DE1100379B

DE1100379B - Fuel pump for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1100379B
Application number: DEW21142A
Authority: DE
Inventors: Rasmus Kristian Austraat Wiig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-06-04
Filing date: 1957-05-09
Publication date: 1961-02-23

Description

Kraftstoffpumpe für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine für Brennkraftrnaschinen bestimmte, als Kolbenpumpe ausgebildete Kraftstoffpumpe, deren den Kraftstoffeinlaß im Zylinder steuernder Kolben kopfseitig einen auf die Charakteristik der Kraftstofförderung einwirkendenDrosseispalt beläßt, der während des gesamten Kolbenhubes ein begrenztes Rückströmen des im Arbeitsraum der Pumpe befindlichen Kraftstoffes zuläßt. Es ist schon eine Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der der Kopf eines drehverstellbaren Kolbens eine über die Hublänge verlaufende Längsnut aufweist, von der in einer Umfangsrichtung eine zum Ende hin auslaufende Abflachung ausgeht. Bei dieser Einspritzpumpe strömt während des gesamten Kolbenhubes ein von der Drehstellung des Kolbens abhängiger Teil des angesaugten Kraftstoffes in die in den Pumpenzylinder einmündende Ansaugleitung zurück. Durch die einseitige Anordnung des Drosselspaltes wird hierbei der Kolben einseitig belastet, so daß er großer Führungsflächen bedarf und daher ein ungiinstig hohes Gewicht aufweist. Weiterhin ist eine Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen bekannt, deren Kolben im Bereich seiner Stirnfläche kegelig gestaltet ist, um beim Beginn des Druckhubes einen allmählich kleiner werdenden Teil der angesaugten Kraftstoffmenge in die Ansaugleitung zurückströmen zu lassen. Statt dessen kann das vordere Ende des Kolbens auch über eine geringe Länge zylindrisch abgesetzt sein, um mit kegeligen Zuführkanälen im Zylinder zusammenzuwirken. Damit soll ein weiches Einsetzen der Kraftstoffeinspritzung und eine Abhängigkeit des Beginnes des Einspritzvorganges von der Antriebsdrehzahl der Pumpe erreicht werden. Ferner sind Druckventilanordnungen für Einspritzpumpen bekannt, die eine von Hand einstellbare Druckentlastungseinrichtung für die Einspritzleitung aufweisen. Es ist auch bekannt, für eine Hochdruckpumpe zwischen den Pumpenkörper und die Kolbenstange einen einen wellenförmigen :Mantel aufweisenden Balg aus Stahl zu schalten, um eine zuverlässige Abdichtung zu erhalten. Eine weiterhin bekannte Brennstoff-Einspritzpumpe für Brennkrafttnaschinen ist so bemessen, daß die in die Druckleitung geförderte Kraftstoffmenge den jeweiligen Bedarf beachtlich übersteigt, wobei ähnlich wie bei einem absichtlich undichten Pumpenzylinder ein Teil des Kraftstoffes als Lecköl abgeführt wird. Bei dieser Einspritzpumpe weist der Kolben einen glatt durchlaufenden Schaft auf.Fuel pump for internal combustion engines The invention relates to to a fuel pump designed as a piston pump intended for internal combustion engines, the piston controlling the fuel inlet in the cylinder on the head side Characteristic of the fuel delivery acting throttle gap leaves the during of the entire piston stroke a limited backflow of the in the working chamber of the pump fuel located. It is already an injection pump for internal combustion engines known, in which the head of a rotatable piston one over the stroke length having extending longitudinal groove, one of which in a circumferential direction towards the end expiring flattening. With this injection pump flows throughout Piston stroke a part of the sucked-in which is dependent on the rotary position of the piston Fuel back into the suction line opening into the pump cylinder. By the one-sided arrangement of the throttle gap is loaded on one side of the piston, so that it requires large guide surfaces and therefore has an unfavorably high weight. Furthermore, an injection pump for internal combustion engines is known whose pistons is designed conical in the area of its end face to at the beginning of the pressure stroke a gradually decreasing part of the amount of fuel drawn into the intake pipe to flow back. Instead, the front end of the piston can also over a short length can be stepped cylindrically in order to be connected with tapered feed channels in the Cooperate cylinder. This is intended to ensure a smooth onset of fuel injection and a dependency of the start of the injection process on the drive speed of the pump. There are also pressure valve assemblies for injection pumps known that a manually adjustable pressure relief device for the injection line exhibit. It is also known for a high pressure pump between the pump body and the piston rod has a bellows made of steel which has a corrugated jacket to switch to get a reliable seal. Another well-known one Fuel injection pump for internal combustion engines is dimensioned so that the in the The amount of fuel delivered in the pressure line considerably exceeds the respective requirement, similar to an intentionally leaking pump cylinder, some of the fuel is discharged as leak oil. In this injection pump, the piston has a smooth surface continuous shaft.

Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Pumpen handelt es sich beim Erfindungsgegenstand nicht um eine Einspritzpumpe, sondern um eine Kraftstoffförderpumpe. Bei ihr ist eine spezielle Fördermengenverstelleinrichtung nicht notwendigerweise erforderlich. Vielmehr ist die neue Pumpe in erster Linie für Brennkraftmaschinen bestimmt, welche Handwerkszeuge, wie z. B. Handmotorsägen, antreiben sollen. Bei derartigen Aggregaten besteht die Aufgabe, bei höherer Drehzahl der Maschine pro Kolbenhub an den :Motor eine größere Brennstoffmenge abzugeben als bei geringerer Drehzahl. Es wird also eine ganz bestimmte Charakteristik der Förderpumpe verlangt. Es besteht weiterhin die Aufgabe, diese Charakteristik an die Art des jeweils verwandten Kraftstoffes sowie an dessen Viskosität bzw. Temperatur anzupassen.In contrast to the pumps described above, the The subject of the invention is not an injection pump, but a fuel feed pump. A special delivery rate adjustment device is not necessarily required for it necessary. Rather, the new pump is primarily for internal combustion engines determines which tools, such as B. hand chainsaws should drive. at Such units have the task at higher speed of the machine per Piston stroke to the: engine to deliver a larger amount of fuel than with less Rotational speed. A very specific characteristic of the feed pump is therefore required. There is still the task of adapting this characteristic to the type of each related Adjust the fuel and its viscosity or temperature.

Zur Lösung dieser beiden Aufgaben ist erstens der Kolben der Pumpe in an sich bekannter Weise glattschaftig ausgebildet, wobei der eingangs beschriebene Drosselspalt durch ein vergrößertes Spiel zwischen dem fußseitig gegenüber dem Pumpenzylinder abgedichteten Kolben und dem Zylinder gebildet wird, welches (Spiel) sich wenigstens über eine dem vollen Kolbenhub entsprechende Länge erstreckt. Zweitens ist erfindungsgemäß in dem Förderauslaß des Arbeitsraumes der Pumpe ein zur Veränderung des Druckes mit verstellbarer Vorspannung versehenesRückschlagventil angeordnet.To solve these two tasks, the first is the piston of the pump designed smooth-shafted in a manner known per se, the one described at the outset Throttle gap due to increased play between the foot side opposite the pump cylinder sealed piston and the cylinder is formed, which (clearance) is at least extends over a length corresponding to the full piston stroke. Second is according to the invention in the delivery outlet of the working chamber of the pump to change the pressure non-return valve provided with adjustable bias.

Die Erfindung besteht nicht in dem erst- oder zweitgenannten Merkmal als solchem, wohl aber in der Vereinigung dieser Maßregeln bei einer Kraftstoffförderpumpe der einleitend genannten Art. Eine über das Gebiet der Kraftstofförderpumpen von Brennkraftmaschinen hinausgehende Bedeutung kommt der Erfindung nicht zu.The invention does not consist in the first or second mentioned feature as such, but probably in the combination of these measures in a fuel feed pump of the type mentioned in the introduction. One on the field of fuel pumps from The invention does not have any significance beyond internal combustion engines.

Als besonders zweckdienlich hat es sich bei der erfindungsgemäßen Pumpe erwiesen, für das Rückschlagventil einen aus elastischem Werkstoff bestehenden und mit ebener Arbeitsfläche versehenen Kopf vorzusehen.It has proven to be particularly useful in the case of the one according to the invention Pump proved to be made of elastic material for the check valve and to provide a head provided with a flat work surface.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben, die in vergrößertem Maßstab eine Pumpe nach der Erfindung als Längsschnitt zeigt.An embodiment of the invention is described with reference to the drawing, which shows on an enlarged scale a pump according to the invention as a longitudinal section.

Die Kraftstoffpumpe weist einen Zylinder 1 auf, in dem leicht beweglich ein Kolben 2 arbeitet. DerKraftstoff wird dem Zylinder 1 aus einem Vorratsbehälter über eine Leitung 3 zugeführt. Der geförderte Kraftstoff strömt von der Pumpe dem Motor (Vergaser) durch eine Leitung 4 zu. Der Kolben 2, der in der Zeichnung in seiner unteren Umkehrstellung dargestellt ist, weist an seinem oberen Ende gegenüber der Zylinderwandung ein gewisses radiales Spiel auf. Die Arbeitskammer 5 der Pumpe steht mit der Kraftstoffzuführleitung 3 über einen Kanal 6 in Verbindung. Ein von Hand längseinstellbares zylindrisches Rückschlagventil7 mit einem aus elastischem Werkstoff bestehenden Kopf 8 ist mit radialem Spiel innerhalb eines Raumes 9 angeordnet und wirkt mit dem oberen Ende des Arbeitsraumes 5 des Pumpenzylinders zusammen. Das Rückschlagventil 7 wird von einer Gewindespindel 10 getragen, die in einem passenden Gewinde eines den Ventilraum 9 am oberen Ende abschließenden, mit der oberen Verlängerung des Zylinders 1 verbundenen Teiles 11 geführt ist. Am oberen Ende der Spindel 10 ist ein Betätigungsgriff 12 befestigt, durch -den die Längslage des Ventils 7 und damit die Kraft des Anliegens des Kopfes gegen das Zylinderende durch Drehen einstellbar ist.The fuel pump has a cylinder 1 in which a piston 2 works in a slightly movable manner. The fuel is supplied to the cylinder 1 from a reservoir via a line 3. The pumped fuel flows from the pump to the engine (carburetor) through a line 4. The piston 2, which is shown in the drawing in its lower reversal position, has a certain radial play at its upper end relative to the cylinder wall. The working chamber 5 of the pump is connected to the fuel supply line 3 via a channel 6. A cylindrical check valve 7 which can be adjusted lengthwise by hand and has a head 8 made of elastic material is arranged with radial play within a space 9 and interacts with the upper end of the working space 5 of the pump cylinder. The check valve 7 is carried by a threaded spindle 10 which is guided in a matching thread of a part 11 which closes off the valve chamber 9 at the upper end and is connected to the upper extension of the cylinder 1. At the upper end of the spindle 10 , an actuating handle 12 is attached, by means of which the longitudinal position of the valve 7 and thus the force of the head resting against the cylinder end can be adjusted by turning.

Der Kolben 2 ist an seinem unteren Ende bzw. einer Verlängerung mit einem Antriebsstößel 13 fest verbunden, der in dem unteren Teil eines den Zylinder 1 umgebenden Mantels 14 verschiebbar gelagert ist und von einer der Drehzahl des Motors entsprechenden hin- und hergehenden Kraft, beispielsweise mittels einer von der Motorwelle angetriebenen Nockenscheibe, betätigt wird. Innerhalb des Mantels 14 ist eine aus elastischem Werkstoff, z. B. Gummi, bestehende zylindrische Hülse 15 vorgesehen, die den das untere Ende des Zylinders 1 überragenden Teil des Kolbens 2 bzw. seiner Verlängerung umgibt und an ihren Enden mit dem unteren Teil des Zylinders 1 sowie mit dem Endglied des Kolbens bzw. seiner Verlängerung fest und abdichtend verbunden ist. Hiermit wird eine elastische dichte Verbindung des Zylinders 1 mit dem rückwärtigen Teil des Kolbens 2 bewirkt, die jedes Lecken von Kraftstoff aus dem Zylinder 1 verhindern soll.The piston 2 is firmly connected at its lower end or an extension to a drive tappet 13 , which is slidably mounted in the lower part of a jacket 14 surrounding the cylinder 1 and is supported by a reciprocating force corresponding to the speed of the engine, for example by means of a cam driven by the motor shaft is actuated. Within the shell 14 is made of an elastic material, for. B. rubber, existing cylindrical sleeve 15 is provided, which surrounds the protruding part of the piston 2 or its extension and at its ends with the lower part of the cylinder 1 and with the end member of the piston or its extension and is sealingly connected. This creates an elastic, tight connection between the cylinder 1 and the rear part of the piston 2, which is intended to prevent any leakage of fuel from the cylinder 1.

Die Kraftstoffpumpe wirkt in folgender Weise: Bei der Verwendung eines bestimmten Kraftstoffes und bei einer bestimmten Temperatur der Umgebung ist der Griff 12 und damit das Rückschlagventil 7 in eine bestimmte Lage eingestellt, wobei der elastische Kopf 8 mit entsprechendem Druck gegen die Auslaßseite des Arbeitsraumes 5 anliegt, wie die Figur zeigt. Im einzelnen werden die hierfür maßgeblichen Bedingungen später erläutert werden. Beim Betrieb der Pumpe gelangt Kraftstoff durch die Zuführleitung 3 und den Kanal 6 in den Arbeitsraum 5 des Zylinders 1. Hierbei wird die ganze Kammer 5 einschließlich des das obere Ende des Kolbens 2 umfassenden Ringraumes gefüllt. Dieser Ringraum erstreckt sich in der Längsrichtung über eine Strecke a, die mindestens der Hublänge des Kolbens 2 entspricht, wobei aber die radialen Abmessungen des Raumes recht gering sind (sie sind in der Zeichnung nicht erkennbar). Auf Grund des Laufsitzes des Kolbens 2 im Zylinder 1 sickert auch etwas Kraftstoff zwischen den einander zugewandten Mantelflächen des Kolbens und des Zylinders nach unten. Dies tritt insbesondere wegen des unvermeidbaren Verschleißes des Kolbens bzw. des Zylinders ein, nachdem der Motor einige Zeit im Gebrauch gewesen ist. Dieser Brennstoff wird in dem von der Hülse 15 gebildeten elastischen Behälter aufgefangen. Es sei angenommen, daß dieser Zustand sich eingespielt hat, d. h., daß die Hülse 15 mit Kraftstoff völlig gefüllt ist. Wenn dies eingetreten ist, wird die die Hülse ausfüllende Kraftstoffmenge dort im wesentlichen verbleiben, ohne weiterhin auf den Ablauf der Kraftstoffzuführung einzuwirken, da die wechselnden Drücke, die bei den schnellen Kolbenbewegungen auf die eingeschlossene Kraftstoffmenge ausgeübt werden, von den elastischen Wänden der Hülse 15 nachgiebig aufgenommen werden, wobei die Längsverformung der Hülse durch die radiale Druckwirkung der Flüssigkeit ermöglicht wird. Beim Rückgang des Kolbens 2 wirkt überdies die elastische Hülse 15 als Rückführungsfeder. Somit wird bei gleichbleibender Motordrehzahl eine leckfreie genaue Kraftstoffzuteilung über den elastischen nachgiebigen Ventilkopf 8 zu dem Motor bzw. dem Vergaser erzielt.The fuel pump works in the following way: When using a certain fuel and at a certain temperature of the environment is the Handle 12 and thus the check valve 7 set in a certain position, wherein the elastic head 8 with appropriate pressure against the outlet side of the working space 5 is applied, as the figure shows. The relevant conditions are specified in detail will be explained later. When the pump is operating, fuel passes through the supply line 3 and the channel 6 in the working space 5 of the cylinder 1. Here, the entire chamber 5 including the upper end of the piston 2 encompassing the annular space filled. This annular space extends in the longitudinal direction over a distance a, which is at least corresponds to the stroke length of the piston 2, but with the radial dimensions of the space are quite small (they cannot be seen in the drawing). Because of the running seat of piston 2 in cylinder 1 also some fuel seeps between each other facing lateral surfaces of the piston and the cylinder down. This occurs in particular because of the unavoidable wear of the piston or cylinder, after the engine has been in use for some time. This fuel is used in the the sleeve 15 formed elastic container collected. Assume that this condition has established itself, d. i.e. that the sleeve 15 is completely filled with fuel is filled. When this occurs, the amount of fuel filling the sleeve will be remain there essentially without continuing to drain the fuel supply to act because of the changing pressures that occur during the rapid piston movements the amount of trapped fuel exerted by the elastic walls the sleeve 15 are resiliently received, the longitudinal deformation of the sleeve is made possible by the radial pressure effect of the liquid. When the Piston 2 also acts as the elastic sleeve 15 as a return spring. Thus becomes with a constant engine speed, a leak-free, precise fuel allocation achieved the elastic resilient valve head 8 to the engine or the carburetor.

Es ist zu bemerken, daß der Kanal 6 in den Zylinder 1 in der Nähe des Bodens des Arbeitsraumes 5 einmündet. Dieser Zustand, in Verbindung mit dem Spiel des Kolbens 2 an dessen oberem Ende führt dazu, daß bei jedem Arbeitshub des Kolbens über seinen Hubweg a eine gewisse Menge des den Arbeitsraum füllenden Kraftstoffes in den Kanal 6 und die Zuführungsleitung 3 zurückgedrückt wird. Da anderseits ein gewisser Flüssigkeitsdruck erforderlich ist, damit der elastische Ventilkopf 8 Kraftstoff von dem Arbeitsraum 5 in die Leitung 4 gelangen läßt, ergibt sich, daß die Aufteilung zwischen der zurückgedrückten und der geförderten Kraftstoffmenge von der Kolbengeschwindigkeit und damit von der Motordrehzahl abhängig ist. Bei niedriger Motordrehzahl, d. h. bei langsam laufendem Kolben, kann beim Arbeitshub des Kolbens verhältnismäßig viel Kraftstoff über den durch das Kolbenspiel gebildeten Ringraum und den Kanal 6 in den unter verhältnismäßig niedrigen Druck stehenden Kraftstoffbehälter zurückgedrückt werden oder »lecken«, so daß der Flüssigkeitsdruck in dem Arbeitsraum 5 recht gering und daher der Durchlaß des Ventilkopfes 8 verhältnismäßig klein bleibt. Bei hoher Motordrehzahl dagegen kann nur eine geringere Kraftstoffmenge zurückgedrückt werden. Daher wird ein größerer Anteil des den Arbeitsraum 5 füllenden Kraftstoffes in die Leitung 4 gefördert. Somit wird bei höherer Motordrehzahl dem Motor je Hub eine größere Kraftstoffmenge zugeführt werden als bei niedrigerer Drehzahl, wodurch die angestrebte Arbeitsweise verwirklicht wird. Die erwünschte Charakteristik der Pumpe wird durch sinngemäße Bemessung des Arbeitsraumes 5, des Kolbenspieles und des Kanals 6 sowie durch entsprechende Wahl des Ventildruckes erreicht.It should be noted that the channel 6 in the cylinder 1 is close the bottom of the working space 5 opens. This state, in conjunction with the Game of the piston 2 at its upper end leads to the fact that with each working stroke of the Piston a certain amount of the fuel filling the working space over its stroke a is pushed back into the channel 6 and the supply line 3. On the other hand, there is one A certain fluid pressure is required so that the elastic valve head 8 fuel can get from the working space 5 into the line 4, it follows that the division between the amount of fuel that is pushed back and the amount delivered by the piston speed and is therefore dependent on the engine speed. At low engine speed, i. H. if the piston is moving slowly, a relatively large amount can be achieved with the piston working stroke Fuel through the annular space formed by the piston clearance and the channel 6 in pushed back the fuel tank, which is under relatively low pressure become or "leak", so that the fluid pressure in the working space 5 is quite low and therefore the passage of the valve head 8 remains relatively small. At high Engine speed, however, can only be pushed back a smaller amount of fuel. Therefore, a larger proportion of the fuel filling the working space 5 is in the Line 4 funded. Thus, at a higher engine speed, the engine gets one per stroke larger amount of fuel can be supplied than at a lower speed, which reduces the desired way of working is realized. The desired characteristic of the pump is determined by appropriate dimensioning of the working space 5, the piston clearance and the channel 6 as well as by selecting the appropriate valve pressure.

Es ergibt sich, daß die Größe .des Anteiles der in den Kanal 6 zurückgedrückten Kraftstoffmenge von der Viskosität und der Massenträgheit des Kraftstoffes und damit auch von der Art des Kraftstoffes und der Temperatur derart abhängig ist, daß eine Verminderung der erstgenannten Faktoren, d. h. eine erhöhte Dünnflüssigkeit und ein niedrigeres spezifisches Gewicht das Zurückdrücken des Kraftstoffes unterstützt und somit die Förderung durch die Leitung 4 bei der gleichen Drehzahl verringert, wodurch die Pumpen-Charakteristik beeinflußt wird. Zum Ausgleich dieser Einflüsse dient das einstellbare Rückschlagventil 7. Wenn beispielsweise eine Erhöhung der Temperatur oder ein Kraftstoff mit geringerer Viskosität und/oder niedrigerem spezifischem Gewicht angenommen wird, ist der Bedienungsgriff 12 des Ventils 7 derart zu drehen, daß der Ventildruck geringer wird. Damit ändert sich die Verteihmg der je H11) zurückgedrückten und der geförderten Kraftstoffmengen in dem Sinne, daß ein verhältnismäßig größerer Teil des Kraftstoffes aus dem Arbeitsraum 5 in die Leitung 4 zur Wiederherstellung der ursprünglichen Arbeitsverhältnisse gefördert wird. Das Rückschlagventil 7 kann überdies als Absperrorgan für den Klotor dienen. Dazu ist der Griff 12 so weit zu drehen, daß der elastische Ventilkopf 8 gegen das äußere Ende des Arbeitsraumes 5 völlig abdichtet, wodurch die Kraftstoffzufuhr zum Motor unterbrochen wird.The result is that the size of the proportion of the pushed back into the channel 6 The amount of fuel depends on the viscosity and inertia of the fuel and thus also depends on the type of fuel and the temperature that a Reduction of the former factors, d. H. an increased fluidity and a lower specific weight supports the pushing back of the fuel and thus the conveyance through line 4 is reduced at the same speed, whereby the pump characteristic is influenced. To compensate for these influences the adjustable check valve is used 7. If, for example an increase in temperature or a fuel with lower viscosity and / or lower specific gravity is assumed, the operating handle 12 of the To rotate valve 7 so that the valve pressure is lower. That changes the distribution of the fuel quantities pushed back per H11) and the fuel quantities delivered in the sense that a relatively larger part of the fuel from the working space 5 to line 4 to restore the original employment relationship is promoted. The check valve 7 can also be used as a shut-off device for the Klotor to serve. For this purpose, the handle 12 is to be turned so far that the elastic valve head 8 completely seals against the outer end of the working space 5, whereby the fuel supply to the engine is interrupted.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Fuel pump for internal combustion engines, their The piston at the head controlling the fuel inlet in the cylinder responds to the characteristic the fuel delivery acting throttle gap leaves the during the entire Piston stroke a limited backflow of that located in the working space of the pump Permits fuel, characterized in that the piston (2) is known per se Way is smooth shaft and the throttle gap by an increased play between the piston and the cylinder, which are sealed against the cylinder at the base which is at least over a length corresponding to the full piston stroke (a) extends, with a change in the delivery outlet of the working space (5) the pressure provided with adjustable bias check valve (7) is arranged is.

2. Fuel pump according to claim 1, characterized by a head (8) of the check valve (7) made of elastic material and provided with a flat working surface. Considered publications: German Patent Nos. 490 742, 607 230, 647 442, 711 941, 820 822, 826 669; USA. Patent Nos. 1787 346, 2365752.