DE1171203B

DE1171203B - Device for the pulsating supply of a substance capable of flowing into the compression chamber of a piston engine, in particular for supplying fuel to internal combustion engines

Info

Publication number: DE1171203B
Application number: DEM38257A
Authority: DE
Inventors: Michael May
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-07-25
Filing date: 1958-07-12
Publication date: 1964-05-27

Description

Einrichtung zum pulsierenden Zuführen eines strömungsfähigen Stoffes in den Kompressionsraum einer Kolbenmaschine, insbesondere zum Zuführen von Treibstoffen bei Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum pulsierenden Zuführen eines strömungsfähigen Stoffes in den Kompressionsraum einer Kolbenmaschine, insbesondere zum Zuführen von Treibstoffen bei Brennkraftmaschinen.Device for the pulsating supply of a flowable substance in the compression chamber of a piston engine, in particular for supplying fuels in internal combustion engines The invention relates to a device for pulsating Feeding a flowable substance into the compression chamber of a piston engine, in particular for supplying fuels to internal combustion engines.

Zum Einspritzen von flüssigen Treibstoffen in die Zylinder von Brennkraftmaschinen sind von der Nockenwelle der Maschine aus angetriebene Einspritzpumpen bekannt, die jeweils im richtigen Zeitpunkt eine der momentan verlangten Leistung der Maschine angepaßte Menge Treibstoff unter hohem Druck in die Einspritzdüse des betreffenden Zylinders fördern. Solche Einspritzpumpen sind verhältnismäßig kompliziert, teuer und störanfällig.For injecting liquid fuels into the cylinders of internal combustion engines injection pumps driven by the camshaft of the machine are known, the machine's currently required performance at the right time adjusted amount of fuel under high pressure in the injector of the concerned Promote cylinder. Such injection pumps are relatively complicated and expensive and prone to failure.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung kommt mit einem bedeutend einfacheren Druckerzeuger aus, der den in den Kompressionsraum einzubringenden Stoff auf einen wenigstens annähernd konstanten Druck bringt, welcher zwar höher ist als der Mittelwert des während eines Arbeitszyklus im Kompressionsraum herrschenden Druckes, aber bei weitem nicht so hoch wie der momentane Höchstwert des von einer bekannten Einspritzpumpe erzeugten Druckes. Die erfindungsgemäße Einrichtung weist ferner mindestens einen in den Kompressionsraum einmündenden Einlaßkanal für den zuzuführenden Stoff und ein über diesen Einlaßkanal mit dem Kompressionsraum in Verbindung stehendes und durch die Druckänderungen im Kompressionsraum in Schwingung versetztes Schwingungssystem auf, dessen Schwingung bezüglich den Druckänderungen im Kompressionsraum infolge der Länge des Einlaßkanals, der Reibung im Einlaßkanal und der Massenträgheit zeitlich phasenverzögert ist.The device according to the invention comes with a significantly simpler one Pressure generator from which the substance to be introduced into the compression chamber on a brings at least approximately constant pressure, which is higher than the mean value the pressure prevailing in the compression chamber during a work cycle, but at nowhere near as high as the current maximum value of a known injection pump generated pressure. The device according to the invention also has at least one inlet channel for the substance to be supplied and opening into the compression chamber one communicating with the compression space via this inlet channel and Vibration system set in vibration by the pressure changes in the compression chamber on, its oscillation with respect to the pressure changes in the compression chamber as a result the length of the inlet channel, the friction in the inlet channel and the inertia over time is phase delayed.

Auch bei dieser Ausbildung wird der Durchtritt des strömungsfähigen Stoffes vom Druckerzeuger zum Kompressionsraum durch die Druckdifferenz im Druckerzeuger und im Kompressionsraum bewirkt; aber das Schwingungssystem steuert den Durchtritt derart, daß er nicht genau dann erfolgt, wenn im Kompressionsraum der Druck niedriger ist als im Druckerzeuger, sondern später. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß der Durchtritt des strömungsfähigen Stoffes in den Kompressionsraum jeweils erst beginnt, wenn der Druck im Kompressionsraum seinen niedrigsten Wert durchlaufen hat und wieder zu steigen beginnt. Im Falle einer Brennkraftmaschine erfolgt also das Einspritzen von Brennstoff erst, wenn der Auslaßvorgang beendet ist.In this training too, the passage of the flowable Substance from the pressure generator to the compression chamber due to the pressure difference in the pressure generator and effected in the compression space; but the vibration system controls the passage in such a way that it does not take place exactly when the pressure in the compression chamber is lower is than in the pressure generator, but later. In this way it can be achieved that the passage of the flowable substance into the compression space only in each case starts when the pressure in the compression chamber has passed its lowest value has and begins to rise again. So in the case of an internal combustion engine the injection of fuel only after the discharge process has ended.

Es ist zwar bekannt, die im Kurbelgehäuse einer Kolbenmaschine herrschenden Druckänderungen zum Bespritzen der beweglichen Kurbelteile mit Öl heranzuziehen. Zu diesem Zweck ist im Kurbelgehäuse ein kleinerer Hilfsraum abgeteilt, der mit dem übrigen Kurbelgehäuse durch eine unter dem Ölspiegel liegenden Öffnung verbunden ist. Durch diese Öffnung wird unter dem Einfluß der Druckänderungen Öl aus dem Hauptraum in den Hilfsraum gepreßt und dann wieder zurückbewegt, wobei ein Teil des Öls an die zu schmierenden Maschinenteile gespritzt wird. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Einrichtung ist bezüglich der Druckabnahme im Hauptraum eine Verzögerung des Rückflusses von Öl aus dem Hilfsraum in den Hauptraum weder beabsichtigt, noch in nennenswertem Ausmaß erreicht; wegen des Fehlens eines Druckerzeugers herrscht im Hilfsraum der gleiche mittlere Druck wie im Hauptraum, und es erfolgt keine Ölzufuhr von außen. Die bekannte Einrichtung wäre beispielsweise zum Zuführen von Treibstoffen in den Verbrennungsraum einer Kolbenmaschine gänzlich ungeeignet.It is known to use the pressure changes prevailing in the crankcase of a piston engine to spray the moving crank parts with oil . For this purpose, a smaller auxiliary space is partitioned off in the crankcase, which is connected to the rest of the crankcase through an opening located below the oil level. Under the influence of the pressure changes, oil is pressed through this opening from the main space into the auxiliary space and then moved back again, with part of the oil being sprayed onto the machine parts to be lubricated. In contrast to the device according to the invention, with regard to the pressure decrease in the main space, a delay in the return flow of oil from the auxiliary space into the main space is neither intended nor achieved to a significant extent; Due to the lack of a pressure generator, the mean pressure in the auxiliary room is the same as in the main room, and there is no external oil supply. The known device would be completely unsuitable, for example, for feeding fuels into the combustion chamber of a piston engine.

Es ist auch bekannt, mittels der im Kompressionsraum von Kolbenmaschinen auftretenden Druckänderungen das Einführen von Brennstoff in den Verbrennungsraum zu steuern.It is also known by means of the in the compression chamber of piston engines occurring pressure changes the introduction of fuel into the combustion chamber to control.

Es ist bei einem Kurbelkastenmotor bekannt, die im Kurbelkasten vom Kolben vorkomprimierte Luft dazu zu verwenden, eine gewisse Brennstoffmenge mittels eines Strahlapparates in einen an die vom Kolben gesteuerte Einlaßöffnung zum Verbrennungsraum anschließenden Übergangskanal erst dann mitzureißen, nachdem bereits ein Teil der vorkomprimierten Luft als Spülluft in den Verbrennungsraum eingedrungen ist. Bei diesem Steuerungsprinzip erfolgt ein wechselseitiges Hin- und Herströmen zwischen zwei mit vorkomprimierter Luft gefüllten Räumen infolge der jeweils vorhandenen Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen. Ein Hin- und Herströmen zwischen den beiden Räumen unter Mitreißen des Brennstoffes in einer Strömungsrichtung erfolgt somit beim Auftreten einer Druckdifferenz, wobei die Bewegung des Kolbens zur Steuerung dieser Druckdifferenz herangezogen wird. Dagegen wird beim Erfindungsgegenstand die Masse des Schwingungssystems durch den Druck im Kompressionsraum der Maschine in Richtung von diesem weg beschleunigt und schwingt infolge ihrer kinetischen Energie in Richtung auf den Kompressionsraum zurück mit einer Phasenverschiebung, die sich im wesentlichen aus dem entsprechend bemessenen Durchströmwiderstand im Einlaßkanal ergibt. Beim Erfindungsgegenstand wird damit nicht unmittelbar die Stellung des Kolbens zur Steuerung der Brennstoffzuführung verwendet, sondern die Steuerung der Brennstoffzuführung erfolgt durch das sich ausbildende Schwingungssystem, bestehend aus Masse und elastischer Rückholkraft, das über den als Kapillare ausgebildeten Einlaßkanal durch den Druck im Maschinenzylinder erregt wird.It is known in a crankcase engine that is in the crankcase from Piston pre-compressed air to use a certain amount of fuel by means of a jet device into an inlet opening controlled by the piston to drag the connecting duct to the combustion chamber only after already part of the pre-compressed air as scavenging air in the combustion chamber has penetrated. With this control principle there is a reciprocal and flowing between two spaces filled with pre-compressed air as a result the respective existing pressure difference between the two rooms. A back and forth Stream between the two rooms with the fuel being carried away in one The direction of flow thus occurs when a pressure difference occurs, with the movement of the piston is used to control this pressure difference. Against it will in the subject matter of the invention, the mass of the vibration system due to the pressure in the compression chamber the machine accelerates in the direction away from this and oscillates as a result of it kinetic energy in the direction of the compression space back with a phase shift, which is essentially based on the correspondingly dimensioned flow resistance in Inlet port results. In the case of the subject matter of the invention, the position is not directly related of the piston is used to control the fuel supply, but the control the fuel supply takes place through the developing oscillation system, consisting from mass and elastic return force, which is designed as a capillary Inlet channel is excited by the pressure in the machine cylinder.

Es sind weiterhin noch vom Kompressionsdruck angetriebene Einspritzpumpen mit Differentialkolben (Archaouloff-System) bekannt. Der vom Kompressionsdruck belastete Differentialkolben dient dabei zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung. Es ist hierbei bekannt, die Einspritzpumpe mittels eines Nokkenantriebes zu betätigen, wodurch Federn vorgespannt werden, die dann bei entsprechendem Kompressionsdruck stoßartig entspannt werden, wodurch der Kraftstoff stoßartig in den Verbrennungsraum eingespritzt wird.There are still injection pumps driven by compression pressure known with differential piston (Archaouloff system). The one burdened by the compression pressure The differential piston is used to control the fuel injection. It is known to operate the injection pump by means of a cam drive, whereby springs are pretensioned, which then under the corresponding compression pressure be relaxed abruptly, whereby the fuel abruptly into the combustion chamber is injected.

Es ist weiterhin bekannt, den Verbrennungsdruck zum Vorspannen einer Feder und zum Ansaugen einer Brennstoffmenge in eine Einspritzpumpe zu benutzen. Beim Unterdruck im Verbrennungsraum während des Ansaugvorganges wird dann die vorgespannte Feder entspannt und spritzt über einen Förderkolben die vorher angesaugte Brennstoffmenge in den Verbrennungsraum. Bei dieser Vorrichtung ist somit wieder ein gesteuerter Förderkolben zum Einspritzen des Brennstoffes notwendig.It is also known, the combustion pressure for biasing a Spring and to use for sucking a quantity of fuel into an injection pump. In the case of negative pressure in the combustion chamber during the intake process, the pre-tensioned The spring relaxes and injects the previously sucked in fuel through a delivery piston into the combustion chamber. This device is therefore again a controlled one Delivery piston necessary for injecting the fuel.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in welcher rein beispielsweise einige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung veranschaulicht sind, und an Hand welcher nachstehend das Verfahren gemäß der Erfindung beispielsweise erläutert wird.Further features of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawing, in which purely by way of example some embodiments the device according to the invention are illustrated, and on the basis of which below the method according to the invention is exemplified.

F i g. 1 zeigt im Schnitt eine Zweitakt-Kolben-Brennkraftmaschine mit zugehöriger, nur schematisch dargestellter Einrichtung zum Einspritzen eines flüssigen Treibstoffes in den dargestellten Verbrennungsraum der Maschine; F i g. 2 zeigt, teils in Ansicht und teils im axialen Schnitt, ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einzelheit der Einrichtung; F i g. 3 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel derselben Einzelheit im axialen Schnitt dar; F i g. 4 ist die analoge Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der gleichen Einzelheit, und F i g. 5 zeigt einen Teil des gleichen Gegenstandes in Ansicht von links in F i g. 4.F i g. 1 shows in section a two-stroke piston internal combustion engine with an associated device, shown only schematically, for injecting a liquid fuel in the illustrated combustion chamber of the engine; F i g. 2 shows, partly in view and partly in axial section, a second exemplary embodiment a detail of the facility; F i g. 3 shows a third embodiment the same detail in axial section; F i g. 4 is the analogous representation of a fourth embodiment of the same detail, and FIG. 5 shows one Part of the same object in a view from the left in FIG. 4th

Gemäß F i g. 1 ist in einem nur schematisch dargestellten Zylinder 11 ein Kolben 12 axial verschiebbar geführt, der in üblicher Weise mittels eines Pleuels 13 mit einer Kurbelwelle 14 in Verbindung steht. In das Kurbelgehäuse 15 mündet ein Lufteinlaßrohr 16 ein, in welchem eine verstellbare Drosselklappe 17 und ein Unterdruckfühler 18 angeordnet sind. Ein Überströmkanal 19 leitet die bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 12 im Kurbelgehäuse 15 komprimierte Luft in den Verbrennungsraum 20 des Zylinders 11, wenn der Kolben 12 seine untere Totpunktlage durchläuft. Etwa zur gleichen Zeit gibt der Kolben 12 auch die Mündung einer Auspuffleitung 21 frei. Im Kopf des Zylinders 11 befinden sich eine Zündkerze 22 und eine Einlaßöffnung 23 für flüssigen Treibstoff.According to FIG. 1, a piston 12 is guided in an axially displaceable manner in a cylinder 11 , which is only shown schematically and which is connected to a crankshaft 14 in the usual way by means of a connecting rod 13. An air inlet pipe 16 opens into the crankcase 15, in which an adjustable throttle valve 17 and a vacuum sensor 18 are arranged. An overflow channel 19 guides the air compressed in the downward movement of the piston 12 in the crankcase 15 into the combustion chamber 20 of the cylinder 11 when the piston 12 passes through its bottom dead center position. At about the same time, the piston 12 also releases the mouth of an exhaust line 21 . In the head of the cylinder 11 there is a spark plug 22 and an inlet port 23 for liquid fuel.

Die Einlaßöffnung 23 ist die Mündung eines Einlaßkanals 24, welcher den Verbrennungsraum 20 dauernd mit einem Schwingungsraum 25 verbindet, dessen Durchmesser beträchtlich größer ist als derjenige des Einlaßkanals 24. Sowohl der Einlaßkanal 24 als auch der Schwingungsraum 25 sind in einem Gehäuse 26 angeordnet, das am Zylinderkopf lösbar befestigt ist. Nach oben ist das Gehäuse 26 durch einen Schraubstopfen 27 abgeschlossen. In den Schwingungsraum 25 mündet eine Treibstoffleitung 28 ein. Im Schwingungsraum 25 befindet sich ein Quantum flüssigen Treibstoffes, über dessen Spiegel ein Gaspolster 29, beispielsweise ein Luftpolster, vorhanden ist, das wegen der Kompressibilität der Gase elastisch nachgiebig ist. Die im Raum 25 vorhandene Treibstoffmenge und das Gaspolster 29 bilden zusammen ein stark gedämpftes, praktisch aperiodisches Schwingungssystem, das durch den Einlaßkanal 24 hindurch mittels der periodischen Druckänderungen im Verbrennungsraum 20 zu Schwingungen angeregt wird. Die Dämpfung des Schwingungssystems wird hauptsächlich durch den engen Kanal 24 bewirkt.The inlet opening 23 is the mouth of an inlet channel 24 which permanently connects the combustion chamber 20 with a vibration chamber 25, the diameter of which is considerably larger than that of the inlet channel 24. Both the inlet channel 24 and the vibration chamber 25 are arranged in a housing 26 which is located on the Cylinder head is releasably attached. The housing 26 is closed at the top by a screw plug 27. A fuel line 28 opens into the vibration chamber 25. In the oscillation space 25 there is a quantity of liquid fuel, above the level of which a gas cushion 29, for example an air cushion, is present, which is elastically flexible because of the compressibility of the gases. The amount of fuel in the space 25 and the gas cushion 29 together form a strongly damped, practically aperiodic oscillation system which is excited to oscillate through the inlet duct 24 by means of the periodic pressure changes in the combustion chamber 20. The damping of the vibration system is mainly caused by the narrow channel 24.

Der flüssige Treibstoff gelangt aus einem Vorratsbehälter 31 zu einem Filter 32 und dann zu einer Pumpe 33, die vorzugsweise kontinuierlich arbeitet und den Treibstoff auf einen wenigstens annähernd konstanten Druck bringt, der höher ist als der Mittelwert des im Verbrennungsraum 20 bei maximalem Drehmoment der Brennkraftmaschine herrschenden Druckes. An die Druckseite der Pumpe 33 ist ein Druckausgleichorgan 34 angeschlossen, welches beispielsweise mittels eines Luftpolsters möglicherweise auftretende Druckstöße aufzufangen und auszugleichen vermag. Über ein einstellbares Rücklaufventil 35 ist das Druckausgleichorgan 34 auch mit der Saugseite der Pumpe 33 in Verbindung, damit von der Pumpe 33 möglicherweise zuviel geförderte Flüssigkeitsmengen auf die Saugseite zurückfließen können. Die Druckseite der Pumpe 33 ist ferner mit einem Druckreduzierorgan 36 verbunden, das zur Leistungsregulierung der Brennkraftmaschine verstellbar ist. Von dem Organ 36 gelangt der Treibstoff in die bereits erwähnte Leitung 28, an die gewünschtenfalls ein Kontrollmanometer 37 angeschlossen ist. Mit 38 ist ein schematisch angedeuteter Verteiler bezeichnet, von welchem der Treibstoff auch zu anderen Zylindern der Brennkraftmaschine gelangt, sofern es sich um eine mehrzylindrige Maschine handelt. Zwischen dem Verteiler 38 und dem Gehäuse 26 ist an die Treibstoffleitung 28 ein Druckausgleichorgan 39 angeschlossen, das z. B. ein Luftpolster enthält.The liquid fuel passes from a reservoir 31 to a filter 32 and then to a pump 33, which preferably operates continuously and brings the fuel to an at least approximately constant pressure that is higher than the mean value in the combustion chamber 20 at the maximum torque of the internal combustion engine Pressure. A pressure equalization element 34 is connected to the pressure side of the pump 33 and is able to absorb and equalize any pressure surges that may occur, for example by means of an air cushion. The pressure equalizing element 34 is also connected to the suction side of the pump 33 via an adjustable return valve 35, so that excess amounts of liquid possibly conveyed by the pump 33 can flow back to the suction side. The pressure side of the pump 33 is also connected to a pressure reducing element 36 which can be adjusted to regulate the power of the internal combustion engine. From the organ 36 the fuel reaches the already mentioned line 28, to which a control manometer 37 is connected if desired. A schematically indicated distributor is denoted by 38, from which the fuel also reaches other cylinders of the internal combustion engine, provided that it is a multi-cylinder machine. Between the distributor 38 and the housing 26, a pressure compensation element 39 is connected to the fuel line 28, which z. B. contains an air cushion.

Wie mit strichpunktierten Linien angedeutet ist, steht ein Pedal 41 sowohl mit dem veränderlichen Druckreduzierorgan 36 als auch mit der Drosselklappe 17 in Wirkungsverbindung. Das Organ 36 ist aber auch in automatischer Steuerabhängigkeit von dem Unterdruckfühler 18 und/oder von der Drehzahl der Kurbelwelle 14, wie ebenfalls mit strichpunktierten Linien angedeutet ist.As indicated by dash-dotted lines, there is a pedal 41 both with the variable pressure reducing element 36 and with the throttle valve 17 in effect connection. The organ 36 is also automatically dependent on tax from the vacuum sensor 18 and / or from the speed of the crankshaft 14, as well is indicated with dash-dotted lines.

Die beschriebene Einrichtung zum Einspritzen von Treibstoff in den Verbrennungsraum 20 arbeitet nach folgendem Verfahren: Mit Hilfe der Elemente 33 bis 36 und 39 wird in der Treibstoffleitung 28 ein wenigstens annähernd konstanter Druck erzeugt, der am Manometer 37 kontrolliert werden kann. Das Luftpolster 29 im Schwingungsraum 25 ist im Mittel stets etwas komprimiert. Die periodischen Druckwechsel im Verbrennungsraum 20 wirken durch den Einlaßkanal 24 hindurch auch auf die im Schwingungsraum 25 vorhandene Treibstoffmenge ein, so daß diese unter Abstützung gegen das Luftpolster 29 im Schwingungsraum 25 und teils auch in dem Kanal 24 mit der Arbeitsfrequenz des Kolbens 12 auf und ab schwingt, jedoch mit einer gewissen Verzögerung bzw. Phasenverschiebung gegenüber den Kolbenbewegungen. Die zeitliche Verzögerung bzw. Phasenverschiebung des Schwingungsgebildes gegenüber dem momentanen Druck im Zylinder wird hauptsächlich durch Drosselwirkung des verhältnismäßig engen Kanals 24 erreicht und ist bestimmt durch die Querschnittsfläche, die Länge und die Oberflächeneigenschaften des Kanals 24 sowie durch die Federkonstante des nachgiebigen Polsters 29.The device described for injecting fuel into the combustion chamber 20 operates according to the following method: With the aid of elements 33 to 36 and 39, an at least approximately constant pressure is generated in the fuel line 28, which pressure can be checked on the manometer 37. The air cushion 29 in the vibration space 25 is always somewhat compressed on average. The periodic pressure changes in the combustion chamber 20 also act through the inlet channel 24 on the amount of fuel present in the vibration chamber 25, so that it rises and falls with the support against the air cushion 29 in the vibration chamber 25 and partly also in the channel 24 at the working frequency of the piston 12 oscillates, but with a certain delay or phase shift with respect to the piston movements. The time lag or phase shift of the oscillating structure compared to the current pressure in the cylinder is mainly achieved by the throttling effect of the relatively narrow channel 24 and is determined by the cross-sectional area, the length and the surface properties of the channel 24 as well as by the spring constant of the flexible pad 29.

Wenn der Kolben 12 während einer im Raum 20 stattfindenden Verbrennung beginnt, sich nach unten zu bewegen, herrscht im Raum 20 der höchste momentane Druck. Dieser treibt mit einer gewissen Verzögerung den flüssigen Treibstoff im Kanal 24 und im Schwingungsraum 25 nach oben, wobei das Luftpolster 29 stark komprimiert wird. Der Durchmesser des Einlaßkanals 24 ist so klein bemessen, daß keine Gasblasen neben dem Treibstoff durch diesen Kanal 24 hindurchtreten können. Während der Kolben 12 seine untere Totpunktlage durchläuft und der Druck im Verbrennungsraum 20 demzufolge auf ein nur wenig über dem Atmosphärendruck liegendes Minimum absinkt, bewegt sich der flüssige Treibstoff im Schwingungsraum 25 wegen seiner Massenträgheit immer noch nach oben. Erst wenn der Kolben 12 seine Aufwärtsbewegung angetreten und die Mündungen des überströmkanals 19 und der Auspuffleitung 21 geschlossen hat, dehnt sich das komprimierte Luftpolster 29 wieder aus, wobei der Treibstoff im Schwingungsraum 25 nach unten bewegt wird. Infolge Massenträgheit schwingt der Treibstoff im Schwingungsraum 25 über jene Lage hinaus, die dem mittleren Druck des Luftpolsters 29 entspricht. Dabei tritt eine gewisse Menge des Treibstoffes durch die Einlaßöffnung 23 hindurch in den Verbrennungsraum 20, wo der Treibstoff in der komprimierten Luft verteilt und mit derselben vermischt wird. Aus der Leitung 28 strömt neuer Treibstoff in den Schwingungsraum 25 nach. Wenn der Kolben 12 die obere Totpunktlage durchläuft, erfolgt die Zündung des Treibstoff-Luft-Gemisches mit Hilfe der Zündkerze 22, wonach sich die beschriebenen Vorgänge wiederholen.When the piston 12 begins to move downward during a combustion taking place in space 20, space 20 has the highest instantaneous pressure. With a certain delay, this drives the liquid fuel in the channel 24 and in the vibration chamber 25 upwards, the air cushion 29 being strongly compressed. The diameter of the inlet channel 24 is so small that no gas bubbles besides the fuel can pass through this channel 24. While the piston 12 passes through its bottom dead center position and the pressure in the combustion chamber 20 consequently drops to a minimum that is only slightly above atmospheric pressure, the liquid fuel in the oscillation chamber 25 is still moving upwards because of its inertia. Only when the piston 12 has started its upward movement and has closed the mouths of the overflow channel 19 and the exhaust line 21 does the compressed air cushion 29 expand again, the fuel in the oscillation chamber 25 being moved downward. As a result of mass inertia, the fuel swings in the oscillation space 25 beyond that position which corresponds to the mean pressure of the air cushion 29. In this case, a certain amount of the fuel passes through the inlet opening 23 into the combustion chamber 20, where the fuel is distributed in the compressed air and mixed with the same. New fuel flows from the line 28 into the vibration chamber 25. When the piston 12 passes through the top dead center position, the fuel-air mixture is ignited with the aid of the spark plug 22, after which the processes described are repeated.

Das Druckausgleichorgan 39 verhindert eine Rückwirkung der Druckschwankungen im Schwingungsraum 25 auf die vom Verteiler 38 zu den anderen Zylindern der Brennkraftmaschine führenden Treibstoffleitungen 28. Zum gleichen Zweck können die Treibstoffleitungen 28 selbst eine Drosselwirkung aufweisen, indem diese Leitungen mehrere hintereinander angeordnete Querschnittsverengungen und -erweiterungen aufweisen. Mit Vorteil kann auch eine Verengung an der Einmündung der Leitung 28 in den Raum 25 vorhanden sein.The pressure compensation element 39 prevents the pressure fluctuations from reacting in the oscillation chamber 25 to that of the distributor 38 to the other cylinders of the internal combustion engine leading fuel lines 28. For the same purpose, the fuel lines 28 themselves have a throttling effect in that these lines have several one behind the other have arranged cross-sectional constrictions and widenings. Can with advantage there may also be a constriction at the confluence of the line 28 into the space 25.

Durch Verstellen des Pedals 41 läßt sich die Leistung der Brenakraftmaschine regulieren, wobei sowohl das Druckreduzierorgan 36 als auch die Drosselklappe 17 verstellt werden. Ein größerer Druck in der Treibstoffleitung 28 bewirkt, daß in jedem Arbeitszyklus des Kolbens 12 eine größere Menge Treibstoff in den Verbrennungsraum 20 eingespritzt wird.By adjusting the pedal 41, the power of the Brenak engine can be regulated, both the pressure reducing element 36 and the throttle valve 17 being adjusted. A greater pressure in the fuel line 28 causes a greater amount of fuel to be injected into the combustion chamber 20 in each operating cycle of the piston 12.

Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist, daß der Treibstoff nach dem Verlassen des Druckreduzierorgans 36 keinen so hohen Druck aufweisen muß, wie er in den bisher üblichen Einspritzpumpen jeweils momentan erzeugt werden mußte. Es genügt, wenn der Druck des Treibstoffes in der Leitung 28 verhältnismäßig wenig über dem Mittelwert des Druckes im Verbrennungsraum 20 liegt. Das Einspritzen von Treibstoff in den Verbrennungsraum 20 erfolgt zwar unter einem höheren Druck, der sich zusammensetzt aus der Summe des Druckes in der Treibstoffleitung 28 und des Druckes, welcher sich aus der kinetischen Energie des Schwingungssystems im Schwingungsraum 25 ergibt.One advantage of the method described is that, after leaving the pressure reducing element 36, the fuel does not have to have as high a pressure as it had to be generated at the moment in the injection pumps customary up to now. It is sufficient if the pressure of the fuel in the line 28 is relatively little above the mean value of the pressure in the combustion chamber 20. The injection of fuel into the combustion chamber 20 takes place under a higher pressure, which is made up of the sum of the pressure in the fuel line 28 and the pressure that results from the kinetic energy of the oscillation system in the oscillation chamber 25.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens und der beschriebenen Einrichtung liegt darin, daß eine Einspritzpumpe der bisherigen, verhältnismäßig komplizierten Bauart nicht benötigt wird und daß durch Nocken gesteuerte Ventile und Druckkolben wegfallen.Another advantage of the method and the device described is that an injection pump of the previous, relatively complicated Type of construction is not required and that valves and pressure pistons controlled by cams fall away.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist der Einlaßkanal 24 in einem Einsatznippel 45 angeordnet, der lösbar und auswechselbar in ein Gehäuse 26a eingesetzt ist, das mit Hilfe eines Gewindeteils 46 lösbar in den nicht dargestellten Zylinderkopf eingeschraubt ist. Von oben her ist in das Gehäuse 26a ein Schraubenzapfen 27a eingesetzt, der eine axiale Bohrung 47 und mindestens eine radiale Bohrung 48 aufweist. Zwischen dem oberen Stirnende des Gehäuses 26 a und dem Kopf des Schraubenzapfens 27 a befindet sich, unter Zwischenschaltung von Dichtungsringen 49, ein Ring 50 mit einer gegen innen offenen Umfangsnut 51, die mit der radialen Bohrung 48 in Verbindung steht. Der Ring 50 weist einen Anschlußnippel 52 für die Treibstoffleitung 28 auf. Der Treibstoff gelangt durch die Nut 51, die radiale Bohrung 48 und die axiale Bohrung 47 in den Schwingungsraum 25 des Gehäuses 26a. Zwischen dem Spiegel des Treibstoffes und dem Schraubenzapfen 27a befindet sich wiederum das Luftpolster 29, das hier einen verjüngten Fortsatz des Schraubenzapfens 27a umgibt. Die Wirkungsweise ist gleich wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1. Der hauptsächliche Vorteil gegenüber F i g. 1 liegt in der Auswechselbarkeit des den Einlaßkana124 aufweisenden Nippels 45. Es ist daher möglich, den Einlaßkanal 24 in seinem Durchmesser und in seiner Länge zu wählen in Anpassung an den verwendeten Treibstoff und die mittlere Drehzahl der Brennkraftmaschine. Durchmesser und Länge sowie Oberflächenbeschaffenheit des Einlaßkanals 24 können gegebenenfalls mit Vorteil so bemessen sein, daß der Kanal 24 eine Resonanzleitung für die Druckwechselfrequenz im Verbrennungsraum 20 darstellt.In the embodiment according to FIG. 2, the inlet channel 24 is arranged in an insert nipple 45 which is detachably and exchangeably inserted into a housing 26a which is screwed detachably into the cylinder head (not shown) with the aid of a threaded part 46. A screw pin 27a, which has an axial bore 47 and at least one radial bore 48, is inserted into the housing 26a from above. Between the upper end of the housing 26 a and the head of the screw pin 27 a is, with the interposition of sealing rings 49, a ring 50 with a circumferential groove 51 open towards the inside, which is in communication with the radial bore 48. The ring 50 has a connection nipple 52 for the fuel line 28. The fuel passes through the groove 51, the radial bore 48 and the axial bore 47 into the vibration chamber 25 of the housing 26a. Between the level of the fuel and the screw pin 27a there is again the air cushion 29, which here surrounds a tapered extension of the screw pin 27a. The mode of operation is the same as in the exemplary embodiment according to FIG. 1. The main advantage over FIG. 1 lies in the interchangeability of the nipple 45 having the inlet channel 124. It is therefore possible to select the inlet channel 24 in terms of its diameter and length to match the fuel used and the average speed of the internal combustion engine. The diameter and length as well as the surface properties of the inlet channel 24 can, if necessary, advantageously be dimensioned in such a way that the channel 24 represents a resonance line for the pressure alternation frequency in the combustion chamber 20.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 weist das Gehäuse 26 b an Stelle eines Gewindeteiles 46 einen Flansch 55 auf, der mit Hilfe nicht dargestellter Schraubenbolzen mit dem Zylinderkopf verbunden wird. Die Treibstoffleitung 28 ist mittels eines Nippels 52 seitlich an das Gehäuse 26b angeschlossen, dessen oberes Ende mit Hilfe eines Schraubenstopfens 27 b verschlossen ist. Der Innenraum 25 des Gehäuses 26 b enthält eine eingeschraubte Trennwand 56, die sich zwischen dem Spiegel des Treibstoffes und dem Schraubenstopfen 27b befindet und eine verhältnismäßig enge Durchtrittsöffnung 57 aufweist. Diese bildet eine zusätzliche Dämpfung für das Luftpolster 29, das sich beiderseits der Trennwand 56 befindet. Die Durchtrittsöffnung 57 setzt der durchströmenden Luft einen Widerstand entgegen, so daß die Verdichtung bzw. die Ausdehnung der zwischen der Trennwand 56 und dem Schraubenstopfen 27 6 vorhandenen Luft mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung erfolgt. Der Einlaßöfinung 23 ist ein Absperrorgan 58 zugeordnet, das an einer den Kanal 24 durchsetzenden, mit Längsnuten versehenen Spindel 59 vorhanden ist, welche unter dem Einiluß einer im Schwingungsraum 25 untergebrachten Druckfeder 60 steht. Die Feder 60 ist bestrebt, das Absperrorgan 58 in Schließlage zu halten. Die Elemente 58 bis 60 bilden Teile des Schwingungssystems, welches durch die Druckänderungen im Verbrennungsraum 20 zu Schwingungen angeregt wird. Während der Einspritzung von Treibstoff wird das Absperrorgan 58 unter der Druckwirkung des Treibstoffes selbsttätig geöffnet, aber erst, wenn der Treibstoffdruck einen die Wirkung der Feder 60 überwindenden Minimalwert erreicht hat. Während der Verbrennung im Raum 20 geht das Absperrorgan 58 selbsttätig wieder in die Schließlage, nachdem die im Schwingungsraum 25 vorhandene Treibstoffmenge bereits wieder einen nach oben gerichteten Impuls erhalten hat. Während jeder Druckwechselperiode im Verbrennungsraum 20 geht daher das Absperrorgan 58 einmal in die Offenlage. Das Organ 58 bewirkt, daß der Treibstoff nur mit höherem Druck und mit größerer Geschwindigkeit durch die Einlaßöffnung 23 in den Verbrennungsraum eingespritzt und besser verteilt wird.In the embodiment according to FIG. 3, the housing 26b has, instead of a threaded part 46, a flange 55 which is connected to the cylinder head with the aid of screw bolts (not shown). The fuel line 28 is connected laterally to the housing 26b by means of a nipple 52, the upper end of which is closed by means of a screw plug 27b. The interior space 25 of the housing 26b contains a screwed-in partition 56 which is located between the level of the fuel and the screw plug 27b and has a relatively narrow passage opening 57. This forms additional damping for the air cushion 29, which is located on both sides of the partition 56. The passage opening 57 opposes a resistance to the air flowing through, so that the compression or expansion of the air present between the partition 56 and the screw plug 27 6 takes place with a certain time delay. The inlet opening 23 is assigned a shut-off element 58 which is provided on a spindle 59 which extends through the channel 24 and is provided with longitudinal grooves and which is under the influence of a compression spring 60 accommodated in the oscillation chamber 25. The spring 60 tries to keep the shut-off element 58 in the closed position. The elements 58 to 60 form parts of the vibration system, which is excited to vibrate by the pressure changes in the combustion chamber 20. During the injection of fuel, the shut-off element 58 is automatically opened under the pressure action of the fuel, but only when the fuel pressure has reached a minimum value which overcomes the action of the spring 60. During the combustion in space 20, shut-off element 58 automatically returns to the closed position after the amount of fuel present in oscillation space 25 has already received an upward impulse. During each pressure change period in the combustion chamber 20 , the shut-off element 58 therefore goes into the open position once. The element 58 has the effect that the fuel is injected through the inlet opening 23 into the combustion chamber only at a higher pressure and at a greater speed and is better distributed.

Eine ähnliche Wirkung läßt sich bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante in an sich bekannter Weise dadurch erreichen, daß man die Einlaßöffnung mit Hilfe der konischen Spitze einer axial verstellbaren Spindel auf ein gewünschtes Maß verkleinert, wodurch ebenfalls die Durchfiußgeschwindigkeit des Treibstoffes erhöht und auch der Spritzwinkel verstellt werden kann.A similar effect can be seen in an embodiment variant which is not shown achieve in a manner known per se by the fact that the inlet opening with the help the conical tip of an axially adjustable spindle reduced to a desired size, which also increases the flow rate of the fuel and also the spray angle can be adjusted.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 und 5 weist ein Gehäuse 26 c auf, das mit Hilfe eines Flansches 55c seitlich am Zylinderkopf angebracht wird. Es sind zwei waagerecht verlaufende Einlaßkanäle 24a und 24b vorhanden, die je eine in den Verbrennungsraum 20 mündende Einlaßöffnung 23 a bzw. 23 b aufweisen. Der Hohlraum 25 des Gehäuses 26e ist oben durch den Schraubstopfen 27 verschlossen, während die Treibstoffleitung 28 mittels eines Nippels 52 c an das untere Ende des Hohlraumes 25 angeschlossen ist. Zwischen dem Treibstoffspiegel und dem Schraubzapfen 27 befindet sich wieder das Luftpolster 29. Die Wirkungsweise ist prinzipiell gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel.The embodiment according to FIG. 4 and 5 has a housing 26c which is attached to the side of the cylinder head with the aid of a flange 55c. There are two horizontally extending inlet channels 24a and 24b, each having an inlet opening 23a and 23b opening into the combustion chamber 20 . The cavity 25 of the housing 26e is closed at the top by the screw plug 27, while the fuel line 28 is connected to the lower end of the cavity 25 by means of a nipple 52c. The air cushion 29 is again located between the fuel level and the screw pin 27. The mode of operation is basically the same as in the first exemplary embodiment.

Die Einlaßöffnungen 23 a und 23 b können gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante gegen den Verbrennungsraum 20 divergierend angeordnet sein, um eine bessere Verteilung des eingespritzten Treibstoffes zu erzielen. Selbstverständlich könnten auch mehr als zwei getrennte Einlaßöffnungen vorgesehen sein.The inlet openings 23 a and 23 b can according to a not shown Design variant be arranged diverging from the combustion chamber 20, to achieve a better distribution of the injected fuel. Of course more than two separate inlet openings could also be provided.

Bei einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsvariante, z. B. nach F i g. 1 , sind das verstellbare Druckreduzierorgan 36 und das Druckausgleichorgan 34 weggelassen und dafür an der Pumpe 33 Mittel vorhanden, um den erzeugten Druck des Treibstoffes zwecks Leistungsregulierung der Brennkraftmaschine zu verändern.In an embodiment variant, also not shown, e.g. B. according to FIG. 1, the adjustable pressure reducing element 36 and the pressure equalizing element 34 are omitted and instead means are provided on the pump 33 for changing the pressure generated by the fuel for the purpose of regulating the output of the internal combustion engine.

Gegebenenfalls kann das Gaspolster 29 durch ein anderes elastisch nachgiebiges Polster ersetzt sein, das z. B. aus einem verschiebbaren Kolben und einer zugehörigen Feder besteht. Das Polster kann aber auch durch eine elastisch nachgiebige Wand, z. B. eine Membran, gebildet sein, die an das zum Schwingungssystem gehörende Quantum des Treibstoffes angrenzt.If necessary, the gas cushion 29 can be replaced by another elastically resilient cushion which, for. B. consists of a displaceable piston and an associated spring. The pad can also be replaced by an elastically flexible wall, e.g. B. a membrane may be formed, which is adjacent to the quantum of the fuel belonging to the vibration system.

Der Treibstoff braucht nicht in allen Fällen eine Flüssigkeit zu sein, denn die beschriebene Einrichtung funktioniert auch bei Verwendung eines gasförmigen Treibstoffes. In diesem Fall bildet die den Schwingungsraum 25 und den Einlaßkanal 24 füllende Gasmenge das Schwingungsgebilde, welches durch die Druckänderungen im Verbrennungsraum 20 zu Verdichtungs- und Ausdehnungsschwingungen angeregt wird.The fuel does not have to be a liquid in all cases, because the device described also works when a gaseous fuel is used. In this case, the gas quantity filling the oscillation chamber 25 and the inlet channel 24 forms the oscillation structure, which is excited to compression and expansion oscillations by the pressure changes in the combustion chamber 20.

Es kann vorteilhaft sein, den flüssigen oder gasförmigen Treibstoff z. B. im Schwingungsraum 25 oder beim Durchlaufen des Einlaßkanals 24 zu beheizen.It may be advantageous to use the liquid or gaseous fuel e.g. B. to heat in the vibration chamber 25 or when passing through the inlet duct 24.

Um nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine im betriebswarmen Zustand derselben ein Nachtropfen einer erheblichen Menge von Treibstoff aus dem Schwingungsraum 25 in den Verbrennungsraum zu verhüten, ist es zweckmäßig, das zum Schwingungssystem gehörende Quantum Treibstoff möglichst gering zu wählen.To after switching off the internal combustion engine at operating temperature the same a dripping of a considerable amount of fuel from the vibration space 25 to prevent it from entering the combustion chamber, it is useful for the vibration system to choose the corresponding quantity of fuel as low as possible.

Für den Fall, daß die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder aufweist und daß einer derselben wegen irgendeiner Störung, z. B. fehlender Zündung oder ungenügender Verdichtung, zu arbeiten aufhört, so kann ein Überschwemmen des betreffenden Zylinders zufolge ständiger Nachlieferung des Treibstoffes dadurch vermieden werden, daß beispielsweise in die Mündungen der Rohrleitungen 28 automatisch wirkende Ventile eingebaut sind, deren Durchffußquerschnitt sich selbständig umgekehrt proportional zum mittleren Arbeitsdruck im zugehörigen Zylinder ändert.In the event that the internal combustion engine has several cylinders and that one of them because of some disturbance, e.g. B. lack of ignition or insufficient compaction, ceases to work, so can flood the concerned Cylinder can be avoided due to constant replenishment of the fuel, that for example in the mouths of the pipelines 28 automatically acting valves are installed, the flow cross-section of which is automatically inversely proportional changes to the mean working pressure in the associated cylinder.

Die Erfindung ist auch nicht auf das Einbringen eines Treibstoffes in die Verbrennungsräume von Brennkraftmaschinen beschränkt, sondern kann überall dort Anwendung finden, wo ein strömungsfähiger Stoff in den Kompressionsraum einer Kolbenmaschine eingebracht werden soll. Als Beispiel einer solchen Anwendung sei das Zuführen eines Schmiermittels erwähnt.The invention is also not related to the introduction of a fuel limited to the combustion chambers of internal combustion engines, but can be anywhere Find application where a flowable substance enters the compression space of a Piston machine is to be introduced. An example of such an application is mentions the supply of a lubricant.

Claims

Claims: 1. Device for pulsating supply of a flowable substance into the compression chamber of a piston engine, in particular for supplying fuels in internal combustion engines, characterized by a pressure generator (33) which brings the substance to be supplied to an at least approximately constant pressure which is higher than Average value of the pressure prevailing in the compression chamber (20) during a working cycle, at least one inlet channel (24) opening into the compression chamber (20) for the substance to be supplied and one connected to the compression chamber (20) via the inlet channel (24) and due to the pressure changes Vibration system set in oscillation in the compression chamber, the oscillation of which is phase-delayed with respect to the pressure changes in the compression chamber as a result of the flow resistance in the inlet channel (24) and the inertia.

2. Device according to claim 1, characterized in that the vibration system is housed in a vibration chamber (25), the cross section of which is larger than that of the inlet channel (24) and in which one coming from the pressure generator (33) Line (28) opens.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the length of the inlet channel (24) is a multiple of its cross-sectional measurement.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that when used on a liquid substance, the diameter of the inlet channel (24) is so small that no gas bubbles can pass from the compression space next to the fabric.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the natural oscillation of the substance in the inlet channel (24) at least approximately with the pressure change frequency is the same or in an integer ratio.

6. Set up after the claims 1 to 5, characterized in that the oscillation system at least partly from a quantum of the material and an elastically flexible cushion (29) consists, which is either a gas cushion or an elastically flexible one Wall is formed, which is adjacent to said quantum of the substance.

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that when applied to an internal combustion engine with direct fuel injection, the pressure generator (33) brings the fuel to a pressure which is significantly higher than the mean value of the internal combustion engine in the combustion chamber at full power ( 20) prevailing pressure, and that between the pressure generator (33) and the inlet channel (24) a variable pressure reducing element (36) is switched on to regulate the power of the machine or that the pressure of the pressure generator (33) can be changed to regulate the power of the machine. B. Device according to claims 1 to 7, characterized in that a common pressure generator (33) is present for several compression chambers (20) each with at least one associated vibration system, which feeds the substance via a distributor (38) and optionally pressure equalization elements (39) or lines (28) with a throttling effect leads to the individual inlet openings. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 343 867, 866 573; British Patent No. 682,893.