CZ20022964A3 - Fuel injection valve - Google Patents

Description

Vstřikovací ventil paliva

Oblast techniky

Vynález se týká vstřikovacího ventilu paliva, zejména vstřikovacího ventilu pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s první jehlou, která je ve spojení s prvním uzavíracím tělesem ventilu, přičemž první uzavírací těleso ventilu spolupracuje s první plochou sedla ventilu v tělese sedla ventilu pro vytvoření těsnicího sedla, a přičemž před těsnicím sedlem je v přívodu paliva uspořádán vířivý element, který obsahuje alespoň jeden vířivý kanál a alespoň jeden řídicí vířivý kanál, které ústí do vířivé komory.

Dosavadní stav techniky

Ze spisu DE 197 36 682 Al je známý vstřikovací ventil paliva, který obsahuje uzavírací těleso ventilu, které s tělesem sedla ventilu, tvoří těsnicí sedlo. Před těsnicím sedlem je na tělese sedla ventilu v přívodu paliva uspořádán vířivý element. Tento vířivý element je proveden ve tvaru kotouče. Jeho středem je vedeno uzavírací těleso ventilu, které je provedeno jako jeden kus s jehlou ventilu. Z vířivého elementu ve tvaru kotouče jsou radiálně spirálovitě vyvedeny kanály, které jsou na straně odvrácené od tělesa sedla ventilu překryty vodicím elementem jehly ventilu. Radiálně směrem ven jsou koncové části kanálů vůči palivovému prostoru uvolňovány vodicím elementem, který obklopuje jehlu. Když je uzavírací těleso ventilu nadzdvihnuto z těsnicího sedla, proudí palivo kanály vířivého elementu a uvádí se vůči ose jehly ventilu do otáčení. Když palivo vystupuje vstřikovacím otvorem uspořádaným za těsnicím sedlem, dochází účinkem odstředivé síly k jeho jemnému rozprašování.

Nevýhodou tohoto známého provedení je, že průtok ventilem je konstantní a je nutno velmi krátkými spínacími dobami vytvářet malá vstřikovaná množství. Dále dochází ke vzniku točivosti, a proto je úhel a střiku v důsledku použité geometrie konstantní a při provozu se nemůže měnit.

Ze spisu DE 40 23 223 Al je známý vstřikovací ventil paliva, který má první jehlu a druhou jehlu. Druhá jehla ventilu je vytvořena jako dutá jehla, v níž je koaxiálně uspořádána první jehla. Obě jehly jsou od sebe odděleny pouzdrem uspořádaným mezi první jehlou a druhou jehlou. První jehlou a prvním těsnicím sedlem tvořeným touto první jehlou a první plochou sedla ventilu se uzavírá první kružnice vytvořená ze vstřikovacích otvorů. Druhou jehlou a druhým těsnicím sedlem tvořeným touto druhou jehlou a druhou plochou sedla ventilu se uzavírá druhá kružnice vytvořená ze vstřikovacích otvorů. Odděleným ovládáním jehel je možno řídit průtočné množství paliva.

Nevýhodou tohoto známého provedení však je, že je zapotřebí přesně vyrobit větší počet vstřikovacích otvorů. A rovněž v důsledku vytváření točivosti není možné jemné rozprašování paliva.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje vstřikovací ventil paliva, zejména vstřikovacího ventilu pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s první jehlou, která je ve spojení s prvním uzavíracím tělesem ventilu, „ přičemž první uzavírací těleso ventilu spolupracuje s první plochou sedla ventilu v tělese sedla ventilu pro vytvoření těsnicího sedla, a přičemž před těsnicím sedlem je v přívodu paliva uspořádán vířivý element, který obsahuje alespoň jeden vířivý kanál a alespoň jeden řídicí vířivý kanál, které ústí do vířivé komory, podle vynálezu, jehož podstatou je, že druhá jehla při ovládání zakrývá řídicí vstupní otvor do každého řídicího vířivého kanálu.

Výhodou vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu je, že i s jenom jedním vstřikovacím otvorem je možná regulace průtoku, a proto i vstřikovaného množství, paliva, přičemž současně se zviřováním dosáhne výhodného vytvoření paprsku paliva. Společně s regulací průtoku se může v závislosti na jmenovitém pracovním bodu měnit i úhel střiku. Zejména není možno nevýhodně ovlivňovat spínací doby a reakční doby vstřikovacího ventilu paliva, protože druhá jehla může být ovládána v průběhu doby, během níž je vstřikovací ventil paliva uzavřen. Když je první jehla nadzdvihnuta ze svého těsnicího sedla a vstřikovací ventil paliva je otevřený, provede se, skrčeně nebo neškrceně, přívod paliva, vždy podle toho, zda druhá jehla uvolňuje nebo zakrývá řídicí vstupní otvory řídicích vířivých kanálů. Různým dimenzováním zakrytých a volných vířivých kanálů je možno současně měnit úhly střiku ventilu při provozu.

Pomocí opatření uvedených ve vedlejších patentových nárocích jsou umožněna další výhodná provedení a vylepšení vstřikovacího ventilů paliva uvedeného v hlavním patentovém nároku.

S výhodou je druhá jehla vytvořena jako dutá jehla, která koaxiálně obklopuje první jehlu.

Tím je s výhodou zastavěný prostor malý a vstřikovací ventil paliva je s výhodou z výrobního hlediska vytvořen symetricky kolem střední osy.

·· • · · · · ·

Druhá jehla obsahuje s výhodou alespoň jednu plochou část, která spolupracuje s plochou ventilového sedla vířivého elementu pro vytvoření plochého těsnicího sedla.

Vodicí části druhé jehly s výhodou zasahují do řídicích vstupních otvorů řídicích vířivých kanálů.

Tím je druhá jehla vedena a nemůže se otáčet. Ploché části druhé jehly neustále dosedají na plochá těsnicí sedla.

Řídicí vířivé kanály mají s výhodou úhel vyústění do vířivé komory odlišný od úhlu vyústění vířivých kanálů.

Proto je možné vířivé kanály a řídicí vířivé kanály dimenzovat tak, že, když se uvolní pouze vířivé kanály, vytvoří se jiný úhel střiku, než když vířivé kanály a řídicí vířivé kanály spolupracují a z obou se vytvoří celkový výsledný úhel střiku.

Druhá jehla může být s výhodou ovladačem posunuta proti tlaku pružiny na řídicí vstupní otvory řídicích vířivých kanálů.

Protože druhá jehla může být v průběhu doby uzavření vstřikovacího ventilu paliva ovládána, a protože tato druhá jehla nemusí být ovládána proti tlaku paliva, může mít ovladač malý výkon, a tudíž zaujímat malý zastavěný prostor.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení vstřikovacího ventilu paliva podle přiloženého zjednodušeného výkresu, na němž ··· ·

• · obr. 1 znázorňuje schematicky řez příkladným provedením vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu, obr. 2 řez podél čáry II-II z obr. 1 a obr. 3 řez podél čáry III-III z obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázorněn řez příkladným provedením vstřikovacího ventilu 1_ paliva podle vynálezu. Je znázorněna dolní část vstřikovacího ventilu 1_ paliva, která je přivrácena k neznázorněnému spalovacímu prostoru spalovacího motoru.

Vstřikovací ventil J_ paliva sestává z ventilového tělesa 2, v němž je uspořádána první jehla 3_. Tato první jehla 3. je vytvořena jako jeden kus s prvním uzavíracím tělesem 4 ventilu, které spolupracuje s první plochou 5. sedla ventilu na tělese 6. sedla ventilu pro vytvoření těsnicího sedla 7.· Těleso 6. sedla ventilu obsahuje alespoň jeden vstřikovací otvor 8_. Na kostře 9 spojené svarovým švem 10 s ventilovým tělesem 2. je navinuta první cívka 1 1 magnetu obklopená prvním vnějším pólem 12.. Vnitřní pól 13 je svařen s kostrou 9. svarovým švem 14. První jehla 3. je prostřednictvím první kotvy 15, která je silově spojena svarovým švem 16 s první jehlou 3_, zatížena předpětím první pružiny 17, která prostřednictvím první jehly 3. zatlačuje první uzavírací těleso 4 ventilu do těsnicího sedla ]_. První kotva 15 je opatřena alespoň jedním průchozím otvorem 18 pro palivo, které proudí z přívodu 1 9 paliva k těsnicímu sedlu 7_.

Druhá jehla 20 je vytvořena jako dutá jehla 2 1, která koaxiálně obklopuje první jehlu 3_. Dutá jehla 21 je spojena svarovým švem 22 s druhou kotvou 23, která je druhou pružinou 24 předepjata k dorazovému kroužku 25.. K druhé kotvě 23 je přiřazena druhá cívka 26 magnetu, která je navinuta na kostře 9. Druhá cívka 26 magnetu je

·« • « • · · · ·· obklopena druhým vnějším pólem 27. Druhá kotva 23 je opatřena průchozími otvory 27a pro průchod paliva. Na tělese 6. sedla ventilu je v dráze přívodu paliva uspořádán vířivý element 28. Tento vířivý element 28 obsahuje řídicí vstupní otvory 29, kterými může palivo proudit do řídicích vířivých kanálů 3 0. Do řídicích vstupních otvorů 29 zasahují vodicí části 31 duté jehly 2 1. Těmito vodícími částmi 3 1 je dutá jehla 21 zajištěna proti otáčení. Dutá jehla 21 je v oblastech řídicího vstupního otvoru 29 vytvořena jako plochá část 32. Tato oblast vstřikovacího ventilu j_ paliva podle vynálezu bude podrobněji popsána podle obr. 2 a 3, na nichž jsou znázorněny řezy podél čar lili a III-III z obr. 1.

Na obr. 2 je znázorněn řez podél čáry II-II z obr. 1. Rovina řezu leží ve výšce horního okraje vířivého elementu 28 a zobrazuje uprostřed řez první jehlou 3_ a dva přívodní otvory 33 k vířivým kanálům 34, které v tomto řezu nejsou viditelné. Vířivý element 28 ie obklopen ventilovým tělesem 2. Ploché části 32 zakrývají řídicí vstupní otvory 29, znázorněné čárkovaně, vedoucí do řídicích vířivých kanálů 3 0, které v této rovině řezu nejsou viditelné.

Společně s povrchem vířivého elementu 28 tvoří ploché části 32 ploché sedlo a utěsňují řídicí vstupní otvory 29, jak je znázorněno na obr. 1, když je do druhé cívky 26 magnetu přiváděn proud. Potom se druhá kotva 23 odtáhne od dorazového kroužku 25 a dutá jehla 2 1 dosedá svými plochými částmi 32 na vířivý element 28 a na řídicí vstupní otvory 29 řídicích vířivých kanálů 3 0.

Na obr. 3 je znázorněn řez podél čáry III-III z obr. 1, který odpovídá rovině řezu vířivým elementem 2 8 ve výšce řídicích vířivých kanálů 30. Kromě řídicích vířivých kanálů 30 jsou uspořádány i vířivé kanály 3 4, které nemohou být dutou jehlou 2 1 utěsněny vůči přívodu 19 paliva. Mezi ventilovým tělesem 2 a

vířivými kanály 34 jsou uspořádány přívodní otvory 3 3. Řídicí vstupní otvory 29 jsou spojeny s řídicími vířivými kanály 30. Jak řídicí vířivé kanály 3 0, tak i vířivé kanály 34, ústí pod úhlem tangenciálně do vířivé komory 35 ve tvaru prstence, kterou prochází první jehla 3_, popřípadě první uzavírací těleso 4 ventilu. Vířivé kanály 34 ústí u popsaného provedení podle vynálezu do vířivé komory 35 pod úhlem k tangentě menším než řídicí vířivé kanály 30.

V závislosti na požadovaném úhlu střiku ve spojení s redukovaným průtokem mohou být úhly vířivých a řídicích vířivých kanálů zvoleny i opačně.

Když je dutá jehla 21 ovládána druhou cívkou 26 magnetu, jak je znázorněno na obr. 1, může palivo, když je první jehla 3. nadzdvihnuta z těsnicího sedla 7., proudit ke vstřikovacímu otvoru 8. pouze vířivými kanály 34, avšak nikoli řídicími vířivými kanály 3 0. Menším celkovým průřezem se průtok paliva škrtí a vstřikované množství se zmenší. Silnou rotací ve vířivé komoře 35 vytvářenou úhlem vyústění vířivých kanálů 34 se u popsaného příkladného provedení vytvoří větší úhel střiku. Když se nyní uvolní i řídicí vířivé kanály 30, může ke vstřikovacímu otvoru 8_ proudit větší množství paliva. V důsledku menšího úhlu vyústění řídicích vířivých kanálů 30 se celkově dosáhne menší rotace, což vede ke zmenšení úhlu střiku.

*

Vzájemné působení průtoku a úhlu střiku ve smyslu zjednodušeného znázornění nenastalo.

Výhodné je, že dutá jehla 21 se může v průběhu doby uzavření vstřikovacího ventilu £ paliva předem nastavit, takže nemá žádný vliv na otevření vstřikovacího ventilu J_ paliva. Dutá jehla 21 musí prakticky těsně uzavírat řídicí vstupní otvory 29, protože těsnicí ·· • · • · · · ·· sedlo ]_ celkově uzavírá vstřikovací otvor 8_ vůči přívodu 19 paliva Ze stejného důvodu nemusí dutá jehla 21 pracovat proti tlaku paliva Druhá cívka 26 magnetu může být celkově dimenzována slaběji.

Claims (9)

1. Vstřikovací ventil (1) paliva, zejména vstřikovací ventil pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s první jehlou (3), která je ve spojení s prvním uzavíracím tělesem (4) ventilu, přičemž první uzavírací těleso (4) ventilu spolupracuje s první plochou (5) sedla ventilu v tělese (6) sedla ventilu pro vytvoření těsnicího sedla (7), a přičemž před těsnicím sedlem (7) je v přívodu paliva uspořádán vířivý element (28), který obsahuje alespoň jeden vířivý kanál (34) a alespoň jeden řídicí vířivý kanál (30), které ústí do vířivé komory (35), vyznačující se tím, že druhá jehla (20) při ovládání zakrývá řídicí vstupní otvor (29) do každého řídicího vířivého kanálu (30).

2. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhá jehla (20) je vytvořena jako dutá jehla (21) a koaxiálně obklopuje první jehlu (3).

3. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 2, vyznačující se tím, že dutá jehla (21) má u řídicího vstupního otvoru (29) plochou část (32), která spolupracuje s vždy jednou plochou sedla ventilu vířivého elementu (28) pro vytvoření plochého těsnicího sedla.

4. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 3, vyznačující se tím, že vodicí části (31) duté jehly (21) zasahují do řídicích vstupních otvorů (29) řídicích vířivých kanálů (30).

5. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že průtočné průřezy řídicích vířivých kanálů (30) jsou odlišné od průtočných průřezů vířivých kanálů (34).

6. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že úhly vyústění řídicích vířivých kanálů (30) do vířivé komory (35) jsou odlišné od úhlů vyústění vířivých kanálů (34).

7. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že první jehla (3) je ovládána prvním ovladačem (11).

8. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že druhá jehla (20) je ovládána druhým ovladačem (26).

9. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 8, vyznačující se tím, že druhá jehla (20) je druhým ovladačem (26) posunuta proti tlaku pružiny (24) na přívodní vstupní otvory (29) řídicích vířivých kanálů (30).