealing device includes one Incandescent body with one arranged in a ceramic ring Heating coil, with the annular filament in one with Holding device equipped in the vertebrae chamber is positioned. The effect of the fiction modern glow device as a flow obstacle can in simply by design and number of holding arms be determined, the possibilities of one umpteen umbrella-like holding arms up to numerous strut-like holding arms in possibly mutually below different distances are enough.

Die Erfindung ist anhand eines in Zeichnung darge stellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.The invention is based on a Darge in drawing posed, preferred embodiment described.

Eine mit einer Glühvorrichtung 1 kombinierte Einspritz düse 2 ist einer Wirbelkammer 3 einer nicht näher darge stellten luftverdichtenden Brennkraftmaschine bzw. einem Dieselmotor zugeordnet. Die als eine Nebenbrennkammer des Dieselmotors bekannte Wirbelkammer 3 umfaßt einen in einem Kammereinsatz 4 angeordneten Schußkanal 5, der die Wirbelkammer 3 mit dem Hauptbrennraum in einem Zylinder des Dieselmotors ladungsführend verbindet.A combined with a glow device 1 injection nozzle 2 is assigned to a swirl chamber 3 of an air-compressing internal combustion engine or a diesel engine, not shown in more detail. The swirl chamber 3 known as a secondary combustion chamber of the diesel engine comprises a firing channel 5 arranged in a chamber insert 4 , which connects the swirl chamber 3 to the main combustion chamber in a cylinder of the diesel engine in a charge-carrying manner.

Die Glühvorrichtung 1 umfaßt einen zur Achse 6 des Ein spritzstrahles koaxial angeordneten und vom Einspritz strahl durchsetzten Glühkörper 7, der über eine Halteein richtung 8 in der gemäß Pfeil "A" zirkulierenden Luft in der Wirbelkammer 3 als Strömungs-Störkörper positioniert von der Einspritzdüse 2 beabstandet angeordnet ist. Wie aus der einzigen Figur ersichtlich, trifft die Achse 6 des Einspritzstrahles die Begrenzung 9 der Wirbelkammer 3 in einem relativ zur Mündung 10 des Schußkanales 5 rück wärtigen Bereich. Damit sind der Glükörper 7 und die Hal teeinrichtung 8 im wesentlichen im Bereich des in der Wirbelkammer 3 gemäß Pfeil "B" abwärts zum Schußkanal 5 gerichteten Luft-Anteils angeordnet. Dies bedeutet, daß ein in Richtung der Achse 6 ausgebrachter Kraftstoff-Ein spritzstrahl vor und nach dem Durchgang durch den Glüh körper 7 die von der als Glühkörper 7 und Halteeinrich tung 8 gebildeten, als Strömungs-Störkörper positionier ten Glühvorrichtung 1 bewirkten Zone intensiver Mikro- Luftwirbel durchstößt und dabei teilweise in seinem um fänglichen Bereich aufgerissen wird. Die damit verbundene Aufbereitung eines zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches reduziert den Einspritzstrahl in seiner Masse auf einen im Auftreffpunkt der Achse 6 auf die Begrenzung 9 wandan gelagerten Kernstrahl, dessen Masse von der erwärmten Be grenzung 9 rasch abgedampft wird. Insgesamt sind damit für niedrige Geräuschpegel und günstige NO-Emissionen vorteilhaft kurze Zündverzüge erzielt.The glow device 1 comprises a coaxially arranged to the axis 6 of the spray jet and from the injection jet penetrated glow body 7 , which is positioned via a holding device 8 in the air circulating according to arrow "A" in the swirl chamber 3 as a flow interfering body spaced from the injection nozzle 2 is arranged. As can be seen from the single figure, the axis 6 of the injection jet hits the boundary 9 of the swirl chamber 3 in a rearward area relative to the mouth 10 of the firing channel 5 . So that the glow body 7 and the Hal teeinrichtung 8 are arranged substantially in the region of the swirl chamber 3 according to arrow "B" down to the firing channel 5 air portion. This means that a seeded in the direction of the axis 6 fuel A spray jet before and after the passage through the incandescent body 7 formed by the processing as incandescent body 7 and Halteeinrich 8, indexable as flow perturbation elements th annealing apparatus 1 caused zone intensive micro- Air vortex pierces and is partially torn open in its circumferential area. The associated preparation of an ignitable fuel-air mixture reduces the injection jet in its mass to a core jet mounted in the point of impact of the axis 6 on the boundary 9 , the mass of which is rapidly evaporated from the heated boundary 9 . Overall, short ignition delays are advantageously achieved for low noise levels and favorable NO emissions.

Vorzugsweise umfaßt der Glühkörper 7 eine in einem Ke ramik-Ring 11 angeordnete Heizwendel 12, wobei der ring förmige Glühkörper 7 mittels der mit Haltearmen 13 ausge rüsteten Halteeinrichtung 8 in der Wirbelkammer 3 posi tioniert ist. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Glühvor richtung 1 als Strömungshindernis bzw. als Strömungs- Störkörper kann in einfacher Weise durch Gestaltung und Anzahl der Haltearme 13 bestimmt werden, wobei u. a. mehrere strebenartige Haltearme 13 in gegenseitig unter schiedlichen Abständen anordbar sind.Preferably, the incandescent body 7 comprises a heating coil 12 arranged in a ceramic ring 11 , the ring-shaped incandescent body 7 being positioned in the swirl chamber 3 by means of the holding device 8 equipped with holding arms 13 . The effect of the Glühvor device 1 according to the invention as a flow obstacle or as a flow disturbance body can be determined in a simple manner by the design and number of the holding arms 13 , with, inter alia, several strut-like holding arms 13 can be arranged at mutually different distances.

Im Rahmen der Erfindung kann die Glühvorrichtung 1 ein über die Einspritzdüse 2 geklemmt angeordnetes oder ein mit der Einspritzdüse 2 fest verbundenes Vorsatzteil sein.In the context of the invention, the glow device 1 can be an attachment part which is arranged clamped over the injection nozzle 2 or which is firmly connected to the injection nozzle 2 .

Claims

1. Combined with a glow injector for diesel engines with a swirl chamber,

- Wherein one of the injection jet essentially co axially penetrated incandescent body ( 7 ) of the Glühvorrich device ( 1 ) relative to the injection nozzle ( 2 ) is arranged at a distance in the jet direction,
characterized in that
- The incandescent body ( 7 ) via a holding device ( 8 ) in the circulating air (arrow "A") of the swirl chamber ( 3 ) positioned as a flow interfering body from the injection nozzle ( 2 ) spaced apart.

2. Combined injection nozzle according to claim 1, characterized in that

- Incandescent body ( 7 ) and holding device ( 8 ) in wesent union in the area in the swirl chamber ( 3 ) from downward (arrow "B") to the shot channel ( 5 ) are arranged rich air portion.

3. Combined injection nozzle according to claim 1 and 2, characterized in that

- The incandescent body ( 7 ) comprises a heating coil ( 12 ) arranged in a ceramic ring ( 11 ), and
- That the incandescent body ( 7 ) in the holding arms ( 13 ) equipped holding device ( 8 ) in the Wirbelkam mer ( 3 ) is positioned.