DE69101739T2

DE69101739T2 - Einspritzgerät für einen Verbrennungsmotor.

Info

Publication number: DE69101739T2
Application number: DE69101739T
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Leroy
Original assignee: SEMT Pielstick SA
Current assignee: MAN Energy Solutions France SAS
Priority date: 1990-06-07
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2011-06-04
Also published as: FI104204B; NO912148L; NO178981C; FR2663084B1; NO912148D0; EP0460572B1; NO178981B; CN1057094A; US5167210A; FI104204B1; FI912706A0; JPH04279757A; CN1023827C; EP0460572A1; FR2663084A1; DK0460572T3; FI912706A; RU2059864C1; JP3084091B2; DE69101739D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, der einen Haupt-Einspritzbrennstoff und einen Voreinspritz-Brennstoff verwendet, der sich ggf. vom Haupteinspritz-Brennstoff unterscheidet ist.
Die Verwendung von Brennstoffen mit geringem Selbstzündungsvermögen in Dieselmotoren (Brennstoff mit niedriger Zetan-Zahl) führt dazu, daß bei geringer Geschwindigkeit und geringer Last der Brennstoff mit geringem Selbstzündungsvermögen durch einen Brennstoff ersetzt werden muß, dessen Selbstzündungsvermögen größer ist. Dies hat insbesondere zum Nachteil, die Betriebskosten der Motoren beträchtlich zu erhöhen.
Um diesen Nachteil zu beheben, sind Motoren bekannt, die mit einer Voreinspritz-Vorrichtung eines Brennstoffs mit großem Selbstzündungsvermögen ausgestattet sind, wobei die Voreinspritzung benutzt wird, sobald die Betriebsbedingungen des Motors keine gute Verbrennung des Brennstoffs mit niedriger Zetan-Zahl mehr erlauben. Eine solche Vorrichtung ist zum Beispiel im amerikanischen Patent Nº 4 612 898 beschrieben, das eine Brennkammer mit mehreren Düsen zur Einspritzung eines Hauptbrennstoffs mit geringem Selbstzündungsvermögen und eine zusätzliche Düse zur Einspritzung eines Brennstoffs mit hohem Selbstzündungsvermögen zeigt. Trotzdem bleibt der Bereich des Betriebs mit Brennstoff niedrigen Selbstzündungsvermögens, das von den derzeit bekannten Systemen garantiert wird, unzureichend.
Das Problem kann sich folgendermaßen stellen:
Der Betrieb des Motors unter großer Last mit einem relativ billigen Brennstoff mit geringem Selbstzündungsvermögen ist zufriedenstellend.
Wenn die Last des Motors progressiv abnimmt, kommt ein Zeitpunkt, wo eine gute Verbrennung die zusätzliche Einspritzung eines teuren Brennstoffs hohen Selbstzündungsvermögens erfordert.
Die Druckschrift DE-A-37 42 759 zeigt eine Brennstoff-Einspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Einspritzvorrichtung herzustellen, bei der man den Zeitpunkt maximal "verzögern" kann, an dem es notwendig ist, als Voreinspritzung einen Brennstoff mit hohem Selbstzündungsvermögen zu verwenden, wobei die Menge an Voreinspritz-Brennstoff aus wirtschaftlichen Gründen so gering wie möglich sein soll. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einspritzvorrichtung vorzuschlagen, die den Betrieb des Motors mit einem Brennstoff geringen Selbstzündungsvermögens innerhalb eines größeren Bereichs zu erlauben.
Die Erfindung hat zum Gegenstand eine Brennstoff-Einspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für einen Dieselmotor, der zwei Zerstäuber aufweist, von denen der eine zur Brennstoff-Voreinspritzung und der andere zur Brennstoff-Haupteinspritzung dient, wobei die Zerstäuber nahe beieinander in der Nähe des Zentrums des Zylinderkopfs angeordnet und mit Brennstoff-Zerstäubungslöchern versehen sind und van getrennten Nadeln gesteuert werden, wobei der Voreinspritz-Zerstäuber eine Reihe von Löchern aufweist, deren Achsen auf einem ersten Kegel aufliegen, während der Haupteinspritz-Zerstäuber eine Reihe von Löchern aufweist, deren Achsen auf einem zweiten Kegel aufliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Löchern des Haupteinspritz-Zerstäubers doppelt so groß ist wie die des Voreinspritz-Zerstäubers und daß die relative Position der Kegel, der Winkel jedes der Kegel und die Ausrichtung der Achsen der Löcher auf die Kegel so gewählt sind, daß in einem Bereich im wesentlichen auf halber Länge der Haupteinspritz-Strahlen die Entfernungen zwischen jedem der Voreinspritz-Strahlen und den beiden zugehörigen Haupteinspritz-Strahlen minimal und im wesentlichen gleich sind.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthalten die Löcher des Voreinspritz-Zerstäubers in Richtung des Brennstoff-Flusses einen zylindrischen und einen kegelstumpfförmigen Bereich, wobei die Ausweitung des kegelstumpfförmigen Bereichs sich auf der Seite der Brennkammer befindet, und die Länge des kegelförmigen Bereichs geringer als 80% der Dicke der Wand ist.
Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Figuren erläutert.
Figur 1 ist ein Schema, das die Verteilung der Strahlen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung im Inneren der Brennkammer darstellt.
Figur 2 ist eine schematische Perspektivansicht, die die relative Anordnung der Hauptstrahlen und der Voreinspritzstrahlen zeigt.
Figur 3 zeigt einen teilweisen Schnitt des Voreinspritz-Zerstäubers.
Figur 1 zeigt einen halben Querschnitt der Brennkammer (1) eines Verbrennungsmotors mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In der Nähe des Zentrums der Brennkammer sind schematisch ein Haupteinspritz-Zerstäuber (2) und ein Voreinspritz-zerstäuber (3) dargestellt. Der Haupteinspritz-Zerstäuber ist mit einer Reihe von Löchern mit gleich weit voneinander um einen Winkel (A) entfernten Achsen (4a, 5a, 6a, 7a) ausgestattet, und der Voreinspritz-Zerstäuber ist mit einer Reihe von Löchern mit gleich weit voneinander um einen Winkel (B) entfernten Achsen (8a, 9a) ausgestattet. Die Anzahl der Löcher des Haupteinspritz-Zerstäubers ist doppelt so groß wie die des Voreinspritz-Zerstäubers.
Im Betrieb wird der Brennstoff in Form von schematisch bei (4b, 5b, 6b, 7b) für die Haupteinspritzung und bei (8b, 9b) für die Voreinspritzung dargestellten Strahlen eingespritzt. Die relative Ausrichtung dieser beiden Einheiten von Löchern sowie der Winkel der Kegel, auf denen die Achsen der Löcher aufliegen, werden so gewählt, daß der Abstand zwischen den Strahlen (8b) und (9b) einerseits und den Bereichen (4c), (5c), (6c) und (7c) andererseits so gering wie möglich gehalten wird, die sich im wesentlichen auf halbem Weg der Haupteinspritz-Strahlen befinden, wie in Figur 2 zu sehen.
Je nach der Größe der Brennkammer kann es interessant sein, die Anzahl der Zerstäubungslöcher zu vergrößern oder zu verkleinern, wobei ein Verhältnis von 1/2 zwischen den Löchern der Voreinspritzung und den Löchern der Haupteinspritzung beibehalten wird.
Figur 3 zeigt einen Teilschnitt der Wand des Voreinspritz-Zerstäubers vor dem Loch mit der Achse (8a). Gemäß der Erfindung besteht das Loch aus zwei Bereichen, einem zylindrischen Bereich (10), gefolgt in Richtung des Brennstoff- Flusses, von einem konischen Bereich (11), dessen Ausweitung zur Brennkammer hin gerichtet ist. Das Vorhandensein des konischen Bereichs ermöglicht es, eine bessere Zerstäubung des Brennstoffs zu erhalten, der in einem Kegel eines Winkels (C) größer als der erhalten wird, der mit einem nur zylindrischen Loch erhalten würde.
Die Verteilung der Voreinspritz-Strahlen und der Haupteinspritz-Strahlen kombiniert mit der Verwendung von erfindungsgemäßen kegelstumpfförmigen Voreinspritzlöchern ermöglicht es, den Betriebsbereich mit einem einzigen Brennstoff mit geringem Selbstzündungsvermögen auf die Schwachlastzustände und geringen Geschwindigkeiten auszudehnen, wenn dieser sowohl bei der Voreinspritzung als auch bei der Haupteinspritzung verwendet wird. Wenn die Grenze des Betriebs mit einem einzigen Brennstoff erreicht ist, ist es angebracht, einen Voreinspritz-Brennstoff mit hohem Selbstzündungsvermögen zu verwenden.
Für die Einspritzung verwendet man vorzugsweise zwei in dem gleichen Körper vereinte Zerstäuber, bekannt zum Beispiel durch das amerikanische Patent Nº 4524737.

Claims

1. Brennstoff-Einspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für einen Dieselmotor, der zwei Zerstäuber aufweist, von denen der eine zur Brennstoff-Voreinspritzung und der andere zur Brennstoff-Haupteinspritzung dient, wobei die Zerstäuber nahe beieinander in der Nähe des Zentrums des Zylinderkopfs angeordnet und mit Brennstoff-Zerstäubungslöchern versehen sind und von getrennten Nadeln gesteuert werden, wobei der Voreinspritz-Zerstäuber eine Reihe von Löchern aufweist, deren Achsen (8a, 9a) auf einem ersten Kegel aufliegen, während der Haupteinspritz-Zerstäuber (2) eine Reihe von Löchern aufweist, deren Achsen (5a, 6a, 7a) auf einem zweiten Kegel aufliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Löchern des Haupteinspritz-Zerstäubers (2) doppelt so groß ist wie die des Voreinspritz-Zerstäubers und daß die relative Position der Kegel, der Winkel jedes der Kegel und die Ausrichtung der Achsen der Löcher auf die Kegel so gewählt sind, daß in einem Bereich im wesentlichen auf halber Länge der Haupteinspritz-Strahlen die Entfernungen zwischen jedem der Voreinspritz-Strahlen und den beiden zugehörigen Haupteinspritz-Strahlen minimal und im wesentlichen gleich sind.

2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher des Voreinspritz-Zerstäubers (3) in Richtung des Brennstoff-Flusses einen zylindrischen (10) und einen kegelstumpfförmigen Bereich (11) aufweisen, wobei die Ausweitung des kegelstumpfförmigen Bereichs sich auf der Seite der Brennkammer befindet, und die Länge des kegelförmigen Bereichs geringer als 80% der Dicke der Wand ist.