SE428311B - Brensleinforingsanordning for en med forangning av insprutat brensle arbetande forbrenningsmotor - Google Patents

Description

É azoouvs-5 2 Känd är sålunda en anordning för tillförsel av bränsle till en förbränningsmotor som innefattar ett förångningsorgan, vilket är anordnat i en insugningsledning och utfört som ett antal tuber, till vilkas arbetsyta ett bränsle som finfördelats medelst en för- gasare kontinuerligt matas och i vilka ett värmeöverföringsmedel cirkulerar och överför värmet i avgaserna genom dess förângning i en panna och kondensation på tubernas innerväggar. Kokpunkten för detta värmeöverföringsmedel har ett bestämt värde som är tillräck- ligt för förångning av alla fraktioner hos den bensin som används som bränsle och som sörjer för att hela arbetsytan av förångnings- organet arbetar vid denna temperatur (Tony Curtis, “Meet the Vapipe", Motor, London, 1973, Vol. 143, Nr. 3688, sid 26-27. En begränsning - av temperaturen vid denna anordning till ett bestämt värde minskar avsevärt bränslets termiska söderdelning och hindrar det från själv- antändning i insugningsledningen, vilket kan inträffa i anordningar med ett förångningsorgan vars arbetsyta har en temperatur som icke är reglerad och kan nå olämpliga värden. Emellertid kan man med den- na anordning icke uppnå fullständig förângning av alla bränslefrak- tioner. Detta på grund av det faktum, att arbetsytan hos dess för- ångningsorgan är en isotermisk yta och bensinfraktionerna har olika kokpunkt. Närmare bestämt kokar lätta fraktioner vid 28 till 65°C och tunga vid 190 till 230°C. Då bränslet hamnar på förångningsor- ganets arbetsyta med hög temperatur, bildar de lätta bränslefraktio- nerna som ögonblickligen förângas, en ângkudde under ett skikt av U flytande bränsle, vilket dels kraftigt minskar värmeöverföringsin- tensiteten vilket minskar förångningshastigheten av det kvarvarande skiktet av flytande bränsle och dels gynnar lösgörandet av små bräns- ledroppar från skiktet medelst ett luftflöde och deras införande i motorcylindern. Då temperaturen av förângningsorganets arbetsyta hålls vid ett värde som erfordras för förångning av de tyngsta bränslefraktionerna, kan det dessutom visa sig att denna temperatur är alltför hög för de lätta fraktionerna och att de undergår termisk sönderdelning.

Bildande av en gaskudde och termisk sönderdelning av alla bräns- lefraktionerna elimineras i en anordning för bränsletillförsel till en förbränningsmotor, vid vilken temperaturfallet hos förgasnings- organets arbetsyta icke är isotermiskt och temperaturen ökar från värden som är lika med eller till och med lägre än kokpunkten för de lätta bränslefraktionerna upp till de värden som överstiger kok- punkten för de tunga bränslefraktionerna. Denna temperaturstegring 8200475-5 3 uppträder i rörelseriktningen för bränsle som inmatas kontinuerligt som en film genom en ringformig slits i väggen av en insugningsled- ning. Beroende på fortgående förgasning av bränslet fraktion för fraktion vilket förhindrar dess termiska sönderdelning, gör en sådan konstruktion det möjligt att åstadkomma en fullständig förångning av alla bränslefraktionerna och införa en homogen luft-bränsle-bland- ning i motorcylindrarna.

Vid denna anordning såväl som vid den ovan betraktade anord- ningen utförs emellertid förångningen av bränslet på förångningsor- ganets arbetsyta under kontinuerlig bränsletillförsel, vilket gör det omöjligt att åstadkomma en exakt reglerad bränsletillförsel till förbränningsmotorns cylindrar. Dessa två anordningar är visserligen avsedda för användning i system för centraliserad bränsletillförsel till alla motorcylindrarna, men på grund av fasöverlappning och skillnad i längd hos insugningsledningens förbindningsrör tappar motorcylindrarna av portioner av luft-bränsle-blandningen från det gemensamma flödet som är inhomogena och olika med avseende på frak- tionssammansättning.

I den amerikanska patentskriften 3 461 850 beskrivs en anord- ning för bränsletillförsel till en förbränningsmotor med förângning av insprutat bränsle som utdoseras separat medelst insprutningsmun- stycken till varje motorcylinder. Denna anordning vilken är den när- mast motsvarigheten till föreliggande uppfinning innefattar en in- sugningsledning och en avgasledning, ett förångningsorgan med en del som upjvärms av värmet i avgaserna som passerar genom avgasledningen och en annmldel med en arbetsyta som är belägen i insugningsledningen och bildar en del av dess vägg samt ett insprutningsmunstycke för bränsleinsprutning vars öppning är riktad mot förångningsorganets arbetsyta. Förångningsorganet hos denna anordning utgör en sådan del av väggen hos insugningsledningen som i zonen för förångningsorganets plaoering även utgör en del av väggen hos avgasledningen sålunda att värmet i avgaserna överförs till förångningsorganets arbetsyta genom en gemensam del för väggarna hos insugnings- och avgasledningarna och sålunda åstadkommer en effektiv uppvärmning av denna yta, varvid temperaturfältet för arbetsytan hos ett sådant förångningsorgan är nära isotermiskt. Insprutningsmunstycket vid denna anordning är an- ordnad vid den diametralt motsatta sidan av insugningsledningen med avseende på förångningsorganets arbetsyta.

Vid en sådan anordning är det omöjligt att åstadkomma en stabil och fullständig förångning av alla bränslefraktionerna under motorns 8200475-5 4 arbete på grund av att temperaturfältet för förgasningsorganets ar- betsyta är isotermiskt såsom påpekats ovan. I detta fall kan arbets- ytans temperatur hos ett sådant förångningsorgan variera med varia- gtionerna i motorbelastningen och kan temperaturen antingen vara allt- för låg varvid de tunga fraktionerna icke förgasas, eller alltförd hög, varvid bränslet sönderdelas termiskt. Dessutom kan bränslein- 'sprutningen på förângningsorganets arbetsyta medelst det kontinuer- liga flödet av insugningsluft, vilken rör sig med hög hastighet, leda till att bränslestrålen sprids och att dess små bränsledroppar införs i motorcylindern. Det är även möjligt att små bränsledroppar kan införas i motorcylindern genom att de uppfångas av flödet av insugningsluft efter det att strålen av insprutat bränsle träffat förgasningsorganets arbetsyta under nära rät vinkel.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att å- stadkomma en sådan anordning för bränsletillförsel till en förbrän- ningsmotor med förångning av insprutat bränsle, vid vilken arbets- ytan hos ett förångningsorgan har ett växande temperaturfält och bränslet som tillförs som en tunn film rör sig över denna yta i rikt- ningen för temperaturökningen, varvid det insprutade bränslet genom insugningsluftströmmen passerar längs en bana med minimal längd.

Detta syfte uppnås med anordningen enligt föreliggande uppfin- ning vilken utmärker sig av att arbetsytan hos förångningsorganet sträcker sig från dess första parti, som är anordnat att uppvärmas av värmet hos avgaserna, till åtminstone en rakt motsatt del av in- sugningskanalen, varvid öppningen i insprutningsmunstycket är rik- tad mot denna, längst bort från det uppvärmda partiet belägna zonen av arbetsytan av förângningsorganet så nära riktningen för tangenten till denna yta som möjligt.

Tack vare en sådan konsümktion har temperaturfältet för förång- ningsorganets arbetsyta under förbränningsmotorns arbete en tempera- turgradient som sträcker sig i riktning från det område på vilket bränslet sprutas till det område av förångningsorganets arbetsyta vilket befinner sig i det omedelbara grannskapet av den del av för- ångningsorganet som uppvärms medelst värmet från avgaserna varvid bränslet i form av en tunn film rör sig i riktningen för temperatur- gradienten för förångningsorganets arbetsyta vilket uppnås tack vare att bränslet insprutas i en riktning nära riktningen för tangenten till förångningsorganets arbetsyta. Alla dessa faktorer åstadkommer förångning av bränslet fraktüïlför fraflfißnr Den termiska jämvikten är lätt att beräkna, så att, för alla arbetsbetingelser för förbrän- ningsmotorn, dels temperturen hos det område av förångningsorganets 8200475-5 5 arbetsytan pâ vilket bränslet sprutas icke överstiger kokpunkten för de lättaste fraktflyærna och företrädesvis är lika med denna och dels temperaunæm för det område av förångningsorganets arbetsyta som är anordnat i det omedelbara grannskapet till den del av förångnings- organet som uppvärms medelst värmet i avgaserna icke översflger kok- punkten för de tyngsta fraktionerna. Härigenom åstadkommas en till- förlitlig successiv förångning av bränslet fraktion för fraktion under alla arbetsbetingelser för förbränningsmotorn. Enligt förelig- gande uppfinning insprutas bränslet i en riktning som ligger så nära riktningen för tangenten till förångningsorganets arbetsyta som möj- ligt, varvid avvikelsen från tangenten på grund av bränslekonens av- smalnande är obetydlig. Utom att tillförsäkra en bränslerörelse i form av en tunn film, gör detta det möjligt att hindra bränslet från att stänka omkring då det träffar förångninsorganets arbetsyta. Vad mera är, ett sådant arrangemang av insprutningsmunstycket och förång- ningsorganet gör det möjligt att uppnå en mycket kort bränslebana genom insugningsluftflödet från insugningsmunstycket till förångnings- organets arbetsyta, vilket tillåter en minskning av spridningen av bränslet till noll under insprutningen av detsamma. Alla dessa fakto- rer gör det möjligt att åstadkomma en homogen luftbränslebladning vid tillförsel av bränsle till en förbränningsmotor och samtidigt i densamma utnyttja ett separerat bränslesystem med individuell reg- lerad bränsleinsprutning i varje cylinder. _Förångningsorganet enligt huvudutföringsformen av föreliggande uppfinning kan vara tillverkat av ett högeligen värmeledande materi- al som en separat komponent, som sträcker sig från avgasledningen in i insugningsledningen och är monterad med sina delar anordnade i des- sa ledningar med en värmeisolerande spalt till referenqfixmna. Detta gör det möjligt att åstadkomma erfordrade arbetsbetingelser för för- ångningsorganet på ett mera exakt och lättare sätt. Detta gör det dessutom möjligt att förenkla utrustningen med verktyg för tillverk- ning av förbränningsmotorer med en anordning för bränsletillförsel därtill som är tillverkad enligt föreliggande uppfinning. För detta ändamål är det även râdligt, att förångningsorganet tillverkat som en separat komponent är monterat på ett basorgan, vilket har inre rum och referensytor för inhysande av förångningsorganet och är av- sett för installation mellan toppen av ett cylinderblock samt in- sugnings- och avgasledningarnas förbindningsrör.

Förångningsorganet tillverkat som en separat komponent kan ha ett antal delar som är anordnade i insugningsledningarna och ett antal 8200475-5 f? 'delar-som är anordnade i avgasledningarna samt avsedda för ett an- tal cylindrar hos förbränningsmotorn. Detta gör det möjligt att minska antalet delar, vilket kan vara användbart vid tillverkningen av förbränningsmotorer.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bi- fogade ritning, på vilken fig 1 visar en snittvy tagen tvärs in- sugningsröret och utblåsningsröret hos en bränsleinföringsanord- ning för en med förångning av insprutat bränsle arbetande förbrän- ningsmotor enligt föreliggande uppfinning, fig 2 visar i förstorad skala ett parti II av en del av anordningen i fig 1 vid det ställe' bränslestrålen träffar förångningsorganets arbetsyta, fig 3 visar en snittvy III-III av anordningen i fig 1 tagen längs axlarna för insugnings- och utblåsningsrören samt insprutningsmunstycksöppningen, och fig 4 visar en snittvy tagen tvärs axlarna för insugnings- och utblåsningsrören hos en annan utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, vid vilken förångningsorganet är utfört som en enda för två motorcylindrar avsedd komponent.

Fig 1 visar en anordning för tillförsel av bränsle till en för- bränningsmotor med gnisttändning vid vilken en bränslemängd cykliskt insprutas individuellt i varje cylinder. En viktig komponent hos denna anordning är ett förångningsorgan 1, vilket innefattar en del 1-a som uppvärmes av värmet från avgaserna, en del 1-b för förång- ning av den bensin som sprutas på densamma och en förbindningsdel 1-c som förbinder de två förstnämnda delarna med varandra och sörjer för värmeöverföringen från del 1-a till del 1-b. Förângningsorganet 1 är dessutom försett med lägesfixeringsutsprâng 2 med vilka det vilar på en referensyta 3 av ett basorgan 4. Förångningsorganet 1 är tillverkat av ett i högsta grad värmeledande material, t ex en koppar- eller aluminiumlegering, och basorganet 4 av ett material med relativt låg värmeledningsförmåga, t ex stål eller värmebestän- dig plast. Genom utsprången 2 erhålls en värmeisolerande spalt S mellan förångningsorganet 1 och basorganet 4.

Förångningsorganets del 1-a har ringform och dess inre rum 5 utgör en del av en utblåsningsledning för uttömning av avgaser.

Delens 1-a inre yta 6 är därvid utförd med längsgående ribbor för ökning av värmeöverföringsytan.

Förångningsorganets del 1-b sträcker sig från förbindningsde- len 1-c längs omkretsen av basorganets 4 rum 7 till en diametralt motsatt del av rummet. Delen 1-b bildar en del av väggen hos en in- sugningsledning, som i sin tur bildar en del av rummet 7, var- 8200475-5 7 vid ytan 8 av förångningsorganets del 1-b utgör dess arbetsyta och samtidigt en del av insugningsledningens inre yta. Mittemot arbets- ~ytans 8 änddel är i basorganet 4 anordnat ett elektromagnetiskt styrt-insprutningsmunstycke 9. Riktningen för munstyckets öppning sammanfaller i det närmaste med arbetsytans 8 tangent. Avvikelse från denna riktning förorsakas enbart av nödvändigheten av att sörja för att hela mängden insprutat bränsle hamnar på arbetsytan 8. Härmed sträcker sig avvikelsevinkeln fg för riktningen för insprutningsmun- styckets 9 öppning från arbetsytans 8 tangent från 0 till 10° och speciellt vid den visade utföringsformen är den lika med 50.

För bättre mottagande och ytterligare styrning av bränslet, särskilt om vinkeln ß är lika med noll, är arbetsytan 8 i bränsle- insprutningszonen utförd rak i form av en avfasning 10 (fig 2).

Denna avfasning kan med riktningen för insprutningsmunstyckets 9 öppning bilda en vinkel Ä från 5 till 150, och särskilt vid den visade utföringsformen är den lika med 109.

För åstadkommande av en fullständig förångning av bränslet är förångningsorganets 1 konfiguration sådan att den tillförsäkrar en fullständigförångning av bränslet fraktüm1för fraktflriunder alla arbetsbetingelser för förbränningsmotorn. Om till exempel sådan ben- sin som Regular eller Premium med ett fraktionskokpunktinterval1 från 28 till 207°C äravsedd att anväfias är förångningsorganet 1 utfört sådant att temperaturen i zonen för bränsleinsprutning på dess arbetsyta 8 är lika med 25°C och nära förbindningsdelen 1-c lika med 21o-23o°c.

Såsom framgår av fig 3 är insprutningsmunstyckets 9 öppning i ett plan som sträcker sig längs insugningsledningens 7 axel an- ordnad med en vinkel.¿ktill denna axel på ungefär 750. Genom in- sprutningsmunstyckets lutning i denna riktning åstadkommes bättre betingelser för bränslefilmbildning. Av fig 3 framgår vidare, att basorganet 1 är utfört med plana ändytor för möjliggörande av hop- passning med cylinderblockets topp 11 samt anslutning av ett insug- ningsrör 12 och ett utblåsningsrör 13 för insugning av luft i re- spektive utblåsning av avgaser från en av förbränningsmotorns cy- lindrar. För avtätning av förbindningarna mellan förångningsorga- net 1, basorganet 4, cylinderlockets topp 11, insugningsröret 12 och utblâsningsröret 13 är anordnade packningar 14.

Föreliggande anordning arbetar på liknande sätt som andra kän- da anordningar med ett förångningsorgan på vars arbetsyta en bräns- lefilm förångas. En bränslemängd per cylinder insprutas periodiskt 8200475-5 _8 på förångningsorganets 1 arbetsyta 8 och förângas fraktion för frak- tion under sin rörelse över densamma i riktning mot ökande tempera- tur. Den luft som insugs i motorcylindern passerar genom insugnings- ledningen 7 och bildar vid blandning med bränsleångorna en homogen luft-bränsleblandning som tillförs till motorcylindern.

Fig 4 visar en utföringsform vid vilken förångningsorganet 1 och basorganet 4 är avsedda för två cylindrar hos förbränningsmotorn.

Vid denna utföringsform innefattar förångningsorganet 1 tvâ delar 1-a, som uppvärms av värmet från avgaserna från de två motorcylind- rarnas utblåsningsledningar 5, tvâ delar 1-b med arbetsytor 8 som är belägna i de två motorcylindrarnas insugningsledningar 7 samt en gemensam förbindningsdel 1-c. Trots det faktum att förângningsorganet 1 är utfört i ett stycke avsett att tillförsäkra arbete av tvâ mo- torcylindrar, sker bränsleförångningen och bränsletillförseln till varje cylinder oberoende.

Av det ovanstående torde det vara klart, att ovannämnda utfö- ringsformer av föreliggande uppfinning sörjer för en effektiv för- ângning av alla bränslefraktioner och hindrar små droppar av bränsle från att införas i motorcylindern. Detta ger bränsleekonomi, minskar det ohälsosamma avgasutslä¶et.och förhindrar att motorn skär på grund av att oljan sköljs bort eller späds ut av små droppar av bränsle som tränger in i cylindern. Av beskrivningen av utföringsformerna är det dessutom klart, att anordningen enligt föreliggande uppfin- ning är ganska enkel och lätt kan införlivas i maskinkonstruktioner utan signifikant modifiering av produktionspraxisen.

' Uppfinningen som den ovan beskrivits kan naturligtvis varieras och modifieras på olika sätt. Till exempel kan förångningsorganet utgöra en del av en enda komponent, i vilken insugnings- och avgas- kanalerna är anordnade och insprutningsmunstycket är monterat såsom är fallet för närmaste motsvarighet. Den del av förångningsorganet som uppvärms av avgaserna behöver icke vara ringformig, utan kan vara utförd som ett ribbförsett utsprång i avgaskanalen, och vice versa kan den del av förångningsorganet som är belägen i insugnings- 'kanalen vara ringformig med en slits för bränsleinsprutning i zonen för arbetsytan diametralt mittemot zonen nära förbindningsdelen mel- lan dessa två delar. Det är även självklart, att förångningsorganet kan utgöras av en komposit av metaller med olika värmeöverförings- koefficienter, vilket gör det möjligt att minska förbrukningen av metaller som det finns lite utav. Förângningsorganet kan vara mon- terat helt eller till en del icke i ett separat basorgan, utan i en kammare särskilt utförd i cylinderblockets topp eller i insugnings-

Claims (5)

8200475-5 9 och avgasledningarnas fläns. Förângningsorganets och basorganets ytor, mellan vilka en spalt är utformad, kan förses med en termisk skyddsbeläggning som minskar värmestrålningsförlusterna. PATENTKRAV

1. Anordning för tillförsel av bränsle till en förbrännings- motor med förångning av insprutat bränsle, innefattande en in- sugningskanal (7) och en avgaskanal (5), ett förångningsorgan (1) med ett första parti (1-a), som är anordnat att uppvärmas av värmet hos de avgaser som passerar genom avgaskanalen (5), och ett andra parti (1-b) med en arbetsyta (8), som är anordnad i insugningskanalen (7) och bildar en del av insugningskanalens vägg, samt ett insprutningsmunstycke (9) för insprutning av bränsle, vilket munstycke med sin öppning är riktad mot förâng- ningsorganets (1) arbetsyta, k ä n n e t e c k n a d av att arbetsytan (8) hos förângningsorganet (1) sträcker sig från dess första parti (1-a), som är anordnat att uppvärmas av värmet hos avgaserna, till åtminstone en rakt motsatt del av insugnings- kanalen (7),vanüd üqmhræm i insprutningsmunstycket (9) är riktad mot denna, längst bort från det uppvärmda partiet belägna zonen av arbetsytan (8) av förångningsorganet (1) så nära riktningen för tangenten till denna yta (8) som möjligt.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att förångningsorganet (1) är utfört som en separat komponent av ett högeligen värmeledande material som sträcker sig från avgas- kanalen (5) in i insugningskanalen (7) och är monterad med sina partier (1-a, 1-b) anordnade i dessa kanaler med en värmeisolerande spalt (S) till referensytor (3).

3. -Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att förångningsorganet (1) tillverkat som en separat komponent är monterat i ett basorgan (4) med inre rum (5, 7) och referensytor (3) för inhysande av förångningsorganet (1), varvid basorganet (4) är avpassat för montering mellan cylinderblockets topp och insug- nings- och avgaskanalernas förbindningsledningar.

4. Anordning enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e t e c - k n a d av att förångningsorganet, vilket är utfört som en separat komponent, innefattar mer än en sektion med arbetsyta för förång- ning av det insprutade bränslet, varvid dessa sektioner är anord- motorn. nade var för sig i mer än en insugningskanal hos sszooavs-s 10

5. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n nte t e c k n a d av att förångningsorganet, vilket är utfört som en separat kompo- nent, har mer än en sektion som är uppvärmda av värmet hos av- gaserna och anordnade var för sig i mer än en avgaskanal hos motorn.