DE1111455B

DE1111455B - Device for injecting fuel into the intake line of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE1111455B
Application number: DES39700A
Authority: DE
Inventors: Basile Demtchenko
Original assignee: Societe du Carburateur Zenith SA
Current assignee: Societe du Carburateur Zenith SA
Priority date: 1953-06-25
Filing date: 1954-06-22
Publication date: 1961-07-20

Description

Vorrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in die Ansaugeleitung einer Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, in welchen der Brennstoff in die Ansaugeleitung des Motors mittels einer Einspritzdüse (gegebenenfalls auch mittels mehrerer Einspritzdüsen) eingespritzt wird. Der Brennstoff wird durch eine volumetrische, von der Motordrehzahl abhängig angetriebene Pumpe geliefert, und die eingespritzte Brennstoffmenge wird mittels einer Zumeßvorrichtung geregelt.Device for injecting fuel into the suction line of a Internal combustion engine The invention relates to an injection device for Internal combustion engines, in which the fuel in the intake line of the engine by means of an injection nozzle (possibly also by means of several injection nozzles) is injected. The fuel is driven by a volumetric, based on the engine speed dependent driven pump supplied, and the amount of fuel injected is regulated by means of a metering device.

Das in der Einspritzdüse auftretende Druckgefälle ist mitunter bei der Einspritzdüse der einen Brennkraftmaschine nicht genau das gleiche wie bei der Einspritzdüse einer anderen Brennkraftmaschine und kann sogar für eine und dieselbe Einspritzdüse variieren, wenn dieselbe sich verstopft.The pressure gradient occurring in the injection nozzle is sometimes at the injector of an internal combustion engine is not exactly the same as that of the Injection nozzle of a different internal combustion engine and can even be used for one and the same Vary the injector if it becomes clogged.

Bei bekannten Einspritzvorrichtungen hängt die Menge des eingespritzten Brennstoffes vielfach von dem Einspritzdruck ab, wobei sich die eingespritzte Brennstoffmenge bei unbeabsichtigten Änderungen des Durchflußwiderstandes der Einspritzdüse ebenfalls ändert, was die Dosierung der eingespritzten Brennstoffmenge ungenau macht.In known injection devices, the amount of the injected depends Fuel often depends on the injection pressure, with the injected fuel quantity also in the event of unintentional changes in the flow resistance of the injection nozzle changes, which makes the metering of the amount of fuel injected inaccurate.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diesen Nachteil zu beseitigen, indem sie eine Zumessung des eingespritzten Brennstoffes gewährleistet, auf welche etwaige unbeabsichtigte Anderungen des Durchflußwiderstandes der Einspritzdüse ohne Einfluß bleiben.The present invention has set itself the task of addressing this disadvantage to eliminate by ensuring a metering of the injected fuel, what any unintended changes in the flow resistance of the injector remain without influence.

Zu diesem Zweck ist in einer Vorrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in die Ansaugeleitung einer Brennkraftmaschine, welche eine volumetrische, von der Maschinendrehzahl abhängig angetriebene Brennstoffpumpe sowie eine Zumeßvorrichtung besitzt, die den von der Pumpe gelieferten Brennstoffstrom in zwei Teile teilt, von welchen der eine Teilstrom über eine Zumeßdüse in die zu der Einspritzdüse bzw. den Einspritzdüsen führende Einspritzleitung geschickt und der andere Teilstrom über eine Rückströmdüse zur Saugseite der Pumpe zurückgesandt wird, wobei eine manometrische, in Funktion vom Ansaugedruck betätigte Vorrichtung die Rückströmung derart regelt, daß der Querschnitt der Rückströmdüse vergrößert wird, wenn der Druck in der Ansaugeleitung abfällt, und umgekehrt, erfindungsgemäß ein Druckregulator vorgesehen, der den Druck in der Einspritzleitung stromabwärts von der genannten Zumeßdüse und den Druck in der Rückströmleitung stromabwärts von der Rückströmdüse auf einander gleichem Wert hält.For this purpose is in a device for injecting fuel into the intake line of an internal combustion engine, which has a volumetric, from the Engine speed dependent fuel pump and a metering device that divides the flow of fuel supplied by the pump into two parts, of which one of the partial flows is fed via a metering nozzle to the injection nozzle or The injection line leading to the injection nozzles is sent and the other partial flow is sent back to the suction side of the pump via a return nozzle, whereby a manometric, The device operated by the suction pressure regulates the return flow in such a way that that the cross section of the return nozzle is enlarged when the pressure in the suction line drops, and vice versa, according to the invention a pressure regulator is provided that the pressure in the injection line downstream of said metering nozzle and the pressure in of the return line downstream of the return nozzle to the same value holds.

Unter diesen Umständen ist das Druckgefälle in der Rückströmdüse und in der Zumeßdüse derselbe. Die eingespritzte Brennstoffmenge hängt nur von dem Verhältnis der Querschnitte dieser Düsen und nicht unmittelbar von dem Einspritzdruck ab.Under these circumstances, the pressure drop in the return nozzle is and the same in the metering nozzle. The amount of fuel injected depends only on the ratio the cross-sections of these nozzles and not directly on the injection pressure.

Bei bekannten Vorrichtungen hat man schon vorgeschlagen, zurAnsaugeseite derPumpe einenTeil des Brennstoffes zurückzuführen, der durch die volumetrische Pumpe durch eine Rückströmdüse veränderlichen Querschnittes geliefert wird, aber der Druck des Brennstoffes wurde nichtsdestoweniger benutzt, um die eingespritzte Brennstoffmenge zu regulieren.In known devices, it has already been proposed on the suction side to the pump a part of the fuel, which is due to the volumetric Pump is delivered through a return nozzle of variable cross-section, but the pressure of the fuel was nonetheless used to control the injected Regulate the amount of fuel.

Die Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung gibt zum besseren Verständnis der Art und Weise, in der die Erfindung ausgeführt ist, ein Ausführungsbeispiel.The description in connection with the drawing is for the better Understanding the manner in which the invention is carried out, one embodiment.

Fig. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt eine Vorrichtung nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab die Nadel der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung; Fig. 3 stellt eine Abwandlung der in Fig. 2 gezeigten Nadel dar.Fig. 1 shows schematically in longitudinal section a device according to the Invention; FIG. 2 shows the needle of the illustrated in FIG. 1 on a larger scale Contraption; FIG. 3 shows a modification of the needle shown in FIG.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält eine durch den Motor angetriebene volumetrische Brenn- Stoffpumpe 1, eine Zumeßvorrichtung 2 für den Brennstoff und eine Einspritzdüse 3, die in das Ansaugrohr 65 des Motors mündet.The device shown in Fig. 1 includes a volumetric fuel pump 1 driven by the engine, a metering device 2 for the fuel and an injection nozzle 3 which opens into the intake pipe 65 of the engine.

Das Ansaugrohr 65 wird durch den Lufteinlaß 100 gespeist. Die in den Motor zugelassene Luftmenge wird mittels einer Drossel 101 geregelt. Der zwischen Saugrohr 65 und Drossel 101 gelegene Rohrabschnitt ist mit 99 bezeichnet.The suction pipe 65 is fed through the air inlet 100. The amount of air admitted into the engine is regulated by means of a throttle 101 . The pipe section located between suction pipe 65 and throttle 101 is labeled 99.

Der Zumeßvorrichtung 2 zugehörig ist ein Gehäuse 20, welches ein zylindrisches Lager 21 aufweist, in j welches eine Muffe 22 eingesetzt ist. Eine kalibrierte Überströmdüse 26 (hier »Rückströmdüse« genannt) sowie eine kalibrierte Zumeßdüse 27 sind in der Muffe 22 vorgesehen.The metering device 2 is associated with a housing 20 which has a cylindrical bearing 21 into which a sleeve 22 is inserted. A calibrated overflow nozzle 26 (here called “backflow nozzle”) and a calibrated metering nozzle 27 are provided in the sleeve 22.

Die Brennstoffleitung 18, die von der Pumpe 1 1 kommt, steht mit einer Brennstoffeintrittskammer 28 durch eine ringförmige Nut 29 und radiale Durchgänge 30 in Verbindung. Stromabwärts ist die Zumeßdüse 27 durch eine Leitung 31 und eine Leitung 32 mit der Einspritzdüse 3 verbunden.The fuel line 18, which comes from the pump 1 1, stands with a Fuel entry chamber 28 by an annular groove 29 and radial passages 30 in connection. Downstream is the metering nozzle 27 through a line 31 and a Line 32 is connected to the injection nozzle 3.

Stromabwärts der Rückströmdüse 26 ist eine Kammer 33 vorgesehen, die durch radiale Durchgänge 34 und eine ringförmige Nut 35 mit einer Rückströmleitung 36 verbunden ist. Ein Schieber 37 regelt die Verbindung zwischen der Rückströmleitung 36 und einer Kammer 38, die durch eine Leitung 39 mit der Ansaugeseite der Pumpe 1 (oder mit dem Brennstoffvorratsbehälter) verbunden ist. Der Schieber 37 ist mit einem Kolben 41 gekuppelt, der in einem zylindrischen Lager 40 gleitet. Die oberhalb des Kolbens 41 gelegene Kammer 42 steht mit der Einspritzleitung 31 durch eine Leitung 44 in Verbindung, während die Kammer 45, die unterhalb des Kolbens 41 liegt, mit der Rückströmleitung 36 durch eine Sackleitung 46 verbunden ist. Der Kolben 41, der einesteils dem Druck in der Einspritzleitung 31 und andernteils dem Druck in der Rückströmleitung 36 unterworfen ist, regelt die Öffnung des Schiebers 37 derart, daß diese beiden Drücke im wesentlichen gleich sind.A chamber 33 is provided downstream of the return flow nozzle 26 and is connected to a return flow line 36 by radial passages 34 and an annular groove 35. A slide 37 regulates the connection between the return flow line 36 and a chamber 38 which is connected by a line 39 to the suction side of the pump 1 (or to the fuel storage container). The slide 37 is coupled to a piston 41 which slides in a cylindrical bearing 40. The chamber 42 located above the piston 41 is connected to the injection line 31 through a line 44 , while the chamber 45, which is located below the piston 41, is connected to the return flow line 36 through a blind line 46. The piston 41, which is subjected on the one hand to the pressure in the injection line 31 and on the other hand to the pressure in the return flow line 36, controls the opening of the slide 37 in such a way that these two pressures are essentially the same.

Der Durchgangsquerschnitt der Düsen 26 und 27 ist mittels einer Nadel 59 geregelt, die einen profilierten Teil enthält, der in einem größeren Maßstab in Fig. 2 dargestellt ist. Die Nadel 59 wird in der Muffe 22 geführt.The passage cross-section of the nozzles 26 and 27 is regulated by means of a needle 59 which contains a profiled part which is shown on a larger scale in FIG. The needle 59 is guided in the sleeve 22.

Die in Fig. 2 gezeigte Nadel 59 enthält, ausgehend von links, ein zylindrisches Ende 136, einen konischen Teil 137, der während der normalen Betriebszustände mit der Düse 27 zusammenwirkt, einen zylindrischen Teil 138, einen schmalen zylindrischen Teil von größerem Durchmesser 139, einen konischen Teil 140, der während der normalen Betriebszustände mit der Düse 26 zusammenwirkt, einen zylindrischen Teil 141 und schließlich einen zylindrischen Teil 142 von größerem Durchmesser- der in der Muffe 22 geführt ist.The needle 59 shown in Fig. 2 contains, starting from the left, a cylindrical end 136, a conical part 137 which cooperates with the nozzle 27 during normal operating conditions, a cylindrical part 138, a narrow cylindrical part of larger diameter 139, a conical part 140, which interacts with the nozzle 26 during normal operating conditions, a cylindrical part 141 and finally a cylindrical part 142 of larger diameter - which is guided in the sleeve 22.

In der in Fig. 3 gezeigten Abwandlung ist die Nadel 59 im Prinzip die gleiche wie die in Fig. 2 dargestellte. Sie unterscheidet sich davon nur in den folgenden Punkten: Der konische Teil 137 (Fig. 2) ist durch die konischen Teile 143 und 144 von verschiedenen Winkeln ersetzt und der konische Teil 140 (Fig. 2) durch die beiden konischen Teile 145 und 146. von verschiedenen Winkeln.In the modification shown in Fig. 3, the needle 59 is in principle the same as that shown in FIG. It differs from it only in the following points: The conical part 137 (Fig. 2) is through the conical parts 143 and 144 replaced by different angles and the conical part 140 (Fig. 2) through the two conical parts 145 and 146. from different angles.

Die Nadel 59 ist mit einer Manometerkapsel 61 gekuppelt, die in der Kammer 62 angeordnet und vorzugsweise luftleer ist. Die Kapsel 61 enthält einen in den Deckel 64 der Kammer 62 eingeschraubten Ansatz 63, mittels dessen die Stellung der Kapsel regulierbar ist. Die Kammer 62 steht mit dem Ansaugrohrabschnitt 99 durch eine Leitung 67 in Verbindung.The needle 59 is coupled to a manometer capsule 61 which is arranged in the chamber 62 and is preferably evacuated. The capsule 61 contains an extension 63 screwed into the cover 64 of the chamber 62, by means of which the position of the capsule can be regulated. The chamber 62 communicates with the suction pipe section 99 through a line 67.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Die Brennstoffpumpe 1 schickt in die Brennstoffeintrittskammer 28 eine Brennstoffmenge proportional der Motordrehzahl. Der so gelieferte Brennstoff teilt sich in zwei Ströme, wobei der eine durch die Zumeßdüse 27 zur Einspritzdüse 3 gelangt und wobei der andere durch die Düse 26 über die Rückströmleitung 36 in die Leitung 39 geht. Da der Druckregulator 37, 41 die Drücke in der Einspritzleitung 31 und in der Rückströmleitung 36 gleich hält, ist der Druckabfall in den Zumeß- und Rückströmdüsen 27 und 26 der gleiche, und die Brennstofflieferungen durch diese beiden Durchgänge sind proportional den Querschnitten der genannten Durchgänge.The operation of the device is as follows: The fuel pump 1 sends a proportional amount of fuel into the fuel entry chamber 28 the engine speed. The fuel thus delivered divides into two streams, where one passes through the metering nozzle 27 to the injection nozzle 3 and the other goes through the nozzle 26 via the return line 36 into the line 39. Because the pressure regulator 37, 41 the pressures in the injection line 31 and in the return flow line 36 are the same holds, the pressure drop in the metering and return nozzles 27 and 26 is the same, and the fuel deliveries through these two passages are proportional to the Cross-sections of the said passages.

In erster Annäherung ist die durch den Motor angesaugte Luftmenge proportional der Drehzahl und dem absoluten Druck, der in der Ansaugleitung 65 herrscht. Wenn man dem Motor ein Gemisch von konstantem Brennstoff-Luft-Verhältnis liefern will, muß die dem Motor gelieferte Brennstoffmenge selbst der Motordrehzahl und dem Ansaugedruck in der Leitung proportional sein.As a first approximation is the amount of air sucked in by the engine proportional to the speed and the absolute pressure that prevails in the suction line 65. Providing the engine with a constant fuel-air ratio wants, the amount of fuel delivered to the engine must itself be the engine speed and be proportional to the suction pressure in the line.

Die Proportionalität der Brennstofflieferung zu der Motordrehzahl wird durch die volumetrische Pumpe 1 verwirklicht, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl angetrieben wird. Die Manometerkapsel61 ist dem an die Kammer 62 durch die Leitung 67 übertragenen Ansaugedruck unterworfen. Wenn der Ansaugedruck sich ändert, verstellt die Kapsel 61 die Nadel 59 und verändert den Querschnitt der Düsen 27 und 26. Man wird dabei den Teilen 137 und 140 der Nadel (Fig. 2) solche Profile geben, daß die Brennstofflieferung durch die Düse 27 proportional dem Ansaugedruck ist.The proportionality of the fuel delivery to the engine speed is realized by the volumetric pump 1, which is driven as a function of the engine speed. The manometer capsule 61 is subjected to the suction pressure transmitted to the chamber 62 through the line 67. When the suction pressure changes, the capsule 61 adjusts the needle 59 and changes the cross-section of the nozzles 27 and 26. The parts 137 and 140 of the needle (FIG. 2) are given such profiles that the fuel delivery through the nozzle 27 is proportional the suction pressure is.

Man sieht, daß die Brennstofflieferung an den Motor nur eine Funktion der Motordrehzahl und des Ansaugedruckes ist. Sie ist nicht unmittelbar abhängig von dem Druck, unter welchem der Brennstoff an die Einspritzdüse 3 durch die Leitung 32 geliefert wird. Dieser Druck hängt von der Einspritzdüse ab. Er kann sich von einem Düsentyp zum anderen ändern und kann sich bei ein und derselben Düse 3 erhöhen, wenn diese Düse sich verstopft. Diese Druckänderungen sind ohne Wirkung auf die Menge- des zugemessenen Brennstoffes, und die Menge bleibt dennoch richtig, wenn dieser Druck sich ändert.It can be seen that the fuel delivery to the engine is only one function the engine speed and the intake pressure. It is not directly dependent of the pressure under which the fuel is delivered to the injector 3 through the line 32 is delivered. This pressure depends on the injector. He can get away from change from one nozzle type to another and can increase with one and the same nozzle 3, when this nozzle becomes clogged. These changes in pressure have no effect on the Amount of the metered fuel, and the amount still remains correct, if this pressure changes.

Um eine genaue Zumessung zu erhalten, darf das Druckgefälle durch die kalibrierten Düsen 26 und 27 nicht auf einen zu tiefen Wert sinken, welches auch die Drehzahlen der Maschine seien. Bei den niedrigen Drehzahlen des Motors ist dieses Druckgefälle das schwächste. Da die Lieferungen der Pumpe proportional der Drehzahl sind und da das Druckgefälle durch die Düsen proportional dem Quadrat der Lieferungen ist, wächst dieses Druckgefälle sehr schnell, wenn die Drehzahl zunimmt. Es ist also wichtig, den Querschnitt jeder der kalibrierten Düsen 26 und 27 veränderlich zu machen, um das Druckgefälle durch die Düsen auf niedrigstmöglichem Wert zu halten, also um den durch die Zumeßvorrichtung bei hohen Drehzahlen aufgezehrten Druck zu vermindern. Die Berechnung des Druckgefälles in der Vorrichtung zeigt, daß die Benutzung einer Nadel 59, welche den Querschnitt der kalibrierten Zumeßdüse 27 vermindert, wenn der Querschnitt der kalibrierten Rückströmdüse 26 wächst, und umgekehrt, ein schwächeres Druckgefälle gibt als die Benutzung einer Nadel, die nur den Querschnitt der Rückströmdüse 26 regeln würde, wobei der Querschnitt der Zumeßdüse 27 konstant bliebe. Das niedrigste Druckgefälle wird erhalten, wenn die Summe der Querschnitte der beiden Düsen 26, 27 konstant gehalten ist.In order to obtain an exact metering, the pressure gradient through the calibrated nozzles 26 and 27 must not drop too low, which is also the speed of the machine. This pressure gradient is the weakest at the low engine speeds. Since the deliveries of the pump are proportional to the speed and since the pressure drop through the nozzles is proportional to the square of the deliveries, this pressure drop increases very quickly as the speed increases. It is therefore important to make the cross-section of each of the calibrated nozzles 26 and 27 variable in order to keep the pressure gradient through the nozzles as low as possible, i.e. to reduce the pressure consumed by the metering device at high speeds. The calculation of the pressure drop in the device shows that the use of a needle 59, which reduces the cross-section of the calibrated metering nozzle 27 when the cross-section of the calibrated return nozzle 26 increases, and vice versa, gives a weaker pressure drop than the use of a needle which only has the Cross section of the return nozzle 26 would regulate, the cross section of the metering nozzle 27 remaining constant. The lowest pressure gradient is obtained when the sum of the cross sections of the two nozzles 26, 27 is kept constant.

Die gleichzeitige Regulierung der Querschnitte der Zumeß- und Rückströmdüsen 27 und 26 hat noch einen anderen Vorteil. Die Ausflüsse durch diese beiden Düsen sind nur dann den diesbezüglichen Querschnitten dieser Durchgänge proportional, wenn diese Querschnitte physikalisch ähnlich sind. Indem man den Querschnitt jeder dieser Düsen durch einen ringförmigen Zwischenraum bildet, der sich zwischen dem Umfang der Düse und der Nadel befindet, welche dieselbe durchquert, verwirklicht man diese physikalische Ähnlichkeit, und man sichert in einer genauen Weise die Proportionalität der Brennstofflieferungen in den Düsenquerschnitten.The simultaneous regulation of the cross-sections of the metering and return nozzles 27 and 26 has another advantage. The outflows through these two nozzles are only proportional to the relevant cross-sections of these passages, if these cross-sections are physically similar. By looking at the cross section of each these nozzles are formed by an annular space between the Circumference of the nozzle and the needle which it traverses one this physical similarity, and one assures in a precise way that Proportionality of the fuel deliveries in the nozzle cross-sections.

Wenn die Einspritzvorrichtung dazu bestimmt ist, einen Flugzeugmotor zu speisen, so ist es notwendig, eine Sicherheitsvorrichtung vorzusehen, welche die Brennstofflieferung entsprechend dem Vollgas wiederherstellt, wenn die Kapsel 61 platzt. Bei einem solchen Umstand füllt sich die Kapsel 61, die normalerweise luftleer ist, mit Luft und verlängert sich bis auf ihre Maximallänge. Sie stößt die Nadel 59 nach links über die normalen Laufstellungen hinaus. Der zylindrische Teil 138 der Nadel greift in den kalibrierten Querschnitt der Düse 27 ein, während der zylindrische Teil 141 in den kalibrierten Querschnitt der Düse 26 eingreift. Der Durchmesser der Teile 138 und 141 ist so bestimmt, daß das Verhältnis der Durchgangsquerschnitte der kalibrierten Düsen 27 und 26 unter diesen Bedingungen der notwendigen ; Brennstofflieferung entspricht, um das Vollgas am Boden zu sichern.If the injection device is intended to feed an aircraft engine, it is necessary to provide a safety device which will restore the fuel supply to full throttle if the capsule 61 bursts. In such a circumstance, the capsule 61, which is normally evacuated, fills with air and extends to its maximum length. It pushes the needle 59 to the left beyond the normal running positions. The cylindrical part 138 of the needle engages the calibrated cross section of the nozzle 27, while the cylindrical part 141 engages the calibrated cross section of the nozzle 26. The diameter of the parts 138 and 141 is determined so that the ratio of the passage cross sections of the calibrated nozzles 27 and 26 under these conditions of the necessary; Fuel delivery to secure full throttle on the ground.

Zu den nachfolgenden Patentansprüchen wird bemerkt, daß für die Gegenstände der Unteransprüche ein vom Hauptgedanken der Erfindung (Anspruch 1) , losgelöster Schutz nicht begehrt ist.To the following claims it is noted that for the objects the subclaims detached from the main idea of the invention (claim 1) Protection is not desired.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for injecting fuel into the intake line of an internal combustion engine, which has a volumetric fuel pump driven depending on the engine speed and a metering device that divides the fuel flow supplied by the pump into two parts, one of which is a partial flow via a metering nozzle sent into the injection line leading to the injection nozzle or the injection nozzles and the other partial flow is sent back via a return flow nozzle to the suction side of the pump, a manometric device operated as a function of the suction pressure regulating the return flow in such a way that the cross section of the return flow nozzle is increased when the pressure in the suction line falls, and vice versa, data characterized by that a pressure regulator (37, 41) is provided, the pressure in the injection line downstream of the Zumeßdüse (27) and the pressure in the return line downstream of the Rückströmdüse ( 26) on a other holds the same value.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cross section of the metering nozzle (27) is reduced, if the cross section of the return nozzle (26) is enlarged, and vice versa.

3. Device according to claim 2, characterized in that the sum of the cross-sections of the nozzles (27, 26) is kept constant. Publications considered: German Patent Specifications No. 701681, 703 155, 718 868, 734 748; British Patent No. 585 275; UNITED STATES: Patent Nos. 2,136,959, 2,427,834, 2,446,339, 2,468,941, 2,470,098.