CZ20021249A3 - Vstřikovací ventil paliva - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká vstřikovacího ventilu paliva pro spalovací motory, s tělesem ventilu a s axiálně pohyblivým ventilovým členem k otevírání a uzavírání vstřikovacího otvoru vstřikovacího ventilu a se zdvihátkem, působícím ve směru uzavírání ventilového členu, které je svým koncem, odvráceným od vstřikovacího otvoru, vedeno ve vrtaném otvoru ventilového dílu, vsazeného do tělesa ventilu a tímto koncem uzavírá ve ventilovém dílu řídicí tlakový prostor, přičemž tento řídicí tlakový prostor je možné přes přítokový kanál, opatřený alespoň jedním přítokovým škrticím ústrojím, radiálně odbočující z řídicího tlakového prostoru, spojit s vysokotlakou přípojkou paliva, a přes odtokový kanál, uzavíratelný pohyblivým řídicím ventilovým členem, který má odtokové škrticí ústrojí, s nízkotlakou přípojkou paliva, přičemž tlakem paliva v řídicím tlakovém prostoru, nastaveným řídicím ventilovým členem, je regulovatelný vstřikovací proces.

Dosavadní stav techniky

Vstřikovací ventil paliva tohoto druhu, který je také označován jako injektor, je známý například ze spisu DE 196 50 865 Al a je používán ve vstřikovacích zařízeních paliva, která jsou vybavena vysokotlakým zásobníkem paliva. U známého vstřikovacího ventilu paliva je jehla ventilu zatěžována ve směru uzavírání přes zdvihátko tlakem paliva, který existuje v řídicím tlakovém prostoru. Řídicí tlakový prostor je uspořádán ve ventilovém dílu, který je vsazen do tělesa ventilu a je přes přítokový kanál, opatřený přítokovým

škrticím ústrojím, spojen s vysokotlakou přípojkou paliva a přes, odtokový kanál, opatřený odtokovým škrticím ústrojím, s nízkotlakou přípojkou paliva. S řídicím ventilovým členem řídicího ventilu, který má jako pohon například magnetický nebo piezoelektrický ovladač, může být odtokový kanál uzavírán a otevírán a tak lze regulovat tlak paliva v řídicím tlakovém prostoru pro jednotlivé ovládací kroky jehly ventilu. Otevírací rychlost jehly ventilu je při otevřeném odtokovém kanálu určována rozdílem průtoků mezi přítokovým škrticím ústrojím a odtokovým škrticím ústrojím a tím tedy poměrem velikosti přítokového a odtokového škrticího ústrojí. Proto musí být přítokové škrticí ústrojí a odtokové škrticí ústrojí vytvořeny s velmi vysokou přesností. Pokud se geometrické rozměry přítokového škrticího ústrojí nenacházejí v mezích požadované přesnosti, musí být vstřikovací ventil paliva demontován a musí být například zhotoven nový díl ventilu s přizpůsobeným škrticím ústrojím nebo je nutné regulovat odtok paliva z řídicího tlakového prostoru prostřednictvím změny zdvihu řídicího ventilového členu. ___________________

Podstata vynálezu

Tyto nevýhody odstraňuje vstřikovací ventil paliva pro spalovací motory, s tělesem ventilu a s axiálně pohyblivým ventilovým členem k otevírání a uzavírání vstřikovacího otvoru vstřikovacího ventilu a se zdvihátkem, působícím ve směru uzavírání ventilového členu, které je svým koncem, odvráceným od vstřikovacího otvoru, vedeno ve vrtaném otvoru ventilového dílu, vsazeného do tělesa ventilu a tímto koncem uzavírá ve ventilovém dílu řídicí tlakový prostor, přičemž tento řídicí tlakový prostor je možné přes přítokový kanál, opatřený alespoň jedním přítokovým škrticím ústrojím, radiálně odbočující z řídicího tlakového prostoru, spojit s vysokotlakou přípojkou paliva, a přes odtokový kanál, uzavíratelný pohyblivým řídicím ventilovým členem, který má • 9 • · odtokové škrticí ústrojí, s nízkotlakou přípojkou paliva, přičemž tlakem paliva v řídicím tlakovém prostoru, nastaveným řídicím ventilovým členem, je regulovatelný vstřikovací proces, podle vynálezu, jehož podstatou je, že v průchozím otvoru tělesa ventilu, probíhajícím radiálně k ose vrtaného otvoru, je uspořádán nastavovací člen, pohyblivý ovládáním z vnějšku tělesa ventilu a zajistitelný, který je pro nastavení průtočného průřezu přítokového kanálu možné zavést se škrticí jehlou, přivrácenou k řídicímu tlakovému prostoru, do přítokového otvoru přítokového kanálu.

Prostřednictvím nastavovacího členu, nastavitelného z vnějšku tělesa ventilu, může být jednoduchým způsobem nastaven tlakový rozdíl mezi přítokovým a odtokovým škrticím ústrojím a tím otevírací rychlost jehly ventilu. Tak může být při dodatečném nastavování injektoru při stanovených odchylkách od předem daného průtoku paliva mezi přítokovým a odtokovým škrticím ústrojím pomocí z vnějšku ovladatelného nastavovacího členu postupným zaváděním nebo oddalováním škrticí jehly z přítokového otvoru přítokového kanálu například výhodně nastavován průtočný průřez v přítokovém kanálu, a tím vlastnosti proudění paliva, přicházejícího do řídicího tlakového prostoru. Vstřikovací ventil paliva zde tedy nemusí být úplně rozebírán. Vstřikovací ventil paliva podle vynálezu tak dovoluje při odchylkách množství jednoduché dodatečné nastavení ve zkušebně.

Další výhodná provedení vynálezu umožňují znaky obsažené v dodatkových nárocích.

Obzvlášť výhodné je, když je možné nastavovací člen do průchozího otvoru tělesa ventilu zašroubovat. Jednoduchým našroubováním nastavovacího členu do průchozího otvoru může být škrticí jehla velmi snadným způsobem přesně zavedena do

přítokového otvoru přítokového kanálu. Stejně tak snadno může být škrticí jehla otáčením nastavovacího členu v opačném směru z přítokového otvoru vyjmuta.

Výhodné může být utěsnění průchozího otvoru, ve kterém je uložen nastavovací člen, těsnicím kroužkem, uspořádaným mezi tělesem ventilu a tímto nastavovacím členem, přičemž těsnicí kroužek je šroubovacím nastavovacím členem přitlačován proti těsnicí ploše tělesa ventilu.

Ve výhodném příkladu provedení je upraveno, že přítokový otvor přítokového kanálu je vytvořen ve tvaru kužele.

Obzvlášť výhodné pak je nastavit průtočný průřez v přítokovém kanálu škrticí jehlou, vytvořenou ve tvaru kužele. Průřezovou plochou škrticí jehly, která se směrem od vrcholu kužele zvětšuje, je p růto č n ý p r ůř e z proudu p a 1 iv a v přítoko v ém k análů při z a vád ční škrticí jehly do přítokového otvoru plynule zmenšován. Průtočný průřez v přítokovém kanálu je možné zvlášť dobře nastavovat, pokud je vrcholový úhel kuželovité škrticí jehly menší nebo stejný než úhel otevření přítokového otvoru přítokového kanálu, vytvořeného ve tvaru kužele.

Přehled obrázků na výkresech

Příklady provedení vynálezu jsou vysvětleny v následujícím popisu a znázorněny na obrázcích, na kterých znamená obr. 1 řez horní částí vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu s magnetickým ovladačem, obr. 2 dílčí řez dílem ventilu z obr. 1 v rovině, která je vůči rovině znázorněné na obr. 1 pootočena okolo podélné osy vstřikovacího ventilu paliva a obr. 3 zvětšený detail z obr. 2.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn řez elektricky řízeným vstřikovacím ventilem paliva, takzvaným injektorem. Vstřikovací ventil paliva je určen pro použití ve vstřikovacím ventilu paliva, který je vybaven vysokotlakým zásobníkem paliva, kontinuálně zásobovaným palivem o vysokém tlaku vysokotlakým dopravním čerpadlem, a ze kterého může být toto palivo pod vstřikovacím tlakem přiváděno přes jednotlivé elektricky regulované vstřikovací ventily do spalovacího motoru. Vstřikovací ventil £ paliva, znázorněný na obr. 1, má těleso 4 ventilu s podélným vrtaným otvorem 5_, ve kterém je uspořádáno zdvihátko 6. na způsob pístu, které na jednom svém konci působí na ventilový člen, uspořádaný v neznázorněném tělese trysky a vytvořený jako jehla ventilu. Jehla ventilu uzavírá prostřednictvím uzavírací síly pružiny trysky a tlakem zdvihátka 6. nejméně jeden vstřikovací otvor v tělese trysky. Na jehle ventilu je známým způsobem vytvořeno tlačné rameno, které je uspořádáno v tlakovém prostoru tělesa trysky. Tlakový prostor je zásobován palivem pod vysokým tlakem přes tlakový vrtaný otvor 8.. Při otevíracím pohybu zdvihátka 6_ je jehla ventilu působením vysokého tlaku paliva v tlakovém prostoru, účinkujícího neustále na tlačné rameno, zvedána proti uzavírací síle pružiny trysky. Přes vstřikovací otvor, spojený s tlakovým prostorem, pak nastává vstřikování paliva do spalovacího prostoru spalovacího motoru. Poklesem zdvihátka je jehla ventilu stlačována v uzavíracím směru silou pružiny trysky do sedla vstřikovacího ventilu a vstřikovací proces je ukončen.

Jak je patrné z obr. 1, je zdvihátko 6. svým koncem, protilehlým jehle ventilu, vedeno ve válcovém vrtaném otvoru 11 dílu 12 ventilu, který je vsazen do tělesa 4 ventilu. Ve válcovém vrtaném otvoru 11 uzavírá čelní strana 13 zdvihátka 6. řídicí tlakový prostor 14. Jak je dále patrné ze znázornění v řezu na obr. 2, je řídicí tlakový prostor 14 spojen přes přítokový kanál 15 s prstencovým prostorem 20, který je, jak je patrné z obr. 1, spojen přes vysokotlakou palivovou přípojku 16. s připojovacím nátrubkem 3_, který obsahuje palivový filtr 42 a slouží k připojení na vysokotlaký zásobník paliva. Prstencový prostor 20 je utěsněn těsnicím kroužkem 39 vůči podélnému vrtanému otvoru 5_. Přes přítokový kanál 15 je řídicí tlakový prostor 14 vystaven vysokému tlaku paliva, který panuje ve vysokotlakém zásobníku.

Koaxiálně vůči zdvihátku 6. odbočuje od řídicího tlakového prostoru 14 vrtaný otvor, probíhající ve ventilovém dílu, který tvoří od to kov ý kanál 1-7 opatřený odtokovým škrticím ústroj ím 1 8, a k t e r ý ústí do odlehčovacího prostoru 19. Tento prostor 19 je spojen s nízkotlakou přípojkou 10 paliva, která je opět spojena dále neznázorňovaným způsobem se zpětným tokem paliva vstřikovacího ventilu L· Výstup odtokového kanálu 17 z ventilového dílu 12 je proveden v oblasti kuželovité upraveného dílu 21 a leží vně čelní strany ventilového dílu 12. Ventilový díl 12 je přitom v oblasti 22 příruby pevně sepnut s tělesem 4 ventilu, a to přes šroubovací člen

23. V kuželovitém dílu 21 je vytvořeno sedlo 24 ventilu, se kterým spolupůsobí řídicí ventilový člen 25 magnetického ventilu 30, regulující vstřikovací ventil. Řídicí ventilový člen je uspořádán na kotevním čepu 27, na který ve směru uzavírání trvale působí uzavírací pružina 31, pevně se opírající o těleso, takže řídicí ventilový člen 25 v uzavírací poloze normálně dosedá na sedlo 24 ventilu a řídicí tlakový prostor 14 je směrem k odlehčovací straně 19 uzavřen. Přes přítokový kanál 15 tak dochází k velmi rychlému.

• · ··· · · * ·*♦· · · τ • · · · a. · ·· ·· · ·· · vytváření vysokého tlaku, který existuje také ve vysokotlakém zásobníku paliva. Přes plochu čelní strany 13 vytváří tlak v řídicím tlakovém prostoru 14 uzavírací sílu na zdvihátko 6. a na s ním spojenou jehlu ventilu, která je větší než síla, působící na druhou stranu ve směru otevírání v důsledku příslušného vysokého tlaku. Pokud je řídicí tlakový prostor 14 otevřen díky otevření magnetického ventilu směrem k odlehčující straně 19, vytváří se v malém objemu tohoto řídicího tlakového prostoru 14 velmi rychle tlak, protože tento prostor je přes dále dole znázorněné přítokové škrticí ústrojí izolován od vysokotlaké strany. V důsledku toho začíná převažovat síla, působící ve směru otevírání na jehlu ventilu, která vznikla působením vysokého tlaku paliva na jehlu ventilu, takže ta se pohybuje směrem vzhůru a přitom se pro vstřikování otevírá nejméně jeden vstřikovací otvor. Jestliže však magnetický ventil 30 odtokový kanál 17 uzavírá, může se tlak v řídicím tlakovém prostoru 14 znovu vytvářet a to díky palivu následně přitékajícímu přítokovým kanálem 15, takže původní uzavírací síla « narůstá a jehla vstřikovacího ventilu paliva uzavírá. Je samozřejmé, že místo magnetického ovladače, spolupůsobícího s řídicím ventilovým členem 25, může být použit piezoelektrický ovladač nebo kombinace piezoelektrického a magnetického ovladače nebo jiná součást.

Výše popsaná konstrukce vstřikovacího ventilu £ paliva odpovídá v podstatě vstřikovacím ventilům paliva, známým z dosavadního stavu techniky. U vstřikovacích ventilů paliva, známých z dosavadního stavu techniky, je přítokové škrticí ústrojí vytvořeno vrtaným otvorem v boční stěně dílu ventilu. Přítok paliva z prstencového prostoru 20 do řídicího tlakového prostoru 14 nemůže být zvnějšku měněn, protože podle montáže vstřikovacího ventilu paliva je poměr mezi přítokem a odtokem paliva pevně stanoven.

• · ·· • · · • · ···· ··

U vstřikovacího ventilu paliva je na rozdíl od dosavadního stavu techniky upraven nastavovací člen 50, který je pohyblivě uspořádán v průchozím otvoru ]_ tělesa 4 ventilu, který probíhá radiálně k ose vrtaného otvoru 11. Nastavovací člen 50 je možné u tohoto příkladu provedení do průchozího otvoru 7. našroubovat. Je však také možné vytvořit tento nastavovací člen 50 například jako posuvné pouzdro nebo jiným způsobem. Důležité je, aby byl nastavovací člen pohyblivý směrem k řídicímu tlakového prostoru £4 a bylo možné jej fixovat v jednou nastavené poloze. Toho lze jednoduchým způsobem dosáhnout tím, že do boční stěny 58 tělesa 4 ventilu je umístěn závitový vraný otvor, a že nastavovací člen je vytvořen prakticky jako šroub. Na konci 53 nastavovacího členu 50, který je zaveden do průchozího vrtaného otvoru ]_, je umístěna kuželovitá jehla 51 ventilu, vyčnívající směrem k řídicímu tlakovému prostoru 14. Jehla ventilu však může mít také jiný vhodný tvar. Ve vybrání 56 boční stěny 58 tělesa ventilu, přivráceném k vnějšímu prostoru, je uspořádán těsnicí kroužek 5 7, který je hrdlem 59 nastavovacího členu 50 stlačován k vybrání 56 a průchozí vrtaný otvor 7. tak utěsňuje. Závit v průchozím vrtaném otvoru 7. je účelným způsobem upraven s menším stoupáním, aby tak bylo umožněno lepší seřízení nastavovacího Členu 50. Při seřizování nastavovacího členu 50 stlačuje tento nastavovací člen těsnicí kroužek 57 stále proti stěně 58 tělesa, takže průchozí vrtaný otvor 7. je stále utěsněn.

Jak je dále patrné nejlépe na obr. 3, zahrnuje přítokový kanál vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu vrtaný otvor 52, vedený stěnou ventilového dílu 12 radiálně k ose vrtaného otvoru 11, na jehož konec, přivrácený k prstencovému prostoru 20, navazuje kuželovitý přítokový otvor 54, který se otevírá směrem od prstencového prostoru 20, obklopujícího díl 12 na obvodové straně. Jak je patrné na obr. 3, tvoří kuželovitý přítokový otvor 54. s válcovitým vrtaným otvorem 52 obvodovou hranu 55. Vrcholový • 4

4'4 · • ·4

4 4 •4 4444 úhel kuželovité škrticí jehly 51 ventilu je výhodně vytvořen menší nebo stejně velký jako úhel a otevření kuželovitého přítokového otvoru 54 přítokového kanálu 15.

Při našroubování nastavovacího členu 51 proniká tento člen se škrticí jehlou 51 centricky do přítokového otvoru 54 přítokového kanálu 15. Hrot jehly 51 trysky přitom proniká o trochu dále do vrtaného otvoru 52. Jak je patrné z obr. 3, zmenšuje se zaváděním škrticí jehly průtočný průřez přítokového kanálu 15. Na obr. 3 vyplývá průtočný průřez ze vzdálenosti d hrany 55 přítokového kanálu 15 od plochy pláště kuželovité škrticí jehly 51. Čím dále je škrticí jehla 5 1 zavedena do přítokového otvoru 54, tím menší je tato vzdálenost d. Zašroubováním nebo vyšroubováním nastavovacího členu 50 může tak být jednoduchým způsobem měněn průtočný průřez pro palivo, proudící do řídicího tlakového prostoru, a tím nastavena rychlost, se kterou se tento řídicí talkový prostor plní palivem, a se kterou se jehla ventilu uzavírá.----------------------------------------. - - ---------------------------Tlí 2go2 - Y2Ý9„

Claims (7)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vstřikovací ventil (1) paliva pro spalovací motory, s tělesem (4) ventilu a s axiálně pohyblivým ventilovým členem k otevírání a uzavírání vstřikovacího otvoru vstřikovacího ventilu a se zdvihátkem (6) , působícím ve směru uzavírání ventilového členu, které je svým koncem (13), odvráceným od vstřikovacího otvoru, vedeno ve vrtaném otvoru (11) ventilového dílu, vsazeného do tělesa (4) ventilu a tímto koncem (13) uzavírá v dílu ventilu řídicí tlakový prostor (14), přičemž tento řídicí tlakový prostor (14) je možné přes přítokový kanál (15), opatřený alespoň jedním přítokovým škrticím ústrojím (51), radiálně odbočující z řídicího tlakového prostoru (14), spojit s vysokotlakou přípojkou (16) paliva, a přes odtokový kanál (17), uzavíratelný pohyblivým řídicím ventilovým členem (25), který má odtokové škrticí ústrojí (18), s nízkotlakou přípojkou (10) paliva, přičemž tlakem paliva v řídicím tlakovém prostoru, nastaveným řídicím ventilovým členem (25), je regulovatelný vstřikovací proces, vyznačující se tím, že v průchozím otvoru (7) tělesa (4) ventilu, probíhajícím radiálně k ose vrtaného otvoru (11), je uspořádán nastavovací člen (50), pohyblivý pomocí ovládání z vnějšku tělesa (4) ventilu a zajistitelný, který je pro nastavení průtočného průřezu přítokového kanálu (15) možné zavést se škrticí jehlou (51), přivrácenou k řídicímu tlakovému prostoru (14), do přítokového otvoru (54) přítokového kanálu (15).

2. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že nastavovací člen (50) je možné našroubovat do průchozího otvoru (7) tělesa (4) ventilu.

3. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 2, vyznačující se tím, že našroubováním nastavovacího členu (50) do průchozího otvoru (7) » 9 • · « * • 9 9 • ··· ·

9 * »* • ·

9 9 9

9 999• 9 ·* · »9

9 9 9

9 · • 9 • 9 ι 999 9 je možné zavést škrticí jehlu (51) do přítokového otvoru (54) přítokového kanálu (15).

4. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 3, vyznačující se tím, že průchozí otvor (7) je utěsněn těsnicím kroužkem (57), uspořádaným mezi tělesem (4) ventilu a nastavovacím členem (50), který je napínací silou nastavovacího členu (50) přitlačován proti těsnicí ploše (56) tělesa ventilu.

5. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že přítokový otvor (54) přítokového kanálu (15) je vytvořen kuželovitý.

6. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že škrticí jehla (51) je vytvořena ve tvaru kužele.

---------------7. Vstřikovací ventil podle nároku 5 a 6, vyznačují cí se tím, že vrcholový úhel (β) kuželovité škrticí jehly (51) je menší nebo stejně velký jako úhel (a) otevření kuželovitého přítokového otvoru (54) přítokového kanálu (15).