DE744588C

DE744588C - Control device for fuel injection devices of internal combustion engines

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Publication number: DE744588C
Application number: DESCH102112D
Authority: DE
Original assignee: ADOLF SCHNUERLE DR
Current assignee: ADOLF SCHNUERLE DR
Priority date: 1933-09-02
Filing date: 1933-09-02
Publication date: 1944-01-20

Description

Regeleinrichtung für Brennstoff-Einspritzvorrichtungen von Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen, .die mit veränderlicher Drehzahl laufen, insbesondere Fahrzeugdieselmotoren, und hat die Regeleinrichtung für die Brennstoff-Einspritzvorrichtung zum Gegenstand.Control device for fuel injection devices of internal combustion engines The invention relates to internal combustion engines, .the variable speed run, especially vehicle diesel engines, and has the control device for the Fuel injector to the subject.

Die vom Zylinder. einer Viertaktmaschine angesaugte Luftmenge vermindert :sich mit zunehmender Drehzahl. Bei Zweitaktmaschinen ist die nach der Spülung im Zylinder verbleibende Luftmenge ebenfalls veränderlich. Um bei allen Drehzahlen einte möglichst große Brennstoffmenge rauchfrei zu verbrennen, also bei günstigstem Brennstoffverbrauch eine möglichst große Leistung der Maschine über den gesamten Drehzahlbereich zu erzielen, ist es anzustreben, die von der Brennstoffpumpe in den Arbeitszylinder eingespritzte größtmögliche Brennstoffmenge der mit der Drehzahl veränderlichen Luftmenge anzupassen, insbesondere die obere Begrenzung der Einspritzmenge im Vollastbetrebsbereich durch eine von der Maschinendrehzahl abhängige Einrichtung im Sinne einer Verminderung der Einspritzmenge bei Drehzahlerhöhung zu verändern. Es kann ferner erwünscht sein, den Drehmomentverlauf der Maschine über der Drehzahl unabhängig von der Luftmenge zu ändern.The one from the cylinder. a four-stroke engine reduced the amount of air sucked in : itself with increasing speed. In two-stroke machines, the after flushing is in Cylinder remaining air volume also variable. To at all speeds unite to burn the largest possible amount of fuel smoke-free, so at the cheapest Fuel consumption as high a performance of the machine as possible over the whole To achieve the speed range, the aim is to use the fuel pump in the working cylinder injected the greatest possible amount of fuel with the speed adapt to variable air volume, in particular the upper limit of the injection volume in the full load range by a device dependent on the machine speed to change in the sense of a reduction in the injection quantity when the engine speed is increased. It may also be desirable to measure the torque curve of the machine over the speed to change regardless of the air volume.

Man hat beispielsweise vorgeschlagen, einen einfachen Anschlag für das Regelglied der Brennstoffeinspritzpu-mpe zugleich mit der Einstellung der Maschinendrehzahl am Regler von Hund zu verschieben. Derartige Lösungen erfüllen ihren. Zweck aber nur im Beharrungszustand, d. h. wenn die tatsächliche Maschinendrehzahl der Einstellung am Regler entspricht. Ist aber der Regler z. B. auf eine hohe Drehzahr eingestellt und läuft die Maschine noch mit niedriger Drehzahl, so hat der Anschlag nicht die gewünschte Stellung.It has been proposed, for example, a simple stop for the control element of the fuel injection pump at the same time as setting the engine speed move on the slider of dog. Such solutions meet their. Purpose though only in the steady state, d. H. when the actual machine speed of the setting on the controller. But if the controller z. B. set to a high speed and the machine is still running at low speed, the stop does not have the desired position.

Um eine Änderung der größtmöglichen Einspritzmenge bei allen Drehzahlen entsprechend der Luftfüllung herzustellen, hat man ferner vorgeschlagen, einen Anschlag für die Bewegung des Mengenverstellgliedes der Brennstoffpumpe mit Hilfe einer drehzahlabhängigen Einrichtung zu verschieben. Es ist.. daher außer der Regeleinrichtung für die Einstellung der Einspritzmenge entsprechend der Belastung ein weiterer Regler für die veränderliche Begrenzung der Einspritzmenge notwendig, der genügend kräftig sein muß, um das Regelglied der Brennstoffpumpe gegen die Kraft des Gashehe'ls oder des Drehzahlreglers zu verschieben. Eine solche Regeleinrichtung ist umständlich.To change the maximum possible injection quantity at all speeds to produce according to the air filling, it has also been proposed to use a stop for the movement of the quantity adjustment element of the fuel pump with the help of a speed-dependent Move establishment. It is .. therefore except for the control device for the Adjustment of the injection quantity according to the load another regulator for the variable limitation of the injection quantity is necessary, which is sufficiently powerful must be to the control element of the fuel pump against the force of the Gashe'ls or of the speed controller. Such a control device is cumbersome.

Erfindungsgemäß nimmt ein und derselbe Regler sowohl die vorher angegebene Begrenzung der Einspritzmenge im Vollastbetrieb:sbereich in Abhängigkeit von der Drehzahl als auch die Regelung der Einspritzmenge in üblicher Weise in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine, z. B. .als Drehzahlregler oder als Leerlauf- und Enddrehzahlregler, vor, indem das Kraftstoffverstellglied, z. B. die Reglermuffe, außer unter der Wirkung der die jeweilige Höchst- bzw. Enddrehzahl bestimmenden, gegebenenfalls in ihrer Spannung willkürlich einstellbaren Reglerfeder unter der Wirkung einer zusätzlichen Feder steht, die steifer als die Reglerfeder ist und sich gegen diese über ein bewegliches Zwischenstück abstützt, so daß die Federn bei Übereinstimmung der tatsächlichen mit der jeweils vorgewählten Höchstdrehzahl bzw. bei der Enddrehzahl mit der Reglerkraft im Gleichgeusicht stehen, und daß im `-ollastbetriebsbereich unterhalb der jeweiligen Höchstdrehzahl bzw. der Enddrehzahl die Zusatzfeder den Reglerausschlag mit wachsender Drehzahl im Sinne einer Verminderung oder umgekehrt mit abnehmender Drehzahl im Sinne einer Erhöhung der Einspritzmenge beeinflußt.According to the invention, one and the same controller takes both the one specified above Limitation of the injection quantity in full load operation: s range depending on the Speed as well as the regulation of the injection quantity in the usual way as a function the load on the machine, e.g. B. As a speed controller or as an idle and Final speed controller, before by the fuel adjusting member, z. B. the regulator sleeve, except under the effect of the determining the respective maximum or final speed, optionally adjustable regulator spring under the tension arbitrarily Effect of an additional spring that is stiffer than the regulator spring and is supported against this via a movable intermediate piece, so that the springs if the actual and the preselected maximum speed match or at the final speed are in the same direction as the governor force, and that im `- full load operating range below the respective maximum speed or the final speed the additional spring the controller deflection with increasing speed in the sense of a decrease or vice versa with decreasing speed in the sense of an increase in the injection quantity influenced.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung, die entweder als Fliehkraftregler, als Flüssigkeits- oder Druckluftregler ausgebildet sein kann, besteht also im wesentlichen darin, daß dem Regler eine steife Feder derart hinzugefügt wird, daß außer der normalen Reglerwirkung eine drehzahlabhängige Begrenzung der Brennstoffeinspritzmenge eintritt. Bei den bekannten Einrichtungen wird hierfür ein besonderer Regler benutzt; bei der Erfindung !, genügt für beide Funktionen eine einzige Verstellkraft, d. h. ein einziger Regler.The control device according to the invention, which either as a centrifugal governor, can be designed as a liquid or compressed air regulator, so essentially consists in that a stiff spring is added to the regulator so that besides the normal Regulator effect occurs a speed-dependent limitation of the fuel injection quantity. In the known devices, a special controller is used for this purpose; at of the invention!, a single adjustment force is sufficient for both functions, i. H. a single regulator.

In der Zeichnung sind einzelne Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Abb. i zeigt eine Regeleinrichtung, i die bestrebt ist, eine innerhalb eines bestimmten Bereichs einstellbare Drehzahl aufrechtzuerhalten (Drehzahlregler). In den Abb. a und 3 ist der Regelvorgang eines solchen Reglers bei zwei verschiedenen Drehzahleinstellungen wiedergegeben.Individual exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing shown. Fig. I shows a control device i which strives to achieve an within to maintain the adjustable speed within a certain range (speed controller). In Figs. A and 3 the control process of such a controller is shown in two different ways Speed settings reproduced.

In den Abb.4 bis 6 ist ein sogenannter Leerlauf- und Enddrehzahlregler, der die Unterschreitung einer niedrigsten und die Überschreitung einer höchsten Drehzahl verhindert, in drei verschiedenen Stellungen wiedergegeben. Abb. ; stellt den dazugehörigen Regelvorgang dar. Abb. 8 zeigt eine andere an sich bekannte Anordnung der Realergewichte zu einer Regeleinrichtung na(--* Abb. d..In Figs. 4 to 6 there is a so-called idle and maximum speed controller, the falling below a lowest and exceeding a highest Speed prevented, shown in three different positions. Fig.; represents represents the associated control process. Fig. 8 shows another arrangement known per se the real weights for a control device na (- * Fig. d ..

In Abb. i bedeutet a die Brennstoffein spritzpumpe einer Vierzylinderdieselmaschine. Die Fliehgewichte b des Reglers c verschieben in üblicher Weise die Reglermuffe d, die über einen zweiarmigen Hebel e mit dem Mengenverstellglied f der Brennstoffpumpe a verbunden ist. Die Drehzahl der Maschine wird mit Hilfe des Hebels g durch entsprechende Vorspannung der Reglerfeder h eingestellt. Bei den bisher bekannten Drehzahlreglern stützt sich die Muffe d unmittelbar gegen das rechte Ende der Feder h. Erfindungsgemäß ist eine weitere, verhältnismäßig kurze und steife Feder j zwischen die Reglermuffe und die Reglerfeder lt unter Zwischenfügung eines Federtellers k eingeschaltet, der bei einer der jeweils größtmöglichen Brennstoffmenge entsprechenden Reglerstellung gegen einen Ansatz! der Reglerivelle m anliegt. Erhöht sich die Drehzahl und bewegen sich die Fliehgewichte b nach außen, so wird zunächst die Feder j zusammengedrückt, bis deren Federkraft der Kraft der Feder h das Gleichgewicht hält. Von da ab wird bei weiterer Erhöhung der Drehzahl der Federteller k vom Wellenansatz f abgehoben und auch die Reglerfeder lt zusammengedrückt. Die Abbildung zeigt eine Stellung, in der ein Gleichgewichtszustand der Federkräfte erreicht ist. und der Federteller k gerade vom Ansatz l abgehoben wird.In Fig. I, a means the fuel injection pump of a four-cylinder diesel engine. The flyweights b of the controller move the governor sleeve d in a conventional manner on a two-armed lever with the e Mengenverstellglied f of a fuel pump connected to c. The speed of the machine is set with the aid of the lever g by pretensioning the governor spring h accordingly. In the previously known speed regulators, the sleeve d is supported directly against the right end of the spring h. According to the invention, a further, relatively short and stiff spring j is switched on between the regulator sleeve and the regulator spring lt with the interposition of a spring plate k which, when the regulator position corresponds to the largest possible amount of fuel in each case, against an approach! the control level m is applied. If the speed increases and the flyweights b move outwards, the spring j is first compressed until its spring force keeps the force of the spring h in equilibrium. From then on, when the speed is increased further, the spring plate k is lifted off the shaft extension f and the governor spring lt is also compressed. The figure shows a position in which a state of equilibrium of the spring forces has been reached. and the spring plate k is just being lifted off the shoulder l.

Der Wegs der Muffe d bis zum Abheben des Federtellers k richtet sich nach der Größe der Vorspannung der Reglerfeder h, die ihrerseits die im Beharrungszustand vom Regler aufrechterhaltene Drehzahl bestimmt. Je stärker die Feder 1a vorgespannt ist, d. h. eine je höhere Drehzahl mit Hilfe des Hebels g eingestellt ist, desto größer wird die Vorspannung der Zusatzfeder j und der Wegs der Muffe bei Vollaststellung, bevor der Regler nach Erreichung der jeweiligen Vollastdrehzahl die Brennstoffmenge weiterhin verkleinert.The path of the sleeve d up to the lifting of the spring plate k depends on the size of the preload of the regulator spring h, which in turn determines the speed maintained by the regulator in the steady state. The more the spring 1a is biased, i.e. the higher the speed is set with the help of the lever g, the greater the bias of the additional spring j and the path s of the sleeve at full load, before the controller continues to reduce the fuel quantity after reaching the respective full load speed .

Diese Vorgänge sind in den Abb. z und 3 näher veranschaulicht, in denen die Einspritzmenge der Brennstoffpumpe je Arbeitshub über der Maschinendrehzahl aufgezeichnet ist.These processes are illustrated in more detail in Figs. Z and 3, in which the injection quantity of the fuel pump per working stroke over the engine speed is recorded.

Nach Abb. 2 ist die Reglerfeder h für die Höchstdrehzahl von 3000 in der Minute vorgespannt. Während der Beschleunigung der Maschine verschiebt sich :die Reglermuffe allmählich gegen die Kraft der Feder j, wodurch die größte Fördermenge p nach und nach entsprechend verkleinert- wird,bis-bei Erreichung der eingestellten Drehzahl von 3ooo- in der Minute die Muffe sich insgesamt um das Maß s1 verschoben hat. Bei weiterer Steige-; rung der Drehzahl wird die Einspritzmenge mit Zusammendrückung der Feder h innerhalb -eines Ungleichförmigkeitsgrades von beisPielsweise 4%, also zwischen 3000 und 3120 Umdrehungen in der Minute,. abgestellt.According to Fig. 2, the governor spring h is pretensioned for the maximum speed of 3000 per minute. During the acceleration of the machine: the regulator sleeve gradually moves against the force of the spring j, whereby the greatest delivery rate p is gradually reduced accordingly, until - when the set speed of 3,000 per minute is reached, the sleeve moves by a total of Dimension s1 has shifted. With further climb; By increasing the speed, the injection quantity with compression of the spring h is within -a degree of irregularity of, for example, 4%, i.e. between 3000 and 3120 revolutions per minute. switched off.

Nach Abb. 3 ist -der Drehzahlregler auf zooö Umdrehungen in der Minute eingestellt. Der -M.uffenweg, nach dem-.die größte Einspritzmenge bestimmt wird, verläuft bis zur ' Erreichung der Drehzahl von 2ooo in der Minute nach derselben Linie wie in Abb. 2. Der Wegs, der Reglermuffe bis zum Beginn der Abstellung ist entsprechend der geringeren Vorspannung ;der Feder h kleiner als der Wegs, in Abb: 2. Zwischen 2ooo und -2686 Umdrehungen in der Minute wird die Einspritzung der Brennstoffpumpe-abgestellt, entsprechend einem Ungleichförmigkeitsgrad von- 4%.According to Fig. 3 - the speed controller is set to zooö revolutions per minute. The -M.uffenweg, is determined by the largest-.the injection amount, speed runs to 'achieve 2ooo in minutes for the same line as in Fig. 2. The path s, the governor sleeve up to the beginning of parking is correspondingly the lower preload; the spring h less than the travel, in Fig: 2. Between 2000 and -2686 revolutions per minute, the injection of the fuel pump is switched off, corresponding to a degree of irregularity of -4%.

Der Leerlauf- und Enddrehzahlregler nach Abb. 4 bis 6 zeigt teilweisse den gleichen Aufbau wie der Regler nach Abb. 1. Die entsprec4enden Teile sind daher mit gleichen Buchstaben bezeichnet. Der an der Reglermtiffe d angreifende Hebel e ist mit dem Brennstoff-, verstellglied f nicht unmittelbar, sondern über einen weiteren zweiarmigen Hebel n verbunden, an dessen oberem Ende der Verstellhebel o angelenkt ist. Der Hebel o dient der unmittelbaren Einstellung der Fördermenge im Drehzahlbereich zwischen der -Leerlaufdrehzahl und der Höchstdrehzahl.The idle and maximum speed controller according to Fig. 4 to 6 shows some the same structure as the controller according to Fig. 1. The corresponding parts are therefore denoted by the same letters. The lever acting on the regulator handle d e is not directly with the fuel, adjusting element f, but via one further two-armed lever n connected, at the upper end of the adjusting lever o is hinged. The lever o is used to directly adjust the delivery rate in the speed range between idle speed and maximum speed.

Die Reglerfeder h kommt nur bei der Höchstdrehzahl zur Wirkung und hat- daher eine unveränderliche Vorspannung. Die Zu-Satzfeder j für die Änderung der größtmöglichen Fördermenge ist ebenso wie in Abb. 1 zwischen die Reglermuffe d und die Feder h eingeschaltet. Eine dritte Feder, die Leerlauffeder p, stützt sich über den gesamten Drehzahlbereich gegen die Reglermuffe. Die drei Reglerstellungen nach den Abb. 4 bis 6, in denen der Hebel o in jedem Falle auf Volllast eingestellt ist, werden nachfolgernd an Hand des Schaubildes Abb.7 betrachtet.The governor spring h only comes into effect at the maximum speed and therefore has an invariable preload. As in Fig. 1, the additional set spring j for changing the maximum possible delivery rate is inserted between the regulator sleeve d and the spring h . A third spring, the idling spring p, is supported against the governor sleeve over the entire speed range. The three controller positions according to Figs. 4 to 6, in which the lever o is always set to full load, are examined below using the diagram in Fig. 7.

Vom Anlassen der Maschine bis zur Leerlaufdrehzahl von 5oo in der Minute hat die Reglermuffe d die in Abb. 4 gezeigte Stellung. Die Leerlauffeder p ist demnach so stark vorgespannt, daß die Fliehkraft der Gewichte erst bei der Leerlaufdrehzahl (Punkt 4 der Abb. 7) die Vorspannkraft dieser Feder überwindet. Der steile Abfall der Brennstoffeinspritzmenge an dieser Stelle erklärt sich aus der großen Weichheit der Leerlauffeder.From starting the machine to idling speed of 500 in the Minute, the regulator sleeve d is in the position shown in Fig. 4. The idle spring p is therefore so strongly preloaded that the centrifugal force of the weights only occurs at the Idling speed (point 4 of Fig. 7) overcomes the pretensioning force of this spring. The steep drop in the fuel injection quantity at this point can be explained the great softness of the idling spring.

Mit Erreichen der Leerlaufdrehzahl verschiebt sich die Muffe -um das Maß so in -die Stellung nach Abb. 5 (Punkt 5 des Schaubildes) und gelangt damit erst zur Anlage gegen die Zusatzfeder j. Diese Feder ist so steif, daß sie erst mit einer Drehzahlerhöhung bis auf 3000 in der Minute allmählich um das weitere Maß s zusammengedrückt wird. Dies ist gleichbedeutend mit einer entsprechenden Verminderung der vom Regler einstellbaren größtmöglichen. Einspritzmenge.When the idle speed is reached, the sleeve shifts - by the same amount into the position shown in Fig. 5 (point 5 of the diagram) and only comes to rest against the additional spring j. This spring is so stiff that it is only gradually compressed by the further dimension s when the speed is increased up to 3000 per minute. This is equivalent to a corresponding reduction in the largest possible value that can be set by the controller. Injection quantity.

In der Stellung nach Abb, d, die entsprechernd Punkt 6 .des Schaubildes einer Drehzahl von 3000 in der Minute gleichkommt, ist die Zusatzfeder j so ,stark zusammengedrückt, daß sie nunmehr der Vorspannkraft de& Enddrehzahlfeder h das Gleichgewicht hält. Damit wird der Federteller k vom Ansatz L der Welle abgehoben. Die Enddrehzahlfeder h ist wiederum sehr weich. Mit einer kleinen Erhöhung der Drehzahl auf 3120 in der Minute, entsprechend einem Ungleichförmigkeitsgrad von 4°/o1 wird die Einspritzmenge auf Null verkleinert.In the position according to fig. D, which corresponds to point 6 of the diagram, a speed of 3000 per minute, the additional spring j is so strongly compressed that it now keeps the pre-tensioning force de & final speed spring h in equilibrium. The spring plate k is thus lifted off the shoulder L of the shaft. The final speed spring h is again very soft. With a small increase in the speed to 3120 per minute, corresponding to a degree of irregularity of 4 ° / o1, the injection quantity is reduced to zero.

In Abb. 8 ist das Fliehgewicht eines Reglers dargestellt, das in einer Richtung radial zur Drehachse unmittelbar auf die Reglerfedern. drückt. Das Fliehgewicht b ist auf einer Stange t geführt,-- die auf der gegenüberliegenden Seite ein gleiches, nicht gezeichnetes Gewicht trägt. Mit steigender Drehzahl drückt zunächst nur die sehr weiche Leerlauffeder p gegen das Fliehgewicht. Oberhalb der Leerlaufdrehzahl bis zur Höchstdrehzahl wird die kurze steife Zusatzfeder allmählich zusammengedrückt, bis im Augenblick der Erreichung der Höchstdrehzahl die Federn j und h einander das Gleichgewicht halten und von da ab auch die Feder k zusammengedrückt wird.In Fig. 8 the flyweight of a controller is shown, which is in a Direction radial to the axis of rotation directly on the regulator springs. presses. The flyweight b is guided on a rod t, - the one on the opposite side is the same, the weight not shown. With increasing speed, only the pushes initially very soft idle spring p against the flyweight. Above idle speed The short stiff additional spring is gradually compressed up to the maximum speed, until the moment the maximum speed is reached, springs j and h interact keep your equilibrium and from then on the spring k is also compressed.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung ermöglicht nicht nur bei allen Drehzahlen die Ausnutzung' der höchsten Leistung bei sauberer Verbrennung, sondern ergibt auch einen stabilen Betrieb dadurch, daß die Maschine bei Überlastung mit absinkender Drehzahl eine zunehmende Brennstoffmenge erhält.The control device according to the invention not only enables everyone Revolutions the utilization of 'the highest power with clean combustion, rather also gives a stable operation by the fact that the machine with overload As the speed decreases, an increasing amount of fuel is received.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Control device for fuel injection devices of internal combustion engines, especially for vehicle propulsion, with variable Speed run and where the upper limit of the injection quantity in the full load operating range by a device dependent on the machine speed in the sense of a reduction the injection quantity is changed when the engine speed is increased, characterized in that that one and the same controller both this upper limit of the injection quantity in Full load operating range depending on the Speed as well the regulation of the injection quantity in the usual way depending on the load the machine, e.g. B. as a speed controller or as an idle and maximum speed controller, undertakes by the fuel adjusting member, e.g. B. the regulator sleeve (d), except under the effect of the determining the respective maximum or final speed, if applicable Regulator spring (h), arbitrarily adjustable in tension, under the action of a additional spring (j), which is stiffer than the regulator spring (h) and is against this is supported by a movable intermediate piece (k) so that the springs match the actual with the respectively preselected maximum speed or at the final speed are in equilibrium with the regulator force, and that in the full load operating range below the respective maximum speed or the final speed, the additional spring (j) the controller deflection with increasing speed in the sense of a decrease or vice versa influenced with decreasing speed in the sense of an increase in the injection quantity.

2. Control device according to claim i with a speed controller, in which the bias the governor spring can be changed according to the desired speed, characterized in that that an additional spring (j) for a variable speed limitation of the Injection quantity arranged between the regulator sleeve (d) and a spring plate (k) against which the adjustable tension regulator spring (h) which spring plate is supported by the adjustable regulator spring (h) at full load is pressed against a stop (1) on the regulator shaft (m) (Fig. i).

3. Control device according to claim i with an idling and maximum speed controller, characterized in that that between the governor sleeve (d) and one by the unchanged pretensioned final speed spring (h) a spring plate (k) pressed against a stop (1) of the regulator shaft (m) in the full load range for the speed-dependent limitation of the injection quantity Additional spring (j) is arranged so that it only after one of the exceeding of the Idle speed corresponding to the compression of the idle spring (p) Adjustment of the regulator sleeve (d) under the effect of the regulating force of the regulator (e) and is compressed as the speed is increased further (Fig. 4 until 6).

4. Regulating device according to claims i and 3, characterized by the use of the additional regulator spring (j) on a regulator in which the springs (h, j, p) act directly on the flyweights (b) which can be displaced at right angles to the axis of rotation (Fig.8 ). To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German patents .... No. 51o 637, 551 405; French 748 557, 748 558, 712 718; British patent specification. ,,. - 342 66o.