CZ20013144A3

CZ20013144A3 - Injektor pro vstřikovací systém paliva s vysokotlakým zásobníkem paliva

Info

Publication number: CZ20013144A3
Application number: CZ20013144A
Authority: CZ
Inventors: Rainer Buck
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1999-12-31
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2003-02-12
Also published as: DE19963920B4; WO2001050014A3; KR20010102443A; JP2003519336A; WO2001050014A2; DE19963920A1; EP1187986A2

Description

Injektor pro vstřikovací systém paliva s vysokotlakým zásobníkem paliva

Oblast techniky

Vynález se týká injektoru pro vstřikovací systém paliva s vysokotlakým zásobníkem paliva pro spalovací motory se vstřikovací tryskou, která má jehlu trysky, a s řídicím prostorem rozděleným řídicím pístem do tří úseků, přičemž první úsek a druhý úsek jsou v hydraulickém spojení přes v řídicím pístu uspořádané vstupní škrcení, přičemž jsou druhý úsek s vysokotlakou přípojkou a třetí úsek s přívodním kanálem v hydraulickém spojení.

Dosavadní stav techniky

Vynález vychází z injektoru pro vstřikovací systém paliva s vysokotlakým zásobníkem paliva (Common-Rail) pro spalovací motory se vstřikovací tryskou, která má jehlu trysky, a řídicím pístem do tří úseků rozdělený řídicí prostor, přičemž první úsek a druhý úsek jsou hydraulicky spojeny přes přívodní škrcení uspořádané v řídicím pístu a přičemž je hydraulicky spojen druhý úsek s vysokotlakou přípojkou a třetí úsek s přívodním kanálem.

Základní úlohou vynálezu je dále zlepšit tento známý injektor, obzvláště rozšířit možnosti provedení s ohledem na průběh předvstřikování a hlavního vstřikování. Kromě toho se má zvýšit bezpečnost proti ztrátám paliva průsakem do spalovacího prostoru spalovacího motoru.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje injektor pro vstřikovací systém paliva s vysokotlakým zásobníkem paliva pro spalovací motory se vstřikovací tryskou, která má jehlu trysky, a s řídicím prostorem rozděleným řídicím pístem do tří úseků, přičemž první úsek a druhý úsek jsou v hydraulickém spojení přes vstupní škrcení uspořádané v řídicím pístu, přičemž jsou druhý úsek s vysokotlakou přípojkou a třetí úsek s přívodním kanálem v hydraulickém spojení, podle vynálezu, jehož podstatou je, že zdvih jehly trysky a zdvih řídicího pístu jsou spolu spojeny.

Spojením řídicího pístu a jehly trysky jsou umožněna předvstřikování se zmenšeným tlakem a krajně malá předvstřikovaná množství. Vhodným ovládáním magnetického ventilu injektoru mohou být realizovány malé zdvihy řídicího pístu. Protože spojením řídicího pístu a jehly trysky není zdvih jehly trysky větší, než může být zdvih řídicího pístu, je tím také možné omezit zdvih jehly trysky.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je řídicí píst ve svém vodicím vrtání axiálně přesouvatelný, jehla trysky je uspořádána axiálně přesouvatelně ve vrtání probíhajícím souose vůči vodícímu vrtání a spojení řídicího pístu a jehly trysky se děje přes ventilový píst. Souosým uspořádáním řídicího pístu a jehly trysky mohou být spojovací síly přenášeny přímo a jednoduchým způsobem. Je-li třeba, může být s pomocí ventilového pístu přemostěna vzdálenost mezi řídicím pístem a jehlou trysky.

U jiného výhodného provedení vynálezu jsou ventilový píst a řídicí píst nebo jehla trysky a řídicí píst provedeny v jednom dílu,

• 4	44	• 44	44
» 4	« 4	• 4 4	•	• ♦ 4
» 4	4 4	4 ·	•	4 4
4 4	4 4	4 4	•	4 4
4 4	• 4	4 4 4 4 4		4 4 4

takže je zmenšen počet součástí a je možno se vyvarovat chyb ze spěchu při montáži.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu má řídicí píst dvě drážky, řídicí píst je mezi drážkami zhotoven jako šoupátko a šoupátko při zavřené vstřikovací trysce řídicí hranou vodícího vrtání dosahuje prakticky hydraulického oddělení vysokotlaké přípojky a přívodního kanálu, takže při malém zdvihu řídicího pístu nastane škrcení paliva mezi řídicí hranou a šoupátkem a tím je vstřikovací tlak redukován. Tím a z toho vyplývajících malých vstřikovaných množství plynou další možnosti provedení ve vztahu k průběhu vstřikování.

Vhodným naladěním injektoru se může dít předvstřikování s jednorázovým nařízením magnetického ventilu. Toto je možné obzvláště pak, když tlak v přívodním kanálu a v tlakovém prostoru vstřikovací trysky během předvstřikování poklesne tak silně, že hydraulická síla působící na první čelní plochu ventilového pístu je větší než síla působící na změnu průřezu jehly trysky.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je hydraulické oddělení vysokotlaké přípojky a přívodního kanálu konstrukčně určeno překrýváním šoupátka a řídicí hrany a lícováním mezi šoupátkem a vodicím vrtáním, takže při naladění injektoru se může využít dalšího stupně volnosti.

Podle dalšího variantního výhodného provedení vynálezu je k dispozici zavírací pružina opírající se proti tělesu injektoru a jehle trysky, takže také při chybějícím tlaku paliva je injektor stále bezpečně zavírán. Kromě toho může zavírací pružina přispět k tomu, že jehla trysky po jednorázovém nařízení magnetického ventilu samočinně opět zavírá, zatímco zesiluje hydraulická zavírací síla.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je k dispozici pomocná pružina působící na řídicí píst nebo/a že přívodní kanál ve spojení s palivem, které se v něm nachází, slouží jako tlakový zásobník, takže obzvláště při hlavním vstřikování je zabezpečeno, že řídicí píst provede tak velký zdvih, že již není překrytí mezi šoupátkem a řídicí hranou a tím je přiváděno palivo do vstřikovací trysky injektoru plným tlakem. Tím je umožněno rychlé otevření vstřikovací trysky a v kratším čase může být vstřikováno větší množství paliva.

Přehled obrázků na výkresech

Další přednosti a výhodná provedení vynálezu vyplývají z následujícího popisu, výkresů a nároků.

Na výkresech obr. 1 znázorňuje příčný řez injektorem podle vynálezu se zavřeným magnetickým ventilem a obr. 2 řídicí prostor injektoru podle vynálezu při otevřeném magnetickém ventilu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn injektor podle vynálezu. Vysokotlaká přípojka 1 zásobuje řídicí prostor 1 palivem které není na obr. 1 a 2 znázorněno. Přes řídicí prostor 3_ a přívodní kanál 5. je také zásobována palivem vstřikovací tryska 7.

Řídicí prostor 3. je radiálně ohraničen vodicím vrtáním 9. Ve vodicím vrtání 9 je k dispozici axiálně přesouvatelný řídicí píst 11.

Řídicí píst 11 dělí řídicí prostor 3. do tří úseků 13, 15 a 17.

·«	·«	• · ·	··
*	*	• ·	M f «	•	*	•
•	•	··		•	*
•
• ··	•	• ě • ·	♦ · · ··· ··	• • ·	•

První úsek 13 řídicího prostoru 3. je ohraničen v axiálním směru první čelní plochou 18 řídicího pístu 11. Kromě toho je první úsek 13 řídicího prostoru 3. hydraulicky spojen přes přívodní škrcení 19 s druhým úsekem 15 řídicího prostoru 3.. Přívodní škrcení 19 může být provedeno jako drážka nebo jako vrtání. Přes odtokové škrcení 21, které může být otevíráno kuličkou 22 ovládanou nenaznačeným magnetickým ventilem, je první úsek 13 spojen s rovněž nenaznačeným zpětným vedením paliva.

Řídicí píst 11 má dvě drážky 23, 25, které radiálně ohraničují druhý úsek 15 a třetí úsek 17 řídicího prostoru 3.. Mezi drážkami 23., 25 je uspořádáno šoupátko 27.

Na druhou čelní plochu 29 řídicího pístu 11 se připojuje ventilový píst 33, působící na jehlu 31 trysky vstřikovací trysky 7. Jehla 31 trysky zamezuje, aby pod tlakem stojící palivo mezi vstřikováními teklo do neznázorněného spalovacího prostoru. Toto se děje tím, že jehla 31 trysky je tlačena do sedla 34 jehly trysky a utěsňuje přívodní kanál 5_ proti spalovacímu prostoru.

Jehla 3 1 trysky má změnu 35 průřezu z většího průměru 37 na menší průměr 3 9. Svým větším průměrem 37 je jehla 31 trysky vedena v tělesu 41 injektoru. Změna 35 průřezu ohraničuje tlakový prostor 43 vstřikovací trysky 7_.

V pozici znázorněné na obr. 1 odděluje šoupátko 27 třetí úsek řídicího prostoru 3. a tím také od třetího úseku 17 řídicího prostoru 3. vycházející přívodní kanál 5. od vysokotlaké přípojky 1..

Překrytí 45 vodícího vrtání šoupátkem 27 a jeho řídicí hranou 47 je voleno tak, že také v této poloze šoupátka 27 vzniká mezi vstřikováními jistá ztráta netěsností a tím v tlakovém prostoru 43 panuje stejný tlak jako ve vysokotlaké přípojce 1..

·· • · ·

4 ·* • · · · · • · · ·

09

9 ··	OO
oo o ·	0	0 ·
• · ·	o	•
• * ·	9 9	o
0 O o	0	•
009 09		90 0

Při zavřeném odtokovém škrcení 21 panuje v celém injektoru stejný tlak. Když je první čelní plocha 18 řídicího pístu 11 větší než prstencová plocha změny 35 průřezu, je hydraulická síla působící na první čelní plochu 18 řídicího pístu 11 větší než hydraulická síla působící na změnu 35 průřezu a jehla 3 1 trysky je tlačena do sedla 3.4 ventilu. Když nenaznačené vysokotlaké čerpadlo vstřikovacího systému paliva není poháněno, když motor stojí, pak tlačí na jehlu 3 1 ventilu působící zavírací pružina 49 jehlu 31 ventilu do sedla 3 4 jehly ventilu a zavírá tím vstřikovací trysku 7, popřípadě injektor. Zavírací pružina 49 se opírá proti tělesu 41 injektoru.

Když je odtokové škrcení 21 otevřeno, zatímco je magnetický ventil ovládán a kulička 22 je od sedla 5 1 kuličky nadzvednuta, klesá tlak v prvním úseku 13 řídicího prostoru 1, protože přívodní škrcení 19 zamezuje plnému vyrovnání tlaku mezi přívodním kanálem 5. a prvním úsekem 13 řídicího prostoru 3.. V důsledku toho klesá také hydraulická síla působící na první čelní plochu 18. Jakmile je tato hydraulická síla menší než hydraulická síla působící na změnu 3 5 průřezu, zvedá se jehla 31 trysky od sedla 34 jehly trysky a tím otevírá vstřikovací trysku 7, takže je vstřikováno palivo do spalovacího prostoru. Rychlost otevírání jehly 31 trysky je kromě jiného určena rozdílem průtoku mezi přívodním škrcením 19 a odtokovým škrcením 21.

Jakmile je zdvih řídicího pístu 11 menší než překrytí 45 mezi šoupátkem 27 a řídicí hranou 47, dochází v rozsahu šoupátka 27 k odbourání tlaku od druhého úseku 15 k třetímu úseku 17 řídicího prostoru 3_. To má za následek, že vstřikování do spalovacího prostoru se koná s redukovaným vstřikovacím tlakem.

• ·

•	44	··	4
44	ě ·	• 4	44
4	4 4	4 4	4
4	4 4 4	4 4	4
4	4 4	4 4	•
444	44	44	44

Vhodným navržením injektoru může být také dosaženo předvstřikování s menším vstřikovacím tlakem a menším vstřikovaným množstvím. Aby se toho dosáhlo, musí být síla zavírací pružiny 49 a hydraulická síla působící na první čelní plochu 1 8 větší než hydraulická síla působící na změnu 35 průřezu. Škrcením mezi šoupátkem 27 a řídicí hranou 47 může tlak v tlakovém prostoru 43 klesnout tak dalece, že nastává výše uvedená podmínka. Z toho plynou doplňkové možnosti při provedení průběhu hlavního vstřikování a předvstřikování. Kromě toho může být při vhodném hydraulickém navržení dosaženo předvstřikování s jednorázovým nařízením magnetického ventilu.

Když je zdvih řídicího pístu 11 větší než překrytí 45 mezi šoupátkem 27 a řídicí hranou 47. je třetí úsek 17 řídicího prostoru 3. spojen přímo s vysokotlakou přípojkou 1 a nekoná se odbourání tlaku šoupátkem 27 a řídicí hranou 47.· Tento stav je znázorněn na obr. 2. Od úplného znázornění injektoru na obr. 2 bylo upuštěno, odkazuje se raděj i na obr. 1.

V pozici řídicího pístu 11 znázorněné na obr. 2 se koná hlavní vstřikování. Aby bylo zajištěno, že řídicí píst 11 dosáhne této pozice, je volena vhodná elasticita přívodního kanálu 5.. Elasticita přívodního kanálu 5. zamezuje příliš silnému poklesu tlaku v tlakové komoře 43 na začátku vstřikování, které vede - v tomto případě předčasně - k zavření vstřikovací trysky 7. Přídavně nebo alternativně může být také ještě upravena pomocná pružina 53. Pomocná pružina 53 působí na druhou čelní plochu 29 řídicího pístu 11 a podporuje otevírání vstřikovací trysky 7.

Další přednost tohoto injektoru je v tom, že překrytí 45 mezi šoupátkem 27 a řídicí hranou 47 při zavřené vstřikovací trysce 7 silně redukuje ztráty netěsností mezi jehlou 31 trysky a sedlem 3 4 jehly

	99	9 99	99
•	•	• 4	99 9	9	9	9 9
•	♦	<44	9 9	9	9	9
•
4	9	• 9	9 9	9	9	•
44		99	999 99		99	•

trysky, například malými pilinami nebo podobně. Tím je dána zvýšená bezpečnost proti chybnému, permanentnímu toku paliva do spalovacího prostoru (vnitřní ztrátě netěsností).

Aby se vstřikování ukončilo, je odtokové škrcení 21 zavřeno kuličkou 22 blíže nevysvětleným způsobem. Zavíráním odtokového škrcení 21 se vybuduje v prvním úseku 13 řídicího prostoru 3_ přes přívodní škrcení 19 opět přibližně stejný tlak, jaký panuje ve vysokotlaké přípojce jL Tento tlak vykonává přes první čelní plochu 18 řídicího pístu 9 a přes ventilový píst 33 hydraulickou sílu na jehlu 31 trysky. Jakmile tato hydraulická síla překročí hydraulickou sílu působící na změnu 35 průřezu, jehla 31 trysky zavírá. Protože je, ve srovnání s prstencovou plochou změny 35 průřezu, první čelní plocha 18 řídicího pístu 9 zřetelně větší, nastane zavírací pohyb velmi rychle a s velkou silou.

Nepřímé řízení jehly 31 trysky přes hydraulický, sílu zesilující systém, je nutné, když síly potřebné k rychlému otevření jehly 31 trysky nelze vyvodit magnetickým ventilem přímo. Přitom přídavné, k množství paliva vstřikovaného do spalovacího prostoru potřebné takzvané „řídicí množství“, se dostane přes přívodní škrcení

19., řídicí prostor 3, a výstupní škrcení 21 do zpětného vedení paliva. Přídavně k řídicímu množství vznikají také ještě ztráty netěsností v

vedení jehly trysky. Řídicí množství a ztráty netěsností mohou obnášet až 50 mm³/zdvih. Jsou také opět odváděny do neznázorněného zpětného vedení paliva.

Všechny v popisu, následujících nárocích a výkresy znázorněné znaky mohou být jak jednotlivě, tak také v libovolné kombinaci mezi sebou, podstatou vynálezu.

Claims

1. Injektor pro vstřikovací systém paliva s vysokotlakým zásobníkem paliva pro spalovací motory se vstřikovací tryskou (7), která má jehlu (31) trysky, a s řídicím prostorem (3) rozděleným řídicím pístem (11) do tří úseků (13, 15, 17), přičemž první úsek (13) a druhý úsek (15) jsou v hydraulickém spojení přes v řídicím pístu (11) uspořádané vstupní škrcení (19), přičemž jsou druhý úsek (15) s vysokotlakou přípojkou (1) a třetí úsek (17) s přívodním kanálem (5) v hydraulickém spojení, vyznačující se tím, že zdvih jehly (31) trysky a zdvih řídicího pístu (11) jsou spolu spojeny.

2. Injektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že řídicí píst (11) je uspořádán axiálně posuvně ve vodicím vrtání (9), že jehla (31) trysky je uspořádána axiálně posuvně ve vrtání probíhajícím souose vůči vodícímu vrtání (9) a že spojení řídicího pístu (11) a jehly (31) trysky se koná přes ventilový píst (33).

3. Injektor podle nároku 2, vyznačující se tím, že ventilový píst (33) a řídicí píst (11) nebo jehla (31) trysky jsou provedeny v jednom dílu.

4. Injektor podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující sé tím, že řídicí píst (11) má dvě drážky (23, 25) a že řídicí píst (11) je mezi drážkami (23, 25) upraven jako šoupátko (27).

5. Injektor podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že šoupátko (27) při zavřené vstřikovací trysce (7) s řídicí hranou (47) vodícího vrtání (9) způsobuje dalekosáhlé hydraulické oddělení vysokotlaké přípojky (1) a přívodního kanálu (5).

»· ·· ·· ·· é • • • • « • · ·· • 9 • • • · · · • ♦ • • • ·· ·· ··· • · • ·

6. Injektor podle nároku 5, vyznačující se tím, že hydraulické oddělení vysokotlaké přípojky (1) a přívodního kanálu (5) je konstrukčně určeno překrytím (45) šoupátka (27) a řídicí hrany (47) a lícováním mezi šoupátkem (27) a vodicím vrtáním (9).

7. Injektor podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je k dispozici zavírací pružina (49), opírající se proti tělesu (41) injektoru a jehle (31) trysky.

8. Injektor podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je k dispozici pomocná pružina (53) působící na řídicí píst (11).

9. Injektor podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že přívodní kanál (5) ve spojení se v něm se nacházejícím palivem slouží jako tlakový zásobník.