DE427713C

DE427713C - Fuel injection pump

Info

Publication number: DE427713C
Application number: DEK85675D
Authority: DE
Original assignee: GEORG KLINGENBERG DR
Current assignee: GEORG KLINGENBERG DR
Priority date: 1923-04-20
Filing date: 1923-04-20
Publication date: 1926-04-15

Description

Brennstoffeinspritzpumpe. Die Sclnvierigkdt im Bau von Brennstoffeinspritzpumpen liebt bekanntlich darin, daß die Pumpe einerseits für sehr hohe Drehzahlen gebaut sein, muß, anderseits bei jedem Hub nur einewinzigkleineBrenns-toffmengefördern darf. Diese kleine Brennstoffmenge soll dabei, entsprechend den Belastungsschwankungen, in möglichst weiten Grenzen veränderbar sein, und vor allem muß ihre Einspritzung bei jeder Umdrehung oder jedem Arbeitszyklus innerhalb eines ziemlich eng begrenzten Zeitraumes erfolgen. Die räumlich kleinen Abmessungen, mit denen die Pumpe verwirklicht werden muß, machen es schwierig, geeignete Organe zu sohaffen, die eine einwandfreie Steuerung unter der angegebenen Bedingungen ermöglichen. Ebenso sind hinsichtlich der Dichtung, Schmierung usw. erhebliche Hindernisse zu beseitigen..Fuel injection pump. The skill in the construction of fuel injection pumps loves, as is well known, that the pump is built on the one hand for very high speeds must, on the other hand, only convey a tiny amount of fuel with each stroke allowed. This small amount of fuel should, in accordance with the load fluctuations, be changeable within the broadest possible limits, and above all their injection must at each revolution or each duty cycle within a rather narrowly limited one Period. The small spatial dimensions with which the pump is realized must make it difficult to obtain suitable organs that are flawless Enable control under the specified conditions. Likewise with regard to the sealing, lubrication, etc. to remove significant obstacles.

Gegenstand der Erfindung ist eine Brennstoffeinspritzpumpe für schnellaufende Motoren, die allen Anforderungen nach Möglichkeit Rechnung trägt. Dieser Erfolg wird erreicht durch das Zusammenwirken verschiedener Anordnungen, die im einzelnen mehr oder weniger bekannt sind.The invention relates to a fuel injection pump for high-speed Motors that meet all requirements as far as possible. This success is achieved through the interaction of various arrangements, which in detail are more or less known.

Zunächst ist die Steuerung in an sich bekannter Weise dadurch vereinfacht, daß das bei hoher Geschwindigkeit der Pumpe erhebliche Schwierigkeiten verursachende Ansaugventil fortgelassen und durch eine Schlitzsteuerung ersetzt ist. Selbsttätige Ansaugventile schließen bei raschlaufenden Pumpen nicht rechtzeitig, weil ein Mißverhältms zwischen Saugdruck und Federkraft besteht; auch sind sie unzulänglich, wenn die Pumpe bei rascher und langsamer Gangart des Motors ebenso genau arbeiten und zugleich noch ihre Fördermenge veränderlich sein. soll. Auch ein gesteuertes Ansaugventil kommt nicht in Betracht, weil es die Bauart kompliziert und eine Schmierung der Steuerorgane verlangt. Das Ansaugen erfolgt daher in der Weise, -daß der Pumpenkolben bei der Aufwärtsbewegung ein Vakuum erzeugt und bei Beendigung des Hubes die Einlaßöffnung freigibt. durch welche dann die zu fördernde Flüssigkeit in den leeren Pumpenraum hineinstürzt. Zwecks rascherer Füllung des letzteren kann dabei die Flüssigkeit unter Druck gestellt werden.First of all, the control is simplified in a manner known per se in that that this causes considerable difficulties at high speed of the pump The suction valve is omitted and replaced by a slot control. Automatic Suction valves do not close in time when the pumps are running at high speed, because of a disproportion exists between suction pressure and spring force; they are also inadequate if the Pump work just as precisely at fast and slow pace of the engine and at the same time nor can their delivery rate be variable. target. Also a controlled suction valve is out of the question because it complicates the construction and a lubrication of the Tax organs required. The suction is therefore carried out in such a way that the pump piston a vacuum is created on the upward movement and the inlet opening on completion of the stroke releases. through which then the liquid to be pumped into the empty pump chamber rushes in. In order to fill the latter more quickly, the liquid can be added be put under pressure.

Die Abdichtung des Pumpenraumes mvird gleichfalls in an sich bekannter Weise dadurch vereinfacht, daß keine Stopfbüchse verwandt wird. Eine hinreichende Dichtigkeit wird dadurch ,geschaffen,- daß einerseits der dünne Kolben außerhalb des Pumpenraumes in einer verhältnismäßig langen Bohrung geführt und anderseits auf dem Kolben eine Ölhaut-gebildet wird, die den feinen Zwischenraum zwischen Kolben und Wandung ausfüllt und dauernd aufrechterhalten wird. Hierbei kommt vorteilhaft .ein Öl zur Verwendung, das zähflüssiger als der zu fördernde Brennstoff ist. Zufolge dieser Eigenschaft haftet es an dem Kolben besser an als der dünnere Be triebsstoff; es wird durch die Bewegung des Kolbens in den abzudichtenden. Spalt hineingerissen und mengt sich gegebenenfalls dem Brennstoff bei, jedoch nur in so geringen Spuren, daß dieser hierdurch nicht beeinträchtigt wird. Die allmählich in den Pumpenraum wandernde Ölschicht bildet zugleich eine vorzügliche Schmierung, die das Fressen der Gleitflächen hintanhält.The sealing of the pump chamber is also known per se Way simplified in that no stuffing box is used. A sufficient one Tightness is created, - that on the one hand the thin piston outside the pump chamber guided in a relatively long bore and on the other hand An oil skin is formed on the piston, which forms the fine space between the pistons and wall fills and is permanently maintained. This is advantageous .an oil for use that is more viscous than the fuel to be pumped. As a result this property adheres better to the piston than the thinner Be fuel; it is caused by the movement of the piston in the area to be sealed. Torn in a crack and mixes with the fuel if necessary, but only in such small traces that that this is not affected. The gradually into the pump room wandering At the same time, the oil layer provides excellent lubrication that prevents the sliding surfaces from seizing stops.

Die Wirksamkeit der Dichtung wird schließlich dadurch erhöht, daß der Kolben den Druckhub in an sich bekannter Weise mit stark gesteigerter Geschwindigkeit (schlagartig) ausführt, so daß der zu fördernden Flüssigkeit gewissermaßen keine Zeit gelassen wird, zwischen Kolben und Wandung zu entweichen. Bei den bekannten Pumpen wird die gesteigerte Geschwindigkeit während des Druckhubes ausschließlich dazu benutzt, eine gute Zerstäubung des Brennstoffes bei dessen übertritt in den Arbeitszylinder zu erzielen. Dieser Vorteil kommt auch der Pumpe gemäß der Erfindung zugute zu eich ergibt sich die günstige Folge, daß der Einspritzvorgang sich in einem kurzen, genau abgegrenzten Zeitabschnitt abspielt, was für die Beeinflussung und Beherrschung des Zünd- und Verbrennungsvorganges bei schnellaufenden Motoren von Wichtigkeit ist. Die schlagartige Ausführung des Druckhubes wird ihrerseits dadurch bebüusti-t, daß die Sto:pfbüch-#e, deren Reibung der raschen Bewegung des Kolbens entgegensteht, fortgelassen ist.The effectiveness of the seal is ultimately increased in that the piston executes the pressure stroke in a manner known per se at a greatly increased speed (abruptly) executes, so that the liquid to be pumped to a certain extent no Time is allowed to escape between the piston and the wall. With the known Pumps will only use the increased speed during the pressure stroke used to ensure a good atomization of the fuel when it passes into the To achieve working cylinder. This advantage also comes with the pump according to the invention good to calibrate there is the favorable consequence that the injection process is in a short, precisely defined period of time, what kind of influence and control of the ignition and combustion process in high-speed engines is important. The sudden execution of the pressure stroke is in turn by the fact that the shock boxes, the friction of which is subject to the rapid movement of the Piston opposes, is omitted.

Um die abdichtende Ölschicht an der Saugöffnung nur auf möglichst kurzer Strecke zu unterbrechen sowie um den unwirksamen Teil. des Kolbenhubes zu vermindern, ist es vorteilhaft, für den Flüssigkeitseintritt in den Pumpenraum sehr kleine Öffnungen zu verwenden, die z. B. nur eine dem Durchmesser des nadelförmigen Kolbens entsprechende achsiale Länge besitzen. Es besteht dann aber eine Schwierigkeit, den Pumpenraum in der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit vollkommen zufüllen. Um die richtige Füllung sicherzustellen, wird der Pumpenkolben zugleich zweckmäßig derart angetrieben, daß er nach jedem Saughub während längerer Zeit, z. B. während des größten Teiles der Umdrehung der antreibenden Nockenscheibe,. in der Stellung verharrt, in welcher er die Füllöffnungen gerade freilegt.To the sealing oil layer at the suction opening only on as possible short distance as well as to interrupt the ineffective part. of the piston stroke decrease, it is very advantageous for the liquid entry into the pump chamber to use small openings, e.g. B. only one the diameter of the needle-shaped Piston have the appropriate axial length. But then there is a difficulty completely fill the pump chamber in the short time available. Around To ensure the correct filling, the pump piston becomes useful at the same time driven so that after each suction stroke for a long time, z. B. during most of the revolution of the driving cam ,. in the position persists, in which he just exposes the filling openings.

Die obengenannten Merkmale, die sich gegenseitig bedingen und in Zusammenwirkung erst die Lösung der Aufgabe - Schaffung einer schnellaufenden Einspritzpumpe, insbesondere für Benzinförderung o. dgl.-ergeben, finden sich gleichzeitig bei keiner der bekannten Pumpen ähnlicher Art. Bekannt ist z. B. eine Pumpe, die keine Stopfbüchse aufweist und mit Schlitzsteuerung für tlas Ansaugen arbeitet. Diese Pumpe besitzt aber keinen langen, ölgedichteten Kolben und keinen Antrieb, der einen schlagartigen Druckhub gewährleistet. Auf die Abdichtung des Pumpenraumes konnte hier verzichtet werden, weil die Pumpe vollkommen im Öl arbeitet; diese Anordnung ist für Benzinpumpen o. dgl. nicht anwendbar. Im übrigen sind bei der bekannten Ausführung Einlaßschlitze vorgesehen. deren Länge gegenüber dem Pumpenhub verhältnismäßig groß ist, und die Regelung der Fördermenge erfolgt in der Weise. daß der Pumpenhub in bezug auf diese Einlaßschlitze verlegt wird, so daß die Schlitze mehr oder weniger freigegeben werden und nur ein mehr oder weniger großer Teil des Hubes wirksam ist.The above characteristics, which are mutually dependent and in cooperation only the solution to the problem - creation of a high-speed injection pump, in particular for gasoline pumping o Pumps of a similar type. Is known, for. B. a pump that does not have a stuffing box and works with slot control for tlas suction. But this pump doesn't have one long, oil-sealed pistons and no drive with a sudden pressure stroke guaranteed. The sealing of the pump room could be dispensed with here, because the pump works perfectly in the oil; this arrangement is for petrol pumps or the like. Like. Not applicable. In addition, inlet slots are in the known design intended. whose length is relatively large compared to the pump stroke, and the Regulation of the delivery rate takes place in the way. that the pump stroke with respect to this Inlet slots is relocated so that the slots are more or less released and only a more or less large part of the stroke is effective.

Bekannt ist ferner eine Bauart einer Einspritzpumpe, bei welcher gleichfalls die Stopfbüchse fortgelassen ist und der Druckhub schlagartig vermittels einer Ausklinksteuerung erfolgt. Aber au--,h diese Pumpe arbeitet innerhalb der zu fördernden Flüssigkeit sowie mit Saugventil, so daß sie für hohe Geschwindigkeiten nicht geeignet ist.Also known is a type of injection pump in which the same the stuffing box is omitted and the pressure stroke abruptly by means of a release control he follows. But ouch, this pump works within the fluid to be pumped as well as with suction valve, so that it is not suitable for high speeds.

Anderseits ist eine Einspritzpumpe bereit vorgeschlagen worden, bei welcher der Antrieb des Kolbens mittels einer entgegen Federkraft wirkenden Kurvenscheibe mit steil abfallenden Nocken zur Erzielung eines raschen Druckhubes erfolgt. Die Pumpe ist aber mit einer Stopfbüchse und mit zwei Ventilen versehen, so daß sie gleichfalls für hohe Drehzahlen nicht in Betracht kommt. Ein ähnlicher Antrieb findet sich bei einer ebenfalls Stopfbüchse und Saugventil aufweisenden Brennstoffpumpe, die aber keinen hinreichend steil abfallenden Nocken für den Druckhub besitzt, während sie anderseits zwischen Saug-und Druckhub bereits eine Stillstandsperiode für den Kolben aufweist.On the other hand, an injection pump has already been proposed at which drives the piston by means of a cam acting against spring force takes place with steeply sloping cams to achieve a rapid pressure stroke. the The pump is equipped with a stuffing box and two valves so that it can is also out of the question for high speeds. A similar drive takes place with a fuel pump that also has a stuffing box and suction valve, but which does not have a sufficiently steeply sloping cam for the pressure stroke, while on the other hand, they already have a standstill period for the between suction and pressure stroke Has piston.

`Während bei allen diesen Ausführungen eine Schmierung und Abdichtung des Kolbens mittels einer dauernd aufrechterhaltenen Ölschicht nicht vorgesehen ist, ist wiederum eine Brennstoffpumpe bekannt, bei welcher unter Druck Öl in einen den Kolben umgebenden Ringraum eingepreßt wird, um auf diese Weise eine sichere Abdichtung und Schmierung zu .erhalten und das Eindringen der die Schmierschicht auflösenden Förderflüssigkeit in die Führung zu verhindern. Von dieser Ausführung unterscheidet sich die Pumpe nach der Erfindung durch das auf der Einführungsseite des Pumpenkolbens angebrachte äußere (illbad, aus welchem der Kolben bei jeden Druckhub .die zur Schmierung und Abdichtung dienende kleine Ölmenge einfach mitreißt, durch die lange Kolbenbohrung sowie durch einen schlagartigen Druckhub ergebenden Kolbenantrieb. Die genannten Mittel lassen, abgesehen von der günstigeren schlagartigen Förderung, eine wesentliche Vereinfachung erzielen, weil sie die Einrichtung zur Zuführung des Schmieröls unter Druck entbehrlich machen.`While with all of these designs a lubrication and sealing of the piston by means of a permanently maintained oil layer is not provided is, in turn, a fuel pump is known in which oil is under pressure in a the annular space surrounding the piston is pressed in, in order to ensure a safe Sealing and lubrication to .receive and the penetration of the smear layer to prevent dissolving fluid in the guide. From this execution differs the pump according to the invention by that on the introductory side external (illbad) attached to the pump piston, from which the piston emerges with each pressure stroke .The small amount of oil used for lubrication and sealing simply pulls along with it the long piston bore and the piston drive resulting from a sudden pressure stroke. The funds mentioned, apart from the more favorable sudden funding, achieve a substantial simplification because it is the device for feeding make the lubricating oil unnecessary under pressure.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer nach diesen Gesichtspunkten gebauten Brennstoffeinspritzpumpe.The drawing illustrates an embodiment one Fuel injection pump built according to these criteria.

Es ist a der Pumpenkörper, in dessen Bohrung sich der nadelföiznige Kolben b bewegt. Die Bohrung ist beispielsweise an ihrem Ende durch das Druckventil c abgeschlossen, das unter der Wirkung der Feder d steht. Wird das Ventil geöffnet, so legt- es einen zurr Arbeitszylinder des Motors führenden e frei. In gewisser Höhe über dem Druckventil befinden sich eine oder mehrere rund um die Bohrung angeordnete öffnungen j, welche mit dem Einlaßkanal g in Verbindung stehen. Der Raum zwischen dem Druckventil c und den Einlaßöffnungen f ist der eigentliche Pumpenraum, dessen Länge zweckmäßig dem kleineren Teil der ganzen Länge der Kolbenbohrung entspricht.It is a the pump body, in the bore of which the needle-shaped Piston b moves. The bore is, for example, at its end through the pressure valve c completed, which is under the action of the spring d. If the valve is opened, It thus exposes a leading to the working cylinder of the engine. In a certain way One or more arranged around the bore are located at the height above the pressure valve openings j which are in communication with the inlet channel g. The space between the pressure valve c and the inlet openings f is the actual pump chamber, its Length expediently corresponds to the smaller part of the entire length of the piston bore.

Oberhalb des Pumpenkörpers a ist ein Behälter lt ausgebildet, der dauernd mit Öl gefüllt ist, das zähflüssiger ist als der zu fördernde Brennstoff. Das Öl dringt in einer sehr feinen Schicht zwischen Kolben- und Pumpenkörper ein und wird insbesondere von ersterem bei dessen Druckhub mitgerissen. Die Anordnung der Ölkammer kann auch eine andere sein, insbesondere bei horizontaler Anordnung der Pumpe.Above the pump body a there is a container lt which is permanently filled with oil, which is more viscous than the fuel to be pumped. The oil penetrates in a very fine layer between the piston and pump body and is particularly carried away by the former during its pressure stroke. The arrangement of the oil chamber can also be different, in particular when the pump is arranged horizontally.

Der Antrieb des Pumpenkolbens erfolgt zwe('ktnäßig mittels eines Schwinghebels i. Dieser Hebel besitzt eine Nase k, die mit einer in der Pfeilrichtung umlaufenden Nockenscheibe L zusämmenliirkt. Eine Federin oder ein ähnliches, möglichst massefreies Kraftmittel drückt den Hebel i beständig gegen die Nockenscheibe. Letztere ist nahezu kreisförmig ausgebildet und nur an einer Stelle mit einem Ausschnitt von solcher Form versehen, daß die Senk- und, Hubbewegungen des Schwinghebels rasch .hintereinander und mit großer Geschwindigkeit vor sich gehen. Zweckmäßig ist dabei die Ablaufkurve des Nockens als radial. gerichteter scharfer Absatz ausgebildet, so daß die bewegten Teile, sobald die Nase k über den Absatz hinweggleitet, ruckartig angetrieben -werden.The pump piston is driven in two ways by means of a rocker arm i. This lever has a nose k, which with a rotating in the direction of the arrow Cam disk L cooperates. A spring or something similar, as free of mass as possible Power means presses the lever i consistently against the cam disk. The latter is almost circular and only at one point with a section of such Provided shape that the lowering and lifting movements of the rocker arm quickly. One after the other and go on at great speed. The process curve is useful here of the cam as radial. directed sharp shoulder formed so that the moving As soon as the nose k slides over the shoulder, parts are driven jerkily.

Die ruckartige Bewegung des Schwinghebels wird durch einen Anschlag iz begrenzt. der, wieder neben:gezeichnete Doppelpfeil andeutet, ,durch irgendein geeignetes Getriebe in seiner Lage einstellbar ist. Durch die Verstellung des Anschlages wird die Brennstoffmenge geregelt, die beim jeweiligen Druckhub in den Arbeitszylinder eingespritzt und beim folgenden Saughub gefördert wird.The jerky movement of the rocker arm is triggered by a stop iz limited. which, again next to: indicated double arrow, indicates, by any suitable gear is adjustable in its position. By adjusting the stop the amount of fuel that enters the working cylinder during each pressure stroke is regulated is injected and promoted on the following suction stroke.

Das Schwinghebelgetriebe ist so eingerichtet, daß der Pumpenkolben gerade mit der äußeren Kante der Eintrittsöffnung abschneidet, wenn die Nase k auf dem kreisbogenförmigen Teil der Nockenscheibe gleitet. Um diese Einstellung zu erleichtern, ist der Drehzapfen des Schwinghebels nicht fest, sondern verstellbar gelagert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt er an einem Schraubenbolzen p, der mit Hilfe der beiden Muttern. g und g' etwa parallel zur Kolbenachse verschoben und festgestellt werden kann.The rocker arm mechanism is set up so that the pump piston just cut off with the outer edge of the inlet opening when the nose k is up the circular arc-shaped part of the cam slides. To make this setting easier, the pivot of the rocker arm is not fixed, but adjustable. at the illustrated embodiment, he sits on a screw bolt p with Help the two nuts. g and g 'shifted approximately parallel to the piston axis and can be determined.

Beim Saughub wird also der Pumpenkolben rasch auswärts bewegt, wobei er im Pumpenraum ein Vakuum erzeugt. Sobald die Eintrittsöffnungen für den Brennstoff freigegeben sind, bleibt der Kolben in der erreichten Lage stehen. Die Flüssigkeit stürzt nun in den geschaffenen leeren Raum und vermag diesen vollkommen zu füllen., -da der Kolben fast während der ganzen Umdrehung in seiner Lage verbleibt. Sobald die Nase des Schwinghebels über den Absatz der Nockensoheibe hinweggleitet, wird der Kolben schlagartig in den Pumpenraum hineingetrieben, wodurch das Druckventil aufgestoßen und eine dem Kolbenhub entsprechende Menge mit großer Geschwindigkeit in den Arbeitszylinder gefördert wird.During the suction stroke, the pump piston is quickly moved outwards, with he creates a vacuum in the pump room. As soon as the inlet openings for the fuel are released, the piston stops in the position it has reached. The liquid now rushes into the created empty space and is able to fill it completely., - since the piston remains in its position for almost the entire revolution. As soon the nose of the rocker arm slides over the shoulder of the cam base, is the piston is suddenly driven into the pump chamber, causing the pressure valve pushed open and an amount corresponding to the piston stroke at high speed is promoted in the working cylinder.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Fuel injection pump with small delivery rate for high-speed engines, characterized by the combination of the following features: filling of the pump chamber by means of one or more openings controlled by the piston at the outer end of the stroke, eliminating the suction valve; Achievement of the seal through a relatively long bore for the pump piston with omission of the stuffing box; Arrangement of an oil bath on the inlet side of the pump piston, from which the pump piston carries away the amount of oil required to maintain an oil skin; The piston is driven by a cam acting against spring force with steep, sloping cams to achieve a sudden pressure stroke. z. Fuel injection pump according to claim r, characterized in that the inlet openings are only small, e.g. B. have the diameter of the needle-shaped piston corresponding Aöhsialllänge and that the drive cam according to; every suction stroke during most of the cam disk rotation holds the piston in the position in which it just exposes the inlet opening.