NO117902B - - Google Patents

Description

Innsprøytningsmetode for selvtennende brenselkraftmaskiner,

særlig dieselmotorer.

Denne oppfinnelse vedrører en inn-sprøytningsmetode for selvtennende brenselkraftmaskiner, særlig dieselmaskiner med rotasjonslegemeformet forbrenningsrom liggende i stemplet og med skrått utenfor midten i sylinderdekslet anordnet dyse, hvor drivstoffet i form av en tynn film bringes på forbrenningsrommets vegg og dessuten den innstrømmende luft gis en sådan dreiebevegelse at drivstoffet derved gradvis avløses i dampform fra veggen, blandes sammen med luften og forbrennes.

Hensikten med oppfinnelsen er å av-passe denne metode med de enkleste midler og på en hensiktsmessig måte til kravene for igangsettingen.

Den foran nevnte innsprøytnings- og blandingsdannelsesmetode for brenselkraftmaskiner, særlig for dieselmaskiner, som er i og for seg kjent, har den fordel å kombinere en meget god økonomi ved drivstoffets utnyttelse med en rolig gang av maskinen. Dette oppnås ved egenarten av drivstoffets påsprøytning på forbrenningsrommets vegg, idet drivstoffet fordamper ved varmen av forbrenningsrommets vegg og i dampformig tilstand blandes med luften.

Ved igangsettingen av den kalde ma-skin er nu forbrenningsrommets vegg ennu ikke oppvarmet og fordampningen av det innsprøytede drivstoff foregår så langsomt at til å begynne med bare en liten del av drivstoffet forbrenner. For den egentlige tenning i den komprimerte luft står da bare den lille mengde drivstoff til rådighet som umiddelbart er fordelt på luften og som på samme måte som ved en dieselmaskin av vanlig konstruksjon undergår den spalt-ningsreaksjon som kreves til den opprinnelige tenning. Man kan nu i og for seg forbedre igangsettingsforholdene ved dieselmaskiner, særlig ved lave yttertempera-turer på den måte at man øker den inn-sprøytede brenselmengde vesentlig ut over den nødvendige fullbelastningsmengde og derved skaffer en intens forstøvning ved hjelp av dysen. Ifølge den innsprøytnings-og blandingsdannelsesmetode som ligger til grunn for oppfinnelsen er det sørget for i forbrenningsrommet en kraftig dreining av forbrenningsluften i retning av brenselstrålen og denne luftbevegelse ville nu igjen tilintetgjøre fordelene ved den økede driv-stoffinnsprøytning ved igangsettingen, da på grunn av den tilstedeværende bevegelse av luften og drivstoffstrømmen i samme retning, de ved den økede igangsetting-inn-sprøytningsmengde dannede fine forstøv-ningsdeler igjen kastes på veggen og der-med spaltningsoperasjonen i den hete for-brenningsluft ikke ville finne sted. For igangsetting ved lave temperaturer er altså denne måte, som ved normalt løp av maskinen utgjøre en fordel, en mangel.

Foreliggende oppfinnelses oppgave er derfor for den innsprøytning- og blandingsdannelsesmetode som ligger til grunn for oppfinnelsen, å angi for igangsettingsope-rasjonen forholdsregler ved hvis hjelp de foran omtalte mangler unngås.

Disse forholdsregler består etter opp-finnelsens hovedidé deri at under maskinens igangsetting bare en liten del av drivstoffet sprøytes inn på forbrenningsrommets vegg (veggfordelt), mens en større del innsprøytes i den i forbrenningsrommet komprimerte luft (luftfordelt). For å oppnå dette anordnes det ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen en innstillbar innsprøytningsdyse som kan dreies ut fra driftsstilling, således at en eller flere driv-stoffstråler rettes etter en korde eller en diameter inn i forbrenningsrommet. Stråle-stillingen for det brennstoff som normalt rettes tangentielt på forbrenningsrommets vegg, blir altså ved igangsettingen forandret således at drivstoffstrålen ikke eller i det høyeste meget lite berører forbrenningsrommets vegg. Etter stedfunnet tenning blir dysen igjen dreid til driftsstilling for å sikre den rolige arbeidsmåte av maskinen som kan oppnås ved denne stilling ved hjelp av den omtalte veggbe-røring av drivstoffet.

Et ytterligere trekk for å oppnå det samme resultat, nemlig å forbedre igang-settingsoperasjonen, består i at luftens dreieretning i forhold til drivstoffets inn-sprøytningsretning omvendes, så under maskinens igangsetting den største del av drivstoffet på i og for seg kjent måte sprøy-tes mot luftens dreining inn i denne, mens bare en liten del av drivstoffet bringes på forbrenningsrommets vegg. Eventuelt kan luftens dreiebevegelse i forhold til dreie-bevegelsen under driften også minskes eller helt oppheves. Dreiningen av forbrenningsluften tilveiebringes vanigvis ved en avskjermet ventil eller ved å utforme tilsug-ningskanalen som spiralkanal. Ved begge anordninger finnes det midler til å for-andre den frembrakte dreiehastighet av luften eller av dens dreieretning. Således kan f. eks. ved en avskjermet ventil luftens dreieretning vendes fullstendig om ved dreining av skjermen 180°. Ved en 90° dreining av skjermen har luften overhodet ingen dreiebevegelse mer og ved 45° er dreie-bevegelsen minsket i vesentlig grad. Hvis nu f. eks. ved dreining av ventilskjermen 180° luftens dreieretning er den omvendte, så vil den relative hastighet mellom drivstoffstrålen og luften, som ved samme strømningsretning er meget liten, være meget stor. Herav følger at de fine driv-stoffpartikler som i forstøvet form omhyl-ler strålen, ikke lenger kastes på veggen, men rives vekk av drivstoffstrålen og føres etter en kurve til det indre av forbrenningsrommet. Denne kurve er bestemt ved den kinetiske energi hos drivstoffpartiklene og ved de virksome luftkrefter. Den samme virkning, om enn i mindre grad, oppstår når minskningen av luftens dreiehastighet, altså ved en skjermstillingsforandring av f. eks. 90°, den sentrifugerende virkning av luften på de fint forstøvede drivstoffpar-tikler minskes. I disse tilfelle forblir de små brenseldråper som på grunn av sin finhet er av betydning for en hurtig ten-ningsinnledning, tilstrekkelig lenge sve-vende i luften til å undergå en rask tenning.

De foran nevnte forholdsregler kan også anvendes kombinert, idet f. eks. såvel innsprøytningsdysen dreies som samtidig luftens dreiehastighet minskes.

Ennu en mlig forholdsregel ifølge oppfinnelsen består i at man anordner en dyse som foruten boringer for det veggfordelte drivstoff har en ytterligere boring for det luftfordelte drivstoff, fra hvilken det stadig tillikemed det veggpåførte drivstoff inn-sprøytes en viss, om enn mindre mengde drivstoff enn den første i den i forbrenningsrommet komprimerte luft. Herved blir også den luftfordelte drivstoffandel ved igangsettingen øket, og man oppnår dessuten den konstruktive fordel at en dreining av dysen i dette tilfelle kun er betinget eller overhodet ikke lenger påkrevet. En liten økning av den luftfordelte drivstoffandel, også ved normal drift, kan man ta med på kjøpet innen tillatelige grenser. Skal dog også dette unngås, så treffer man etter et ytterligere karakteristisk trekk ved oppfinnelsen en anordning ved hvilken borin-gen for det luftfordelte drivstoff kan styres for seg alene uavhengig av boringene for det veggfordelte drivstoff. Herved kan drivstoffet for biinnsprøytningen tilføres dyseboringen enten sammen med eller uavhengig av drivstoffet for hovedinnsprøyt-ningen.

For rent luftfordelende brenselkraftmaskiner med et særskilt ved siden av sylinderens hovedrom anordnet forbrenningsrom, er det visstnok kjent ved maskinens igangsetting å rette brenselstrålen mot et bestemt veggparti av forbrenningsrommets vegg, hvilket dog for sikrere oppnåelse av tenningen enten er utfor-met som et slags glødehode eller er forsynt med en særskilt opphetningsinnret-ning. I disse maskiners driftstilstand blir derimot det samlede drivstoff innsprøytet umiddelbart i forbrenningsluften. Forhol-dene ligger altså i det tilfelle likefrem om-vendt an sammenliknet med forbrennings-maskiner ifølge oppfinnelsen. Det er også i og for seg kjent hertil eventuelt å anvende en dreibar innsprøytningsdyse.

På tegningen er gjenstanden for frem-gangsmåtens utførelse vist i flere eksemp-ler. Fig. 1 er et grunnriss av et stempel med i det vesentlige omdreiningslegemeformet forbrenningsrom og med inntegning av strålebeliggenhetene for det innsprøytede drivstoff for normaldrift og for koldstart-ningsdrift. Fig. 2a og 2c er grunnriss sett mot et sylinderlokk med i og for seg kjent innløps-skjermventil idet der er antydet skjematisk de ved skjermens dreining opp-nåelige lufstrømningsforandringer. Fig. 3 viser et forbrenningsrom i likhet med fig. 1 med skjematisk antydning av strålevei-ene for en fint forstøvet drivstoffpartikkel under den forutsetning av drivstoffstråle og luftbevegelse er rettet samme vei. Fig. 4 viser det samme forbrenningsrom som fig. 3, dog med skjematisk antydning av stråle-veien for den samme drivstoffpartikkel under den forutsetning at luftbevegelsen er rettet motsatt drivstoffstrålen. Fig. 5 viser et forbrenningsrom som før med inntegning av en tennstråle som kommer ut fra en særskilt åpning i innsprøytningsdysen.

I fig. 1 betegner 1 den stempelbunn i hvilken den i forbrenningsrommet dan-nende stempelhulning 2 er innkapslet. I utsnittet 3 av forbrenningsrommets mun-ning eller forbrenningsrommets åpning er skjematisk antydet den dyse 4 hvis bren-selstråle 5 normalt, dvs. under utførelsen av fremgangsmåten ifølge hovedpatentet, er rettet mot forbrenningsrommets vegg 6 og her treffer denne tangentialt ved a. Ved 7 er angitt dreieretningen for luften i forbrenningsrommet hvor dreieretningen er den samme i forhold til drivstoffinnsprøyt-ningen. Ifølge oppfinnelsen blir nu ved koldstartning brenselstrålen 5 ved dreining av dysen 4 rettet til den med strekede lin-jer viste stilling 8 eller 9, alt efter på hvilken måte drivstoffstrålen skal være anordnet i forhold til luftbevegelsen. I drivstoff-strålebeliggenheten 8 er den luftfordelte andel på grunn av den store strålevei nes-ten 100 pst., mens drivstoffstråleretningen i stillingen 9 er motsatt luftbevegelsen, hvorved der skaffes en kraftig sønderde-ling av drivstoffstrålen og en virkningsfull luftfordeling for koldstartningen.

I fig. 2 er de forskjellige mulige innfly-telser av luftinnsprøytningsretningen ved forandring av skjermens innstilling vist skjematisk ved en i og for seg kjent skjerm-innløpsventil, idet fig. 2 viser den normale stilling eller driftsstillingen av skjermven-tilen. Den i sylinderens lokk 10 anordnede skjermventil 11 med skjerm 12 bevirker i denne stilling at den gjennom innløpskana-len 13 tilstrømmende luft 14 strømmer ut i sylinderen efter den strekpunktertanty-dede pilretning 15 hvorved den ønskede dreieretning i pilretningen 16 kommer istand i sylinderen. Blir skjermen 12 som vist i fig. 2b dreiet 90°, så kan luften strømme ut såvel i pilretningen 15 som i den motsatte pilretning 17, og der oppstår ingen dreiebevegelse lengere i sylinderen. Hvis endelig skjermen 12 dreies 180° i forhold til sin opprinnelige stilling, så vil luftens dreieretning bli den fullstendig motsatte i sylinderen således som antydet i fig. 2c med pilretningen 18.

I fig. 3 hvor forbrenningsrommet i det vesentlige svarer til det i fig. 1 viste, er med 6 igjen betegnet forbrenningsromåp-ningen i det nu ikke viste stempel. Den driftsmessige dreiebevegelse på luften er efter sin art vist skjematisk med pilretningen 16. Aksen for en drivstoffstråle som sprøytes ut på forbrenningsrommets vegg fra dysen 4, er betegnet med 19. En fra drivstoffstrålen avsplittet drivstoffdråpe 20 kan nu tenkes å ha retningen 21 uten å være influert av luftkrefter. Hvis nu luft-kreftene opptrer i retning av den med pilene 16 angitte luftdreining, så vil driv-stoffdråpen 20 sentrifugeres på den punk-terttegnede bane mot forbrenningsrommets vegg 6. Hvis nu som vist i fig. 4 luftens dreieretning vendes om svarende til pilene 18, så forandrer banen for dråpen 20 seg svarende til den punkterte linje 22, og driv-stoffdråpen tilbakelegger da en større vei i luften, så at den under sin relativt lange vandringstid spaltes kjemisk og tenner luftfordelt.

I fig. 5 er vist hvorledes en forbedret koldstartning også kan oppnåes uten dreining av insprøytningsdysen ved hjelp av en ekstra tennstråle. Også her betegner 6 forbrenningsrommets åpning, og luftens dreieretning er antydet ved 16. Fra dysen 4 blir hovedbrenselstrålen 5 påført forbrenningsrommets vegg 6 konstant, dvs. for alle driftstilstander, altså også ved koldstartning. Dysen 4 er dog forsynt med en særskilt utløpsåpning fra hvilken der stadig går ut mot forbrenningsrommets sentrum en ytterligere kraftstoffstråle 23 som tennstråle for koldstartningen. Der kan da anordnes andre midler til å styre dyseåpnin-gen 4a for seg alene med drivstoff eller til å styre denne ved selvstendig åpning og lukning. Drivstoffstrålen 23 er bortsett fra at den ikke berører forbrenningsrommets vegg, dessuten fortrinsvis ennu ført mot luftens dreieretning 16, så at der foregår en størst mulig luftfordeling uten veggbe-røring.

Claims (6)

1. Innsprøytningsmetode for selvtennende brenselkraftmaskiner, særlig dieselmaskiner med i stemplet liggende rota-sjonslegemef ormede forbrenningsrom og skrått utenfor midten i sylinderdekslet anordnet dyse, ved hvilken drivstoffet påfø-res forbrenningsrommets vegg som en tynn film og samtidig den innstrømmende luft meddeles en sådan dreiebevegelse at drivstoffet derved avløses gradvis i dampform fra veggen, blandes med luft og forbrennes, karakterisert ved at under maskinens igangsetting bare en liten del av drivstoffet sprøytes på forbrenningsrommets vegg (veggfordelt) og den største del derimot innsprøytes i den i forbrenningsrommet fortettede luft (luftfordelt).

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at luftens dreieretning i forhold til drivstoffets innsprøytningsretning vendes om, så under maskinens igangsetting den største del av drivstoffet på i og for seg kjent måte innsprøytes i luften motsatt dennes dreining, mens bare en liten del av drivstoffet påføres forbrenningsrommets vegg.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 og 2, karakterisert ved at luftens dreiebevegelse i forhold til drivdreiebevegelsen for-minskes eller helt unngås.

4. Brenselkraftmaskin til utførelse av fremgangsmåten ifølge påstandene 1—3, karakterisert ved en innstillbar innsprøyt-ningsdyse (4) som kan dreies fra drift-stillingen så drivstoff strålene (8, 9) er rettet korde- eller diameteraktig inn i forbrenningsrommet (2).

5. Brenselkraftmaskin til utførelse av fremgangsmåten - ifølge påstand 1, karakterisert ved at dysen (4) har foruten boringer for det veggfordelte drivstoff (5) også en boring (4a) for det luftfordelte drivstoff (23).

6. Brenselkraftmaskin ifølge påstand 5, karakterisert ved at boringene (4a) kan styres for seg alene uavhengig av boringene for det veggfordelte drivstoff (5).