DE835660C

DE835660C - Method for injecting the fuel for internal combustion engines, in which the fuel is essentially injected into the cylinders of the engine during the suction stroke

Info

Publication number: DE835660C
Application number: DED2513A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Glamann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1942-04-14
Filing date: 1942-04-14
Publication date: 1952-04-03

Description

Verfahren zum Einspritzen des Kraftstoffes für Brennkraftmaschinen, bei denen der Kraftstoff im wesentlichen während des Saughubes in die Zylinder der Maschine eingespritzt wird Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einspritzen des Kraftstoffes für Brennkraftmaschinen, bei denen der Kraftstoff im wesentlichen während des Saughubes in die Zylinder der Maschine eingespritzt wird.Method of injecting fuel for internal combustion engines, in which the fuel essentially enters the cylinder during the suction stroke Machine is injected The invention relates to a method for injection of the fuel for internal combustion engines, in which the fuel is essentially is injected into the cylinder of the machine during the suction stroke.

Die bei der Kraftstoffeinspritzung in derartige Maschinen zu lösende Aufgabe besteht darin, möglichst jedem der durch die Einlaßventile in die Zylinder einströmenden Luftteilchen den für die Verbrennung notwendigen Kraftstoff mitzugeben. Diese allgemeine Aufgabe gliedert sich in folgende Teilaufgaben: a) Man muß über den Zylinderquerschnitt verteilt so einspritzen, daß man den eintretenden Luftstrom in seiner Breite vollständig erfaßt; b) man muß scharf und mit Durchschlagskraft einspritzen, um den Luftstrom auch in seiner Tiefe vollständig zu erfassen; c) man muß möglichst während der ganzen Dauer der Lufteinströmung einspritzen, um den Luftstrom auch in seiner Länge vollständig zu erfassen.The one to be solved when injecting fuel into such machines The task is, if possible, to get each of the through the intake valves into the cylinder inflowing air particles with the fuel necessary for the combustion. This general task is divided into the following sub-tasks: a) One must over Inject the cylinder cross-section distributed so that the incoming air flow completely covered in its width; b) you have to be sharp and powerful inject in order to fully capture the air flow also in its depth; c) man must, if possible, inject during the entire duration of the air inflow in order to prevent the air flow also to be fully grasped in its length.

Bei dem bisher bekannten Einspritzverfahren hat man sich mit der Erfüllung der Forderungen a) und b) begnügt, indem man den Einspritzstrahl in der Breite möglichst weit aufteilte (Mehrlochdüsen) und genügend große Spritzquerschnitte wählte, um dem Einspritzstrahl eine ausreichende Durchschlagskraft zu sichern. Die Forderung c) ließ sich jedoch mit den bisherigen Mitteln nicht erfüllen, da man, um die Einspritzung der für eine Arbeitsperiode erforderlichen Brennstoffmenge zeitlich über den ganzen Saughub des Arbeitskolbens zu verteilen, so kleine Spritzquerschnitte hätte wählen müssen, daß die Forderung b) nicht mehr erfüllt sein würde. Durch die Erfindung werden alle drei Teilaufgaben gleichzeitig gelöst.In the previously known injection process one has to deal with the fulfillment the requirements a) and b) are satisfied by making the width of the injection jet as wide as possible widely divided (multi-hole nozzles) and chose sufficiently large spray cross-sections to to ensure sufficient penetrating power for the injection jet. The requirement c) could, however, be achieved with the previous funds do not meet there man to inject the amount of fuel required for one working period To be distributed temporally over the entire suction stroke of the working piston, such small injection cross-sections should have chosen that requirement b) would no longer be met. Through the Invention, all three subtasks are solved at the same time.

Die Erfindung besteht darin, daß die Einspritzung in einer Reihe von über den Saughub des Arbeitskolbens verteilten Einzelstößen durch eine an sich bekannte Mehrlochdüse in scharfen, geschlossenen Strahlen schräg zur Richtung der einströmenden Verbrennungsluft erfolgt.The invention consists in the injection in a series of Individual impacts distributed over the suction stroke of the working piston by a known one Multi-hole nozzle in sharp, closed jets at an angle to the direction of the incoming Combustion air takes place.

In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des neuen Verfahrens geeignete Einrichtung beispielsweise dargestellt. Es zeigt Abb. i den oberen Teil des Zylinders einer Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzündung im Längsschnitt, Abb. 2 und 3 die Einspritzdüse im Längsschnitt, und zwar Abb. 2 in der Ruhestellung, Abb. 3 in der Spritzstellung, Abb. 4 ein Schaubild der Spritzzeiten bei der Anwendung des neuen Verfahrens im Vergleich mit der Spritzzeit bei dem bisherigen Einspritzverfahren.The drawing shows a suitable one for carrying out the new method Facility shown for example. Fig. I shows the upper part of the cylinder an internal combustion engine with spark ignition in longitudinal section, Fig. 2 and 3 the injection nozzle in longitudinal section, namely Fig. 2 in the rest position, Fig. 3 in the spray position, Fig. 4 a diagram of the spray times when using the new process compared with the injection time in the previous injection process.

In Abb. i ist 5 der einteilig mit dem Zylindermantel 6 hergestellte Zylinderdeckel, in dem die Einlaßventile 7 und die Auslaßventile 8 angeordnet sind. In der eingesetzten Zylinderlaufbüchse 9 gleitet der Arbeitskolben io, der in der dargestellten Lage gerade seinen nach unten gerichteten Saughub begonnen hat, wobei die Einlaßventile 7 (von denen in der Zeichnung nur eines sichtbar ist) geöffnet sind. Während des Saughubes des Arbeitskolbens wird der Kraftstoff in die durch die Einlaßventile in den Zylinder hineinströmende Verbrennungsluft eingespritzt, und zwar durch eine Düse ii an sich bekannter Bauart, die in einer Ecke des Zylinderraums so angeordnet ist, daß der durch die Ventile 7 in den Zylinder eintretende Luftstrom in seiner ganzen Breite und Tiefe von den aus der Düse austretenden Kraftstoffstrahlen bestrichen wird. Eine in der Zeichnung nicht mit dargestellte Einspritzpumpe bekannter Bauart, deren Druckleitung mit dem Anschlußnippel 12 der Düse verbunden ist, führt dieser den Kraftstoff im gewünschten Zeitpunkt unter dem erforderlichen Druck zu. Das im Zylinder während des Saughubes des Arbeitskolbens gebildete Kraftstoff-Luftgemisch wird beim darauffolgenden Aufwärtshub des Arbeitskolbens im oberen Teil des Zylinders verdichtet und im geeigneten Zeitpunkt durch die Zündkerze 13 zur Entzündung gebracht, um den Kolben io arbeitsleistend nach unten zu bewegen.In Fig. I, 5 is the one made in one piece with the cylinder jacket 6 Cylinder cover in which the inlet valves 7 and the outlet valves 8 are arranged. In the inserted cylinder liner 9, the working piston slides io, which is in the position shown has just begun its downward suction stroke, with the inlet valves 7 (only one of which is visible in the drawing) open are. During the suction stroke of the working piston, the fuel is drawn into the through the intake valves inject combustion air flowing into the cylinder, namely through a nozzle ii known per se, which is in a corner of the cylinder space is arranged so that the air flow entering the cylinder through the valves 7 in its full width and depth from the fuel jets emerging from the nozzle is coated. An injection pump not shown in the drawing is known Type, the pressure line of which is connected to the connection nipple 12 of the nozzle, leads this supplies the fuel at the required time under the required pressure. The fuel-air mixture formed in the cylinder during the intake stroke of the working piston becomes on the following upstroke of the working piston in the upper part of the cylinder compressed and ignited at the appropriate time by the spark plug 13, to move the piston down while performing work.

Die Einspritzdüse ii ist in an sich bekannter Weise mit einem durch eine Feder 14 belasteten Rückschlagventü versehen (Abb. 2 und 3), dessen Ventilkegel 15 in ebenfalls bekannter Weise zu einem in einer zylindrischen Führung 16 gleitenden Stufenkolben 17 ausgebildet ist. Diese Maßnahme dient dazu, ein möglichst schlagartiges Öffnen des Ventils zu erreichen, indem der von der Einspritzpumpe erzeugte Kraftstoffdruck p bei geschlossenem Rückschlagventil (Abb. 2) über die Zuführungsleitung 18 zunächst nur mit einer dem Querschnitt q dieser Leitung entsprechenden Kraft P = p - q auf den Ventilkegel 15 drückt und das Ventil zu öffnen beginnt, sobald die Kraft P die Federvorspannung P1 = pö - q überschritten hat. In diesem Augenblick wird aber auch der Ringraum i9 und damit die gesamte Stirnfläche F des Stufenkolbens 17 unter den in der Zuleitung 18 herrschenden Kraftstoffdruck pö gesetzt und, da,F annähernd zehnmal größer als q ist, das Rückschlagventil nunmehr mit einer entsprechend größeren Kraft P2 = pö - F plötzlich vollends aufgerissen (Abb. 3), so daß sich der Pumpendruck auch in den Raum 2o unter dem Rückschlagventil sowie in die Bohrung 21 fortpflanzt und der darin befindliche Kraftstoff durch die Spritzlöcher 22 in den Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.The injection nozzle ii is provided in a manner known per se with a non-return valve loaded by a spring 14 (Figs. 2 and 3), the valve cone 15 of which is formed in a likewise known manner into a stepped piston 17 sliding in a cylindrical guide 16. This measure serves to open the valve as suddenly as possible by initially reducing the fuel pressure p generated by the injection pump with the non-return valve closed (Fig. 2) via the supply line 18 only with a force P = p - q corresponding to the cross section q of this line presses on the valve cone 15 and the valve begins to open as soon as the force P has exceeded the spring preload P1 = pö - q. At this moment, however, the annular space i9 and thus the entire face F of the stepped piston 17 is placed under the fuel pressure pö in the feed line 18 and, since F is approximately ten times greater than q, the check valve now has a correspondingly greater force P2 = pö - F suddenly completely torn open (Fig. 3), so that the pump pressure also propagates into the space 2o under the check valve and into the bore 21 and the fuel located therein is injected through the injection holes 22 into the working cylinder of the internal combustion engine.

Dabei sinkt der Kraftstoffdruck in der Zuleitung 18 allmählich ab, da die Einspritzpumpe den Kraftstoff nicht so schnell nachfördern kann, wie dieser unter dem hohen Öffnungsdruck aus den Spritzlöchern ausspritzt. Trotzdem wird das Rückschlagventil für eine ausreichende Zeit offen gehalten, da der Kraftstoffdruck p" bei dem das Rückschlagventil schließt, erheblich niedriger liegt als der Öffnungsdruck pö, indem zum Schließen des Rückschlagventils die Spannung der Feder P1 nunmehr die Kraft p3 - F überwiegen muß.In the process, the fuel pressure in the feed line 18 gradually falls, since the injection pump cannot replenish the fuel as quickly as it squirts out of the injection holes under the high opening pressure. Nevertheless, the check valve is kept open for a sufficient time, since the fuel pressure p "at which the check valve closes is considerably lower than the opening pressure pö, in that the tension of the spring P1 must now outweigh the force p3-F to close the check valve.

Bei den bisher gebräuchlichen Einspritzverfahren sind nun die Hubkurve des den Kolben der Einspritzpumpe betätigenden Nockens das Veihältnis q/F und die Vorspannung der Feder 14 so aufeinander abgestimmt, daß sich das im Teil a der Abb. 4 dargestellte Spritzbild ergibt. Dort ist der jeweils vor den Spritzlöchern der Einspritzdüse herrschende Kraftstoffdruck p in Abhängigkeit von dem Kurbel-' winkel a der Kurbelwelle zwischen dem oberen und unteren Totpunkt des Saughubes dargestellt. Das Rückschlagventil 15 der Düse öffnet beim Erreichen des Drucks pö in der Zuleitung 18 und schließt, sobald der Pumpendruck den Wert p, unterschreitet. In dem schraffierten Bereich A erfolgt das Einspritzen des Kraftstoffes in den Zylinder mit einem Höchstdruck ph, der pö und p, weit übertrifft.In the injection processes that have been used up to now, the lift curve is now of the cam actuating the piston of the injection pump, the ratio q / F and the The preload of the spring 14 is coordinated so that the part a of Fig. 4 shows the spray pattern shown. There is the one in front of the injection holes Injection nozzle prevailing fuel pressure p as a function of the crank angle a of the crankshaft between the top and bottom dead center of the suction stroke. The check valve 15 of the nozzle opens when the pressure pö is reached in the supply line 18 and closes as soon as the pump pressure falls below the value p. In the hatched Area A, the fuel is injected into the cylinder at a maximum pressure ph, which far exceeds pö and p.

Der Teil b der Abb. 4 zeigt das Spritzbild einer gleichartigen Düse bei Anwendung der Erfindung. Hier ist die Vorspannung der Feder 14 so weit erhöht worden, daß sich , in Verbindung mit einer entsprechenden Hubkurve des Pumpennockens anstatt eines einzigen längeren Spritzstoßes wie im Teil e deren drei ergeben, wie durch die schraffierten Flächen B1, B, und B3 angedeutet. Diese drei Spritzstöße sind bereits weitgehend über den Saughub verteilt, so daß sich eine gleichmäßigere Durchmischung zwischen Kraftstoff und Verbrennungsluft ergibt als im Falle a. Der Höchstdruck ph = pö gibt aber dieselbe Durchschlagskraft wie im Falle u.Part b of Fig. 4 shows the spray pattern of a similar nozzle when using the invention. Here the bias of the spring 14 has been increased so much that, in conjunction with a corresponding lift curve of the pump cam, instead of a single longer injection burst as in part e there are three, as indicated by the hatched areas B1, B, and B3. These three injections are already largely distributed over the suction stroke, so that there is a more even mixing between fuel and combustion air than in case a. The maximum pressure ph = pö but gives the same penetrating power as in the case of u.

Eine noch weitergehende Verteilung über . den SaughLb des Arbeitskolbens der Maschine ergibt sich gemäß Teil c der Abb. 4, wenn außer einer höheren Vorspannung der Feder 14 die Hubkurve des Pumpennockens in ihrem maßgebenden Teil so flach gestaltet wird, daß nach dem jedesmaligen Schließen des Rückschlagventils eine größere Zeitspanne entsteht, bis der Pumpendruck den Wert pö wieder erreicht hat und das Rückschlagventil wieder zu einem neuen Spritzstoß geöffnet wird. Es ergeben sich also im Falle c drei gleichmäßig über den ganzen Saughub des Arbeitskolbens verteilte Spritzstöße Cl, CE, C3.An even wider distribution via. the suction plate of the working piston of the machine results in accordance with part c of Fig. 4, if apart from a higher preload the spring 14 designed the lift curve of the pump cam in its decisive part so flat will, that after each time the check valve is closed a longer period of time occurs until the pump pressure has again reached the value pö and the check valve is opened again to a new injection burst. In case c three injections evenly distributed over the entire suction stroke of the working piston Cl, CE, C3.

Die gleiche Wirkung wie durch eine flache Hubkurve des Einspritzpumpennockens kann auch durch die Anwendung eines Pumpenkolbens von im Verhältnis zu seinem Hub geringem Durchmesser erzielt werden, indem auch hierdurch die Einspritzpumpenförderzeit auf die gewünschte Dauer auseinandergezogen wird. Die Zahl der während der Gesamteinspritzung erfolgenden Einzelstöße läßt sich leicht dadurch beherrschen, daß man den Schließdruck des Rückschlagventils 15 um ein bestimmtes Maß kleiner wählt als den Öffnungsdruck, was lediglich von dem Verhältnis qIF abhängt. Ist der Unterschied gering, so erfolgen sehr viele Einspritzstöße, von denen jeder einzelne sehr kurz ist. Ist der Unterschied groß, so erfolgen wenige, je für sich länger andauernde Einspritzstöße.The same effect as a flat lift curve of the injection pump cam can also be achieved through the use of a pump piston in proportion to its stroke small diameter can be achieved by reducing the injection pump delivery time is pulled apart for the desired length of time. The number of times during the total injection occurring single shocks can easily be controlled by the fact that the closing pressure of the check valve 15 selects a certain amount smaller than the opening pressure, which only depends on the ratio qIF. If the difference is small, take place very many injections, each of which is very short. Is the difference large, there are few injections, each lasting longer.

Ein anderer Weg zur Durchführung des neuen Verfahrens ist der, die Einspritzdüse in der auch bisher verwendeten Ausführung zu belassen, die Pumpenförderzeiten in der oben angegebenen Weise zu verlängern und die Aufteilung in einzelne Stöße durch die Ausbildung des Druckventils in der Einspritzpumpe zu erzielen, das Druckventil muß zu diesem Zweck hoch vorgespannt sein. Die Beherrschung der Zahl der Einspritzstöße geschieht dann durch Vergrößern bzw. Verkleinern des Unterschiedes zwischen Offnungs- und Schließdruck am Druckventil der Einspritzpumpe.Another way of carrying out the new procedure is that To leave the injection nozzle in the version used so far, the pump delivery times to lengthen in the manner indicated above and to divide it into individual joints to achieve the pressure valve through the formation of the pressure valve in the injection pump must be highly preloaded for this purpose. Mastery of the number of injections is then done by increasing or decreasing the difference between opening and closing pressure at the pressure valve of the injection pump.

Claims

PATENT4, NSPROCHE: i. Method of injecting the fuel for Internal combustion engines in which the fuel is essentially used during the intake stroke is injected into the cylinder of the machine, characterized in that the Injection in a series of single pulses distributed over the suction stroke of the working piston through a known multi-hole nozzle in sharp, closed jets at an angle to the direction of the incoming combustion air.

2. Implementation facility of the method according to claim i, characterized by a known per se, as Stepped piston (17) designed, spring-loaded check valve (15) in the pump pressure line (18), the bias of the valve loading spring (14), the difference between the opening and closing pressure of the valve and the lift curve of the Pistons of the injection pump driving cam are coordinated so that in terms of the number of injections and their distribution over the suction stroke of the working piston result in the respective desired ratios.

3. Establishment according to claim 2, characterized in that the check valve (15) in the injection nozzle is arranged.

4. Device according to claim 2, characterized in that the The check valve (15) also forms the pressure valve of the injection pump. Dressed Publications: French Patent No. 614 508