DE946858C - Method for injecting water into the combustion chamber of high-speed diesel engines - Google Patents

Method for injecting water into the combustion chamber of high-speed diesel engines

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DE946858C
DE946858C DEM23904A DEM0023904A DE946858C DE 946858 C DE946858 C DE 946858C DE M23904 A DEM23904 A DE M23904A DE M0023904 A DEM0023904 A DE M0023904A DE 946858 C DE946858 C DE 946858C
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Dr-Ing Siegfried Meurer
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MAN AG
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Verfahren zum Einspritzen von Wasser in den Brennraum von schnellaufenden Dieselmotoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wassereinspritzung bei schnell laufenden Dieselmotoren, in deren vorzugsweise im Kolben angeordneten Brennraum die Einspritzung und Gemischbildung in der Weise herbeigeführt wird, daß von einer schräg außerhalb der Mitte im Zylinderdeckel angeordneten Düse der Kraftstoff als dünner Film auf die Wandung des Brennraumes aufgebracht und zugleich der einströmenden Luft eine solche Drehbewegung erteilt wird, daß dadurch der Kraftstoff in Dampfform von der Brennraumwand allmählich abgelöst, vermischt und verbrannt wird.Method of injecting water into the combustion chamber of high-speed Diesel engines The invention relates to a method for water injection in high-speed diesel engines, preferably those located in the piston Combustion chamber the injection and mixture formation is brought about in such a way that the fuel is fed from a nozzle arranged at an angle outside the center in the cylinder cover Applied as a thin film to the wall of the combustion chamber and at the same time the inflowing Air is given such a rotary motion that it turns the fuel into vapor form is gradually detached from the combustion chamber wall, mixed and burned.

Die Erfindung bezweckt, die beim Verbrennungsablauf auftretenden und den Ruhiggang des Motors ungünstig beeinflussenden vorzeitigen Zerfallerscheinungen des Kraftstoffes zu vermeiden.The aim of the invention is the and premature disintegration phenomena adversely affecting the engine's steady state of fuel.

Es ist bekannt, daß durch Einspritzen von Wasser in die Brennräume von Dieselmotoren eine Verbesserung des Verbrennungsablaufes eintritt, da durch Dissoziation des Wasserdampfes aktiver Sauerstoff entsteht, der als sogenanntes Karburierungsgift wirkt. So günstig in dieser Beziehung die Wassereinspritzung ist, so ungünstig ist sie, weil infolge der hohen Verdampfungswärme eine Herabsetzung der Temperatur entsteht, die den Zündvorgang stört. Die Schwierigkeit liegt vor allem darin, daß, um eine geeignete Wirkung zu haben, sehr viel Wasser eingespritzt werden muß, damit die Wasserdampfkonzentration im gesamten Brennraum so angehoben wird, daß die sonst im Brennraum entstehende Rußbildung vermieden wird. Je mehr Wasser aber eingespritzt wird, uni so ungÜnstiger ist die Beeinflussung der Lufttemperatur im Brennraum, und der Vorteil der Wassereinspritzung wird viel früher zu einem Nachteil, als die volle Wirkung auftreten kann.It is known that by injecting water into the combustion chambers of diesel engines, an improvement in the combustion process occurs, because Dissociation of the water vapor creates active oxygen, which is called the Carburizing poison works. As favorable as water injection is in this regard, it is so unfavorable because it is a reduction due to the high heat of vaporization the temperature arises, which disrupts the ignition process. The difficulty is there all in the fact that, in order to have a suitable effect, a great deal of water is injected must be so the water vapor concentration in the entire combustion chamber is raised in such a way that the formation of soot that otherwise occurs in the combustion chamber is avoided. The more water is injected, however, the less favorable is the influence the air temperature in the combustion chamber, and the advantage of water injection will be much to a disadvantage sooner than the full effect can occur.

Bei dem eingangs erwähnten, der Erfindung zugrunde liegenden Gemischbildungsverfahren wird nun der Kraftstoff auf die Brennraumwand aufgetragen und erfährt dort eine fraktionierte Destillation, d. h. zunächst dampfen die leichtsiedenden Anteile von der Brennraumwand auf und dann erst die schwersiedenden. Die schwersiedenden Anteile sind es aber, die besonders zum Zerfall neigen und die mit Vorliebe koksartige Rückstände bilden. Die Vorteile der Wassereinspritzung zur Unterbindung dieses Zerfallvorganges beim Kraftstoff lassen sich nun bei den nach dem vorerwähnten Einspritz- und Gemischbildungsverfahren arbeitenden Dieselmotoren besonders gut bewirken, ohne daß dabei die oben geschilderten Nachteile auftreten, wenn die Wassereinspritzung der Eigenart des diesbezüglichen Kraftstoffeinspritzverfahrens entsprechend angepaßt wird.In the mixture formation process on which the invention is based, mentioned at the outset the fuel is now applied to the combustion chamber wall and experiences a fractional distillation, d. H. first of all, the low-boiling components of the combustion chamber wall and only then the high-boiling ones. The high-boiling parts But it is the ones that tend to disintegrate and that tend to have coke-like residues form. The advantages of water injection to prevent this disintegration process in the case of fuel, the injection and mixture formation processes mentioned above can now be used working diesel engines effect particularly well without the above-described Disadvantages occur when the water injection is the peculiarity of this Fuel injection method is adapted accordingly.

Dies -wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Wasser nicht wie üblich unmittelbar in den Brennraum eingespritzt, sondern in der gleichen Weise wie der Kraftstoff durch eine oder mehrere Düsen derart auf die Brennraumwand aufgespritzt wird, daß es sich dort filmartig verteilt und an der Brennraumwand verdampft. Die Wassereinspritzdüse oder mehrere solcher Düsen sind dabei gegenüber der -Brennstoffdüse arri Umfang der Brennraumöffnung versetzt angeordnet, und der auf der Brennraumwand gebildete Wasserfilm ist vorzugsweise gegenüber dem Kraftstoffilm ebenfalls wer= setzt. Auf diese Weise hat das aufdampfende Wasser genügend Zeit zu dissoziieren und im Augenblick der Dissoziation über die mit den schwersiedenden Brennstoffanteilen benetzte Fläche hinwegzustreichen.This is achieved according to the invention in that the water does not injected directly into the combustion chamber as usual, but in the same way how the fuel is sprayed onto the combustion chamber wall through one or more nozzles is that it is distributed there like a film and evaporates on the combustion chamber wall. the Water injection nozzle or several such nozzles are opposite the fuel nozzle arri circumference of the combustion chamber opening arranged offset, and that on the combustion chamber wall The water film formed is also preferably compared to the fuel film puts. This way, the evaporating water has enough time to dissociate and at the moment of dissociation via those with the high-boiling fuel components to wipe away the wetted area.

Durch die verfahrensmäßig im Brennraum vorhandene heftige Luftbewegung wird vermieden, daß der Wasserdampf in die gesamte Brennraumladung diffundiert. Er bildet nur eine dünne, aber konzentrierte Schicht an der äußeren Peripherie des beispielsweise kugeligen Brennraumes. Mit sehr kleinen Wassermengen erreicht man somit leicht diejenigen Stellen im Brennraum, die den Wassereffekt notwendig haben und die bei der vorliegenden Gemischbildungsart durch die benetzte Wandfläche im Brennraum--lokalisiert sind.Due to the violent air movement in the combustion chamber this prevents the water vapor from diffusing into the entire combustion chamber charge. It forms only a thin but concentrated layer on the outer periphery of the for example spherical combustion chamber. With very small amounts of water you can achieve thus easily those places in the combustion chamber that need the water effect and in the present type of mixture formation through the wetted wall surface im Combustion chamber - are located.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel.-.weiter erläutert, wobei der nur schematisch im Grundriß dargestellte Brennraum rotationskörperförmig ist. Bei demselben ist die Brennraummüridung mit i und die Kraftstoffeinspritzdüse mit 2 bezeichnet, deren Strahlen 3 so gegen die Brennraumwand gerichtet sind, daß sie auf derselben einen Kraftstoffilm q. bilden; derselbe. entwickelt sich beim Aufblick von oben auf und in den Brennraum hinein in Richtung der durch den Pfeil s angedeuteten Luftbewegung an der Wandung entlang spiralförmig nach dem tiefsten Punkt des Brennraumes hin. Die Düsen 6, 7, welche zum Einspritzen des Wassers dienen, sind jeweils im Verhältnis zur Brennstoffdüse :2 am Umfang der Brennraumöffnung versetzt angeordnet, so daß der von diesen Düsen erzeugte Wasserfilm sich im gezeigten Beispiel um den Brennstoffilm herumlegt. Je nach Art des verwendeten Kraftstoffes kann es vorteilhaft sein, beide Filme auch ineinander übergehen zu lassen.In the drawing, the invention is further illustrated by an exemplary embodiment explained, the combustion chamber, which is only shown schematically in plan, in the shape of a body of revolution is. The same is the combustion chamber lining with i and the fuel injector denoted by 2, the rays 3 are directed against the combustion chamber wall that they on the same a fuel film q. form; same. develops at View from above onto and into the combustion chamber in the direction indicated by the arrow s indicated air movement along the wall in a spiral to the deepest Point of the combustion chamber. The nozzles 6, 7, which are used to inject the water, are in relation to the fuel nozzle: 2 on the circumference of the combustion chamber opening arranged offset so that the water film generated by these nozzles is in the shown Example wrapped around the fuel film. Depending on the type of fuel used it can be advantageous to let both films merge into one another.

Die Erfindung ist selbstverständlich für alle Motorengattungen und Brennraumformen anwendbar, bei denen das der Erfindung zugrunde liegende Einspritz- und Gemischbildungsverfahren anwendbar ist.The invention is of course for all engine types and Combustion chamber shapes applicable in which the injection molding on which the invention is based and mixture formation process is applicable.

Claims (3)

l ATENTANSPRTICHE: i. Verfahren bei schnell laufenden Dieselmotoren zur Einspritzung von Wasser in einen vorzugsweise im Kolben angeordneten, rotationskörperförmigen Brennraum, wobei die Einspritzung und Gemischbildung in der Weise herbeigeführt wird, daß von einer schräg außerhalb der Mitte im Zylinderdeckel angeordneten Düse der Kraftstoff als dünner Film auf die Wandung des Brennraumes aufgebracht und zugleich der. einströmenden Luft eine solche Drehbewegung erteilt wird, daß dadurch der Kraftstoff in Dampfform von der Brennraumwand allmählich abgelöst, vermischt und verbrannt -wird, dadurch gekennzeichnet, daß das. Wasser in gleicher Weise wie der Kraftstoff durch eine oder mehrere Düsen (6, 7) derart auf die Brennraumwand aufgespritzt wird, daß es sich dort filmartig verteilt und an der Brennraumwand verdampft. . l CLAIMS: i. Method in high-speed diesel engines for the injection of water into a combustion chamber in the form of a rotary body, which is preferably arranged in the piston, the injection and mixture formation being brought about in such a way that the fuel is applied as a thin film to the wall of the cylinder from a nozzle arranged obliquely outside the center in the cylinder cover Combustion chamber applied and at the same time the. inflowing air is given such a rotary movement that the fuel in vapor form is gradually detached, mixed and burned from the combustion chamber wall, characterized in that the water is passed through one or more nozzles (6, 7) in the same way as the fuel is sprayed onto the combustion chamber wall so that it is distributed there like a film and evaporates on the combustion chamber wall. . 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff- und. Wassereinspritzung derart erfolgt, daß Kraftstoffilm und Wasserfilm an der Brennraumwandung gegeneinander versetzt sind, ohne'sich zu überlagern. 2. Procedure according to claim i, characterized in that the fuel and. Water injection takes place in such a way that the fuel film and water film on the combustion chamber wall against each other are offset without being superimposed. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff- und Wassereinspritzung derart erfolgt, daß Kraftstoffilm und Wasserfilm an der Brennraumwandung teilweise oder ganz ineinander übergehen. q.: Dieselmotor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere- Wassereinspritzdüsen (6, 7) gegenüber der Kraftstoffeinspritzdüse (2) am Umfang der Brennraumöffnung versetzt angeordnet ist/sind, deren Austrittsmündung(en) in ähnlicher Weise wie diejenigen der Kraftstdffdüse unter flachen Auf-'treffwinkeln der Ausspritzstrahlen auf die -Brennraumwand gerichtet ist/sind.3. The method according to claim i, characterized in that that the fuel and water injection takes place in such a way that fuel film and The water film on the combustion chamber wall partially or completely merges into one another. q .: Diesel engine for carrying out the method according to Claims 1 to 3, characterized in that that one or more water injection nozzles (6, 7) opposite the fuel injection nozzle (2) is / are arranged offset on the circumference of the combustion chamber opening, the outlet opening (s) of which similar to those of the fuel nozzle at shallow angles of incidence the spray jets are directed at the combustion chamber wall.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1115518B (en) * 1956-11-17 1961-10-19 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Internal combustion engine working process with recovery of the resulting heat loss and internal combustion engine to carry out the process
DE1197280B (en) * 1960-02-25 1965-07-22 Rolls Royce Gas turbine engine with smoke control
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EP0676536A1 (en) * 1994-02-21 1995-10-11 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha A water injecting type diesel engine

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