DE1086486B

DE1086486B - Fuel injection system for multi-cylinder, four-stroke internal combustion engines working with external ignition

Info

Publication number: DE1086486B
Application number: DEB44116A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Aldinger; Dr-Ing Friedrich Jindra; Dipl-Ing Hermann Stoll; Walter Wucherpfennig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1957-03-30
Filing date: 1957-03-30
Publication date: 1960-08-04

Description

Kraftstoffeinspritzanlage für rnehrzVlindrige, mit Fremdzündung arbeitende Viertaktbrennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für mehrzylindrige, insbesondere mehr als dreizylindrige, mit Fremdzündung arbeitende Viertakt-Brennkraftmaschinen, bei denen die Einspritzung in das Saugrohr- unmittelbar vor die Einlaßventile erfolgt, mit mindestens einer intermittierend arbeitenden Einspritzpumpe, deren Förderleitung sich verzweigt, wobei an jeden dieser Zweige ein Einspritzventil angeschlossen ist, an dessen beweglichem Ventilglied im Öffnungssinn der Kraftstoffdruck entgegen -einer Federkraft angreift.Fuel injection system for low-pressure, spark-ignition engines Four-stroke internal combustion engines The invention relates to a fuel injection system for multi-cylinder, in particular more than three-cylinder, with spark ignition Four-stroke internal combustion engines in which the injection is directly into the intake manifold takes place in front of the inlet valves, with at least one working intermittently Injection pump, the delivery line of which branches off, with each of these branches an injection valve is connected to the movable valve member in the opening direction the fuel pressure acts against a spring force.

Die Erfindung gilt nicht für kontinuierlich einspritzende Kraftstoffeinspritzanlagen.The invention does not apply to continuously injecting fuel injection systems.

Die Erfindung befaßt sich speziell mit solchen Anlagen der zuvor genannten Art, bei welchen in jeder der genannten Zweigleitungen eine besondere Drosseldüse (Drosselstelle) vorgesehen ist. Diese Drosselstellen sind so bemessen, daß sie die Kraftstoffmenge jedes Fördervorganges der Einspritzpumpe in so viele gleich große Mengen aufteilen, wie Einspritzventile vorhanden sind. Es wird also z. B. bei acht Einspritzventilen deren jedem ein Achtel dieser Menge zugeführt.The invention is particularly concerned with such systems of the aforementioned Kind in which a special throttle nozzle in each of the branch lines mentioned (Throttle point) is provided. These throttling points are dimensioned so that they Fuel quantity of each delivery process of the injection pump in so many equally large Divide quantities as injectors are present. So it is z. B. at eight Injectors each supplied with an eighth of this amount.

Zweckmäßig sind die Drosselstellen so bemessen, daß sie während des Fördervorganges im Betrieb einen Druckabfall erzeugen, der mindestens das 1,3 fache des Öffnungsdruckes des zugehörigen Einspritzventils ist. Der genannte Druckabfall ist am geringsten bei kleinster Einspritzmenge und geringster Drehzahl; er sollte bei diesem Betriebszustand den 1,3 fachen Wert des Öffnungsdruckes des Einspritzventils nicht unterschreiten, weil sonst die gerade noch zulässige Streuung der Einspritzmengen der einzelnen, Einspritzventile überschritten würde. .The throttle points are expediently dimensioned so that they are during the Pumping process in operation generate a pressure drop of at least 1.3 times the opening pressure of the associated injection valve. The said pressure drop is lowest with the smallest injection quantity and the lowest speed; he should in this operating state 1.3 times the value of the opening pressure of the injection valve do not fall below, because otherwise the just permissible scatter of the injection quantities of the individual injectors would be exceeded. .

Es ist demnach Aufgabe der Drosselstellen, eine Streuung der Einspritzmengen bei den einzelnen Einspritzventilen zu verhindern.It is therefore the task of the throttle points to spread the injection quantities to prevent the individual injection valves.

Bekanntlich nimmt bei einer Drosselstelle mit konstantem Querschnitt der Druck mit der in der Zeiteinheit durchtretenden Kraftstoffmenge quadratisch zu: Nun soll aber der während des Betriebes durch jede der Drosselstellen erzeugte Druckabfall, wie schon gesagt, einen bestimmten Wert nicht unterschreiten .und andererseits der Druck vor den Drosselstellen einen mit Rücksicht auf die Belastung der Einspritzanlage höchstzulässigen Druck nicht überschreiten. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anlage zu schaffen, welche diesen beiden einander widersprechenden Forderungen gerecht wird.As is well known, it increases with a throttle point with a constant cross-section the pressure is squared with the amount of fuel passing through in the unit of time to: Now, however, the should be generated by each of the throttle points during operation As already mentioned, the pressure drop should not fall below a certain value. And on the other hand the pressure upstream of the throttling points has a bearing on the load on the injection system Do not exceed the maximum permissible pressure. It is the object of the invention to provide a system to create which do justice to these two contradicting demands will.

. Zur Lösung dieser Aufgabe genügt es nicht etwa, der Verzweigung der Einspritzleitungen eine besondere Drosselvorrichtung vorzuschalten, welche in Abhängigkeit vom davor herrschenden Druck des Fördermittels bestätigte Einrichtungen besitzt, die den hydraulischen Widerstand der- -Vordrosselstelle. .erniedrigen, wenn der Fördermitteldruck steigt. Richtiger ist es, und dies lehrt die Erfindung, eine jede der Drosselstellen mit Einrichtungen zu versehen, die ihren hydraulischen Durchflußwi.derstand verringern, wenn der Fördermitteldruck-steigt. Es bleibt auf diese Weise der Vorteil -erhalten,: daß .sich die Drosselvorgänge innerhalb der einzelnen Zweigleitungen abspielen, -wodurch gerade der Streuung der Einspritzmengen bei den einzelnen.Einspritzventilen entgegengewirkt wird.. In order to solve this problem it is not enough, for example, to branch to connect a special throttle device upstream of the injection lines, which in Confirmed institutions depending on the previous pressure of the funding which has the hydraulic resistance of the throttle point. .decrease, when the conveying pressure increases. It is more correct, and this is what the invention teaches, to provide each of the throttle points with devices that their hydraulic Reduce the flow resistance when the conveying pressure increases. It stays on this way the advantage: that the throttling processes within the individual branch lines play, -which precisely the dispersion of the injection quantities is counteracted in the individual injection valves.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die gestellteAufgabe beispielsweise dadurch gelöst, daß jede Drosselstelle (im nachfolgenden auch "Drosselvorrichtung" genannt) ein durch den vor der Drosselvorrichtung herrschenden Druck des Fördermittels belastetes, -entgegen einer Federkraft bewegliches Glied aufweist, das abhängig von seiner durch -den Druck des Fördermittels bedingten Stellung den Durchflußwiderstand der Drosselvorrichtung .ändert.According to one embodiment of the invention, the object set is solved, for example, that each throttle point (hereinafter also "throttle device" called) by the pressure of the conveying medium prevailing in front of the throttle device loaded member that is movable against a spring force and that is dependent from its position caused by the pressure of the conveying means the flow resistance the throttle device .modifies.

Zwei Ausführungsbeispiele .des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine-Einspritzanlage,-teilweise schematisch und teilweise im Schnitt als .erstes Beispiel, Fig.-2 eine Draufsicht auf- einen Teil der Einspritzanlage, Fig.3 die Drosselvorrichtung des ersten Beispiels im Schnitt nach Linie III-ZII in Fig. 1, .. Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 1, Fig.5 die Drosselvorrichtungen eines zweiten Beispiels im Längsschnitt. Einer Einspritzpumpe 1, deren nicht dargestellter Pumpenkolben über einen Stössel 2 durch eine Nockenscheibe 3 mit acht Nocken 4 angetrieben wird, fließt Kraftstoff aus einem Behälter 5 zu. Die Einspritzpumpe fördert den Kraftstoff über eine Leitung 6 zu einem Verteilerstück 7, das durch einen Anschlußnippel 8 an die Leitung 6 angeschlossen ist. Von dem Nippel führt ein Kanal 9 (Fig. 4) in einen Längskanal 10, der an beiden Enden durch Schrauben 11 abgeschlossen ist. Von diesem Längskanal zweigen Kanäle 14 (Fig. 3) ab, die zu Anschlußnippeln 60 führen.Two exemplary embodiments of the inventive concept are shown in the drawing. 1 shows an injection system, partly schematically and partly in section as a first example, FIG. 2 shows a plan view of part of the injection system, FIG. 3 shows the throttle device of the first example in section along line III-ZII in FIG Fig. 1, .. Fig. 4 shows a section along line IV-IV in Fig. 1, Fig.5 the throttle devices of a second example in longitudinal section. An injection pump 1, whose pump piston (not shown) is driven via a tappet 2 by a cam disk 3 with eight cams 4, is supplied with fuel from a container 5. The injection pump conveys the fuel via a line 6 to a distributor piece 7 which is connected to the line 6 by a connection nipple 8. A channel 9 (FIG. 4) leads from the nipple into a longitudinal channel 10 which is closed at both ends by screws 11 . Channels 14 (FIG. 3) branch off from this longitudinal channel and lead to connection nipples 60.

Zwischen der Stirnfläche jedes Anschlußnippels 60 und der Grundfläche der Einschraubbohrung für den Nippel 60 im Verteilerstück 7 ist unter Zwischenlage von Dichtringen 61 und 62 ein Ventilkörper 63 eingespannt. In diesem ist ein bewegliches Ventilglied 64 geführt, das zwischen seinem der Führung dienenden Schaft 65 und seinem Ventilkegel 66 einen im Durchmesser kleineren Abschnitt 67 hat, mit einer Querbohrung 68, die eine Längsbohrung 69 schneidet. In der Längsbohrung 69 ist eine Drosselstelle 70 vorhanden.A valve body 63 is clamped between the end face of each connection nipple 60 and the base surface of the screw-in bore for the nipple 60 in the distributor piece 7 with sealing rings 61 and 62 in between. In this a movable valve member 64 is guided, which has a smaller diameter section 67 between its guide shaft 65 and its valve cone 66, with a transverse bore 68 which intersects a longitudinal bore 69. A throttle point 70 is present in the longitudinal bore 69.

Eine Schraubenfeder 72 stützt sich mit ihrem einen Ende gegen das bewegliche Ventilglied 64 ab und mit ihrem anderen Ende gegen eine Ringscheibe 73, die an einer Schulter des Nippels 60 anliegt und durch ihre Dicke die Vorspannung der Feder 72 und damit den Öffnungsdruck des beweglichen Ventilgliedes 64 bestimmt.A helical spring 72 is supported with its one end against the movable valve member 64 and with its other end against an annular disk 73, which rests against a shoulder of the nipple 60 and, through its thickness, the bias of the spring 72 and thus the opening pressure of the movable valve member 64 certainly.

In eine mit Gewinde versehene Auslaßöffnung 74 des Anschlußnippels 60 ist ein Drosselkörper 76 eingeschraubt, dessen Axialbohrung 77 eine Drosselstelle 78 aufweist, deren Querschnitt größer ist als der der Drosselstelle 70.A throttle body 76 is screwed into a threaded outlet opening 74 of the connection nipple 60 , the axial bore 77 of which has a throttle point 78, the cross section of which is larger than that of the throttle point 70.

An jeden Anschlußnippel 60 ist eine Leitung 16 angeschlossen, die zu einem Einspritzventil 19 führt, das in der Wand einer Saugleitung 20 einer nur teilweise dargestellten, mit Fremdzündung arbeitenden, achtzylindrigen Viertakt-Einspritzbrennkraftmaschine 21 eingeschraubt ist (Fig. 1).A line 16 is connected to each connection nipple 60 and leads to an injection valve 19, which is screwed into the wall of a suction line 20 of an eight-cylinder four-stroke internal combustion engine 21 operating with spark ignition (FIG. 1).

Das Saugrohr 20 der Brennkraftmaschine hat an seinen beiden Einlaßöffnungen je ein Luftfilter 22, seine acht Abzweigungen münden an Einlaßöffnungen 23 der Brennkraftmaschinenzylinder. Die Einlaßöffnungen 23 werden durch Einlaßventile 24 gesteuert. Die Lage der Einspritzventile 19 im Saugrohr ist so gewählt, daß der Kraftstoff unmittelbar vor die Ventil-e24 der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die Brennkraftmaschinenzylinder sind mit Ziffern I-VIII bezeichnet.The intake manifold 20 of the internal combustion engine has an air filter 22 at each of its two inlet openings, and its eight branches open into inlet openings 23 of the internal combustion engine cylinders. The inlet openings 23 are controlled by inlet valves 24. The position of the injection valves 19 in the intake manifold is selected so that the fuel is injected directly in front of the valve e24 of the internal combustion engine. The internal combustion engine cylinders are denoted by numbers I-VIII.

Bei jeder Umdrehung der mit halber Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine umlaufenden Nockenscheibe 3 fördert die Einspritzpumpe l achtmal in gleichen Abständen bei gleichbleibender Einstellung ihres nicht dargestellten Fördermengenverstellgliedes eine gleich große Menge Kraftstoff über die Leitung 6, das Verteilerstück 7 und die Zweigleitungen 16 zu den Einspritzventilen 19. With each revolution of the cam disk 3, which rotates at half the crankshaft speed of the internal combustion engine, the injection pump l delivers an equal amount of fuel eight times at equal intervals with the same setting of its delivery rate adjustment member, not shown, via the line 6, the distributor piece 7 and the branch lines 16 to the injection valves 19.

Durch die zu jeder Zweigleitung gehörenden Drosselstellen 70, 78 wird in jeder Zweigleitung insgesamt ein Druckabfa11 erzeugt, der bei kleinen Einspritzmengen etwa das 1,3fache des Öffnungsdruckes des zugehörigen Einspritzventils 19 sein sollte. Dadurch wird eine Aufteilung der bei jedem Kraftstofffördervorgang geförderten Kraftstoffmenge in acht gleiche Teile erzielt.The throttle points 70, 78 belonging to each branch line produce a total pressure drop in each branch line which, in the case of small injection quantities, should be approximately 1.3 times the opening pressure of the associated injection valve 19. As a result, the amount of fuel delivered during each fuel delivery process is divided into eight equal parts.

Bei geringer Kraftstoffmenge fließt jeder der Kraftstoffzweigströme durch beide Drosselste11en70 und 78. Der wesentliche Anteil des durch die Drosselvorrichtung erzeugten Druckabfalls wird dabei durch die erste Drosselstelle 70 bewirkt. Bei großer Kraftstoffmenge erzeugt die Drosselstelle 70 einen so starken Druckabfall, daß diese auf die Stirnfläche des beweglichen Ventilgliedes 64 wirkende und gegen die Kraft der Feder gerichtete Druckdifferenz das Ventilglied 64 von seinem Sitz abzuheben vermag. Der größte Teil jedes Kraftstoffzweigstromes fließt daher durch das geöffnete Ventil 63, 64 und umgeht die Drossel 70. Da der gesamte Kraftstoffzweigstrom jedoch durch die zweite Drosselstelle 78 fließt, wird auch in diesem Fall durch die Drosselvorrichtung insgesamt ein so starker Druckabfall erzeugt, daß eine genaue Aufteilung der gesamten von der Pumpe geförderten Kraftstoffmenge in acht gleiche Teile erzielt wird. Bei großer Kraftstoffmenge wird also der wesentliche Anteil des durch die Drosselvorrichtung erzeugten Druckabfalls durch die zweite Drosselstelle 78 bewirkt.When the amount of fuel is small, each of the branch fuel flows flows through both Drosselste11en70 and 78. The main part of the through the throttle device The pressure drop generated is brought about by the first throttle point 70. at large amount of fuel, the throttle point 70 generates such a strong pressure drop that that this acting on the end face of the movable valve member 64 and against the force of the spring directed pressure difference the valve member 64 from its seat able to take off. Most of each fuel branch stream therefore flows through it the open valve 63, 64 and bypasses the throttle 70. As all of the fuel branch flow however, flowing through the second throttle point 78 is also through in this case the throttle device as a whole produces such a strong pressure drop that an accurate The total amount of fuel delivered by the pump is divided into eight equal parts Parts is achieved. In the case of a large amount of fuel, the essential part will be of the pressure drop generated by the throttle device through the second throttle point 78 causes.

Die Drosselstellen 70 und 78 bewirken, daß die Kraftstoffmenge jedes Förderstoßes der Einspritzpumpe in acht gleich große Mengen aufgeteilt, jedem Einspritzventil also ein Achtel dieser Menge zugeführt wird. Die Einspritzventile 19 öffnen dabei und spritzen diese Kraftstoffmenge unmittelbar vor die Einlaßventile 24. Die Öffnungsdrücke aller acht Einspritzventile sind gleich groß, um auch die Drosselbohrungen 70 bzw. 78 gleich groß machen zu können. Es hat sich außerdem als vorteilhaft erwiesen, die Leitung 6 zwischen Pumpe 1 und Verteilerstück 7 etwa doppelt so lang wie die Leitungen 16 zwischen Verteilerstück 7 und Ventilen 19 zu wählen.The throttling points 70 and 78 have the effect that the fuel quantity of each delivery stroke of the injection pump is divided into eight equal quantities, that is to say one eighth of this quantity is fed to each injection valve. The injection valves 19 open and inject this amount of fuel directly in front of the inlet valves 24. The opening pressures of all eight injection valves are the same, so that the throttle bores 70 and 78 can also be made the same size. It has also proven to be advantageous to choose the line 6 between the pump 1 and the distributor piece 7 to be approximately twice as long as the lines 16 between the distributor piece 7 and the valves 19 .

Beim zweiten Ausführungsbeispiel (Fig.5) ist ein mit 79 bezeichnetes Verteilerstück mit einer mehrere Abschnitte mit verschiedenem Durchmesser aufweisenden Mittenbohrung versehen. In den mit 80 bezeichneten Abschnitt dieser Bohrung ist eine Zylinderbüchse 81 mit einem Schieber 82 eingesetzt. Dieser trägt an seinem einen. Ende einen Federteller 83. Eine Feder 84, die mit ihrem einen Ende an dem Federteller angreift, ist bestrebt, den Schieber 82 mit seinem anderem, kegelig ausgebildeten Ende auf eine kegelige Sitzfläche 85 in der Zylinderbüchse 81 zu drücken. Die Feder 84 stützt sich dabei an einen im Verteilerstück 79 eingeschraubten Nippel 86 ab, der mit einer Leckölauslaßöffnung 87 versehen ist und die Zylinderbüchse 81 über einen Dichtring 88 gegen eine Schulter der Mittenbohrung des Verteilerstücks 79 drückt.In the second exemplary embodiment (FIG. 5), a distributor piece designated 79 is provided with a central bore having a plurality of sections with different diameters. A cylinder liner 81 with a slide 82 is inserted into the section of this bore denoted by 80. This one carries on his one. End of a spring plate 83. A spring 84, one end of which engages the spring plate, endeavors to press the slide 82 with its other, conical end onto a conical seat surface 85 in the cylinder liner 81. The spring 84 is supported on a nipple 86 screwed into the distributor piece 79, which nipple is provided with a leakage oil outlet opening 87 and presses the cylinder liner 81 via a sealing ring 88 against a shoulder of the central bore of the distributor piece 79 .

Die Zylinderbüchse 81 hat eine Querbohrung 89, die in eine Ringnut 90 mündet. Die Ringnut steht in Verbindung mit acht Umgehungskanälen 93 im Verteilerstück 79, die in acht sternförmig angeordnete Auslaßkanäle 94 münden. Die Auslaßkanäle 94 erweitern sich stufenförmig nach außen. In einem mit Gewinde versehenen Abschnitt jedes Auslaßkanals ist ein Drosselkörper 95 eingeschraubt, dessen Längsbohrung eine Drosselstelle 96 aufweist. Im äußeren ebenfalls mit Gewinde versehenen Abschnitt jedes Auslaßkanals ist der Anschlußnippel 15 eingeschraubt. Zwischen der Stirnfläche jedes Anschlußnippels 15 und einer Schulter des Auslaßkanals ist eine zwischen zwei Dichringen 12 liegende, eine Drosselbohrung 18 aufweisende Scheibe 17 eingespannt.The cylinder liner 81 has a transverse bore 89 which opens into an annular groove 90. The annular groove is in connection with eight bypass channels 93 in the distributor piece 79, which open into eight outlet channels 94 arranged in a star shape. The outlet channels 94 widen outward in a stepped manner. A throttle body 95 , the longitudinal bore of which has a throttle point 96, is screwed into a threaded section of each outlet channel. The connection nipple 15 is screwed into the outer section of each outlet channel, which is also provided with a thread. Between the end face of each connection nipple 15 and a shoulder of the outlet channel, a disk 17 lying between two sealing rings 12 and having a throttle bore 18 is clamped.

In der gezeichneten Stellung des Schiebers 82 besteht keine Verbindung zwischen dem mit 98 bezeichneten Abschnitt der Mittenbohrung des Verteilerstückes 79 und denUmgehungskanälen93.Der gesamte von der Einspritzpumpe geförderte Kraftstoff fließt so lange durch die Drosselstellen 96 und 18 hindurch, bis der bei jedem Förderstoß vor den Drosselstellen 96 sich aufbauende Druck so groß geworden ist, daß er den Schieber 82 von seinem Sitz in der Zylinderbüchse 81 abzuheben vermag. Von da an fließt mit steigender Menge ein größer werdender Anteil des während eines Hubes der Einspritzpumpe geförderten Kraftstoffes über die Umgehungskanäle 93 und die Drosselstellen 18 zu den Auslaßnippeln 15 und zu den zu den Einspritzventilen führenden Leitungen 16. In the illustrated position of the spool 82, there is no connection between the 98 designated portion of the center bore of the manifold piece 79 and denUmgehungskanälen93.Der entire delivered by the injection pump fuel flows as long through the orifices 96 and 18 therethrough, until the in each conveying shock before the throttling points 96 the pressure building up has become so great that it is able to lift the slide 82 from its seat in the cylinder liner 81. From then on, as the amount increases, an increasing proportion of the fuel delivered during a stroke of the injection pump flows via the bypass channels 93 and the throttling points 18 to the outlet nipples 15 and to the lines 16 leading to the injection valves.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Fuel injection system for multi-cylinder, in particular more than three-cylinder, four-stroke internal combustion engines working with spark ignition, in which the injection into the intake manifold takes place directly in front of the inlet valves, with at least one intermittently working injection pump, the delivery line of which branches off, one at each of these Throttle point ("throttle device") containing branches an injection valve is connected to the movable valve member, in the direction of opening, the fuel pressure acts against a spring force, characterized by the pressure of the conveying means controlled by the pressure prevailing in front of the throttle device, which each of the individual throttle resistors and provided in the branch lines each, lower these resistances to the same extent as the conveying pressure increases.

2. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that each of the individual throttle devices has a member (64) which is loaded by the pressure of the conveying means prevailing in front of the throttling device and is movable against a spring force (72), which member (64) is dependent on its position caused by the pressure of the conveying means changes the flow resistance of the throttle device.

3. Fuel injection system according to claim 2, characterized in that each of the individual throttle devices has at least two throttle points (70, 78) connected one behind the other, one of which (70) is arranged in the valve body (64) of a check valve serving as a movable member (Fig. 3).

4. Fuel injection system according to claim 1, characterized in that 4a13 each of the individual Drosselvornichbungen has at least two choke points (96, 18) connected in series, with only a single movable member (82) having a bypass channel (93) for each of the first (96) , the series-connected Throttle points of all throttle devices. Simultaneously controls (Fig. 5). Documents considered: German Patent No. 485 464; British Patent No. 538,915; U.S. Patent No. 2,676,603.