DE2633671A1 - Compression ignition engine fuel pump - has superimposed staged double piston arrangement with spring loaded second piston - Google Patents

Abstract

The IC engine fuel injection pump has a superimposed arrangement of two pistons. The piston controls the working space. The second piston is spring loaded and has a longitudinal orifice which interconnects the pump working space with the pump pressure chamber. The second piston has a pressure contact area which after closure of a control orifice in the first piston isolates the piston spaces and thus generates a steep sudden rise in the working pressure of the pump. Both pistons have a staged configuration, and the annular contact area, contacts a counter stop at a free clearance distance between the two pistons.

Description

Kraftstoffeinspritzpumpe für luftverdichtendeFuel injection pump for air compressing

Einspritzbrennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe für laftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschinen mit zwei in jedem Pumpenzylinder hintereinander angeordneten Pumpenkolben, von denen der im Pumpenarbeitsraum eine Kraftstoffsteuerbohrung steuernde erste Kolben den unter der Vorspannung einer Feder stehenden zweiten Kolben mitbetätigt, wobei der zweite Kolben eine Längsbohrung aufweist, die den Pumpenarbeitsraum mit dem Pumpendruckraum zeitweilig verbindet.Injection Internal Combustion Engines The invention relates to a fuel injection pump for air-compressing fuel injection engines with two in each pump cylinder one behind the other arranged pump pistons, of which the one in the pump working space The first piston controlling the fuel control bore is under the bias of a spring stationary second piston is also actuated, the second piston having a longitudinal bore has, which temporarily connects the pump working chamber with the pump pressure chamber.

Nach der DT-PS 1 253 952 ist eine Einspritzpumpe der vorerwähnten Art bekannt, bei der durch den einen Kolben zunächst eine kleine Kraftstoffmenge und dann nach kurzer zeitlicher Unterbrechung durch den anderen Kolben eine größere Itraftstoffmenge eingespritzt wird.According to DT-PS 1 253 952, an injection pump is the aforementioned Kind of known in which a small amount of fuel is initially applied through the piston and then, after a brief interruption by the other piston, a larger one Fuel quantity is injected.

Diese mit Voreinspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge arbeitende Einspritzprnnpe bewirkt zwar in Verbindung mit der mit zeitlichem Abstand nachfolgenden Haupteinspritzung einen insgesamt gesehen stabilen und weichen Gang der Brennkraftmaschine bei "Vollaststellung", jedoch zeigt dio Maschine einen rauhen untl störanfälligen Lauf, wenn bei Teillaststellung die Haupteinspritzung ganz oder zumindest zu einem großen Teil ausbleibt und nur noch die Voreinspritzung als kleine Fördermenge übrigbleibt.This works with pre-injection of a small amount of fuel Injection prnnpe causes in connection with the subsequent one with a time interval Main injection a generally stable and smooth gear of the internal combustion engine at "full load position", however, the machine shows a rough and susceptible to failure Run if the Main injection whole or at least to a large extent, and only the pilot injection as a small one Delivery rate remains.

Deshalb finden derartige Einspritzpumpen mit Vor- und Haupteinspritzung vorzugsweise Verwendung bei langsam laufenden "Vollast-Motoren" in Schiffen.That is why such injection pumps are found with pilot and main injection preferably used with slow running "full load engines" in ships.

Der Drfindung liegt <1i Aufgabe zugrunde, eine Einspritzpumpe ZU schaffen, bei der die durch den einen Kolben gesteuerte kleine Kraftstoffmenge auch für einen stabilen, ruhigen Lauf der Brennkraftmaschine im Teillastgebiet wirksam wird.The finding is based on <1i task to CLOSE an injection pump create in which the small amount of fuel controlled by one piston also effective for stable, smooth running of the internal combustion engine in the partial load area will.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, <laß der zweite Kolben mit einer solchen dem Pumpenarbeitsraum zugewari<I ten Druckangriffsfläche versehen ist, daß nach Schließen cicr Steuerbohrung der bis dahin auf dem ersten Kolben abdiciitend aufliegende zweite Kolben gegen den Druck der Feder abhebt und einen sprunghaften Anstieg der Fördermenge bewirkt.The object is achieved according to the invention in that <let the second Pistons with such a pressure application surface facing the pump working space is provided that after closing cicr control bore of the up to then on the first Piston abdiciitend supporting second piston lifts up against the pressure of the spring and causes a sudden increase in the delivery rate.

Durch die hierdurch erzielte langsame Förderung bei Teillast winleine über den gesamten Lastbereich verlaufende Verbrennung erzielt, die einen weichen Gang auch der häufigen Lastwechseln unterworfenen Brennkraftmaschinen, insbesondere Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, gewährleistet.Due to the slow delivery achieved in this way at part load winleine A combustion that runs over the entire load range is achieved, which has a soft Gear also of the internal combustion engines subject to frequent load changes, in particular Motor vehicle internal combustion engines, guaranteed.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann der zweite Kolben als abgestufter Kolben ausgebildet sein, dessen zwischen seinen zwei zylindrischen Körpern gebildete ringförmige Druckangriffsfläche zugleich Anschlag ist, der mit einem zylinderseitig angeordneten Gegenanschlag einen freien Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben bestimmt.In a preferred embodiment of the invention, the second piston be designed as a stepped piston, its between its two cylindrical Bodies formed annular pressure application surface is at the same time a stop with a counter-stop arranged on the cylinder side a free distance between the determined first and second piston.

In der Zeichnung ist der Gegenstan<i der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und im folgenden näher beschrieben, Es zeigen Fig. 1 ein Pumpenelement einer Einspritzpiimpe im Längsschnitt Fig. 2 bis 7 im verkleinerten Maßstab das Zusammenwirken von beiden Pumpenkolben während eines Arbeitshubes und fig. 8 ein Diagramm, in dem der zwEistufige Fördermengenverlauf pro Grad Nockenwinkel über dem Nockenwinkel dargestellt ist. In the drawing, the subject <i of the invention is based on a Embodiment shown and described in more detail below, It show 1 shows a pump element of an injection pump in longitudinal section, FIGS. 2 to 7 in a reduced version Scale the interaction of both pump pistons during a working stroke and fig. 8 is a diagram in which the two-stage flow rate curve per degree of cam angle is shown above the cam angle.

Ein in den Fig. 1 bis 7 dargestelltes Pumpenelement 1 einer Einspritzpumpe für luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschinen bestellt im wesentlichen aus einem Pumpenzylinder 2 und zwei übereinander angeordneten Pumpenkolben 3 und 4. A pump element 1 of an injection pump shown in FIGS. 1 to 7 for air-compressing injection internal combustion engines essentially ordered from one Pump cylinder 2 and two pump pistons 3 and 4 arranged one above the other.

I)er nur im @uteren Teil des Zylinders 2 im Pumpenarbeitsraum 5 längsbeweglich gelagerte und von einem Nocken 6 einer Antriebs--- welle 7 angeliobene erste Kolben 3 hat außcr einer Mittelbohrung 8 seitlich eine schraubenförmige Ausfräsung c, die als Steuerkante ausgebildet ist und mit der Mittelbohrung 8 in Verbindung steht I)er Zylinder 2 hat eine radiale Steuerbohrung 10, durch die bei Stellung U.T. des Kolbens 3 der Kraftstoff in den Arbeitsraum über den zweiten Kolben 4 in den darüberliegenden Pumpendruckraum 11 gelangt. Für den Kraftstoffzulauf oder -ablauf sorgt eine in dem Kolben 3 angeordnete durchgehende Längsbohrung 12. I) it is only longitudinally movable in the outer part of the cylinder 2 in the pump working space 5 first piston mounted and supported by a cam 6 of a drive shaft 7 3 has a screw-shaped recess c on the side, apart from a central bore 8, which is designed as a control edge and is connected to the central bore 8 I) he cylinder 2 has a radial control bore 10 through which at position U.T. of Piston 3 carries the fuel into the working chamber via the second piston 4 into the one above it Pump pressure chamber 11 arrives. An in Continuous longitudinal bore 12 arranged on piston 3.

Der zweite Kolben 4 ist gegenüber Kolben 3 kleiner und abgestuft ausgebildet und setzt sich aus zwei zylindrischen Körpern 13 und 14 zusammen, von denen der größer ausgebildete Teil des zylindrische Körper 14 in einem oberen/Zylinders 2 entgegen der Wirkung einer im Druckraum 11 angeordneten Feder 15 abdichtend geführt ist, während der untere zylindrische Körper 13 in den Arbeitsraum 5 hineinragt.The second piston 4 is smaller and stepped compared to the piston 3 and is composed of two cylindrical bodies 13 and 14, of which the larger part of the cylindrical body 14 in an upper / cylinder 2 against the action of a spring 15 arranged in the pressure chamber 11 in a sealing manner is, while the lower cylindrical body 13 protrudes into the working space 5.

Der Übergang von dem einen zum anderen zylindrischen Körper ist von einer ringförmigen Druckangriffsfläche 16 gebildet, die zugleich Anschlag ist.The transition from one cylindrical body to the other is from an annular pressure application surface 16 is formed, which is also a stop.

Dieser Angschlag liegt unter der Spannung der Feder 15 auf einem in den Arbeitsraum 5 radial nach innen ragenden zylinderseitig fest angeordneten Ring 17 auf, der als Gegenanschlag dient und den Abwärtshub des Kolbens begrenzt, derart, daß im Arbeitsraum 5 zwischen dem unteren Ende des Kolbens 4 und dem Kolben 3 ein freier Abstand a verbleibt.This stop is under the tension of the spring 15 on an in the working space 5 radially inwardly projecting ring fixedly arranged on the cylinder side 17, which serves as a counter-stop and limits the downward stroke of the piston, in such a way that in the working space 5 between the lower end of the piston 4 and the piston 3 a free distance a remains.

Die Wirkungsweise der Einspritzpumpe ist folgende: In der untersten Stellung des Kolbens 3 gemäß Fig. 2 ist der Druckraum 11 über dem Kolben 4 und der Arbeitsraum 5 mit Kraftstoff gefüllt, der vom Saugraum her durch die Steuerbohrung 10 über die Längsbohrung 12 zugeflossen ist.The mode of operation of the injection pump is as follows: In the lowest The position of the piston 3 according to FIG. 2 is the pressure chamber 11 above the piston 4 and the Working chamber 5 is filled with fuel, which flows from the suction chamber through the control bore 10 has flowed in via the longitudinal bore 12.

Leim Aufwärtsgehen durch den Nocken 6 der Antriebswelle 7 erreicht der Kolben 3 nach einer Wegstrecke a das untere Ende des Kolbens 4 (Fig. 3) - ein Teil der zuvor geförderten Kraftstoffmenge fließt dabei durch die Steuerbohrung 10 zurück - und unterbricht die Verbindung Arbeitsraum 5/Druckraum 11.Glue going up through the cam 6 of the drive shaft 7 is achieved the piston 3 after a distance a the lower end of the piston 4 (Fig. 3) - a Part of the previously delivered fuel flows through the control bore 10 back - and interrupts the connection between work space 5 and pressure space 11.

Von Fig. 3 ab pumpt der Kolben 4, verdrängter Kraftstoff wird aus dem Druckraum 11 durch ein Entlastungsventil in eine Dr:ickleitung zur Diise (Ventil, Leistung und Düse sind nicht dargestellt) gedriickt. Die Förderung pro Grad Nockenwinkel, wie auu dem in Fig. 8 gezeigten Diagramm zu entnehmen ist, steigt zunächst kontinuierlich.From Fig. 3, the piston 4 pumps, displaced fuel is out the pressure chamber 11 through a relief valve into a pressure line to the nozzle (valve, Power and nozzle are not shown). The promotion per degree of cam angle, As can be seen from the diagram shown in FIG. 8, it initially rises continuously.

Sobald der Kolben 3 den Arbeitsraum 5 gegen die Steuerbohrung 10 abdichtet (Fig. 4), steigert sich der Druck im Arbeitsraum 5 so, <laß der Kolben 4 an der Druckangriffafläche 16 gegen den Druck der Feder 15 und gegen den Kraftstoffdruck vom Raum 11 angehoben wird, so daß der verdrängte Kraftstoff aus Raum 5 kber die Längsbohrung 12 zur Düse transportiert wird (Fig. 5). Mit Förderbeginn des Kolbens 3 erfolgt ein sprunghafter Anstieg der Fördermenge pro Grad Nockenwinkel (s. Diagramm gemäß Fig. 8). Das Förderende für Kolben 4 ist in Fig. 6 erreicht, in der die schraubenförmige Steuerkante 9 am Kolben 3 die Steuerbohrung 10 anschneidet, so daß sich der Druck im Druckraum 11 über die Längsbohrung 12, Mittelbohrung 8 und Steuerbohrung 10 entspannen kann.As soon as the piston 3 seals the working space 5 against the control bore 10 (Fig. 4), the pressure in the working chamber 5 increases so, <let the piston 4 at the Pressure application surface 16 against the pressure of the spring 15 and against the fuel pressure is raised from space 11, so that the fuel displaced from space 5 k over the Longitudinal bore 12 is transported to the nozzle (Fig. 5). With the start of delivery of the piston 3 there is a sudden increase in the delivery rate per degree of cam angle (see diagram according to Fig. 8). The end of delivery for piston 4 is reached in Fig. 6, in which the helical Control edge 9 on the piston 3 cuts the control bore 10 so that the pressure Relax in the pressure chamber 11 via the longitudinal bore 12, central bore 8 and control bore 10 can.

In Fig. 7 ist der Kolben 3 in O.T. gezeigt.In Fig. 7, the piston 3 is in O.T. shown.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß der Kolben 4 den Förderbeginn (Fn 3) ab Fig. 3, der Kolben 3 den Förderbeginn (FB 4) ab Fig. 4 steuert und das Förderende (FE 6) bei beiden Kolben ab Fig. 6 erreicht ist.In summary, it can be said that the piston 4 the start of delivery (Fn 3) from Fig. 3, the piston 3 controls the start of delivery (FB 4) from Fig. 4 and the end of delivery (FE 6) is reached in both pistons from Fig. 6.

Claims (2)

Ansprüche 1. Kraftstoffeinspritzpumpe fiir luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschinen mi t zwei in jedem Pumpenzylinder hintereinander angeordneten Pumpenkolben, von denen der im Pumpenarbeitsraum eine Kraftstoffsteuerbohrung steuernde erste Kolben den unter der Vorspannung einer Feder stehenden zweiten Kolben mitbetätigt, wobei der zweite Kolben eine Längsbohrung aufweist, die den Pumpenarbeitsraum mit dem Pumpendruckraum zeitweilig verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (4) mit einer solchen dem Pumpenarbeitsraum (5) zugewandten Druckangriffsfläche (16) versehen ist, daß nach Schließen der Steuerbohrung (10) der bis dahin auf dem ersten Kolben (3) aufliegende zweite Kolben (1S) gegen den Druck der Feder (15) abhebt und einen sprunghaften Anstieg der Fördermenge bewirkt.Claims 1. Fuel injection pump for air-compressing injection internal combustion engines with two pump pistons arranged one behind the other in each pump cylinder, from those of the first piston controlling a fuel control bore in the pump working chamber also actuates the second piston, which is under the bias of a spring, wherein the second piston has a longitudinal bore that connects the pump working space with the Temporarily connects pump pressure chamber, characterized in that the second piston (4) with such a pressure application surface facing the pump working space (5) (16) is provided that after closing the control bore (10) until then on the first piston (3) resting second piston (1S) against the pressure of the spring (15) takes off and causes a sudden increase in the delivery rate. 2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (4) als abgestufter Kolben ausgebildet ist, dessen zwischen seinen zwei zylindrischen Körpern gebildete ringförmige Druckangriffstläche (16) zugleich Anschlag ist, der mit einem zyl inderseitig fest angeordneten Gegenansclllag (17) einen freien Abstand (a) zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben (3; 4) bestimmt.2. Fuel injection pump according to claim 1, characterized in that that the second piston (4) is designed as a stepped piston, its between its two cylindrical bodies formed annular pressure application surface (16) at the same time is a stop, which is inderside with a cyl fixed Gegenansclllag (17) a free distance (a) between the first and the second piston (3; 4) certainly.