NL8602687A

NL8602687A - Diesel engine fuel atomiser - has crossing groups of atomiser ducts in nozzle head crossing each other at angles between 0 and 16 deg.

Info

Publication number: NL8602687A
Application number: NL8602687A
Authority: NL
Original assignee: Stork Werkspoor Diesel Bv
Priority date: 1986-10-27
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1988-05-16

Abstract

The fuel atomiser nozzle head has atomiser ducts arranged in groups each crossing each other at an angle varying between 0-16 degrees. The individual distance of ducts in each group is smaller thean distance between the groups. The atomiser (3) has crossing groups of ducts (5,6) at an angle varying between 0-16 degrees. Pref. the duct diameter (5) is larger than diameter (6). Ratio of ducts cross-section which is approx. 3 to 4.

Description

ψ fc D HO/AM/11 -1-D fc D HO / AM / 11 -1-

DUPLO VERSTUIVERDUPLO SPRAY

De uitvinding heeft betrekking op een brandstofver-stuiver voor gebruik in de verbrandingskamer van een dieselmotor, waarbij in de verstuiverkop een aantal verstuiverka-naaltjes zijn aangebracht. Dergelijke brandstofverstuivers 5 zijn in een groot aantal uitvoeringen bekend.The invention relates to a fuel injector for use in the combustion chamber of a diesel engine, in which a number of injector nozzles are arranged in the injector head. Such fuel injectors 5 are known in a large number of embodiments.

Vlak vóór en gedurende het begin van iedere werk-slag van elke cylinder wordt een afgemeten hoeveelheid brandstof onder hoge druk door de gaatjes in de verstuiverkop geperst, waardoor de brandstof onder vorming van zeer kleine 10 druppeltjes wordt verstoven, welke daarna vergassen en door menging met de in de cylinder gecomprimeerde en zich op hoge temperatuur bevindende verbrandingslucht tot een zelfontbran-dend mengsel worden gevormd. Om een kortdurende doch gelijkmatig verlopende en volledige verbranding te verkrijgen van 15 de ingespoten brandstofhoeveelheid, dient deze regelmatig verdeeld over de verbrandingsruimte te worden ingespoten en wel zodanig, dat de brandstofdruppels voordat zij met de wand van de verbrandingsruimte in kontakt komen, in de gasvormige fase zijn overgegaan en dan voor het grootste deel met de 20 verbrandinglucht tot een zelfontbrandend mengsel zijn vermengd .Just before and during the start of each working stroke of each cylinder, a measured amount of fuel is forced under high pressure through the holes in the atomizing head, whereby the fuel is atomized to form very small droplets, which then gasify and by mixing with the combustion air compressed in the cylinder and at high temperature is formed into a self-igniting mixture. In order to obtain a short-term but uniform and complete combustion of the quantity of fuel injected, it must be injected regularly over the combustion space, such that the fuel droplets before they come into contact with the wall of the combustion space, in the gaseous phase and then for the most part mixed with the combustion air to form a self-igniting mixture.

De uit de cylindrische verstuivergaatjes van de kop uittredende brandstof verdeelt zich kegelvormig, waarbij de kegel een tophoek van 16-20® heeft en de kegel-as in het ver-25 lengde van de as van het cylindrische kanaaltje is gelegen.The fuel emerging from the cylindrical injector holes of the head is distributed in a conical shape, the cone having an apex angle of 16-20 and the conical axis being located in the extension of the axis of the cylindrical channel.

De in het centrum van de kegel gevormde brandstofdrupppeltjes verplaatsen zich over een langer trajekt alvorens te verdampen dan de meer naar buiten gelegen druppels. De afstand waarop nog brandstofdruppels aanwezig zijn, wordt de penetra-30 tie genoemd. De penetratie neemt toe met de doorlaat van het verstuiverkanaaltje,The fuel droplets formed in the center of the cone travel over a longer range before evaporating than the more outward droplets. The distance at which fuel droplets are still present is called the penetration. The penetration increases with the passage of the atomizing channel,

Het trajekt waarover en de tijd waarin de druppels in de gasvormige fase overgaan nemen toe bij grotere doorlaat van het verstuiverkanaaltje. Wordt de brandstof verstoven 8602687 .f -i -2- d.m.v. een vergroot aantal kleine verstuivergaatjes dan wordt in een te korte tijd een zelfontbrandbaar mengsel gevormd met als gevolg een verbranding met een meer explosief karakter, de zgn. harde verbranding , die aanleiding geeft tot te grote 05 kruk- en drijfstang belastingen. Bij vergroting van de verstuivergaat jes daarentegen zal een groter deel van de brandstof druppels nog niet in de gasvormige fase zijn overgegaan voordat zij de wand van de verbrandingsruimte treffen, zodat deze druppels, wanneer zij uiteindelijk vergassen, slechts in 10 beperkte mate bijdragen tot het op het juiste tijdstip vormen van een zelfontbrandbaar mengsel met een verbrandingslucht. Het gevolg hiervan is een verlate en onregelmatige drukopbouw bij een verbranding met lager rendement.The range over which and the time in which the droplets transition into the gaseous phase increase with greater passage of the atomizing channel. Is the fuel atomized 8602687 .f -i -2- by an increased number of small atomizer holes, then a self-igniting mixture is formed in too short a time, resulting in a combustion with a more explosive character, the so-called hard combustion, which gives rise to excessive crank and connecting rod loads. When the atomizing holes are enlarged, on the other hand, a larger part of the fuel droplets will not yet have gone into the gaseous phase before they hit the wall of the combustion chamber, so that when they eventually gasify, these droplets only contribute to a limited extent to the the right time to form a self-igniting mixture with combustion air. The consequence of this is a late and irregular pressure build-up with a combustion with lower efficiency.

15 Volgens een praktijkregel is de maximum toelaatbare diameter d van een verstuivergaatje in relatie tot de beschikbare, door de afmetingen van de verbrandingsruimte bepaalde penetratieweg 1 gegeven door de formule d~0,003 1. Een en ander is gebaseerd op de gebruikelijke brandstofdrukken.According to a practical rule, the maximum permissible diameter d of an atomizing hole in relation to the available penetration path 1 determined by the dimensions of the combustion space is given by the formula d ~ 0.003 1. All this is based on the usual fuel pressures.

Een nadeel van de bekende brandstofverstuivers, waarbij de verstuivergaatjes in een krans divergerend buitenwaarts gericht in de verstuiverkop zijn aangebracht, is dat naarmate er meer verstuivergaatjes moeten worden toegepast om 25 een grotere hoeveelheid brandstof te kunnen verstuiven, de verstuivingskegels te dicht naderen en de toetreding van verbrandingslucht in de zones van vergaste brandstofdruppels wordt bemoeilijkt waardoor de vermenging met de verbrandingslucht tot een zelfontbrandbaar mengsel wordt verlaat of niet 30 plaats vindt, voordat de wand van de verbrandingskamer is bereikt. Dit leidt tot een ongewenst, onregelmatig, onbeheerst verbrandingsgedrag, waardoor de motorprestaties ongunstig worden beïnvloed.A drawback of the known fuel injectors, in which the atomizing holes are arranged in a crown diverging outwardly directed in the atomizing head, is that the more atomizing holes have to be applied in order to atomize a larger amount of fuel, the closer the atomizing cones and the entry of combustion air in the zones of gasified fuel droplets is made more difficult, as a result of which the mixing with the combustion air is left until a self-igniting mixture is abandoned or does not take place before the wall of the combustion chamber is reached. This leads to an unwanted, irregular, uncontrolled combustion behavior, which affects engine performance.

De uitvinding heeft tot doel deze nadelen te ver-35 minderen en te bewerkstelligen, dat de brandstofverstuiver grotere brandstofhoeveelheden dan tot nog toe met de gebruikelijke brandstofdrukken in de verbrandingskamer kan inbrengen onder handhaving van het juiste verbrandingspatroon en resulterende drukopbouw. Volgens de uitvinding wordt dit be- 8602687 s * -3- reikt door een brandstofverstuiver, die daardoor is gekenmerkt, dat de verstuiverkanalen zijn aangebracht onder tot standkoming van groepen van ten minste twee elkaar onder een flauwe, tussen 0 en 16° gelegen hoek, kruisende kanalen, 5 waarbij de onderlinge afstand in elke groep van kanalen kleiner is dan de afstand tussen de groepen. De afstand is zodanig gekozen dat ten minste voor een deeldoorsnede van de elkaar kruisende straalkernen impulsoverdracht plaats vindt. De stralen zullen daardoor afbuigen. Door geschikte keuze van de 10 kruisingshoek en de afstand tussen de assen der stralen kan de mate van afbuiging worden beïnvloed, teneinde de beschikbare weg voor de meervoudige straal, voordat deze een wand van de verbrandingruimte treft, te vergroten.The object of the invention is to alleviate these drawbacks and to ensure that the fuel injector can introduce larger quantities of fuel than hitherto with the usual fuel pressures into the combustion chamber, while maintaining the correct combustion pattern and resulting pressure build-up. According to the invention, this is achieved by a fuel injector, characterized in that the injector channels are arranged at groups of at least two each other at a slight angle between 0 and 16 °, intersecting channels, wherein the spacing in each group of channels is less than the spacing between the groups. The distance is chosen such that pulse transfer takes place at least for a partial cross section of the intersecting beam cores. The rays will deflect as a result. By suitable choice of the angle of intersection and the distance between the axes of the jets, the degree of deflection can be influenced in order to increase the available path for the multiple jet before it strikes a wall of the combustion space.

Het is van voordeel één kanaaldoortocht in elke 15 groep van samenwerkende kanalen groter uit te voeren dan de andere kanalen, met een gatdiameter die 0,25-0,35 % bedraagt van de afstand in kanaalrichting tussen kanaalopening en wand van de verbrandingsruimte. Het kanaal met kleinere doortocht heeft daarbij een diameter, die 0,5-0,8 % bedraagt van die 20 van het grootste kanaal. Bij voorkeur kruisen de samenwerkende kanalen in een groep elkaar onder een hoek tussen 5 en 10e. De uit de kleinere kanalen afkomstige brandstof is daarbij eerder en dichterbij de uittrede in een zelfontbrandbaar mengsel overgegaan dan de uit het grootste kanaal afkomstige 25 brandstof, zodat een over de beschikbare tijd gespreid tot standkoming van zelfbrandbaar mengsel tot stand komt met een gunstige distributie over de verbrandingsruimte, wat mede wordt bevorderd doordat een geringer aantal kanalen met maximale doorsnede kan worden toegepast dan in het geval dat alle 30 kanalen dezelfde maximale doorsnede zouden hebben.It is advantageous to make one duct passage in every group of cooperating ducts larger than the other ducts, with a hole diameter that is 0.25-0.35% of the duct direction distance between duct opening and combustion chamber wall. The smaller passage channel has a diameter of 0.5-0.8% of that of the largest channel. Preferably, the cooperating channels in a group intersect at an angle between 5 and 10th. The fuel from the smaller channels has been converted into a self-igniting mixture sooner and closer than the fuel from the largest channel, so that a self-combustible mixture is spread over the available time with a favorable distribution over the combustion space, which is also aided by the fact that a smaller number of channels with maximum cross-section can be used than if all 30 channels would have the same maximum cross-section.

De plaatsing van de verstuiver in de verbrandings-kamer en het configuratiepatroon der verstuiverkanalen, dient uiteraard op de afmetingen en de vorm van de verbrandingsruimte te zijn aangepast om een zo gunstig mogelijk resultaat 35 voor de motor te bewerkstelligen.The placement of the atomizer in the combustion chamber and the configuration pattern of the atomizer channels must, of course, be adapted to the dimensions and shape of the combustion chamber in order to achieve the best possible result for the engine.

De uitvinding zal nader worden toegelicht en beschreven aan de hand van de tekening van een uitvoeringsvoor-beeld.The invention will be further elucidated and described with reference to the drawing of an exemplary embodiment.

8602687 -4- a8602687 -4- a

In de tekening toont: figuur 1 een doorsnede-aanzicht van een verbran-dingskamer met zuiger en een verstuiver volgens de uitvinding in doorsnede-aanzicht, 5 figuur 2 toont in een einddoorsnede-aanzicht de verstuiver volgens de uitvinding, figuur 3 toont een doorsnede-aanzicht volgens de lijn III-III uit figuur 2,In the drawing: figure 1 shows a cross-sectional view of a combustion chamber with piston and an atomizer according to the invention in cross-sectional view, figure 2 shows in an end sectional view the atomizer according to the invention, figure 3 shows a cross-sectional view view along the line III-III from figure 2,

In de cylinder 1 van een diesel-motor is een zuiger 10 2 aangebracht. In de verbrandingskamer mondt een verstuiver 3 uit, welke via het kanaal 4 brandstof krijgt toegevoerd.A piston 102 is arranged in the cylinder 1 of a diesel engine. An atomizer 3 opens into the combustion chamber, which fuel is supplied via channel 4.

Volgens de uitvinding is de verstuiver voorzien van groepen verstuiverkanalen, welke elke bestaan uit ten minste twee elkaar kruisende kanalen, bijv. 5 en 6. De door de krui-15 sende kanalen ingesloten hoek ligt tussen 0 en 16°. Bij voorkeur is de kanaaldoortocht van één van de kanalen bijv. 5 (fig. 3) groter dan de andere bijv. 6. De onderlinge verhouding tussen de dwarsdoorsneden van de kanalen 6 en 5 is ongeveer l, 8602687According to the invention, the atomizer is provided with groups of atomizer channels, each consisting of at least two intersecting channels, e.g. 5 and 6. The angle enclosed by the intersecting channels is between 0 and 16 °. Preferably, the channel passage of one of the channels e.g. 5 (Fig. 3) is greater than the other e.g. 6. The cross-sectional relationship of channels 6 and 5 is approximately 1,8602687

Claims

1. Fuel injector for use in the combustion chamber of a diesel engine, in which a number of atomizing channels are arranged in the atomizing head, characterized in that the atomizing channels are arranged in a number of groups, each consisting of at least two one below the other , crossing angle between 0 and 16 °, intersecting channels, where the distance between the channels in each group is less than the distance between the groups *

2. Fuel atomizer according to claim 1, characterized in that one duct passage in each group is larger than another, with a hole diameter which is 0.25-035% of the distance in duct direction between duct opening and wall of the combustion chamber.

Fuel injector according to claim 2, characterized in that the other channel has a hole diameter which is 0.5-0.8 of that of the largest channel.

Fuel injector according to one or more of the preceding claims, characterized in that a channel of smaller passage crosses the channel with larger passage at an angle between 5 and 10 °.

Fuel injector according to one or more of the preceding claims, characterized in that the distance between the openings of the injector channels of a group is located at a distance less than 5x the diameter of the largest hole of one another. 8602087