DK143000B

DK143000B - FUEL INJECTION PUMP FOR DIESEL ENGINES

Info

Publication number: DK143000B
Application number: DK310076A
Authority: DK
Inventors: S Ivosevic
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1975-07-15
Filing date: 1976-07-09
Publication date: 1981-03-09
Also published as: DE2532205C3; JPS5712024B2; FR2318320B1; CH594134A5; DE2532205B2; JPS5214125A; DE2532205A1; DK143000C; NL7509320A; DK310076A; NL159474B; FR2318320A1

Description

(<d®(<D®

( IH( I H

. , V P.BLi HD FREMLÆGGELSESSKRIFT 1 Z+3000 DANMARK (51) int. ci.3 f 02 μ 59/46 // f 04 b 7/04 §(21) Anseening nr. 3100/76 (22) Indleveret den 9· jul. 1976 (24) Lebedag 9· jul. 1976 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 9· ΓΠ3-Γ· 19^1. , V P.BLi HD PUBLICATION WRITE 1 Z + 3000 DENMARK (51) int. ci.3 f 02 µ 59/46 // f 04 b 7/04 § (21) Notice No. 3100/76 (22) Filed on 9 · Jul. 1976 (24) Life Day 9 · Jul. 1976 (44) Application submitted and petition published on 9 · ΓΠ3-Γ · 19 ^ 1

DIREKTORATET FORDIRECTORATE OF

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET <3°) Prioritet be9®ret ^ denTHE PATENT AND TRADEMARK LABEL <3 °) Priority has been given

15. jul. 1975* 9230/75, CHJul 15 1975 * 9230/75, CH

(71) SULZER BROTHERS LIMITED, Zuericherstrasse 9, Winterthur, CH.(71) SULZER BROTHERS LIMITED, 9 Zuericherstrasse, Winterthur, CH.

(72) opfinder: Strahinja _Ivosevic, Scheldeggstr. 22, Winterthur, CH.(72) Inventor: Strahinja _Ivosevic, Scheldeggstr. 22, Winterthur, CH.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:(74) Plenipotentiary in the proceedings:

Civilingeniør M.Gregersen.Civil Engineering M.Gregersen.

(54) Brændstof indsprøjtningspumpe til dieselmotorer.(54) Fuel injection pump for diesel engines.

Opfindelsen angår en brændstofindsprøjtningspumpe til dieselmotorer og af den i krav l's indledning angivne art.The invention relates to a fuel injection pump for diesel engines and of the kind specified in the preamble of claim 1.

Ved sådanne pumper, der f.eks. er kendt fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 20 03 958 og fra schweizisk patentskrift nr. 546 341, kan der ved højere indsprøjtningstryk, som de optræder ved ladede dieselmotorer, navnlig dieselmotorer til skibsfremdrivning, opstå beskadigelser på overfladen af pumpestemplet og af styreboringerne samt styrekanterne på grund af kavitation. Beskadigelserne på overfladen forløber derved i det væsentlige i nogen afstand fra styrekanten og parallelt med denne.For such pumps which, e.g. is known from German Pat. of cavitation. The damage to the surface thereby extends substantially at some distance from the guide edge and parallel to it.

Trods forskellige forsøg er det hidtil ikke lykkedes at undgå denne kavitation, der kan føre til en forholdsvis hurtig ødelæggelse af pumpen.Despite various attempts, this cavitation has so far failed to avoid, which can lead to a relatively rapid destruction of the pump.

Fra tysk patentskrift nr. 510 844, fig. 3, kendes der en indsprøjtningspumpe, ved hvilken overstrømningsbrændstof, der er styret af 2 U3000 en nederste styrekant på pumpestemplet, strømmer gennem pumpecylinderen i et område for en neden under styrekanten i stemplet udformet ringnot og over en til pumpecylinderen tilsluttet tilbageføringsledning bliver tilført til et sugerum i pumpen. I udmundingsområdet for brændstoftil-bringerledningen til sugerummet er der anbragt en hen mod sugerummet åbnende kontraventil, der har en central drøvleboring til bortstrømning af overstrømningsbrændstoffet. Anvendelsen af en enkelt drøvleboring er dog ikke egnet til at forhindre kavitation, når der samtidig skal opnås tilstrækkelig høj bortstrømningshastighed for brændstoffet. Thi enten kan kavitationen ikke forhindres, hvis boringen er for stor og ikke drøvler brændstofbortstrømningen stærkt, eller også bliver bortstrømningshastigheden for lille, når boringen af kavitationshensyn drøvler stærkt. Tillige består der ved denne kendte udførelse på grund af en tilbageføring af det overstrømmende brændstof til tilbringerledningen en fare for skumdannelse i det tilførte brændstof.From German Patent No. 510,844, fig. 3, an injection pump is known in which overflow fuel controlled by a lower control edge of the pump piston flows through the pump cylinder in a region of a ring groove formed below the control edge of the piston and is fed to a suction chamber connected to the pump cylinder. in the pump. In the outlet area of the fuel supply line to the suction room, a check valve opening towards the suction chamber is provided, which has a central throttle bore for flowing out the overflow fuel. However, the use of a single throttle bore is not suitable for preventing cavitation when at the same time sufficient high flow rate of the fuel must be obtained. For either the cavitation cannot be prevented if the bore is too large and does not throttle the fuel flow greatly, or the flow rate becomes too small when the bore for the purposes of cavitation drops strongly. In addition, in this known embodiment, due to the return of the excess fuel to the supply line, there is a danger of foaming in the fuel supplied.

Den foreliggende opfindelse tager sigte på at angive en indsprøjtningspumpe af den her omhandlede art, ved hvilken man kan undgå hidtil ved kavitation forårsagede skader og dog opnå en tilstrækkelig stor afstrømningshastighed for det overstrømmende brændstof, og dette opnås ifølge opfindelsen ved, at brændstofindsprøjtningspumpen er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to provide an injection pump of the kind in question, in which it is possible to avoid damage caused by cavitation so far and yet obtain a sufficiently high flow rate for the overflowing fuel, and this is achieved according to the invention in that the fuel injection pump is designed as The characterizing part of claim 1.

Ved denne udformning opnår man, at en samvirken af drøvleindretnin-gen og kontraventilen forhindrer en kavitation, der hidtil er blevet forårsaget af den ved afslutningen af indsprøjtningen med høj hastighed udstrømmende brændstofstråle. Kontraventilen forhindrer nemlig en indtrængen af den opstående trykbølge i tilbringerledningen, fra hvilken trykbølgen kan reflekteres, og drøvleindretningen med drøvleåbningerne, hvis tværsnit tiltager i bortstrømningsretningen, tillader ved en given, tilladelig størrelse af strømningsmodstanden en maksimal reduktion af strømningsenergien i brændstoffet ved omhvirvling. De tiltagende tværsnit i drøvleindretningen muliggør herved opnåelse af en fordelagtig trinvis formindskelse af strømningshastigheden i de på hinanden følgende drøvleåbninger, uden at det som et hele kommer til en for stærk drøv-ling af brændstofbortstrømningen.In this embodiment, it is achieved that a co-operation of the throttle device and the check valve prevents a cavitation which has heretofore been caused by the fuel jet flowing at the end of the high speed injection. Namely, the non-return valve prevents an entry of the rising pressure wave into the supply line from which the pressure wave can be reflected, and the throttle device with the throttle openings whose cross section increases in the flow direction permits a given allowable magnitude of the flow resistance to allow a maximum reduction of the flow energy in the flow energy. The increasing cross sections of the throttle device thereby enable an advantageous step-wise reduction of the flow rate in the successive throttle openings without, as a whole, resulting in excessive throttling of the fuel flow.

Fra bogen "Olhydraulik" af E. M. Chaimowitsch, 4. oplag, VEB-Ver-lag Technik Berlin 1961, side 264, kendes der en hydraulisk drøvleind-retning med en seriekobling af drøvlesteder, ved hvilken hulskiver er indskudt efter hinanden under dannelse af mellemkamre. Ved denne kendte drøvleindretning er dog på grund af ens diameter af alle åbninger i hulskiverne strømningsmodstanden ved en given dæmpningsvirkning for stor, 3 143000 så at sådanne drøvleindretninger ikke egner sig til det foreliggende formål.From the book "Olhydraulik" by E. M. Chaimowitsch, 4th edition, VEB-Ver-lag Technik Berlin 1961, page 264, there is known a hydraulic throttle device with a series connection of throttle locations, in which hollow discs are inserted one after the other to form intermediate chambers. However, with this known throttle device, due to the same diameter of all openings in the hollow discs, the flow resistance at a given damping effect is too large, so that such throttle devices are not suitable for the present purpose.

Brændstofindsprøjtningspumpen kan hensigtsmæssigt også være udformet som angivet i krav 2. Det har vist sig, at en sådan drøvle-indretning for det foreliggende formål giver mindre strømningstab.Conveniently, the fuel injection pump may also be configured as claimed in claim 2. It has been found that such a throttle device for the present purpose provides less flow loss.

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et delsnit gennem en første udførelsesform for indsprøjtningspumpen og et koblingsskema for tilslutningsledningerne, fig. 2 en del af pumpestemplet i pumpen i fig. 1 med en fremstilling af de kavitationsskader, der optræder under drift ved kendte indsprøjtningspumper af den omhandlede art, fig. 3 et til fig. 1 svarende skema med en pumpe med adskilte tilførselsboringer og overstrømningsboringer i cylinderen, hvilke boringer fører til sam-lerum, der er adskilt ikke tætnende fra hinanden, fig. 4 en del af stemplet i pumpen i fig. 3 med en fremstilling af de kavitationsskader, der optræder ved kendte indsprøjtningspumper af den omhandlede art.The invention is further explained with reference to the drawing, in which: FIG. 1 is a partial section through a first embodiment of the injection pump and a wiring diagram of the connection lines; FIG. 2 shows a portion of the pump piston in the pump of FIG. 1 with a preparation of the cavitation damage occurring during operation of known injection pumps of the kind in question; FIG. 3 is a view of FIG. 1 is a schematic diagram showing a pump with separate supply bores and overflow bores in the cylinder, which bores lead to assembly spaces that are not spaced apart, FIG. 4 shows a portion of the piston in the pump of FIG. 3 with a preparation of the cavitation damage occurring in known injection pumps of the kind in question.

I fig. 1 er der vist en brændstofindsprøjtningspumpe til en dieselmotor, navnlig en ladet stordieselmotor, hvilken pumpe har en pumpecylinder 2, der er fastgjort i et hus 3. Cylinderen 2 er tillukket med et dæksel 4, der har en tilslutning 5 for en brændstofledning, der fører til en indsprøjtningsventil, der befinder sig i motorens arbejdscy-linder. I cylinderen 2 er der vist et pumpestempel 6, der bevæges op og ned i cylinderen 2 på kendt måde ved hjælp af en ikke vist knastskive og derved udfører et sugeslag og et transportslag. Stemplet 6 har øverste styrekanter 7 til styring af begyndelsen af indsprøjtningen og skrå nederste styrekanter 8, ved hvis hjælp afslutningen af indsprøjtningen styres. Styrekanterne 7 og 8 samvirker med styreboringer 10, der tillige tjener som suge- og overstrømningsboringer, og som forbinder cylinderrummet i cylinderen 2 med et ringformet samlerum 11, der omgiver cylinderen 2.In FIG. 1, there is shown a fuel injection pump for a diesel engine, in particular a charged large diesel engine, which pump has a pump cylinder 2, which is fixed in a housing 3. The cylinder 2 is closed with a cover 4, which has a connection 5 for a fuel line which leads for an injection valve located in the engine working cylinder. In the cylinder 2 a pump piston 6 is shown which is moved up and down in the cylinder 2 in a known manner by means of a camshaft not shown, thereby performing a suction stroke and a transport stroke. The piston 6 has upper guide edges 7 for controlling the beginning of the injection and inclined lower guide edges 8 by means of which the end of the injection is controlled. The guide edges 7 and 8 cooperate with guide bores 10, which also serve as suction and overflow bores, and which connect the cylinder space in the cylinder 2 with an annular collector space 11 surrounding the cylinder 2.

Styrekanterne 7 og 8 er på kendt måde udformet symmetrisk på stemplet 6, hvorved man undgår en ensidig belastning af stemplet på grund af hydrauliske tryk. Desuden er stemplet 6 på kendt måde drejelig 4 143000 om sin akse A ved hjælp af en ikke vist tandstang, der indgriber i en fortanding 12 i en del 13, som er forbundet med stemplet neden for cylinderen 2, således at afslutningen af indsprøjtningen og dermed det virksomme slag af stemplet 6 kan påvirkes ved hjælp af de skrå styrekanter 8.The guide edges 7 and 8 are in a known manner symmetrically formed on the piston 6, thereby avoiding unilateral loading of the piston due to hydraulic pressure. In addition, the plunger 6 is rotatably rotatable 4 143000 about its axis A by means of a not shown rack which engages a tooth 12 in a part 13 which is connected to the plunger below the cylinder 2, so that the end of the injection and thus the effective stroke of the piston 6 can be affected by the inclined guide edges 8.

I samlerummet 11 indmunder en tilbringerledning 14, i hvilken der findes en tilbringerpumpe 15, der suger brændstof fra en beholder 16. Fra samlerummet 11 fører en overstrømningsledning 17 tilbage til beholderen 16, og denne ledning indeholder en modtryksventil 18 til bestemmelse af det tilbringertryk for pumpen 15, der hersker i samlerummet 11.In the assembly room 11, a supply line 14 includes a supply pump 15 which sucks fuel from a container 16. From the collection room 11, an overflow line 17 returns to the container 16 and this conduit contains a backpressure valve 18 for determining the supply pressure for the pump. 15, prevailing in the assembly room 11.

Overstrømningsledningen 17 er forsynet med en drøvleindretning 20, der indeholder tre i serie koblede drøvlesteder 21, 22 og 23, mellem hvilke der findes et kammer henholdsvis 36 og 37. I tilbringerledningen 14 er der endvidere indskudt en kontraventil 24 med et fjederbelastet ventillegeme 25.The overflow conduit 17 is provided with a throttle device 20 which contains three in series coupled throttle locations 21, 22 and 23 between which there is a chamber 36 and 37 respectively. In the supply conduit 14, a check valve 24 is provided with a spring loaded valve body 25.

Fig. 2 viser de beskadigelser på grund af kavitation, der optræder under drift ved de kendte pumper af den foreliggende art. Disse beskadigelser har form af erosionsflader E, der forløber i det væsentlige parallelt med styrekanten 8. Desuden beskadiges styrekanterne 8 og kanterne på åbningerne 10.FIG. 2 shows the damage due to cavitation which occurs during operation of the known pumps of the present kind. These damages are in the form of erosion surfaces E which extend substantially parallel to the guide edge 8. In addition, the guide edges 8 and the edges of the openings 10 are damaged.

Når brændstofpumpen i fig. 1 på kendt måde transporterer brændstof, opstår der, når de bageste styrekanter 8 under et transportslag når hen til åbningerne 10, en skarp stråle, der med høj hastighed strømmer gennem boringerne 10. Denne stråle har ved de kendte pumper en tryksænkning i brændstoffet til følge, og denne tryksænkning fører til de beskrevne kavitationsfænomener. Ved hjælp af drøvleindretningen 20 kan en sænkning af trykket i det øjeblik, hvor overstrømningen sker, ned under brændstoffets damptryk forhindres, da yderligere ledningen 14 er lukket for trykbølgen ved hjælp af kontraventilen 24. Det overstrømmende brændstof omhvirvles ved hjælp af drøvleindretningen 20, så at brændstoffets strømningsenergi reduceres uden større trykstød.When the fuel pump of FIG. 1, in a known manner, transport fuel, when the rear guide edges 8 during a transport stroke reach the openings 10, a sharp jet which flows at high speed through the bores 10. This jet causes a pressure drop in the fuel in the known pumps. , and this pressure drop leads to the cavitation phenomena described. By means of the throttle device 20, a lowering of the pressure at the moment when the overflow occurs can be prevented below the fuel vapor pressure, as further line 14 is closed to the pressure wave by means of the check valve 24. The overflowing fuel is swirled by the throttle device 20, so that the flow energy of the fuel is reduced without any major pressure shock.

Fig. 3 viser en pumpe, der foruden et samlerum 35, til hvilket overstrømningsledningen 17 er tilsluttet, har et særligt samlerum 30, til hvilket tilbringerledningen 14 er tilsluttet. Samlerummene 35 og 30 er adskilt fra hinanden ved hjælp af en ringformet skillevæg 31, idet der dog findes en forbindelsesspalte S. Det ved udføreisesformen i fig.FIG. 3 shows a pump which, in addition to a collector room 35, to which the overflow line 17 is connected, has a special collector room 30 to which the supply line 14 is connected. The assembly spaces 35 and 30 are separated from each other by means of an annular partition 31, but there is a connecting gap S. However, in the embodiment of FIG.

4 anvendte pumpestempel 6 har styrekanter 7 og 8, der samvirker med sugeboringer 32 og overstrømningsboringer 33 i en cylinder 34. Til samlerummet 30 slutter sig tilbringerledningen 14 på samme måde som i fig. 1 5 143000 over en kontraventil 24 med et fjederbelastet ventillegeme 25. Overstrømningsledningen 17 er, her uden trykholdeventil, tilsluttet til sam-lerummet 35 over drøvleindretningen 20.4, the piston 6 used has guide edges 7 and 8 which cooperate with suction bores 32 and overflow bores 33 in a cylinder 34. To the assembly 30, the supply line 14 joins in the same manner as in FIG. 1 14332000 over a check valve 24 with a spring loaded valve body 25. The overflow line 17 is here connected, without a pressure holding valve, to the assembly space 35 over the throttle device 20.

Fig. 4 viser stemplet 6 i fig. 3, ved hvilket der er vist de beskadigelser, der optræder ved hidtidige pumper af den foreliggende art. Ved disse pumper opstår to felter, erosionsfelter El og E2, på hvilke stemplet bliver beskadiget ved kativation. De to felter er bestemt af den indbyrdes beliggenhed af boringerne 32 og 33.FIG. 4 shows the piston 6 of FIG. 3, which shows the damage caused by pumps of the present type. At these pumps, two fields arise, erosion fields E1 and E2, on which the piston is damaged by cation. The two fields are determined by the mutual location of bores 32 and 33.

Arbejdsmåden af brændstofpumpen i fig. 3 er i det væsentlige den samme som allerede beskrevet i sammenhæng med fig- 1. Der findes dog her en adskillelse af det tilstrømmende og det overstrømmende brændstof, for hvilke der findes særlige samlerum. Da ringvæggen 30 ikke virker tætnende for trykbølger med høje tryk, må kontraventilen 24 også her være indskudt i tilbringerledningen 14. Kontraventilen forhindrer en udbredelse af trykbølgen og således en dannelse af kavitation.The operation of the fuel pump in FIG. 3 is essentially the same as already described in connection with FIG. 1. However, here there is a separation of the incoming and the overflowing fuel for which there are special collection rooms. Since the annular wall 30 does not seal against high pressure pressures, the non-return valve 24 must here also be inserted into the supply line 14. The non-return valve prevents the propagation of the pressure wave and thus the formation of cavitation.

Til forhindring af en opståen af kavitationsfænomener på grund af en hurtig tillukning af kontraventilen 24 kan denne ventil være forsynet med en kunstig utæthed, der dog er så lille, at indtrængningen af den ved et overstrømningsforløb opstående trykbølge i tilbringerledningen forhindres. Således kan f. eks. ventillegemet 25 i fig. 1 være forsynet med en drøvleboring 40.To prevent the occurrence of cavitation phenomena due to a rapid closure of the check valve 24, this valve may be provided with an artificial leakage, however small so that the penetration of the pressure wave arising in the course of a flood is prevented. Thus, for example, the valve body 25 of FIG. 1 be provided with a throttle bore 40.

Ved brændstofindsprøjtningspumpen i fig. 1 med en diameter af stemplet 6 på 26 mm, der er bestemt til en totaktsmotor med en stempeldiameter på 400 mm og et driftsomløbstal på 380 omdrejninger pr. minut (maksimalt pumpetryk ca. 1000 bar), havde drøvleindretningen følgende dimensioner:At the fuel injection pump of FIG. 1 with a diameter of the piston 6 of 26 mm, which is intended for a two-stroke motor with a piston diameter of 400 mm and an operating speed of 380 rpm. per minute (maximum pump pressure about 1000 bar), the throttle device had the following dimensions:

Drøvlestederne 21, 22 og 23 havde diametre dl = 4,5 mm, d2 * 5,5 mm, d3 = 6,8 mm. Tykkelsen af drøvleskiverne b, fig. 1, var 3 mm, afstanden a mellem dem og dermed længden af mellemkamrene 36 og 37 var 31 mm. En diameter d4 af mellemkamrene 36 og 37 mellem drøvlestederne var 14 mm.The throttle sites 21, 22 and 23 had diameters d1 = 4.5 mm, d2 * 5.5 mm, d3 = 6.8 mm. The thickness of the thrust washers b, fig. 1, was 3 mm, the distance a between them and thus the length of the intermediate chambers 36 and 37 was 31 mm. A diameter d4 of the intermediate chambers 36 and 37 between the throttle locations was 14 mm.

Ventillegemet 25 i kontraventilen 24 havde en drøvleåbning 40 med en diameter på 2 mm.The valve body 25 in the check valve 24 had a throttle opening 40 with a diameter of 2 mm.