EP0460572B1 - Dispositif d'injection pour moteur à combustion interne - Google Patents

Dispositif d'injection pour moteur à combustion interne Download PDF

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EP0460572B1
EP0460572B1 EP91109031A EP91109031A EP0460572B1 EP 0460572 B1 EP0460572 B1 EP 0460572B1 EP 91109031 A EP91109031 A EP 91109031A EP 91109031 A EP91109031 A EP 91109031A EP 0460572 B1 EP0460572 B1 EP 0460572B1
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    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/1833—Discharge orifices having changing cross sections, e.g. being divergent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to an injection device for an internal combustion engine, more particularly for a diesel engine, using a main injection fuel and a pre-injection fuel which may be different from the main injection fuel.
  • Document DE-A-37 42 759 shows a fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • An object of the invention is to provide an injection device in which it is possible to "delay" as much as possible the instant when it is necessary to use a pre-injection fuel with high self-ignition power, the quantity pre-injection fuel should be as low as possible for economic reasons.
  • the object of the present invention is to provide an injection device which allows the engine to operate with a fuel with low self-ignition power within a wider range.
  • the subject of the invention is a fuel injection device for an internal combustion engine, in particular for a diesel engine, of the type comprising two sprayers, one used for the pre-injection of fuel, the other for the main injection. of fuel, said sprayers being located close to each other in the vicinity of the center of the cylinder head, provided with fuel spraying holes and controlled by separate needles, device in which the pre-injection sprayer comprises a series holes whose axes are supported on a first cone and the main injection sprayer has a series of holes whose axes are supported on a second cone; characterized in that the number of holes in the main injection sprayer is twice that of the pre-injection sprayer and the relative position of the cones, the angle of each of the cones and the orientation of the axes of the holes on the cones are chosen so that in an area located substantially mid-length of the main injection jets, the distances between each of the pre-injection jets and the two associated main injection jets are minimal and substantially equal.
  • the holes of the pre-injection sprayer comprise, in the direction of flow of the fuel, a cylindrical part and a frustoconical part, the flaring of the frustoconical part being situated on the combustion chamber side, and the length of the conical part being less than 80% of the thickness of the wall.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the distribution of the pre-injection and main injection jets inside the combustion chamber.
  • Figure 2 is a schematic perspective view illustrating the relative arrangement of the main jets and the pre-injection jets.
  • Figure 3 shows a partial section of the pre-injection sprayer.
  • Figure 1 shows a half cross section of the combustion chamber (1) of an internal combustion engine equipped with the device according to the invention.
  • a main injection sprayer (2) In the vicinity of the center of the combustion chamber are shown schematically a main injection sprayer (2) and a pre-injection sprayer (3).
  • the main injection sprayer is provided with a series of axis holes (a, 5a, 6a, 7a) equidistant from an angle (A) and the pre-injection sprayer is provided with a series of holes d axis (8a, 9a) equidistant from an angle (B).
  • the number of holes in the main injection sprayer is twice that of the pre-injection sprayer.
  • the fuel is injected in the form of jets shown diagrammatically in (4b, 5b, 6b 7b) for the main injection and in (8b, 9b) for the pre-injection.
  • the relative orientation of the two sets of holes as well as the angle of the cones on which the axes of the holes are supported are chosen so as to minimize the distance between the jets (8b) and (9b) and the zones (4c), (5c), (6c) and (7c) located substantially mid-length of the main injection jets, as can be seen in Figure 2.
  • Figure 3 shows a partial section of the wall of the pre-injection sprayer to the right of the axis hole (8a).
  • the hole consists of two parts, a cylindrical part (10) followed, in the direction of the flow of the fuel, a conical part (11) whose flare is turned towards the combustion chamber.
  • the presence of the conical part makes it possible to obtain a better spraying of the fuel distributed in a cone of angle (C) larger than that which would be obtained with a hole only cylindrical.
  • the distribution of the pre-injection and main injection jets combined with the use of frustoconical pre-injection holes in accordance with the invention makes it possible to extend the operating range with a single fuel with low self-ignition power. towards low loads and low speeds when this is used for both pre-injection and main injection.
  • a pre-injection fuel with high self-ignition power should be used.
  • two sprayers are used which are united in the same body, known for example from American patent n ° 4524737.

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Description

  • L'invention concerne un dispositif d'injection, pour moteur à combustion interne, plus particulièrement pour moteur Diesel, utilisant un combustible d'injection principale et un combustible de pré-injection éventuellement différent du combustible d'injection principale.
  • L'utilisation dans les moteurs Diesel de combustibles à faible pouvoir d'auto-inflammation (combustible à bas indice de cétane) conduit à remplacer à faible vitesse et faible charge, le combustible à faible pouvoir d'auto-inflammation par un combustible dont le pouvoir d'auto-inflammation est supérieur. Ceci a notamment pour inconvénient d'augmenter considérablement les coûts d'exploitation des moteurs.
  • Pour remedier à cet inconvénient, on connaît des moteurs équipés d'un dispositif de pré-injection d'un combustible à haut pouvoir d'auto-inflammation, la pré-injection étant utilisée dès que les conditions de fonctionnement du moteur ne permettent plus une bonne combustion du combustible à bas indice de cétane. Un tel dispositif est par exemple décrit dans le brevet américain n° 4 612 898 qui montre une chambre de combustion avec plusieurs buses pour l'injection d'un combustible principal à faible pouvoir d'auto-inflammation et une buse supplémentaire pour l'injection d'un combustible à haut pouvoir d'auto-inflammation. Néanmoins la plage de fonctionnement avec du combustible à faible pouvoir d'auto-inflammation garantie par les systèmes connus actuellement reste insuffisante.
  • Le problème peut se poser de la manière suivante :
  • Le fonctionnement du moteur à forte charge, avec un combustible à faible pouvoir d'auto-inflammation mais relativement bon marché, est satisfaisante.
  • Si la charge du moteur diminue progressivement, il arrive au moment où une bonne combustion nécessite l'injection additionnelle d'un carburant à haut pouvoir d'auto-inflammation, mais cher.
  • Le document DE-A-37 42 759 montre un dispositif d'injection de combustible pour moteur à combustion interne conforme au préambule de la revendication 1.
  • Un but de l'invention est de réaliser un dispositif d'injection dans lequel on peut "retarder" au maximum l'instant où il est nécessaire d'utiliser en pré-injection un combustible à haut pouvoir d'auto-inflammation, la quantité de combustible de pré-injection devant être aussi faible que possible pour des raisons économiques. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif d'injection qui permette le fonctionnement du moteur avec un combustible à faible pouvoir d'auto-inflammation à l'intérieur d'une plage plus étendue.
  • L'invention a pour objet un dispositif d'injection de combustible pour moteur à combustion interne, notamment pour moteur Diesel, du type comportant deux pulvérisateurs, l'un servant à la pré-injection de combustible, l'autre à l'injection principale de combustible, lesdits pulvérisateurs étant situés à proximité l'un de l'autre au voisinage du centre de la culasse, munis de trous de pulvérisation de combustible et contrôlés par des aiguilles distinctes, dispositif dans lequel le pulvérisateur de pré-injection comporte une série de trous dont les axes s'appuient sur un premier cône et le pulvérisateur d'injection principale comporte une série de trous dont les axes s'appuient sur un second cône ; caractérisé en ce que le nombre de trous du pulvérisateur d'injection principale est le double de celui du pulvérisateur de pré-injection et la position relative des cônes, l'angle de chacun des cônes et l'orientation des axes des trous sur les cônes sont choisis de telle sorte que dans une zone située sensiblement à mi-longueur des jets d'injection principale, les distances entre chacun des jets de pré-injection et les deux jets d'injection principale associés soient minimales et sensiblement égales.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, les trous du pulvérisateur de pré-injection comportent, dans le sens de l'écoulement du combustible, une partie cylindrique et une partie tronconique, l'évasement de la partie tronconique étant situé côté chambre de combustion, et la longueur de la partie conique étant inférieure à 80% de l'épaisseur de la paroi.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description et des figures qui vont suivre.
  • La figure 1 est un schéma illustrant la répartition des jets de pré-injection et d'injection principale à l'intérieur de la chambre de combustion.
  • La figure 2 est une vue schématique en perspective illustrant la disposition relative des jets principaux et des jets de pré-injection.
  • La figure 3 montre une coupe partielle du pulvérisateur de pré-injection.
  • La figure 1 montre une demie coupe transversale de la chambre de combustion (1) d'un moteur à combustion interne équipé du dispositif selon l'invention. Au voisinage du centre de la chambre de combustion sont représentés schématiquement un pulvérisateur d'injection principale (2) et un pulvérisateur de pré-injection (3). Le pulvérisateur d'injection principale est muni d'une série de trous d'axe (a, 5a, 6a, 7a) équidistants d'un angle (A) et le pulvérisateur de pré-injection est muni d'une série de trous d'axe (8a, 9a) équidistants d'un angle (B). Le nombre de trous du pulvérisateur d'injection principale est double de celui du pulvérisateur de pré-injection.
  • Lors du fonctionnement, le combustible est injecté sous forme de jets schématisés en (4b, 5b, 6b 7b) pour l'injection principale et en (8b, 9b) pour la pré-injection. L'orientation relative des deux ensembles de trous ainsi que l'angle des cônes sur lesquels s'appuient les axes des trous sont choisis de façon à minimiser la distance entre les jets (8b) et (9b) et les zones (4c), (5c), (6c) et (7c) situées sensiblement à mi-longueur des jets d'injection principale, comme on peut le voir dans la figure 2.
  • Suivant les dimensions de la chambre de combustion, il peut être intéressant d'augmenter ou de diminuer le nombre de trous de pulvérisation, tout en conservant un rapport de 1/2 entre les trous de pré-injection et les trous d'injection principale.
  • La figure 3 montre une coupe partielle de la paroi du pulvérisateur de pré-injection au droit du trou d'axe (8a). Selon l'invention le trou est constitué de deux parties, une partie cylindrique (10) suivie, dans le sens de l'écoulement du combustible, d'une partie conique (11) dont l'évasement est tourné vers la chambre de combustion. La présence de la partie conique permet d'obtenir une meilleure pulvérisation du combustible répartie dans un cône d'angle (C) plus grand que celui qui serait obtenu avec un trou uniquement cylindrique.
  • La répartition des jets de pré-injection et d'injection principale combinée à l'utilisation de trous de pré-injection tronconiques conformément à l'invention permet d'étendre la plage de fonctionnement avec un combustible unique à faible pouvoir d'auto-inflammation vers les faibles charges et faibles vitesses lorsque celui-ci est utilisé à la fois en pré-injection et en injection principale. Lorsque la limite de fonctionnement avec un combustible unique est atteinte, il convient d'utiliser un combustible de pré-injection à pouvoir d'auto-inflammation élevé.
  • Pour l'injection, on utilise de préférence deux pulvérisateurs réunis dans un même corps, connu par exemple par le brevet américain n°4524737.

Claims (2)

  1. Dispositif d'injection de combustible pour moteur à combustion interne, notamment pour moteur Diesel, du type comportant deux pulvérisateurs, l'un servant à la pré-injection de combustible, l'autre à l'injection principale de combustible, lesdits pulvérisateurs étant situés à proximité l'un de l'autre au voisinage du centre de la culasse, munis de trous de pulvérisation de combustible et contrôlés par des aiguilles distinctes, dispositif dans lequel le pulvérisateur de pré-injection comporte une série de trous dont les axes (8a, 9a) s'appuient sur un premier cône et le pulvérisateur d'injection principale (2) comporte une série de trous dont les axes (5a, 6a, 7a) s'appuient sur un second cône ; caractérisé en ce que le nombre de trous du pulvérisateur d'injection principale (2) est le double de celui du pulvérisateur de pré-injection et la position relative des cônes, l'angle de chacun des cônes et l'orientation des axes des trous sur les cônes sont choisis de telle sorte que dans une zone située sensiblement à mi-longueur des jets d'injection principale, les distances entre chacun des jets de pré-injection et les deux jets d'injection principale associés soient minimales et sensiblement égales.
  2. Dispositif d'injection de combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous du pulvérisateur de pré-injection (3) comportent, dans le sens de l'écoulement du combustible, une partie cylindrique (10) et une partie tronconique (11), l'évasement de la partie tronconique étant situé côté chambre de combustion et la longueur de la partie conique étant inférieure à 80% de l'épaisseur de la paroi.
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DK (1) DK0460572T3 (fr)
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