EP0509372B1 - Procédé d'injection de combustibles pour un moteur diesel utilisant une injection pilote - Google Patents

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EP0509372B1 EP92105985A EP92105985A EP0509372B1 EP 0509372 B1 EP0509372 B1 EP 0509372B1 EP 92105985 A EP92105985 A EP 92105985A EP 92105985 A EP92105985 A EP 92105985A EP 0509372 B1 EP0509372 B1 EP 0509372B1
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    • 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 present invention relates to a fuel injection method for an internal combustion engine of the Diesel type using a gaseous main fuel and a secondary liquid fuel in the form of a pilot injection intended to initiate the combustion of the main fuel. This process is also called dual fuel injection.
  • the known injection process for engines of this type consists in initializing the combustion of the main fuel (gas) by injection of a liquid fuel representing 5 to 10% of the maximum volume that can be injected by the pump. injection.
  • This injection pump is designed to allow the engine to reach its maximum power only from liquid fuel, this in case of temporary absence of gaseous fuel.
  • the minimum value of the volume of liquid fuel injected is limited by the geometric precision of the production of the components of the injection pump and the injector. This precision determines the lower threshold below which the balance between the cylinders and the regularity of injection of a volume sufficient to initiate combustion can no longer be guaranteed (i.e. approximately the equivalent of 2% of the maximum energy that can be introduced).
  • the minimum value of the volume of liquid fuel injected is further limited by the dimensioning of the injector sprayer holes which are optimized to ensure correct spraying at full engine power. They then prove to be too large to spray under good conditions a few percent of the maximum flow rate.
  • the invention therefore relates to a fuel injection method for an internal combustion engine of the type Diesel using a gaseous main fuel and a secondary liquid fuel in the form of a pilot injection intended to initiate the combustion of the main fuel, the liquid fuel being injected by an injection pump designed to allow the engine to reach its maximum power only from the liquid fuel and by injector comprising spraying holes which are optimized to ensure a correct spraying of the liquid fuel at full engine power, characterized in that a mixture of water and fuel is prepared in the proportions allowing on pilot injection to initiate combustion and that this mixture is injected from said injection pump through said spray holes of said injector.
  • Dual oil engines generally use, for liquid fuel, an injection pump per engine cylinder, each cylinder having its injector. The arrival of gas in a cylinder is done with its own distribution system.
  • liquid fuel is injected by an injection pump designed to allow the engine to reach its maximum power only from liquid fuel.
  • An advantage of the invention is that no modification is to be made to the engine, the water-fuel mixture being able to be prepared outside the engine by a known process.
  • the volume of liquid fuel contained in the mixture can be reduced to the minimum thermodynamically necessary volume and compatible with the precision performance of the injection pump and the dimensioning of the injector sprayer holes. This minimum volume can be easily determined by tests.
  • a volume of liquid fuel in the mixture representing 2% to 7% of the maximum volume that can be injected by the pump is entirely satisfactory for the smooth running of the engine.
  • the volume of the pilot injection that is to say the quantity of mixture injected, can then represent between 5 and 10% of the maximum volume injectable by the pump.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé d'injection de combustibles pour un moteur à combustion interne du type Diesel utilisant un combustible principal gazeux et un combustible liquide secondaire sous forme d'une injection pilote destinée à initialiser la combustion du combustible principal. Ce procédé est encore appelé injection dual fioul.
  • Il existe des moteurs Diesel fonctionnant avec deux combustibles, l'un gazeux et l'autre liquide. Le procédé d'injection connu pour les moteurs de ce type, dits dual fioul, consiste à initialiser la combustion du combustible principal (le gaz) par injection d'un combustible liquide représentant 5 à 10% du volume maximum pouvant être injecté par la pompe d'injection. Cette pompe d'injection est conçue pour permettre au moteur d'atteindre sa puissance maximum uniquement à partir du combustible liquide, ceci en cas d'absence momentanée du combustible gazeux.
  • La valeur minimum du volume de combustible liquide injecté est limitée par la précision géométrique de la réalisation des composants de la pompe d'injection et de l'injecteur. Cette précision détermine le seuil inférieur au-dessous duquel on ne peut plus garantir l'équilibre entre les cylindres et la régularité d'injection d'un volume suffisant pour initialiser la combustion (soit environ l'équivalent de 2% de l'énergie maximum introductible). La valeur minimum du volume de combustible liquide injecté est limitée d'autre part par le dimensionnement des trous du pulvérisateur de l'injecteur qui sont optimisés pour assurer une pulvérisation correcte à pleine puissance du moteur. Ils se révèlent alors trop grands pour pulvériser dans de bonnes conditions quelques pourcents du débit maximum.
  • L'expérience montre que la réduction du volume de l'injection pilote entraîne la diminution des rejets de monoxyde de carbone et d'oxydes d'azote. Par ailleurs, le coût élevé du combustible liquide incite à réduire son utilisation.
  • L'article "Moteurs Diesel à quatre temps 'dual fuel' et leur adaptation pour la propulsion des méthaniers", par J. Gallois et J.Delesalle, publiée par l'Association Technique Maritime et Aéronautique, Paris, 1964, qui représente l'état de la technique le plus proche, décrit le procédé connu d'injection de combustibles pour un moteur Diesel utilisant une injection pilote et le document DE-C-3523687 décrit un procédé et un dispositif d'injection d'un mélange d'eau et de combustible liquide pour un moteur Diesel.
  • Selon la présente invention, on propose de réduire le volume d'injection pilote de combustible liquide au minimum thermodynamiquement suffisant, indépendamment de la précision de réalisation de la pompe d'injection et du dimensionnement des trous du pulvérisateur. Ceci est réalisable en mélangeant de l'eau au combustible liquide.
  • L'invention a donc pour objet un procédé d'injection de combustibles pour un moteur à combustion interne du type Diesel utilisant un combustible principal gazeux et un combustible liquide secondaire sous forme d'une injection pilote destinée à initialiser la combustion du combustible principal, le combustible liquide étant injecté par une pompe d'injection conçue pour permettre au moteur d'atteindre sa puissance maximum uniquement à partir du combustible liquide et par injecteur comprenant des trous de pulvérisation qui sont optimisés pour assurer une pulvérisation correcte du combustible liquide à pleine puissance du moteur, caractérisé en ce que l'on prépare un mélange d'eau et du combustible dans les proportions permettant à l'injection pilote d'initialiser la combustion et que l'on injecte ce mélange à partir de ladite pompe d'injection par lesdits trous de pulvérisation dudit injecteur.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront grâce à la description qui va suivre donnée à titre non limitatif.
  • Les moteurs dual fioul utilisent en général, pour le combustible liquide, une pompe d'injection par cylindre du moteur, chaque cylindre possédant son injecteur. L'arrivée de gaz dans un cylindre se fait avec un système de distribution qui lui est propre.
  • Pour un moteur de ce type, le combustible liquide est injecté par une pompe d'injection conçue pour permettre au moteur d'atteindre sa puissance maximum uniquement à partir du combustible liquide.
  • En mélangeant de l'eau au combustible liquide dans des proportions permettant à l'injection pilote d'initialiser la combustion, on résout le problème de la régularité du volume injecté par la pompe puisque le volume de mélange injecté par la pompe devient une quantité raisonnable (par exemple entre 5 et 10 %). La pulvérisation dans l'injecteur se fait aussi de façon beaucoup plus correcte.
  • Un avantage de l'invention est qu'aucune modification n'est à effectuer sur le moteur, le mélange eau-combustible pouvant être préparé en dehors du moteur par un procédé connu.
  • On peut baisser le volume de combustible liquide contenu dans le mélange jusqu'au volume minimum thermodynamiquement nécessaire et compatible avec les performances de précision de la pompe d'injection et le dimensionnement des trous du pulvérisateur de l'injecteur. Ce volume minimum peut être aisément déterminé par des essais.
  • Un volume de combustible liquide dans le mélange représentant 2 % à 7 % du volume maximum pouvant être injecté par la pompe est tout à fait satisfaisant pour la bonne marche du moteur.
  • Le volume de l'injection pilote, c'est-à-dire la quantité de mélange injecté, peut alors représenter entre 5 et 10 % du volume maximal injectable par la pompe.

Claims (4)

  1. Procédé d'injection de combustibles pour un moteur à combustion interne du type Diesel utilisant un combustible principal gazeux et un combustible liquide secondaire sous forme d'une injection pilote destinée à initialiser la combustion du combustible principal, le combustible liquide étant injecté par une pompe d'injection conçue pour permettre au moteur d'atteindre sa puissance maximum uniquement à partir du combustible liquide et par un injecteur comprenant des trous de pulvérisation qui sont optimisés pour assurer une pulvérisation correcte du combustible liquide à pleine puissance du moteur, caractérisé en ce que l'on prépare un mélange d'eau et du combustible dans les proportions permettant à l'injection pilote d'initialiser la combustion et que l'on injecte ce mélange à partir de ladite pompe d'injection par lesdits trous de pulvérisation dudit injecteur.
  2. Procédé d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de combustible liquide contenu dans le mélange est le volume minimum thermodynamiquement nécessaire et compatible avec les performances de précision de la pompe d'injection et le dimensionnement des trous du pulvérisateur de l'injecteur.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de l'injection pilote du mélange représente 5 à 10 % du volume maximum pouvant être injecté par la pompe.
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que le volume de combustible liquide compris dans l'injection pilote représente 2 à 7 % du volume maximum pouvant être injecté par la pompe.
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