DE1264149B

DE1264149B - Device for relieving the injection line of internal combustion engines

Info

Publication number: DE1264149B
Application number: DED38951A
Authority: DE
Inventors: Heinz Scheying
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1962-05-19
Filing date: 1962-05-19
Publication date: 1968-03-21

Description

Vorrichtung zur Entlastung der Einspritzleitung von Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entlastung der Einspritzleitung von Brennkraftmaschinen mit einem federbelasteten Pumpendruckventil und einem Ausweichkolben, der mit seinen wirksamen Flächen den Drücken einerseits im Pumpenarbeitsraum und andererseits in der Einspritzleitung ausgesetzt ist und durch eine Feder beaufschlagt ist, die ihn in Richtung auf die Einspritzleitung hin zu verschieben sucht, wobei der Ausweichkolben in einer Koaxialbohrung des Druckventils dichtend geführt ist.Device for relieving the injection line of internal combustion engines The invention relates to a device for relieving the injection line from Internal combustion engines with a spring-loaded pump pressure valve and an escape piston, which with its effective surfaces the pressures on the one hand in the pump working space and on the other hand is exposed in the injection line and acted upon by a spring that seeks to move it in the direction of the injection line, with the bypass piston is guided in a sealing manner in a coaxial bore of the pressure valve.

Nach Beendigung des eigentlichen Einspritzvorganges treten in dem Leitungssystem zwischen dem der Einspritzpumpe nachgeschalteten Ventil und der Einspritzdüse Druckwellen auf, die häufig zwischen diesen beiden Organen mehrfach hin und her reflektiert werden und oftmals eine solche Druckhöhe haben, daß die Einspritzdüse wieder geöffnet wird und es zu einem Nachspritzen kommt. Zur Behebung dieses Mangels ist es bekannt, das Pumpenventil mit einem Entlastungskragen zu versehen, wodurch der zwischen Ventilsitz und Einspritzdüse vorhandene Raum um einen unabhängig von der Drehzahl gleichbleibenden Entlastungsraum vergrößert wird. Durch die Anwendung dieser bekannten Gleichraumentlastung kann jedoch nicht bei allen Betriebsbedingungen das Auftreten von Druckwellen in dem erwünschten Maß herabgemindert werden. Nachteilig ist vor allem, daß nach Schließen des Pumpenventils die von der Einspritzdüse kommenden Druckwellen an diesem Ventil sehr hart reflektiert werden, weshalb trotz der Gleichraumentlastung die Vorgänge in der Einspritzleitung vielfach sehr unruhig verlaufen und Störungen in den Kennlinien auftreten. Ist die Entlastung dagegen bei gewissen Betriebsbedingungen zu groß, so kann der Druck in der Einspritzleitung zwischen zwei Einspritzungen, der sogenannte Standdruck, gleich Null werden, was Kavitationsschäden zur Folge hat.After completion of the actual injection process, occur in the Line system between the valve downstream of the injection pump and the injection nozzle Pressure waves that often go back and forth between these two organs several times are reflected and often have such a pressure level that the injection nozzle is reopened and there is an after-injection. To remedy this deficiency it is known to provide the pump valve with a relief collar, whereby the space between the valve seat and the injection nozzle by an independent of the speed constant relief space is increased. Through the application However, this known equal space discharge cannot be used in all operating conditions the occurrence of pressure waves can be reduced to the desired extent. Disadvantageous is above all that after closing the pump valve the coming from the injection nozzle Pressure waves are reflected very hard on this valve, which is why despite the equal space relief the processes in the injection line are often very restless and malfunctions occur in the characteristics. On the other hand, the relief is under certain operating conditions too high, the pressure in the injection line between two injections, the so-called static pressure, become zero, which results in cavitation damage Has.

Es ist auch bereits bekannt, statt einer Gleichraumentlastung eine Gleichdruckentlastung anzuwenden. Zu diesem Zweck wird dem eigentlichen Pumpenventil ein zweites Ventil parallel geschaltet, welches sich entgegengesetzt zum Pumpenventil, also in Richtung auf den Pumpenkolben öffnet, so daß bei überhöhtem Druck in der Einspritzleitung Brennstoff aus dieser abfließen kann. Auch eine solche Gleichdruckentlastung ist jedoch noch nicht befriedigend, weil das zweite Ventil sehr hoch vorgespannt sein muß, um bei einem eventuellen Versagen der Einspritzdüse ein Durchschlagen von Verbrennungsgasen in den Pumpenraum und damit in die Ansaugleitung der Pumpe zu verhindern, so daß der Standdruck relativ hoch und das Auftreten unerwünschter Druckwellen keineswegs vermieden wird. Ferner ist die Anordnung eines weiteren Ventils aufwendig und auch aus Gründen der Betriebssicherheit nachteilig. Endlich ist aber der Gleichraum- und der Gleichdruckentlastung gemeinsam, daß sie ohne besondere Vorkehrungen nur bei Pumpen mit überströmregelung Anwendung finden können, während bei Pumpen mit Drosselregelung oder gar bei Schrägnockenpumpen besonders dafür Sorge getragen werden muß, daß dem bei der Entlastung zurückströmenden Brennstoff ein Ausweichraum, in der Regel also die Ansaugleitung der Pumpe, offensteht.It is already known to use one instead of equal space relief Apply equal pressure relief. For this purpose the actual pump valve is used a second valve connected in parallel, which is opposite to the pump valve, so opens in the direction of the pump piston, so that at excessive pressure in the Injection line fuel can flow out of this. Also such an equal pressure relief however, it is not yet satisfactory because the second valve is very highly preloaded must be in order to break through in the event of a failure of the injector of combustion gases in the pump room and thus in the suction line of the pump to prevent, so that the static pressure is relatively high and the occurrence undesirable Pressure waves are by no means avoided. Furthermore, the arrangement of a further valve expensive and also disadvantageous for reasons of operational safety. But it is finally the equal space and equal pressure relief have in common that they are without special Precautions can only be used for pumps with overflow control while Take special care with pumps with throttle control or even with inclined cam pumps must be borne that the fuel flowing back during the discharge Alternative space, usually the suction line of the pump, is open.

Es ist außerdem bereits bekanntgeworden, mittels eines koaxial in dem Druckventil angeordneten Ausweichkolbens eine Druckentlastung zu erzielen, der über einen Kanal mit dem Pumpenarbeitsraum und über einen weiteren Kanal den Drücken in der Einspritzleitung ausgesetzt ist. Diese Ausführung kann jedoch keine wirkungsvolle Dämpfung einer Druckwelle bewirken, da diese, bevor sie den Ausweichkolben erreicht, auf das Druckventil selbst auftrifft und von diesem reflektiert wird. Eine dämpfende Wirkung ist insbesondere auch deshalb nicht möglich, weil über den Kanal nur ein Bruchteil der ursprünglichen Dämpfungswelle auf den Ausweichkolben übertragen wird. Diese Vorrichtung kann deshalb nur für über einen längeren Zeitraum andauernde Druckunterschiede geeignet sein.It is also already known to use a coaxial in the pressure valve arranged bypass piston to achieve a pressure relief, the via a channel with the pump working space and via another channel the pressures exposed in the injection line. However, this implementation cannot be effective Cause attenuation of a pressure wave, as this, before it reaches the bypass piston, impinges on the pressure valve itself and is reflected by it. A dampening one Effect is not possible in particular because there is only one over the channel Fraction of the original damping wave is transferred to the escape piston. This device can therefore only be used for pressure differences lasting over a longer period of time be suitable.

Die Erfindung hat den Zweck, die Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden und eine solche Entlastungseinrichtung zu schaffen, die unter allen Betriebsbedingungen eine gute Dämpfung und damit ein schnelles Abklingen auftretender Druckwellen gewährleistet und die darüber hinaus bei allen Einspritzpumpen ohne zusätzliche Maßnahmen anwendbar ist.The invention has the purpose of eliminating the disadvantages of the known devices to avoid and create such a discharge facility, among all Operating conditions good damping and thus rapid decay that occurs Pressure waves guaranteed and beyond that at all Injection pumps is applicable without additional measures.

Die Erfindung besteht darin, daß der Ausweichkolben einen verbreiterten Kopf aufweist, der in einem dem Druckventil nachgeschalteten Hohlraum so angeordnet ist, daß der aus der Einspritzleitung zurücklaufende Brennstoff zuerst auf den verbreiterten Kopf auftrifft und nach Durchströmen von an dem Kopf vorgesehenen Durchströmöffnungen zum Druckventil gelangt.The invention consists in that the bypass piston is a widened one Has head which is arranged in a cavity downstream of the pressure valve is that the fuel flowing back from the injection line first on the widened Head strikes and after flowing through through-flow openings provided on the head reaches the pressure valve.

Die an dem Ausweichkolben vorgesehenen Durchströmöffnungen lassen während des Einspritzvorganges eine praktisch ungedrosselte Förderung des Brennstoffes von der Einspritzpumpe zur Einspritzdüse zu, während nach Beendigung des Einspritzens eine von der Einspritzdüse zurücklaufende Druckwelle an dem Ausweichkolben eine Druckdifferenz erzeugt, so daß der Ausweichkolben nachgibt und die Rücklaufwelle nicht mehr hart reflektiert. Es erfolgt lediglich ein träges Zurückpumpen, so daß die Amplituden der Druckwellen kräftig gedämpft werden. Hierdurch gelingt es, die Rücklaufwellen stark abzuschwächen und einen gleichmäßigen Standdruck über einen wesentlich weiteren Drehzahlbereich als bei der üblichen Gleichraumentlastung zu halten.Leave the through-flow openings provided on the bypass piston a practically unthrottled delivery of the fuel during the injection process from the injection pump to the injection nozzle while after completion of injection a pressure wave returning from the injection nozzle to the bypass piston Pressure difference generated, so that the deflecting piston gives way and the return shaft no longer reflected hard. There is only a slow pumping back, so that the amplitudes of the pressure waves are strongly attenuated. This enables the Strongly weaken return waves and a steady pressure over a significantly wider speed range than with the usual equal space relief keep.

Als Folge der Dämpfung der Druckwellen ergibt sich eine Verminderung der Nachspritzneigung, so daß für gleiche Zerstäubungsmengen der Düsenquerschnitt gegenüber dem bisher üblichen Maß verringert werden kann. Dies wirkt sich besonders günstig für den Betrieb im Teillastbereich aus, da bei der bisher praktisch allein verwendeten Gleichraumentlastung der Düsenquerschnitt auf den Vollastbetrieb abgestimmt werden mußte und daher die Düsen für den Teillastbetrieb stets zu groß ausgelegt waren.As a result of the damping of the pressure waves, there is a reduction the post-spray tendency, so that the nozzle cross-section for the same atomization quantities can be reduced compared to the previous level. This affects particularly favorable for operation in the partial load range, since it has been practically alone so far The nozzle cross-section used is matched to full load operation had to be and therefore the nozzles designed for partial load operation always too large was.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Hohlraum zylindrisch und der Ausweichkolben als seitlich abgeflachter Körper mit einer Quernut auf seiner der Einspritzleitung zugewandten Seite ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise kann die Feder des Ausweichkolbens zugleich Rückholfeder des Druckventils sein. Außerdem können zwischen dem Ausweichkolben und der Feder des Druckventils eine oder mehrere Unterlegscheiben angeordnet sein.In a further embodiment of the invention, the cavity can be cylindrical and the bypass piston as a laterally flattened body with a transverse groove on its the injection line facing side be formed. In an advantageous manner the spring of the bypass piston can also be the return spring of the pressure valve. In addition, between the bypass piston and the spring of the pressure valve a or several washers can be arranged.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Ventil einer Einspritzpumpe mit überströmregelung, das mit einem Ausweichkolben nach der Erfindung versehen ist, F i g. 2 eine Draufsicht auf den Ausweichkolben nach F i g. 1 und F i g. 3 eine Ansicht des Druckventils nach F i g. 1 von unten.The invention is illustrated below with reference to the in the drawing Embodiment described and explained in more detail. It shows F i g. 1 shows a longitudinal section through the valve of an injection pump with overflow control, the one with an escape piston is provided according to the invention, F i g. 2 is a plan view of the bypass piston according to FIG. 1 and F i g. 3 shows a view of the pressure valve according to FIG. 1 from below.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung ist in die Bohrung eines Gehäuseblockes 1 der Pumpenzylinder 2 eingesetzt, an den sich nach oben der Ventilkörper 3 mit dem Ventilsitz 4 anschließt. Die Teile 2 und 3 werden in der Bohrung des Gehäuseblockes 1 durch einen Schraubstutzen 5 gehalten, der zugleich die Ventilkammer 6 aufweist. An seinem äußeren Ende ist der Schraubstutzen 5 mit einem Anschlußstutzen 7 für die Einspritzleitung versehen. Eine zentrale Bohrung 8 führt von der Ventilkammer 6 zu dem Anschlußstutzen 7.In the case of the in FIG. The device shown in FIG. 1 is inserted into the bore of a housing block 1 of the pump cylinder 2, to which the valve body 3 with the valve seat 4 is connected at the top. The parts 2 and 3 are held in the bore of the housing block 1 by a screw socket 5, which at the same time has the valve chamber 6. At its outer end, the screw socket 5 is provided with a connection socket 7 for the injection line. A central bore 8 leads from the valve chamber 6 to the connecting piece 7.

In dem Pumpenzylinder 2 ist der Pumpenkolben 9 angeordnet, der in üblicher Weise angetrieben wird. In der tiefsten Stellung des Kolbens 9 gelangt Brennstoff aus dem Ringkanal 10 im Gehäuseblock 1 über die Bohrungen 11 in die Pumpkammer 12, von wo er beim Aufwärtsgehen des Kolbens durch die Bohrung des Ventilkörpers 3 und die Ventilkammer 6 zur Bohrung 8 und damit in die Einspritzleitung gelangt. Der Einspritzvorgang wird beendet durch Freigabe des überströmschlitzes 13, der über eine in die Stirnfläche des Kolbens 9 mündende Bohrung 14 mit der Pumpkammer 12 in Verbindung steht.In the pump cylinder 2, the pump piston 9 is arranged, which in Usually driven. In the lowest position of the piston 9 arrives Fuel from the annular channel 10 in the housing block 1 via the bores 11 into the pump chamber 12, from where it passes through the bore of the valve body when the piston goes up 3 and the valve chamber 6 reaches the bore 8 and thus into the injection line. The injection process is ended by releasing the overflow slot 13, the Via a bore 14 opening into the end face of the piston 9 with the pump chamber 12 communicates.

In dem Ventilkörper 3 ist ein Druckventil 15 angeordnet, das in den Intervallen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzungen mit seinem kegeligen Verschlußstück 16 an dem Ventilsitz 4 Anlage findet und zur Erhaltung eines Standdrucks die Einspritzleitung gegenüber der Pumpkammer 12 abschließt. Das Druckventil 15 wird durch die Schraubendruckfeder 17 in Richtung auf den Ventilsitz 4 gedrückt. Die Feder 17 ist in der Ventilkammer 6 untergebracht.In the valve body 3 there is a pressure valve 15 which, in the intervals between two successive injections, abuts the valve seat 4 with its conical closure piece 16 and closes the injection line from the pumping chamber 12 to maintain a static pressure. The pressure valve 15 is pressed in the direction of the valve seat 4 by the helical compression spring 17. The spring 17 is accommodated in the valve chamber 6.

In der Ventilkammer 6 ist gemäß der Erfindung weiterhin ein Ausweichkolben 18 angeordnet, an dem das dem Druckventil 15 abgewandte Ende der Ventilfeder 17 Anlage findet, so daß der Ausweichkolben 18 durch die Ventilfeder in Richtung auf die Bohrung 8 und die daran anschließende Einspritzleitung gedrückt wird. Wie F i g. 1 und 2 näher zeigen, ist der Ausweichkolben 18 in dein dargestellten Ausführungsbeispiel etwa scheibenförmig ausgebildet und weist zwei seitliche Abflachungen 19 auf, die durch eine der Einspritzleitung 8 zugewandte Quernut 20 miteinander verbunden sind. Der Ausweichkolben 18 kann selbstverständlich auch eine größere Höhe aufweisen. Auch können zwischen ihm und der Feder 17 je nach Bedarf, beispielsweise zum Einstellen der Feder 17, eine oder mehrere Unterlegscheiben angeordnet werden. Der Ausweichkolben 18 ist am Ende einer Stange 21 befestigt oder sonstwie fest damit verbunden, die in dem Druckventil 15 dicht geführt ist.According to the invention, an escape piston 18 is arranged in the valve chamber 6, on which the end of the valve spring 17 facing away from the pressure valve 15 abuts so that the escape piston 18 is pressed by the valve spring in the direction of the bore 8 and the adjoining injection line. Like F i g. 1 and 2 show in more detail, the bypass piston 18 in the embodiment shown is approximately disk-shaped and has two lateral flattened areas 19 which are connected to one another by a transverse groove 20 facing the injection line 8. The bypass piston 18 can of course also have a greater height. One or more washers can also be arranged between it and the spring 17 as required, for example to adjust the spring 17. The evasive piston 18 is attached to the end of a rod 21 or is otherwise firmly connected to it, which is guided in the pressure valve 15 in a sealed manner.

Ähnlich wie der Ausweichkolben 18 weist der im Ventilkörper 3 geführte Teil des Druckventils 15 seitliche Abflachungen 22 auf, um bei geöffnetem Ventil dem Brennstoff den Weg freizugeben (F i g. 3). Beim Förderhub der Pumpe wird infolge des dabei entstehenden überdrucks das Verschlußstück 16 des Druckventils 15 von dem Ventilsitz 4 abgehoben, und der Brennstoff kann ungehindert durch die von den Abflachungen 22 und der Innenwandung des Ventilkörpers 3 gebildeten Kanäle in die Ventilkammer 6 einströmen, von wo er an den Abflachungen 19 des Ausweichkolbens 18 vorbei und durch die Quernut 20 in die Bohrung 8 zur Einspritzleitung fließt.Similar to the bypass piston 18, the piston guided in the valve body 3 has Part of the pressure valve 15 has lateral flats 22 to when the valve is open to clear the way for the fuel (Fig. 3). When the delivery stroke of the pump is due to of the resulting overpressure, the closure piece 16 of the pressure valve 15 of lifted from the valve seat 4, and the fuel can flow freely through the Flats 22 and the inner wall of the valve body 3 formed channels in the Flow into valve chamber 6, from where it attaches to the flats 19 of the bypass piston 18 flows over and through the transverse groove 20 into the bore 8 to the injection line.

Bei Ende der Förderung, d. h. beim Öffnen des überströmschlitzes 13 im Pumpenkolben 9, sinkt der Druck unter dem während der Förderung offenen Ventil 4,16 -ab,- so daß das Ventil, unterstützt durch die Feder 17, schließt und die entsprechende Dzuckdifferenz auch den Ausweichkolben 18 nach unten drückt. Der Ausweichkolben kann sich nun entsprechend den jeweilig herrschenden Druckverhältnissen mehr oben oder nach unten einstellen. Eine von der Einspritzdüse ankommende Rücklaufwelle wird nun nicht mehr hart reflektiert, sondern bewirkt ein Verschieben, also ein weiches Nachgeben des Ausweichkolbens, der dann, bei dem sich anschließend einstellenden Druckausgleich allenfalls ein weiches Zurückpumpen des Brennstoffes bewirkt, so daß die Amplituden der Druckwellen kräftig gedämpft werden.At the end of funding, i. H. when opening the overflow slot 13 in the pump piston 9, the pressure drops below the valve that is open during delivery 4,16 -ab, - so that the valve, supported by the spring 17, closes and the corresponding Dzuckdifferenz also pushes the bypass piston 18 downwards. The evasive butt can now move up more depending on the prevailing pressure conditions or adjust down. A return wave arriving from the injector is no longer reflected hard, but causes a shift, i.e. a soft yielding of the deflecting piston, then the one that then sets in Pressure equalization at most causes a soft pumping back of the fuel, so that the Amplitudes of the pressure waves are strongly damped.

Der Ausweichkolben nach der Erfindung kann ferner auch mit den bekannten Entlastungseinrichtungen kombiniert werden, sofern sich dieses in einzelnen Fällen als zweckmäßig erweisen sollte. So genügt es, an dem Druckventil 15 einen Entlastungskragen anzubringen, um zugleich eine Gleichraumentlastung zu erzielen.The bypass piston according to the invention can also be combined with the known relief devices, if this should prove to be useful in individual cases. It is sufficient to attach a relief collar to the pressure valve 15 in order to simultaneously achieve relief of the same space.

Claims

1. A device for relief of the injection line of internal combustion engines with a spring loaded pump pressure valve and an evasive flask the press is subjected on the one hand in the pump working space and the other part in the injection pipe with its active surfaces and is acted upon by a spring that it toward seeks to move the injection line, the bypass piston being guided in a sealing manner in a coaxial bore of the pressure valve, characterized in that the bypass piston (18) has a widened head which is arranged in a cavity (6) connected downstream of the pressure valve (15) in such a way that that the fuel flowing back from the injection line first hits the widened head and, after flowing through through-flow openings (19, 20) provided on the head, reaches the pressure valve.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cavity (6) is cylindrical and the deflecting piston (18) is designed as a laterally flattened body with a transverse groove (20) on its side facing the injection line (8).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the spring (17) of the deflecting piston (18) is at the same time the return spring of the pressure valve (15).

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that one or more washers are arranged between the deflecting piston (18) and the spring (17) of the pressure valve (15). Documents considered: French Patent No. 1129 249; British Patent No. 442183; U.S. Patent No. 2,374,614.