NL8103078A - Pomp-inspuitmondstuk-samenstel voor brandstof voor motoren met inwendige verbranding. - Google Patents

Description

' v 8131^7/Ar/rak

Korte aanduiding: Pomp-inspuitmondstuk-samenstel voor brandstof voor motoren met inwendige verbranding.

Door Aanvraagster waden als uitvinders genoemd: André ECOMARD en 5 Philippe PINCHON.

De uitvinding heeft betrekking op een pomp-inspuitmond-stuk-samenstel voor de gelijktijdige dosering en injectie van brandstof in een motor met inwendige verbranding.

10 Doseerpompen voor brandstoffen zijn bekend en bijvoor beeld beschreven in het Britse octrooischrift 139.7^2.

Uit het Amerikaanse octrooischrift 3·131·866 en de mededeling "Simulation of the Cummins Diesel Injection System" van Andrew Rosselli en Pat Badgley aan de Society of Automotive Engineers No. 710·" 15 750 is/êfspuitmondstuk voor brandstof/^estaaiide uit een injectielichaam met een axiale boring, waarvan de bodem voorzien is van tenminste één opening voor verstuiving van de brandstof.

Een toevoerleiding voor brandstof onder druk mondt bij de bodem in deze boring uit en is verbonden met een toevoerkringloop van 20 de brandstof. Een plunjer of vlotternaald is glijdend in deze boring aangebracht tussen een eerste stand of bovenste stand, waarin de plunjer verwijderd is van de bodem van de boring en een tweede of onderste stand van het einde van de injectie, waarin de punt van de plunjer de openingen voor verstuiving van de brandstof afsluit door contact met de bodem van de 25 boring.

De besturing van de verplaatsingen van de plunjer wordt tot stand gebracht door een samenstel van nok, stuitorgaan en tuimelaar tegen de werking van een terugstelveer in.

Bij een dergelijk inspuitmondstuk wordt de per slag ge-30 injecteerde hoeveelheid brandstof geregeld door dosering van de door de toevoerleiding in de boring toegelaten hoeveelheid brandstof. Afhankelijk van de grootte van de te injecteren hoeveelheid brandstof is de boring meer of minder met brandstof gevuld op het moment, waarop de plunjer begint te dalen om de brandstof weg te persen. Hiertoe wordt de toevoeropening 35 naar de injectiepomp met brandstof gevoed onder een druk, die varieert afhankelijk van de stand van het gaspedaal en het toerental van de motor. Aldus varieert de in de boring toegelaten hoeveelheid brandstof afhankelijk van de toevoerdruk en de duur van de doseringsperiode (die omgekeerd evenredig is aan het toerental), hetgeen geleidt heeft tot de benaming ifO "P-T-systeem" (Druk-Tijd). De bezwaren van een dergelijk systeem, zijn 8103078 ï % I 1 1 -2- enerzijds gelegen in de moeilijkheid om de debieten van de verschillende inspuitmondstukken bij een motor met verscheidene cylinders in evenwicht te brengen met het oog op het belang van de calibrering van de toevoer-opening van de brandstof in elk inspuitmondstuk en anderzijds in de wijze 5 van regeling van de injectie, dat wil zeggen een bediening, die uitgevoerd wordt door middel van de voedingsdruk.

Andere injectiesystemen zijn beschreven in de Duitse octrooiaanvrage 2 719 228 en het Franse octrooischrift 1 108 081, die een orgaan van het pomp-type bevatten om het transport van de gedoseerde hoe-10 veelheid brandstof in het gedeelte van de boring van het inspuitmondstuk, waarin de injectie-openingen uitmonden, tot stand te brengen. Bij dergelijke inrichtingen worden gassen in het injectiesysteem toegelaten en varieert het begin van de injectie niet alleen met de voeding tengevolge van de grote samendrukbaarheid van deze gassen, doch kan het begin van de 15 injectie van de brandstof bovendien niet met nauwkeurigheid onderkend worden.

Het probleem van de dosering van de brandstofvoeding wordt volgens de uitvinding opgelost in een inspuitmondstuk van het eerder-beschouwde type door middel van een pomp-inspuitmondstuksamenstel, dat in 2D combinatie: a) een in de plunjer aangebrachte transportleiding, die aan één van zijn uiteinden in verbinding staat met een afvoerleiding voor brandstof, wanneer de plunjer in de bovenste stand is, waarbij deze afvoerleiding uitkomt in de wand van de boring, en aan het tweede uiteinde aan het 25 vrije uiteinde van de plunjer uitmondt, zodat dit uiteinde van de transportleiding niet afgesloten wordt door contact met de bodem van de boring in de tweede stand van de plunjer, b) een doseerring, die de plunjer omgeeft en aangebracht is in een ringvormige kamer van het injectielichaam, waarin de boring uitmondt en de 30 afvoerleiding uitkomt, waarbij deze ring een bovenrand bezit, waarvan tenminste een gedeelte dient voor de besturing van het begin van de injectie door bepaling van de afsluiting van het eerste uiteinde van de transportleiding, wanneer de plunjer de bodem van de boring is genaderd, en 35 c) middelen voor de regeling van de stand van de doseerring bevat.

Volgens een eerste uitvoeringsvorm bestaat de leiding in de lengterichting uit een in de wand van de plunjer aangebrachte groef.

Volgens een andere uitvoeringsvorm bestaat de leiding in de lengterichting uit een axiale doorboring van de plunjer, die door kO twee op verschillende niveaux van de wand van de plunjer gelegen openingen 81 0 3 0 7 8

* V

-3-

» * I

uitmondt.

Volgens een andere uitvoeringsvorm bevat het pomp-in-spuitmondstuk-samenstel een stuitorgaan, dat samenwerkt met een verplaat-singsorgaan voor de plunjer, waarbij dit stuitorgaan glijdend is aange-5 bracht in een cylindervormige uitholling van de vlotternaald, die in verbinding staat met de transportleiding.

Een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvindhg is toegelicht door de tekeningen, waarin:

Fig. 1 het pomp-inspuitmondstuk-samenstel in langsdoor- 10 snede,

Fig. 2 een bovenaanzicht, dat de openingen van de toe-en afvoerleidingen voor de brandstof toont,

Fig. 2A een doorsnede volgens de lijn A-A van Fig. 2,

Fig. 3 een gedeeltelijk beeld van de doseerring, 15 Fig. 3A een vergroot beeld van de wand van deze doseer- ring,

Fig. 4 een dwarsdoorsnede op het in Fig. 1 weergegeven niveau, die de tandstang voor de besturing van de doseerring toont,

De fig. 5 tot en met 8 schematisch de werking van het 20 pomp-inspuitmondstuk-samenstel en

Fig. 9 een andere uitvoeringsvorm van de in de lengterichting verlopende leiding voor de terugvoer van de brandstof toont.

Het weergegeven pomp-inspuitmondstuk-samenstel bevat een injectielichaam 1 met een axiale boring 2, waarvan de bodem of het onder-25 ste uiteinde 3 voorzien is van tenminste één verstuivingsopening *f, waardoor de injectie van de brandstof plaatsvindt, terwijl het bovenste uiteinde van deze boring uitkomt in een ringvormige kamer 5 net een grotere diameter. Een leiding 6, die voorzien is van een antiterugslagklep 7 en verbonden is met een toevoerkringloop voor brandstof onder druk (niet 30 weergegeven) maakt de toevoer van de brandstof in de boring 2 mogelijk, waarin hij uitmondt in 8 nabij de bodem 3 van deze boring. Een afvoer-leiding 9 (Fig. 2A), die verbonden is met een afvoer- of terugvoerkring-loop (niet weergegeven) voor de brandstof naar het reservoir komt uit in kamer 5* 35 Een plunjer-vlotternaald 10 is glijdend aangebracht in de boring 2 tussen een eerste stand (bovenste stand), waarin hij verwijderd is van de bodem 3 van de boring, en een tweede stand (onderste stand), zoals weergegeven in Fig. 1, waarin de plunjer tegen de bodem gedrukt is.

De plunjer 10 bevat een transportleiding 11, die in de kO wand van de plunjer uitmondt door een eerste opening 12 ter hoogte van de 81 03 0 78 β .. .'i -k- kamer 5 en een tweede opening 13 aan het vrije uiteinde van de plunjer, waarbij deze tweede opening 13 bij deze uitvoeringsvorm van de uitvinding afgesloten wordt door contact met de bodem van de boring in de laagste stand van de plunjer (einde van de injectie).

5 Deze inrichting is zodanig geconstrueerd, dat een be paalde hoeveelheid brandstof door de openingen geïnjecteerd kan worden. Deze injectie vindt plaats door verplaatsing van de plunjer naar beneden onder invloed van een nok 1*f, die geroteerd wordt door de motor, en tegen de werking van een terugstelveer 15 in.

10 Deze veer 15 bevindt zich tussen een ringvormige schou der 16 van de plunjer 10 en een steunring 17, die tegen de bodem 18 van de kamer 5 drukt door middel van een ringvormig tussenstuk 19 en een doseer-ring 20, die roterend om de plunjer 10 is aangebracht, doch waarvan de axiale verplaatsing ten opzichte van het injectielichaam 1 aldus verhin-15 derd wordt.

Tenminste een gedeelte van de bovenrand van de ring 20 vormt een helling 21, die een hoek vormt met de as van de plunjer 10 (Fig. 3 en 3A), Deze helling bestuurt het begin van de injectie door afsluiting van de opening 12 van de leiding 11 wanneer de plunjer 10 de bodem 3 van 20 de boring nadert.

De rotatie van de plunjer 10 rond zijn as wordt verhinderd door organen, die bijvoorbeeld een pal kunnen bevatten, die in een evenwijdig aan deze as lopende groef dringt, waarbij de pal bijvoorbeeld gedragen wordt door het injectielichaam 1 en de groef aangebracht is in 25 de wand van de plunjer, of omgekeerd.

Bij de in Fig. 1 toegelichte uitvoeringsvorm bestaan de organen, die de rotatie van de plunjer 10 rond zijn as verhinderen, uit leigroeven 22, die respektievelijk aangebracht zijn in de wand van de plunjer 10 in het bovenste gedeelte ervan en in een deksel 23, dat beves-30 tigd is op het bovenste gedeelte van het injectielichaam 1.

Middelen voor de regeling van de relatieve hoekinstel-ling van de doseerring 20 en de opening 12 van de plunjer maken het mogelijk om de bij elke heen en weer gaande beweging van de plunjer geïnjecteerde hoeveelheid brandstof te regelen.

35 Deze middelen, die een door het gaspedaal van de motor bestuurd overbrengstangwerk kunnen bevatten, kunnen evenals in het in de figuren 1, 3 en h weergegeven voorbeeld een tandstang 2k omvatten, die met de tanden 2ba aan de omtrek van de ring 20 samenwerken· “ Volgens de uitvinding kan tevens gebruik gemaakt worden kO van middelen voor de regeling van de relatieve hoekinstelling van de 81 03 0 78

. - . L· V

-5- doseerring en de plunjer-vlottemaald, die de ring in het lichaam van de inrichting vasthouden en voor de regeling van de rotatie van de plunjer-vlotternaald om zijn as zorgen.

De werking van dit pomp-inspuitmondstuk-samenstel is 5 schematisch toegelicht in de figuren 5 tot en met 8, waarbij alle ruimten of leidingen -van de inrichting gevuld zijn met brandstof.

Tijdens de stijging van de plunjer vanuit de in Fig. 5 weergegeven stand heeft eerst een pompeffect van de brandstof plaats, zolang de afvoeropening 12 afgesloten is door de wand van de ring 20, waar-10 na de vulling van de bodem van de boring 2 met brandstof doorgaat onder invloed van de toevoerdruk, die in leiding 6 heerst, tot aan het bovenste dode punt van de plunjer 10 (weergegeven in Fig. 6). De totale hoeveelheid van het tussen het uiteinde van de plunjer en de bodem van de boring begrensde volume is dan uitsluitend met brandstof gevuld.

15 In deze stand van de plunjer bevindt de opening 12 zich boven de helling 21 en is de bodem van de boring 2 gevuld met brandstof, die van de van een antiterugslagklep 7 voorziene leiding 6 tot in het brandstofreservoir (niet weergegeven) kan stromen door de leiding 11 van de vlotternaald en de met het reservoir verbonden terugvoerleiding 9· Deze 20 stroming zet zich voort, zolang de opening 12 niet afgesloten wordt door de doseerring.

In de in Fig. 7 weergegeven stand van de plunjer 10 is de opening 12 van leiding 11 de helling 21 in zijn dalende beweging gepasseerd en wordt deze opening afgesloten door de binnenwand van de doseer-25 ring 20. De brandstof kan dan niet meer door de t erugvo er 1 ei ding 9 stromen. Wanneer de plunjer zijn beweging naar de bodem 5 van de boring 2 voortzet, wordt de brandstof onder druk door de verstuivingsopeningen k geperst.

Het is gemakkelijk te begrijpen, dat de samenwerking van de helling 21 en de opening 12 enerzijds de dosering van de hoeveelheid brandstof, die op-30 gesloten blijft in de bodem van de boring, en anderzijds het begin van de injectie van deze brandstof door de openingen k bepaalt.· «

De injectie eindigt wanneer de openingen k afgesloten worden door de punt van de plunjer in de in Fig. 8 weergegeven stand.

Wanneer de rotatie van de nok 1*f voortgaat, wordt de 35 plunjer 10 door de veer 15 omhoog bewogen en wordt de bodem van de boring 2 opnieuw gevuld met brandstof en begint de eerderbeschreven cyclus opnieuw.

Door de schuine stand van de helling 21 ten opzichte van de as van de plunjer 10 kan men de duur van de afsluiting van de opening 12 door de binnenwand van de ring 20 laten variëren, dat wil zeggen de bij kO elke cyclus geïnjecteerde hoeveelheid brandstof door rotatie van de ring 81 0 3 0 7 8 » ^ -6- 20 rond zijn as door middel van de tandstang 2k doseren·

Ten opzichte van het in de inleiding beschreven injectie-systeem van Cummins, waarbij de dosering uitgevoerd wordt door middel van de verandering van de toevoerdruk van de brandstof, is het pomp-inspuit-5 mondstuk-samenstel volgens de uitvinding een systeem,, waarbij de dosering mechanisch uitgevoerd wordt onafhankelijk van de waarde van de toevoerdruk, waardoor een bepaald aantal voordelen worden verkregen, waaronder: - het in evenwicht brengen van de debieten van de verschillende inspuit-mondstukken bij een motor met verscheidene cylinders wordt beter uitge- 10 voerd op het gehele werkgebied van de motor (toerental-belasting), - regeling van het debiet door inwerking op een tandstang, dat wil zeggen onder toepassing van een gebruikelijke regelingsmethode bij injectiepompen.

Daarnaast is dit besturingssyteem door de doseerring 20 15 geïntegreerd met het pomp-inspuitmondstuk-samenstel en zijn de relatieve verplaatsingen van het besturingsorgaan ten opzichte van de plunjer 10 beperkt tot degene, die noodzakelijk zijn voor de eigenlijke doserings-funktie (hetgeen in het bijzonder voordelig kan zijn voor de injectie van grote hoeveelheden brandstof)· 20 Het is tevens mogelijk om bij een variant op de in voorbeeld I toegelicht uitvoeringsvorm de dosering van de brandstof tot stand te brengen door rotatie vancfe plunjer 10, waarbij de van de schuine helling 21 voorziene ring 20 op zijn plaats blijft ten opzichte van het lichaam van het inspuitmondstuk.

25 Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding (niet weergegeven), waarbij de bovenrand van de doseerring 20 al dan niet een schuine helling vormt, wordt de besturing van de dosering uitgevoerd door axiale verplaatsing van de ring 20 langs de plunjer 10 ten opzichte van het lichaam van het inspuitmondstuk onder invloed van regelorganen, 30 waarvan de uitvoering binnen het bereik van een deskundige ligt.

Bij het in Fig. 1 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld bestaat de transportleiding 11 uit een in hoofdzaak axiaal kanaal in de plunjer 10·

Volgens een andere uitvoeringsvorm bestaat de axiale 35 leiding uit een in de lengterichting in de plunjer aangebrachte groef 11a, die uitmondt aan het vrije uiteinde van de plunjer.

Vanzelfsprekend kan binnen het kader der uitvinding de rechte groef 11a vervangen worden door een spiraalvormige groef.

Bij alle uitvoeringsvormen zal het onderste uiteinde van ^0 de transportleiding bij voorkeur, doch niet uitsluitend zodanig geplaatst 81 0 3 0 7 8 -7- zijn, dat de brandstof circuleert van de toevoerleiding 6 naar de transportleiding 11 onder spoelen van tenminste een gedeelte van de ruimte die begrensd is tussen de bodem van de boring 3 en het vrije uiteinde van de plunjer 10.

5 Zoals weergegeven in Fig. 1 bevat het pomp-inspuitmond- stuksamenstel in het bovenste gedeelte een stuitorgaan 25, dat glijdend aangebracht is in een axiale cylindervormige uitholling 26 van de plunjer, waarbij de bodem van deze uitholling in verbinding staat met de in de plunjer 10 aangebrachte leiding 11 voor brandstof.

10 Een op het stuitorgaan 25 aangebrachte ringvormige pak king 27 zorgt voor de afdichting.

Deze opstelling maakt het mog&ijk om de bezwaren te vermijden, die voort zouden vloeien uit een dubbele mechanische belasting: de eerste van de nok aan de top van de plunjer 10 en de tweede van de punt 15 van de plunjer tegen de bodem 3 van de boring 2 in de in Fig. 1 en 7 weergegeven eindstand.

Deze dubbele belasting kan namelijk leiden tot een gebrekkige werking van de inrichting op grond van de twee volgende punten: - gevaar voor ontsnappen van de brandstof door de openingen na het einde 20 van de injectie, wanneer de punt van de plunjer 10 niet met een voldoende grote kracht tegen de zitting 3 gedrukt wordt, - gevaar voor beschadiging van de punt van de plunjer en/of de zitting 3, wanneer de kracht, waarmee de plunjer tegen de zitting gedrukt wordt, te groot is.

25 Dit bezwaar wordt onderdrukt door de opstelling, waar bij de brandstof onder druk toegepast wordt om de axiale spelingen tengevolge van fabrikagetoleranties, slijtage en verschillen in thermische uitzetting te compenseren, waarbij de brandstof onder druk een vloeibaar stuitorgaan vormt.

30 De speling e1 (Fig. 1) zal ongeveer enkele tienden millimeters bedragen.

De speling zal tenminste gelijk zijn aan e^, doch niet te groot om het dode volume van de brandstof niet te groot te maken.

35 ko 81 03 0 78

Claims (10)

1. Pomp-inspuitmondstuk-samenstel voor brandstof voor motoren met inwendige verbranding, omvattende een injectielichaam met een 5 axiale boring, waarvan de bodem voorzien is van tenminste één opening voor verstuiving van de brandstof, tenminste één toevoerleiding voor brandstof, die nabij de bodem in de boring uitkomt, een plunjer-vlotternaald, die glijdend aangebracht is in de boring tussen een eerste stand, waarin de plunjer verwijderd is van de bodem van de boring en een tweede stand of 10 injectie-eindstand, waarin de punt van de plunjer de verstuivingsopeningen afsluit, waarbij het pomp-inspuitmondstuk-samenstel middelen voor de dosering van de door de verstuivingsopening geïnjecteerde hoeveelheid bevat, welke doseringsmiddelen een in de plunjer-vlotternaald aangebrachte transportleiding omvatten, die met een eerste uiteinde in verbinding staat 15 met een afvoerleiding voor de brandstof, wanneer de plunjer-vlotternaald zich in zijn eerste stand bevindt, welke afvoerleiding uitkomt in de wand van de axiale boring, een doseerring, die de plunjer omgeeft en aangebracht is in een ringvormige kamer van het injectielichaam, waarin de boring uitmondt en de afvoerleiding uitkomt, waarbij deze ring een bovenrand bezit, 20 waarvan tenminste een gedeelte samenwerkt met het eerste uiteinde van de transportleiding ter regeling van de dosering van de brandstof, en middelen voor de regeling van de stand van de ring in het injectielichaam, met het kenmerk, dat de transportleiding aan zijn tweede uiteinde uitmondt bij het vrije uiteinde van cfe plunjer-vlotternaald, terwijl 25 het gedeelte van cfe bovenrand van de doseerring het begin van de injectie door afsluiting van het eerste uiteinde van de transportleiding bepaalt.

2. Pomp-inspuitmondstuk-samenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gedeelte van de bovenrand van de doseerring een helling vormt, die een hoek maakt met de as van de plunjer 30 en de relatieve hoekinstelling van de ring en de plunjer door de middelen voor de regeling van de stand van de ring geregeld kan worden.

3. Pomp-inspuitmondstuk-samenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen voor de regeling van de stand van de ring een axiale verplaatsing van de doseerring ten opzichte van het 35 injectielichaam besturen.

4. Pomp-inspuitmondstuk-samenstel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het tenminste één orgaan bevat, dat de rotatie van de plunjer ten opzichte van het injectielichaam verhindert.

5· Pomp-inspuitmondstuk-samenstel volgens conclusie *t0 met het kenmerk, dat het orgaan bestaat uit een stel leigroeven. 8103078 -9-

6. Pomp-inspuitmondstuk-samenstel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de middelen voor de regeling van de relatieve hoekinstelling van de ring en de plunjer een tandstang omvatten, die samenwerkt met de randen langs de omtrek van de ring· 5

7· Pomp-inspuitmondstuk-samenstel volgens één der voorgaan de conclusies, dat een met een verplaatsingsorgaan van de plunjer samenwerkend stuitorgaan bevat, met het kenmerk, dat het stuit orgaan glijdend aangebracht is in een axiale cylindervorraige uitholling van de plunjer, die in verbinding staat met de afvoerleiding voor de brandstof.

8. Pomp-inspuitmondstuk-samenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de transportleiding een axiale leiding in de plunjer is.

9. Pomp-inspuitmondstuk-samenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de transportleiding een in de wand van 15 de plunjer aangebrachte groef is.

10. Pomp-inspuitmondstuk-samenstel volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de groef tenminste één axiale component bezit. 20 8103078