CZ20012267A3

CZ20012267A3 - Vstřikovací ventil paliva

Info

Publication number: CZ20012267A3
Application number: CZ20012267A
Authority: CZ
Inventors: Norbert Keim
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 2000-10-21
Publication date: 2002-06-12
Also published as: CN1158457C; EP1144847A1; WO2001029401A1; CN1327506A; JP2003512556A; BR0007231A; DE19950762A1; TW548373B; KR20010093200A

Description

Oblast techniky _Ei Vynález se týká vstřikovacího ventilu paliva, zejména

I vstřikovacího ventilu pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s piezoelektrickým nebo magnetostrikčním ovladačem ventilu a s uzavíracím tělesem ventilu, ovladatelným ovladačem ventilu pomocí ovládacího tělesa a/nebo jehly ventilu, které spolupůsobí s dosedací plochou ventilu tak, že tvoří těsnicí sedlo.

Dosavadní stav techniky

Obvykle jsou změny délky piezoelektrického ovladače vstřikovacího ventilu paliva, vyvolané teplotními vlivy, vyrovnávány pomocí hydraulických zařízení nebo volbou vhodných materiálových kombinací.

Ze spisu EP 0 869 278 Al je znám vstřikovací ventil paliva, u kterého jsou změny délky ovladače kompenzovány odpovídající kombinací materiálů. Vstřikovací ventil paliva, který vychází z tohoto spisu, má ovladač uspořádaný v ovládacím prostoru, který je s tvarovým stykem spojen s tlačným ramenem. Přes toto rameno působí ovladač proti síle tlačné pružiny na jehlu ventilu. Ovladač se na jedné straně opírá o tlačnou destičku a na straně druhé o nastavovací člen. Při nabuzení ovladače se jehla ventilu pohybuje ve směru vystřikování.

Kompenzace teplotně podmíněných změn délky ovladače je ve zmíněném spisu dosažena prostřednictvím většího počtu vyrovnávacích kotoučů, které jsou uspořádány mezi tlačnou destičkou a čelní stranou ovladače. Kotouče mají součinitel tepelné roztažnosti, který má opačné znaménko než elementy ovladače. Při zkrácení ovladače díky vzrůstající teplotě se vyrovnávací kotouče roztahují a kompenzují tím termickou změnu délky ovladače.

U tohoto uspořádání jsou nevýhodné především výrobní náklady, spojené s relativně vysokou cenou, která je podmíněna zejména volbou materiálu (například INVARu).

Kompenzace délkových změn prostřednictvím hydraulických zařízení je známá například ze spisu EP 0 477 400 Al. Podstatná nevýhoda uspořádání tohoto druhu spočívá v tom, že musejí být vytlačovány velké objemy kapaliny a existuje tak zvýšený sklon ke kavitaci.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody odstraňuje vstřikovací ventil paliva, paliva magneto strikčním •ventilu, a/nebo jehly ventilu, i tak, že tvoří těsnicí ovládací těleso nebo zejména spalovacích ovladačem vstřikovací motorů, ventilu pro vstřikovací s piezoelektrickým nebo s uzavíracím tělesem ventil zařízení ovladatelným ovladačem ventilu pomocí ovládacího tělesa s dosedací plochou ventilu podstatou je, že stykem, to znamená pomocí vhodného které spolupůsobí sedlo, podle vynálezu, jehož jehla ventilu jsou se silovým upínacího prostředku, spojitelné přes nejméně jeden stavěči ovladač s ovladačem ventilu.

Další výhodou vstřikovacího ventilu podle vynálezu je čistě mechanická kompenzace vyskytujících se teplotně podmíněných délek, respektive změn délky součástí. Tím je zaručen precizní způsob práce vstřikovacího ventilu paliva.

Uplatněním znaků uvedených v dodatkových patentových nárocích je umožněn další výhodný vývoj vstřikovacího ventilu paliva, popsaného v hlavním nároku.

Synchronní regulace ovladače ventilu a stavěcího ovladače vede zejména ke krátkým a přesným spínacím časům, protože ovládání je tak bez časového zpoždění. V regulačních přestávkách se tak ovladač ventilu může bez zábran přizpůsobit teplotním poměrům.

Díky zapouzdření chráněn před udržuje si velkou stabilitu.

ovladač stavěcího tahovými ve vodicím střihovými pouzdře je i silami

Utěsnění pouzdra ovladače vůči pouzdru ventilu je výhodné v tom, že ovladače nemohou být atakovány chemicky agresivním palivem.

Regulace stavěčích ovladačů může být prováděna ve dvou stupních, popřípadě přes rozdílné proudové okruhy pro ovladač ventilátoru a pro stavěči ovladač, což otevírá možnosti předběžného sevření ovladače.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad provedení vynálezu je blíže vysvětlen v následujícím popisu a podle zjednodušeného znázornění na obrázcích, na kterých znamená obr. 1 axiální řez příkladem provedení vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu a obr. 2 řez podle čáry II-II, vyznačené na obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje v axiálním řezu příklad provedení vstřikovacího ventilu 1 paliva podle vynálezu. Zde se jedná o vstřikovací ventil 1 paliva s centrálním přívodem paliva přes palivový vtok 2, který otevírá směrem dovnitř.

V pouzdře 3. ovladače je uspořádán prstencovité vytvořený ovladač 4 ventilu se středovým vybráním 5_, který sestává z piezoelektrických nebo magnetostrikčních elementů 6a ve tvaru kotouče, a předepínací pružina 7. Ovladač 4 ventilu je uváděn do činnosti prostřednictvím vnějšího zdroje napětí přes zástrčkový kontakt 8.. Na obr. 1 je pro zjednodušení znázorněn pouze jeden kontakt 40. který je přes elektricky vodivý spoj 9 spojen s ovladačem 4 ventilu. Zástrčkový kontakt 8. může být na plastové opláštění 41 nastříknut.

Pouzdro 3. ovladače zahrnuje částečně vnější pouzdro 43 a vnitřní pouzdro 44. Mezi ovladačem 4 ventilu a vnějším pouzdrem 43 je upraveno ochranné a opěrné pouzdro 46. které zahrnuje první koncovou destičku 36. o kterou se ovladač 4 ventilu opírá svou první čelní stranou 32. Na protilehlé straně koncové destičky 36 je uspořádána druhá koncová destička 3 7. o kterou se opírá předepínací pružina 7.

Mezi předepínací pružinou 7 a ovladačem 4 ventilu je uspořádán nejméně jeden stavěči ovladač 10. V příkladu provedení jsou upraveny tři stavěči ovladače 10. Každý stavěči ovladač 10 sestává jako ovladač 4 ventilu z piezoelektrických a magnetostrikčních elementů 6b ve tvaru kotouče a je, například jako ovladač 4 ventilu, proveden se sendvičovou konstrukcí nebo masivní. Pro činnost stavěčích ovladačů 10 může být upraven druhý proudový okruh. .$ Elementy 6b stavěčích ovladačů 10 ve tvaru kotouče přiléhají na radiální vnější úložné destičky 11. které se opírají o ochranné a opěrné pouzdro 46 a jsou obepnuty vodícími pouzdry 13 ve tvaru objímky. Směr působení stavěčích ovladačů 10 je kolmý ke směru působení ovladače 4 ventilu. Předepínací pružina 7 a ovladač 4 ventilu svou druhou čelní stranou 33 se opírají o opěrné segmenty 14. Mezi vodícími pouzdry 13 je vždy v obvodovém směru uspořádán jeden opěrný segment 14, který plní funkci opěry pro ovladač 4 ventilu a předepínací pružinu 7. Opěrné segmenty 14 a stavěči ovladače 10 nejsou spojeny s pouzdrem 3. ovladače, ale jsou v tomto pouzdře 3. pevně drženy působením předpětí pružiny 7.

Ovládací těleso 15 je uspořádáno ve středovém vybrání 5_ ovladače 4 ventilu a ve vnitřním pouzdře 44 a v oblasti stavěčích ovladačů 10 a opěrných segmentů 14 a má zúžení 16. Do tohoto zúžení 16 zasahuje unášeč 17. který je na jedné straně vždy spojen se stavěcím ovladačem 10. V regulačních přestávkách přiléhá unášeč 17 na ovládací těleso 15 s malou zbytkovou silou, takže stavěči ovladač 10 je dále pod předpětím.

Ovládací těleso 15 je spojeno přes nástavec 18 s jehlou 19 ventilu, na které je vytvořeno uzavírací těleso 20 ventilu. Při zvednutí uzavíracího tělesa 20 ventilu od dosedací plochy 21 tělesa 47 sedla ventilu je palivo vystřikováno vystřikovacím otvorem 22. Těleso 47 sedla ventilu je přes těleso 48 trysky ve tvaru objímky ·· · φ ·· ·· · ♦ φ · ·· · · φφφ* φ φ φ · · φ φ φφ φ

Φ Φ φ « φ 9 9 · Φ ΦΦΦ Φ φ • Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ

ΦΦ Φ ΦΦΦ ΦΦ ΦΦ ··· spojeno s vnějším pouzdrem 43.. Ovládací těleso 15 se opírá stranou odvrácenou od jehly 19 ventilu o vratnou pružinu 23 a svým nástavcem 18 zabírá za přírubu 24 jehly 19 ventilu. Mezi přírubou 24 jehly 19 ventilu a ovládacím tělesem 15 je napjata pružina 25.

Ovládací těleso 15 může při uzavíracím pohybu prokmitnout proti jehle 19 ventilu, takže jehla 19 ventilu naráží na dosedací plochu 21 ventilu pouze setrvačnou hmotou. Tak je možné upustit od zarážky.

> Palivo proudí přes vnitřní vybrání 26 ovládacího tělesa 15, příčné vrtané otvory 27 ve stěně nástavce 18 a nejméně jeden kanál 28 v tělese 47 sedla ventilu k těsnicímu sedlu.

Pokud je do ovladače 4 ventilu a stavěčích ovladačů 10 vstřikovacího ventilu 1 paliva, znázorněného na obr. 1, připojeno přes zástrčkový kontakt 8. ovládací elektrické napětí, roztahují se kotoučové elementy 6 ovladače 4 ventilu a stavěcího ovladače 10, čímž současně s axiálním roztažením ovladače 4 ventilu tlačí stavěči ovladače 10 unášeč 17 na vnější stěnu 29 ovládacího tělesa 1 5. Ovládací těleso 15 tím se silovým spojením sevře ovladač 4 ventilu. Roztažením ovladače 4 ventilu proti směru proudění paliva se vstřikovací ventil 1 paliva otevírá.

Vstřikovací ventil 1 paliva je při provozu vystaven silným výkyvům teploty. Za prvé se celý vstřikovací ventil 1 paliva ohřívá stykem se spalovací komorou spalovacího motoru, za druhé se vyskytují lokální teplotní efekty, například působením ztraceného výkonu při formování piezoelektrického ovladače 4 ventilu nebo pohybem elektrických nábojů. Z toho vyplývá termické zkrácení délky elementů ve tvaru kotouče, protože piezoelektrická keramika má negativní součinitele teplené roztažnosti a při ohřátí se tedy stahuje a při ochlazení roztahuje.

9·	'9	9	99	99
♦ ·	•	99	9	•	•	♦	•
• 9	• 9	•	9 ·	9	i 9
♦ 9	9 9 3 0 φ	•	9	9	9 9
♦ ·	•	9	• 9	9	9
9 ·	•	• · 9	« ·	··		•

Uspořádáním stavěčích ovladačů 10 podle vynálezu kolmo k ovladači 4 ventilu je zaručeno, že termické procesy změn délky, zejména ovladače 4 ventilu, mohou být bez zábran provedeny v regulačních přestávkách, aniž by docházelo k deformacím ovladače 4 ventilu. Zbytková síla, působící prostřednictvím stavěčích ovladačů 10 ventilu na ovládací těleso 15, je přitom překonána předepínací pružinou 7 nebo ovladačem 4 ventilu, zatímco v regulačních přestávkách je tlak unášeče 17 na ovládací těleso 15 tak silný, že se toto těleso 15 pohybuje ve směru roztahování ovladače 4 ventilu.

Obr. 2 znázorňuje schématický řez vstřikovacím ventilem ]_ paliva podle čáry řezu II-II, vyznačené na obr. 1. Přitom jsou již popsané elementy opatřeny shodnými vztahovými značkami.

V tomto příkladu provedení jsou mezi předepínací pružinou 7 a ovladačem 4 ventilu uspořádány tři identické stavěči ovladače 10 v pravidelných odstupech pod úhlem asi 120°. Stavěči ovladače 10 přiléhají na opěrné destičky 11. které se opírají o vnitřní stěnu 12 ochranného a opěrného pouzdra 46 ovladače 4 ventilu a jsou obklopeny příčnými vodícími pouzdry 13 ve tvaru objímky. Směr působení stavěčích ovladačů 10 je kolmý ke směru působení ovladače 4 ventilu. Předepínací pružina 7 a ovladač 4 ventilu se opírají o opěrné segmenty 14. Mezi vodícími pouzdry 13 jsou například ve stejných úhlových odstupech asi 120° uspořádány tři opěrné segmenty

14. které plní opěrnou funkci pro ovladač 4 ventilu a předepínací pružinu 7. Opěrné segmenty 14 a stavěči ovladače 10 nejsou spojeny s pouzdrem 3. ovladače, ale jsou v tomto pouzdře 3. pevně drženy předpětím předepínací pružiny 7. Unášeče 17 zabírají do zúžení 16 ovládacího tělesa 15 takovým způsobem, že ovládací těleso 15 je sevřeno mezi třemi unášeči 17 a ovladačem 4 ventilu se silovým stykem.

Je-li pro ovládání stavěčích ovladačů 10 upraven druhý proudový okruh, mohou být ovládací napětí zaváděna současně nebo s časovým přesazením, čímž může být dosaženo předběžného sevření stavěčích ovladačů před činností ovladače 4 ventilu. Stejného efektu může být dosaženo volbou různých piezokeramických materiálů ovladače 4 ventilu a stavěčích ovladačů 4 při regulování pomocí stejných proudových okruhů. Má-li piezokeramika stavěčích ovladačů 10 vyšší součinitele tepelné roztažnosti než ovladač 4 ventilu, stačí pro ovládání stavěčích ovladačů 10 menší ovládací napětí, kdežto zdvih, přenášený ovladačem 4 ventilu na jehlu 19 ventilu, nemusí být ještě kvůli menšímu roztažení piezoelektrických elementů 6a ovladače 4 ventilu dostatečný k tomu, aby vstřikovací ventil 1_ paliva otevíral. Zvýší-li se pak napětí dále, vstřikovací ventil 1 paliva otevírá.

Vynález není omezen na znázorněný příklad provedení, ale je možné jej uskutečnit také u velkého množství jiných konstrukcí vstřikovacího ventilu 1 paliva.

0Ϋ. ΤΙ 243 γρ 2.001 - 22.6?

· · »· ·· 0 * φ 0 00 * 0 0 » 00 • · · · 0 0 · 00 0

0·000 0 0Φ0000 0

0 0 0 0 0000

00' · 000 00 >0 000

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vstřikovací ventil (l) paliva, zejména vstřikovací ventil pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s piezoelektrickým nebo magnetostrikčním ovladačem (4) ventilu a s uzavíracím tělesem (20) ventilu, ovladatelným ovladačem (4) ventilu pomocí ovládacího .? tělesa (15) a/nebo jehly (19) ventilu, které spolupůsobí s dosedací ' plochou (21) ventilu pro vytvoření těsnicího sedla, vyznačující se tím, že ovládací těleso (15) nebo jehla (19) ventilu jsou se silovým stykem spojitelné přes nejméně jeden stavěči ovladač (10) s ovladačem (4) ventilu.
2. Vstřikovací ventil paliva podle nároku l, vyznačující se tím, že směr působení každého stavěcího ovladače (10) je orientován v podstatě kolmo ke směru působení ovladače (4) ventilu.
3. Vstřikovací ventil paliva podle nároku l nebo 2, vyznačující se tím, že každý stavěči ovladač (10) je obklopen vodicím pouzdrem (13), které má úložnou destičku (l l).
4. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 3, vyznačující se tím, že ve stejné rovině jako nejméně jeden stavěči ovladač (10)je uspořádán nejméně jeden opěrný segment (14).
5. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 4, vyznačující se tím, že ovladač (4) ventilu, nejméně jeden stavěči ovladač (10), opěrný segment (14) a předepínací pružina (7) jsou zapouzdřeny v pouzdru (3) ovladače.
6. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 5,

44 4 4 44 44 4 ♦ «φ ΦΦ * * 4 4*4 ♦ ·4· 4 4 4 4 4'4

4 4 φ 4 4 φ 4 Φ 4 4 4 Φ Φφ

Φφφ Φ Φ Φ 4 Φφ

44 φ Φ4Φ 44 ΦΦ I»· vyznačující se tím, že první čelní strana (3 2) ovladače (4) ventilu přiléhá na první koncovou destičku (36) pouzdra (3) ovladače, první konec (34) předepínací pružiny (
7) přiléhá na druhou koncovou destičku (37) pouzdra (3) ovladače a vodicí pouzdro (13) se nachází mezi druhou čelní stranou (33) ovladače (4) ventilu a druhým koncem (35) předepínací pružiny (7).

s 7. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že ovládací těleso (15) nebo jehla (19) ventilu jsou přes uňášeč (17), který se opírá o stavěči ovladač (4), spojitelné se silovým stykem s ovladačem (4) ventilu.
8. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 7, vyznačující se tím, že unášeč (17) se o ovládací těleso (15) nebo jehlu (19) ventilu opírá tak, že stavěči ovladač (10) je v uvolněném stavu pod určitým předpětím, které je dost malé, takže ovladač (4) ventilu je při překonání třecích sil, působících prostřednictvím unášeče (17) na jehlu (19) ventilu nebo ovládací těleso (15), volně axiálně posuvný.
9. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 8, vyznačující se tím, že ovladač (4) ventilu a každý stavěči ovladač >, (10) jsou ovladatelné současně.
10. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že ovladač (4) ventilu je ovladatelný prvním proudovým okruhem a každý stavěči ovladač (10) je ovladatelný druhým proudovým okruhem, nezávislým na prvním proudovém okruhu.
11. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 10, »· φ * Μ

Φ Φ Φ φ

Φ Φ Φ Φ ΦΦ 9 • Φ Φ

ΦΦ ·

(Λ ·· ΦΦ Φ ΦΦ · • • ΦΦ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ · Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ ΦΦΦ ·· • Φ · ΦΦ Φ ···

vyznačující se tím, že piezoelektrické elementy (6b) každého stavěcího ovladače (10) mají větší součinitele roztažnosti než piezoelektrické elementy (6a) ovladače (4) ventilu.
12. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že ovladač (4) ventilu je vytvořen prstencový se středovým vybráním (5), ve kterém je vedeno ovládací těleso (15).

99 9