EP0228632A2 - Injection system for injecting fuel into the cylinder of a piston-driven internal combustion engine - Google Patents

Injection system for injecting fuel into the cylinder of a piston-driven internal combustion engine Download PDF

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EP0228632A2
EP0228632A2 EP86117289A EP86117289A EP0228632A2 EP 0228632 A2 EP0228632 A2 EP 0228632A2 EP 86117289 A EP86117289 A EP 86117289A EP 86117289 A EP86117289 A EP 86117289A EP 0228632 A2 EP0228632 A2 EP 0228632A2
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EP
European Patent Office
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injection
piston
fuel
cylinder
pressure chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86117289A
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German (de)
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EP0228632A3 (en
Inventor
Hans Scherrer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sulzer AG
Original Assignee
Sulzer AG
Gebrueder Sulzer AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Sulzer AG, Gebrueder Sulzer AG filed Critical Sulzer AG
Publication of EP0228632A2 publication Critical patent/EP0228632A2/en
Publication of EP0228632A3 publication Critical patent/EP0228632A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/06—Pumps peculiar thereto
    • F02M45/066—Having specially arranged spill port and spill contour on the piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to an injection system for fuel injection into a cylinder of a piston internal combustion engine, in particular a diesel engine, in which system the total amount of fuel injected per cycle is controlled in a load-dependent manner and is divided into two partial injections, a pre-injection and a main injection, the system being a fuel pump contains with a piston moving in the pressure chamber of a cylinder and the pressure chamber for fuel injection is connected to a suction chamber of relatively low pressure via controlled released and closed connections.
  • the invention can be used both in injection systems in which the load-dependent control of the fuel injection takes place via oblique control edges in a pump piston, and in those in which valves take over this control.
  • Injection systems of the type mentioned above are known, for example, from GB-PS 571,485, US-PS 3,792,692, US-PS 2,306,364 or EP-PS 0 020 249.
  • This division of the total amount of fuel required per cycle into a preliminary and a main injection is used in a known manner to achieve optimum fuel utilization, that is to say optimal consumption, given the combustion and medium pressure of the internal combustion engine.
  • the known constructions mentioned partly allow variations in the time intervals for the pre-injection, the pause and / or the main injection, there is no possibility with these arrangements to shrink the pause to "O" at small loads, ie the separation into pre and Repeal main injection. For small loads, i.e.
  • the object of the invention is therefore to improve the known systems in such a way that the subdivision into pre-injection and main injection becomes possible with small loads and that when this subdivision is used the pause between the partial injections does not occur suddenly, but changes continuously with increasing loads becomes.
  • This object is achieved with the invention in that the separation into two partial injections takes place only at a minimum load specified in the design of the engine.
  • a control groove is provided with an upper and a lower control edge, which extend in the circumferential direction helically with mutually different pitch, for the control of the end of the pre-injection and the beginning of the main injection in the piston, wherein further in Stroke direction of the piston in front of the fuel feed connection in the cylinder wall, there is at least one overflow connection to a space of low pressure, which can be connected to a flow path that is permanently open to the pressure space and runs in the longitudinal direction of the piston, results in a structurally advantageous construction for the solution of the task, if the flow path permanently connected to the pressure chamber ends on the pressure chamber side at an axial distance in front of the overflow connection, and furthermore the height between the control edges in the control groove in a first circumferential region of the piston is smaller than this axial distance nd is and widens in the circumferential direction to values greater than this distance.
  • the flow path in the longitudinal direction of the piston extends from the pressure chamber of the cylinder to the area of the piston stroke influenced by the control edges; If the height between the two control edges is now less than the distance of the short-circuit connection from the overflow opening, it is closed by the lower control edge before the upper control edge clears the flow path in the longitudinal direction of the piston from the pressure chamber. Damii, however, prevents intermediate relief of the pressure chamber during the injection stroke, so that in this case the injection takes place "in one go”. At a load selected differently from motor to motor between 20 and 50% of the full load, the height between the control edges exceeds the distance mentioned. As soon as the height is greater than the distance, there is an intermediate relief, the duration of which corresponds to the difference between the height and the distance.
  • VIT variable injection timing
  • the measure can be taken in a known manner that the upper control edge is stepped in the radial direction of the piston.
  • a pump is accommodated in a pump housing 1, to which a fuel supply system is connected via bores 2.
  • a plunger or piston 5 is axially movable, which puts the fuel in the pressure chamber 4 under high pressure and injects into the cylinder, not shown, of the internal combustion engine.
  • the injection takes place through a bore 6 which is provided concentrically with the pressure chamber 4 in the cover 7 which closes off the cylinder 2 at the top.
  • an overflow or suction chamber 8 of relatively low pressure is provided, which axially surrounds the cylinder of the pump at the level of the pressure chamber 4 and in the stroke area of the piston 5.
  • the bores 2 end in this suction chamber 8, as a result of which the suction chamber is connected to the fuel supply system; on the other hand, fuel feed openings 9 connect the suction chamber 8 to the pressure chamber 4.
  • overflow openings 10 are present, which extend in the stroke direction of the piston in front of the 8 feed openings 9 from the suction chamber / through the cylinder wall into the area of the cylinder bore covered by the piston movement.
  • the injection pump is constructed in a known manner symmetrically to its vertical axis 11 in order to avoid one-sided pressure loads, in particular on the piston 5.
  • the piston or plunger 5 has a first control edge 12 at its free end; this is interrupted on the circumference by a longitudinal groove 13 which leads from the pressure chamber 4 into an annular chamber 14 of the piston 5. Between the control edge 12 and the annular space 14 is a helical further control edge 15 arranged.
  • the control edges 12 and 15 together with the fuel feed openings 9 form a conventional load-dependent control of the fuel injection in the known manner of an inclined edge injection pump. The injection begins when the edge 12 covers the openings 9 and ends when the edge 15 clears these openings 9 again.
  • connection 16 has an axial distance a from the overflow opening 10 that is determined when the injection system is designed.
  • a further control groove 17 is provided in the piston 5, which axially connects an upper control edge 18 and a lower control edge 19.
  • These two control edges 18 and 19 run helically on part of the piston circumference, their pitches being different, which can be clearly seen in FIG. 2.
  • the height h 1 or h 2 of the control groove 17 in a first circumferential region U 1 is smaller than the distance a and widens as one progresses in the circumferential direction - which is equivalent to a movement from left to right in FIG. 2 - to Values greater than this distance a.
  • this rotation corresponds to a relative displacement of the openings 16 and 10 from left to right, for example from the position shown in broken lines to that shown in full lines.
  • One designates the angle through which the piston 5 is rotated depending on the load 3 is the angle as the abscissa in FIG and the stroke w is plotted as the ordinate, during which the piston 5 effectively delivers fuel.
  • an "O position" ⁇ 0 which corresponds to the position at which the longitudinal groove 13 no longer covers the feed opening / and the control edges 12 and 15 touch the bore 9, the injection begins.
  • the injection duration increases continuously and in a straight line up to a load or an angle f 1 of the piston 5 at which the height h 1 of the control groove 17 corresponds exactly to the distance a between the openings 10 and 16.
  • this limit angle g l is exceeded , the separation of the previously single-stage injection into a pre-injection V (FIG. 3) and the main injection H begins.
  • the main injection H itself is ended by the pressure relief of the pressure chamber 4 when the control edge 15 opens a connection of this pressure chamber 4 to the feed openings 9 in a conventional manner.
  • the embodiment of the pump according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 1 only in the details that, on the one hand, the short-circuit connection 16, which in FIG. 1, for example, has two bores through the cylinder which are parallel to one another and perpendicular to it and partially closed again 3 is realized, is replaced by a longitudinal groove 26, for example manufactured by means of electrical erosion. Furthermore, a step 20 is provided on the upper control edge 18 of the control groove 17, which should dampen the impact load and reduce the risk of cavitation when pressure is relieved on this edge.

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Abstract

The injection system for the load-dependent injection of the fuel into a cylinder of a diesel engine in two partial injections, a pre-injection (V) and a main injection (H), is designed in such a way that, at low loads - under, for example, 20 - 50% of the full load - the injected fuel quantity is not distributed over the pre-injection (V) and the main injection (H). Thus irregularities in the fuel injection at the low total fuel quantities which are required at low loads are prevented. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem für die Brennstoffeinspritzung in einen Zylinder einer Kolbenbrennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, bei welchem System die Gesamtmenge des pro Takt eingespritzten Brennstoffes lastabhängig gesteuert und auf zwei Teileinspritzungen, eine Vor- und eine Haupteinspritzung, verteilt ist, wobei das System eine Brennstoffpumpe mit einem im Druckraum eines Zylinders bewegten Kolben enthält und der Druckraum für die Brennstoffeinspritzung über gesteuert freigegebene und geschlossene Verbindungen mit einem Saugraum relativ niedrigen Druckes verbunden ist.The invention relates to an injection system for fuel injection into a cylinder of a piston internal combustion engine, in particular a diesel engine, in which system the total amount of fuel injected per cycle is controlled in a load-dependent manner and is divided into two partial injections, a pre-injection and a main injection, the system being a fuel pump contains with a piston moving in the pressure chamber of a cylinder and the pressure chamber for fuel injection is connected to a suction chamber of relatively low pressure via controlled released and closed connections.

Die Erfindung ist sowohl bei Einspritzsystemen anwendbar, bei denen die lastabhängige Steuerung der Brennstoffeinspritzung über schräge Steuerkanten in einem Pumpenkolben erfolgt, als auch bei solchen, bei denen Ventile diese Steuerung übernehmen.The invention can be used both in injection systems in which the load-dependent control of the fuel injection takes place via oblique control edges in a pump piston, and in those in which valves take over this control.

Einspritzsysteme der vorstehend genannten Art sind z.B. bekannt aus GB-PS 571,485, US-PS 3,792,692, US-PS 2,306,364 oder EP-PS 0 020 249. Diese Aufteilung der lastabhängig pro Takt benötigten Gesamtbrennstoffmenge auf eine Vor-und eine Haupteinspritzung dient dabei in bekannter Weise dazu - bei gegebenem Verbrennungs- und gegebenem Mitteldruck der Brennkraftmaschine -, eine optimale Brennstoffausnutzung, d.h. einen optimalen Verbrauch, zu erzielen. Obwohl die erwähnten bekannten Konstruktionen teilweise Variationen in den Zeitintervallen für die Voreinspritzung, die Pause und/oder die Haupteinspritzung erlauben, besteht bei diesen Anordnungen keine Möglichkeit, bei kleinen Lasten die Pause zu "O" schrumpfen zu lassen, d.h. die Trennung in Vor- und Haupteinspritzung aufzuheben. Für kleine Lasten, d.h. geringe einzuspritzende Gesamtmengen pro Takt der Maschine, ist eine solche Aufhebung der Unterscheidung von Vor- und Haupteinspritzung jedoch wünschenswert, weil eine Aufteilung derart kleiner Gesamtmengen infolge der Kompressibilität des Brennstoffes zu Unregelmässigkeiten in der Einspritzung führt, so dass beispielsweise nicht mehr bei jedem Hub der Brennstoffpumpe tatsächlich eine Einspritzung erfolgt.Injection systems of the type mentioned above are known, for example, from GB-PS 571,485, US-PS 3,792,692, US-PS 2,306,364 or EP-PS 0 020 249. This division of the total amount of fuel required per cycle into a preliminary and a main injection is used in a known manner to achieve optimum fuel utilization, that is to say optimal consumption, given the combustion and medium pressure of the internal combustion engine. Although the known constructions mentioned partly allow variations in the time intervals for the pre-injection, the pause and / or the main injection, there is no possibility with these arrangements to shrink the pause to "O" at small loads, ie the separation into pre and Repeal main injection. For small loads, i.e. small total quantities to be injected per cycle of the machine, such a distinction between pre-injection and main injection is desirable, because a division of such small total quantities leads to irregularities in the injection due to the compressibility of the fuel, so that, for example, no more Injection actually occurs with each stroke of the fuel pump.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bekannten Systeme so zu verbessern, dass eine Aufhebung der Unterteilung in Vor- und Haupteinspritzung bei kleinen Lasten möglich wird und dass beim Einsetzen dieser Unterteilung die Pause zwischen den Teileinspritzungen nicht sprunghaft auftritt, sondern mit steigenden Lasten stetig verändert wird.The object of the invention is therefore to improve the known systems in such a way that the subdivision into pre-injection and main injection becomes possible with small loads and that when this subdivision is used the pause between the partial injections does not occur suddenly, but changes continuously with increasing loads becomes.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, dass die Trennung in zwei Teileinspritzungen erst bei einer bei der Auslegung des Motors festgelegten Mindestlast erfolgt.This object is achieved with the invention in that the separation into two partial injections takes place only at a minimum load specified in the design of the engine.

Bei einer Konstruktion der Brennstoffpumpe ähnlich derjenigen nach der erwähnten GB-PS 571,485, bei der für die Steuerung des Endes der Voreinspritzung und des Beginns der Haupteinspritzung im Kolben eine Steuernut mit einer oberen und einer unteren Steuerkante vorgesehen ist, die in Umfangsrichtung schraubenförmig mit voneinander verschiedenen Ganghöhen verlaufen, wobei weiterhin in Hubrichtung des Kolbens vor der Brennstoffeinspeiseverbindung in der Zylinderwand mindestens eine Ueberströmverbindung zu einem Raum niedriger) Druckes besteht, die mit einem permanent zum Druckraum geöffneten, in Längsrichtung des Kolbens verlaufenden Strömungsweg verbindbar ist, ergibt sie eine konstruktiv vorteilhafte Konstruktion für die Lösung der gestellten Aufgabe, wenn der permanent mit dem Druckraum in Verbindung stehende Strömungsweg druckraumseitig in einem axialen Abstand vor der Ueberströmverbindung endet, und wenn ferner die Höhe zwischen den Steuerkanten in der Steuernut in einem ersten Umfangsbereich des Kolbens kleiner als dieser axiale Abstand ist und sich in Umfangsrichtung zu Werten grösser als dieser Abstand erweitert.With a design of the fuel pump similar to that those according to the mentioned GB-PS 571,485, in which a control groove is provided with an upper and a lower control edge, which extend in the circumferential direction helically with mutually different pitch, for the control of the end of the pre-injection and the beginning of the main injection in the piston, wherein further in Stroke direction of the piston in front of the fuel feed connection in the cylinder wall, there is at least one overflow connection to a space of low pressure, which can be connected to a flow path that is permanently open to the pressure space and runs in the longitudinal direction of the piston, results in a structurally advantageous construction for the solution of the task, if the flow path permanently connected to the pressure chamber ends on the pressure chamber side at an axial distance in front of the overflow connection, and furthermore the height between the control edges in the control groove in a first circumferential region of the piston is smaller than this axial distance nd is and widens in the circumferential direction to values greater than this distance.

Dabei reicht der Strömungsweg in Längsrichtung des Kolbens vom Druckraum des Zylinders bis in den von den Steuerkanten beeinflussten Bereich des Kolbenhubes; ist nun die Höhe zwischen den beiden Steuerkanten geringer als der Abstand der Kurzschlussverbindung von der Ueberströmöffnung, so wird diese von der unteren Steuerkante verschlossen,ehe die obere Steuerkante den Strömungsweg in Längsrichtung des Kolbens aus dem Druckraum freigibt. Damii wird aber während des Einspritzhubes eine Zwischenentlastung des Druckraumes verhindert, so dass in diesem Fall die Einspritzung "in einem Zuge" erfolgt. Bei einer von Motor zu Motor verschieden gewählten Last zwischen 20 und 50 % der Voll-Last übersteigt die Höhe zwischen den Steuerkanten den erwähnten Abstand. Sobald die Höhe grösser ist als der Abstand, tritt dann eine Zwischenentlastung ein, deren Dauer der Differenz zwischen der Höhe und dem Abstand entspricht. Für die Zeit, die der Kolben bei seinem Hub benötigt, um einen dieser Differenz entsprechenden Weg zurückzulegen, tritt damit eine Pause in dem Einspritzvorgang auf, wodurch dieser in eine Vor-und Haupteinspritzung unterteilt wird. Die Pausendauer ist variabel, sofern die Höhe zwischen den beiden Steuerkanten auch in dem Bereich verändert wird, in dem diese Höhe grösser als der Abstand ist. Aendert sich dabei diese Höhe stetig ohne Sprünge, so ergibt sich bei steigenden Lasten ein gleitender Uebergang von konventioneller zu "geteilter" Einspritzung, wobei sich die Höhe zwischen den Steuerkanten in bekannter Weise (siehe z.B. US-PS 3,792,692) ändern lässt, um so die "Pausenlänge" mit variabler Last ebenfalls variabel zu gestalten. Weiterhin ist es möglich, die vorliegende Erfindung auch bei Einspritzsystemen mit variablem Einspritzbeginn sogenannten Variable Injection Timing (VIT)-Systemen anzuwendefi. Bei (solchen Systemen werden die Steuerkanten dann beispielsweise an einen lastabhängigen Verlauf des Einspritzbeginnes angepasst.The flow path in the longitudinal direction of the piston extends from the pressure chamber of the cylinder to the area of the piston stroke influenced by the control edges; If the height between the two control edges is now less than the distance of the short-circuit connection from the overflow opening, it is closed by the lower control edge before the upper control edge clears the flow path in the longitudinal direction of the piston from the pressure chamber. Damii, however, prevents intermediate relief of the pressure chamber during the injection stroke, so that in this case the injection takes place "in one go". At a load selected differently from motor to motor between 20 and 50% of the full load, the height between the control edges exceeds the distance mentioned. As soon as the height is greater than the distance, there is an intermediate relief, the duration of which corresponds to the difference between the height and the distance. For the time it takes for the piston to travel a distance corresponding to this difference, there is a pause in the injection process, as a result of which it is divided into a pre-injection and a main injection. The pause duration is variable, provided the height between the two control edges is also changed in the area in which this height is greater than the distance. If this height changes continuously without jumps, the result is with increasing loads smooth transition from conventional to "split" injection, the height between the control edges being able to be changed in a known manner (see, for example, US Pat. No. 3,792,692), so that the "pause length" can also be made variable with a variable load. Furthermore, it is possible to apply the present invention to so-called variable injection timing (VIT) systems even with injection systems with a variable start of injection. In such systems, the control edges are then adapted, for example, to a load-dependent course of the start of injection.

Um bei plötzlichen Druckentlastungen Kavitationen zu verhindern und die Stossbelastung auf die Steuerkanten bzw. die Steuernuten zu verringern, kann in bekannter Weise die Massnahme getroffen sein, dass die obere Steuerkante in Radialrichtung des Kolbens stufenförmig ausgebildet ist.In order to prevent cavitation in the event of sudden pressure relief and to reduce the impact load on the control edges or the control grooves, the measure can be taken in a known manner that the upper control edge is stepped in the radial direction of the piston.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

  • Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Schrägkanten-Einspritzpumpe, die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
  • Fig. 2 ist eine Abwicklung des halben Umfangs sowohl der Zylinderwand als auch des Steuerkolbens der Einspritzpumpe;
  • Fig. 3 ist ein Förderhubdiagramm für die Einspritzpumpe nach Fig. 1 in Abhängigkeit von der Last bzw. dem Verdrehwinkel o des Steuerkolbens der Einspritzpumpe;
  • Fig. 4 gibt in gleicher Darstellung wie Fig. 1 eine mögliche Variante der Pumpe wieder.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing.
  • Fig. 1 shows schematically a longitudinal section through an inclined edge injection pump, which is designed according to the present invention;
  • Fig. 2 is a half-circumference development of both the cylinder wall and the control piston of the injection pump;
  • FIG. 3 is a delivery stroke diagram for the injection pump according to FIG. 1 as a function of the load or the angle of rotation o of the control piston of the injection pump;
  • FIG. 4 shows a possible variant of the pump in the same representation as FIG. 1.

In einem Pumpengehäuse l, an das ein Brennstoffzuführungssytem über Bohrungen 2 angeschlossen ist, ist ein Pumpenuntergebracht. zylinder 3/ In dessen Zylinder- oder Druckraum 4 ist ein Plunger oder Kolben 5 axial beweglich, der den im Druckraum 4 befindlichen Brennstoff unter hohen Druck setzt und in den nicht gezeigten Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzt. Die Einspritzung erfolgt durch eine Bohrung 6, die konzentrisch mit dem Druckraum 4 in dem den Zylinder 2 nach oben abschliessenden Deckel 7 vorgesehen ist.A pump is accommodated in a pump housing 1, to which a fuel supply system is connected via bores 2. cylinder 3 / In the cylinder or pressure chamber 4, a plunger or piston 5 is axially movable, which puts the fuel in the pressure chamber 4 under high pressure and injects into the cylinder, not shown, of the internal combustion engine. The injection takes place through a bore 6 which is provided concentrically with the pressure chamber 4 in the cover 7 which closes off the cylinder 2 at the top.

Im Gehäuse 1 ist ein Ueberström- oder Saugraum 8 relativ niedrigen Druckes vorgesehen, der den Zylinder der Pumpe axial auf der Höhe des Druckraumes 4 und im Hubbereich des Kolbens 5 umgibt. In diesem Saugraum 8 enden einerseits die Bohrungen 2, wodurch der Saugraum an das Brennstoffzuführungssystem angeschlossen ist; andererseits verbinden Brennstoffeinspeiseöffnungen 9 den Saugraum 8 mit dem Druckraum 4. Zusätzlich sind Ueberströmöffnungen lO vorhanden, die sich in Hubrichtung des Kolbens vor den 8 Einspeiseöffnungen 9 vom Saugraum/durch die Zylinderwand hindurch in den durch die Kolbenbewegung überstrichenen Bereich der Zylinderbohrung erstrecken.In the housing 1, an overflow or suction chamber 8 of relatively low pressure is provided, which axially surrounds the cylinder of the pump at the level of the pressure chamber 4 and in the stroke area of the piston 5. On the one hand, the bores 2 end in this suction chamber 8, as a result of which the suction chamber is connected to the fuel supply system; on the other hand, fuel feed openings 9 connect the suction chamber 8 to the pressure chamber 4. In addition, overflow openings 10 are present, which extend in the stroke direction of the piston in front of the 8 feed openings 9 from the suction chamber / through the cylinder wall into the area of the cylinder bore covered by the piston movement.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Einspritzpumpe in bekannter Weise zu ihrer senkrechten Achse 11 symmetrisch aufgebaut ist, um einseitige Druckbelastungen, insbesondere auf den Kolben 5, zu vermeiden.At this point it should be pointed out that the injection pump is constructed in a known manner symmetrically to its vertical axis 11 in order to avoid one-sided pressure loads, in particular on the piston 5.

Der Kolben oder Plunger 5 hat an seinem freien Ende eine erste Steuerkante 12; diese ist am Umfang unterbrochen durch eine Längsnut 13, die vom Druckraum 4 in einen Ringraum 14 des Kolbens 5 führt. Zwischen der Steuerkante 12 und dem Ringraum 14 ist eine schraubenlinienförmige weitere Steuerkante 15 angeordnet. Die Steuerkanten 12 und 15 bilden zusammen mit den Brennstoffeinspeiseöffnungen 9 eine konventionelle lastabhängige Regelung der Brennstoffeinspritzung in der bekannten Art einer Schrägkanten-Einspritzpumpe. Die Einspritzung beginnt dabei, wenn die Kante 12 die Oeffnungen 9 abdeckt und endet wenn die Kante 15 diese Oeffnungen 9 wieder freigibt.The piston or plunger 5 has a first control edge 12 at its free end; this is interrupted on the circumference by a longitudinal groove 13 which leads from the pressure chamber 4 into an annular chamber 14 of the piston 5. Between the control edge 12 and the annular space 14 is a helical further control edge 15 arranged. The control edges 12 and 15 together with the fuel feed openings 9 form a conventional load-dependent control of the fuel injection in the known manner of an inclined edge injection pump. The injection begins when the edge 12 covers the openings 9 and ends when the edge 15 clears these openings 9 again.

Die Längsnut 13 und der Ringraum 14 bilden gleichzeitig einen Teil eines in Längsrichtung des Kolbens verlaufenden Strömungsweges, der permanent mit dem Druckraum 4 in Verbindung steht. Dieser Strömungsweg wird fortgesetzt in einer Umwegleitung 16 im Zylinder 3, die während eines Teils des Kolbenhubes den Strömungsweg kurzschliesst. Erfindungsgemäss hat die Verbindung 16 einen bei der Auslegung des Einspritzsystems festgelegten axialen Abstand a von der Ueberströmöffnung 10.The longitudinal groove 13 and the annular space 14 simultaneously form part of a flow path running in the longitudinal direction of the piston, which is permanently connected to the pressure space 4. This flow path is continued in a detour line 16 in the cylinder 3, which short-circuits the flow path during part of the piston stroke. According to the invention, the connection 16 has an axial distance a from the overflow opening 10 that is determined when the injection system is designed.

Vom Kolbenende 12 aus gesehen jenseits des Ringraumes 14 ist im Kolben 5 eine weitere Steuernut 17 vorgesehen, die eine obere Steuerkante 18 und eine untere Steuerkante 19 axial verbindet. Diese beiden Steuerkanten 18 und 19 verlaufen schraubenlinienförmig auf einem Teil des Kolbenumfanges, wobei ihre Ganghöhen unterschiedlich sind, was deutlich in Fig. 2 zu erkennen ist.Viewed from the piston end 12, beyond the annular space 14, a further control groove 17 is provided in the piston 5, which axially connects an upper control edge 18 and a lower control edge 19. These two control edges 18 and 19 run helically on part of the piston circumference, their pitches being different, which can be clearly seen in FIG. 2.

Erfindungsgemäss ist die Höhe hl bzw. h2 der Steuernut 17 in einem ersten Umfangsbereich U1 kleiner als der Abstand a und erweitert sich, wenn man in Umfangsrichtung fortschreitet - was gleichbedeutend ist mit einer Fortbewegung von links nach rechts in Fig. 2 - zu Werten grösser als dieser Abstand a.According to the invention, the height h 1 or h 2 of the control groove 17 in a first circumferential region U 1 is smaller than the distance a and widens as one progresses in the circumferential direction - which is equivalent to a movement from left to right in FIG. 2 - to Values greater than this distance a.

Die mehrfach erwähnte Fig. 2 ist eine Abwicklung des halben Umfangs U/2 der Zylinderwand des Zylinders 3 und des Kolbens 5.2 is a development of half the circumference U / 2 of the cylinder wall of the cylinder 3 and the piston 5.

Die lastabhängige Aenderung des Einspritzendes - der Beginn der Einspritzung erfolgt in dieser Ausführungsform 12 bei ebener horizontaler Steuerkante/immer zum gleichen Zeitpunkt des durch den Weg des Kolbens 5 verkörperten Zeitraumes - geschieht wie bei derartigen Schrägkantenpumpen üblich durch Drehung des Kolbens 5 relativ zu den Oeffnungen 9. Mit dieser Drehung wird auch - ebenfalls lastabhängig - bei einer bestimmten Last, die im allgemeinen zwischen 20 und 50 % der Voll-Last liegt, der Uebergang von einer einstufigen Einspritzung zu einer getrennten Vor- V und Haupteinspritzung H vollzogen, sowie die Länge der Pause P (Fig. 3) zwischen diesen Teileinspritzungen eingestellt; denn bei einer derartigen Drehung des Kolbens 5 relativ zu den Oeffnungen 16 und 10 gelangen unterschiedliche Höhen h der Steuernut 17 in den Deckungsbereich dieser Oeffnungen.The load-dependent change of the injection end - in this embodiment 12, the beginning of the injection takes place with a flat horizontal control edge / always at the same time of the period embodied by the path of the piston 5 - as is customary in the case of such oblique-edge pumps, by rotating the piston 5 relative to the openings 9 With this rotation, the transition from a single-stage injection to a separate pre-V and main injection H, as well as the length of the Pause P (Fig. 3) set between these partial injections; because with such a rotation of the piston 5 relative to the openings 16 and 10, different heights h of the control groove 17 reach the area of coverage of these openings.

In Fig. 2 entspricht dieser Drehung eine Relativverschiebung der Oeffnungen 16 und 10 von links nach rechts, beispielsweise aus der strichpunktiert gezeichneten Position in diejenige, die mit vollen Linien dargestellt ist.In Fig. 2, this rotation corresponds to a relative displacement of the openings 16 and 10 from left to right, for example from the position shown in broken lines to that shown in full lines.

Bezeichnet man den Winkel, um den der Kolben 5 lastabhängig gedreht wird, mit

Figure imgb0001
, so ist in Fig. 3 als Abszisse der Winkel
Figure imgb0002
und als Ordinate der Hubweg w aufgetragen, während dessen der Kolben 5 effektiv Brennstoff fördert. Ausgehend von einer "O-Position"
Figure imgb0003
ρ0 , die gerade der Stellung entspricht, bei der die Längsnut 13 die Einspeise- öffnung/nicht mehr überdeckt und die Steuerkanten 12 und l5 die Bohrung 9 tangieren, beginnt die Einspritzung.One designates the angle through which the piston 5 is rotated depending on the load
Figure imgb0001
3 is the angle as the abscissa in FIG
Figure imgb0002
and the stroke w is plotted as the ordinate, during which the piston 5 effectively delivers fuel. Starting from an "O position"
Figure imgb0003
ρ 0 , which corresponds to the position at which the longitudinal groove 13 no longer covers the feed opening / and the control edges 12 and 15 touch the bore 9, the injection begins.

Entsprechend dem Verlauf der Kante 15 wird die Einspritzdauer stetig und geradlinig länger bis zu einer Last bzw. einem Winkel fl des Kolbens 5, bei dem die Höhe h1 der Steuernut 17 gerade dem Abstand a zwischen den Oeffnungen 10 und 16 entspricht. Mit Ueberschreiten dieses Grenzwinkels gl beginnt eine Trennung der zuvor einstufigen Einspritzung in eine Voreinspritzung V (Fig. 3) und die Haupteinspritzung H. Bei sich stetig vergrössernder Höhe h der Nut 17 verlängert sich die Pause zwischen Vor- V und Haupteinspritzung H mit steigender Last. Die Haupteinspritzung H selbst wird dann durch die Druckentlastung des Druckraumes 4 beendet, wenn die Steuerkante 15 in konventioneller Weise eine Verbindung dieses Druckraumes 4 zu den Einspeiseöffnungen 9 freigibt.Corresponding to the course of the edge 15, the injection duration increases continuously and in a straight line up to a load or an angle f 1 of the piston 5 at which the height h 1 of the control groove 17 corresponds exactly to the distance a between the openings 10 and 16. When this limit angle g l is exceeded , the separation of the previously single-stage injection into a pre-injection V (FIG. 3) and the main injection H begins. As the height h of the groove 17 increases continuously, the pause between the pre-V and the main injection H increases with increasing load . The main injection H itself is ended by the pressure relief of the pressure chamber 4 when the control edge 15 opens a connection of this pressure chamber 4 to the feed openings 9 in a conventional manner.

Selbstverständlich ist es in bekannter Weise möglich, durch andere Formgebungen der Kanten 12,15, 18 und 19 die "Charakteristik" des Einspritzvorganges zu ändern, um beispielsweise mit der Steuerkantel2 eine lastabhängige Verschiebung des Zündzeitpunktes (VIT-Einspritzung) zu erreichen und Voreinspritzung V, Pause P und Haupteinspritzung H daran anzupassen; weiterhin lässt sich z.B. durch eine gleichbleibende Höhe h ab einer bestimmten Last die Pause P konstant halten.Of course, it is possible in a known manner to change the "characteristics" of the injection process by means of other shapes of the edges 12, 15, 18 and 19, for example in order to achieve a load-dependent shift in the ignition timing (VIT injection) and pilot injection V, Adapt pause P and main injection H; furthermore e.g. keep the pause P constant from a certain load by a constant height h.

Die Ausführungsform der Pumpe nach Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 nur durch die Details, dass zum einen die Kurzschlussverbindung 16, die in Fig. 1 beispielsweise durch zwei zueinander parallele und eine dazu senkrechte, teilweise wieder verschlossene Bohrungen durch den Zylinder 3 verwirklicht wird, durch eine - beispielsweise mittels Elektro-Erosion fabrizierte - Längsnut 26 ersetzt ist. Weiterhin ist an der oberen Steuerkante 18 der Steuernut 17 eine Stufe 20 vorgesehen, die bei Druckentlastungen an dieser Kante die Stossbelastung dämpfen und die Kavitationsgefahr vermindern soll.The embodiment of the pump according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 1 only in the details that, on the one hand, the short-circuit connection 16, which in FIG. 1, for example, has two bores through the cylinder which are parallel to one another and perpendicular to it and partially closed again 3 is realized, is replaced by a longitudinal groove 26, for example manufactured by means of electrical erosion. Furthermore, a step 20 is provided on the upper control edge 18 of the control groove 17, which should dampen the impact load and reduce the risk of cavitation when pressure is relieved on this edge.

Claims (3)

1. Einspritzsystem für die Brennstoffeinspritzung in einen Zylinder einer Kolbenbrennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, bei welchem System die Gesamtmenge des pro Takt eingespritzten Brennstoffes lastabhängig gesteuert und auf zwei Teileinspritzungen, eine Vor- und eine Haupteinspritzung, verteilt ist, wobei das System eine Brennstoffpumpe mit einem im Druckraum eines Zylinders bewegten Kolben enthält und der Druckraum für die Brennstoffeinspeisung über gesteuert freigegebene und geschlossene Verbindungen mit einem Saugraum relativ niedrigen Druckes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung in zwei Teileinspritzungen erst bei einer bei der Auslegung des Motors festgelegten Mindestlast erfolgt.1.Injection system for fuel injection into a cylinder of a piston internal combustion engine, in particular a diesel engine, in which system the total amount of fuel injected per cycle is controlled as a function of the load and is divided into two partial injections, a pre-injection and a main injection, the system being a fuel pump with one contains pistons moving in the pressure chamber of a cylinder and the pressure chamber for the fuel feed is connected to a suction chamber of relatively low pressure via controlled released and closed connections, characterized in that the separation into two partial injections takes place only at a minimum load specified in the design of the engine. 2. Einspritzsystem nach Anspruch 1, bei welchem System für die Steuerung des Endes der Voreinspritzung und des Beginns der Haupteinspritzung im Kolben der Brennstoffpumpe eine Steuernut mit einer oberen und einer unteren Steuerkante vorgesehen ist, die in Umfangsrichtung schraubenförmig mit voneinander verschiedenen Ganghöhen verlaufen, wobei weiterhin in Hubrichtung des Kolbens vor der Brennstoffeinspeiseverbindung in der Zylinderwand mindestens eine Ueberströmverbindung zu einem Raum niedrigen Druckes besteht, die mit einem permanent zum Druckraum geöffneten, in Längsrichtung des Kolbens verlaufenden Strömungsweg verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der permanent mit dem Druckraum (4) in Verbindung stehende Strömungsweg (13, 14, 16) druckraumseitig in einem axialen Abstand (a) vor der Ueberströmverbindung (10) endet, und dass ferner die Höhe (h bzw. h2) zwischen den Steuerkanten (18, 19) in der Steuernut (17) in einem ersten Umfangsbereich (Ul) des Kolbens (5) kleiner als dieser axiale Abstand (a) ist und sich in Umfangsrichtung zu Werten grösser als dieser Abstand (a) erweitert.2. The injection system according to claim 1, wherein a system for controlling the end of the pre-injection and the beginning of the main injection in the piston of the fuel pump is provided with a control groove with an upper and a lower control edge, which extend helically in the circumferential direction with mutually different pitches, wherein further in the stroke direction of the piston in front of the fuel feed connection in the cylinder wall there is at least one overflow connection to a low pressure space, which can be connected to a flow path that is permanently open to the pressure chamber and runs in the longitudinal direction of the piston, characterized in that the pressure chamber (4) in Connected flow path (13, 14, 16) ends on the pressure chamber side at an axial distance (a) before the overflow connection (10), and that the height (h or h 2 ) between the control edges (18, 19) in the control groove (17) in a first circumferential area (U l ) of the piston (5) is smaller than this axial distance (a) and widens in the circumferential direction to values greater than this distance (a) . 3. Einspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Steuerkante (18) in Radialrichtung des Kolbens (5) stufenförmig ausgebildet ist.3. Injection system according to claim 2, characterized in that the upper control edge (18) in the radial direction of the piston (5) is step-shaped.
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