DE577742C

DE577742C - Fuel injection device for multi-cylinder internal combustion engines

Info

Publication number: DE577742C
Application number: DES98266D
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1931-04-25
Filing date: 1931-04-25
Publication date: 1933-06-03

Description

Brennstoffeinspritzvorrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen Mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, die für jeden Zylinder oder für jede Gruppe von Zylindern eine besondere Brennstoffpumpe aufweisen, haben den Nachteil, daß kleine Ausführungsfehler an den Pumpen merkliche Unterschiede in den Füllungen der Zylinder bzw. der Zylindergruppen und daher in der Leistungsabgabe der einzelnen Zylinder verursachen. Ferner haben mehrzylindrige Brennkraftmaschinen mit mehr als vier Zylindern und einer Pumpe für sämtliche mit gesteuerten Einspritzventilen versehene Arbeitszylinder, die aber nur durch ein gemeinsames Leitungssystem an die Pumpe angeschlossen sind, den Nachteil, daß, auch wenn die Pumpe zwei Hübe pro Zündfolge ausführt, eine Zuteilung einer genau gleich großen Brennstoffmenge für jeden Arbeitszylinder nicht möglich ist, weil während der Förderung des Brennstoffes ein oder mehr Zylinder zünden und diese Zylinder infolge ihrer geöffneten Brennstoffeinspritzvorrichtung mehr Brennstoff als die andern Zylinder erhalten, wodurch ungleiche Leistungserzeugung in den Arbeitszylindern und eventuell die besonders nachteilige Nachzündung entstehen.Fuel injection device for multi-cylinder internal combustion engines Multi-cylinder internal combustion engines for each cylinder or for each group of cylinders have a special fuel pump have the disadvantage that small design errors on the pumps, noticeable differences in the fillings of the Cylinder or the cylinder groups and therefore in the power output of the individual Cause cylinders. Furthermore, multi-cylinder internal combustion engines have more than four cylinders and a pump for all equipped with controlled injection valves Working cylinder, which is only connected to the pump via a common line system are connected, the disadvantage that, even if the pump has two strokes per firing order executes an allocation of exactly the same amount of fuel for each working cylinder is not possible because one or more cylinders are being conveyed while the fuel is being pumped and ignite these cylinders as a result of their open fuel injector receive more fuel than the other cylinders, resulting in unequal power generation in the working cylinders and possibly the particularly disadvantageous post-ignition.

Es ist daher bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen schon vorgeschlagen worden, eine Pumpe für alle Arbeitszylinder vorzusehen, die aber bei jedem Hub nur die Einspritzmenge eines Arbeitszylinders fördert. Infolgedessen muß nicht nur eine der Zahl der Arbeitszylinder entsprechende Anzahl gesteuerte Druckventile vorgesehen sein, sondern die Zahl der Arbeitshübe der Pumpe muß der Zahl der Zündungen während einer Zündfolge entsprechen. Dies hat die Nachteile, daß durch die Notwendigkeit der vielen gesteuerten Druckventile die Anordnung kompliziert und teuer, insbesondere aber die Hubzahl der Brennstoffpumpe außerordentlich hoch wird, so daß nicht nur ein größerer Kraftbedarf, sondern vor allem eine beträchtliche Abnutzung entsteht.It has therefore already been proposed for multi-cylinder internal combustion engines been to provide a pump for all working cylinders, but only for each stroke promotes the injection quantity of a working cylinder. As a result, it doesn't have to be just one the number of controlled pressure valves provided corresponding to the number of working cylinders but the number of strokes of the pump must match the number of ignitions during correspond to a firing order. This has the disadvantages of being necessary of the many controlled pressure valves, the arrangement is complicated and expensive, in particular but the number of strokes of the fuel pump is extremely high, so that not only a greater power requirement, but above all a considerable amount of wear occurs.

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit gesteuerten Einspritzventilen mit je einem zur Vorlagerung der Brennstoffmenge für eine Einspritzung dienenden Speicher. Sie bezweckt, einerseits die Vorrichtungen für die Brennstoffeinspritzung zu vereinfachen, andererseits die Einspritzung einer genau gleichen Brennstoffmenge bzw. die Erzeugung einer genau gleichen Leistung in jedem Arbeitszylinder zu ermöglichen, wobei die Hubzahl der Brennstoffpumpe nur von der Taktart der Brennkraftmaschine und der Anzahl Leitungssysteme, nicht aber von der Zahl der Zylinder abhängt.The invention relates to a multi-cylinder internal combustion engine with controlled injection valves, each with one for pre-storing the amount of fuel memory used for an injection. Its purpose is, on the one hand, the devices for the fuel injection to simplify, on the other hand, the injection of a exactly the same amount of fuel or the generation of exactly the same power to allow in each working cylinder, the number of strokes of the fuel pump only on the clock type of the internal combustion engine and the number of line systems, but not depends on the number of cylinders.

Die Erfindung besteht darin, daß für die Kraftmaschinenzylinder eine gemeinsame Pumpe vorgesehen ist und die Einspritzvorrichtungen in mindestens zwei mehrere Einspritzventile umfassende Gruppen unterteilt sind, von denen jede die Einspritzventile derjenigen Kraftmaschinenzylinder umfaßt, deren Zündungen innerhalb desselben Teiles des entsprechend der Anzahl der Gruppen unterteilten Kurbelkreises liegen, und die durch je ein Leitungssy stein mit der gemeinsamen Pumpe in Verbindung stehen, welche bei jeder Umdrehung der Kraftmaschine eine dem Takt derselben und der Anzahl der Gruppen entsprechende Zahl von För derhüben ausführt, und bei jedem Förderhub stets einer, und zwar einer solchen Gruppe von Einspritzvorrichtungen, in deren zugehörigen Kraftmaschinenzylindern gerade keine Einspritzung erfolgt, Brennstoff zuführt, wobei die von der Pumpe zu den übrigen Gruppen von Einspritzventilen führenden Leitungssysteme vom Brennstoffdruck entlastet sind.The invention is that for the engine cylinder a common pump is provided and the injectors in at least two multiple injectors comprehensive groups are divided by each of which includes the injectors of those engine cylinders whose Ignitions within the same part of the subdivided according to the number of groups Crank circle lie, and each through a line system stone with the common Pump are in communication, which at each revolution of the engine one of the Carries out the same cycle and the number of conveying strokes corresponding to the number of groups, and with each delivery stroke always one, namely such a group of injectors, no injection is currently taking place in their associated engine cylinders, Feeds fuel, the from the pump to the remaining groups of injectors leading line systems are relieved of fuel pressure.

Bei ungerader Zylinderzahl kann mit dem zur kleineren Zylinderzahl führenden Leitungssystem eine Speichervorrichtung verbunden sein, die sich bei der Druckentlastung des Leitungssystems entleert.If the number of cylinders is uneven, use the to reduce the number of cylinders leading line system to be connected to a storage device, which is located in the The line system has been depressurized.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.Two exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing shown.

Fig. i zeigt eine Brennstoffpumpe mit zwei je- vier Arbeitszylinder versorgenden Leitungssystemen.Fig. I shows a fuel pump with two four working cylinders supplying pipe systems.

Fig. 2 veranschaulicht eine Ausbildung der Leitungssysteme für ungerade Arbeitszylinderzahl.Fig. 2 illustrates a design of the line systems for odd Number of working cylinders.

In Fig. i weist die Brennstoffpumpe i einen Plunger 2 auf, der mittels der Schubstange 3 von der Kurbel q. der Welle 5 angetrieben wird. Die in bekannter Weise von der Motorwelle über ein nicht eingezeichnetes Vorgelege angetriebene Welle 5 hat z. B. bei Viertaktmotoren die gleiche, bei Zweitaktmotoren die doppelte Drehzahl 'der Kurbelwelle des Motors. Die Pumpe i saugt den Brennstoff aus der durch das Saugventil 6 abgeschlossenen Saugleitung 7. Zur Brennstoffbemessung wird beim Druckhub des Plungers 2 das Saugventil 6 mittels des um das Exzenter 8 drehbaren, am Plunger 2 angelenkten Hebels 9 zuerst offen gehalten und dann zur Einleitung der Förderung durch die Feder io geschlossen. Zur Regelung der Brennstoffbemessung ist das Exzenter 8 um die Welle i i drehbar gelagert, wobei die Welle i i z. B. von dem nicht eingezeichneten Drehzahlregler des Motors beeinflußt wird.In Fig. I, the fuel pump i has a plunger 2, which by means of the push rod 3 from the crank q. the shaft 5 is driven. The well-known Way from the motor shaft via a not shown countershaft driven shaft 5 has z. B. with four-stroke engines the same, with two-stroke engines twice the speed 'the crankshaft of the engine. The pump i sucks the fuel out of the through the Suction valve 6 closed suction line 7. The fuel metering is during the pressure stroke of the plunger 2 the suction valve 6 by means of the rotatable about the eccentric 8 on the plunger 2 hinged lever 9 first held open and then to initiate the promotion closed by the spring io. The eccentric is used to regulate the fuel metering 8 rotatably mounted about the shaft i i, the shaft i i z. B. from the one not shown Speed controller of the motor is influenced.

An die Pumpe i sind die Leitungssysteme 12 und 13 angeschlossen, die durch die Druckventile 14 und 15 mit dem Druckraum 16 der Pumpe i in Verbindung stehen und zu getrennten Gruppen von nicht eingezeichneten Arbeitszylindern führen. Die Druckventile 14. und 15, die mittels der Federn 17 und i8 geschlossen werden, werden von den Nocken 19 und 2o der Welle zi angehoben, wobei die Welle 21 über ein Vorgelege 22 mit der halben Drehzahl der Welle 5 angetrieben wird. Die Rückschlagventile 23 bis 3o der Leitungssysteme 12 und 13 sind den nicht eingezeichneten, mit Vorlagerung resp. Speicherung des Brennstoffes arbeitenden Brennstoffeinspritzv orrichtungen der Arbeitszylinder vorgeschaltet, die mittels der Leitungen 31 bis 38 an die beiden Leitungssysteme angeschlossen sind.The line systems 12 and 13 are connected to the pump i, which through the pressure valves 14 and 15 with the pressure chamber 16 of the pump i in connection stand and lead to separate groups of not shown working cylinders. The pressure valves 14. and 15, which are closed by means of the springs 17 and i8, are raised by the cams 19 and 2o of the shaft zi, with the shaft 21 over a countershaft 22 is driven at half the speed of the shaft 5. The check valves 23 to 3o of the line systems 12 and 13 are those not shown, with pre-storage resp. Storage of fuel operating fuel injectors upstream of the working cylinder, which is connected to the two by means of lines 31 to 38 Line systems are connected.

Im Betrieb wird der durch den Plunger 2 angesaugte Brennstoff nach Schließen des Saugventils 6 abwechselnd einem der beiden Leitungssysteme zugeführt. Während des ersten Druckhubes ist z. B. das Druckventil 14. geöffnet, und die Pumpe fördert in die Brennstoffeinspritzvorrichtungen der an das Leitungssystem 12 angeschlossenen Arbeitszylinder. Beim Rückgang des Plungers 2, d. h. nach Beendigung der Förderung und der Speicherung, schließen die Rückschlagventile 23 bis 26 die Brennstoffeinspritzvorrichtüngen der vier Arbeitszylinder von der Leitung 12 ab, und diese wird durch das erst nach dem oberen Totpunkt des Plungers 2 schließende Druckventil 14 entlastet. Nach dem Schließen des Ventils 14. saugt die Pumpe eine neue Brennstoffladung durch das Saugventil 6 an.In operation, the fuel sucked in by the plunger 2 is increased Closing the suction valve 6 alternately supplied to one of the two line systems. During the first pressure stroke z. B. the pressure valve 14 open, and the pump promotes the fuel injectors connected to the line system 12 Working cylinder. When the plunger 2 decreases, i. H. after the end of the funding period and the storage, the check valves 23 to 26 close the fuel injectors of the four working cylinder from the line 12, and this is only after the top dead center of the plunger 2 closing pressure valve 14 is relieved. After this Closing valve 14. the pump draws a new charge of fuel through the suction valve 6 at.

Beim zweiten Druckhub und nach Schluß des Saugventils 6 öffnet sich nunmehr das Druckventil i 5, wodurch die Förderung in das Leitungssystem 13 beginnt. Das Ende der Förderung fällt ebenfalls mit dem oberen Totpunkt des Plungers 2 zusammen, und die Brennstoffeinspritzvorrichtung der zweiten Gruppe von vier Arbeitszylindern wird in gleicher Weise durch die Rückschlagventile 27 bis 30 abgeschaltet. Ebenso wird das Leitungssystem 13 bei zurückkehrendem Plunger 2 durch das noch kurze Zeit geöffnete Druckventil 15 entlastet. Nach Schließen des Ventils 15 saugt der Plunger 2 eine neue Ladung an, und ein neues Arbeitsspiel beginnt.During the second pressure stroke and after the suction valve 6 has closed, the pressure valve i 5 now opens, as a result of which the delivery into the line system 13 begins. The end of the delivery also coincides with the top dead center of the plunger 2, and the fuel injection device of the second group of four working cylinders is switched off in the same way by the check valves 27 to 30 . Likewise, when the plunger 2 returns, the line system 13 is relieved by the pressure valve 15 which is still open for a short time. After the valve 15 is closed, the plunger 2 draws in a new charge and a new work cycle begins.

Da beim Zweitaktsystem eine volle Zündfolge schon während einer Umdrehung der Motorkurbelwelle stattfindet, zündet bei zwei Leitungssystemen die halbe Zylinderzahl gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeiten während der Dauer der ersten und die anderen Zylinder während der Dauer der zweiten halben Umdrehung. Bei drei Gruppen zünden die Arbeitszylinder jeder Gruppe während einer Drittelumdrehung.Since with the two-stroke system, a full firing sequence is already carried out during one revolution of the engine crankshaft takes place, half the number of cylinders ignites with two pipe systems simultaneously or at different times during the duration of the first and the other Cylinder for the duration of the second half revolution. Ignite in three groups the working cylinders of each group for a third of a turn.

Um zu erreichen, daß während der Brennstofförderung in den an ein Leitungssystem angeschlossenen Arbeitszylindern keine Zündung stattfindet, sind an jedes Leitungssystem die Zylinder angeschlossen, deren Zündung innerhalb desselben Teilkurbelwinkels (18o', i2o° usw.) erfolgt, so daß innerhalb des restlichen Kurbelwinkels in dieses Leitungssystem gefördert werden kann.In order to achieve that during the fuel delivery in the on one Line system connected working cylinders no ignition takes place the cylinders are connected to each pipe system and their ignition within the same partial crank angle (18o ', i2o °, etc.) takes place, so that within the remaining Crank angle can be promoted in this line system.

Beim Viertaktsystem macht die Motorkurbelwelle zwei Umdrehungen während einer vollständigen Zündfolge. Sinngemäß sind daher an jedes Leitungssystem die Zylinder angeschlossen, deren Zündung innerhalb des gleichen Teilkurbelwinkels (bei zwei Leitungssystemen von 36o°; bei drei Leitungssystemen von 24.0° usw.) stattfindet, so daß während der nachfolgenden Zeit bis zum Beginn der gemäß der Zündfolge neuen Zündungen in der betreffenden Gruppe Brennstoff in diese Zylinder gefördert werden kann.In the four-stroke system, the engine crankshaft makes two revolutions during a complete firing order. Therefore, the Cylinder connected, the ignition of which is within the same partial crank angle (at two pipe systems of 36o °; with three pipe systems of 24.0 ° etc.) takes place, so that during the following time up to the beginning of the new one according to the firing order Ignitions in the relevant fuel group are fed into these cylinders can.

Bei ungerader Zylinderzahl ist an eines der beiden Leitungssysteme ein Zylinder weniger als an das andere angeschlossen. Da aber die Pumpe mit jedem Druckhub die gleiche Brennstoffmenge fördert, ist für das Leitungssystem mit der kleineren Anzahl angeschlossenen Arbeitszylindern eine Brennstoffvorlagerungs- oder Speichervorrichtung, z. B. nach Fig. 2, erforderlich. An die Leitungsgruppe 12 sind vier, dagegen an die Leitungsgruppe 13 nur drei Arbeitszylinder angeschlossen. Da die in die Leitungsgruppe 13 geförderte Brennstoffmenge für vier Zylinder bemessen ist, tritt bei dieser Leitungsgruppe an Stelle des vierten Zylinders der durch die Feder 39 belastete Speicherkolben 4o.If the number of cylinders is uneven, one less cylinder is connected to one of the two line systems than to the other. But since the pump delivers the same amount of fuel with each pressure stroke, a fuel pre-storage or storage device, e.g. B. according to Fig. 2 is required. Four working cylinders are connected to the line group 12, whereas only three working cylinders are connected to the line group 13. Since the amount of fuel delivered into the line group 13 is dimensioned for four cylinders, the storage piston 40 loaded by the spring 39 takes the place of the fourth cylinder in this line group.

Die Feder 39 wird so bemessen, daß der Akkumulierkolben q.o die der Einspritzmenge für einen Arbeitszylinder entsprechende Brennstoffmenge unter demselben Druck aufspeichert. Dadurch erhält jeder der drei an das Leitungssystem 13 angeschlossenen Arbeitszylinder die gleiche Brennstoffmenge wie die vier übrigen Zylinder, während beim Rückgang des Plungers 2 und dem noch offenen Druckventil 15 des Leitungssystems 13 ein Viertel des geförderten Brennstoffes bei der Entlastung des Leitungssystems 13 durch den Akkumulierkolben 40 zurückgedrückt wird.The spring 39 is dimensioned so that the accumulating piston q.o that of the Injection amount for a working cylinder corresponding amount of fuel below the same Pressure stores. As a result, each of the three is connected to the line system 13 Working cylinder the same amount of fuel as the four remaining cylinders while when the plunger 2 falls and the pressure valve 15 of the line system is still open 13 a quarter of the fuel delivered when the pipe system is relieved 13 is pushed back by the accumulating piston 40.

An Stelle des Kurbelantriebes des Pumpenplungers kann gegebenenfalls auch ein Nockenantrieb o. dgl. verwendet werden, wie auch statt der Saugventilregelung eine Überströmregelung vorgesehen sein kann. Die Abschlußorgane oder Leitungssysteme können schließlich als Schieber ausgebildet sein. Ferner können die Brennstoffeinspritzvorrichtungen an den Arbeitszylindern für Lufteinblasung oder für luftlose Einspritzung und Brennstoffspeicherung eingerichtet sein. Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit Lufteinblasung können zur genaueren Brennstoffzuteilung mit für jeden Zylinder verschieden wirkenden Drosselvorrichtungen versehen sein. An Stelle der Drosselvorrichtungen können die Federn der Rückschlägventile für jeden Zylinder verschieden eingestellt sein.Instead of the crank drive of the pump plunger, if necessary a cam drive or the like can also be used, as well as instead of the suction valve control an overflow control can be provided. The closing organs or management systems can finally be designed as a slide. Furthermore, the fuel injectors on the working cylinders for air injection or for airless injection and fuel storage be set up. Fuel injectors with air injection can be used for more precise fuel allocation with throttle devices acting differently for each cylinder be provided. Instead of the throttle devices, the springs of the non-return valves be set differently for each cylinder.

Bei mehr als zwei an die Brennstoffpumpe angeschlossenen, getrennte Gruppen von Arbeitszylindern versorgenden Leitungssystemen erhöht sich die Hubzahl der Pumpe derart, daß bei Zweitaktmotoren und drei Leitungssystemen der Pumpenplunger drei Druckhübe pro Umdrehung der Motorkurbelwelle, bei vier Leitungssystemen -vier Druckhübe usw. ausführt. Sinngemäß gilt dies auch für andere Taktarten, indem bei Viertaktmotoren und dreiLeitungssystemen il/,Druckhub pro Umdrehung der Motorwelle, bei vier Leitungssystemen zwei Druckhübe usw. stattfinden.If more than two are connected to the fuel pump, separate Line systems supplying groups of working cylinders increase the number of strokes the pump in such a way that with two-stroke engines and three line systems the pump plunger three pressure strokes per revolution of the engine crankshaft, with four line systems - four Printing strokes, etc. executes. This also applies analogously to other time signatures by adding at Four-stroke engines and three line systems il /, pressure stroke per revolution of the motor shaft, in the case of four line systems, two pressure strokes etc. take place.

Sind an eines der Leitungssysteme weniger Arbeitszylinder als an die anderen Leitungssysteme angeschlossen und arbeiten die Zylinder mit Lufteinblasung, so kann an Stelle eines Speicherkolbens eine gedrosselte Abzweigung vorhanden sein, um das Zuviel an gefördertem Brennstoff z. B. nach dem Saugraum der Pumpe abführen zu können.Are there fewer working cylinders on one of the line systems than on the connected to other piping systems and the cylinders work with air injection, a throttled branch can be used instead of an accumulator piston, to reduce the amount of fuel delivered z. B. discharge to the suction chamber of the pump to be able to.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Fuel injector for multi-cylinder Internal combustion engines with controlled injection valves and each with one for pre-storage the fuel quantity for an injection serving memory, characterized in that, that a common pump is provided for the engine cylinder and the Injection devices in at least two groups comprising several injection valves are subdivided, each of which is the injectors of those engine cylinders includes whose ignitions within the same part of the corresponding to the number of Groups subdivided crank circle are, and each with a line system of the common pump, which are in communication with each revolution of the prime mover a number of conveying strokes corresponding to the cycle of the same and the number of groups executes, and with each delivery stroke always one, namely such a group of Injectors, currently none in their associated engine cylinders Injection takes place, feeds fuel, taking that from the pump to the rest Line systems leading to groups of injection valves are relieved of fuel pressure are. z. Fuel injection device for multi-cylinder internal combustion engines according to claim i, characterized in that the fuel supply to each pipe system of .an inevitably controlled closing body is regulated. 3. Fuel injector for multi-cylinder internal combustion engines according to claim i, characterized in that that with an odd number of cylinders with the line system leading to the smaller number of cylinders a storage device is connected, which is in the pressure relief of the line system emptied.