DE708739C

DE708739C - Automatic fuel injection pump for internal combustion engines

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Publication number: DE708739C
Application number: DESCH111002D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1936-09-26
Filing date: 1936-09-26
Publication date: 1941-07-28

Description

Selbsttätige Brennstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen DieErfindungbetriffteine selbsttätige Bren tnstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, bei der ein aus zwei Kolbenteilen verschiedenen Durchmessers bestehender Stufenpumpenkolben unmittelbar durch den auf den Kolbenteil größeren Durchmessers einwirkenden, in der Verbrennungskammer der Maschine entwickelten Verdichtungsdruck betätigt wird und bei welcher sich das Absperrorgan der in die dem Zylinderdruck ausgesetzte Stirnseite des Stufenkolbens eingelassenen Einspritzöffnung, welcher der Brennstoff durch geradlinige Kanäle vom Brennstoffpumpendruckraum aus zugeführt wird, selbsttätig abhebt, wenn der Druck des flüssigen Brennstoffs einen vorbestimmten Wert erreicht.Automatic Fuel Injection Pump for Internal Combustion Engines automatic fuel injection pump for internal combustion engines, in which on two piston parts of different diameters of existing multi-stage pump pistons directly by acting on the larger diameter piston part in the combustion chamber the compression pressure developed by the machine and at which the Shut-off element in the face of the stepped piston exposed to the cylinder pressure recessed injection port, which the fuel through straight channels is supplied from the fuel pump pressure chamber, lifts automatically when the pressure of the liquid fuel reaches a predetermined value.

Während die bisher bekannten, .ausschließlich durch den in der Verbrennungskammer der Brennkraftmaschine entwickelten Verdichtungsdruck betriebenen selbsttätigen Brennstoffeinspritzpumpen durchweg in der Weise arbeiten, daß ein vom im Arbeitszylinder der Maschine herrschenden Gasdruck betätigter Antriebskolben auf den Pumpenstempel der eigentlichen Brennstoffeinspritzpumpe drückt und so den zur Einspritzung und Zerstäubung des Brennstoffs erforderlichen Flüssigkeitsdruck erzeugt, ist beim Erfindungsgegenstand dadurch eine wesentliche Vereinfachung erreicht, daß der Antriebskolben selbst unmittelbar als Pumpenkolben benutzt wird. Nach dem wesentlichen Kennzeichen der Erfindung ist diese Aufgabe, in der Weise gelöst, daß der Brennstoffpumpendruckraum durch die einerseits von der auf der dem Brennraum abgewandten Seite des Kolbenteiles größeren Durchmessers zwischen diesem und dem Kolbenteil geringeren Durchmassters vorhandenen ringförmigen Stufenfläche und der Außenfläche des Kolbenteiles geringeren Durchmessers und andererseits von der Innenwandung der an dieser Stelle ebenfalls abgestuften Laufbüchse begrenzte ringförmige Kammer von durch die Kolbenbewegung veränderbarer Gestalt gebildet wird. -Diese Ausbildung ist durch zahlreiche Vorteile gegenüber den üblichen Vorrichtungen dieser Art ausgezeichnet. Insbesondere bewirkt die Anordnung des Brennstoffpumpendruckraumes unter Ausnutzung der ersten Abstufung des Antriebskolbens eine beträchtliche Annäherung desselben an die Verbrennungskanllner der Brenukraftmaschine, wodurch äußerst günstige Temperaturbedingungen für den einzuspritzenden Brennstoff geschaffen -,verden. Diese Annäherung von Pumpendruckraum und Einspritzöffnung, die nur mehr durch einen einzigen Kolbenteil voneinander getrennt sind, führt andererseits noch dazu, daE) die geringe, z«@ischen diesem Kolbenteil und der Laufbüchse gegen die Verbrennungskammer zu durchsickernde Brennstoffmenge, die auLlerdetn die Trockenreibung verhütet, zur Gasabdichtung und zur Kolbenoberfächenkühlung beiträgt,-während gleichzeitig der untere Anteil der Laufbüchse mindestens über eine gewisse Ausdehnung hin durch den Brennstoifcorrat in der Pumpendruckkammer gekühlt wird.While the previously known,. Exclusively by the one in the combustion chamber the internal combustion engine developed compression pressure operated automatic Fuel injection pumps consistently work in such a way that one of the cylinders in the working cylinder the machine's gas pressure actuated drive piston on the pump ram the actual fuel injection pump presses and so the injection and Atomization of the fuel generated required liquid pressure is the subject matter of the invention thereby a substantial simplification achieved that the drive piston itself directly is used as a pump piston. According to the essential characteristic of the invention is this problem solved in such a way that the fuel pump pressure chamber through the on the one hand from the larger side of the piston part on the side facing away from the combustion chamber Diameter between this and the piston part of smaller diameter existing annular step surface and the outer surface of the piston part of smaller diameter and on the other hand from the inner wall of the also stepped at this point Liner bounded annular chamber of changeable by the piston movement Shape is formed. -This training is opposed by numerous advantages the usual devices of this type excellent. In particular, the arrangement causes of the fuel pump pressure chamber using the first gradation of the drive piston a considerable approximation of the same to the incineration ducts the Brenu engine, creating extremely favorable temperature conditions for the injector Fuel created - verden. This convergence of the pump pressure chamber and the injection opening, which are only separated from each other by a single piston part leads on the other hand in addition, that the small, z «@ischen this piston part and the liner against The amount of fuel to percolate through the combustion chamber, which causes dry friction prevents, contributes to the gas seal and the piston surface cooling, while at the same time the lower part of the liner through at least a certain extent the fuel supply is cooled in the pump pressure chamber.

Im Gegensatz zu der üblichen Bauweise ist hierbei die Verbindung zwischen dem Purnpendruckraum und der Einspritzöffnung durch kurze, völlig geradlinige Kanäle unter Vermeidung von Ventilen bzw. Hähnen hergestellt, so daß der unter hohem Druck stehende Brennstoff zu keiner Richtungsänderung gezwungen ist und keiner Wirbelbildung unterliegt; hierdurch wird aber jeder Energieverlust verhütet, und der Brennstoff gelangt unter den günstigsten Verhältnissen zur Einspritzung. Während bei den gebräuchlichen pneumatisch gesteuerten Brennstoffeinspritzpumpen die Rückholfeder entweder Teilen oder Räumen sehr nahe liegt, die mit heißen Verbrennungsgasen in Berührung kommen, oder gar im Brennstoff selbst untergebracht ist, wodurch ein rasches Unbrauchbarwerden zu befürchten bzw. eine entsprechende Größe des Brennstoffpumpenraumes bedingt ist, ist sie beim Erfindungsgegenstand vom Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine und damit von der heißen Zone weit entfernt in einer bLsonderen trockenen Kammer angeordnet, wodurch die größtmögliche Lebensdauer und ein durchaus zuverlässiges Arbeiten gesichert ist und die Größe des Pumpendruckraumes auf das Mindestmaß beschränkt werden kann.In contrast to the usual design, the connection between the pump pressure chamber and the injection opening through short, completely straight channels manufactured avoiding valves or cocks, so that the under high pressure standing fuel is not forced to change direction and no vortex formation subject to; however, this prevents any loss of energy, and so does the fuel reaches the injection under the most favorable conditions. While with the common Pneumatically controlled fuel injection pumps either share the return spring or rooms that come into contact with hot combustion gases are very close, or is even housed in the fuel itself, which quickly becomes unusable to be feared or a corresponding size of the fuel pump chamber is required, it is the subject of the invention of the combustion chamber of the internal combustion engine and so arranged far away from the hot zone in a particularly dry chamber, which ensures the longest possible service life and reliable work and the size of the pump pressure chamber can be kept to a minimum.

Schließlich bestellt die Pumpe nach der Erfindung nur aus zwei wesentlichen Bestandteilen, der Laufbüchse und dem Stufenkolben, d. h. ihr Aufbau ist, insbesondere angesichts des völligen Fehlens von Hähnen und Ventilen, weitaus einfacher als derjenige der bekannten, recht komplizierten Vorrichtungen und ihre Herstellung infolgedessen bequemer und weniger kostspielig. Die genannten beiden Hauptbauteile lassen sich zudem jeweils aus einem Stück anfertigen und daher leicht auswechseln bzw. ersetzen.Finally, the pump ordered according to the invention from only two essentials Components, the liner and the stepped piston, d. H. their structure is, in particular given the complete lack of taps and valves, far easier than that the known, quite complicated devices and their production as a result more convenient and less expensive. The two main components mentioned can be also made from one piece and therefore easy to exchange or replace.

Ein weiteres .Merkmal der Erfindung bestellt darin, daß die Brennstoffzuleitung am unteren Teil des Brennstoffdruckraumes von veränderbarer Gestalt ausmündet, so daß der Brennstoffeinlaß in an sich bekannter Weise unmittelbar von der Stufenkante selbst gesteuert wird.Another feature of the invention is that the fuel supply line opens out at the lower part of the fuel pressure chamber of variable shape, see above that the fuel inlet in a known manner directly from the step edge is self-controlled.

Die Brennstoffeinspritzpumpe nach der Erfindung kann endlich mit an sich bekannten Einrichtungen zur Regelung der Bzennstofffördermenge verbunden werden, wobei z. B. im Falle einer besonders vorteilhaften Ausführungsform die Stufenkante schräg ansteigend und der Stufenkolben um seine Achse drehbar ausgebildet ist.The fuel injection pump according to the invention can finally start with known devices for regulating the fuel delivery rate are connected, where z. B. in the case of a particularly advantageous embodiment, the step edge inclined and the stepped piston is designed to be rotatable about its axis.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen .dargestellt.The invention is shown in the drawing in two exemplary embodiments.

Die Abb. i dieser Zeichnung zeigt schaubildlich einen senkrechten Schnitt durch die Brennstoffeinspritzpumpe nach der Erfindung.Fig. I of this drawing shows a diagrammatic view of a vertical one Section through the fuel injection pump according to the invention.

Die Abb. 2 veranschaulicht im senkrechten Schnitt die Anwendung einer solchen Pumpe in Verbindung mit einer Regelvorrichtung.Fig. 2 illustrates the application of a in vertical section such a pump in conjunction with a control device.

Die Abb.3 ist ein Teilschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung nach Abb. 2. In der in Abb. i dargestellten Ausführungsform besitzt die Brennstoffeinspritzpumpe eine festliegende Laufbüchse i, in welcher ein Kolben 2-3 beweglich ist, Der Kolben 2 ist unter Bildung eines Stufenkolbens durch einen Fortsatz 3 verlängert, der in der Bohrung d. spielt. Der Durchmesser des Kolbenteiles 3 ist wesentlich kleiner als derjenige des Kolbenteiles 2. Der Stufenkolben 2-3 wird von der geeichten Feder 5 ständig in die in der Abbildung wiedergegebene Stellung zurückgedrückt. Innerhalb des Kolbenteiles 3 ist eine weitere Druckfeder 6 angeordnet, die gegen den Federteller 7 an der Absperrnadel 8 abgestützt ist. Die Spitze der Absperrnadel 8 bildet den Verschluß der Einspritzöffnung 9, welche die Verbindung mit dem nicht dargestellten Zylinder der Brennkraftmaschine herstellt. Die Zuleitung des Brennstoffs erfolgt durch den Stutzen io. Der Brennstoff füllt hierbei den ringförmigen Raum i i zwischen der abgestuften Innenwandung der Laufbüchse i, der Oberseite des Kolbenteiles 2 und der Seitenwandung des Kolbenteiles 3 an. Die Einspritzöffnung 9 steht mit dem Raum i i, der den Brennstoffpumpendruckraum darstellt, über geradlinige Kanäle 12 in Verbindung; diese Kanäle 12 münden in einen Hohlraum 13, dessen eine Wandung den Sitz der Absperrnadel 8 bildet.Fig.3 is a partial section through the lower part of the device according to Fig. 2. In the embodiment shown in Fig. i, the fuel injection pump a fixed liner i in which a piston 2-3 is movable, the piston 2 is extended by an extension 3 to form a stepped piston, which is shown in FIG the hole d. plays. The diameter of the piston part 3 is much smaller than that of the piston part 2. The stepped piston 2-3 is controlled by the calibrated spring 5 is constantly pushed back into the position shown in the illustration. Within of the piston part 3, a further compression spring 6 is arranged, which against the spring plate 7 is supported on the shut-off needle 8. The tip of the shut-off needle 8 forms the Closure of the injection port 9, which connects to the not shown Manufactures cylinder of the internal combustion engine. The fuel is fed in through the nozzle ok. The fuel fills the annular space i i between the stepped inner wall of the liner i, the top of the piston part 2 and the side wall of the piston part 3. The injection opening 9 stands with the Space i i, which represents the fuel pump pressure space, via straight channels 12 in connection; these channels 12 open into a cavity 13, one wall of which the seat of the shut-off needle 8 forms.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende: Während des Ver- i dichtungshubes im Zylinder der Brennkraftmaschine bewirkt der auf die' Unterseite des Kolbenteiles 2 von größerem Durchmesser einwirkende Gesamtdruck das Emporgehen des Kolbens innerhalb der Laufbüchse i unter i Überwindung der Gegenwirkung der Feder was zur Absperrung der Brennstoffzuleitung iö und von diesem Zeitpunkt ab zur Verdichtung des im Brennstoffpumpendruckraum i i enthaltenen Brennstoffs führt. Die Rückwirkung des so verdichteten Brennstoffs, die sich über die Kanäle 12 und die Kammer 13 auf die Nadel 8 auswirkt, überwindet von einem gewissen Zeitpunkt an den Gegendruck der Feder 6, d. h. bewirkt das Abhe=ben der Absperrnadel 8, wobei dann der Brennstoff unter entsprechendem Druck durch die Öffnung 9 hindurch in den Arbeitszylinder eingespritzt wird. Der auf diese Weise eingespritzte Brennstoff entzündet sich sofort, und der Arbeitskreislauf der Maschine setzt ein. Die Aufwärtsbewegung des Kolbenteiles 2 kommt zum Stehen, sobald er seine Geaenfiäche in der Laufbuchse erreicht hat. Die Abmessungen sind so gewählt, daß dies bei der größten Einspritzmenge etwa in dem Augenblick geschieht, der einer Lage von etwa 2o° hinter dem oberen Totpunkt der Pleuelstange oder Kurbel entspricht.- Der Stillstand des die Nadel halternden Kolbens erfolgt bei Erreichung des Hubendes des Pumpenkolbens durch den Abfall des Pumpendruckes. Während des Entspannungshubes bringt die Feder 5 den Kolben in seine Ausgangsstellung zurück, nachdem vorher schon die Feder 6 die Absperrnadel 8 in die dargestellte Schließlage- zurückgeführt hat. Sobald die Stufenkante des Kolbens 2-3 den Einlaß io' freizulegen beginnt, füllt der Brennstoff die Kammer i i erneut auf, und der Arbeitsvorgang wiederholt sich in der beschriebenen Weise.The operation of the device described is as follows: During of the compression stroke in the cylinder of the internal combustion engine causes the ' Underside of the piston part 2 of larger diameter acting total pressure the The piston rises up within the liner i while overcoming the counteraction the spring what to shut off the fuel supply line iö and from this point in time to compress the i i contained in the fuel pump pressure chamber Fuel leads. The reaction of the so compressed fuel, which is about the channels 12 and the chamber 13 affects the needle 8, overcomes by a certain amount Time at the back pressure of the spring 6, d. H. causes the shut-off needle to lift off 8, the fuel then passing through the opening 9 under appropriate pressure is injected into the working cylinder. The fuel injected this way ignites immediately and the machine starts working. The upward movement of the piston part 2 comes to a standstill as soon as it reaches its surface in the cylinder liner has reached. The dimensions are chosen so that this is possible with the largest injection quantity happens at about the moment that a position about 20 ° behind the upper one Corresponds to dead center of the connecting rod or crank.- The standstill of the needle retaining piston takes place when the end of the stroke of the pump piston is reached by the Drop in pump pressure. During the relaxation stroke, the spring 5 brings the piston back to its original position, after the spring 6 has previously closed the shut-off needle 8 has returned to the illustrated closed position. As soon as the edge of the Piston 2-3 begins to expose inlet io ', fuel fills the chamber i i again and the process is repeated as described.

Die Abb. 2 und 3 zeigen die Anwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung - in Verbindung mit einem Brennstoffregler bekannter Bauart, bei dem die Regelung der Brennstoffördermenge durch Rampen 15 erfolgt, indem die Stufenkante schräg ansteigend ausgebildet ist, welche den Durchlässen 17 gegenüberliegen. Diese Rampen 15 sperren die Durchlässe 17 mehr oder weniger ab, wenn der Kolben 16 mittels der Zahnstange 18 über ein am Kolbenteil kleineren Durchmessers festsitzendes Zahnrad i9 in Drehung versetzt wird. Der untere Teil des. Kolbens 16 entspricht in jeder Beziehung dem"Kolbentei12 in Abb. i, und die im oberen Teil der Vorrichtung eingebaute Rückholfeder ao erfüllt dieselbe Aufgabe wie die Feder 5 in Abb. i, während der Feder 21 die gleiche Rolle wie der Feder 6 in Abb. i zukommt. Die mit 22 bezeichnete Absperrnadel ruht auf einem Sitz 23 aus sehr hifzebeständigem Metall angesichts der hohen Temperaturen, denen er ausgesetzt ist. Die Verbindung zwischen der Nadel 22 und der Feder 21 ist durch einen Stift 24 hergestellt, um die Größe der Nadel auf das Mindestmaß herabzusetzen, da diese wegen der hohen Beanspruchungen, denen sie unterworfen ist, aus sehr widerstandsfähigem, mithin sehr teurem Werkstoff hergestellt sein muß.Figures 2 and 3 show the application of those described above Device - in connection with a fuel regulator of known type, in which the regulation of the fuel delivery rate by ramps 15 takes place by the step edge is designed to rise at an incline, which are opposite the passages 17. These Ramps 15 block the passages 17 more or less when the piston 16 means of the toothed rack 18 via a toothed wheel which is firmly seated on the piston part of smaller diameter i9 is set in rotation. The lower part of the piston 16 corresponds in each Relationship between the "piston part 12" in Fig. I, and the one built into the upper part of the device Return spring ao fulfills the same task as the spring 5 in Fig. I, during the Spring 21 has the same role as spring 6 in Fig. I. The designated 22 The shut-off needle rests on a seat 23 made of very refractory metal the high temperatures it is exposed to. The connection between the needle 22 and the spring 21 is made by a pin 24 to the size of the needle reduce to the minimum, as this is because of the high stresses that it is subject to, made of very resistant, therefore very expensive material have to be.

Die beschriebene Ausbildung nach Abb. i ist selbstverständlich auch bei Reglern anderer Bauart als nach Abb.2 und 3 anwendbar.The training described in Fig. I is of course also Applicable to controllers of a different design than those shown in Fig. 2 and 3.

Wie sich aus dem Vorangehenden ohne weiteres erkennen läßt, zeichnet sich die Vorrichtung nach der Erfindung durch ihre einfache bauliche Ausbildung und ihre infolgedessen bequeme und billige Herstellung aus. Sie setzt sich fast ausschließlich aus Drehkörpern zusammen; die wesentlichen Bauteile können daher auf der Abstechdreh'-bank angefertigt werden und benötigen keinerlei kbstspielige Nachbearbeitung. Die inwendig abgestufte Laufbüchse, in der sich der Stufenpumpenkolben bewegt, ist zylindrisch und ungeteilt ausgebildet, -wodurch ein leichtes Auswechseln ermöglicht wird. Die Zahl der beweglichen Teile ist auf ein Mindestmaß verringert, und die durch Federn gebildeten Rückführglieder arbeiten unter den günstigsten Bedingungen.As can be seen from the foregoing without further ado, draws the device according to the invention by its simple structural design and their consequent convenient and cheap manufacture. She almost sits down composed exclusively of rotating bodies; the essential components can therefore are made on the parting lathe and do not require any kbstspielig Post processing. The internally stepped liner in which the stepped pump piston is located moved, is cylindrical and undivided, making it easy to change is made possible. The number of moving parts is reduced to a minimum, and the return members formed by springs operate under the most favorable conditions.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Automatic fuel injection pump for internal combustion engines, with a step pump piston consisting of two piston parts of different diameters , directly through the acting on the piston part of larger diameter, in the compression pressure developed in the combustion chamber of the engine and in which the shut-off element is in the end face exposed to the cylinder pressure of the stepped piston recessed injection opening, which the fuel through straight Channels is supplied from the fuel pump pressure chamber, lifts automatically when the pressure of the liquid fuel reaches a predetermined value, characterized in that that the fuel pump, pressure chamber (ii) by the one hand from the on the dem Combustion chamber facing away from the piston part of larger diameter (2) between this and the piston part of smaller diameter (3) formed annular step surface and the outer surface of the piston part of smaller diameter- (3) and on the other hand limited by the inner wall of the liner (i), which is also stepped at this point annular chamber is formed of variable shape by the piston movement.

2. Automatic fuel injection pump according to claim i, characterized characterized in that the fuel supply line (io ') at the lower part of the fuel pump pressure chamber (i i) opens in a variable shape so that the fuel inlet is immediate is controlled by the edge of the step.

3. Automatic fuel injection pump after Claims i and 2, characterized in that for regulating the fuel delivery rate the step edge (i5) rising at an angle and the stepped piston (i6) around its axis is designed to be rotatable (Fig. 2 and 3).