CZ2001820A3 - Komůrková vstřikovací tryska pro spalovací motory - Google Patents

Description

Á Vynález se týká vstřikovací trysky pro spalovací motory, ?

| s komůrkou s nejméně jedním vstřikovacím otvorem a se sedlem jehly ’ spojeným s komůrkou.

Dosavadní stav techniky

Komůrkové vstřikovací trysky tohoto druhu mají, především..

v určité části zdvihu jehly, velký rozptyl odporu prouděním a tím také množství vstřikovaného paliva. V důsledku toho není u mnoha spalovacích motorů vybavených touto komůrkovou vstřikovací tryskou optimální spotřeba paliva a emisní zátěž.

Základním úkolem je vynalézt komůrkovou vstřikovací trysku, která bude mít v určité části zdvihu a u různých exemplářů stejného druhu menší rozptyl vstřikovaného množství paliva a tím i menší spotřebu paliva a menší emisní zátěž.

Podstata vynálezu

Úkol je řešen vstřikovací tryskou pro spalovací motory, s komůrkou s nejméně jedním vstřikovacím otvorem a se sedlem í jehly, spojeným s komůrkou tak, že přechod mezi sedlem jehly a komůrkou je zaoblený.

Tím, že je podle vynálezu přechod mezi sedlem jehly a komůrkou zaoblen a má tak definovatelnou geometrii, je v určitém rozsahu zdvihu jehly definovatelné také rozhodující škrcení v přechodu mezi komůrkou a sedlem jehly a pohybuje se mezi různými exempláři stejného druhu ve velmi malé toleranci. Tím je možné, měřením provozního chování jedné vynalezené komůrkové vstřikovací trysky, předpovídat provozní chování všech komůrkových vstřikovacích trysek stejného druhu s podstatně větší přesností a řízení procesu vstřikování podle potřeby optimalizovat.

U jednoho provedení vynálezu je přechod mezi sedlem jehly a komůrkou zaoblen s poloměrem mezi 0,01 mm a 0.1 mm, přednostně mezi 0,04 mm a 0,06 mm, takže na jedné straně toto zaoblení zřetelně zmenší rozptyl chování trysky při částečném zatížení a na druhé straně lze zaoblení zhotovit s malými náklady.

Při jiném provedení vynálezu je komůrka konická, takže chování při částečném zatížení je touto konickou komůrkovou vstřikovací tryskou zlepšeno.

Jako doplněk vynálezu je možno provést komůrku válcovou, takže chování při částečném zatížení je touto válcovou komůrkovou vstřikovací tryskou také zlepšeno.

i

Jiná varianta vynalezené vstřikovací trysky spočívá v tom, že sedlo jehly má tvar komolého kuželu, čímž je dána dobrá těsnost a dobré centrování jehly v tomto sedle.

U jiného provedení vynálezu je úhel kuželu sedla jehly 60 stupňů, takže je docíleno dobrého těsnícího účinku mezi jehlou a sedlem jehly.

V doplňku vynálezu úhel kuželu jehly větší až o jeden stupeň, přednostně 15 - 30 úhlových minut, než úhel kuželu sedla, takže těsnící plocha je zmenšena a leží v rozsahu většího průměru jehly.

Podle dalšího provedení je komůrka minikomůrka, nebo mikrokomůrka, takže vynalezené přednosti jsou využitelné také u těchto trysek.

U jiného provedení je přechod mezi vstřikovacím Otvorem a otvorem komůrky zaoblen, takže se škrcení vstřikovacího otvoru zmenší a pohybuje se uvnitř úzkého rozsahu tolerance.

V úvodu jmenovaná úloha je také řešena vstřikovací tryskou pro spalovací motory s komůrkou, která má nejméně jeden vstřikovací, otvor, vyznačující se tím, že přechod mezi vstřikovacím otvorem a otvorem komůrky je zaoblen. Tímto opatřením je zmenšen rozptyl provozních poměrů.

Další přednosti a výhodné úpravy vynálezu jsou patrné z následujícího popisu, výkresu a nároků.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkresu a v dalším blíže popsán. Na výkresu je obr. 1 příčný řez komůrkovou vstřikovací tryskou a obr. 2 charakteristika hydraulického průměru vstřikovací trysky v závislosti na zdvihu jehly trysky.

Příklady provedení vynálezu • · · · · ··· • ·♦· · · ··· · ♦

V obr. 1 je znázorněna vstřikovací tryska 1 s konickou komůrkou 2. Komůrka 2 může být také válcová, nebo se může jednat o minikomůrku, nebo mikrokomůrku. U posledně jmenovaných je objem komůrky 2 oproti provedení znázorněném na obr. 1 zmenšen. Tím se odpařuje při odstaveném spalovacím motoru méně paliva do spalovacího prostoru.

Vstřikovacím otvorem 3. se dostává neznázorněné palivo z komůrky 2 do spalovacího prostoru, který není rovněž znázorněn. Na konický otvor komůrky 2 navazuje sedlo 4 jehly ve tvaru komolého kuželu. Sedlo 4 jehly může mít vrcholový úhel 60 stupňů. Komůrka 2 nemusí být konická, může být i válcová.

Na sedlo 4 jehly dosedá jehla 5_. Na obr. 1 lze zřetelně rozeznat, že úhel kuželu jehly 5. je větší, než úhel kuželu sedla 4 jehly. Tím leží kontaktní zóna 6 mezi jehlou 5. a sedlem 4 jehly v rozsahu největšího průměru jehly 5. a plošný tlak mezi jehlou 5. a sedlem 4 jehly je zvýšen. Rozdíl úhlů jehly 5. a sedla 4 jehly je na obr. 1 znázorněn zveličeně. Zpravidla je rozdíl menší než 1 stupeň a pohybuje se v rozsahu několika málo úhlových minut.

Na levé straně obr. 1 je znázorněn přechod mezi komůrkou 2 a sedlem 4 jehly podle stavu techniky jako hrana 7. Podle způsobu opracování může být hrana 7 ostrá, nebo hladká. Odpor prouděním hrany 7 je podstatně ovlivněn její kvalitou.

Na pravé straně obr. 1 je znázorněn zaoblený přechod 8. mezi komůrkou 2 a sedlem 4 jehly podle vynálezu. Zaoblení přechodu 8.

může být v příčném řezu například kruhové, přičemž se poloměr pohybuje v rozsahu od 0,01 mm do 1,0 mm, přednostně od 0,04 mm do 0,06 mm. Zaoblení podle vynálezu vede v každém případě k tomu, že geometrie přechodu 8. mezi sedlem 4 jehly a komůrkou 2 • · φφφφ · · φφφφ φφ φ _ φ φφφ φφφφ φ φφφ «φφφφ φ φ φ φφφ φ φφφ φ φ φφφ φφφφ φ φφφ φφ φφφ φφ φφφ vstřikovací trysky 1 se pohybuje ve velmi úzkém rozsahu tolerance, to znamená, že geometrie přechodu 8. je definovaná a tím je také jednoznačně definovaný odpor prouděním, když je jehla 5. ve směru zdvihu 9 zvednuta nad sedlem 4 jehly. V důsledku toho se rozptyl odporu prouděním různých provedení vstřikovacích trysek podle vynálezu v rozsahu přechodu 8. mezi sedlem 4 jehly a komůrkou 2 silně zmenšuje.

Následky rozptylu odporu prouděním vstřikovací trysky 1_ v rozsahu hrany 7 nebo přechodu 8. jsou názorně vysvětleny diagramem na obr. 2.

Na obr. 2 je vynesen hydraulický průměr 10 komůrkové vstřikovací trysky 1 v závislosti na zdvihu 9 jehly 5_. Hydraulický průměr 10 je veličina, kterou lze porovnat libovolné protékané průřezy s ohledem na jejich ztráty prouděním. Jako vztažná veličina slouží odpor proudění trubky s kruhovým průřezem. Průřez s velkým hydraulickým průměrem má menší ztrátu prouděním a naopak.

Na obr. 2 byl rozdělen zdvih 9 jehly 5. do dvou úseků. Rozsah prvního úseku je od nuly k bodu a, druhého od bodu a k bodu b. V bodu c je dosaženo plného zdvihu 9 jehly 5_.

Když se vstřikovací tryska 1, uzavřená jehlou 5. dosedající na sedlo 4 jehly, otevře, vytvoří se při velmi malém zdvihu 9 jehly 5. v rozsahu kontaktní zóny 6 velmi úzká štěrbina, kterou může pod tlakem proudit palivo do komůrky 2. Tato velmi úzká štěrbina rozhodujícím způsobem určuje odpor prouděním vstřikovací trysky 1_ a tím také určuje hydraulický průměr 10.. Když je odpor prouděním této velmi malé štěrbiny velký, je hydraulický průměr vstřikovací trysky 1 při velmi malém zdvihu 9 jehly 5. velmi malý.

• · · · ♦ · ·♦·· • ··· · · ··· · · · • · · · · · · · · · • ··· ···· ···· ··· ·· ··· ·· ···

V rozsahu zdvihu mezi body a a b je odpor prouděním vstřikovací trysky £ rozhodujícím způsobem určen hranou 7, nebo přechodem 8. mezi sedlem 4 jehly a komůrkou 2. Tím jsou hrana 7, nebo přechod 8. velmi důležité pro hydraulický průměr v uvedeném rozsahu zdvihu. To znamená, že změny geometrie hrany 7 , nebo přechodu 8 mezi sedlem 4 jehly a komůrkou 2 mají za následek změny hydraulického průměru. V rozsahu plného zdvihu jehly 5. trysky c je vstřikovací otvor 3. rozhodující pro hydraulický průměr £0 vstřikovací trysky £. ¹

Podle předcházejícího vedou odchylky v geometrii hrany 7, nebo přechodu 8. ke změnám charakteristiky 11 vstřikovací trysky £, především v rozsahu zdvihu mezi body a a b.

Na obrázku také nebyla vyznačena možnost z’aoblit přechod mezi komůrkou 2 a vstřikovacím otvorem 3_. Tím se sníží ztráta prouděním vstřikovací trysky 1 a je vyloučeno, aby například při vrtání vstřikovacího otvoru 3, které se provádí zpravidla z vnějšku dovnitř, vznikl otřep. Takový otřep může vést k tomu, že odpor prouděním vstřikovací trysky £, především při plném zdvihu jehly 5, stoupá. Z toho vyplývají již dříve jmenované nevýhody i v dalším popsané nevýhody vstřikovací trysky £, u níž má odpor prouděním hrany 7, nebo přechodu 8., velký rozptyl.

Na obrázku 1 byly charakteristikami 11, 12 a 13 znázorněny účinky rozdílných geometrií hrany 7, nebo přechodu 8, na hydraulický průměr 10 v části rozsahu zdvihu 9. Čárkovaně znázorněná charakteristika 12 reprezentující geometrii hrany 7, nebo přechodu 8, má ve srovnání s charakteristikou 11 větší hydraulický průměr 10 a v důsledku toho menší ztráty škrcením. Čárkovaně znázorněná charakteristika 13 ukazuje vliv geometrie hrany 7, nebo přechodu 8., která má silnější škrtící účinek proti charakteristice 11 na obrázku 2.

·· ·«·· ·· ···· ·· · ··· · · · ···· • ··· · · ··· · · · • ···· · · · · · • ··· · · · . · ···· ··· ·· ··· ·· ···

Ί

U sériově vyrobených spalovacích motorů lze stanovit měřením pole charakteristik spalovacích motorů a příslušných vstřikovacích systémů podle jednoho, nebo více zvolených testovacích provedení. Takovým způsobem zjištěné pole charakteristik je vzato za základ všech vstřikovacích systémů stejného druhu.

V následujícím se předpokládá, že charakteristika Lije změřená « charakteristika a že charakteristika 11 je uložena v řídícím přístroji a vstřikovacího systému. Dále je určeno, že dvě ze zhotovené série vybrané vstřikovací trysky mají charakteristiky 12 a 13. Když nyní vstřikovací trysky 1 s charakteristikami 12 a 13 spolupůsobí s řídícím přístrojem, ve kterém je uložena charakteristika 11, neshoduje se skutečné vstřikované množství v části rozsahu zdvihu se změřeným optimálním vstřikovaným množstvím testovaných provedení, takže je zhoršen výkon, nebo emisní poměry.

_/

Obecně lze říci, že zaoblením přechodu 8. mezi sedlem jehly 4 a komůrkou 2 je zmenšen rozptyl charakteristik 11, 12 a 13. Tím je shoda mezi charakteristikou 11 uloženou, v řídícím přístroji a charakteristikami 12 a 13 dvou ze zhotovené série vybraných vstřikovacích trysek zřetelně zlepšena. Shoda může být například zlepšena faktory 2 a 3_. V jejich důsledku odpovídá skutečné vstřikované množství paliva přesně řídícímu přístroji zadanému vstřikovanému množství a poměry ve spotřebě a emisích spalovacího motoru jsou optimální.

Všechny znaky v popisu, následujících nárocích a na výkresu i _e mohou být jak jednotlivě, tak také mezi sebou v libovolné kombinaci podstatou vynálezu.

···· · · ··· · · · • · · · ♦ · · • ··· · · ··· · · • · · · ··· ·

Μόούψ

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY ο ν ο.

   I ^Vstřikovací tryska (1) pro spalovací motory, s komůrkou (2) s nejméně jedním vstřikovacím otvorem (3) a se sedlem (4) jehly spojeným s komůrkou (2), vyznačující se tím, že přechod (8) mezi sedlem (4) jehly a komůrkou (2) je zaoblený.

   1-·»
2. 2. Vstřikovací tryska (1) podle nároku 1, vyznačující Se tím, že přechod (8) mezi sedlem (4) jehly a komůrkou (2) je zaoblený s poloměrem mezi 0,01 mm a 0,1 mm, přednostně mezi 0,04 mm a 0,06 mm.
3. 3. Vstřikovací tryska (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující, se tím, že komůrka (2) je konická.
4. 4. Vstřikovací tryska (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že komůrka (2) je válcová.
5. 5. Vstřikovací tryska (1) podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že sedlo (4) jehly má tvar komolého kuželu.
6. 6. Vstřikovací tryska (1) podle nároku 5, vyznačující se tím, že vrcholový úhel sedla (4) jehly je 60 stupňů.
7. 7. Vstřikovací tryska (1) podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že vrcholový úhel jehly (5) je až o 1 stupeň, přednostně o 15 až 30 úhlových minut větší, než úhel kuželu sedla (4) jehly.

   ·· ·<··· *··. ·«· ···· • ··· · · ·♦· · · · • ··.!»· ··;.·· · ♦ · · · · · · · • ·Ώ» ··· ·· ··· ·· ···
8. 8. Vstřikovací tryska (1) podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že komůrka (2) je mikrokomůrka nebo minikomůrka.
9. 9. Vstřikovací tryska (1) podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že přechod mezi vstřikovacím otvorem (3) a komůrkou (2) je zaoblen.
10. 10. Vstřikovací tryska (1) pro spalovací motor s komůrkou (2) a nejméně jedním vstřikovacím otvorem (3), vyznačující se tím, že přechod mezi vstřikovacím otvorem (3) a komůrkou (2) je zaoblen.