CZ20021250A3 - Vstřikovací ventil paliva - Google Patents

Description

Vstřikovací ventil paliva

Oblast techniky

Vynález se týká vstřikovacího ventilu paliva podle předvýznakové části hlavního patentového nároku.

Uosayadní_stav_techniky

Z US 4,766,405 je již známý vstřikovací ventil paliva, který má ventilové uzavírací těleso spojené s ventilovou jehlou, které spolupůsobí s ventilovou sedlovou plochou vytvořenou na ventilovém sedlovém tělese pro uskutečnění těsnicího sedla. Pro elektromagnetické ovládání tohoto vstřikovacího ventilu paliva je upravena magnetová cívka, která spolupůsobí s kotvou, která je silově pevně spojena s ventilovou jehlou. Kolem kotvy a kolem ventilové jehly je ve tvaru válce upravena přídavná hmota, která je prostřednictvím elastomerické vrstvy spojena s kotvou.

Nevýhodná je přitom zejména nákladná konstrukce s přídavnou konstrukční součástí. Nevýhodný je také velkoplošný elastomerický prstenec pro průběh magnetického pole, protože tak znesnadňuje uzavírání siločar a tím také dosažení vysokých přítažných sil při otevíracím pohybu vstřikovacího ventilu paliva.

Z US 4,766 405 je známé další provedení vstřikovacího ventilu paliva, u kterého je pro tlumení a uvolnění kolem kotvy a kolem ventilové jehly upravena další válcová hmota, která je prostřednictvím dvou elastomerických kroužků upnuta pohyblivě ve své poloze a je jimi také držena. Při dosed-

nutí ventilové jehly na těsnicí sedlo se může tato druhá hmota relativně pohybovat vzhledem ke kotvě a k ventilové jehle a tak zabránit vymrštění ventilové jehly.

Nevýhoda tohoto popsaného provedení spočívá v přídavných nákladech a v nárocích na prostor. Kotva také není sama o sobě odpojena a její impulz tak zvětšuje sklon ventilové jehly k vymrštění.

Z US 5,299,776 je známý vstřikovací ventil paliva s ventilovou jehlou a s kotvou, která je na této ventilové jehle pohybově vedena a jejíž pohyb je ve směru zdvihu ventilové jehly omezen prostřednictvím prvního dorazu a proti směru zdvihu ventilové jehly je omezen druhým dorazem. Pohybová vůle kotvy, která je v axiálním směru pevně stanovena oběma dorazy, vede v určitých mezích k odpojení nosné hmoty ventilové jehly na jedné straně a nosné hmoty kotvy na druhé straně. Tím se v jistých mezích působí proti zpětnému vyskočení ventilové jehly od ventilové sedlové plochy při uzavírání vstřikovacího ventilu paliva. Protože však je axiální poloha kotvy vzhledem k ventilové jehle prostřednictvím volné pohyblivosti kotvy proti ventilové jehle zcela nedefinována, tak se zabrání vymrštění jen v omezené míře. Zejména se u této konstrukce vstřikovacího ventilu paliva, známé z US 5,299,776 nezabrání tomu, aby kotva při uzavíracím pohybu vstřikovacího ventilu paliva nenarazila na doraz přivrácený k ventilovému uzavíracímu tělesu a tak nepřenášela svůj impulz rázovitě na ventilovou jehlu. Toto rázovité přenášení impulzu může být příčinou přídavných vymrštění ventilového uzavíracího tělesa.

Dále je z praxe známé upevnit na ventilové jehle axiálně pohyblivě uspořádanou kotvu prostřednictvím elastomeric-

kého kroužku, který ji pohyblivě upne v její poloze. K tomu účelu je kotva držena mezi dvěma dorazy, přičemž mezi kotvou a mezi spodním dorazem je uložen elastomerický kroužek. Přitom však vzniká ten problém, že pro přívod paliva k ventilové sedlové ploše je nutný otvor skrz kotvu. Tento otvor skrz kotvu je proveden v blízkosti ventilové jehly.

Pod státa_vynálezu

Vstřikovací ventil paliva podle vynálezu se znaky podle význakové části hlavního patentového nároku má na rozdíl od toho tu výhodu, že mezilehlé kroužky upravené mezi kotvou a mezi tlumicím elementem, případně mezi tlumicím elementem a přírubou zabezpečují svojí polohou a strukturou vyrovnané tlakové poměry, takže tlumicí element zůstává polohově pevný a nemůže být narušen sklouznutím. Prostřednictvím radiálních a/nebo axiálních kanálů se umožní vyrovnání kapaliny mezi vnitřním objemem uzavřeným ventilovou jehlou, kotvou a tlumicím elementem, a mezi centrálním vybráním vstřikovacího yentilu paliva. Prostřednictvím vyrovnání kapaliny se vytváří přídavné tlumení na principu rázového tlumení.

Tlumicí element je mimoto podepřen prostřednictvím mezilehlých kroužků, čímž se zabrání kmitání elastomerů.

Prostřednictvím opatření, která jsou uvedena v závislých patentových nárocích, jsou možná další výhodná rozvinutí vstřikovacího ventilu paliva uvedeného v hlavním patentovém nároku.

Drenážní otvory v přírubě jsou snadno vyrobitelné a odvádějí palivo mezi tlumicím elementem a mezi ventilovou jehlou rychle a bez víření.

·· .· ·· · »* »* » • · · · · ·· * · · · · • · · » ···· · · * • · ··· · · ····· · · · · · · · · · · · · ·

Mezilehlé kroužky mají s výhodou drážky, které jsou upraveny radiálně zvnitřku navenek, například ve tvaru vytlačované struktury, což umožňuje odvádět palivo také na spodní straně a na horní straně tlumicího elementu. Tím se jednak zabrání vytvoření přetlaku a tím také bočnímu skluzu tlumicího elementu, a jednak se dosáhne pozitivního účinku v

na vymrštování kotvy a ventilové jehly, protože viskozita paliva zvětšuje tlumení a tak působí proti vymrštování.

Drenážování štěrbiny mezi ventilovou jehlou a mezi kotvou lze dosáhnout zvláště jednoduše prostřednictvím segmentového svařování, to je tím, že se ventilová jehla s přírubou nespojuje prostřednictvím průchozího svarového švu, ale prostřednictvím bodového svařování, čímž se vytvoří střídavě upravené upevňovací úseky s průchody, skrz které může odtékat palivo.

Zvláště výhodná je kombinace jednotlivých drenážových ústrojí, při které se například příruba spojí s ventilovou jehlou prostřednictvím segmentového svařování a tlumicí element má na přívodní straně a na odváděči straně mezilehlý kroužek.

Přehled_ohrázků_na_výkresech

Příkladyyprovedení vynálezu jsou v dalším blíže vysvětleny v popise ve spojení s výkresovou částí, kde jsou zjednodušeně znázorněny.

Na obr. 1 je znázorněn schematický řez příkladem provedení vstřikovacího ventilu paliva podle dosavadního sta* vu techniky.

	'·· 4 4 * • • 4 - 5 -	• · 4 '· <4 4 4 4 4 4 4 4 4 · 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 44444 4 4 4 4 4 44 44 4	44 44 4 4 4 4 4 4 · 0 4 4 4 4 4 4 4 * 4 44 4
Na obr.	2A je znázorněn schematický	podélný řez	vstři-
kovacím ventilem paliva podle vynálezu v	oblasti IIA	na
obr. 1.
Na obr.	2B je' znázorněn schematický	řez rovinou	podle

čáry IIB - IIB na obr. 2A.

Na obr. 3 je znázorněn schematický podélný řez dalším příkladem provedení vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu v oblasti IIA na obr. 1.

Ještě před tím, než bude na podkladě obr. 2A, obr. 2B a obr. 3 blíže popsán příklad provedení vstřikovacího ventilu _1 paliva podle vynálezu, bude pro lepší porozumění vynálezu nejprve na podkladě obr. 1 krátce vysvětlen vstřikovací ventil paliva podle dosavadního stavu techniky z hlediska jeho podstatných konstrukčních součástí, a to bez opat ření podle vynálezu.

Vstřikovací ventil _1 paliva je proveden v podobě vstřikovacího ventilu paliva pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů se zhutňovanou směsí s cizím zapalováním. Tento vstřikovací ventil JL paliva je vhodný zejména pro přímé vstřikováni paliva do neznázorněného spalovacího prostoru spalovacího motoru.

Vstřikovací ventil _1 paliva sestává z tryskového tělesa 2, ve kterém je uspořádána ventilová jehla _3° Tato ventilová jehla 3 je v účinném spojení s ventilovým uzavíracím tělesem 4, které spolupůsobí pro vytvořeni těsnicího sedla s ventilovou sedlovou plochou 6, uspořádanou na ventilovém '· <· '9 9 99 9

9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 '9 sedlovém tělese 5. U tohoto vstřikovacího ventilu J. p^|iva se u příkladu provedení jedná o dovnitř otevíraný vstřikovací ventil _1 paliva, který má vystřikovací otvor 7. Tryskové těleso 2 je přitom prostřednictvím těsnění 8 utěsněno proti vnějšímu pólu 9 magnetové cívky 10. Magnetová cívka 10 je umístěna v cívkové skříni 11 a je navinuta na cívkovém nosníku 12, který dosedá na vnitřní pol 13 magnetové cívky 10, Vnitřní pól 13 a vnější pól 9 jsou od sebe navzájem odděleny prostřednictvím zúžení 26 a jsou navzájem spojeny prostřednictvím nikoli feromagnetické spojovací součáati 29, Magnetová cívka 10 je vybuzována elektrickým proudem přiváděným přes vedení 19 prostřednictvím elektrického zasouvacího kontaktu 17. Tento elektrický zasouvací kontakt 17 je obklopen opláštěním 18 z plastické hmoty, které může být nastříknuto na vnitřní pol 13.

Ventilová jehla 3 je vedena ve vedení 14 ventilové jehly 3, které je provedeno ve tvaru kotouče. Pro nastavování zdvihu slouží zdvojený nastavovací kotouč 15. Na opačné stra ně nastavovacího kotouče 15 je upravena kotva 20. Ta je prostřednictvím první příruby 21 silově pevně spojena s ventilovou jehlou 3, která je spojena prostřednictvím svarového švu 22 s první přírubou 21. Na první přírubě 21 je podepřena vratná pružina 23, která je u této konstrukce vstřikovacího ventilu paliva 1 uvedena do předpětí prostřednictvím objímky 24. Ve vedení 14 ventilové jehly 3, v kotvě 20 a na ventilovém sedlovém tělese 5 jsou upraveny palivové kanály 30a, 30b, 30c, které vedou palivo, které je přiváděno přes centrální palivový přívod 16 a které je filtrováno filtračním elementem 25, k vystřikovacímu otvoru 7. Vstřikovací ventil 3^ paliva je prostřednictvím těsnění 28 utěsněn proti dále neznázorněnému palivovému potrubí.

·« ·· · ·· ·· • « · · · · · * * • · · · · * · · · • ··· · · · ···· · · · · ··

Na výstřikové straně kotvy 20 je uspořádán prstencový tlumicí element 32, který sestává z elastometického materiálu, Tento tlumicí element 32 dosedá na druhou přírubu 31, která je prostřednictvím svarového švu 33 silově pevně spojena s ventilovou jehlou £5.

Při výrobě konstrukční součásti sestávající z kotvy 20 a z ventilové jehly 3 se svaří první příruba 21 s ventilovou jehlou 3, nasune se kotva 20 a tlumicí element 32 aanávazně se pod tlakem nasune druhá příruba 31 na tlumicí element 32 a také se svaří s ventilovou jehlou 3>. Tak má kotva jen nepatrnou, značně tlumenou vůli mezi první přírubou a mezi tlumicím elementem 32,

V klidovém stavu vstřikovacího ventilu _1 paliva je kotva 20 vratnou pružino” 23 ovlivňována proti směru svého zdvihu tak, že ventilové uzavírací těleso 4 je drženo v těsnicí poloze na ventilové sedlové ploše 6. Při vybuzení magnetové cívky 10 vytvoří tato magnetické pole, které přemístí kotvu 20 proti pružinové síle vratné pružiny 23 ve směru zdvihu, přičemž tento zdvih je předem stanoven pracovní štěrbinou 27 upravenou v klidové poloze mezi vnitřním polem 13 a mezi kotvou 20. Kotva 20 unáší také ve směru zdvihu první přírubu 21, která je svařena s ventilovou jehlou 3. Ventilové uzavírací těleso 4, které je spojeno s ventilovou jehlou _3, je nad zdviženo od ventilové sedlové plochy 6 a palivo, které je vedeno prostřednictvím palivových kanálů 30a, 30b, 30c je vystřikováno vystřikovacím otvorem 7\

Pokud je cívkový proud odpojen, spadne kotva 20 po dostatečném snížení magnetického pole působením tlaku vratné pružiny 23 od vnitřního pólu 13, čímž se první příruba

21., která je ve spojení s ventilovou jehlou 3, přemístí pro·· ·· • ♦ · ti směru zdvihu. Ventilová jehla je tím přemístěna ve stejném směru, čímž ventilové uzavírací těleso 4 dosedne na ventilovou sedlovou plochu 6 a vstřikovací ventil 1_ paliva je uzavřen.

Na obr. 2A je znázorněna ve větším pohledu a v dílčím řezu oblast IIA z obr. 1.

Je zde znázorněna část ventilové jehly 3, na ní přivařená druhá příruba 31 a spodní část kotvy 20, kde je upraven palivový kanál 30a. Na druhou přírubu 31 dosedá tlumicí element 32. Podle vynálezu má na obr. 2A znázorněný příklad provedení první mezilehlý kroužek 34, který je uspořádán mezi na straně odtoku upravenou kotvovou plochou 35 a mezi tlu micím elementem 32.

První mezilehlý kroužek tak má dvojnásobný úkol. Jednak představuje první mezilehlý kroužek 34 ochranu tlumicího ele mentu 32 proti na něj narážející kotvě 20, protože zejména hrany palivového kanálu 30a by mohly v trvalém provozu vstři kovacího ventilu 1. paliva poškodit tlumicí element 32 a tak by již nebyla zajištěna korektní funkce vstřikovacího ventilu 1_ paliva.

Mimoto zabezpečuje první mezilehlý kroužek 34 prostřednictvím cíleně upravené povrchové struktury pro drenáž vnitřního objemu 36 mezi těsnicím elementem 32 a mezi ventilovou jehlou .3, do kterého v průběhu provozu vstřikovacího ventilu paliva vniká palivo. Tak vytváří povrchová sťruktu ra prvního mezilehlého kroužku 34 spojení mezi vnitřním objemem 36 a mezi centrálním vybráním 42 vstřikovacího ventilu 1. paliva.

·· • · • · ·· ···· *· ·· • · · · • · * • ·. · • · · •4 ····

Pokud by do vnitrního objemu 36 v průběhu provozu vstřikovacího ventilu _1 paliva vtékající a na podkladě relativního pohybu mezi ventilovou jehlou 3 a mezi kotvou 20 stlačované palivo nemohlo z vnitřního objemu 36 odtékat, mohlo by to vést například k bočnímu přesazení tlumicího elementu 32, což by mělo opět za následek poškození tlumicího elementu 32 na podkladě nežádoucího protažení a drážek, což by vytvářelo poruchy v průtoku paliva.

Drenáž ve vnitřnímu objemu 36 stlačovaného paliva se však také může uskutečňovat, jak je to znázorněno na obr. 2B v radiálním řezu v rovině podle čáry IIB - IIB na obr. 2A, nikoli radiálně, avšak axiálně ve směru odtékání. K tomuto účelu je druhá příruba 31 upevněna na ventilové jehle prostřednictvím segmentového svařování. K tomuto účelu není druhá příruba 31 spojena s ventilovou jehlou 3 prostřednictvím mezer prostého na obvodu upraveného svarového švu 33. nýbrž je s ní spojena prostřednictvím jednotlivých svařovaných segmentů 37, které mají, jak je to znázorněno na obr. 2B, například radiální úhlové protažení o hodnotě zhruba 90° a svírají dvě drenážní mezery 38, které mají také úhlové protažení o hodnotě zhruba 90°. Palivo, které je stlačováno ve vnitřním objemu 36. tak může odtékat přes drenážní mezery 38 mezi ventilovou jehlou 3 a mezi druhou přírubou 31.

Tato metoda segmentového svařování má zejména tu výhodu, že je možné snadno odvádět stlačované palivo ve vnitřním objemu 36 bez přídavných konstrukčních součástí.

Je však také možné upravit nejen dva svařované segmenty 37 pro spojení druhé příruby 31 s ventilovou jehlou 3, avšak lze vytvořit také například čtyři proti sobě navzájem křížovitě protilehlé svařované segmenty 37 s příslušně čtyřmi

4 4 9 -44 4

4 * · 4 «4 • 44 4 > 944 • 4 444 9 9 444444

4 9 4 4 9

4< ·· 9 4 9 ♦· ·· • 4 · 9 • · · · 4 · 4 • 4 4*4 4

- 10 mentů 37 a počet drenážních mezer 38 lze sobit daným požadavkům.

Na obr. 3 je znázorněn v protaženém provedení vstřikovacího ventilu 1 paliva mezilehlými drenážními mezerami 38. Počet svařovaných segpříslušně přizpůřezu další příklad podle vynálezu. Při tom je zde vložen mezi druhou přírubou 31 a mezi tlumicím elementem 32 druhý mezilehlý kroužek 39.

Pro odvádění paliva stlačovaného ve vnitřním objemu 36 jsou účelně upraveny na jedné straně 40 na straně odtoku prvního mezilehlého kroužku 34 a jedné straně 41 na straně přítoku druhého mezilehlého kroužku 39 radiální drážky, skrz které může palivo odtékat z vnitřního objemu 36 mezi prvním mezilehlým kroužkem 34 a mezi druhým mezilehlým krouž kem 39 na povrchové ploše tlumicího elementu 32. Strukturu strany 40 na straně odtoku prvního mezilehlého kroužku 34 a strany 41 na straně přítoku druhého mezilehlého kroužku 39 lze přitom vytvořit například zalisováním nebo vyfrézováním.

Další možnost odvádění paliva nahromaděného ve vnitřním objemu 36 spočívá v tom, že se upraví ve druhé přírubě 31 radiální otvory 43, které vyrábějí například těsně pod tlumicím elementem 32 spojení mezi vnitřním objemem 36 a mezi centrálním vybráním 42 vstřikovacího ventilu _1 paliva. Počet otvorů, to je radiálních otvorů 43 může být omezen na jeden, ale je však také možné uspořádat více, například ve stejných úhlových odstupech upravených radiálních otvorů 43.

Všem v předcházejícím popsaným příkladům provedení vstřikovacího ventilu _1 paliva podle vynálezu je společné, ,Ι· ·· a·· ·♦ ·· * · « · ··* * · · · ··«>· · · · · » · ** • · ··« 9 9 · ···* 9 9 · 9 • · · 9 9 · 9 9 9

9» * · ·· * «···♦·

-líže při vhodné volbě průměru radiálních otvorů 43, drenážních mezer 38 nebo struktury drážek lze regulovat poměr odtékajícího množství paliva vzhledem ke vtékajícímu množství z, pří pádně do vnitřního objemu 36. Tím vytvářené tlumení lze využít pro zabránění vymrštění.

Zejména se prostřednictvím těchto opatření zabrání vymrštění ventilové jehly 3, protože ventilová jehla 3 po nasazení ventilového uzavíracího tělesa 4 narazí na podkladě viskozity paliva ve vnitřním objemu 36 na odpor a tak nemá již žádnou možnost pohybovat se znovu ve směru zdvihu.

Vynález není omezen na znázorněné příklady provedení a je vhodný například také pro vstřikovací ventily 1^ paliva otevírané navenek nebo pro jiné tvary kotvy 20, například pro ploché kotvy 20.

Claims (9)

1. NÁROKY

   1. Vstřikovací ventil (1) paliva, zejména vstřikovací ventil pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s ventilovou jehlou (3), která spolupůsobí s ventilovou sedlovou plochou (6) k těsnicímu sedlu, a s kotvou (20) zabírající na ventilové jehle (3), přičemž kotva (20) je na ventilové jehle (3) axiálně pohyblivá a je tlumena z elastomeru vytvořeným tlumicím elementem (32), přičemž mezi kotvou (20) a mezi tlumicím elementem (32) je uspořádán první mezilehlý kroužek (34) a tlumicí element (32) dosedá na přírubu (31) spojenou silově pevně s ventilovou jehlou (3), vyznačující se tím, že první mezilehlý kroužek (34) a/nebo příruba (31) má nejméně jeden radiální a/nebo axiální kanál, který spojuje mezi ventilovou jehlou (3) a mezi tlumicím elementem (32) upravený vnitřní objem (36) s centrálním vybráním (42) vstřikovacího ventilu (l) paliva.
2. 2. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi tlumicím elementem (32) a mezi přírubou (31) je uspořádán druhý mezilehlý kroužek (39)
3. 3. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 2, vyznačující se tím, že druhý mezilehlý kroužek (39) má také nejméně jeden kanál pro spojení vnitřního objemu (36) s centrálním vybráním (42) vstřikovacího ventilu (l) paliva.
4. 4. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že nejméně jeden kanál je proveden jako radiální otvor (43) v přírubě (31).

   - 13
5. 5. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že nejméně jeden kanál je proveden jako radiální drážka na straně (40) na straně odtoku prvního mezilehlého kroužku (34).
6. 6. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že nejméně jeden kanál je proveden jako radiální drážka na straně (41) na straně přítoku druhého mezilehlého kroužku (39).
7. 7. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že příruba (31) je upevněna na ventilové jehle (3) prostřednictvím segmentového svařování.
8. 8. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 7, vyznač u jící se tím, že příruba (31) je s ventilovou jehlou (3) spojena prostřednictvím nejméně dvou svařovaných segmentů (37) a že tyto svařované segmenty (37) mají radiální úhlové roztažení o hodnotě zhruba 90°.
9. 9. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 8, vyznačující se tím_s že mezi svařovanými segmenty (417) jsou vytvořeny drenážní mezery (38).

   έ-)'.2.6?9ο W 2oot_ 72w