CS248667B1

CS248667B1 - Injection device for fuel injection into engines, especially diesel engines

Info

Publication number: CS248667B1
Application number: CS450684A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Kalina
Original assignee: Jaroslav Kalina
Priority date: 1984-06-14
Filing date: 1984-06-14
Publication date: 1987-02-12

Abstract

Řešení se týká vstřikovacího zařízeni pro vstřikování paliva do motorů. Zařízeni řeší mechanickou regulaci cyklové dodávky a elektronickou regulaci počátku vstřiku paliva tím, že přívodní potrubí (10) vystupující z regulačního čerpadla (5) je ve vstřikovací (11) spojeno se zpětným ventilem (14) a diferenciálním prostorem (15) akumulátoru (17), diferenciální prostor (15) je spojen prostřednictvím odpouštěcího potrubí (36) s elektromagnetickým ventilem (38), který je dále spojen s odpadním potrubím (40), přičemž hydraulický válec (16) akumulátoru (17) je propojen pojistným potrubím (56) s odpadním potrubím (40). Řešeni lze využit u vstřikovacích zařízení pro naftové motory všech velikosti i aplikaci.The solution relates to an injection device for injecting fuel into engines. The device solves the mechanical regulation of the cyclic supply and the electronic regulation of the start of fuel injection by the fact that the supply pipe (10) emerging from the control pump (5) is connected in the injection (11) to the check valve (14) and the differential space (15) of the accumulator (17), the differential space (15) is connected via the discharge pipe (36) to the electromagnetic valve (38), which is further connected to the waste pipe (40), while the hydraulic cylinder (16) of the accumulator (17) is connected via the safety pipe (56) to the waste pipe (40). The solution can be used in injection devices for diesel engines of all sizes and applications.

Description

Vynález se týká vstřikovacího zařízení paliva do motorů, zejména naftových motorů s mechanickou regulací cyklové dodávky a elektronickou regulací počátku vstřiku paliva.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to fuel injection equipment for engines, in particular diesel engines with mechanical cycle control and electronic fuel injection start control.

Jsou známé vstřikovací zařízení sestávající ze vstřikovacího čerpadla, ve kterém se palivs stlačí a dopravuje pomocí vstřikovacího potrubí ke vstřikovačům. Ve vstřikovači je umístěna vstřikovací tryska, přes kterou je palivo vstřikováno do,spalovacího prostoru motoru. Vstřikovací čerpadlo, zpravidla pístové, musí přesně dávkovat vstříknuté množství paliva do válce motoru. Toto množství je řízeno ovládací pákou mechanického nebo hydraulického regulátoru. Počátek vstřiku paliva bývá pevně stanoven a je den polohou vačkového hřídele čerpadla vůči klikovému hřídeli motoru. Existují ruční nebo automatické přesuvníky vstřiku, které mechanickým způsobem natáčejí vačkovým hřídelem čerpadla vůči klikovému hřídeli motoru, a tím mění počátek vstřiku. U automatického přesuvníku je počátek vstřiku měněn v závislosti na otáčkách motoru. Nevýhodou uvedeného vstřikovacího zařízení je značný vliv vstřikovacího potrubí na průběh vstřiku paliva a na rovnoměrnost dávkování paliva do jednotlivých válců motoru. Déle jsou známá vstřikovací zařízení sestávající z palivového čerpadla, které je spojeno s akumulátorem, z něhož jsou napájeny jednotlivé vstřikovače. Ze vstřikovačů je palivo dávkováno do příslušných válců motoru, přičemž tlak vstřikovaného paliva je stejný jako tlak v akumulátoru, nebo v případě, že vstřikovače obsahují násobiče tlaku, je palivo vstřikováno do válce motoru tlakem vyšším, než je tlak v akumulátoru. Cyklové dávka a okamžik vstřiku jsou řízeny elektronicky prostřednictvím elektromagnetických ventilů. Průběh vstřiku není ovlivněn vstřikovacím potrubím. Seřízení jednotlivých vstřikovačů na rovnoměrný průběh dávkování je obtížné, zařízení je komplikované a energeticky málo účinné při částečných zatíženích spalovacího motoru. Další nevýhodou jsou obtíže při startu motoru v důsledku nutnosti zajištění akumulačního tlaku v palivové soustavě.Injection devices are known which consist of an injection pump in which the fuel is compressed and conveyed to the injectors by means of an injection pipe. In the injector there is an injection nozzle through which fuel is injected into the combustion chamber of the engine. The injection pump, typically a piston pump, must accurately deliver the amount of fuel injected into the engine cylinder. This amount is controlled by the mechanical or hydraulic control lever. The start of fuel injection is fixed and is the day the position of the pump camshaft relative to the engine crankshaft. There are manual or automatic injectors that mechanically rotate the pump camshaft against the engine crankshaft to change the start of the injection. In an automatic transfer device, the start of injection is varied depending on the engine speed. The disadvantage of said injection device is the considerable influence of the injection pipe on the fuel injection process and on the uniformity of fuel dosing into the individual engine cylinders. In addition, there are known injection devices consisting of a fuel pump which is connected to an accumulator from which the individual injectors are supplied. From the injectors, fuel is fed to the respective engine cylinders, the fuel injection pressure being the same as the accumulator pressure, or if the injectors contain pressure multipliers, the fuel is injected into the engine cylinder at a pressure higher than the accumulator pressure. Cycle dose and injection time are controlled electronically via solenoid valves. The injection process is not affected by the injection line. Adjusting the individual injectors for a uniform dosing pattern is difficult, the device is complicated and energy-efficient at partial loads of the internal combustion engine. A further disadvantage is the difficulty of starting the engine due to the need to provide storage pressure in the fuel system.

Uvedené nedostatky řeší vstřikovací zařízení pro vstřikování paliva do motorů, zejména naftových motorů s mechanickou regulací cyklové dodávky a elektronickou regulací počátkuThese drawbacks are solved by an injection device for injecting fuel into engines, in particular diesel engines with mechanical cycle control and electronic start control.

- 2 248 887 vstřiku paliva podle vynálezu*sestávájící z regulačního čerpadla , vstřikovačú, elektronického ovládacího zařízení, přívodního potrubí, odpadního potrubí a vedení elektrických signélůj jehož podstatou je , že přívodní potrubí vystupující z regulačního čerpadla je ve vstřikovači spojeno se zpětným ventilem a diferenciálním prostorem akumulátoru, diferenciální prostor je spojen prostřednictvím odpouštěcího potrubí 8 elektromagnetickým ventilem , který je déle spojen s odpadním potrubím, přičemž hydraulický válec akumulátoru je propojen pojistným potrubím s odpadním potrubím·- 2 248 887 fuel injection system according to the invention * consisting of a control pump, injectors, electronic control device, inlet pipe, waste pipe and electrical signal lines, the essence of which is that the inlet pipe exiting the control pump is connected to the non-return valve and differential space accumulator, the differential space is connected by means of a discharge line 8 with an electromagnetic valve, which is connected to the discharge line for a longer time, the hydraulic cylinder of the battery being connected to the discharge line by a safety line.

Zařízení podle vynálezu umožňuje spolehlivý provoz a elektronickou regulaci vstřikovacích parametrů. Při dosažení vysokých vstřikovacích tlaků je energetické účinnost srovnatelná s klasickými pístovými vstřikovacími čerpadly. Výše vstřikovacích tlaků je nastavitelná seřízením akumulátoru. Regulační čerpadlo je mechanicky příznivěji namáháno než klasické vstřikovací čerpadlo.The device according to the invention allows reliable operation and electronic control of the injection parameters. When high injection pressures are achieved, energy efficiency is comparable to conventional piston injection pumps. The injection pressure is adjustable by adjusting the battery. The control pump is mechanically more stressed than a conventional injection pump.

Na připojených výkresech je znázorněn příklad konkrétního provedení zařízení podle vynálezu, kde na obr. 1 je celkové schematické uspořádání zařízení pro čtyřválcový motor, na obr. 2 je schematické znázornění jednoho vstřikovače připojeného na přívodní potrubí a palivovou soustavu, na obr. 3 je možné provedení pneumatického akumulátoru, na obr. 4 je diagram závislosti vytlačovaných objemů paliva regulačním čerpadlem a vetřikovačem v souvislosti s úhlovým natočením hří« dele regulačního čerpadla.In the accompanying drawings, an example of a particular embodiment of the device according to the invention is shown, in which Fig. 1 shows the overall schematic arrangement of a device for a four-cylinder engine; Fig. 2 shows a schematic representation of one injector connected to a feed line and fuel system; Fig. 4 is a diagram of the displacement of fuel volumes by the control pump and the injector in relation to the angular rotation of the control pump shaft.

Vetřikovací zařízení pro vstřikování paliÝa do motorů, zejména naftových motorů s mechanickou regulací cyklové dodávky a elektronickou regulací počátku vstřiku paliva, sestává z palivové nádrže 1 , sacího potrubí 2 , napájecího čerpadla £ , filtru £, regulačního čerpadla jehož hřídel 6 je spojen neznézorněnýím převodem s klikovým hřídelem neznázorněného motoru. Hřídel 6 je opatřen rotačními částmi snímače polohy J a snímače rychlosti otáčení 6 . Regulační čerpadlo 2 J^e déle. opatřeno regulačním prvkem 9 spojeným s neznázorněným ústrojím regulace regulovaných objemů paliva V^. Regulační čerpadlo 2 je spojeno přívodními potrubími 10 s příslušnými vstřikovačiAn injection device for injecting fuel into engines, in particular diesel engines with mechanical cycle control and electronic fuel injection start control, consists of a fuel tank 1, an intake manifold 2, a feed pump 6, a filter 6, a control pump whose shaft 6 is connected by a transmission not shown. crankshaft (not shown). The shaft 6 is provided with rotating parts of the position sensor J and the speed sensor 6. Regulating pump 2 J ^e more. provided with a control element 9 connected to a control system for regulating the regulated volumes of fuel V1. The control pump 2 is connected via the supply lines 10 to the respective injectors

- 3 248 887- 3,248,887

11» Z jednotlivých vstřikovačů 11 jsou svedena 3běrná potrubí 12 do palivové nádrže 1 . Snímač polohy J a snímač rychlosti otáčení 8 jsou spojeny vedeními elektrického signálu 59 s elektronickým ovládacím zařízením 13. které je elektrickými přívody 42 spojeno s jednotlivými vstřikovači 11. Přívod ní potrubí 10 je ve vstřikovači 11 spojeno se zpětným ventilem 14 a současně s diferenciálním prostorem 15 hydraulického válce 16 akumulátoru 17. V hydraulickém válci 16 je suvně uložen velký píst 18, který je pevně spojen s malým pístem suvně uloženým v malém válci 20. Malý píst 19 a malý válec vytvétejt* výtlačný prostor 32 , který je spojen výtlačným potrubím 21 s přívodním prostorem 22 vstřikovací trysky 23 a s výstupní stranou zpětného ventilu 14. Vstřikovací tryska 23 sestává z tělesa 24 , ve kterém je suvně uložena diferenciální jehla 25 dotlačována do sedla 26 tryskovou pružinou 27 přes podložku 26. Tryskové pružina 27 je svým druhým koncem opřena o seřizovači podložku 280· Malý píst 19 mé na svém povrchu vytvořen zápich 29₎ v jehož místě je malý píst 19 provrtán radiálním kanálem 30, do něhož ústí axiální kanál 31. Malý válec 20 má vytvořeno odlehčení 33. které je spojeno přepouětěcím potrubím 34 s pružinovým prostorem 35 trysky 23. Diferenciální prostor 15 je spojen odpouštěcím potrubím 36 s elektromagnetickým ventilem 36. Šoupátko 37 elektromagnetického ventilu 38 mé vytvořenu drážku 39. Z elektromagnetického ventilu 38 vychází odpadní potrubí 40.ústící do sběrného potrubí 12. Šoupátko 37 je spojeno s elektromagnetem 41. který je opatřen elektrickým přívodem 42. Hydraulický válec 16 přechází ve své horní části v akumulátor 17. který může být pružinový, hydraulický, pneumatický nebo kombinovaný. U pružinového akumulátoru 17 je akumulační pružina 43 rozepřena mezi velkým pístem 16 a akumulační podložkou 44. Pneumatický akumulátor 17 je tvořen dolní přírubou 45 e horní přírubou 46, mezi kterými je vzduchotěsně sevřena membrána 47. S membránou 47 je pomocí dolní příložky 48 a horní příložky 49 pevně spojen velký píst 16. Membrána 47 a horní příruba 46 tvoří akumulační prostor £0, který je akumulačním potrubím 51 spojen s redukčním ventilem 52. Redukční ventil 52 je pomocí pří· vodu tlakového média 53 spojen s neznázoměným zdrojem tlakového média. U motorů disponujících zdrojem tiskového vzduchu11 »From the individual injectors 11, 3 collecting pipes 12 are led to the fuel tank 1. The position sensor J and the rotational speed sensor 8 are connected by electrical signal lines 59 to an electronic control device 13, which is connected to the individual injectors 11 via electrical connections 42. The supply line 10 is connected to the non-return valve 14 and the differential space 15 The hydraulic cylinder 16 has a large piston 18 slidably mounted, which is rigidly connected to a small piston slidably mounted in the small cylinder 20. The small piston 19 and the small cylinder form a discharge space 32 which is connected by a discharge line 21 s. The injection nozzle 23 consists of a body 24 in which a differential needle 25 is pushed into the seat 26 by a nozzle spring 27 over a washer 26. The nozzle spring 27 is supported by its other end on the adjuster. washer 280 · M ALY my piston 19 formed on its surface a recess ₂₉₎ in its place is a small piston 19 is pierced by a radial passage 30 into which the mouth of the axial port 31 Small roller 20 is formed relief 33 which is connected přepouětěcím conduit 34 with the spring chamber 35 of the nozzle 23 The differential space 15 is connected by a discharge line 36 to a solenoid valve 36. The slider 37 of the solenoid valve 38 has a groove 39. From the solenoid valve 38, a discharge line 40 opens into the manifold 12. The slider 37 is connected to an electromagnet 41 which is provided The hydraulic cylinder 16 passes in its upper part into an accumulator 17, which may be spring, hydraulic, pneumatic or combined. In the spring accumulator 17, the accumulation spring 43 is expanded between the large piston 16 and the accumulation pad 44. The pneumatic accumulator 17 is formed by a lower flange 45e and an upper flange 46 between which the membrane 47 is airtightly clamped. The diaphragm 47 and the upper flange 46 form an accumulation space 50, which is connected to the pressure reducing valve 52 by an accumulation line 51. The pressure reducing valve 52 is connected to a pressure source (not shown) by a pressure medium supply 53. For engines with a pressurized air source

- 4 248 887 lze s výhodou tohoto tlakového vzduchu využít k činnosti pneumatického akumulátoru 17. Ve stěně hydraulického válce 16 je ve vzdáleno8ti t od dna 55 diferenciálního prostoru 15 umístěna pojistná potrubí 56.ústící do odpadního potrubí £0· Vzdálenost £ je rovna nebo je větší než maximální zdvih velkého píe tu 18. Dolní příruba 45 má proveden větrací otvor 54.This pressure air can advantageously be used for the operation of the pneumatic accumulator 17. In the wall of the hydraulic cylinder 16, at the distance of 8 t from the bottom 55 of the differential space 15, there are safety pipes 56 leading to the drain line. The lower flange 45 has a vent 54.

Funkce vstřikovacího zařízení pro vstřikování paliva do motorů,, zejména naftových motorů a mechanickou regulací cyklové dodávky a elektronickou regulací počátku vstřiku palivy je následující. Napájecí čerpadlo £ dopravuje palivo z palivové nádrže 1 přes filtr £ do regulačního čerpadla £. Regulační čerpadlo £ je poháněno hřídelem 6 a dopravuje do přívodního potrubí 10 regulované objemy tak, že jejich výtlak úhlově předchází vstřikovaným objemům V , vstřikovaným, do příslušných oThe function of an injection device for injecting fuel into engines, in particular diesel engines, with mechanical control of the cycle supply and electronic control of the fuel injection start is as follows. The feed pump 6 transports the fuel from the fuel tank 1 through the filter 8 to the control pump 6. The control pump 6 is driven by the shaft 6 and delivers the controlled volumes to the supply line 10 so that their displacement angularly precedes the injection volumes V injected into the respective portions.

válců neznázorněného motoru. Ve vstřikovači 11 je v údobí před dopravou paliva z příslušného vývodu regulačního čerpadle £ do přívodního potrubí 10 poloha jednotlivých součástí následující. Zpětný ventil 14 je uzavřen, diferenciální jehla 25 je dosednuta de sedla 26, velký píst 18 společně s malým pístem 19 jsou v dolní poloze, akumulátor 17 uvolněn, šoupátko 37 elektromagnetického ventilu 38 se nachází v dolní uzavřené poloze, elektromagnetem 41 neprochází elektrický proud. Palivo dopravované přívodním potrubím 10 z regulačního čerpadle £ proudí do diferenciálního prostoru 15 a současně přes tlakem pálivé otevřený zpětný ventil 14 do výtlačného potrubí 21, přívodního prostoru 22 a výtlačného prostoru £2, čímž se velký píst 18 a malý píst 19 počnou posouvat vzhůru za současného akumulování energie v akumulátoru 17. Geometrické poměry diferenciální jehly 25 a silové poměry tryskové pružiny 27 jsou voleny tak, aby tlak paliva dopravovaného regulačním čerpadlem £ nezpůsobil zvednutí diferenciální jehly 25 ze sedla 26. Posunem malého pístu 19 vzhůru se současně přeruší propojení výtlačného prostoru 32 prostřednictvím axiálního kanálu £1 , radiálního kanálu £0, zépichu 2£ a odlehčení ££ a přepouštěcím potrubím 34. V pružinovém prostoru ££ zůstává tlak přibližně rovný tlaku paliva vyvozovanému regulačním Čerpadlem £. Velký píst 18 a malý píst 1£ se posunou o dráhu úměrnou regulovanému objemu paliva · Po skončení dodávky regu—of cylinders not shown. In the injector 11, the position of the components is as follows before the fuel is conveyed from the respective outlet of the control pump 6 to the supply line 10. The check valve 14 is closed, the differential needle 25 is seated off the seat 26, the large piston 18 together with the small piston 19 are in the lower position, the accumulator 17 is released, the slide 37 of the solenoid valve 38 is in the lower closed position. The fuel conveyed by the inlet line 10 from the control pump 6 flows into the differential space 15 and simultaneously through a pressurized open non-return valve 14 to the discharge line 21, the inlet space 22 and the discharge space 52, thereby moving the large piston 18 and small piston 19 upwards. The geometry of the differential needle 25 and the force ratios of the nozzle spring 27 are selected such that the pressure of the fuel delivered by the control pump 6 does not lift the differential needle 25 from the seat 26. By moving the small piston 19 upwards, via the axial duct 40, the radial duct 40, the groove 40 and the unloading device 60, and through the transfer line 34. In the spring space 44, the pressure remains approximately equal to the fuel pressure exerted by the control pump. The large piston 18 and the small piston 18 move by a path proportional to the regulated fuel volume.

- 5 248 887 loveného objemu paliva z regulačního čerpadla £ zůstává dvojice velký píst 18 a malý píst 19 v klidové poloze, přičemž akumulátor 17 má akumulovánu energii právě ukončeného posunutí. Elektrickým signálem z elektronického ovládacího zařízení 13 je vybuzen elektromagnet 41 elektromagnetického vehtílu 38. čímž se Šoupátko 37 přesune do horní polohy a drážka 39 propojí odpouštěcí potrubí 36 s odpadníú potrubím 40. Palivo dosud umístěné v diferenciálním prostoru 15 náhle unikne odpadním potrubím 40 a sběrným potrubím 12 zpět do palivové nádrže 1 a akumulátor 17 tlačí velký píst 18 a malý píst 19 směrem dolů, čímž paliva umístěné ve výtlačném prostoru 32 je výtlačným potrubím 21 přes přívodní prostor 22 vytlačováno otevřenou vstřikovací tryskou 23 do spalovacího prostoru motoru. V údobí výtlaku paliva vstřikovací tryskou 23 panuje ve výtlačném potrubí 21 tlak přibližně rovný síle působení akumulátoru 17 dělené plochou malého pístu 19. což je tlak podstatně vyšěí než tlak vyvozovaný regulačním čerpadlem 5, čímž je zaručeno bezpečné zvednutí diferenciální jehly 25 ze sedla 26. V uvedeném údobí je zpětný ventil 14 uzavřen. Konec výtlaku paliva vstřikovací tryskou 23 nastane v okamžiku dosažení takové polohy malého pístu 19. kdy dojde k propojení výtlačného prostoru 32 s přepouštěcím potrubím 34 , čímž v pružinovém prostoru 35 náhle stoupne tlak, který diferenciální jehlu 25 rázně zatlačí do sedla 26. Popsaný děj se pravidelně opakuje v jednotlivých vstřikovačích 11, a to u dvoudobého cyklu motoru každou otáčku klikového hřídele a u čtyřdobého cyklu motoru každé dvě otáčky klikového hřídele. Velikost vstřikovaných objemů V_a určuje nastavení regulačního prvku _9 regulačního čerpadla 5, , velikost předstihu vstřiku cel určuje předem nastavený program v elektronickém ovládacím zařízení 13. Maximální vstřikovaný objem V. je docílen při výtlaku maximálního regulovaného objemu _mex z regulačního čerpadla V případě selhání funkce elektromagnetického ventilu 38 je třeba zabránit nadměrnému zatížení akumulátoru 17 v důsledku vyplnění diferenciálního prostoru 15 objemem paliva větším, než je maximální regulovaný objem V. · V takovém případě velký píst 185 248 887 of the extracted fuel volume from the control pump 6, the pair of large piston 18 and small piston 19 remain in the rest position, the accumulator 17 having accumulated energy of the just completed displacement. An electromagnet 41 of the electromagnetic vehicle 38 is energized by an electrical signal from the electronic control device 13. This moves the slide 37 to the up position and the groove 39 connects the drain line 36 with the drain line 40. Fuel still present in the differential space 15 suddenly escapes through the drain line 40 and the manifold. 12 back to the fuel tank 1 and the accumulator 17 pushes the large piston 18 and the small piston 19 downwards, whereby the fuel located in the discharge space 32 is pushed through the discharge space 22 through the supply space 22 through the open injection nozzle 23 into the combustion chamber of the engine. During the fuel displacement of the injection nozzle 23, the pressure in the discharge line 21 is approximately equal to the force of the accumulator 17 divided by the area of the small piston 19. This pressure is significantly higher than the pressure exerted by the control pump 5. in said period, the check valve 14 is closed. The end of the fuel displacement through the injector 23 occurs when the position of the small piston 19 reaches such that the discharge space 32 is connected to the overflow conduit 34, thereby suddenly increasing the pressure in the spring space 35 to force the differential needle 25 firmly into the seat 26. it periodically repeats each crankshaft revolution in the two injectors 11 for a two stroke engine cycle and every two crankshaft speeds for a four stroke engine cycle. The volume of injection volumes V _and determines the setting of the control element 9 of the control pump 5, the size of the cell injection advance determines the preset program in the electronic control device 13. The maximum injection volume V is achieved when the maximum controlled volume _mex is discharged from the control pump. Valve 38 should be prevented from overloading the accumulator 17 due to the filling of the differential space 15 with a volume of fuel greater than the maximum controlled volume V. In this case, the large piston 18

- 6 248 887 vykoná dráhu větší než vzdálenost l, čímž odkryje svojí dolní hranou kanál pojistného potrubí £6 a přebytečná palivo z diferenciálního prostoru 15 odtéká odpadním potrubím 40 a sběrným potrubím 12 zpět do palivová nádrže 1 ·- 6,248,887 performs a path greater than distance l, thereby exposing its lower edge to the safety pipe channel 6 and the excess fuel from the differential space 15 flows through the drain line 40 and the manifold 12 back to the fuel tank 1.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Injection apparatus for injecting fuel into engines, in particular diesel engines and mechanical cycle control and electronic fuel injection start control, consisting of a control pump, injectors, an electronic control device, a supply line, a waste line and an electrical signal line, characterized in that the line (10) coming from the control pump (5) is connected to the non-return valve (14) in the injector (11) and the differential space (15) of the accumulator (17), the differential space (15) is connected to the electromagnetic a valve (38) which is longer connected to the discharge line (40), the hydraulic cylinder (16) of the accumulator (17) being connected to the discharge line (404) by a safety line (56)