CZ20012410A3

CZ20012410A3 - Tlakem řízený injektor pro vstřikovací systémy ke vstřikování paliva pod tlakem

Info

Publication number: CZ20012410A3
Application number: CZ20012410A
Authority: CZ
Inventors: Friedrich Dipl. Ing. Boecking
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2002-07-17
Also published as: GB0114873D0; FR2811020A1; US6592050B2; GB2364100B; US20020023970A1; DE10031579A1; JP2002021669A; GB2364100A

Description

Tlakem řízený injektor pro vstřikovací systémy ke vstřikování paliva pod tlakem

Oblast techniky

Vynález se týká tlakem řízeného injektoru pro vstřikovací systémy ke vstřikování paliva pod tlakem do spalovacích prostorů spalovacích motorů, s 3/2-cestným tělesem ventilu, s přívodem, který je spojen s vysokotlakým sběrným prostorem paliva pod vysokým tlakem a s jehlou trysky, do jejíhož úložného prostoru může být rovněž přiváděno palivo pod vysokým tlakem.

Dosavadní stav techniky

U vstřikovacích systémů pro spalovací motory s přímým vstřikováním mohou být použity trysky, u nichž se v závislosti na zdvihu jehly trysky v tělese injektoru uvolňuje nebo uzavírá určitý počet otvorů ve špičce jehly trysky, kterými je přiváděno palivo pod vysokým tlakem do spalovacích prostorů. Podle svislé polohy jehly trysky v tělese injektoru, které jehlu trysky obklopuje, se v závislosti na volných nebo uzavřených otvorech vstřikuje do spalovacího prostoru menší množství paliva pod vysokým tlakem v průběhu takzvané předvstřikovací fáze nebo velké množství paliva v průběhu hlavní vstřikovací fáze.

U vstřikovacích systémů pro spalovací motory s přímým vstřikováním může být uskutečněna předvstřikovací fáze a na ni navazující hlavní vstřikovací fáze různým svislým zdvihem jehly trysky v tělese injektoru, které jehlu trysky obklopuje. ,U vstřikovacích trysek, jejichž jehly obsahují určitý počet otvorů nebo děr, je možno některé z těchto otvorů uzavřít nastavením dílčího zdvihu částí tělesa injektoru a po provedení celého zdvihu jehly trysky relativně vůči tělesu injektoru opět otevřít, takže při úplném skončení celého zdvihu jsou veškeré otvory ve špičce jehly trysky uvolněny a všemi těmito otvory může být vstříknuto palivo pod vysokým tlakem do spalovacích prostorů spalovacího motoru. Je tedy možno v průběhu hlavní vstřikovací fáze uvést jehlu trysky do svislé polohy zdvihu, v níž proudí palivo do spalovacího prostoru spalovacího motoru všemi otvory, přičemž je však možno rovněž nastavit i dílčí zdvih, při němž se v průběhu předvstřikovací fáze vstřikuje do spalovacích prostorů spalovacího motoru malé množství paliva.

Pro nastavení dílčího zdvihu je zapotřebí uspořádat doraz, který jehlu trysky v tělese injektoru v průběhu předvstřikovací fáze udržuje v poloze v tělese ventilu zaručující jen dílčí zdvih. Doraz, který je uskutečnitelný mechanickou cestou, je vystaven velkým namáháním, která mohou způsobit jeho předčasné opotřebení. Předčasné opotřebení mechanické dorazové plochy však ovlivňuje nastavenou axiální vůli jehly trysky. Proto může docházet k výchylkám množství paliva vstřikovaného do příslušného spalovacího prostoru spalovacího motoru, které je však v rámci předvstřikovací fáze na nejvyšší míru definováno. Těmito výchylkami množství vstřikovaného paliva je negativně ovlivněna přesnost dávkování vstřikovací trysky. Opotřebení může dále vést k předčasnému výpadku celé vstřikovací jednotky.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje tlakem řízený injektor pro vstřikovací systémy ke vstřikování paliva pod tlakem do spalovacích prostorů spalovacích motorů, s 3/2-cestným tělesem ventilu,

s přívodem, který je spojen s vysokotlakým sběrným prostorem paliva pod vysokým tlakem a s jehlou trysky, do jejíhož úložného prostoru může být rovněž přiváděno palivo pod vysokým tlakem, podle vynálezu, jehož podstatou je, že hydraulický prostor řídící zdvihový pohyb jehly trysky je tlakově odlehčitelný řídicím elementem s cizím ovládáním.

Injektorem podle vynálezu, kterým je vytvořen hydraulický doraz, je možno jednak uskutečnit prakticky neopotřebovatelné nastavení dílčího zdvihu jehly trysky a jednak je možno cizím otevřením řídicího elementu způsobujícího nastavení dílčího zdvihu volně zvolit okamžik zrušení axiálního zdvihu definujícího dílčí zdvih jehly trysky.

v

Řídicím elementem s cizím ovládáním, uspořádaným podle vynálezu, je možno provést flexibilní nastavení odstupňovaného otvoru vícestupňové trysky, takže různým stupněm otevření, který se provádí axiální polohou zdvihu jehly trysky, je možno provádět řízené uvolňování otvorů ve špičce jehly trysky.

Cizí ovládání řídicího elementu způsobujícího a definujícího nastavení dílčího zdvihu jehly trysky umožňuje volbu okamžiku nastavení dílčího zdvihu jehly trysky a současně umožňuje použití 3/2-cestného řídicího ventilu spojeného s vysokotlakým sběrným prostorem, přičemž řídicí díly ventilu vykonávají zatěžováním a odlehčováním řídicího dílu na odváděči straně svislý pohyb způsobující pokles tlaku v řídicím prostoru.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na podle přiloženého výkresu, na němž příkladném provedení

obr. 1 znázorňuje v podélném řezu uspořádání tlakem řízeného injektoru, rozkládajícího se v podstatě ve svislém axiálním směru, s tělesem 3/2-cestného ventilu, s řídicím elementem s cizím ovládáním, s řídicím prostorem s řídicím pístem a s jehlou trysky s více vstřikovacími otvory Z něj vystupující.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn tlakem řízený injektor 1_, provedený v podstatě v podélném uspořádání, který ve své horní části obsahuje 3/2-cestný ventil, dále řídicí element 16 tímto 3/2-cestným ventilem ovládaný a řídicí prostor 6 s řídicím pístem 23.. Jehla 29 trysky vystupující z řídicího pístu 23, opatřená více výstupními otvory uspořádanými v její špičce, vystřikuje palivo pod vysokým tlakem do spalovacího prostoru spalovacího motoru.

V horní části injektoru 1 je v tělese 2 injektoru na odtokové straně uspořádán řídicí ventil 3_, ovládaný ovladačem. Tento řídicí ventil 3. ovládaný ovladačem může být pomocí elektromagnetu, do něhož se přivádí elektrický proud, nebo piezoelektrického ovladače zatížen tlakem nebo tlakově odlehčen extrémně krátkými dobami odezvy. Řídicí ventil 3. ovládaný ovladačem je u provedení, znázorněného na obr. 1, vytvořen z kuličky 4, která dosedá na dosedací plochu 5.. Od dosedací plochy 5. vystupuje odváděči škrticí ústrojí 7 do řídicího prostoru 6. Uvnitř řídicího prostoru 6, do něhož zasahuje čelní plocha s průměrem d4 tělesa 9 3/2-cestného ventilu, je uspořádána těsnicí pružina 8, která se na jedné straně opírá o horní čelní plochu tělesa 9 3/2-cestného ventilu a na druhé straně tvoří její opěru prstencová drážka v řídicím prostoru 6.

Rovnoběžně s osou symetrie znázorněného injektoru £ se rozkládá přívodní vedení 11, vystupující z vysokotlakého sběrného prostoru (common rail), který zde není blíže znázorněn, které je jednak odbočkou 11.1 zaústěno do prostoru ventilu obklopujícího těleso 9 3/2-cestného ventilu, a které jednak ústí do prostoru 28. trysky, který obklopuje jehlu 29 trysky v dolní části tělesa 2 injektoru.

Těleso 9 3/2-cestného ventilu, které je podle obr. 1 umístěno v horní části injektoru 1 a je pohyblivé ve svislém směru, je v oblasti odbočky 11,1 spojeno s přívodním škrticím ústrojím 10 a má zúženou oblast 12, která navazuje na průměr d4, a která má průměr d3. V oblasti 12 tohoto průměru d3 je upravena odlehčovací mezera 13. Na dolní straně tělesa 9 3/2-cestného ventilu se nachází tlačný kolík 15, který působí na přenášecí element 19.

Přenášecí element 19 je na své dolní straně předepjat pružinou a vyčnívá bočně od osy symetrie injektoru 1. Pomocí přenášecího elementu 19 je možno kuličku, která slouží jako těsnicí plocha 14. podle zdvihu 18 nadzvednout z jejího těsnicího sedla nebo těsnicí pružinou 17, uspořádanou v řídicím elementu 16, do těsnicího sedla zatlačit, Do řídicího elementu 16 ústí bočně řídicí vedení 26, které se rozkládá od řídicího prostoru 24 s pevnou tuhostí, uspořádaného v dolní části tělesa 2 injektoru. Přenášecí element 19 je proto zespodu předepjat pružinou 20 a může se při ovládání tělesem 9 3/2-cestného ventilu prostřednictvím tlačného kolíku 15 pohybovat, přičemž kulička sloužící jako těsnicí plocha 14, která je jednak ovladatelná prostřednictvím přenášecího elementu 19, je ovládána těsnicí pružinou 17 působící proti vysokému tlaku vytvořenému v řídicím prostoru 24 řídicím vedením 26.

Z dutiny, v níž je uložen řídicí píst 23. odbočuje bočně vedení unikajícího oleje, které je navíc spojeno i s dutinou v dolní části

	0	« ··	• 0 ·
• 0	•	00 ♦ ·	•		• ·
0 ·	0 ·	• · ·	•	0
0 ·	···· *	• · · ·	0	0
0 ·	•	• 0 0	0	0
&·	•	··· ··	• ·

tělesa 2. injektoru, v níž se ve svislém směru pohybuje část jehly 29 trysky provedená s průměrem 27 (dj).

V dutině, v níž je uložen řídicí píst 23. je znázorněna horní část jehly 29 trysky, která vystupuje z řídicího pístu 23. prochází řídicím prostorem 24 do prostoru 28 trysky, napájeného vedením 11 palivem pod vysokým tlakem, a zasahuje až do části injektoru 1 vyčnívající do spalovacího prostoru. V řídicím prostoru 24 je umístěn těsnicí pružinový element 25 působící na řídicí píst 23 tím způsobem, že řídicím pístem 23 se jehla 29 trysky opět přemístí do své zavřené polohy. Z řídicího prostoru 24 odbočuje, jak již bylo uvedeno, řídicí vedení 26 k řídicímu elementu 1.6. Pomocí tohoto řídicího vedení 26 se dosáhne tlaku, který panuje v řídicím prostoru 24. i v dutině řídicího elementu 16. v níž je kromě toho umístěna těsnicí pružina 17 působící na těsnicí plochu 14.

Vícestupňová tryska 30. vytvořená na dolním konci jehly 29. trysky, je provedena s průměrem di, zatímco již zmíněná střední část jehly 29 trysky je provedena s vůči němu poněkud menším průměrem 27 (dž). Tlakovými stupni, vytvořenými tímto způsobem na jehie 29 trysky, je možno při proudění paliva pod vysokým tlakem přívodním vedením 11 do prostoru 28 trysky dosáhnout vysunutí jehly 29 trysky ve svislém směru proti těsnicímu pružinovému elementu 25 umístěnému v řídicím prostoru 24. Na špičce vícestupňové trysky 3 0 je schematicky znázorněn první vstřikovací stupeň 31, například k provedení předvstřiku při dílčím zdvihu jehly 29 trysky, jakož i druhý pár vstřikovacích otvorů uvnitř druhého vstřikovacího stupně

32. Při vysouvacím pohybu vícestupňové trysky 30 z hlavy, která ji obklopuje, proto vystupuje vstřikované množství, například v rámci předvstřikovací fáze, nejprve z otvorů prvního vstřikovacího stupně 31 do spalovacího prostoru spalovacího motoru. Vysune-li se vícestupňová tryska 30 dále z tělesa 2 injektoru, zasahují otvory obou

vstřikovacích stupňů 31. 32 do spalovacího prostoru spalovacího motoru. Pro úplnost je nutno dodat, že vztahová značka 33 označuje otevření tělesa 2 injektoru do spalovacího prostoru spalovacího motoru.

Již výše zmíněným odstupňováním mezi průměrem 27 ve střední části jehly 29 trysky a průměrem di vícestupňové trysky 30 se nastaví tlakový stupeň, který při napájení prostoru 28 trysky z přívodního vedení 11 palivem pod vysokým tlakem vystupujícím u vysokotlakého sběrného prostoru způsobí vysunutí vícestupňové trysky 3 0 do spalovacího prostoru a vstříknutí paliva. Řídicí píst 23 upevněný na horní části jehly 29 trysky se tím částečně zasune do řídicího prostoru 24, čímž dojde ke zbrzdění vysouvacího pohybu jehly 29 trysky z tělesa 2 injektoru. S vysouvacím pohybem řídicího pístu 23 z jeho vedení do řídicího prostoru 24 je spojené mírné zvýšení tlaku, které působí přes řídicí vedení 26 na řídicí element 16. Tím je vícestupňová tryska 30 udržována ve svislé poloze, která odpovídá dílčímu zdvihu ve svislém směru. Tato poloha dílčího zdvihu a jí způsobený vysouvací pohyb prvního vstřikovacího stupně 31 do dokud se tlak v řídicím prostoru 24 řídicím elementem 16 neodlehčí. Provede-li se odlehčení tlaku řídicího prostoru 24 otevřením řídicího elementu 16 uvolněním jeho těsnicí plochy 14 cizím ovládáním tělesa 9 3/2-cestného ventilu přes řídicí ventil 3. upravený na odváděči straně, vyjede jehla 29 trysky zcela z tělesa 2 injektoru zužujícího se do špičky, čímž oba vstřikovací stupně 31. 32 vyčnívají do spalovacího prostoru spalovacího motoru a, například v rámci hlavní vstřikovací fáze, se může do spalovacího prostoru vstříknout větší množství paliva pod tlakem.

Cizí ovládání to znamená otevření těsnicí plochy 14 v řídicím elementu 16. se provede svislým pohybem tělesa 9 3/2-cestného

	•	•	··	··	•
•	•	•	··	•	•	•	*	··
• ·	• ·	•	« ♦	•	•	•
•	•	···· ·	•	•	• ·	• ·	•
• ·	•	•	• ·	•	•	•
q··	•	···	··	··	···

δ ventilu v jeho otvoru v tělese 2 injektoru elektromagneticky způsobeným odlehčením tlaku kuličky 4, a tudíž i odlehčením tlaku řídicího prostoru 6, nebo ovládáním piezoelektrického ovladače, který má extrémně krátkou dobu ovládání. Přitom je zajištěno, že uspořádáním tlačného kolíku 15 se svislý pohyb tělesa 9 3/2-cestného ventilu při odlehčení tlaku v řídicím prostoru 6 přenese na přenašeči element 19, který zase provede uvolnění těsnicí plochy 14 v řídicím elementu 16, čímž se tlak panující v řídicím prostoru 24 odlehčí. Tlak panující v řídicím prostoru 24 podporuje sílu, která působí na řídicí píst 23 těsnicím pružným elementem 25 uspořádaným v řídicím prostoru 24..

Cizím ovládáním řídicího elementu 16. který může být proveden například jako řídicí ventil, je možno volně a nezávisle na úrovni tlaku panujícího v přívodním vedení 11 a v odbočce 11,1 nastavit okamžik odlehčení tlaku v řídicím prostoru 24. přičemž v tomto elementu 16 provede otevření těsnicí plochy přes přenašeči element 19, a tím odlehčení řídicího prostoru 24..

Proto je možno okamžik tlakového odlehčení řídicího prostoru 24 volně určen okamžik mezi přeavstřikovací fází a hlavní vstřikovací fází.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Tlakem řízený injektor pro vstřikovací systémy ke vstřikování paliva pod tlakem do spalovacích prostorů spalovacích motorů, s tělesem (9) 3/2-cestného ventilu, s přívodem (11), který je spojen s vysokotlakým sběrným prostorem paliva pod vysokým tlakem, a s jehlou (29) trysky, do jejíhož prostoru (28) trysky může být rovněž přiváděno palivo pod vysokým tlakem, vyznačující se tím, že hydraulický prostor (24) řídící zdvihový pohyb jehly (29) trysky je tlakově odlehčitelný řídicím elementem (16) s cizím ovládáním.
2. Tlakem řízený injektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že 3/2-cestný ventil (9) uspořádaný v oblasti injektoru (1) ovládá předepjatý přenášecí element (19).
3. Tlakem řízený injektor podle nároku 2, vyznačující se tím, že přenášecí element (19) otevírá, popřípadě uzavírá, řídicí element (16).
4. Tlakem řízený injektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že tlak v hydraulickém řídicím prostoru (24) vznikne řídicím vedením (26) v řídicím elementu (16)
5. Tlakem řízený injektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostor (28) trysky a těleso (9) 3/2-cestného ventilu s přívodním vedením (11) jsou spojeny s vysokotlakým sběrným prostorem (common rail).
6. Tlakem řízený injektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že průměr (27) d2 jehly (29) trysky je menší než průměr di vícestupňové trysky (30), čímž je vytvořen tlakový stupeň.

1*θ· • φ · • ΦΦΦ· • φ '4 ···· • ΦΦΦ ♦ Φ φ Φ Φ Φ· φ · ΦΦΦ Φ φ Φ Φ Φ♦ •ΦΦ ΦΦ *·
7. Tlakem řízený injektor podle nároku 4, vyznačující se tím, že tlak vzniklý v hydraulickém řídicím prostoru (24) fixuje jehlu (29) trysky a při uzavřené těsnicí ploše (14) v řídicím elementu (16) fixuje polohu zdvihu jehly (29) trysky v poloze dílčího zdvihu.
8. Tlakem řízený injektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že 3/2-cestný řídicí ventil, napájitelný palivem pod vysokým tlakem, je ovladatelný prostřednictvím řídicího dílu (3) ovládaného ovladačem na odváděči straně.

(Π, avšak
9. Tlakem řízený injektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že těleso (9) 3/2-cestného ventilu a řídicí prostor (28) jehly (29) trysky jsou společně spojeny přívodním vedením z vysokotlakého sběrného prostoru (common rail), ovladatelné nezávisle na sobě.

11.1) jsou
10. Tlakem řízený injektor podle jednoho nebo více z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že 3/2-cestný ventil (9) je ovladatelný nezávisle na řídicím elementu (16).