CS9100171A2 - Fuel injection mechanism for internal combustion engine - Google Patents

Description

1

Zdokonaloni—trycok pp& \/střikovac S vnitrním s 471-91

Oblast techniky

Tento vynález se týká ventilu, který řídí trysku pro vstřikováni paliva do motoru s vnitřním spalováním. Termínem "motor s vnitřním spalováním" jsou v tomto popisu míněny motory mající přerušovaný spalovací cyklus, jako je pístový nebo rotační motor, a nejsou jím míněny motory s nepřetržitým spalováním jako turbíny.

Charakteristické vlastnosti rozstřiku paliva přiváděného tryskou do motoru s vnitřním spalováním, tak jako přímo do spalovací komory, mají rozhodující vliv na účinnost hoření paliva, která zpětně ovlivňuje stálost výkonu motoru, účinnost motorového paliva a složení motorových výfukových plynů. K optimalizaci těchto vlivů, zvláště u zážehových motorů, žádoucí charakteristiky modelu rozstřiku paliva, které vytéká z trysky, zahrnují velikost malých kapiček paliva, (kapalná paliva) řízenou geometrii a pronikavost rozstřiku paliva, a alespoň při nízkých výkonech motoru, poměrně ovládnutý a rovnoměrně rozložený zápalný oblak výbušné směsi paliva v blízkosti zapalovací svíčky.

Dosavadní stav techniky Některé známé vstřikovací trysky, používané pro dodávání paliva přímo do spalovací komory motoru, jsou typu talířovéhoventilu, který dodává palivo ve íořmě válcového nebo rozbíhavého kuželového rozstřiku. Druh tvaru palivového rozstřiku je závislý na mnoha faktorech, které zahrnují geometrii sedla a ventilu 2 tvořících trysku, a hlavně plochu sedla a ventilu v bezprostřední blízkosti dosedací plochy, kde sedlo a ventil jsou neprodyšně spojeny, když je tryska uzavřena. Geometrie trysky je jednou vybrána tak, aby bylo dosaženo požadovaného výkonu, poměrně malé odchylky z této geometrie mohou významě zmenšit požadovaný výkon.

Zvláště uchyceni nebo vytváření pevných zplodin hoření nebo jiných nánosů na plochách, přes které teše palivo, může být škodlivé pro správný výkon trysky. Základní příčinou vytváření nánosů na těchto plochách je adheze uhlíku nebo jiných částic, které mohou být produkovány při hoření zbytku paliva na těchto plochách mezi vstřikovacími cykly, nebo částicemi vázanými k uhlíku, které jsou produkovány ve spalovací komoře během spalování.

Vytvářeni nánosů na těchto plochách může také nepříznivě ovlivnit miěření výkonu vstřikovací trysky, kdy měření paliva je

Prováděno na vstřikovací trysce. Přítomnost nánosů může přímo snížit plochu průřezu cesty paliva otevřenou tryskou, a/nebo způsobit takto změněným průřezem cesty paliva excentricitu mezi ventilem a sedlem trysky. Zvětšení těchto nánosů může být také takové, že nemůže být dosaženo správného uzavření vstřikovací trysky a může tak vést k nepřetržitému výtékání paliva tryskou do spalovací komory. Toto vytékání by mělo vážné nepříznivé vlivy na úroveň emisí ve výfukových plynech, i na nestabilitu chodu motoru.

Je proto úkolem předkládaného vynálezu vytvořit trysku, kterou je palivo vstřikováno do motoru s vnitřním spalováním, která přispěje k redukci vytváření nánosů v cestě paliva dodávaného do motoru, a proto zvětšit výkon trysky během provozu. 3

Podstata vynálezu

Se zřetelem k předmětu je vytvořeno vstřikovací palivové ústrojí pro motor s vnitřním spalováním, které má volitelně otevíratelnou trysku, kterou je palivo dodáváno do spalovací komory motoru, a která obsahuje sedlo a ventilový dlen, přičemž sedlo má vnitřní prstencový povrch a ventilový člen má vzhledem k vnitřnímu prstencovému povrchu souosý vnější prstencový povrch, přičemž ventilový člen je osově pohyblivý vzhledem k Bedlu a má volitelně umožnit kontinuální průchod pro dodávání paliva mezi výše zmíněným vnějším a vnitřním prstencovým povrchem nebo zajistit v podstatě souosý neprodyšný kontakt mezi nimi podél obrysu stykové kružnice s ohledem na prstencový povrch, a tím zamezit průchodu paliva mezi povrchy, přičemž prstencové povrchy jsou vzájemně uspořádány tak, že když je mezi vnějším a vnitřním prstencovými povrchem podél výše řečeného obrysu stykové kružnice neprodyšný kontakt, maximální šířka průchodu mezi řečenými povrchy na obou stranách stykové kružnice ve směru kolmém k řečeným plochám není v podstatě větší než 40 um.

Maximální šířka průchodu je s výhodou směrem po proudu od stykové kružnice s ohledem na směr toku paliva průchodem.

Maximální šířka průchodu s výhodou není v podstatě větší než Přibližně 35 pm, s výhodou není v podstatě větší než přibližně 30 μπι. Těleso, ve kterém je vytvůřeno sedlo a ventilový člen mají koncové plochy směrem po proudu na konci vnitřního a vnějšího prstencového povrchu, přičemž plochy jsou v podstatě kolmé k prstencovým povrchům. Koncové plochy s výhodou svírají s prstencovými povrchy pravé úhly plus nebo minus 10°. 4 S výhodou koncové plochy tělesa a ventilového členu leží v jedné rovině, když ventilový člen je usazen proti Bedlu v neprodyšném kontaktu podél stykové kružnice, nebo alespoň žádný z prstencových povrchů v podstatě nepřečnívá nebo nepřesahuje kraj druhého povrchu v místě konce po proudu, když ventilový člen je usazen. Délka alespoň jednoho z prstencových povrchů je s výhodou přibližně mezi 0,50 a 2,0 mm a s výhodou mezi 0,80 a 1,10 mm. S výhodou vnitřní a vnější prstencový povrch je skloněn ke společné ose s ohledem na úhly tak, že se povrchy rozcházejí ze stykové kružnice po proudu ve směru toku paliva během jeho přívodu.

Styková kružnice může v podstatě být na konci vnitřního nebo menšího průměru vnitřního prstencového povrchu sedla nebo v jeho blízkosti.

Vnitřní a vnější prstencový povrch může s výhodou být tvaru pláště komolého kužele, ačkoliv vnější prstencový povrch ventilového členu smí být obloukový v osovém řezu představovaný e výhodou konvexní částí kulové plochy k vnitřnímu prstencovému povrchu sedla. Užiti konvexní plochy pomáhá ve výrobě při získáni požadovaného umístění stykové kružnice, podél které jsou neprodyšně uzavřeny sedlo a ventilový člen. Výše popsaný vztah vnějšího a vnitřního povrchu je ověřen při zkoušce s cílem udržet požadované tvoření rozstřiku a požadovaný výkon trysky během delší periody než jaké bylo dosaženo dříve. Předpokládá se, že redukovaný maximální rozměr mezery mezi prstencovými povrchy směrem po proudu od stykové kružnice smí vytvářet dynamické zatížení na každém nánosu pokaždé, když je tryska uzavřena. Toto dynamické zatížení 5 vytlačuje nános a tak zabraňuje rftstu nánosů na protilehlých plochách.

Také uspořádání koncových ploch sedla a ventilového členu v podstatě pod pravými úhly k prstencovým povrchům má za následek jakékoliv zvětšování nánosů v cestě paliva na koncových plochách ve směru cesty paliva, a tím vystavení maximálnímu působeni síly paliva k odlomení takových nánosových nárůstků. Rozvoji takových přečnívajících nánosů je také zabraňováno koncovou přední stranou, která lečí v jedné rovině, kdyč ventilový člen je usazen v sedle. Přehled obrázků na výkrese

Vynálezu bude snadněji porozuměno z následujících zobrazení dvou praktických uspořádání trysky vstřikovacího palivového ústrojí zahrnující ztělesnění předkládaného vynálezu, jak je zobrazeno v doprovázejících kresbách.

Na výkresech představuje obrázek 1 pohled na osový řez sedlem trysky a ventilem při uzavřené poloze, obrázek 2 pohled jako v obrázku 1 B ventilem v otevřené poloze, obrázek 3 pohled jako v obrázku 1 Ξ jiným močnýrn uspořádáním ventilu. obrázek 4 pohled jako v obrázku 1 B dalším možným uspořádáním ventilu. 6 Příklady Provedení vynálezu

Popis k obrázkům 1 a 2, tělo trysky 10 má ve spodní části vrtání JL1/ které je zakončeno sedlem 12, které má vnitřní prstencový povrch JJjt. Sedlo 12 obklopuje vyčnívající kroužek 14.který má koncovou plochu 15, která protíná vnitřní prstencovýpovrch 13 pod pravými úhly.

Ventilový člen 20 má dřík 21 e celistvou hlavou ventilu 22 na jednom konci. Dřík 21 spolupracuje s vhodným mechanismemk zajištění vratného osového pohybu v těle trysky 10 přovolitelné otevírání a zavírání trysky. Palivo, raději unášené v plynu jako je vzduch, je dodáváno vrtáním, aby bylo přiváděno do motoru, když je tryska uzavřena. Palivo může být odměřováno, když je přiváděno tryskou, nebo může být dodáváno v odměřeném množství do vrtáni 11.

Hlava ventilu 22 má vnější prstencový povrch 23, který se vně rozbíhá z dříku 22, a koncovou plochu 24, která se sbíhá z konce prstencového povrchu 23. Plochy 23 a 24 jsou každá tvaru pláště komolého kužele a protínají se pod pravými úhly.

Kuželový úhel prstencového povrchu 23 je menší než úhel pretencového povrchu 13, takže povrchy navzájem svírají úhel ve směru ke koncovým plochám 15 a 24. Uhly a průměry ploch 13 a £3. jsou vybrány tak, že hlava ventilu 22 je uložena v místě spojení vrtání 11 a vnitřního prstencového povrchu X3 sedla 12. Styková kružnice je naznačena na hlavě ventilu 22 pod číslem 16 Délky povrchů 13 a 23 jsou vybrány tak, že když je hlava ventilu uložena v sedle 12, koncové plochy 15 a 24 jsou vyrovnané. Toho je s výhodou možno dosáhnout broušením těchto ploch po montáži ventilového členu do těla trysky. 7 Výběr úhlů prstencových povrchů 13 a £2 a jejich délka směrem po proudu od stykové Cáry 16 určuje šířku prstencové mezery 17 mezi nimi na jejich konci. Při požadavku dosažení výhody Mžení vzniku nánosů mezi těmito plochami, šířka prstencové mezery 17. když ventilový člen 20 je usazen, není v podstatě Větší než 40 μτη. Toho může být dosaženo broušením koncových ploch 15 a 24 po montáži. Při jedné praktické podobě trysky kuželové úhly vnitřního prstencového povrchu 13 a vnějšího prstencového povrchu '23 jsou 40“ a 39®, s jmenovitým průměrem díry 11 4,20 mm a s maximálním jmenovitým průměrem vnějšího konce ventilové hlavy 22 5,90 mm.

Tyto rozměry dávají v mezeře 17 asi 20 μτη na spodním konci, s délkou vnitřního povrchu 13 sedla 1,35 mm.

Proto je zřejmé, že jiné jmenovité úhly dosedací plochy pro trysku mohou být použity a smějí být v rozmezí od 30° do 60°, e výhodou v rozmezí od 30° do 50°. Také délka vnitřního povrchu 13 sedla by neměla přesáhnout 1,5 mm a s výhodou je mezi 0,8 a 1,5 mm.

Jiné možné provedeni ukazuje obrázek 3, kde jediná změna toho, co ukazuje obrázek 1 a 2 je, že vnější prstencový povrch 33 hlavy ventilu není kuželový jako na obrázku 1 a 2, ale jevypuklý a s výhodou obloukový v příčném řezu. Obrys konvexníhopovrchu je zvolen tak, aby styková kružnice 32 byla umístěna ve spojení vrtání 11 a plochy sedla 13, a tak mezera mezi vnějším a vnitřním povrchem 13 a 33 se zvětšovala ze stykové čáry 3J2. kekoncové ploše 34. Opět Šířka mezery 31 na koncové ploše 34 jepodle požadavku od 20 do 30 μτη, když ventilový člen je usazen.Konvexní povrch může být částí koule nebo složením dvou nebo vícečástečných sférických ploch, a je symetrický vzhledem k ose - 8 - ventilového členu J20. V dalších úpravách vnitřní prstencovýpovrch sedla je vydutý k vnějšímu prstencovému povrchu hlavy ventilu nebo vypuklý. V dalším provedeni vynálezu jsou prstencové povrchy ventilového členu 20 a sedla 10 uspořádány tak, že Btyková čára je v blízkosti vnějšího konce nebo nejzaššího konce vnitřního prstencového povrchu sedla směrem po proudu. Toto uspořádání ukazuje obrázek 4, kde vnitřní prstencový povrch 43 sedla 10 a vnější prstencový povrch 44 ventilového Členu 10 jsou každý tvaru pláště komolého kužele. Kuželový úhel vnějšího prstencového povrchu 44 je větší než úhel vnitřního prstencového povrchu 43. takže kontakt povrchů je na nebo v blízkosti spodních konců podél stykové čáry 45. Tedy průchod 46 mezi povrchy 43 a 44 se rozšiřuje směrem po proudu ze stykové čáry 45 do místa maximální Šířky 47 . Opět vnitřní nebo/a vnější prstencový povrch smí být konvexní nebo konkávní jak je výše vysvětleno.

Také v provedení, které ukazuje obrázek 4, je koncová plocha 48 sedla v podstatě skloněna ke koncové ploše 42 ventilového členu. Uspořádání koncových ploch může být také zahrnuto v provedení, které ukazují obrázky 1 až 3 a podobně uspořádání z obrázku 1 až 3 může být zahrnuto v provedení zobrazeném v obrázku 4. Vzhledem k zpětně skloněné ploše 48 je na vrcholku tělesa pouze poměrně malé množství kovu, což bude využito k udržení vysoké teploty a proto dojde k propalu všech Částic tam usazených.

Každé popsané provedeni trysky má vně oteviratelný člen, obvykle označovaný jako talířový ventil, ale vynález je stejně použitelný pro vnitřně otevíratelné ventilové členy, obvykle označované jako jehlové ventily.

Promyslová využitelnost Výše popsaná tryska smí být použita pro každou podobu vstřikovacího palivového ústrojí, které používá ventil talířového typu, a smí být použita pro vstřikování buď kapalných anebo plynných paliv, jednoduchých nebo v kombinaci, a s nebo bez unášení v plynném nositeli, jako je stlačený vzduch.

Claims (10)

1. 471- - 10 - PATENTOVÉ NÁROKY Vstřikovací palivové ústrojí pro motor s vnitřním spalováním, které má volitelné otevíratelnou trysku, kterou je palivo dodáváno do spalovací komory motoru, a která obsahuje sedlo a ventilový člen, vyznačující setí m , že sedlo má vnitřní prstencový povrch a ventilový člen má vzhledem k vnitřnímu prstencovému povrchu souosý vnější prstencový povrch, přičemž ventilový člen je osově pohyblivý vzhledem k sedlu a má volitelně umožnit kontinuální průchod pro dodávání paliva mezi výše zmíněným vnějším a vnitřním prstencovým povrchem nebo zajistit v podstatě souosý neprodyšný kontakt mezi nimi podél obrysu stykové kružnice s ohledem na prstencový povrch, a tím zamezit průchodu paliva mezi povrchy, přičemž prstencové povrchy jsou vzájemně uspořádány tak, že když je mezi vnějším a vnitřním prstencovým povrchem podél výěe řečeného obrysu stykové kružnice neprodyšný kontakt, maximální šířka průchodu mezi řečenými povrchy na obou stranách stykové kružnice ve směru kolmém k řečeným plochám není v podstatě větší než 40 um. Vstřikovací tryska podle bodu 1, vyznačujícíse t í m , že maximální šířka průchodu je směrem po prouduod stykové kružnice s ohledem na směr toku paliva průchodem, Vstřikovací tryska podle bodu 2, v yznačujícíse t í m , že styková kružnice je u konce průchodu ve směru proti toku proudu. - 11 -
2. 4. Vstřikovací tryska podle bodu 1, vyznačující se tím, že styková kružnice je u konce průchodu ve směru toku proudu.
3. 5. Vstřikovací tryska podle bodu 2 nebo 3, v y z n a č u j í c í s e tím, že vnitřní a vnéjší prstencové povrchy se rozcházejí ze stykové kružnice a dosahuji maximální šířky průchodu na konci ve směru toku proudu.
4. 6. Vstřikovací tryska podle kteréhokoliv z bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že alespoň jeden z prstencových povrchů má zkrácený kuželový proíil.
5. 7. Vstřikovací tryska podle kteréhokoliv z bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že alespoň jeden z prstencových povrchů je z části kulového tvaru souosého se dvéma prstencovými povrchy.
6. 8. Vstřikovací tryska podle kteréhokoliv z bodů 1 až 7, vyznačující se tím, že maximální šířka průchodu není vétší než přibližné 35 p.m.
7. 9. Vstřikovací tryska podle kteréhokoliv z bodů 1 až 7, vyznačující se tím, Že maximální Šířka průchodu není vétší než přibližné 30 Mm.
8. 10. Vstřikovací tryska podle kteréhokoliv z bodů 1 až 7, vyznačuj ící tím že maximální šířka 12 průchodu není větěí než přibližně 20 um.
9. 11. Vstřikovací tryska podle kteréhokoliv z bodů 1 až 10, vyznačující se tím, že alespoň jeden z prstencových povrchů má délku přibližně v rozmezí 0,5 a 2,00 mm.
10. 12. Vstřikovací tryska podle kteréhokoliv z bodů 1 až 10, vyznačující se tím, že alespoň jeden z prstencových povrchů má délku přibližně v rozmezí 0,8 a 1,10 mm.