SE441944B - Forfarande for forbrenning av for yttre antendning avsett brensle i en luftkomprimerande, direktinsprutad forbrenningsmotor - Google Patents

Description

7812377'4 2 05 kallstart och för flerbränsledrift. I detta samman- hang har också redan föreslagits att låta tändanord- ningen skjuta in i förbränningsrummet nära bränsle- insprutningsöppningen mellan den genom förbrännings- rummet fritt passerande bränslestrålen och förbrän- ningsrummets vägg, varigenom man uppnår en säker antändning av bränslet samtidigt med tillförlitlig beredning av bränsleblandningen och god förbränning.

Vid användning av bränslen som skall antändas med yttre medel har det dock visat sig att motorns driftegenskaper, särskilt bränsleförbrukningen, av- gastemperaturen och rökutvecklingen, alltjämt kan förbättras.

Här inträder den föreliggande uppfinningen, vilken har till uppgift att med enkla medel och till låg kostnad så förbättra en förbränningsmotor av inledningsvis beskriven typ, att vid förbränning av bränslen med yttre tändning den för förbränningsför- loppet avgörande blandningsberedningen anpassas så till driftförhållandena, att de nämnda nackdelarna inte uppträder.

Enligt uppfinningen löses denna uppgift där- igenom, att trycknivån i insprutningssystemets hög- trycksdel och därmed bränslets insprutningshastig- het i cylindern reduceras med 40 till 60 %, före- trädesvis med 50 %, i förhållande till insprutnings- hastigheten vid användning av självantändande bräns- len, och att bränsleinsprutningsfasen förlänges så mycket, att bränslestrålens anslagspunkt vid in- sprutningsförloppets början ligger vid övre änden av förbränningsrummets vägg och i kolvens övre änd- läge i det närmaste vid densammas underkant eller nära förbränningsrummets botten, samt att bränsle- filmen till följd av insugsluftens virvelrörelse ut- bredes utmed förbränningsrummets vägg över i det närmaste hela dettas höjd.

Insprutningstiden, som för motorer av denna typ vid fullast genomsnittligt brukar sträcka sig mellan 3o° vevvinkel före övr Och önp, förlänges 05 3 7812877-4 sålunda genom tidigareläggning av insprutnings- fasens början, och insprutningshastigheten förläng- sammas samt insprutningstrycket minskas i motsva- rande grad. Samtidigt sörjes emellertid för att bränslefilmen utbredes över i det närmaste hela förbränningsrummets höjd, vilket har en positiv inverkan på den för förbränningsförloppet bestäm- mande blandningsberedningen.

Bortsett från att härigenom en enklare, billigare och lättare konstruktion av insprutnings- pump kan begagnas, medför detta även en minskning av ljudnivån i insprutningssystemet. Väsentligt för lösning av uppgiften är emellertid att den gynn- sammare blandningsberedningen avsevärt förbättrar motorns driftegenskaper. Så har exempelvis genom senare utförda försök visats att den specifika bränsleförbrukningen kan reduceras med upp till 10 %, avgasövertemperaturen med ca 20 %, och rökutveck- lingen med ca 30 %.

Den enligt uppfinningen förlängda vidhäft- ningstiden för bränslet vid förbränningsrummets vägg påverkar inte det efterföljande antändnings- förloppet i form av överskott av bränsleblandning i cylindern, vilket som bekant skulle medföra en oönskad ökning av tryckstegringshastigheten vid förbränningen. Detta inträffar inte, dels emedan bränslets avlösning från förbränningsrummets vägg påskyndas först av värmet från antändningsflamman och därför före antändningen bidrar i endast ringa mån till uppkomsten av den brännbara gasblandningen, dels också emedan den helt övervägande mängden av blandningen på vanligt sätt bildas av bränslepartik- lar vilka avlöses från den fria bränslestrålen och förångas.

Mängden av den på detta sistnämnda sätt upp- kommande bränsle/luftblandningen blir trots den av- sevärt förlängda insprutningsfasen inte för stor, dels emedan bränsleinsprutningen påbörjas vid en tidpunkt vid vilken på grund av den låga lufttät- 7812877-4 05 heten strâlupplösningen alltjämt är låg, dels emedan strålupplösningen till följd av de låga trycken i bränsleledningarna och därmed också in- sprutningshastigheten allmänt är lägre än vid sed- vanliga insprutningsförfaranden.

Det föreslås specifikt enligt uppfinningen att bränsleinsprutningsförloppet börjar mellan 500 och 600, företrädesvis vid 540 vevaxelvinkel före ÖDP, och att den fria bränslestrålen passerar genom förbränningsrummet på sådant sätt att dess anslags- punkter genom kolvrörelsen bildar en linje utmed förbränningsrummets vägg vilken ligger i det när- maste diametralt mitt emot insprutningsöppningen.

Uppfinningen förklaras närmare i den föl- jande beskrivningen i anslutning till det i figurer- na åskådliggjorda utförandeexemplet, varvid: Figur 1 visar ett längssnitt genom övre de- len av en motorkolv med ett rotationssymmetriskt förbränningsrum samt med bränsleinsprutningen en- ligt uppfinningen antydd i olika kolvlägen; och Figur 2 är en vy av kolven sedd uppifrån.

I Figur l är antydd en motorcylinder l, vil- ken upptill med en mellanliggande packning 2 är av- tätad med ett likaledes endast antytt cylinderlock 3. I cylindern l är en kolv 4 visad i sitt övre ändläge, med i kolvtoppen 5 ett rotationssymmetriskt och relativt cylinderaxeln 6 exempelvis excentriskt anordnat förbränningsrum 7 med en insnörd halssek- tion 8 och en avplattad botten 9.

-I cylinderlocket 3 är ett insprutningsmun- stycke 10 snett anordnat med sin insprutningsöppning ll liggande ungefär i nivå med cylinderlockets 3 underyta och anordnad i en utbuktning 12, Figur 2, i förbränningsrummets 7 halssektion 8. I närheten av insprutningsöppningen ll är i cylinderlocket 3 vidare anbragt en av med varandra parallella elektroder 13, 14 bestående tändanordníng. I kolvens 4 övre ändläge skjuter dessa elektroder 13, 14 in i förbrännings- rummet 7 mellan den förbränningsrummet genomkorsande 05 78'f2877~4 bränslestrâlen 15 och förbränningsrummets vägg 16, så som visas i Figur 2. I Figur 1 är elektroderna 13, 14 visade streckade, emedan de i realiteten är placerade i den i figuren icke visade främre delen av förbränningsrummet 7.

Som tydligt framgår av Figur 2, består tändanordningen - vilket dock inte ingår i upp- finningen - av en mittelektrod 13 och tre med var- andra förbundna sidoelektroder 14, vilket ger ökad antändningssäkerhet.

För förståelsen av uppfinningen föreställer man sig, att cylinderlockets 3 undersida och där- med insprutningsöppningen ll' ligger vid nivån 17 och att kolven därvid befinner sig 540 vevvinkel före sitt övre dödpunktsläge. I detta ögonblick påbörjas bränsleinsprutningen, varvid bränslestrå- lens 15 anslagspunkt 18' precis ligger vid övre kanten av förbränningsrummets vägg 16 men utan att bränslepartiklar träffar kolvtoppen.

Då kolven 4 rört sig uppåt och befinner sig i läget ca 400 vevvinkel före ÖDP, varvid insprutnings- öppningen ll" ligger vid nivån 20 relativt kolven 4, har bränslestrålens 15 anslagspunkt flyttat nedåt utmed förbränningsrummets vägg 16 till läget l8" nedanför förbränningsrummets “ekvatorlinje" 19.

I kolvens 4 övre dödpunktsläge slutligen ligger insprutningsöppningen ll omedelbart ovanför förbränningsrummet 7, under det att strålanslags- punkten 18 ligger nära förbränningsrummets 7 botten 9. Det på detta sätt nära nog över hela förbränninge- rummets 7 djup linjeformigt väggen 16 träffande bräns- let sugs med av den i pilens 21 riktning roterande förbränningsluften och bildar på förbränningsrummets vägg 16 en bred film vilken på känt sätt i ångform successivt avlöses av luften, blandas med denna och slutligen antändes och förbrännes.

Claims (2)

7812877-4 Patentkrav

1. F örfarande för förbränning av för yttre antändning avsett bränsle i en luftkomprimerande, direktinsprutad förbränningsmotor, vid vilken bränslet sprutas med en stråle till en huvudsakligen i form av en film längs en linje på väggen av ett i kolvtoppen anordnat rotationssymmetrískt anordnat förbrän- ningsrum och i ângform gradvis avlöses av den inströmmande, en virvelrörelse utförande luften samt blandas därmed, och varvid en tändanordning förefinnes, som i kolvens övre dödpunktläge skjuter in i förbränningsrummet nära en i förbränningsrurnmets vägg anordnad insprutningsöppning mellan den förbrän- ningsrummet genomträngande bränslestràlen och den - sett i luftens rörelseríkt- ning - bakom insprutningsmunstycket belägna förbränningsrumsväggen, k ä n - n e t e c k n a t av att bränslets anslagspunkt (l8') vid början av insprutningsför- loppet ännu är belägen vid förbränningsrumsväggens (16) övre ände och i kolvens (4) övre dödpunktläge nästan vid väggens undre ände (18) eller nära förbrän- ningsrummets botten (9), så att bränslefilmen sprider sig tillnärmelsevis över förbränningsrummets (7) hela djup på förbränningsrummets vägg (16) och att bränslestràlen (15) genomkorsar förbränningsrummet (7) i närheten av förbrän- níngsrummets centrumaxel på så sätt att dess genom kolvens (4) rörelse i linje med varandra liggande anslagspunkter (l8", lB', 18) på förbränningsrummets vägg (16) är belägna nästan diametralt mittemot insprutningsmunstyckets öppning (16).

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att bränslein- sprutningsförloppet bringas att börja vid en vevvinkel 500 och 600, företrädesvis 540, före kolvens (4) övre dödpunktläge.