BR102020025184A2

BR102020025184A2 - Válvula para a dosagem de um fluido, em particular, válvula de injeção de combustível

Info

Publication number: BR102020025184A2
Application number: BR102020025184-8A
Authority: BR
Inventors: Ralf Kromer; Tobias KELLER; Andreas Glaser
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-09-08
Also published as: CN112983706A; DE102019219628A1

Abstract

válvula para a dosagem de um fluido, em particular,válvula de injeção de combustível. a presente invenção refere-se a uma válvula, em particular, a uma válvula de injeção de combustível que se caracteriza pelo fato de que ela apresenta componentes da válvula expostos a uma estabilidade de temperatura melhorada na faixa de altas temperaturas. a válvula de injeção de combustível (1) compreende um atuador (15) excitável para o acionamento de um corpo de fechamento da válvula (12) que juntamente com uma superfície de assento da válvula (14) formada em um corpo de assento da válvula (13) forma um assento de vedação, e aberturas de injeção (4), que são formadas a jusante da superfície de assento da válvula (14). além disso, a válvula possui um suporte de assento da válvula (10) que recebe o corpo de assento da válvula (13), formando uma parte da carcaça da válvula (22) e ligado com o corpo de assento da válvula (13). o suporte de assento da válvula (10) constituído de um material metálico, e o corpo de assento da válvula (13) constituído de um material cerâmico estão ligados fixamente entre si indiretamente através de uma luva de aperto (30). a válvula de injeção de combustível é apropriada especialmente para a injeção direta de combustível em uma câmara de combustão de uma máquina de combustão interna de mistura comprimida com ignição externa.

Description

VÁLVULA PARA A DOSAGEM DE UM FLUIDO, EM PARTICULAR, VÁLVULA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL

Estado da técnica

[0001] A invenção parte de uma válvula para a dosagem de um fluido, em particular, de uma válvula de injeção de combustível de acordo com o gênero da reivindicação principal.

[0002] Na figura 1 é mostrado a título de exemplo um dispositivo de injeção de combustível conhecido do estado da técnica, no qual está prevista uma válvula de injeção de combustível montada em um furo de recepção de um cabeçote do cilindro de uma máquina de combustão interna. O dispositivo de injeção de combustível é apropriado, em particular, para o uso em sistemas de injeção de combustível de máquinas de combustão interna de mistura comprimida com ignição externa. A válvula apresenta uma carcaça da válvula, que compreende, entre outras coisas, um suporte de assento da válvula que recebe um corpo de assento da válvula e ligado fixamente com o corpo de assento da válvula. Os dois componentes estão ligados fixamente entre si por meio de um cordão de solda. No estado montado, o corpo de assento da válvula encosta em um ressalto de encosto do suporte de assento da válvula, razão pela qual na circunferência externa dos dois componentes permanece entre eles uma fenda anelar radial (por exemplo, documento de patente alemão DE 10 2005 052 255 A1).

[0003] Do documento de patente alemão DE 10 2005 061 424 A1 já é conhecida uma válvula de injeção de combustível que possui um circuito magnético com um núcleo, com uma bobina magnética e um induzido, bem como com uma agulha da válvula móvel que apresenta um corpo de fechamento da válvula, que atua em conjunto com um assento da válvula fixo. O assento da válvula é moldado em um corpo de assento da válvula, sendo que, o corpo de assento da válvula está ligado fixamente com um suporte de assento da válvula, no qual está colocado o corpo de assento da válvula. O corpo de assento da válvula é fabricado e um material cerâmico e apresenta em sua circunferência externa uma estrutura semelhante a dentes de serra para estabelecer a ligação firme com o suporte de assento da válvula fabricado de um material sintético. Entre os dois parceiros componentes, a esse respeito é realizada uma ligação de prensa de plástico-cerâmica. A estrutura semelhante a dentes de serra do componente de cerâmica do corpo de assento da válvula penetra no material sintético do suporte de assento da válvula e o material sintético relaxa em seguida.

Vantagens da invenção

[0004] A válvula de acordo com a invenção, para a dosagem de um fluido com as características marcantes da reivindicação 1, tem a vantagem de uma estabilidade de temperatura melhorada na faixa dos componentes da válvula expostos a altas temperaturas. No caso de válvulas de injeção de combustível trata-se de modo correspondente de corpos de assento da válvula voltados para a câmara de combustão. Em sua extremidade da válvula no lado de injeção, que devido à proximidade imediata da câmara de combustão, na execução da válvula como válvula de injeção de combustível de injeção direta, é influenciada pela atmosfera agressiva da câmara de combustão, a válvula possui de forma vantajosa uma alta resistência aos produtos químicos. De acordo com a invenção um suporte de assento da válvula pertencente à carcaça da válvula, e o corpo de assento da válvula são ligados fixamente entre si apenas indiretamente através de uma luva de aperto.

[0005] Por meio das medidas apresentadas nas reivindicações subordinadas são possíveis aperfeiçoamentos e melhorias vantajosos da válvula indicada na reivindicação 1.

[0006] É particularmente vantajoso fabricar o corpo de assento da válvula de um material cerâmico, a fim de obter a estabilidade de temperatura aspirada melhorada na faixa dos componentes da válvula expostos a altas temperaturas. A título de exemplo é mencionada a cerâmica Ceramaseal ® como material apropriado para o corpo de assento da válvula. Do mesmo modo são concebíveis cerâmicas alternativas.

[0007] É particularmente vantajoso prever pelo menos parcialmente uma área passando conicamente no lado frontal inferior do suporte de assento da válvula, com a qual um lado frontal superior arredondado do corpo de assento da válvula atua em conjunto para um apoio cardânico. Dessa forma o corpo de assento da válvula pode ser centrado e alinhado em relação ao suporte de assento da válvula. As características de design do apoio cardânico também podem ser realizadas do mesmo modo respectivamente no outro componente.

[0008] A fim de pressionar o corpo de assento da válvula vedando contra o suporte metálico de assento da válvula, de forma vantajosa na circunferência externa da luva de aperto estão localizados um ou vários cordões de solda de contração ou cordões de solda de tração, por exemplo, contínuos. Através dos cordões de solda de contração a estrutura da junta nessas áreas da luva de aperto pode ser alterada, de tal modo que o material é ligeiramente comprimido, e o comprimento do componente da luva de aperto é reduzido.

[0009] De forma vantajosa, o suporte de assento da válvula e a luva de aperto estão ligados fixamente entre si em sua área de sobreposição por meio de um cordão de solda, que resulta, uma vez que a luva de aperto tem uma dilatação axial maior do que a extensão axial do corpo de assento da válvula. Dessa forma vem a ocorrer a fixação indireta do corpo de assento da válvula não soldável no suporte de assento da válvula.

Desenho

[0010] Exemplos de execução da invenção estão representados de modo simplificado no desenho e serão esclarecidos em mais detalhes na descrição a seguir. É mostrado:
na Fig. 1, um corte esquemático através da válvula de injeção de combustível em uma forma de execução conhecida com um corpo de assento da válvula na extremidade da válvula a jusante, que apresenta aberturas de injeção,
na Fig. 2, a extremidade da válvula no lado a jusante em um primeiro exemplo de execução como recorte II da Fig. 1 em uma representação ampliada,
na Fig. 3, a extremidade da válvula no lado a jusante em um segundo exemplo de execução como recorte II da Fig. 1 em uma representação ampliada,
na Fig. 4, o recorte designado com IV na Fig. 3 em uma representação ampliada,
na Fig. 5, a extremidade da válvula no lado a jusante em um terceiro exemplo de execução como recorte II da Fig. 1 em uma representação ampliada e
na Fig. 6, o recorte designado com VI na Fig. 5 em uma representação ampliada.

Descrição dos Exemplos de Execução

[0011] Um exemplo conhecido de uma válvula de injeção de combustível 1 representado na figura 1 é executado na forma de uma válvula de injeção de combustível 1 para sistemas de injeção de combustível de máquinas de combustão interna de mistura comprimida com ignição externa. A válvula de injeção de combustível 1 é apropriada, em particular, para a injeção direta de combustível em uma câmara de combustão 25, não representada em mais detalhes, de uma máquina de combustão interna. Em geral a invenção pode ser usada em válvulas para a dosagem de um fluido.

[0012] A válvula de injeção de combustível 1 está montada em um furo de recepção 20 de um cabeçote do cilindro 9, com uma extremidade a jusante. Um anel de vedação 2, em particular, feito de Teflon ® providencia uma vedação ótima da válvula de injeção de combustível 1 em relação à parede do furo de recepção 20 do cabeçote do cilindro 9.

[0013] Em sua extremidade 3 no lado de entrada a válvula de injeção de combustível 1 apresenta uma ligação de encaixe para uma linha de distribuição de combustível não mostrada, que está vedada por um anel de vedação 5 entre um bocal de conexão da linha de distribuição de combustível e uma conexão de entrada 7 da válvula de injeção de combustível 1. A válvula de injeção de combustível 1 dispõe de um conector elétrico 8 para o contato elétrico para o acionamento da válvula de injeção de combustível 1.

[0014] Entre uma carcaça da válvula 22 e um ressalto de apoio 23 do furo de recepção 20, que passa, por exemplo, perpendicular à extensão longitudinal do furo de recepção 20 está colocado um elemento de desacoplamento 24, o qual serve para a compensação de tolerâncias de produção e de montagem, e assegura um apoio isento de força transversal também no caso de ligeira posição torta da válvula de injeção de combustível 1. Além disso, com isso ocorre um desacoplamento de ruído otimizado. O elemento de desacoplamento 24 está seguro, por exemplo, por meio de uma arruela de pressão 39.

[0015] Entre outras coisas, a carcaça da válvula 22 da válvula de injeção de combustível 1 é formada pela conexão de entrada 7, mas também por um corpo do bocal 10, no qual está disposta uma agulha da válvula 11. A agulha da válvula 11 está em ligação efetiva com um corpo de fechamento da válvula 12, por exemplo, em forma de esfera, o qual atua em conjunto com uma superfície de assento da válvula 14 disposta em um corpo de assento da válvula 13 para formar um assento de vedação. No exemplo de execução, no caso da válvula de injeção de combustível 1 se trata de uma válvula de injeção de combustível 1 se abrindo para dentro, a qual dispõe de pelo menos uma abertura de injeção 4, tipicamente, porém, apresenta pelo menos duas aberturas de injeção 4. No entanto, de forma ideal a válvula de injeção de combustível 1 é executada como válvula de injeção de vários furos, e por isso tem entre quatro e trinta aberturas de injeção 4.

[0016] Como acionamento é usado, por exemplo, um circuito eletromagnético, que compreende uma bobina magnética 15 como atua-dor, a qual está encapsulada em uma carcaça da bobina e está enrolada em um suporte da bobina, que circunda um polo interno 16. Além disso, ao circuito eletromagnético pertence um induzido 17, que está disposto na agulha da válvula 11. No estado de repouso da válvula de injeção de combustível 1 o induzido 17 é admitido por uma mola de reajuste 18 contra sua direção do curso, de tal modo que o corpo de fechamento da válvula 12 é mantido na superfície de assento da válvula 14 em contato mais vedante. Quando a bobina magnética 15 é excitada, essa bobina forma um campo magnético, que movimenta o induzido 17 na direção do curso contra a força de mola da mola de reajuste 18. Do mesmo modo, o induzido 17 arrasta a agulha da válvula 11 na direção do curso. O corpo de fechamento da válvula 12 que está em ligação com a agulha da válvula 11 levanta da superfície de assento da válvula 14, e o combustível é injetado através das aberturas de injeção 4.

[0017] Se a corrente a bobina for desligada, o induzido 17 cai do polo interno 16 após a redução suficiente do campo magnético pela pressão da mola de reajuste 18, razão pela qual a agulha da válvula 11 se movimenta contra a direção do curso. Desse modo o corpo de fechamento da válvula 12 assenta sobre a superfície de assento da válvula 14 e a válvula de injeção de combustível 1 é fechada.

[0018] No caso dessa forma de execução do dispositivo de injeção de combustível se trata de um sistema para a injeção direta de gasolina com válvulas de injeção de combustível 1, as quais, como mostrado, podem ser operadas com um atuador eletromagnético, mas também com piezo-atuadores e podem ser usadas, por exemplo, em um sistema de pressão constante.

[0019] No caso do corpo do bocal 10 se trata de um componente da válvula, que também pode ser designado como suporte de assento da válvula, uma vez que ele recebe o corpo de assento da válvula 13. A figura 2 mostra a extremidade da válvula no lado a jusante como recorte II da Fig. 1, em uma representação ampliada, sem dúvida em uma primeira forma de execução de acordo com a invenção. De forma vantajosa o corpo de assento da válvula 13 é fabricado de um material cerâmico. Em válvulas relativamente conhecidas os corpos de assento da válvula 13 são fabricados de materiais metálicos como aço inoxidável. No caso de altas temperaturas de pico da válvula, a resistência de materiais metálicos desse tipo é reduzida, de tal modo que deve ser dada atenção específica ao cumprimento de limites superiores de temperatura nesses componentes quando eles são usados. Por isso, como material estável a alta temperatura deve ser usado um material cerâmico para corpos de assento da válvula 13. Além disso, a válvula possui, de forma vantajosa uma resistência aos produtos químicos em sua extremidade da válvula exposta à atmosfera da câmara de combustão.

[0020] Uma vez que como parte da carcaça da válvula 22, além disso, como em válvulas desse tipo o suporte de assento da válvula 10 usualmente deve ser constituído de um material metálico, o suporte de assento da válvula 10 e o corpo de assento da válvula 13 não podem ser ligados fixamente entre si. Por isso, de acordo com a invenção o suporte de assento da válvula 10 e o corpo de assento da válvula 13 são ligados indiretamente entre si, e certamente com uma luva de aperto 30. No caso de uma luva de aperto 30 se trata de um componente em forma de luva, que em sua extremidade inferior apresenta uma área de fundo 31 dobrada em ângulo em torno de cerca de 90°. A área de fundo 31 possui uma grande abertura, que é penetrada parcialmente pelo corpo de assento da válvula 13. A área de fundo 31 restante representa, assim, um colar anular que engata sob um ressalto de apoio 32 do corpo de assento da válvula 13 e, com isso, recebe o corpo de assento da válvula 13. O corpo de assento da válvula 13 é levado pendurado na luva de aperto 30 até o encosto em um lado frontal inferior 33 plano do suporte de assento da válvula 10 e então é seguro. A segurança ocorre, por exemplo, por meio de um cordão de solda 34 contínuo entre o suporte de assento da válvula 10 e a luva de aperto 30 metálica na área de sobreposição, uma vez que a luva de aperto 30 possui uma dilatação axial maior do que a extensão axial do corpo de assento da válvula 13.

[0021] A fim de comprimir o corpo de assento da válvula 13 vedando contra o suporte de assento da válvula 10, na circunferência externa da luva de aperto 30 estão localizados um ou vários cordões de solda de contração ou cordões de solda de tração 38, por exemplo, contínuos. Através dos cordões de solda de contração 38 a estrutura da junta nessas áreas da luva de aperto 30 pode ser alterada, de tal modo que o material é ligeiramente comprimido e o comprimento do componente da luva de aperto 30 é reduzido. A compressão axial obtida dessa forma na área de encosto do corpo de assento da válvula 13 e do suporte de assento da válvula 10 precisa ser projetada, de tal modo que a ligação de compressão corpo de assento da válvula 13 para o suporte de assento da válvula 10 veda contra a pressão hidráulica do sistema de, por exemplo, 500 bar.

[0022] Na figura 3 é mostrada a extremidade da válvula no lado a jusante em um segundo exemplo de execução como recorte II da Fig. 1 em uma representação ampliada. Essa forma de execução diferen-cia-se em particular, do exemplo mostrado na figura 2 pelo fato de que o lado frontal inferior 33 do suporte de assento da válvula 10 não é executado plano. Pelo contrário, o lado frontal 33 do suporte de assento da válvula 10, voltado para o corpo de assento da válvula 13 possui uma geometria escalonada. Iniciando desde radialmente externo, o lado frontal 33 passa através de uma determinada seção plana, em angulo reto em relação ao eixo longitudinal do suporte de assento da válvula 10, e passa então para radialmente interno em uma área 35 que passa conicamente, a qual se afunila radialmente para dentro voltado para o corpo de assento da válvula 13. A área 35 do lado frontal 33 do suporte de assento da válvula 10, que passa conicamente atua em conjunto com um lado frontal superior 36 arredondado do corpo de assento da válvula 13 para um apoio cardânico. Dessa forma o corpo de assento da válvula 13 pode ser centrado e alinhado em relação ao suporte de assento da válvula 10. Só depois do alinhamento exato do corpo de assento da válvula 13 e do suporte de assento da válvula 10 um em relação ao outro ocorre a segurança por meio do cordão de solda 34 entre o suporte de assento da válvula 10 e a luva de aperto 30. No caso desse projeto de vedação externa, do mesmo modo, um ou mais cordões de solda de tração 38, por exemplo, contínuos podem ser feitos na circunferência externa da luva de aperto 30, em torno de uma compressão axial na área de encosto de corpo de assento da válvula 13 e suporte de assento da válvula 10, e com isso realizar a vedação necessária. A figura 4 mostra o recorte designado com IV na figura 3 em uma representação ampliada, para a ilustração do apoio cardânico.

[0023] Na figura 5 é mostrada a extremidade da válvula no lado a jusante em um terceiro exemplo de execução como recorte II da Fig. 1 em uma representação ampliada. Essa forma de execução diferencia-se em particular, do exemplo mostrado na figura 3 pelo fato de que o lado frontal inferior 33 do suporte de assento da válvula 10 nas áreas parciais é executado plano invertido, mas do mesmo modo não contínuo. Pelo contrário, o lado frontal 33 do suporte de assento da válvula 10, voltado para o corpo de assento da válvula 13, por sua vez possui uma geometria escalonada. Iniciando desde radialmente externo, o lado frontal 33 possui uma área 35 que passa conicamente radialmente interna, a qual então passa adiante para radialmente interna para uma seção em angulo reto em relação ao eixo longitudinal do suporte de assento da válvula 10. A área 35 que passa conicamente reduz-se radialmente para dentro, afastada do corpo de assento da válvula 13. A área 35 que passa conicamente do lado frontal 33 do suporte de assento da válvula 10, de forma análoga como no exemplo das figuras 3 e 4 atuam em conjunto com o lado frontal superior 36 arredondado do corpo de assento da válvula 13 para um apoio cardânico. Dessa forma, o corpo de assento da válvula 13 pode ser centrado e alinhado em relação ao suporte de assento da válvula 10. Só depois do alinhamento exato do corpo de assento da válvula 13 e do suporte de assento da válvula 10 um em relação ao outro ocorre a segurança por meio do cordão de solda 34 entre o suporte de assento da válvula 10 e a luva de aperto 30. No caso desse projeto de vedação interna, do mesmo modo, um ou mais cordões de solda de tração 38, por exemplo, contínuos podem ser feitos na circunferência externa da luva de aperto 30, em torno de uma compressão axial na área de encosto de corpo de assento da válvula 13 e suporte de assento da válvula 10, e com isso realizar a vedação necessária. A figura 6 mostra o recorte designado com VI na figura 5 em uma representação ampliada, para a ilustração do apoio cardânico.

[0024] Como mostrado, as áreas cônicas 35 também podem terminar respectivamente chanfradas. Do mesmo modo também é concebível prever o lado frontal 33 através de toda sua extensão radial como área 35 que passa conicamente sem seções planas.
Todas as características de projeto descritas acima relacionadas à geometria do apoio cardânico entre o corpo de assento da válvula 13 e o suporte de assento da válvula 10 também podem ser implementadas exatamente ao contrário no respectivamente outro componente, sem que nesse caso, a função desejada não fosse garantida.

Claims

Válvula para a dosagem de um fluido, em particular, válvula de injeção de combustível (1) em particular, para a injeção direta de combustível em uma câmara de combustão para sistemas de injeção de combustível de máquinas de combustão interna, com um atua-dor (15) excitável, para o acionamento de um corpo de fechamento da válvula (12), que junto com uma superfície de assento da válvula (14) formada em um corpo de assento da válvula (13) forma um assento de vedação, e com pelo menos uma abertura de injeção (4), que é formada a jusante da superfície de assento da válvula (14) e com um suporte de assento da válvula (10) que recebe o corpo de assento da válvula (13), formando uma parte da carcaça da válvula (22) e ligado com o corpo de assento da válvula (13), caracterizada pelo fato de que o suporte de assento da válvula (10) e o corpo de assento da válvula (13) estão ligados fixamente entre si, indiretamente através de uma luva de aperto (30).
Válvula de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o corpo de assento da válvula (13) é fabricado de um material cerâmico, e o suporte de assento da válvula (10) e a luva de aperto (30) são fabricados respectivamente de um material metálico.
Válvula de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a luva de aperto (30) é um componente em forma de luva, que em sua extremidade inferior apresenta uma área de fundo (31) dobrada em ângulo de cerca de 90°, com a qual ela agarra por baixo um ressalto de apoio (32) do corpo de assento da válvula (13) e com isso recebe o corpo de assento da válvula (13).
Válvula de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o corpo de assento da válvula (13) é colocado em contato com o suporte de assento da válvula (10) em um lado frontal inferior (33) plano.
Válvula de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que pelo menos parcialmente está prevista uma área passando conicamente (35) no lado frontal inferior (33) do suporte de assento da válvula (10), com a qual um lado frontal superior (36) arredondado do corpo de assento da válvula (13) atua em conjunto para um apoio cardânico.
Válvula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que uma seção passando plana se conecta ou radialmente interna ou radialmente externa na área que passa conicamente (35) do lado frontal inferior (33) do suporte de assento da válvula (10).
Válvula de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que a área cônica (35) termina chanfrada.
Válvula de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a luva de aperto (30) possui uma dilatação axial maior do que a extensão axial do corpo de assento da válvula (13).
Válvula de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o suporte de assento da válvula (10) e a luva de aperto (30) estão ligados fixamente entre si por meio de um cordão de solda (34) em sua área de sobreposição.
Válvula de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que na circunferência externa da luva de aperto (30) estão localizados um ou vários cordões de solda de contração (38), de preferência, contínuos através dos quais o comprimento do componente da luva de aperto (30) pode ser reduzido.