CZ20011926A3 - Způsob nastavení průtoku ve vstřikovacím ventilu paliva - Google Patents

Description

Způsob nastavení průtoku ve vstřikovacím ventilu paliva

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu nastavení průtoku ve vstřikovacím ventilu paliva s vybuditelným ovládacím elementem, s uzavíracím členem ventilu pohyblivým axiálně podél podélné osy ventilu, spolupracujícím pro otevírání a zavírání ventilu se sedlem ventilu vytvořeným na elementu sedla ventilu, a s vícevrstvým, popřípadě vícekotoučovým, děrovaným kotoučem, uspořádaným za sedlem ventilu, uvažováno ve směru proudění paliva.

Dosavadní stav techniky

Ze spisu DE 40 25 945 C2 je již znám způsob nastavení množství vstřikovaného paliva ve vstřikovacím ventilu paliva v průběhu jeho stacionárního otevřeného stavu. Přitom se nejprve při otevřeném vstřikovacím ventilu paliva změří vydané množství paliva. Potom se změní poloha děrovaného kotouče uspořádaného za sedlem ventilu, uvažováno z hlediska směru proudění paliva, a obsahujícího alespoň dva odměřovací otvory, čímž se změní volné průtočné průřezy jednotlivých odměřovacích otvorů. Toto posunutí polohy se provádí tak dlouho, dokud vydané skutečné množství paliva nesouhlasí s předem stanoveným požadovaným množstvím. V této poloze se potom děrovaný kotouč zafixuje.

Dále je ze spisu DT 2 045 596 AI známé vytvořit ve vstřikovacím ventilu paliva alespoň jeden vířivý kanál. Průtočný průřez tohoto vířivého kanálu vytvořeného v sedle tělesa ventilu se

deformací stále zmenšuje, dokud průtočné množství ve vířivém kanálu nedosáhne předem stanovené požadované hodnoty. Tato deformace se provádí pomocí lisovníku, který se umístí do tělesa trysky ve směru proudění paliva. Otáčením lisovníku se průřez průtočného kanálu u sedla ventilu zmenšuje.

Ze spisu US-PS 5,570,841 je znám vstřikovací ventil paliva, který obsahuje děrovaný kotouč vytvořený z více jednotlivých kotoučů. Jeden kotouč této rozprašovací vložky ve formě kotouče má přitom obrys způsobující vytváření víru ve vstřikovaném palivu. Průtok, popřípadě průtočné množství, paliva děrovaným kotoučem je stanoven průřezy jednotlivých vířivých kanálů a nemůže být měněn.

Ze spisu DE 197 24 075 Al je znám způsob výroby děrovaných kotoučů pro vstřikovací ventily. Tyto děrované kotouče jsou přitom provedeny jako takzvané vrstvené plechové děrované kotouče, u nichž se na sebe umístí alespoň dvě tenké plechové vrstvy. Každá plechová vrstva tohoto děrovaného kotouče má jinou geometrii otvorů, přičemž tyto otvory se v těchto plechových vrstvách provedou před tím, než se tyto plechové vrstvy umístí na sebe. Průřezy otvorů přitom určují průtok paliva a nemohou se dodatečně měnit.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob nastavení průtoku ve vstřikovacím ventilu paliva s vybuditelným ovládacím elementem, s uzavíracím členem ventilu pohyblivým axiálně podél podélné osy ventilu, spolupracujícím pro otevírání a zavírání ventilu se sedlem ventilu vytvořeným na elementu sedla ventilu, a s vícevrstvým, popřípadě vícekotoučovým, děrovaným kotoučem, uspořádaným za sedlem ventilu, uvažováno ve směru proudění paliva, podle vynálezu, jehož podstatou je, že v prvním způsobovém kroku se změří vydané

množství paliva při otevřeném vstřikovacím ventilu paliva a v druhém způsobovém kroku se dolní vrstva děrovaného kotouče zdeformuje ve směru k sedlu ventilu do volného průtočného průřezu nad ním ležící vrstvy a tím se volný průtočný průřez uvnitř děrovaného kotouče mění tak dlouho, dokud vydávané skutečné množství paliva nesouhlasí s předem stanoveným množstvím paliva.

Způsob podle vynálezu má tu výhodu, že se jím u hotově smontovaného vstřikovacího ventilu paliva mohou jednoduše měnit průtočné průřezy vícevrstvého, popřípadě vícekotoučového, děrovaného kotouče, čímž je možné i u vstřikovacích ventilů paliva s děrovanými kotouči velmi jednoduše nastavovat vydávaná průtočná množství paliva.

Opatřeními uvedenými ve vedlejších patentových nárocích jsou umožněna další výhodná provedení a vylepšení způsobu uvedeného v hlavním patentovém nároku.

Zvlášť výhodné je, když se děrovaný kotouč provede jako vířivý kotouč, zejména jako takzvaný vrstvený plechový vířivý kotouč, u něhož alespoň střední vrstva bude mít obrys otvorů s vířivými kanály a s vířivou komorou. Ideálním způsobem se nastavení průtočného množství provede děrovaným kotoučem tak, že se provede deformace dolní vrstvy děrovaného kotouče v oblasti alespoň vířivého kanálu tak, že materiál dolní vrstvy se přesune do volného průtočného průřezu alespoň jednoho vířivého kanálu. Pomocí více lisovníků tvářecího nástroje je možno s výhodou současně měnit volné průtočné průřezy více vířivých kanálů.

Zvlášť výhodné je provádět měření průtoku paliva děrovaným kotoučem přímo v průběhu procesu deformace. Proto se doba potřebná pro nastavení průtočného množství zkrátí na minimum.

• 9 1« · '9 9 ·9 9 • · 9 · 9 9 9 ·9 '9 <·· · • · · · 9 9 9 9 99 • · · ·· 9 9 9 9 9 9·

9 9 9 9 9 9 999

99 999 · · 9 '9999

Pro deformaci dolní vrstvy děrovaného kotouče se s výhodou použije tvářecí nástroj, který obsahuje pevný díl jako úložný díl pro děrovaný kotouč a alespoň jeden pohyblivý díl ve formě lisovníku.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle přiložených obrázků, na nichž obr. 1 znázorňuje příkladné provedení vstřikovacího ventilu paliva s deformovatelným děrovaným kotoučem podle vynálezu, obr. 2 v půdorysu děrovaný kotouč, obr. 3 řez podél čáry ΠΙ-III na obr. 2 děrovaným kotoučem a obr. 4 schematický řez v oblasti vířivého kanálu děrovaného kotouče s tvářecím nástrojem.

Příklady provedení vynálezu

Elektromagneticky ovládaný ventil, znázorněný například na obr. 1, ve formě vstřikovacího ventilu pro vstřikovací zařízení paliva zážehových spalovacích motorů se stlačováním směsi paliva a vzduchu má trubkovité jádro 2, prakticky ve tvaru dutého válce, obklopené cívkou 1 magnetu a sloužící jako vnitřní pól magnetického obvodu. Vstřikovací ventil paliva je zejména vhodný jako vysokotlaký vstřikovací ventil pro přímé vstřikování paliva do spalovacího prostoru spalovacího motoru.

Kostra 3 cívky z plastu, provedená například odstupňovaně s osazením, je opatřena vinutím cívky 1. magnetu a umožňuje ve spojení s jádrem 2 a s trubkovitým nemagnetickým vloženým dílem 4 s průřezem tvaru písmene L, částečně obklopeným cívkou 1. magnetu, zvlášť kompaktní a krátké provedení vstřikovacího ventilu v oblasti cívky 1 magnetu.

V jádru 2 je proveden průchozí podélný otvor 7, rozkládající se ve směru podélné osy 8. ventilu. Jádro 2 magnetického obvodu slouží rovněž jako vstupní hrdlo paliva, přičemž podélný otvor 7 tvoří přívodní kanál paliva. Nad cívkou £ magnetu je s jádrem 2. pevně spojen vnější kovový (například feritický) horní díl 14, který jako vnější pól, popřípadě vnější vodivý element, uzavírá magnetický obvod a zcela obklopuje cívku £ magnetu alespoň v obvodovém směru. V podélném otvoru 7 jádra 2 je na vstupní straně paliva uspořádán palivový filtr 15. který slouží pro odfiltrování složek paliva, které by mohly na základě své velikosti způsobit ucpání nebo poškození vstřikovacího ventilu.

Jádro 2 tvoří s horním dílem 14 vstupní konec vstřikovacího ventilu paliva. K hornímu dílu 14 je těsně a pevně připojen dolní trubkový díl 18. v němž je uložena pohyblivá část ventilu, sestávající z kotvy £9, z jehly 20 ventilu ve tvaru tyče a z podélného nosiče 21 sedla ventilu. Utěsnění mezi dolním trubkovým dílem 18 a nosičem 21 sedla ventilu je provedeno například pomocí těsnicího kroužku 22. Nosič 21 sedla ventilu je po celé své axiální délce opatřen průchozím otvorem 24, uspořádaným soustředně s podélnou osou 8. ventilu.

Nosič 21 sedla ventilu obklopuje svým dolním koncem 25. který současně tvoří zakončení celého vstřikovacího ventilu paliva, element 26 sedla ventilu ve tvaru kotouče, přizpůsobený průchozímu otvoru 24. s plochou sedla 27 ventilu zužující se do tvaru komolého kužele ve směru proudění paliva. V průchozím otvoru 24 je uspořádána jehla 20 ventilu, která má například tvar tyče a prakticky kruhový průřez, a která je na svém konci opatřena uzavírací částí 28 ventilu. Tato uzavírací část 28 ventilu, která se například zužuje ve tvaru kužele, spolupracuje známým způsobem s plochou sedla 27 ventilu upravenou

v elementu 26 sedla ventilu. Za plochou sedla 27 ventilu, uvažováno ve směru proudění paliva, je za elementem 26 sedla ventilu uspořádán děrovaný kotouč 30, který je sestaven z více kovových vrstev, respektive kotoučů, které jsou umístěny na sobě. Tento druh děrovaných kotoučů 30 je někdy označován jako takzvaný vrstvený plechový děrovaný kotouč, jehož výroba se může provádět například způsobem popsaným ve spise DE 197 24 075 AI.

Ovládání vstřikovacího ventilu se provádí známým způsobem, v tomto případě elektromagneticky. Pro axiální pohyb jehly 20 ventilu a proto pro otevření proti síle vratné pružiny 33 uspořádané v podélném otvoru 7 jádra 2, popřípadě pro zavření vstřikovacího ventilu, slouží elektromagnetický obvod s cívkou 1. magnetu, s jádrem 2, s díly 14 a 18 a s kotvou 19. Kotva 19 je spojena s koncem jehly 20 ventilu odvráceným od uzavírací části 28 ventilu například svarem a uspořádána v zákrytu s jádrem 2. Pro vedení jehly 20 ventilu při jejím axiálním pohybu s kotvou 19 ve směru podélné osy 8. ventilu slouží jednak vodicí otvor 34 upravený na konci nosiče 21 sedla ventilu, přivráceném ke kotvě 19 a jednak vodicí element 35 ve tvaru kotouče, uspořádaný před elementem 26 sedla ventilu, uvažováno ve směru proudění paliva, a opatřený rozměrově přesným vodicím otvorem 3 6.

Místo elektromagnetického obvodu může být ve srovnatelném vstřikovacím ventilu paliva použit i jiný vybuditelný ovladač, například piezoelektrický ovladač, popřípadě se ovládání axiálně pohyblivé části ventilu může provádět hydraulickým tlakem nebo servotlakem.

Zdvih jehly 20 ventilu je předem stanoven polohou elementu 26. sedla ventilu. Koncová poloha jehly 20 ventilu je při nevybuzené cívce £ magnetu pevně stanovena plochou sedla 27 ventilu elementu sedla ventilu, přičemž druhá koncová poloha jehly 20 ventilu při vybuzené cívce 1 magnetu je dána dosednutím kotvy 19 na čelní stranu jádra 2. Povrchy součástí v posledně uvedené dorazové oblasti jsou například pochromovány.

Elektrické kontaktování cívky 1. magnetu a proto její vybuzení se provádí prostřednictvím kontaktních elementů 43, které jsou vně kostry 3. cívky opatřeny plastovým nastříknutým dílem 44. Tento plastový nastříknutý díl 44 může zakrývat i další součásti (například díly 14 a 18) vstřikovacího ventilu paliva. Z plastového nastříknutého dílu 44 vystupuje elektrický připojovací kabel 45, kterým se provádí napájení cívky magnetu proudem. Plastový nastříknutý díl 44 prochází horním dílem 14. který je v této oblasti přerušen.

Za plochou sedla 27 ventilu, uvažováno ve směru proudění paliva, je v elementu 26 sedla ventilu proveden výstupní otvor 53, kterým při otevřeném ventilu proudí kolem plochy sedla 27 ventilu palivo, které dále vstupuje do děrovaného kotouče 30, který je proveden zejména jako vířivý kotouč. Děrovaný kotouč 3 0 je uspořádán například v prohloubení 54 přidržovacího elementu 55 ve tvaru kotouče, přičemž tento přidržovací element 55 je pevně spojen s nosičem 21 sedla ventilu, například svařením, slepením nebo sevřením. Varianta upevnění děrovaného kotouče 30, znázorněná na obr. 1, je vyobrazena pouze zjednodušeně a ukazuje jen jednu z mnoha četných možností upevnění. V přidržovacím elementu 55 je za prohloubením 54 vytvořen středový výstupní otvor 56, kterým zvířené palivo opouští vstřikovací ventil paliva. Děrovaný kotouč 30 má takový vnější průměr, aby mohl být přesně přizpůsoben s malou vůlí úložnému otvoru ve vstřikovacím ventilu paliva, například prohloubení 54 přidržovacího elementu 55 nebo otvoru nosiče 21 sedla ventilu.

• · φ • · ··

Na obr. 2 je znázorněn děrovaný kotouč 30. sestávající ze tří plechových vrstev, a to v půdorysu, zatím co na obr. 3 je znázorněn řez podél čáry III-ΠΙ z obr. 2. Děrovaný kotouč 30 je sestaven vylisovány z velkých kusů plechů při výrobě děrovaného kotouče, jak je popsáno například ve spise DE 197 24 075 Al. Dále budou popsány tři vrstvy, respektive kotouče, děrovaného kotouče 3 0, označované podle své funkce jako krycí, neboli horní vrstva 60, střední, neboli vířivá vrstva 61 a dolní vrstva 62.. Jak vyplývá z obr. 2 a 3, je horní vrstva 60 provedena s menším vnějším průměrem než obě následující vrstvy 61, 62. Tímto způsobem je zaručeno, že palivo proudí vně horní vrstvy 60 a může bez překážek vstupovat do vnějších vstupních oblastí 65, například osmi vířivých kanálů 66 ve střední neboli vířivé vrstvě 61. Takové děrované kotouče 30 mohou být vyrobeny i se dvěma nebo více než třemi vrstvami.

Zatím co horní vrstva 60 je provedena jako jednoduchá plechová deska, je ve vířivé vrstvě 61 vytvořen otvor se složitým obrysem, který probíhá po celé axiální tloušťce této vířivé vrstvy 61. Obrys otvoru ve vířivé vrstvě 61 je tvořen větším počtem vířivých kanálů 66, ústících do vířivé komory 68.. Vířivé kanály 66 ústí do vířivé komory 68 například tangenciálně. Zatímco vířivá komora 68. je zcela zakryta krycí vrstvou 60, jsou vířivé kanály 66 zakryty jen zčásti, protože vnější konce odvrácené od vířivé komory 68 tvoří vstupní oblasti 65 otevřené směrem vzhůru. Tangenciálním zaústěním vířivých kanálů 66 do vířivé komory 68 obdrží palivo točivý impuls, který zůstane zachován i ve středním kruhovém výstupním otvoru 69 v dolní vrstvě 62.. Průměr výstupního otvoru 69 je například podstatně menší než velikost otvoru vířivé komory 68, nacházející se přímo nad ním. Tím se intenzita víření vzniklá ve vířivé komoře 68 ještě zesiluje. Působením odstředivé síly je palivo vystřikováno ve tvaru dutého kužele.

Pro použití způsobu podle vynálezu pro nastavení průtočného množství procházejícího děrovaným kotoučem u vstřikovacího ventilu paliva jsou vhodné i jiné děrované kotouče, než děrovaný kotouč 30 ve formě vířivého rozprašovacího kotouče, znázorněný na obr. 2 a 3. Na obr. 4 je schematicky znázorněn děrovaný kotouč 30 v oblasti vířivého kanálu 66, a sice v rovině řezu, která probíhá kolmo k podélnému rozložení vířivého kanálu 66. Do děrovaného kotouče 30 zasahuje tvářecí nástroj 71, který obsahuje například pevný díl jako úložný díl 72 pro uložení děrovaného kotouče 30 a alespoň jeden pohyblivý díl ve formě lisovníku 73. Úložný díl 72 slouží společně s elementem 26 sedla ventilu pro bezpečné a spolehlivé upnutí děrovaného kotouče 30 při eventuálně potřebné deformaci děrovaného kotouče 3.0. Kromě podepření děrovaného kotouče 30 přejímá pevný úložný díl 72 i vedení alespoň jednoho lisovníku 73. Tvářecí nástroj 71 může být ideálním způsobem proveden s kruhovým tvarem, popřípadě ve tvaru kruhového prstence tak, že podle počtu vířivých kanálů 66 vznikne stejný počet lisovníků 73. takže v případě potřeby je možno měnit průřez současně všech vířivých kanálů 66.

Po sestavení vstřikovacího ventilu paliva, zejména po montáži děrovaného kotouče 30 na vstřikovacím konci ventilu, se v prvním způsobovém kroku způsobu podle vynálezu pro nastavení průtočného množství změří u otevřeného vstřikovacího ventilu paliva vydané množství paliva za časovou jednotku, například pomocí neznázorněné měřicí nádoby uspořádané za výstupním otvorem 56.. Nesouhlasí-li vydané skutečné množství paliva s požadovaným předem stanoveným množstvím paliva, dosedne v druhém způsobovém kroku podle vynálezu tvářecí nástroj 71 až na dolní vrstvu 62 děrovaného kotouče 30. Potom působí na dolní vrstvu 62 alespoň jeden lisovník 63, čímž

• '·	··	•	·· ·
0	•	•			• ♦ · ·	•	•	··
•	•				* · ·		•	•
•	*	•		• ·	• · ·	• ·	*
•	*	•		•	• ♦ ·	•	•	•
	1·		• ·		• · · ♦·	·<

dojde k deformaci a k přemístění materiálu dolní vrstvy 62 směrem dovnitř do otevřeného průřezu v děrovaném kotouči 30, zde alespoň do jednoho vířivého kanálu 66. Tímto způsobem je možno velmi jednoduše měnit otevřené průřezy jednoho, více zvolených nebo všech vířivých kanálů 66 v děrovaném kotouči 30 a tak nastavit jimi protékající průtočná množství. Deformace dolní vrstvy 62 se provádí tak dlouho, dokud vydávané skutečné množství neodpovídá předem stanovenému požadovanému množství jednotlivých nebo všech vířivých kanálů 66. Přitom je možno provádět měření průtoku přímo v průběhu deformačního procesu. Po skončení plastické deformace dolní vrstvy 62 se tvářecí nástroj 71 opět od děrovaného kotouče 30 oddálí.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob nastavení průtoku ve vstřikovacím ventilu paliva s vybuditelným ovládacím elementem (1, 2, 19), s uzavíracím členem (20, 28) ventilu pohyblivým axiálně podél podélné osy (8) ventilu, spolupracujícím pro otevírání a zavírání ventilu se sedlem (27) ventilu vytvořeným na elementu (26) sedla ventilu, a s vícevrstvým, popřípadě vícekotoučovým, děrovaným kotoučem (30), uspořádaným za sedlem (27) ventilu, uvažováno ve směru proudění paliva, vyznačující se tím, že v prvním způsobovém kroku se změří vydané množství paliva při otevřeném vstřikovacím ventilu paliva a v druhém způsobovém kroku se dolní vrstva (62) děrovaného kotouče (30) zdeformuje ve směru k sedlu (27) ventilu do volného průtočného průřezu nad ním ležící vrstvy (61) a tím se volný průtočný průřez uvnitř děrovaného kotouče (30) mění tak dlouho, dokud vydávané skutečné množství paliva nesouhlasí s předem stanoveným množstvím paliva.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že děrovaný kotouč (30) určený k deformaci obsahuje alespoň dvě kovové vrstvy (60, 61, 62), popřípadě kotouče.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že děrovaný kotouč (30) sestává ze tří na sebe navzájem dosedajících plechových vrstev (60, 61, 62).
4. 4. Způsob podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že dolní vrstva (62) děrovaného kotouč (30) je opatřena výstupním otvorem (69) a nad ní ležící vrstva, která na ni navazuje bezprostředně ve směru proudění paliva, je vytvořena jako vířivá vrstva (61) s alespoň jedním vířivým kanálem (66).
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím že po obvodu vířivé vrstvy (61) jsou uspořádány vířivé kanály (66).
6. 6. Způsob podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že deformace dolní vrstvy (62) se provede v oblasti alespoň jednoho vířivého kanálu (66) tak, že se provede přesunutí materiálu dolní vrstvy (62) do volného průtočného průřezu tohoto alespoň jednoho vířivého kanálu (66).
7. 7. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že měření průtoku paliva děrovaným kotoučem (30) se provádí přímo při procesu deformace.
8. 8. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pro deformaci dolní vrstvy (62) děrovaného kotouče (30) se použije tvářecí nástroj (71), který obsahuje pevnou část jako úložný díl (72) pro uložení děrovaného kotouče (30) a alespoň jednu pohyblivou část ve formě lisovníku (73).
9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že je upraveno více lisovníků (73), pomocí nichž je umožněna současná deformace dolní vrstvy (62) na různých místech děrovaného kotouče (30).
10. 10. Způsob podle nároků 5 a 8, vyznačující se tím, že prostřednictvím více lisovníků (73) se současně změní volné průtočné průřezy více vířivých kanálů (66).