DK155099B - Kombineret braendselspumpe og -injektor til forbraendingsmotor - Google Patents

Description

i

DK 155099 B

Den foreliggende opfindelse angår en kombineret brændselspumpe og -injektor til forbrændingsmotorer, og som har et injektorhus, der har en aksial boring, hvis nederste bund er gennembrudt af mindst én åbning til forstøvning af brændslet, mindst én tilførsel si edning for 5 brændslet, der udmunder i boringen i nærheden af dennes bund, hvilken tilførselsledning er forsynet med en kontraventil, mindst én afgangsledning til brændslet, der udmunder i boringens side i et niveau, der er forskellig fra niveauet for tilførselsledningen, en pumpestempelnål, der er glidende monteret i boringen mellem en 10 første stilling, hvor pumpestemplet er fjernet fra boringens bund, og en anden stilling eller stilling for afslutningen af indsprøjtningen, hvor pumpestemplets spids lukker for åbningerne til forstøvning, hvilken brændselspumpe og -injektor endvidere har doseringsorganer, der gør det muligt at indsprøjte en justerbar 15 brændselsmængde ved pumpestemplets forskydningsslag.

Der kendes en brændselsinjektor, f.eks. fra US patentskrift nr. 3.131.866 og fra det videnskabelige foredrag "Simulation of the Cummins Diesel Injection System" af Andrew Rosselli og Pat Badgiey 20 fra "Society of Automotive Engineers" nr. 710.570, som omfatter et injektorhus, der har en aksial boring, hvis bund er gennembrudt af mindst én brændselsforstøvningsåbning.

En tilførselsledning for brændsel under tryk udmunder i boringen i 25 nærheden af dennes bund, og denne ledning er forbundet med en forsyningskreds for brændslet. Et pumpestempel eller nål er glidende monteret i boringen mellem en første eller øverste stilling, hvor pumpestemplet er fjernt fra boringens bund, og en anden eller laveste stilling ved indsprøjtningens afslutning, hvor pumpes-30 templets spids lukker brændselsforstøvningsåbningerne ved kontakt med boringens bund.

Styringen af pumpestemplets forskydning tilvejebringes ved hjælp af en knast, en stødstang og en vippearm mod en returfjeders virkning.

35

Med en sådan injektor reguleres den brændselsladning, der indsprøjtes ved hvert slag, ved at dosere den brændselsmængde, der indføres i boringen gennem tilførselsledningen. Alt efter størrelsen af den brændselsmængde, der skal indprøjtes, er boringen mere eller mindre

DK 155099 B

2 fyldt med brændsel i det øjeblik, hvor pumpestemplet påbegynder sit nedadgående il4¾ til 9f MSlQt. Mød dette for Øje fødes tilførselsåbningen i indsprøjtningspumpen med brændsel under et tryk, der varierer som funktion af acceleratorens stilling og af 5 motorens omdrejningstal. Den brændselsmængde, der indføres i boringen, varierer således med fødetrykket og med længden af doserings-perioden (denne sidstnævnte er omvendt proportional med omdrej-ningstallet), og herfra stammer benævnelsen "P-T system" (Pression-Temps). Ulemperne ved et sådant system består for det første i, at 10 det er vanskeligt at tilvejebringe en afbalancering af ydelserne af de forskellige injektorer til en flercylindret motor på grund af, at kalibreringen af hver injektors brændselstilførselsåbning skal være meget nøjagtig, og for det andet i den måde, som reguleringen af indsprøjtningen sker på, d.v.s. i form af en styring, der tilveje-15 bringes ved hjælp af fødetrykket.

Andre indsprøjtningssystemer er beskrevet i tysk patentansøgning nr. 2.719.228, i det franske patentskrift nr. 1.108.081, og i det amerikanske patentskrift nr. 2.635.590, som omfatter et organ af 20 pumpetypen, for at sikre overførslen af den doserede brændselsmængde til den del af injektorens boring, hvor forstøvningsåbningerne udmunder. Da der i dette tilfælde kan fremkomme undertryk i den del af boringen, hvor forstøvningsåbningerne udmunder, kan der ske en utilsigtet indsugning af forbrændingsgasser fra forbrændingsrummet, 25 og til den del af boringen, som skulle fyldes med brændsel. På grund af disse gassers store kompressibilitet vil begyndelsen af indsprøjtningen komme til at variere med ladningen, og desuden kan påbegyndelsen af brændsel sindsprøjtningen ikke kendes præcis.

30 Det er formålet med den foreliggende opfindelse at anvise en kombineret brændselspumpe og -injektor som indledningsvis angivet, hvor problemerne med doseringen af brændselsladningen løses, og dette opnås ifølge opfindelsen ved, at doseringsorganerne i kombination omfatter: 35 a) en udsparing i siden af pumpestemplet, og som står i forbindelse med afgangsledningen, når pumpestemplet er i sin første stilling, og hvor mindst én del af denne udsparings øverste begrænsning udgør en afskæringsrampe, der er skråtstillet i

DK 155099 B

3 forhold til pumpestemplets akse, hvilken afskæringsrampe styrer begyndelsen af indsprøjtningen ved lukning af afgangsledningens åbning, når pumpestemplet befinder sig i nærheden af sin anden stilling, 5 b) en overførselsledning, der ved sin ene ende er i forbindelse med udsparingen og ved sin anden ende udmunder i nærheden af boringens bund, og 10 c) indstillingsorganer til indstilling af vinkelstillingen mellem pumpestemplet og afgangsledningens åbning.

Ved hjælp af en på denne måde udformet kombineret brændselspumpe og -injektor opnås der navnlig en mere præcis dosering af den ind-15 sprøjtede brændselsmængde, en bedre afbalancering, hvad angår ydelserne fra de forskellige injektorer i det tilfælde, hvor det drejer sig om en flercylindret motor, og et mere præcis kendskab til indsprøjtningsforløbet som funktion af tiden. Når nemlig pumpestemplet bevæger sig opefter fra sin anden stilling, d.v.s. den 20 stilling, hvor forstøvningsåbningerne er lukket, tilvejebringes der til at begynde med en sugevirkning på brændslet, nemlig medens udsparingen i siden af pumpestemplet ikke står i forbindelse med brændselsafgangsledningen, og derpå fyldes hele det rum, som er afgrænset mellem bunden af boringen og stemplets frie ende med 25 brændsel, hvilket sker under indvirkning af det fødetryk, som hersker i tilførselsledningen, og dette fortsætter, indtil stemplet når sin første eller øverste stilling. I denne stilling af stemplet vil afgangsledningens åbning befinde sig under afskæringsrampen, og den nederste del af boringen er fyldt med brændsel, som kan strømme 30 fra tilførselsledningen, der er forsynet med kontraventilen, og til brændselsreservoiret, nemlig gennem overførselsledningen. Denne gennemstrømning bidrager til afkøling af forstøvningsåbningerne og sikrer, at den nederste del af boringen er fyldt i det væsentlige med brændsel og praktisk taget ikke indeholder udstødsgas. Under den 35 nedadgående bevægelse af stemplet, og når afskæringsrampen passerer afgangsledningens åbning, vil denne blive lukket af stemplets yderside, og brændslet kan således ikke længere strømme til brændsel safgangsledni ngen og vil under den fortsatte bevægelse af stemplet nedad mod boringens bund under tryk blive presset gennem

DK 155099 B

4 forstøvningsåbningerne. Indsprøjtningen afsluttes, når forstøvningsåbningerne lukkes af stempel spidsen. Dette tidspunkt er nøjagtigt kendt, og man har derfor et nøjagtigt kendskab til indsprøjtningsdiagrammet som funktion af tiden.

5

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 10 fig. 1 viser et længdesnit af en udførelsesform for brændselsindsprøjtningspumpen ifølge opfindelsen, fig. 2 et billede af pumpen i fig. 1 set fra oven, og som viser ledningsåbninger for fødning og returløb af brændsel, 15 fig. 2A et snit efter linien A-A i fig. 2, fig. 3 pumpestemplets side i udfoldning ved niveauet for en rampe til styring af indsprøjtningen, 20 fig. 4 skematisk et indstillingsorgan til pumpestemplets vinkel-stilling i forhold til en udstrømsåbning, fig. 5-8 skematisk virkemåden af den kombinerede pumpe og injektor, 25 0g fig. 9 og 10 to ændrede udførelsesformer for brændselsindsprøjtningspumpen ifølge opfindelsen.

30 Fig. 1 viser en første udførelsesform for den kombinerede pumpe og injektor ifølge opfindelsen. Denne konstruktion har et injektorhus 1, med en aks i al boring 2, hvis bund eller nederste ende 3 er gennembrudt af mindst en forstøveråbning 4, gennem hvilken brændsel s indsprøjtn i ngen udføres, og hvis øverste ende udmunder i en 35 udsparing 5 i injektorhuset. En brændsel sfødel edn i ng 6, der er forsynet med en kontraventil 7, og som er forbundet med en tilførselskreds for brændsel under tryk (ikke vist), tillader brændslets indstrømning i boringen 2, hvor ledningen 6 udmunder ved 8 i nærheden af boringens bund 3. En brændselsudstrømsledning 9 (fig. 2A),

DK 155099 B

5 som er forbundet til en udstrømningskreds, (ikke vist) eller en kreds for brændslets returløb mod dets reservoir, udmunder ved 9a i boringen 2 i en vis afstand fra boringens bund 3.

5 En pumpestempelnål 10 er monteret glidende i boringen 2 mellem en første stilling (øverste stilling), hvor den har afstand fra boringens bund 3, og en anden stilling (laveste stilling), der er vist i fig. 1, hvor den trykkes mod bunden og lukker indsprøjtningsåbningerne 4.

10

Pumpestemplet 10 har en udskæring eller udsparing 20 (fig. 2A), som i den første stilling af pumpestemplet 10 står i forbindelse med udstrømsledningen 9.

15 Mindst en del af den øverste kant af udskæringen 20 danner en rampe 21, der er skråtstillet i forhold til pumpestemplet 10's akse (fig.

3). Denne rampe styrer begyndelsen af indsprøjtningen, som det senere vil blive forklaret.

20 Pumpestemplet 10 har en overførselsledning 11, der ved en første af sine ender 12 står i forbindelse med udsparingen 20 og som ved sin anden ende 13 udmunder ved pumpestemplets frie ende og på en sådan måde, at denne anden ende 13 er lukket, når pumpestemplet befinder sig i sin anden eller laveste stilling eller stillingen for afslut- 25 ningen af indsprøjtningen, og som er vist i fig. 1. I denne udførelsesform sikres lukningen af overførselsledningens ende 13 ved hjælp af boringens bund.

Denne pumpe-injektormekanisme er konstrueret på en sådan måde, at 30 den tillader indsprøjtning af en fastlagt brændselsmængde. Denne indsprøjtning udføres ved forskydning af stemplet nedad, hvilken forskydning udføres under påvirkning fra en knast 14, der drejes af motoren og mod virkningen fra en tilbageføringsfjeder 15.

35 Fjederen er anbragt mellem et ringformet bryst 16 på pumpestemplet 10 og en underlagsskive 17, der hviler på injektorhuset 1 ved den øverste del af udskæringen 5. Fjederskåle 18 og 19 er indskudt mellem fjederen 15 henholdsvis brystet 16 og underlagsskiven 17.

DK 155099 B

6

Organer til regulering af vinkel sti 11 ingen af pumpestemplet 10, der bærer rampen 21, i forhold til åbningen 9a fra udstrømsledningen 9, der udmunder i boringen 2, tillader at justere brændselsmængden, der indsprøjtes under hvert af pumpestemplets slag.

5

Disse organer, som kan omfatte et stangsystem, der styres af motorens regulatorpedal, kan, som i det på fig. 4 viste eksempel, omfatte et styreorgan 22 med en udsparing 23, hvori et kuglehoved 24a indgriber, hvilket kuglehoved er anbragt på enden af en styre-10 vægtstang 24, der er forbundet for drejning sammen med pumpestemplet 10. Udsparingen 23 er langstrakt i en retning parallelt med pumpestemplets akse for at tillade aksiale forskydninger af denne.

Virkemåden af den kombinerede pumpe og injektor er skematisk illu-15 streret ved hjælp af figurerne 5-8.

Under pumpestemplets opadgående bevægelse, regnet fra den i fig. 5 viste stilling, findes der til at begynde med en sugevirkning i brændslet, nemlig så længe udsparingen 20, der er lukket ved hjælp 20 af siden på pumpestemplet 10, ikke er i forbindelse med udstrømsledningen 9, og derpå begynder brændselsfyldningen af hele det mellem bunden 3 af boringen 2 og pumpestemplets frie ende begrænsede rum, under virkning fra fødetrykket, der hersker i ledningen 6, og denne fyldning fortsætter lige til det øvre dødpunkt for pumpes-25 templet 10 (stillingen, der er illustreret i fig. 6).

Med pumpestemplet i denne stilling befinder åbningen 9a sig neden under rampen 21, og bunden af boringen 2 er fyldt med brændsel, som kan strømme ud fra ledningen 6, der er forsynet med kontraventilen 30 7, og til brændselsreservoiret (ikke vist) gennem ledningen 11 i pumpestemplet og udstrømsledningen 9, der er forbundet med reservoiret.

Med pumpestemplet 10 i den i fig. 7 viste stilling har rampen 21 35 passeret åbningen 9a under sin nedadgående bevægelse, og åbningen er blevet lukket af pumpestemplet 10's yderside.

Brændslet kan således ikke længere strømme mod udstrømsledningen 9.

DK 155099 B

7

Pumpestemplet fortsætter sit slag mod bunden 3 af boringen 2, og brændslet fortrænges under tryk gennem forstøvningsåbningerne 4.

Indsprøjtningen afsluttes, når disse åbninger lukkes af pumpe-5 stemplets spids i den i fig. 8 viste stilling.

Derefter returnerer knasten 14 til sin begyndelsesstilling (fig. 5) og pumpestemplet 10 hæves påny af fjederen 15, og den ovenfor beskrevne cyklus begynder igen.

10 På grund af rampen 21's skråstilling i forhold til pumpestemplet 10's akse kan varigheden af åbningen 9a's åbning varieres ved hjælp af den ydre side af pumpestemplet 10, d.v.s. at man kan dosere brændselsmængden, der indsprøjtes i hver cyklus, v.h.a. en drejning 15 af pumpestemplet 10 om sin akse ved hjælp af styreorganet 24.

I forhold til "Cummin"'s indsprøjtningssystem, der er beskrevet i indledningen, hvor doseringen udføres ved hjælp af en variation af brændsels fødetryk, udgør pumpeinjektormekanismerne ifølge opfin-20 delsen et system, hvor doseringen udføres mekanisk og uafhængigt af fødetrykket, hvorved der opnås et vist antal fordele, hvoraf kan nævnes: afbalancering af ydelserne fra de forskellige injektorer til en 25 flercylindret motor, hvilken afbalancering udføres bedre på enheden ved motorens drift (drift-fyldning); regulering af brændselsydelsen ved påvirkning af et organ af en type, hvis anvendelse er klassisk for indsprøjtningspumper.

30

For øvrigt begrænser dette styresystem med styring ved drejning af pumpestemplet, antallet af enkeltdele i mekanismen og appellerer til at bruge en teknologi, der allerede er afprøvet (stempel fra en klassisk indsprøjtningspumpe) såvel hvad angår bearbejdning som hvad 35 angår styreprincippet (se fig. 4).

Som det er vist i fig. 1, har den kombinerede pumpe og injektor ved sin øverste del en stødstang 26, der er glidende monteret i en cylindrisk udsparing 27, der er coaksial med pumpestemplets akse, og

DK 155099 B

8 hvis bund står i forbindelse med den langsgående ledning 11 til brændslet, der er tilvejebragt i pumpestemplet 10 eller udsparingen 20.

5 En ringformet pakning 28, der er anbragt på stødstangen 26, sikrer tætheden.

Dette arrangement gør det muligt at undgå ulemperne, som kan fremkomme ved et dobbelt mekanisk anlæg, nemlig at et første anlæg, der 10 udgøres af anlægget mellem knasten og toppen af pumpestemplet 10, og et andet anlæg, der udgøres af anlægget mellem pumpestemplets spids og bunden 3 af boringen 2 i den på fig. 1 og 8 viste stilling ved afslutningen af indsprøjtningen.

15 Dette dobbelte anlæg medfører en risiko for en dårlig drift af apparatet på grund af de to følgende vanskeligheder: risiko for brændselslækage gennem åbningerne 4 og efter indsprøjtningens afslutning, hvis spidsen af pumpestemplet 10 ikke 20 ligger tæt an mod sædet 3 med en tilstrækkelig kraft, risiko for ødelæggelse af pumpestemplets spids og/eller sædet 3, hvis kraften, der trykker pumpestemplet mod sidstnævnte, er for kraftig.

25

Denne ulempe afhjælpes med den tilpassede anbringelse, hvor brændslet under tryk bruges til at kompensere for den aksi ale frigang, der skyldes tolerancer fra bearbejdningen, sliddet og forskellige termiske udvidelser. Dette brændsel under tryk udgør en væskebuffer.

30

Spillerummet ej (fig. 1) er af størrelsesordenen nogle tiendedele millimeter.

Spillerummet e2 er mindst lig med ej, men ikke så vigtigt, da det 35 ikke overdrevent forøger brændslets skadelige rum.

Fig. 9 viser en anden udførelsesform, hvori overførselsledningen 11 er erstattet med en rille 11a, der er tilvejebragt i pumpestemplet.

Rillen udmunder i udsparingen 20 og strækker sig til pumpestemplets 9

DK 155099 B

ende. I denne udførelsesform forbliver rillen 11a i forbindelse med fødeledningen, når pumpestemplet er i sin anden stilling eller stillingen for afslutning af indsprøjtningen. Trods dette kan overførselsledningen 11a isoleres fra fødeledningen, ligesom i 5 systemet i fig. 1, ved lukning af enden af overførselsledningen 11a.

Denne ændring, der er tilgængelig for en tekniker, er ikke vist .

En ledning 11b, der er tilvejebragt i pumpestemplet, står i forbindelse med rillen 11a og/eller udsparingen 20 for, som ovenfor vist, 10 at sikre kompensationen for det mekaniske spillerum.

Fig. 10 viser endnu en udførelsesform for opfindelsen, ifølge hvilken udsparingen 20 er tilvejebragt i siden af pumpestemplet 10, medens overførselsledningen 11c er tilvejebragt i siden af boringen 15 i form af en rille, som strækker sig til boringens bund, og hvis øverste ende permanent står i forbindelse med udsparingen 20.

Det vil forstås, at rillen 11c kan erstattes af en ledning, der er tilvejebragt i huset 1.

20 25 30 35

Claims (6)

1. Kombineret brændselspumpe og -injektor til forbrændingsmotor, og som har et injektorhus (1), der har en aksial boring (2), hvis 5 bund (3) er gennembrudt af mindst én åbning (4) til forstøvning af brændslet, mindst én tilførselsledning (6) for brændsel, der udmunder i boringen (2) i nærheden af dennes bund (3), hvilken tilførselsledning (6) er forsynet med en kontraventil (7), mindst én afgangsledning (9) til brændslet, der udmunder i boringens (2) side 10 i et niveau, der er forskelligt fra niveauet for tilførselsledningen (6), en pumpestempelnål (10), der er glidende monteret i boringen (2) mellem en første stilling, hvor pumpestemplet (10) er fjernet fra boringens (2) bund (3), og en anden stilling eller stilling for afslutningen af indsprøjtningen, hvor pumpestemplets spids lukker 15 for åbningerne (4) til forstøvning, hvilken brændselspumpe og -injektor endvidere har doseringsorganer, der gør det muligt at indsprøjte en justerbar brændselsmængde ved pumpestemplets forskydningsslag, kendetegnet ved, at disse doseringsorganer i kombination omfatter: 20 a) en udsparing (20) i siden af pumpestemplet (10), og som står i forbindelse med afgangsledningen (9), når pumpestemplet (10) er i sin første stilling, og hvor mindst en del af denne udsparings (20) øverste begrænsning udgør en afskæringsrampe (21), 25 der er skråtstillet i forhold til pumpestemplets (10) akse, hvilken afskæringsrampe (21) styrer begyndelsen af indsprøjtningen ved lukning af afgangsledningens (9) åbning (9a), når pumpestemplet (10) befinder sig i nærheden af sin anden stilling, 30 b) en overførselsledning (11), der ved sin ene ende (12) er i forbindelse med udsparingen (20) og ved sin anden ende (13) udmunder i nærheden af boringens bund (3), og 35 c) indstillingsorganer (22, 23, 24, 24a) til indstilling af vinkel still ingen mellem pumpestemplet (10) og afgangsledningens åbning (9a).

2. Kombineret brændselspumpe og -injektor ifølge krav DK 155099 B n 1, kendetegnet ved, at overførselsledningen er en langstrakt kanal (11) i pumpestemplet (10), hvilken kanal (11) udmunder i nærheden af pumpestemplets (10) frie ende.

3. Kombineret brændselspumpe og -injektor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at overførselsledningen udgøres af en rille (11a), der er tilvejebragt i pumpestemplet.

4. Kombineret brændselspumpe og -injektor ifølge krav 1, k e n - 10 detegnet ved, at overførselsledningen udgøres af en rille (11c), der er tilvejebragt i boringens (2) side.

5. Kombineret brændselspumpe og -injektor ifølge et af kravene 3 eller 4, kendetegnet ved, at rillens længdeakse hælder i 15 forhold til stemplets (10) akse.

6. Kombineret brændselspumpe og -injektor ifølge krav 1 med en stødstang (26), der samvirker med en forskydningsmekanisme (14) for pumpestemplet (10), kendetegnet ved, at stødstangen (26) 20 er glidende monteret i et cylindrisk hul (27), der er anbragt aksialt med pumpestemplet (10), hvilket hul (27) står i forbindelse med den nævnte udsparing (20). 25 30 35