DE1289359B

DE1289359B - Fuel injection system

Info

Publication number: DE1289359B
Application number: DEK60130A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Jerzy; Koehler; Olszewski; Dipl-Ing Wolfgang
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1966-08-30
Filing date: 1966-08-30
Publication date: 1969-02-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, bei dem der Kraftstoff dem Einspritzventil über ein nach Beendigung der Förderung selbsttätig schließendes Organ, beispielsweise ein Rückschlagventil, zugeführt wird und bei dem der zwischen dem Schließquerschnitt des Absperrorgans und dem Einspritzventil gelegene Abschnitt der Einspritzleitung in ständiger Verbindung mit einem Raum steht, der als Teilbegrenzung eine im Sinne einer Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Raumes elastisch nachgiebige Wand aufweist, die für die Dauer einer jeden Einspritzung unter dem in der einen Richtung aus dem durch das Schließorgan pumpenseitig begrenzten Räum heraus und in der entgegengesetzten Richtung aus dem genannten Abschnitt der Einspritzleitung heraus auf die elastisch nachgiebige Wand einwirkenden Kraftstoffdruck eine mit der Einbaulage der Wand zusammenfallende oder gegenüber dieser etwas verlagerte Stellung einnimmt.The invention relates to a fuel injection system for internal combustion engines, in which the fuel is passed to the injection valve after the end of the delivery automatically closing member, such as a check valve, is supplied and where the between the closing cross-section of the shut-off element and the injection valve located section of the injection line is in constant communication with a room, as a partial delimitation one in the sense of an enlargement or reduction of the room has resilient wall that lasts for the duration of each injection below that in one direction from the limited by the closing member on the pump side Clear out and in the opposite direction out of said section of the Injection line out on the resilient wall acting fuel pressure one that coincides with the installation position of the wall or is slightly displaced in relation to this Takes position.

Bei Kraftstoffsystemen dieser Art fällt der elastisch nachgiebigen Wand die Aufgabe zu, die Einspritzleitung nach Beendigung einer jeden Einspritzung zu entlasten, um einen nachspritzfreien Betrieb sicherzustellen. Diese Entlastung geschieht auf folgende Weise. Der unmittelbar nach beendeter Einspritzung von der Einspritzdüse zur Einspritzpumpe zurücklaufenden und zu dieser hin kraftstoffördernden Druckwelle ist der Weg zur Pumpe durch das inzwischen selbsttätig in seine Schließstellung zurückgekehrte Absperrorgan versperrt. Sie läuft dagegen auf die elastisch nachgiebige Wand auf, die durch ihr Ausweichen ein -Speichervolumen freigibt und erst mit Eröffnung des Absperrorgans zu Beginn. der nächsten Einspritzung in ihre Ausgangsstellung zürückkehrt. Zwischenzeitlich stellt sich in der Einspritzleitung nach Abklingen der Druckwelle ein über dem Atmosphärendruck liegender Ruhedruck ein, der in seiner Höhe abhängig ist vom jeweiligen Betriebszustand der Maschine und von den Abmessungen der Bauteile des Systems. Es stellt sich also beispielsweise bei mehrzylindrigen Einspritzbrennkraftmaschinen bei identischer Bemessung der den einzelnen Arbeitszylindern zugeordneten Kraftstoffsystemteile in allen Einspritzleitungen zwischen je zwei Einspritzungen stets der gleiche Ruhedruck ein, wodurch günstige Voraussetzungen für eine befriedigende Abstimmung des Einspritzsystems gegeben sind. Die absolute Höhe des Ruhedruckes ist im wesentlichen festgelegt durch die.der vom Kraftstoff ausgeübten Verstellkraft entgegenwirkende Rückstellkraft der ausweichenden Wand 1zw. von dem-Verlauf dieser Rückstellkraft über den von der Wand beim Ausweichen zurückgelegten Weg. Einem Ausweichen der Wand während der Einspritzung ist dadurch vorgebeugt, datfi bei offenem= Absperrorgan in der nachgiebigen Wand Kräftegleichgewicht herrscht unter dem in der einen Richtung aus dem durch das Schließorgan pumpenseitig begrenzten Raum heraus und in der entgegengesetzten Richtung aus dem zwischen dem Schließquerschnitt des Absperrorgans und dem Einspritzventil gelegenen Abschnitt der Einspritzleitung heraus wirkenden Kraftstoffdruck.In fuel systems of this type, the elastically compliant one falls Assigned the task to the injection line after each injection was completed to relieve in order to ensure a post-spray-free operation. This discharge happens in the following way. The immediately after the end of the injection of the Injection nozzle running back to the injection pump and delivering fuel to it Pressure wave is the way to the pump through which meanwhile automatically in its closed position returned shut-off device blocked. On the other hand, it runs on the elastically yielding one Wall, which releases a storage volume by dodging and only when it is opened of the shut-off device at the beginning. the next injection in their starting position returns. In the meantime, after subsiding in the injection line the pressure wave a resting pressure lying above atmospheric pressure, which in its The height depends on the current operating status of the machine and the dimensions the components of the system. So it arises, for example, with multi-cylinder Injection internal combustion engines with identical dimensions of the individual working cylinders assigned fuel system parts in all injection lines between two Injections always have the same static pressure, which creates favorable conditions are given for a satisfactory coordination of the injection system. The absolute The level of the static pressure is essentially determined by the amount of the fuel exerted adjustment force counteracting restoring force of the evading wall 1 or of the course of this restoring force over that of the wall when evading distance covered. This allows the wall to evade during the injection bent forward, datfi when the shut-off element is open in the flexible wall, equilibrium of forces prevails under the in the one direction from the pump side through the closing member limited space and in the opposite direction from that between the Closing cross-section of the shut-off element and the section located on the injection valve the fuel pressure acting out of the injection line.

Bei einem bekannten Einspritzsystem dieser Art ist der Weg, den der die nachgiebige Wand tragende entlastende Körper nach Beendigung einer jeden Einspritzung beim Ausweichen ausschließlich entgegen der Kraft einer Feder zurücklegt, durch einen hydraulisch gebildeten elastischen Anschlag begrenzt. Diese Anordnung weist den großen Mangel auf, daß es unter dem Einfluß der von der Einspritzdüse ankommenden hochfrequenten Druckwellen zu überschwingungen des entlastenden Körpers kommt, deren Amplitude und Frequenz sich meist von einer Einspritzung zur anderen ändern. Dies wiederum führt zu ungleichmäßigen Entlastungsvolumina und damit zu Kraftstoffmengenstreuungen. Eine Regelmäßigkeit im Verlauf der Überschwingungen ist, wie Versuche zeigten, auch durch noch so kleine Toleranzen in den geometrischen Abmessungen des Kraftstoffeinspritzsystems nicht zu erreichen. Eine weitere Folgeerscheinung dieser Überschwingungen besteht darin, daß dabei häufig der Kraftstoffdruck in der Einspritzleitung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzungen zeitweilig oder dauernd den Dampfdruck unterschreitet, was letztlich zu Kavitationserosion in den Einspritzleitungen führt.In a known injection system of this type, the path that the relieving bodies supporting the resilient wall after each injection is completed when dodging, only travels against the force of a spring limited a hydraulically formed elastic stop. This arrangement points the great defect that it is under the influence of the incoming from the injector high-frequency pressure waves to overshoots of the relieving body, whose The amplitude and frequency usually change from one injection to another. this in turn leads to uneven relief volumes and thus to fuel quantity scatter. As tests have shown, there is also a regularity in the course of the overshoots due to the smallest tolerances in the geometric dimensions of the fuel injection system unavailable. There is another consequence of these overshoots in that the fuel pressure in the injection line is often between two successive injections temporarily or permanently falls below the vapor pressure, which ultimately leads to cavitation erosion in the injection lines.

Erfindungsgemäß werden diese Mängel behoben durch eine die Bewegungen der elastisch nachgiebigen Wand dämpfende Einrichtung. Ein Überschwingen wird hierdurch mit Sicherheit vermieden. Die Dämpfungseinrichtusg'kärin im Rahmen der Erfindung jede an sich geeignete Ausgestaltung aufweisen. Empfehlenswert ist eine hydraulische Dämpfung, etwa in der Weise, daß die elastisch nachgiebige Wand oder ein an sie angelenkter Kolben-nach jeder Einspritzung in einen flüssigkeitsgefüllten und .mit einer drosselnden Abflußbohrung versehenen Raum hinein ausweicht.According to the invention, these deficiencies are remedied by one of the movements the resilient wall damping device. This causes an overshoot certainly avoided. The damping device within the scope of the invention have any design suitable per se. A hydraulic one is recommended Damping, for example, in such a way that the resilient wall or one attached to it articulated piston-after each injection in a liquid-filled and .with a throttling drain hole provided space evades into it.

Was die Ausgestaltung der elastisch nachgiebigen Wand bzw. des diese tragenden Körpers angeht, so ergeben sich diesbezüglich mehrere mögliche Ausführungsformen. Ein erster Vorschlag geht dahin, in an sich bekannter Weise die 'elastisch nachgiebige Wand als Kolben auszubilden und in einer zentralen Bohrung des Rückschlagventils zu führen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, als elastisch nachgiebige Wand in an sich bekannter Weise eine federnde Membran vorzusehen.What the design of the resilient wall or this bearing body is concerned, there are several possible embodiments in this regard. A first proposal is to use the 'elastically flexible' in a manner known per se Train wall as a piston and in a central bore of the check valve respectively. Another possibility is as an elastically flexible wall to provide a resilient membrane in a manner known per se.

Was die Vorbelastung. der elastischen Wand, durch Federkraft angeht, -so besteht einmal die Möglichkeit, die Wand, wie an sich bekannt, einseitig zu belasten oder sie in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen sie in ihrer Ausgangsstellung fixierenden vorgespannten Federn,-einzuspannen. Diese letztere Einbauweise ermöglicht es, durch eine entsprechende Abstimmung der Federn und der Beaufschlagungsflächen der Wand dafür zu sorgen, daß letztere nach jeder Einspritzung unter der Wirkung der aus der Einspritzleitung ankommenden Druckwellen in Richtung Einspritzpumpe und unter der Einwirkung der aus der Einspritzleitung kommenden Unterdruckwellen in Richtung zur Einspritzdüse hin ausweicht.As for the preload. the elastic wall, by spring force, -there is the possibility of one-sided closing of the wall, as is known per se burden or they in a further embodiment of the invention between them in their Pre-tensioned springs fixing the initial position. This latter Installation method makes it possible by a corresponding coordination of the springs and the Impact surfaces of the wall to ensure that the latter after each injection under the effect of the pressure waves arriving from the injection line in the direction Injection pump and under the action of the negative pressure waves coming from the injection line dodges in the direction of the injection nozzle.

Schließlich sei noch auf die Möglichkeit hingewiesen, die Belastungsfeder der elastisch nachgiebigen Wand als Federbalg auszubilden.Finally, the possibility of the loading spring should be pointed out train the resilient wall as a bellows.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Three exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

A b b. 1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem die elastisch nachgiebige Wand als in einer zentralen Bohrung des Rückschlagventils geführter Kolben ausgebildet ist, A b b. 2 ein System grundsätzlich gleichen Aufbaues, bei dem allerdings der nach Beendigung der Einspritzung elastisch ausweichende Kolben zwischen zwei vorgespannten Federn in seine Einbaulage gehalten wird; A b b. 3 veranschaulicht ein Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem das selbsttätig wirkende Absperrorgan als Kolbenschieber ausgebildet ist, der gleichzeitig die elastisch nachgiebige Wand darstellt.A b b. 1 shows a fuel injection system in which the elastic flexible wall than guided in a central bore of the check valve Piston is formed, A b b. 2 a system with basically the same structure however, after the end of the injection, the piston which yields elastically is held in its installation position between two preloaded springs; A. b b. 3 illustrates a fuel injection system in which the self-acting Shut-off element is designed as a piston valve, which is also the elastic represents yielding wall.

A b b. 1 zeigt das Oberteil eines Pumpenelementes einer mehrzylindrigen Einspritzbrennkraftkolbenmaschine im Schnitt. Es sind der Pumpenkolben mit 1, dessen Führungsbüchse mit 2, der Pumpenraum mit 3 und der mit Innengewinde versehene Anschlußstutzen des Pumpenelementes mit 4 bezeichnet. In den Stutzen 4 ist ein an beiden Enden mit einem Außengewinde 5 bzw. 6 versehener Druckrohranschluß 7 eingesetzt, dessen Gewinde 5 zum Anschluß der nicht gezeichneten Einspritzleitung dient. Zwischen dem Druckrohranschluß 7 und der Führungsbüchse 2 des Pumpenkolbens 1 ist eine Hülse 8 eingespannt, in der der zylindrische Schaft 9 eines durch eine Feder 10 belasteten Rückschlagventils 11 geführt ist. Der Schaft 9 ist mit Längsnuten 12 versehen, die eine ständige Verbindung des Pumpenraums 3 mit einer dem Sitz 13 des Rückschlagventils 11 vorgelagerten Ringnut 14 sicherstellen. Zu Beginn der wirksamen Förderung hebt das Ventil 11 entgegen seiner Belastungsfeder 10 von seinem Sitz 13 ab und gibt dem Kraftstoff den Weg in die Einspritzleitung frei. In einer zentralen Bohrung 15 des Rückschlagventils 11 ist ein Kolben 16 untergebracht, der nach Beendigung der Einspritzung, d. h. wenn das Rückschlagventil 11 wieder auf seinen Sitz 13 zurückgekehrt ist, unter der Einwirkung der dann aus der Einspritzleitung kommenden und durch eine Bohrung 17 im Rückschlagventil11 hindurch auf ihn auflaufenden Druckwellen entgegen der Kraft einer Feder 18 in einen kraftstoffgefüllten Raum 19 hinein ausweicht, der mit dem Pumpenraum lediglich über eine enge und daher drosselnde Bohrung 20 in Verbindung steht. Die Ausweichbewegung des Kolbens 16 erfolgt also von Beginn an hydraulisch gedämpft, so daß ein Überschwingen des Kolbens 16 beim Ausweichen mit Sicherheit vermieden wird.A b b. 1 shows the upper part of a pump element of a multi-cylinder injection internal combustion piston engine in section. The pump piston is denoted by 1, its guide bushing by 2, the pump chamber by 3 and the connecting piece of the pump element provided with an internal thread is denoted by 4 . A pressure pipe connection 7, provided at both ends with an external thread 5 and 6, is inserted into the nozzle 4, the thread 5 of which is used to connect the injection line (not shown). A sleeve 8 is clamped between the pressure pipe connection 7 and the guide bush 2 of the pump piston 1, in which the cylindrical shaft 9 of a check valve 11 loaded by a spring 10 is guided. The shaft 9 is provided with longitudinal grooves 12, which ensure a constant connection of the pump chamber 3 with an annular groove 14 upstream of the seat 13 of the check valve 11. At the beginning of the effective delivery, the valve 11 lifts against its loading spring 10 from its seat 13 and enables the fuel to enter the injection line. A piston 16 is housed in a central bore 15 of the check valve 11, which after the end of the injection, ie when the check valve 11 has returned to its seat 13, under the action of the then coming from the injection line and through a bore 17 in the check valve 11 pressure waves accumulating on it evade against the force of a spring 18 into a fuel-filled space 19 which is only connected to the pump space via a narrow and therefore throttling bore 20. The evasive movement of the piston 16 is thus hydraulically damped from the start, so that an overshoot of the piston 16 when evasive is definitely avoided.

Das Kraftstoffsystem nach A b b. 2 entspricht in seinem Aufbau grundsätzlich demjenigen nach A b b. 1. Es unterscheidet sich von letzterem lediglich durch eine andere Ausbildung des Rückschlagventils 21, die zu einem im Durchmesser kleineren Aufbau führt. Das Rückschlagventil 21 ist als glatter, unmittelbar hinter dem Pumpenraum 3 aufsitzender Hohlzylinder ausgebildet, der außen vom Sitz 22 ausgehende und durchgehende Längsnuten 23 aufweist. Die Belastung des Rückschlagventils 21 erfolgt durch die sich einerseits im Druckrohrstutzen 7 und andererseits über den Entlastungskolben 24 und dessen Rückstellfeder 25 gegen den Boden des Ventils abstützende Feder 27. Die den Ausweichraum 26 mit dem Pumpenraum 3 verbindende Drosselbohrung ist mit 28 bezeichnet.The fuel system according to A b b. 2 basically corresponds in its structure to that according to A b b. 1. It differs from the latter only in a different design of the check valve 21, which leads to a structure smaller in diameter. The check valve 21 is designed as a smooth hollow cylinder seated directly behind the pump chamber 3, which has longitudinal grooves 23 extending from the seat 22 and extending through it on the outside. The check valve 21 is loaded by the spring 27, which is supported on the one hand in the pressure pipe socket 7 and on the other hand via the relief piston 24 and its return spring 25 against the bottom of the valve.

Bei der Anordnung nach A b b. 3 sind der nach Beendigung der Einspritzung jeweils zum Pumpenraum 3 hin ausweichende Entlastungskolben und das 1tückschlagventil zu einem einzigen Bauelement in Gestalt eines zur Einspritzleitung hin offenen Topfkolbens 29 vereinigt, der entgegen der Förderrichtung durch eine verhältnismäßig schwache Feder 30 belastet ist und pumpenseitig Berührung hält mit einer Feder 31, die sich ihrerseits auf einer am Umfang mit Ausnehmungen und in der Mitte mit einer Drosselbohrung 32 versehenen, auf einer zwischen der Führungsbüchse 33 des Topfkolbens 29 und der Führungsbüchse 2 des Pumpenkolbens 1 eingespannten Platte 34 aufliegenden Ventilplatte 35 abstützt. Bei Beginn der wirksamen Förderung hebt diese Ventilplatte 35 infolge des über die Drosselbohrung 32 zum Raum 36 hin sich ausbildenden Druckgefälles von der Platte 34 unter Mitnahme der Feder 31 und des Kolbens 29 so weit ab, daß Kraftstoff durch die Ausnehmungen am Umfang der Ventilplatte 35 ungedrosselt oder weitgehend ungedrosselt in den Raum 36 einströmen kann. Unter dem sich in diesem Raum 36 anschließend aufbauenden Kraftstoffdruck weicht der Kolben 29 so weit aus, daß die radialen Bohrungen 37 in der Büchse 33 aufgesteuert werden und dem Kraftstoff der Weg in die Einspritzleitung freigegeben wird. Nach Beendigung der Einspritzung kehrt der Kolben 29 in seine Ausgangsstellung zurück, wobei er die Bohrungen 37 zusteuert und anschließend unter den anlaufenden Druckwellen entgegen der Kraft der Feder 31 zum Pumpenraum 3 hin ausweicht. Diese Ausweichbewegung erfolgt gedämpft, da der aus dem Raum 36, in dem die Feder 31 untergebracht ist, verdrängte Kraftstoff durch die Drosselbohrung 32 in der Ventilplatte 35 nur verzögert entweichen kann.With the arrangement according to A b b. 3, the relief piston, which moves towards the pump chamber 3 after the end of the injection, and the non-return valve are combined into a single component in the form of a pot piston 29 open to the injection line, which is loaded against the conveying direction by a relatively weak spring 30 and maintains contact on the pump side with a Spring 31, which in turn rests on a valve plate 35, which is provided with recesses on the circumference and a throttle bore 32 in the middle and rests on a plate 34 clamped between the guide bush 33 of the pot piston 29 and the guide bush 2 of the pump piston 1. At the beginning of the effective delivery, this valve plate 35 lifts from the plate 34, taking along the spring 31 and the piston 29, as a result of the pressure gradient developing over the throttle bore 32 to the space 36, so that fuel is unthrottled through the recesses on the circumference of the valve plate 35 or can flow into the space 36 largely unthrottled. Under the fuel pressure subsequently building up in this space 36, the piston 29 deviates so far that the radial bores 37 in the sleeve 33 are opened and the path into the injection line is opened for the fuel. After the end of the injection, the piston 29 returns to its starting position, in the course of which it closes the bores 37 and then gives way to the pump chamber 3 against the force of the spring 31 against the force of the spring 31 under the oncoming pressure waves. This evasive movement takes place in a damped manner, since the fuel displaced from the space 36 in which the spring 31 is accommodated can only escape with a delay through the throttle bore 32 in the valve plate 35.

Claims

Claims: 1. Fuel injection system for internal combustion engines, in which the fuel is supplied to the injection valve via an organ that closes automatically after the end of the delivery, for example a check valve, and in which the section of the injection line located between the closing cross-section of the shut-off element and the injection valve is in constant communication with is a space that has as a partial delimitation an elastically flexible wall in the sense of an enlargement or reduction of the space, which for the duration of each injection under the space delimited by the closing member on the pump side in one direction and out in the opposite direction the said section of the injection line out on the resilient wall acting fuel pressure assumes a position coinciding with the installation position of the wall or slightly displaced relative to this position, characterized by the movements of the elastic n flexible wall damping device (20, 28, 32). 2. Fuel injection system according to claim 1, characterized in that the resilient wall (16, 24, 29) or a piston hinged to it after each injection into a liquid-filled space (19 , 26, 36) dodges into it. 3. Fuel injection system according to claim 1 or 2, characterized in that the resilient wall is formed in a manner known per se as a piston (16) and is guided in a central bore (15) of the check valve (11). 4. Fuel injection system according to claim 1 or 2, characterized in that the resilient wall is designed in a manner known per se as a resilient membrane. 5. Fuel injection system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the resilient wall (24, 29) is clamped between preloaded springs (25, 27 or 30, 31) which fix them in their initial position. 6. Fuel injection system according to claim 1, characterized in that the loading spring of the resilient wall is designed as a bellows.