DE833734C

DE833734C - Fuel injection system for internal combustion engines

Info

Publication number: DE833734C
Application number: DEB9200A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Willy Voit; Dipl-Ing Werner Zeuch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1942-04-03
Filing date: 1942-04-03
Publication date: 1952-03-10

Description

Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit einer insbesondere als Zahnradpumpe ausgebi1.deten Pumpe, welche je Umdrehung ihres Antriebsgliedes eine etwa gleichbleibende Kraftstoffmenge fördert, die zum Teil über die vorzugsweise in die Luftzufuhrleitung der Brennkraftmaschine spritzende Einspritzdüse, zum Teil über einen Rücklauf mit verstellbarem Drosselquerschnitt abströmt.Fuel injection system for internal combustion engines The invention relates on a fuel injection system for internal combustion engines with a particular designed as a gear pump, which per revolution of its drive element promotes an approximately constant amount of fuel, some of which is preferably over Injection nozzle spraying into the air supply line of the internal combustion engine, in part flows off via a return with an adjustable throttle cross-section.

Bei den bekannten Anlagen dieser Art bleibt der DurchfluBquerschnitt der Düse über den ganzen Verste111>ereich des verstellbaren Drosselquerschnitts unverändert. Die Regelung des durch die Düse spritzenden Anteils der von der Pumpe bei jeder Umdrehung seines Antriebsgliedes verdrängten Kraftstoffpumpe erfolgt hierbei lediglich durch Änderung des 1)urchflu&querschnitts der Rücklau.f d ros sel.In the known systems of this type, the flow cross section remains of the nozzle over the entire adjustment range of the adjustable throttle cross-section unchanged. The regulation of the proportion of that from the pump spraying through the nozzle with each revolution of its drive member displaced fuel pump takes place here only by changing the 1) flow cross-section of the return flow d ros sel.

Bei Vollast ist der Querschnitt der Rück.laufdrossel am kleinsten; er kann sogar bis auf Null fallen; bei Leerlauf ist er am größten. Das gleiche gilt für den sich aus der Summe des veränderlichen Rücklaufdrosselquerschnitts und des gleichbleibenden Düsenquerschnitts ergebenden Auslaufquerschnitt für den Kraftstoff. Wie die Verhältnisse liegen, zeigt Abb. i der Zeichnung. Die drei Querschnitte sind dort über der Belastung schaubildlich dargestellt. Dabei zeigt die Linie D den über den ganzen Lastbereich gleichbleibenden Düsenquerschnitt D"die Linie R denRücklaufquerschniitt R, der mit der Belastung abnimmt, und die Linie A den sich aus der Summe der beiden genannten Querschnitte ergebenden Ausflußquerschnitt A. Da .dieser mit zunehmender Belastung abnimmt und umgekehrt, ergeben sich für die verschiedenen Belastungen ganz verschiedene Druckverläuft mit steigender Drehzahl. Dies geht aus dem Schaubild nach Abb. 2 deutliich hervor, in das zwischen den Druckverläufen bei Vollasteinstellung (Linie h) und für Leerlaufeinstellung (Linie L) noch die Druckverläufe bei Halblast punktiert und hei Dreiviertellast gestrichelt über der Drehzahl eing - tragen sind. Daraus ist ersichtlich, daß der Ein-e spritzdruck mit fallenderBelastung stark abnimmt, was bei dem gleichbleibenden Düsenquerschnitt zu einer schlechten Zerstäubung im Bereich kleiner. Belastung und Drehzahl führt. Dies ist besonders bei Dieselmotoren nachteilig: Bei Ottomotoren, bei denen der Kraftstoff in die Luftzufuhrleitung oder in den Verdichtungsraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, ergeben sich mit der bekannten 1-irispritzanlage darüber hinaus auch Nachteile für die Gemischregelung, weil die Förderkennlinie der Pumpe hauptsächlich wegen der Druckschwankungen reicht horizontal über der Drehzahl bleibt, sondern mit zunehmender Drehzahl bei jeder Belastungseinstellung verschiedenartig ansteigt. Dies gebt auch hervor aus dem Buch von Prof. Dr. Hans List »Die Verbrennungskraftmaschine« Heft 7 »Gemischbil,dung und Verbrennung im Dieselinotor :<. Abb. 134 auf S. 95 (herausgegeben Wien 1939 Springer-Verlag).At full load, the cross section of the return flow throttle is smallest; it can even drop to zero; it is greatest when idling. The same applies to the outlet cross-section for the fuel resulting from the sum of the variable return throttle cross-section and the constant nozzle cross-section. Fig. I of the drawing shows how the situation is. The three cross-sections are shown graphically there over the load. Line D shows the nozzle cross-section D ", which remains the same over the entire load range, line R shows the return cross-section R, which decreases with the load, and line A shows the outflow cross-section A resulting from the sum of the two cross-sections mentioned and vice versa, there are very different pressure curves for the various loads with increasing speed. This is clearly shown in the diagram in Fig. 2, in which the pressure curves at between the pressure curves for full load setting (line h) and for idling setting (line L) half load punctured and hei three quarters load dashed over the speed eing - are wearing It can be seen that the injection pressure e strongly decreases with decreasing load, resulting in the constant nozzle cross section in poor atomization in the range of small load and speed This is particularly... disadvantageous for diesel engines: for gasoline engines, b If the fuel is injected into the air supply line or into the compression chamber of the internal combustion engine, the known 1-iris injection system also has disadvantages for the mixture control, because the delivery characteristic of the pump remains horizontally above the speed mainly because of the pressure fluctuations, but with increasing speed at each load setting increases in different ways. This is also evident from the book by Prof. Dr. Hans List "The Internal Combustion Engine" Volume 7 "Mixture formation and combustion in the diesel engine: <. Fig. 134 on p. 95 (published in Vienna 1939 Springer-Verlag).

Diese Nachteile der bekannten Einspritzanlage lassen sich gemäß der Erfindung vermeiden. durch ein zum Verstellen des Zuflußquerschnitts zu jeder Einspritzdüse dienendes Glied, das mit dem Glied zum Verstellen des Rücklaufdrosselquerschnitts gekuppelt und dabei derart angeordnet und ausgebildet ist, daß die Summe der beiden Querschnitte über den ganzen Bereich der gleichzeitig erfolgenden Verstellung der beiden Glieder mindestens angenähert gleichbleibt.These disadvantages of the known injection system can be according to the Avoid invention. by one to adjust the flow area to each injection nozzle Serving member with the member for adjusting the return flow throttle cross-section is coupled and thereby arranged and designed that the sum of the two Cross-sections over the entire area of the simultaneous adjustment of the both links remains at least approximately the same.

Die Zeichnung veranschaulicht dies in denSchaubildern Abb.3 und 4, die den Schaubildern nach Abb. i und 2 entsprechen.The drawing illustrates this in figures 3 and 4, which correspond to the diagrams according to fig. i and 2.

Die Linie R1 in Abb. 3 zeigt, daß der Rücklaufdrosselquerschnitt im gleichen -Maß mit steigender Belastung abnimmt, wie der Düsenquerschnitt nach Linie D zunimmt, so daß die den Ausflußquerschnitt bildende Summe ,dieser beiden Querschnitte über den ganzen Lastbereich gleichblei'bt, wie aus Linie .q1 hervorgeht. Demzufolge bleibt hier, wie Abb. 4 erkennen läßt, der Druckverlauf über der Drehzahl bei allen Belastungszuständen gleich.The line R1 in Fig. 3 shows that the return flow throttle cross-section in The same dimension decreases with increasing load, like the nozzle cross-section according to the line D increases so that the sum of these two cross-sections forming the outflow cross-section remains the same over the entire load range, as can be seen from line .q1. As a result remains here, as Fig. 4 shows, the pressure curve over the speed for all Load conditions the same.

Die Abb. 5 und 6 der Zeichnung zeigen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, wobei Abb. 5 eine Einspritzanlage für einen Ottomotor mit Saugrohreinspritzung schematisch darstellt, während Abb. 6 einen Längsschnitt durch. ein Ventil der Anlage nach Abb. 5 zeigt. Mit 1 ist ein Kraftstoffbehälter bezeichnet, von dem eine Leittil1g 2 zu einer Zahnradeinspritzung 3 führt. Durch eine Leitung q ist die Pumpe 3 mit einem Ventil 5 verbunden. Von dieser Leitung ,4 geht eine zur Saugseite über ein regelbares tlberströmventil 6 führende Abzweigleitung 7 a1>.Figs. 5 and 6 of the drawing show an embodiment of the Subject of the invention, Fig. 5 with an injection system for a gasoline engine Manifold injection shows schematically, while Fig. 6 is a longitudinal section through. a valve of the system according to Fig. 5 shows. 1 with a fuel tank is referred to, from which a Leittil1g 2 leads to a gear injection 3. Through a line q the pump 3 is connected to a valve 5. From this line, 4 goes one branch line 7 a1> leading to the suction side via a controllable overflow valve 6.

Das Ventil 5 hat zwei Auslässe, deren einer als Einspritzdüse 8 ausgebildet ist, der andere als Drossel g. Durch die Düse 8 spritzt Kraftstoff in ununterbrochenem Strahl in ehre l.uftz,ufuhrleitung io eines mehrzylindrigen Motors ein, von dem ein Zylinder Z mit Zündkerze K angedeutet ist. Durch die Drossel 9 gelangt Kraftstoff über eine Leitung i i zur Saugseite der Pumpe. Die freien Durchflußquerschnitte der Düse und der Drossel werden durch Län;gsverschieben einer gemeinsamen Ventilna del 12 mit zwei Sitzen verändert, und zwar so, daß sich der Durchflußquerschnitt .der Düse im umgekehrten Verhältnis zum Durchflußquerschnitt der Drossel verändert. Die Summe der beiden Querschnitte bleibt dabei über den ganzen Verstellberei'ch mindestens annähernd gleich. Das Verstellen der Nadel 12 geschieht durch einen pneumatischen Regler 13, der über ein Gestänge 13° und ein Ritzel 14 an der Nadel angreift. Der Regler 13 wird durch den in der Luftzufuhrleitung io des Motors herrschenden Druck derart beeinflußt, daß mit zunehmendem absolutem Druck in der Zufuhrleitung .der Anteil des Düsenquerschnitts am gesamten Ausflußquerschnitt für den Kraftstoff sich entsprechend der Luftladungszunahme vergrößert und umgekehrt. Die Belastungsänderung des Motors dagegen kann ,der Fahrer willkürlich durch Verstellen einer Drosselklappe 15 in der Luftzufuhrleitun:g io herbeiführen.The valve 5 has two outlets, one of which is designed as an injection nozzle 8 is the other than throttle g. Through the nozzle 8, fuel sprays in uninterrupted fashion Beam in honor of the air supply line of a multi-cylinder engine from which a cylinder Z with spark plug K is indicated. Fuel passes through the throttle 9 via a line i i to the suction side of the pump. The free flow cross-sections the nozzle and the throttle are moved by longitudinally shifting a common valve del 12 changed with two seats, in such a way that the flow cross-section .the nozzle changed in inverse proportion to the flow area of the throttle. The sum of the two cross-sections remains over the entire adjustment range at least approximately the same. The needle 12 is adjusted by a pneumatic one Controller 13, which acts on the needle via a linkage 13 ° and a pinion 14. Of the Regulator 13 is controlled by the pressure in the air supply line io of the engine influenced in such a way that with increasing absolute pressure in the supply line .der Share of the nozzle cross-section in the total outflow cross-section for the fuel itself according to the increase in air charge and vice versa. The change in load of the engine, on the other hand, the driver can arbitrarily adjust a throttle valve 15 in the air supply line: bring about g io.

Die Pumpe 3 fördert bei allen Betriebszuständen eine etwa gleichbleibende Kraftstoffmenge je Umdreh.unig. Ein Teil davon fließt jedoch über das Überströmventil 6 zurück. Um das Anspringen des Motors mit Hilfe eines besonders kraftstoffreichen Gemisches zu erleichtern, kann der Rücklaufquerschnitt dieses Ventils verringert werdern, so daß die zu dem Ventil 5 geförderte Kraftstoffmenge größer wird.The pump 3 delivers an approximately constant one in all operating states Amount of fuel per revolution. However, part of it flows through the overflow valve 6 back. To get the engine started with the help of a particularly fuel-rich To facilitate mixing, the return cross-section of this valve can be reduced so that the amount of fuel delivered to the valve 5 increases.

Bei der beschriebenen Anlage für einen Ottomotor mit Saugrohreinspritzung durch eine ununterbrochen fördernde Zahnradpumpe ergibt sich der erhebliche Vorteil, daß der vom Druck in der Luftzufuhrleitung gesteuerte einfache pneumatische Regler mit einer einzigen Rückführfeder mit linearer Kennlinie eine lineare Verstellung der beiden Ausflußquerschnitte und damit eine den Luftfüllungsänderungen proportionale Änderung der einspritzenden Kraftstoffmenge herlbeiführt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Zahnradpumpe bei dem in allen Belastungsstufen gleichbleibenden Ciesamtausflußquerschnitt im ganzen Drehzahlbereich eine gleichbleibende Fördermenge je Umdrehung ergibt.In the system described for a gasoline engine with manifold injection a continuously delivering gear pump has the considerable advantage of that the simple pneumatic regulator controlled by the pressure in the air supply line a linear adjustment with a single return spring with a linear characteristic of the two outflow cross-sections and thus one proportional to the changes in air filling Brings about change in the amount of fuel injected. This is due to, that the gear pump with the Ciesamtausflußquection that remains the same in all load levels results in a constant delivery rate per revolution over the entire speed range.

Das in Abb. 2 dargestellte konstruktive Beispiel für das Ventil 5 besteht aus einem Gehäuse 16, in dem eine Nadel 17 geführt ist, die der Nadel 12 nach Abb. i entspricht. Ein Stutzen 18 dient zum Anschluß der Kraftstoffz@ufuhrleitung. Von diesem Stutzen führt ein Kanal i9 im Gehäuse 16 zu einem Ringspalt 2o, der sich bis zum Düsensitz 21 erstreckt. An Idas Gehäuse 16 .ist ein längsdurchbohrter Nippel 22 .geschraubt, in den das andere mit Nuten für den Kraftstoff versehene Ende der Nadel hineinragt, das den Sitz der Drossel 23 trägt. In einer Kammer 24 des Gehäuses, in die ebenfalls der Kanal i9 mündet, ist eine Feder 25 untergebracht, die an einem Bund 26 der Nadel 17 angreift und bestrebt isst, diese auf ihren Drosselsitz 23 zu drücken. Sie ragt mit ihrer Spitze durch die Drosselöffnung hindurch in einen Raum 27, von dem aus ein Kanal 28 zum Anschlußstutzen 29 für die Rückleitung des Kraftstoffs führt. Der Stutzen 29 ist am Nippel 22 durch ein mit diesem verschraubten Gewindeteil 30 festgehalten. Im Teil 30 ist ein längs beweglicher Druckstift 31 geführt. Am Arm 32 des @an diesem Teil befestigten drehbar gelagerten Hebels 33 greift über ein Gestänge 34 der in Abb. i mit 13 bezeichnete Regler an. Der Arm 35 des Hebels 3 drückt auf den Stift 31. Dieser überträgt also die Reglerbewegungen auf die Nadel und schiebt diese entgegen der Kraft der Feder 25 mehr oder weniger nach unten. Damit wird der freie Querschnitt der Düse mehr oder weniger verkleinert und umgekehrt der der Drossel entsprechend vergrößert.The structural example shown in Fig. 2 for the valve 5 consists of a housing 16 in which a needle 17 is guided, which corresponds to the needle 12 according to Fig. I. A connector 18 is used to connect the fuel supply line. A channel 19 in the housing 16 leads from this connecting piece to an annular gap 2o which extends as far as the nozzle seat 21. A longitudinally drilled nipple 22 is screwed onto Idas housing 16, into which the other end of the needle, which is provided with grooves for the fuel and carries the seat of the throttle 23, projects. A spring 25 is accommodated in a chamber 24 of the housing, into which the channel 19 also opens, which engages on a collar 26 of the needle 17 and tries to press it onto its throttle seat 23. It protrudes with its tip through the throttle opening into a space 27 from which a channel 28 leads to the connecting piece 29 for the return line of the fuel. The connector 29 is held on the nipple 22 by a threaded part 30 screwed to it. A longitudinally movable pressure pin 31 is guided in part 30. On the arm 32 of the rotatably mounted lever 33 attached to this part, the controller designated by 13 in FIG. 1 engages via a linkage 34. The arm 35 of the lever 3 presses on the pin 31. This thus transmits the regulator movements to the needle and pushes it more or less downward against the force of the spring 25. The free cross section of the nozzle is thus more or less reduced and, conversely, that of the throttle is increased accordingly.

Bildet man die Sitze der Nadel 12 bzw. 17 beispielsweise durch Änderung ihres Durchmessers verschieden aus, so kann erreicht werden, daß mit wachsender Belastung der Rücklaufquerschnitt bei Verstellung der Nadel mehr oder weniger zunimmt, als der Düsenquerschnitt dabei größer bzw. kleiner wird. Dadurch kann man mit ,steigender Belastung eine Zu- oder Abnahme des Kraftstoffanteils im Gemisch erzeugen, ialso das Gemisch mit steigender Belastung je nach den Erfordernissen des Motors verarmen oder verfetten.If the seats of the needle 12 or 17 are formed, for example, by changing them their diameter is different, so it can be achieved that with increasing The load on the return cross-section increases more or less when the needle is adjusted, as the nozzle cross-section becomes larger or smaller. This allows you to go with, increasing Load generate an increase or decrease in the proportion of fuel in the mixture, ialso the mixture depletes with increasing load depending on the requirements of the engine or fat.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Fuel injection system for R, racing engines with a pump designed in particular as a gear pump, which delivers an approximately constant amount of fuel per revolution of its drive element, which flows partly via the injection nozzle, which preferably sprays into the air supply line of the internal combustion engine, partly via a return line with an adjustable throttle cross-section, characterized by a for adjusting the Zuflußquerschni.tts to each injection nozzle serving member, which is coupled to the member for adjusting the return cross-section and is arranged and designed in such a way that the sum of the two cross-sections is at least approximated over the entire range of the simultaneous adjustment of the two members remains the same.

2. Injection system according to claim i, in particular for internal combustion engines operating with spark ignition which the driver changes in load simply by adjusting a throttle element arbitrarily brought about in the air supply line of the engine, characterized in that that on; the means for changing the two flow cross-sections for the fuel a regulator attacks that means depending on that in the air supply line of the motor in each case prevailing (absolute) pressure adjusted so that with increasing Pressure in the air supply line is the proportion of the nozzle cross-section in the total outflow cross-section for the fuel increases according to the increase in air charge and vice versa.

3. Injection system according to claim i or 2, characterized by a known per se Verstetleinrichtunig for the injection pump, which makes it possible for everyone Operating conditions approximately constant fuel delivery rate per work piece, z. B. for the purpose of easing the start or for the purpose of fatty or emaciated the combustion chamber charge to enlarge or reduce.