SE449641B

SE449641B - Forforbrennare for dieselmotorer innefattande ett elektrostatiskt brensleinsprutningsdon

Info

Publication number: SE449641B
Application number: SE8100331A
Authority: SE
Inventors: Jr B W Maynard; W T Webber
Original assignee: Rockwell International Corp
Priority date: 1980-04-22
Filing date: 1981-01-21
Publication date: 1987-05-11
Also published as: ES8204502A1; GB2074229B; US4380978A; DE3043713A1; CA1157328A; FR2480856A1; FR2480856B1; BE886344A; IT1146096B; IT8050250A0; GB2074229A; SE8100331L; ES497771A0; JPS56167841A

Description

(JJ (_11 40 449 641 ningsorgan, elektrisk isolering och en högspänningskälla som arbetar i ett område från ungefär 10 000 till ungefär 100 000 volt. Bränsleinsprutningen kan intensifieras genom förekomsten av en backventil i det elektriskt ledande insprutningsorganet.

Denna backventil utgör inte endast en anordning för att förhind- ra bakström i det elektrostatiska insprutningsdonet, utan hjäl- per också till att sönderdela bränslet till små droppar.

Förkammaren enligt uppfinningen är förbättrad genom före- komsten av elektrisk isolering och elektroder längs dess inre väggar. Genom anordningen av valfria elektroder och valfri iso- lering, och genom att hålla elektroderna vid en potential som skiljer sig från de insprutade dropparnas, kan dropparnas bana avpassas så att fullständigare förbränning erhålles.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en högeffektiv dieselmotor. Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en dieselmotor som förbränner bränslet full- ständigare. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en dieselmotor vars avgivande av stoftpartiklar är väsentligt reducerat. Vidare är ett syfte med uppfinningen att åstadkomma en dieselmotor som minskar bildandet av kväveoxider. Ett ytter- ligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma en förkammare i vilken bränslet finfördelas när det insprutas i förbrännings- rummet. Ännu ett syfte med uppfinningen är att förse förbrän- ningsrummet med ett elektrostatiskt insprutningsdon. Ett ytter- ligare syfte med uppfinningen är att förse en förkammare med inre isolering och elektroder.

Utföringsexempel på uppfinningen kommer i det följande att beskrivas med hänvisning till ritningarna. §ig_l visar schematiskt ett snitt genom en förkammare och ett elektrostatiskt insprutningsdon; fig_2 visar schematiskt ett snitt genom en tallriksventil i insprutningsorganet; §ig_§ visar schematiskt ett snitt genom en tappventil i insprutnings- organet; fig_§ visar en schematisk vy av ett roterande kontakt- don för distribution av högspänning mellan de olika förkamrar- na; fig_§ visar schematiskt en konventionell kraftkälla.

Med föreliggande uppfinning åstadkommas ett elektrostatiskt insprutningsdon för dieselmotorer, i vilket elektrostatiska kraf- ter finfördelar små bränsledroppar. Förbränningsteori och grund- läggande förbränningsexperiment indikerar att en minskning av bränsledropparnas storlek förbättrar förbränningen och minskar _ ...ííßßlﬂ ,___._..í..>í_f :E2- G 449 641 dieselmotorförbränningens tendens att avge partiklar. De mycket små partikelstorlekarna i storleksordningen 0,1 till 10 nm som erfordras för att erhålla denna höjda förbränningsgrad, ästad- kommes genom elektrostatisk uppladdning av bränslet när det pas- serar från det elektrostatiska insprutningsdonet till förbrän- ningsrummet.

I fig 1 visas förförbrännaren som är betecknad med 10. För- förbrännaren 10 innefattar huvudsakligen ett elektrostatiskt insprutningsdon 12, ett förbränningsrum 14 och ett glödstift 16. Fastän det är lämpligt att anordna det elektrostatiska bräns- leinsprutningsdonet 12 i förkammaren 14, kan det elektrostatiska insprutningsdonet 12 anordnas direkt i motorcylindern 18.

Det elektrostatiska bränsleinsprutningsdonet 12 innefattar ett elektriskt ledande insprutningsorgan 20, elektriska isole- ringar 22 och 23, såsom elektriskt isolerande bussningar, och en högspänningskälla 24. För bästa driftegenskaper innefattar det elektrostatiska bränsleinsprutningsorganet 20 dessutom en backventil 26 placerad nära utloppet 28 hos insprutningsorganet . Exempel på lämpliga backventiler 26 för detta system är tall- riksventilen 30 eller tappventilen 32. Metalldelarna hos insprut- nignsorganet 20 uppladdas med högspänningskällan 24 som arbetar inom området från omkring 10 000 till omkring 100 000 volt. Hög- spänningskällan 24 har liknande beskaffenhet som högspänningen använd i elektrokanoner hos televisionsapparater eller i elektro- statiska luftfilter. Högspänningskällan 24 kan förbättras genom att anbringa en kontakt 34 mellan högspänningskällan 24 och in- sprutningsorganet 20. Kontakten 34 kan vara ett roterande kon- taktdon 36, såsom en strömfördelare, eller en kontaktmekanism utan rörliga delar, vilken styr högspänningen till insprutnings- organet 20 just före bränsleinsprutningen. Det elektrostatiska bränsleinsprutningsdonet 12 kan förbättras ytterligare genom inkoppling av en lämplig kondensator 38 parallellt med högspän- ningskällan 24; Strömförsörjningskretsen är av känt slag och innefattar en kretsbrytare eller flipp-flopp-koppling som tar spänning från 12-voltsbatteriet och omvandlar den till en 12-volts växelspän- ning, samt leder den genom en transformator så att den höjs till en huvudlagringskondensator 39 vilken tjänstgör som en upplag- ringsanordning. För att undvika urladdning när förkammaren blir ledande på grund av flamman är det lämpligt att komplettera med L-J LH 40 , ,.__________ ___.________._.____._..______- -____.._......,,....._____« > --«--~-----_-_---_--«--Åf- A Fig 5 visar schematiskt en konventionell kraftkälla. kraftkälla, likväl som andra, kan erhållas eller modifieras från "Sourcebook of Electronic Circuits“, John Markus, McGraw Hill, 1968, till vilken hänvisas. åä Fastän vilket som helst konventionellt förkammarutförande fungerar med uppfinningen, är det lämpliga förkammarutförandet 14 sfäriskt. Förkammaren 14 innefattar en port för bränslemun- stycke 40, i vilken ett elektrostatiskt insprutningsdon 12 an- ningen såsom ett glödstift 16, och en flödeskanal 44 genom vil- ken luft kommer till förkammaren 14 och genom vilken Förbrän- ningsgaser avgår till motorcylindern 18. Förkammaren 14 kan yt- net 20. När bränslet passerar genom insprutningsorganet 20 blir det elektrostatiskt upnladdat, och laddningen på ytan hos bräns- ledropparna repellerar partiklarna från övriga delar av vätskan och från insprutningsorganets spets. De bortstötande krafterna 449 641 i luften inne i förbränningsrummet. Genom att anbringa valfria elektroder 48 och isolering 46 längs insidan av förbrännings- rummet 14, och genom att bibehålla elektroddelarna på förbrän- ningsrummets insida vid en potential som är skild från droppar- nas, attraheras droppar mot den bortre väggen eller till elek- troderna 48. Denna teknik kan användas för att åstadkomma vil- ken droppbana som helst och därmed forma droppspridningen. För- delen med att forma banan är erhållandet av bättre partikelsprid~ ning och därmed bättre förbränning samt en minskad produktion av stoftpartiklar. = ._ .. ._.,___...._._.,........,._....._.......

Claims

449 641 s PATENTKRAV

1. Förförbrännare (10) för användning i dieselmotorer, innefattande ett elektrostatiskt bränsleinsprutningsdon (12) för elektrostatisk uppladdning av bränsledroppar och en för- kammare (14), varvid förkammaren (14) innefattar: en insprutningsport (40) som inrymmer det elektrostatis- ka insprutningsdonet (l2), en brännarport (42) som in- rymmer en tändningsanordning (l6); och en flödeskanal (44) huvudsakligen mitt emot insprutningsporten (40) för transport av luft till förkammaren (14) och förbrända gaser från förförbrännaren (10) tillen dieselmotor- cylinder (l8); och den elektrostatiska bränsleinsprutningsdonet (12) innefattar: ett elektriskt ledande insprutningsorgan (20) som har åtminstone ett bränsleinlopp och åtminstone ett bränsle- utlopp; medel (22,23) för elektrisk isolering av insprut- ningsorganet (20) från motorn; och en anordning (24,34,38) för uppladdning av insprutningsorganet (20) tillmer än om- kring 10 000 volt, k ä n n e t e c k n a d av att det inre av förkammaren (14) innefattar elektrisk isolering och att förkammaren (14) har åtminstone en elektrod (48) placerad längs inre väggarna för att attrahera eller repellera bränsle- dropparna.

2. Förförbrännare (10) enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att insprutningsorganet (20) innefattar en backven- til (26) axiellt insatt i insprutningsorganet (20).

3. Förförbrännare (10) enligt krav 2, k ä n nye t e c k - n a d av att backventilen (26) är en tallriksventil (30).

4. Förförbrännare (10) enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a d av att backventilen (26) är en tappventil (32).

5. Förförbrännare (10) enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att medlen för elektrisk isolering av insprutnings- organet (20) från dieselmotorn innefattar isolerande buss- ningar (22,23).

6. Förförbrännare (10) enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att uppladdníngsanordningen innefattar en spännings- källa (24) större än omkring 10 000 volt och ett kontaktdon (34) placerat mellan spänningskällan (24) och insprutningsorga- net (20). xr) 449 641

7. Förförbrännare (10) enligt krav 6, k ä n n e t e c k - n a d av att kontaktdonet (34) är en roterande kontakt (36).

8. Förförbrännare (10) enligt krav 6, k ä n n e t e c k - n a d av att uppladdningsanordningen innefattar en högspän- ningskondensator (38) avpassad till och inkopplad parallellt med högspänningskällan (24).