CZ20012474A3

CZ20012474A3 - Vstřikovací systém paliva

Info

Publication number: CZ20012474A3
Application number: CZ20012474A
Authority: CZ
Inventors: Wolfgang Stoecklein
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2002-11-13
Also published as: JP2003514187A; EP1144840A1; KR20010101423A; WO2001034965A1; DE19954206A1

Description

Vstřikovací systém paliva

Oblast techniky

Vynález se týká vstřikovacího systému paliva, zejména vstřikovacího systému paliva se společným vysokotlakým zásobníkem paliva, pro přívod paliva do spalovacích motorů, zejména Dieselových motorů, s více válci.

Dosavadní stav techniky

V Dieselových motorech se nasává vzduch a stlačuje se. Na konci kompresního zdvihu se do spalovacího prostoru vstříkne pod vysokým tlakem palivo, přičemž ve spalovacím prostoru se směs vzduchu a paliva samočinně vznítí. Zpracování směsi vzduchu a paliva podstatně ovlivňuje spotřebu paliva, složení výfukových plynů a hluk Dieselová motoru při činnosti. Na kvalitě přípravy směsi vzduchu a paliva se podstatně podílí vstřikovací systém paliva.

Ve vstřikovacích systémech paliva se společným vysokotlakým zásobníkem paliva, označovaným jako common-rail, dopravuje palivo určené ke vstřikování vysokotlaké čerpadlo, popřípadě za pomoci předřazeného dopravního čerpadla, z nádrže do centrálního vysokotlakého zásobníku paliva. Z tohoto vysokotlakého zásobníku paliva vedou palivová potrubí k jednotlivým injektorům, které jsou přiřazeny válcům spalovacího motoru. Injektory jsou ovládány jednotlivě elektronikou motoru v závislosti na provozních parametrech spalovacího motoru, aby bylo palivo vstřikováno do spalovacího prostoru spalovacího motoru.

Průběh vstřikování se projevuje na vytváření směsi a na průběhu spalování. Výraz „průběh vstřikování“ označuje průběh množství paliva vstřikovaného do spalovacího prostoru v závislosti na úhlu kliky, popřípadě úhlu vačky. Hlavní veličinou průběhu vstřikování je doba vstřikování. Doba vstřikování zahrnuje dobu vstřikování ve stupních úhlu kliky, popřípadě úhlu vačky, nebo v milisekundách, při níž je příslušný injektor otevřen a palivo proudí do spalovacího prostoru.

Utváření průběhu vstřikování se může provádět s řízením tlaku. Při tlakově řízeném utváření průběhu vstřikování se v injektorech a ve vstřikovací trysce vytváří proměnný vstřikovací tlak. Proměnný vstřikovací tlak je prováděn odlehčovacím ventilem tlaku, který je integrován do každého injektoru. Odlehčovací ventil tlaku může být ovládán například magnetickým ovladačem nebo piezoelektrickým ovladačem.

U tohoto decentralizovaného řízení tlaku na každém injektoru se jako nevýhodným ukázalo to, že pro ovladače odlehčovacích ventilů tlaku je zapotřebí relativně velkého konstrukčního prostoru. Kromě toho odlehčovací ventily tlaku znamenají poměrně vysokou cenu při výrobě injektorů.

Úkolem vynálezu je vytvořit vstřikovací systém paliva, který bude jednoduchého provedení a levně vyrobitelný. Přesto by mělo být pomocí tohoto vstřikovacího systému paliva umožněno utvářet průběh paliva alespoň tak přesně, jako u dosavadních vstřikovacích systémů paliva.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje vstřikovací systém paliva, zejména vstřikovací systém paliva se společným vysokotlakým zásobníkem paliva, pro přívod paliva do spalovacích motorů, zejména Dieselových motorů, s více válci, podle vynálezu, jehož podstatou je, že uspořádání ventilů k utváření průběhu vstřikování, zejména injektor k modulaci tlaku, je prostřednictvím systému vysokotlakých potrubí, v němž je uspořádán centrální rozdělovači element, spojeno s injektory, z nichž nastává vstřikování.

Vstřikovací systém paliva podle vynálezu má tu výhodu, že se u něj provádí utváření průběhu vstřikování, zejména modulace .tlaku, centrálně a nikoli odděleně pro každý válec. To poskytuje výhodu v tom, že pro celý spalovací motor je zapotřebí jen jednoho odlehčovacího ventilu tlaku. Vlastní vstřikování se provádí samostatnými injektory, z nichž je pro každý válec spalovacího motoru upraven vždy jeden. Na konci vstřikování se pro utváření průběhu vstřikování injektor uzavře, takže do vysokotlakého potrubního systému již není dopravováno žádné palivo.

Podle zvláštního provedení vynálezu jsou injektory, z nichž se provádí vstřikování, tvořeny známými kombinacemi držáků a trysek. Základní konstrukce kombinace držáků a trysek sestává z držáku a vstřikovací trysky. Vstřikovací tryska obsahuje těleso trysky s vodicím otvorem, v němž je posuvně vedena jehla trysky. V rámci vynálezu mohou být použity jednak takzvané jednopružinové držáky a jednak takzvané dvoupružinové držáky. Dosavadní kombinace držáků a trysek jsou výhodné proto, že zabírají jen málo konstrukčního prostoru a jsou levně vyrobitelné.

Podle dalšího zvláštního provedení vynálezu je v uspořádání ventilů pro utváření průběhu vstřikování uložena vratně pohyblivě jehla ventilu, jejíž zdvih je řízen. Tím se dosáhne toho, že injektor

pro utváření průběhu vstřikování pracuje jako proměnné škrticí ústrojí. Tlak ve vysokotlakém potrubním systému je závislý na zdvihu jehly injektoru pro utváření průběhu vstřikování.

Podle dalšího zvláštního provedení vynálezu je rozdělovači element tvořen rozdělovači hří délkou zážehu nebo magnetickým ventilem. Rozdělovacím elementem se rozděluje tlak připravený injektorem pro utváření průběhu vstřikování do injektorů, z nichž nastává vstřikování. Rozdělovači hřídelka je spojena například s vačkovým hřídelem spalovacího motoru. Magnetický ventil může být proveden jako jednoduchý magnetický .ventil. Na rychlost spínání magnetického ventilu nemusí být kladeny žádné vysoké požadavky. Tím se udržují výrobní náklady na nízko hodnotě.

Podle dalšího zvlášť výhodného provedení vynálezu je ve vysokotlakém potrubním systému mezi uspořádáním ventilů k utváření průběhu vstřikování a rozdělovacím elementem uspořádán odlehčovací ventil. Tento odlehčovací ventil může být řízen magneticky nebo piezoelektricky a v průběhu vytváření tlaku ve vstřikovacím systému paliva podle vynálezu je uzavřen. Teprve na konci vstřikování se odlehčovací ventil otevře. Při otevřeném odlehčovacím ventilu se palivo pod vysokým tlakem vypouští z vysokotlakého potrubního systému do unikajícího oleje. Tím se rychle sníží tlak ve vysokotlakém potrubním systému.

Podle dalšího zvláštního provedení vynálezu je vysokotlaký potrubní systém spojem prostřednictvím rozdělovacího elementu s dopravním čerpadlem. Dopravní čerpadlo slouží k napájení tlakem potrubí vysokotlakého potrubního systému, která se právě na vstřikování nepodílejí.

• ·

Podle dalšího zvláštního provedení vynálezu je odlehčovací ventil spojen s rozdělovacím elementem, přičemž mezi odlehčovacím ventilem a rozdělovacím elementem je uspořádán vyrovnávací objem. Tím se udržují ztráty vstřikovacího systému paliva podle vynálezu na malé hodnotě a zvýší se účinnost spalovacího motoru. Stanovení velikosti vyrovnávacího objemu se má provádět jednak tak, aby se vzrůstu tlaku ve vysokotlakém potrubním systému mezi rozdělovacím elementem a injektory, z nichž momentálně vstřikování nenastává, zabránilo otevíracím tlakem momentálně aktivovaného injektoru. Kromě toho je nutno dbát na skutečnost, aby se snížení tlaku ve vysokotlakém potrubním systému mezi rozdělovacím elementem .a momentálně aktivovaným injektorem, z něhož nastává vstřikování, provedlo dostatečně rychle. To vyžaduje provedení velkého vyrovnávacího objemu. Příliš velký vyrovnávací objem však může způsobit, že tlak ve vysokotlakém potrubním systému mezi rozdělovacím elementem a injektory, z nichž se momentálně vstřikování neprovádí, je příliš malý pro opětovné naplnění v časové periodě mezi dvěma vstřikováními.

Přehled obrázků na výkresech

Další výhody, znaky a podrobnosti vynálezu vyplývají z následujícího popisu podle přiložených výkresů, na nichž jsou znázorněna dvě příkladná provedení vynálezu. Přitom znaky uvedené v nárocích a v popisu mohou být považovány za podstatné jednak jednotlivě nebo v libovolné kombinaci. Na přiložených výkresech obr. 1 znázorňuje hydraulické schéma vstřikovacího systému paliva podle prvního příkladného provedení vynálezu a obr. 2 hydraulické schéma vstřikovacího systému paliva podle druhého příkladného provedení vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn injektor 1_ pro utváření průběhu vstřikování. Injektor 1 pro utváření průběhu vstřikování bude dále uváděn pouze jen jako injektor 1_. Injektor 1_ je zásobován palivem prostřednictvím vysokotlaké přípojky 2. z néznázorněného centrálního vysokotlakého zásobníku paliva.

Z injektoru J_ vede vysokotlaké potrubí 3. k rozdělovacímu elementu 4_. Z rozdělovacího elementu 4 vystupují čtyři vysokotlaká potrubí 5, 6.. 7_ a ÍL Tato vysokotlaká potrubí 5, (ý, ]_ a 8 vedou k injektorům 9, 10, 11 a 12. Injektory 9, 10, 11 a 12 slouží ke vstřikování paliva pod vysokým tlakem do neznázorněných spalovacích prostorů spalovacího motoru.

Do vysokotlakého potrubí 3. je vestavěn odlehčovací ventil 13. Tímto odlehčovacím ventilem 1 3 může být podle potřeby velmi rychle snížen tlak ve vysokotlakém potrubí 3.. Palivo z vysokotlakého potrubí 3_ proudí přes odlehčovací ventil 13 zpět do*palivové nádrže 1_6.

Z palivové nádrže 16 je palivo dopravováno pomocí dopravního čerpadla 15 vysokotlakým potrubím 14 do rozdělovacího elementu 4_. Proto může být tlak dodáván do vysokotlakých potrubí 5, 6, 7. a 8, která se právě na vstřikování nepodílejí.

Centrálním elementem vynálezu je injektor 1, který je použit jako proměnné škrticí ústrojí. Tlak vytvořený ve vysokotlakém potrubí 3_ je přitom přibližně funkcí zdvihu jehly injektoru 1. Odlehčovací ventil 13 je nejprve ještě uzavřen. Modulovaný tlak ve vysokotlakém potrubí 1 se rozdělí prostřednictvím rozdělovacího elementu 4 do vysokotlakých potrubí 5, 6, 7 a 8.

• ·

V daném případě je rozdělovači element 4_ tvořen rozdělovači hřídelkou zážehu spojenou s vačkovým hřídelem spalovacího motoru nebo vysokotlakého čerpadla. Místo toho však mohou být použity i jednoduché magnetické ventily, přičemž na rychlost jejich spínání nejsou kladeny žádné vysoké požadavky.

Když má být vstřikování ukončeno, injektor j_ se uzavře, takže do vysokotlakého potrubí 3. již není dopravováno žádné palivo. Aby se přitom tlak ve vysokotlakém potrubí 3_ snížil co nejrychleji, otevře se maenetickv ovládanv odlehčovací ventil 13 a nalívo nrnndí znět Hn --— _A- - - - J7 ' “ Γ -palivové nádrže 1 6.

Druhé příkladné provedení vynálezu, znázorněné na obr. 2, se podobá prvnímu příkladnému provedení vstřikovacího systému paliva, znázorněnému na obr. 1. Pro zjednodušení jsou stejné součásti označeny stejnými vztahovými značkami. Aby se zabránilo opakování, poukazuje se kromě toho na výše uvedený podrobný popis obr. 1. V následujícím textu budou popsány rozdíly mezi oběma příkladnými provedeními, znázorněnými na obr. 1 a 2.

Druhé příkladné provedení, znázorněné na obr. 2, se liší od výše popsaného vstřikovacího systému paliva tím, že odlehčovací ventil 13 je spojen s rozdělovacím elementem ^palivovým potrubím 19, vyrovnávacím objemem 18 a vysokotlakým potrubím 14. To znamená, že palivo propuštěné odlehčovacím ventilem 13 neproudí jako u vstřikovacího systému paliva podle obr. 1 do unikajícího oleje nebo zpět do palivové nádrže 16. U vstřikovacího systému paliva znázorněného na obr. 2 je unikající množství paliva vypouštěno do vyrovnávacího objemu 18.

Dimenzování vyrovnávacího objemu 18 se musí přitom provést tak, aby se vzrůstu tlaku ve vysokotlakých potrubích 5, 6, 7 zabránilo otevíracím tlakem připojených injektorů 9, 10 a 11, a aby snížení tlaku ve vysokotlakém potrubí 8. nastalo dostatečně rychle. To však vyžaduje provedení velkého vyrovnávacího objemu 18. Příliš velký vyrovnávací objem 18 však jinak může způsobit to, že tlak ve vysokotlakých potrubích 9, 10 a 11 je příliš malý pro opětovné naplnění v časové periodě mezi dvěma vstřikováními.

Claims

1. Vstřikovací systém paliva, zejména vstřikovací systém paliva se společným vysokotlakým zásobníkem paliva, pro přívod paliva do spalovacích motorů, zejména Dieselových motorů, s více válci, vyznačující se tím, že uspořádání (1) ventilů k utváření průběhu vstřikování, zejména injektor k modulaci tlaku, je prostřednictvím systému vysokotlakých potrubí (3, 5, 6, 7, 8), v němž je uspořádán centrální rozdělovači element (4), spojeno s injektory (9, 10, 11, 12), z nichž nastává vstřikování.

2. Vstřikovací systém paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že injektory (9, 10, 11, 12), z nichž nastává vstřikování, jsou tvořeny známými kombinacemi držáků a trysek.

3. Vstřikovací systém paliva podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že v uspořádání (1) ventilů k utváření průběhu vstřikování je vratně pohyblivě uložena jehla ventilu, jejíž zdvih je ovladatelný.

4. Vstřikovací systém paliva podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že rozdělovači element (4) je tvořen rozdělovači hřídelkou zážehu nebo magnetickým ventilem.

5. Vstřikovací systém paliva podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že v systému vysokotlakého potrubí (3) mezi uspořádáním (1) ventilů k utváření průběhu vstřikování a rozdělovacím elementem (4) je uspořádán odlehčovací ventil (13).

6. Vstřikovací systém paliva podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že systém vysokotlakých potrubí (3, 5, 6,

7, 8, 14) je prostřednictvím rozdělovacího elementu (4) spojen s dopravním čerpadlem (15).

7. Vstřikovací systém paliva podle nároku 5, vyznačující se tím, že odlehčovací ventil (13) je spojen s rozdělovacím elementem (4), přičemž mezi odlehčovacím ventilem (13) a rozdělovacím elementem (4) je upraven vyrovnávací objem (18).