FI106885B

FI106885B - Method of Injecting Fuel into the Cylinder of the Diesel-Type Impact Piston Engine Cylinder and Injector Nozzle Arrangement

Info

Publication number: FI106885B
Application number: FI955502A
Authority: FI
Inventors: Mathias Schuetz
Original assignee: Waertsilae Nsd Schweiz Ag
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 2001-04-30
Also published as: FI955502A0; CN1068096C; DE59409241D1; JPH08291779A; FI955502A; KR960018210A; CN1130238A; EP0713003A1; EP0713003B1; DK0713003T3; KR100385128B1

Description

1 1068851 106885

Menetelmä polttoaineen ruiskuttamiseksi dieselrakennetyyppisen isku-mäntäpolttomoottorin sylinterin polttotilaan sekä ruiskutussuuttimen sovi-telma 5 Keksinnön kohteena on menetelmä polttoaineen ruiskuttamiseksi dieselpolttomoottorin sylinteriin patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaan. Keksinnön kohteena on edelleen laite polttoaineen ruiskuttamiseksi dieselpolttomoottorin sylinteriin patenttivaatimusten 5 ja 6 johdanto-osien mukaan.The invention relates to a method of injecting fuel into a cylinder of a diesel engine according to the preamble of claim 1. The present invention relates to a method for injecting fuel into a combustion chamber of a diesel piston piston combustion engine and to an injection nozzle assembly. The invention further relates to a device for injecting fuel into a cylinder of a diesel engine according to the preamble of claims 5 and 6.

Julkaisusta EP 0 586 775 A1 tunnetaan menetelmä sekä järjestelmä 10 polttoaineen ruiskuttamiseksi dieselpolttomoottoreissa. Dieselpolttomoottorilla ja siten myöskin aiemmin mainitulla on käytön aikana huomattava typpimonoksidin (NOx) emissio.EP 0 586 775 A1 discloses a method as well as a system 10 for injecting fuel in diesel engines. The diesel engine, and thus also the aforementioned, has considerable nitrogen monoxide (NOx) emissions during use.

Tämä emissio johtuu korkeasta palamislämpötilasta, joka vaikuttaa siihen, että osa palamisilman sisältämästä typestä hapettuu palamisen aikana 15 typpimonoksidiksi (NOx). Toinen syy typpioksidien emissioon on siinä, että die-selpolttomoottorit, erityisesti suurdieselmoottorit, omaavat käynnin aikana alhaisen pyörimisnopeuden, mikä jouduttaa typpimonoksidien muodostumista, koska NOx:n muodostumisprosessiin on riittävästi aikaa käytettävissä sen todelliseksi sujumiseksi.This emission is due to the high combustion temperature, which causes some of the nitrogen in the combustion air to oxidize to nitrogen monoxide (NOx) during combustion. Another reason for the emission of nitrogen oxides is that the diesel combustion engines, especially the large diesel engines, have a low rotational speed during operation, which accelerates the formation of nitrogen monoxides because sufficient time is available for the NOx formation process to actually run.

20 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on aikaansaada menetelmä sekä laite dieselpolttomoottoreissa tapahtuvan NOx:n muodostumisen vähentämiseksi, jotta palamisprosessista seurauksena oleva typpimonoksidien (NOx) emissio voidaan pitää alhaisena.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for reducing NOx formation in diesel engines to keep nitrogen monoxide (NOx) emissions from combustion processes low.

Tämä tavoite saavutetaan keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksen 25 1 mukaisella menetelmällä ja patenttivaatimuksen 5 mukaisella ruiskutussuutti men sovitelmalla. Alivaatimuksissa 2-3 viitataan keksinnön toisiin edullisiin toteutusmuotoihin.This object is achieved according to the invention by the method according to claim 25 1 and the injection nozzle arrangement according to claim 5. Sub-claims 2-3 refer to other preferred embodiments of the invention.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä, jossa polttoainetta ruiskutetaan dieselrakennetyyppisen iskumäntäpolttomoottorin sylinterin polttotilaan, 30 muodostuu iskumännän liikkuessa ylöspäin polttotilassa palamisilman pyörre-virtaus ja ruiskutussuuttimesta ulostuieva polttoainesuihku ruiskutetaan tällöin osittain myötäsuuntaan ja osittain vastasuuntaan pyörrevirtauksen suhteen, jolloin palamisilma, johon on sekoittunut savukaasua, tunkeutuu myötäsuunnassa ulostulevan polttoainesuihkun läpi, ja jonka savukaasun aikaansaa vastasuun-35 taan ulostullut ja palanut polttoainesuihku.the method according to the invention, in which fuel is injected into the diesel structure type reciprocating internal combustion engine cylinder into the combustion chamber 30 consists of the percussion piston moves towards the combustion chamber for combustion air swirl flow and ulostuieva spray nozzle fuel spray is injected into the case partly forward and partly with respect to the counter direction of the vortex flow, wherein the combustion air is mixed with the flue gas penetrates in the forward direction through an outlet of the fuel jet, and the flue gas is provided by the upstream and downstream fuel jet.

2 1068852 106885

Keksinnön mukaisessa menetelmässä on se etu, että palaminen kuluu ajallisesti hitaammin johtuen inerttikaasuna vaikuttavasta savukaasusta, mikä alentaa palamislämpötilaa. Toinen etu on nähtävissä siinä, että savukaasu sitoo inerttikaasuna lämpöä, jolloin savukaasun läpitunkeman polttoainesuihkun 5 palamislämpötila alenee. Toinen etu on nähtävissä siinä, että vastasuuntaan etenevä polttoainesuihku sekoittuu yhdessä palamisilman kanssa sangen hyvin, mikä vaikuttaa edullisesti polttoaineen, ilman ja savukaasun seoksen muodostumiseen. Mainitut ilmiöt alentavat palamislämpötilaa ja siten myöskin NOx:n muodostumista. Nämä ilmiöt tulevat esille erityisesti hitaasti käyvien dieselpolt-10 tomoottorien kohdalla, joissa polttoaineen palaminen tapahtuu hieman ruiskutuksen alkamisen jälkeen. Näin ollen on savukaasua olemassa lähes koko ruiskutuksen ja seoksen muodostumisen ajan.The process according to the invention has the advantage that the combustion time is slower due to the flue gas acting as an inert gas, which lowers the combustion temperature. Another advantage can be seen in the fact that the flue gas traps heat as an inert gas, whereby the combustion temperature of the fuel jet 5 penetrated by the flue gas is reduced. Another advantage can be seen in the fact that the upstream fuel jet mixes quite well with the combustion air, which has a favorable effect on the formation of a mixture of fuel, air and flue gas. Said phenomena reduce the combustion temperature and thus also the formation of NOx. These phenomena are particularly evident in the case of low-speed diesel-fueled engines, where the combustion of the fuel occurs shortly after the start of injection. Thus, flue gas is present almost throughout the injection and the formation of the mixture.

Ammattiväki ei ole tähän saakka seurannut polttoaineen ruiskutusta vastasuuntaan, koska tunnettua oli se, että tällainen ruiskutus alentaa diesel-15 polttomoottorin hyötysuhdetta. Keksinnön mukaiseen menetelmään sisältyy se etu, että NOx:n muodostuminen alenee hyvin voimakkaasti, jota vastoin hyötysuhde ei huonone juurikaan tai vain epäolennaisesti.Until now, fuel injection has not been followed by professionals in the opposite direction, since it was known that such injection reduces the efficiency of a diesel-15 internal combustion engine. The process according to the invention has the advantage that the formation of NOx is very strongly reduced, whereas the efficiency is not significantly or only insignificantly reduced.

Keksinnön mukaiseen menetelmään sisältyy se lisäetu, että NOx:n muodostuminen riippuu siitä polttoaineen määrästä, joka ruiskutetaan pyörre-20 virtauksen suhteen vastasuuntaan. Mitä enemmän polttoainetta ruiskutetaan pyörrevirtauksen suhteen vastasuuntaan, sitä enemmän vähenee NOx:n muodostuminen. Lisäksi on valmistettavissa ruiskutussuuttimia, jotka eroavat NOx:n muodostumisen suhteen.The process according to the invention has the additional advantage that the formation of NOx depends on the amount of fuel injected in the upstream direction of the vortex flow. The more fuel injected in the upstream direction of the vortex flow, the more NOx formation will be reduced. In addition, injection nozzles which differ in NOx formation can be made.

Seuraavassa selitetään keksintöä viitaten useampaan suoritusmuo-*·; 25 toesimerkkiin, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti pitkittäisleikkausta sylinteristä, johon kuuluu ruiskutussuuttimet keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamista varten, kuvio 1a esittää yleiskuvana ruiskutussuuttimien sijoittelua polttoti-30 lasta nähtynä, :· kuvio 1b esittää toisena yleiskuvana ruiskutussuuttimien sijoittelua polttotilasta nähtynä, kuvio 1c esittää yleiskuvana erästä polttotilassa olevaa ruiskutussuu-tinta polttoaineen palamisprosessin aikana, 35 kuvio 1d esittää yleiskuvana ruiskutussuuttimessa olevia läpäisyauk- koja, 3 106885 kuvio 2 esittää NOx:n muodostumisen sekä hyötysuhteen diagrammia pyörrevirtauksen suhteen vastasuunnassa ruiskutetun polttoainemäärän funktiona.The invention will now be described with reference to several embodiments; In Figure 25, Figure 1 schematically shows a longitudinal section of a cylinder including injection nozzles for carrying out the method according to the invention, Figure 1a shows an overview Fig. 1d shows a general view of the orifices in the injector nozzle, 3 106885 Fig. 2 shows a diagram of NOx formation and efficiency with respect to eddy flow as a function of the amount of fuel injected in the opposite direction.

Kuvio 1 esittää erään tässä lähemmin esittämättä jätetyn monisylinte-5 risen ja hitaasti käyvän, diesel-menetelmällä toimivan 2-tahti-iskumäntäpoltto-oottorin sylinteriä 2, johon on sijoitettu ylös-alasliikkuva työmäntä 8. Työmäntä 8 rajaa yhdessä sylinterin 2 päälle asetetun sylinterikannen 2b kanssa polttotilan 1, johon ruiskutussuutinten 13 avulla ruiskutetaan nestemäistä polttoainetta, nimittäin dieselöljyä tai raskasta polttoöljyä jäljempänä esitettävällä tavalla. Sylin-10 terikannen 2b keskelle on asetettu tässä esittämättä jätetty poistoventtiili, jolloin sylinterissä 2 tapahtuu työmännän 8 ylöspäinliikkeen alussa pitkittäishuuhtelu. Sylinterinseinässä 2 on tässä esittämättä jätetty tulorako, jonka kautta pala-misilma tulee palokammion 1 sisätilaan, ja jolloin tuloraot ovat toteutetut ja suunnatut siten, että ne aiheuttavat sisääntulevaan palamisilmaan pyörteen, jo-15 ka muodostuu palokammion 1 sisäpuolelle.Fig. 1 shows a cylinder 2 of a multi-cylinder and slow-running, diesel-powered, 2-stroke piston combustion engine, not shown in greater detail herein, with an upwardly movable piston 8. The piston 8 defines with the cylinder head 2b mounted on the cylinder 2. a combustion chamber 1 into which liquid fuel, namely diesel or heavy fuel oil, is injected by means of injection nozzles 13, as described below. A drain valve (not shown) is disposed in the center of the blade cover 2b of cylinder 10, whereby a longitudinal flushing occurs at the beginning of the upward movement of the piston 8 in cylinder 2. The cylinder wall 2 has an inlet port through which combustion air enters the interior of the combustion chamber 1, not shown, whereby the inlet openings are realized and directed so as to cause a swirl of incoming combustion air to form inside the combustion chamber 1.

Ruiskutussuuttimessa 13 on suutinneula 17, joka sulkujousen 18 vaikutuksesta puristuu vastepintaa 16 vasten. Vastepinnan 16 alapuolella on umpi-reikä, josta ruiskutusreiät 12 lähtevät ja päätyvät polttotilaan 1. Vastepinnan 16 yläpuolella suutinpesässä on painekammio 10, joka on liitetty painejohdon 19 20 avulla ruiskutuspumppuun 20, johon syötetään polttoainetta tässä esittämättä jätetystä polttoainesäiliöstä. Ruiskutussuuttimen 18 ruiskutusvaiheessa on johdon 19 kautta painekammioon 10 johdetun polttoaineen paine niin suuri, että jousen 18 sulkuvoima tulee ylitetyksi, ja että suutinneula 17 kohoaa vastepin-nasta 16 ylös, jolloin polttoaine joutuu polttotilaan 1 suutinreikien 12 kautta. 25 Ruiskutussuuttimen 13 pesään on liitetty johto 22, joka johtaa vuotopolttoaineen pois. Sylinterissä 2 on aksiaalisesti sylinterin suhteen kulkeva keskiviiva 2a, jota pitkin sylinterinkannen 2b keskikohta kulkee. Ruiskutussuuttimessa 18 on aksiaalisesti ruiskutussuuttimen 18 suhteen ja sen keskellä kulkeva keskiviiva 3a.The injection nozzle 13 has a nozzle needle 17 which is pressed against the stop surface 16 by the closing spring 18. Below the stop surface 16 there is a closed hole from which the injection holes 12 exit and end in the combustion chamber 1. Above the stop surface 16, the nozzle housing has a pressure chamber 10 connected by a pressure line 19 20 to the injection pump 20 to supply fuel from the fuel tank. In the injection stage of the injector nozzle 18, the pressure of the fuel introduced through the conduit 19 to the pressure chamber 10 is so high that the closing force of the spring 18 is exceeded and the nozzle needle 17 rises up from the counter surface 16. A conduit 22 is connected to the housing of the injector nozzle 13 to drain the leakage fuel. The cylinder 2 has a centerline 2a extending axially to the cylinder along which the center of the cylinder head 2b extends. The injection nozzle 18 has a centerline 3a extending axially to the injection nozzle 18 and centered thereon.

Kuvio 1a esittää polttotilasta 1 nähtynä kolmen ruiskutussuuttimen 3 30 sijoitusta, jotka ovat sijoitetut sylinterinkanteen 2b. Tässä vain kaavamaisesti .. esitetyistä ruiskutussuuttimien 3 ruiskutusrei'istä 12 ruiskutetaan polttoaine suih kun muotoisissa muodostumissa 6a, 6b, 6c polttotilaan 1, ja jolloin polttoaineen ruiskutusrei'istä 12 tuleva ulostulosuunta 5a, 5b, 5c on esitetty. Polttoaineen ruiskutus on esitetty esimerkinomaisesti vain yhdessä ruiskutussuuttimessa 3. 35 Mutta jokaisesta ruiskutussuuttimesta ruiskutetaan polttoainetta ja edullisesti siten, että siinä käytetään kolmea identtistä ruiskutussuutinta, jotka on sijoitettu • >' 4 106885 polttotilaan 1 samoin vaikuttavasti, jolloin jokaisessa ruiskutussuuttimessa 3 syntyy samoin muodostuneet, suihkun muotoiset muodostumat 6a, 6b, 6c.Fig. 1a shows a view of the combustion chamber 1 of the three injection nozzles 3 located on the cylinder head 2b. Here, only the injection holes 12 of the injection nozzles 3 shown schematically in the jet-shaped formations 6a, 6b, 6c are injected into the combustion chamber 1, and the outlet direction 5a, 5b, 5c from the fuel injection holes 12 is shown. Fuel injection is shown by way of example only in one injection nozzle 3. 35 But each injection nozzle is injected with fuel, preferably by using three identical injection nozzles, which are placed in the same manner as each of the injection nozzles 3, formations 6a, 6b, 6c.

Sylinterin 2 seinämässä olevan tuloraon säätökulman avulla saadaan palotilaan 1 tulevaan palamisilmaan synnytetyksi pyörreliike. Työmännän 8 liik-5 kuessa ylöspäin vaikutetaan palamisilman pyörrevirtaukseen edelleen, jolloin pyörrevirtauksen 4 kulkusuunta on esitetty nuolella. Polttotilassa 1 olevat suihkun muotoiset muodostumat 6a, 6b, 6c poikkeavat pyörrevirtauksen 4 johdosta normaalisti ruiskutusrei'istä 12 lähtevän polttoaineen ulostulosuunnan 5a, 5b, 5c suhteen.By adjusting the inlet gap in the wall of the cylinder 2, a vortex movement is produced in the combustion air entering the combustion chamber 1. In the upward movement of the working piston 8, the vortex flow of the combustion air is further influenced, whereby the direction of the vortex flow 4 is indicated by an arrow. The jet-shaped formations 6a, 6b, 6c in the combustion chamber 1 normally deviate due to the vortex flow 4 with respect to the fuel outlet direction 5a, 5b, 5c from the injection holes 12.

10 Kuviosta 1a voidaan havaita myöskin kohtisuorasti havaintosuunnan suhteen kulkeva sylinterin 2 keskiviiva 2a sekä ruiskutussuuttimen 18 keskiviiva 3a. Kohtisuorasti keskiviivan 2a ja keskiviivan 3a läpi kulkeva referenssiviiva 5 määrittää suoran, jonka suhteen ulostulosuuntien 5a, 5b, 5c kulma määrittyy. Ulostulosuunnan 5a kulma on 0°, ulostulosuuntien 5b ja 5c kulma on a1 tai a2, 15 jolloin kulmat kasvavat tässä esityksessä myötäpäivään. Ulostulosuunnat 5b ja 5c ovat merkityt pyörrevirtauksen 4 suhteen myötäsuunnassa kulkeviksi, jota vastoin ulostulosuunta 5a on merkitty kulkemaan kohtisuorasti pyörrevirtauksen 4 suhteen.1a, the center line 2a of the cylinder 2 and the center line 3a of the injection nozzle 18 can also be observed perpendicular to the direction of observation. The reference line 5 extending perpendicularly through the center line 2a and the centerline 3a defines a line with respect to which the angle of the outlet directions 5a, 5b, 5c is defined. The angle of the exit direction 5a is 0 °, the angle of the exit directions 5b and 5c is a1 or a2, whereby the angles in this representation increase clockwise. The outlet directions 5b and 5c are marked downstream of the vortex flow 4, whereas the outlet direction 5a is marked to run perpendicular to the vortex flow 4.

Kuviossa 1 b on ruiskutussuuttimet 3 sovitettu samalla tavoin polttoti-20 laan 1 kuin kuviossa 1a. Kuviossa 1b esitetyssä ruiskutussuuttimessa 3 on kuitenkin lisäksi ruiskutusreiät 12, joiden ulostulosuunta 5d, 5e, 5f kulkee α3, a4 tai cx5 kulmassa, jolloin nämä kulmat kasvavat tässä esityksessä referenssiviivan 5 suhteen vastapäivän suuntaan. Esillä olevassa julkaisussa merkitään nämä ulostuloaukot 5d, 5e ja 5f pyörrevirtauksen 4 suhteen vastasuunnassa kulkevik-·· 25 si.In Figure 1b, the injection nozzles 3 are arranged in the burner-20 1 in the same manner as in Figure 1a. However, the injection nozzle 3 shown in Fig. 1b further has injection holes 12 having an outlet direction 5d, 5e, 5f extending at an angle α3, a4 or cx5, whereby these angles increase counterclockwise relative to the reference line 5 in this disclosure. In the present publication, these outlet openings 5d, 5e and 5f are referred to in the opposite direction to the vortex flow 4.

Kuvio 1c esittää leikkausta ruiskutussuuttimesta 3, jonka ruiskutus-rei'istä 12 ruiskutetaan polttoainetta polttotilaan 1. Ulostulevat polttoainesuihkut 6a, 6b, 6d ovat suihkun muotoisia muodostumia, jotka palavat, ja jotka siten osittain koostuvat polttoaineesta ja osittain palamistuotteista, kuten savukaa-30 susta. Suihkun muotoisten muodostumien 6a, 6b, 6c kehittymiseen vaikuttaa voimakkaasti pyörrevirtaus 4. Pyörrevirtauksen suhteen vastasuunnassa ruiskutettu polttoainesuihku 6d tuottaa savukaasua, joka sekoittuu tehokkaasti edelleen syötettyyn ilmaan, ja joka pyörrevirtauksen 4 johdosta joutuu suihkun muotoiseen muodostumaan 6a ja 6b, jolloin seoksen muodostumisen ja poltto-35 ainesuihkujen 6a, 6b palamisen aikana on vähemmän happea läsnä. Savukaasu vaikuttaa sen, että palaminen tapahtuu ajallisesti hitaammin, mikä alentaa 4 5 106885 polttoainesuihkun 6a, 6b lämpötilaa. Lisäksi savukaasu sitoo lämpöä, jolloin savukaasun läpi tunkeutuneen polttoainesuihkun palamislämpötila lisäksi alenee. Täten saavutettava polttoainesuihkun 6a, 6b alempi palamislämpötila aikaansaa sen, että muodostuu vähemmän NOx:a. Luonnollisestikin vaikuttaa pyörrevirta-5 uksen 4 suhteen myötäsuunnassa ulostulevaan polttoainesuihkuun 6b myöskin suunnilleen kohtisuorasti pyörrevirtauksen suhteen ulostuleva polttoainesuihku 6a, koska pyörrevirtaus 4 kuljettaa myöskin tästä polttoainesuihkusta 6a syntyvää savukaasua polttoainesuihkuun 6b, mutta vaikutus on kuitenkin olennaisesti pienempi, koska tällöin saavutetaan vain riittämätön, suhteellisen vähäinen salo vukaasun sekoittuminen tuoreeseen palamisilmaan.Fig. 1c shows a section through an injector nozzle 3 whose fuel injection holes 6a, 6b, 6d are injected into the combustion chamber 1 by means of the injection holes 12, which are jet-shaped formations which burn and thus partly consist of fuel and partly combustion products 30 such as smoke. The development of the jet-shaped formations 6a, 6b, 6c is strongly influenced by the vortex flow 4. The fuel jet 6d injected in the opposite direction to the vortex flow produces flue gas which is effectively mixed with the further supplied air and the jet stream 6b and less oxygen is present during the combustion of the material jets 6a, 6b. The flue gas causes the combustion to take place at a slower time, which lowers the temperature of the fuel jet 6a, 6b. In addition, the flue gas traps heat, which further reduces the combustion temperature of the fuel jet that penetrates the flue gas. The lower combustion temperature of the fuel jet 6a, 6b thus achieved results in less NOx formation. Of course, the downstream fuel jet 6b also acts approximately perpendicularly to the eddy jet outward jet fuel jet 6a, since the jet stream 4 also transmits substantially less of this fuel jet 6a, mixing of flue gas with fresh combustion air.

Keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen, että vähintään yksi ruiskutussuuttimesta 3 ulostuleva polttoainesuihku 6b suihkutetaan pyörrevirtauksen 4 suhteen myötäsuuntaan, että vähintään toinen samasta ruiskutussuuttimesta 3 ulostuleva polttoainesuihku 6a, 6d ruiskutetaan pyörrevirtauksen 4 15 suhteen vastasuunnassa, ja että pyörrevirtauksen 4 perusteella kuljetetaan savukaasua myöskin palavasta tai palaneesta polttoainesuihkusta 6a, 6d pyörre-virtauksen 4 suunnan suhteen sen perässä sijaitseviin polttoainesuihkuihin 6a ja/tai 6b, jolloin savukaasu vaikuttaa perässä sijaitsevan polttoainesuihkun 6a ja/tai 6b palamisprosessiin.The method according to the invention is based on spraying at least one fuel jet 6b coming out of the injection nozzle 3 with respect to the vortex flow 4, 6a, 6d with respect to the direction of the vortex flow 4 to the downstream fuel jets 6a and / or 6b, whereby the flue gas affects the combustion process of the downstream fuel jet 6a and / or 6b.

20 Ruiskutussuutin 3 voi olla rakennettu monella eri tavalla, jotta se voi vaikuttaa edellä selitetyllä tavalla. Erityisesti ruiskutusreiät 12 voidaan asentaa monella eri tavalla ruiskutussuuttimeen 3 tämän vaikutuksen saavuttamiseksi, myöskin ruiskutussuutin 3 on sovitettavissa monella eri tavalla sylinterinkanteen 2b, jotta osa polttoaineesta saadaan ruiskutetuksi vastasuunnassa pyörrevirta-** 25 uksen 4 suhteen. Kuvio 1d esittää suoritusmuotoesimerkkiä ruiskutussuuttimen 3 seinämässä 3b olevien ulostuloaukkojen 7a - 7I sovituksesta ja vain esimerkkinä monista mahdollisista suoritusmuotoesimerkeistä.Injection nozzle 3 may be constructed in many different ways so that it can operate as described above. Specifically, the injection holes 12 can be mounted in many different ways on the injection nozzle 3 to achieve this effect, and the injection nozzle 3 can also be fitted in many different ways on the cylinder head 2b to inject some of the fuel upstream of the vortex current **. Figure 1d shows an exemplary embodiment of an arrangement of the outlet openings 7a-7I in the wall 3b of the injection nozzle 3, and only as an example of many possible exemplary embodiments.

Seinämä 3b on polttotilan 1 sisäpuolella sijaitsevan ruiskutussuuttimen 3 osan rakenneosa. Seinämä 3b voi olla rakennettu esim. sylinterimäiseksi 30 tai kartiomaiseksi, jolloin kuvio 1d esittää ulkoa nähtynä seinämän 3b kehitel-·: mää. Referenssiviiva 5 määrittää kulman nollapisteen ja se kulkee ulostuloau- kon 7a kautta. Ulostuloaukot 7b, 7c, 7h - 7I ovat sovitetut kulloinkin 10 kulma-asteen välein, jolloin kulma a kasvaa myötäpäivään. Ulostuloaukot 7d, 7e, 7f, 7g ovat myöskin kulloinkin 10 kulma-asteen välein toisistaan, jolloin kulma a kas-35 vaa vastapäivään. Kuviossa 1b vastaa ulostulosuunta 5a ulostuloaukkoa 7a, jonka kautta referenssiviiva 5 kulkee. Ulostuloaukot 7b ja 7c vastaavat ulostulo- β 106885 suuntia 5b, 5c ja niillä on referenssiviivan 5 suhteen myötäpäivään oleva kulma a1 tai a2. Ulostuloaukot 7d, 7e, 7f vastaavat ulostulosuuntia 5d, 5e, 5f ja niillä on referenssiviivan 5 suhteen vastapäivään olevat kulmat a3, a4 ja a5. Suihkun muotoisten muodostumien 6a, 6b, 6c, 6d muotoon ja suuntaan voidaan vaikut-5 taa esim. ulostuloaukkojen 7a - 7I sovituksilla, ruiskutusreikien 12 suuntauksella ja poikkileikkauksella tai ruiskutussuuttimeen 3 tuotetun polttoaineen paineella. Näin ollen syntyy joukko ruiskutussuuttimen 3 suoritusmuotoja, joilla kaikilla on keksinnön mukainen vaikutus.The wall 3b is an integral part of the injection nozzle 3 located inside the combustion chamber 1. The wall 3b may be constructed, for example, cylindrical 30 or conical, with Fig. 1d showing from the outside the development of the wall 3b. The reference line 5 defines the zero point of the angle and passes through the outlet 7a. The outlet openings 7b, 7c, 7h-7I are each spaced at 10 degrees, so that angle a increases clockwise. The outlet openings 7d, 7e, 7f, 7g are also spaced 10 degrees apart, with the angle a increasing to 35 counterclockwise. In Figure 1b, the outlet direction 5a corresponds to the outlet 7a through which the reference line 5 passes. Outlets 7b and 7c correspond to directions 5b, 5c of outlet β 106885 and have a clockwise angle α1 or α2 relative to reference line 5. The outlet openings 7d, 7e, 7f correspond to the exit directions 5d, 5e, 5f and have angles a3, a4 and a5 anticlockwise with respect to the reference line 5. The shape and direction of the jet-shaped formations 6a, 6b, 6c, 6d can be influenced, e.g. Thus, a number of embodiments of the injection nozzle 3 are formed, all of which have the effect of the invention.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa on vastapäivään sovitetuilla 10 läpäisyaukoilla 7d, 7e, 7f, 7g tai niiden ulostulosuunnalla 5d, 5e, 5f referenssiviivan 5 suhteen oleva kulma, joka on vähintään 20°. Eräässä toisessa edullisessa suoritusmuodossa ovat läpäisyaukot 7d, 7e, 7f, 7g referenssiviivan suhteen kulmassa, joka on vähintään 20° ja enintään 100°. Eräässä toisessa edullisessa suoritusmuodossa on läpäisyaukot 7d, 7e, 7f, 7g muodostettu siten, että vähin-15 tään 10 % ruiskutussuuttimesta 3 ulostulevasta polttoainemäärästä ruiskutetaan näiden pyörrevirtauksen 4 suhteen vastasuuntaan suunnattujen läpäisyaukkojen 7d, 7e, 7f, 7g läpi.In a preferred embodiment, the counter-clockwise penetration openings 7d, 7e, 7f, 7g or their outlet direction 5d, 5e, 5f have an angle of at least 20 ° with respect to the reference line 5. In another preferred embodiment, the penetration openings 7d, 7e, 7f, 7g are at an angle of at least 20 ° to at most 100 ° with respect to the reference line. In another preferred embodiment, the passageways 7d, 7e, 7f, 7g are formed such that at least 15% of the amount of fuel exiting the injector nozzle 3 is injected through these opposed passageways 7d, 7e, 7f, 7f, 7f.

Kuvio 2 esittää pyörrevirtauksen 4 suhteen vastasuuntaan ruiskutetun polttoainemäärän sekä NOx:n tuottamisen tai hyötysuhteen η välistä riippu-20 vuutta. Polttoainemäärän lisääntyessä ja ruiskutettuna vastasuunnassa pyörre-virtauksen 4 suhteen alenee NOx:n muodostuminen palamisen aikana. Niinpä on esim. ruiskutettaessa 30 % polttoaineesta vastasuuntaan seurauksena se, että NOx:n muodostumisen aleneminen merkitsee merkittävää ANOx:n muutosta, jota vastoin hyötysuhde η alenee vain vähäisen määrän Δη.Figure 2 shows the relationship between the amount of fuel injected upstream of the vortex flow 4 and the NOx production or efficiency η. As the amount of fuel increases and is injected in the opposite direction to the vortex flow 4, the formation of NOx during combustion is reduced. Thus, for example, when spraying 30% of the fuel in the opposite direction, the reduction in NOx formation results in a significant change in ANOx, whereas the efficiency η decreases only by a small amount Δη.

25 Voi osoittautua edulliseksi, että vastasuunnassa pyörrevirtauksen 4 suhteen ulostulevaan polttoainemäärään vaikutetaan ohjattavalla välineellä, jolloin ulostuleva polttoainemäärä on ohjattavissa, tai se on säädettävissä liitettynä tunnistimeen, esim. NOx:a varten olevaan tunnistimeen sekä säätölaitteeseen. Tämäntyyppinen ohjattava väline voi olla sovitettuna esim. itse ruiskutussuutti-30 meen 3, esim. luistina, joka osittain peittää läpäisyaukot 7d, 7e, 7f, 7g, ja joka on ;· kytketty mekaaniseen käyttölaitteeseen. Ohjattava väline voi olla muodostettu myöskin siten, että se on muodostettu mekaaniseksi käyttölaitteeksi, joka muuttaa polttotilassa olevan ruiskutussuuttimen asemaa tai sovitusta esim. kiertämällä ruiskutussuuttimia siten, että vastasuunnassa pyörrevirtauksen 4 35 suhteen suunnattu polttoainemäärän osuus muuttuu.It may be advantageous that in the upstream direction with respect to the vortex flow 4, the output fuel is controlled by a controllable means whereby the output fuel is controllable or adjustable by a sensor, e.g., a sensor for NOx and a control device. This type of controllable means may be fitted, e.g., to the injection nozzle 30 itself, e.g. as a slide, which partially obscures the passageways 7d, 7e, 7f, 7g, and is connected to a mechanical actuator. The controlled means may also be configured as a mechanical actuator that changes the position or arrangement of the fuel injector, e.g. by rotating the injectors so that the proportion of fuel directed in the upstream direction of the vortex flow 4 35 is changed.

• f• f

Claims

A method for injecting fuel into a cylinder (1) of a diesel-engine type piston combustion engine (2), wherein all the specified amount of fuel at one stroke is injected into the injection nozzles (3), and the combustion air is introduced into the cylinder (2) wherein at least one fuel jet (6b, 6c) exiting the injection nozzle (3) is injected downstream with respect to the vortex flow (4), and at least one fuel jet (6d) exiting the injection nozzle (3) is injected in the opposite direction with respect to and spraying the upstream fuel jet (6b, 6c, 6d) over the same period of time and so that the flue gas from the upstream combustible fuel jet (6d) penetrates the forward fuel jet (6b, 6c).

Method according to claim 1, characterized in that it defines a reference line (5) passing through the center line (2a) of the cylinder (2) and through the center line (3a) of the injection nozzle (3), and at least one fuel jet (6d) is injected at an angle of at least 20 ° between the fuel jet inlet direction (5d, 5e, 5f) and the reference line (5).

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that at least 10% of the amount of fuel exiting the injection nozzle (3) is injected in at least one upstream fuel jet (6d) relative to the vortex flow (4).

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the fuel amount of the fuel jet (6d) directed in the opposite direction to the vortex flow (4) is controlled by the control means.

Arrangement of the injection nozzle (3) having outlet openings (12; 7a -: · 7I) in the combustion chamber (1) of a diesel-engine type piston combustion engine, in which the combustion air is introduced into the cylinder such that a turbulent flow of combustion air is generated is arranged such that at least a first outlet (12; 7b, 7c, 7h - 7I) 35 is sprayed with a fuel jet (6b, 6c) downstream of the vortex flow (4) and at least a second outlet (12; 7d, 7e, 7f, 7g) ) through the jet • 1 '106885 δ the fuel jet (6d) in the opposite direction to the vortex flow (4), characterized in that the outlet openings (12; 7a-7I) are arranged and oriented so that the first and second outlet openings are open during the same time period, and that the flue gas 5 of the upstream outgoing combustible fuel jet (6d) penetrates downstream through the outgoing fuel jet.

Arrangement according to Claim 5, characterized in that the outlets (12; 7a to 7I) of the injection nozzle (3) are formed such that at least 10% of the amount of fuel comes out through the other outlets (12; 7d, 7e, 7f) from which the fuel jet is sprayed. in the opposite direction to the vortex flow (4).

Arrangement according to Claim 5 or 6, characterized in that the angle (a3, a4, a5) whose second outlets (7d, 7e, 7f) from which the fuel jet is sprayed in the opposite direction to the vortex flow (4) forms a reference line (5), extending radially from the center line (3a) of the injection nozzle (3) and perpendicular to the vortex flow (4) is in the range of 20 ° to 100 °.

7 106885

Arrangement according to one of Claims 5 to 7, characterized in that it comprises a control means which acts on the fuel amount of at least one fuel jet (6d) directed against at least one countercurrent vortex flow (4). »· ', · I m 106885 9