CZ262597A3

CZ262597A3 - Zařízení k rozdělování paliva pro spalovací motor

Info

Publication number: CZ262597A3
Application number: CZ972625A
Authority: CZ
Inventors: Hartmut Stehr
Original assignee: Volkswagen Ag
Priority date: 1996-08-24
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1998-04-15
Also published as: EP0826873A3; DE19735437A1; US5803051A; EP0826873A2; DE59701747D1; EP0826873B1

Description

Zařízení k rozdělování paliva pro spalovací motor • · ♦ « · · • · * » ··» « • · *« ·

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k rozdělování paliva pro spalovací motor, opatřený hlavou válců, s vedením pro vedení paliva k injektorúm, přiřazeným jednotlivým válcům, přičemž injektory jsou uspořádány v hlavě válců.

Dosavadní stav techniky

Takové zařízení je známo z DE-39 05 254 A1. Toto zařízení má kryt, upevněný odděleně na hlavě válců nebo na sacím potrubí, přičemž v krytu jsou napříč k němu uspořádány vstřikovací ventily. Dále kryt obsahuje- kanál pro přívod paliva, který je spojen přes příčná vrtání se vstřikovacími ventily. Oddělený větrák chlazení dopravuje tímto krytem stálý proud chladicího vzduchu, čímž se v podstatě chladí vstřikovací ventily. Úkolem tohoto zařízení je mimo jiné rozdělit dosahovaný chladicí účinek rovnoměrně mezi všechny vstřikovací ventily. Toho se má dosáhnout tím, že se celý chladicí proud zavádí ke všem vstřikovacím ventilům, tj. na jednom konci krytu se větrákem zavádí a na opačném konci se odvádí.

Dále jsou z mnoha dokumentů známé tak zvané rozdělovači lišty paliva pro spalovací motory. Ty jsou zpravidla přiřazeny sacím potrubím spalovacího motoru a mají centrální napájecí místo pro palivo, regulátor tlaku paliva a zpětný odvod paliva a jsou opatřeny oddělenými odvody pro jednotlivé vstřikovací ventily.

Takové zařízení je například popsáno v EP-0 625 637 A1, přičemž má přibližně středově umístěné centrální napájecí místo pro palivo. To dopravuje palivo do vnitřní trubky, zasunuté do vnější trubky. Vnitřní trubka je na koncích opatřena příčnými vrtáními, kterými může uvnitř vedené palivo proudit do koaxiálně ležícího dutého prostoru. Ten je spojen.příčnými hrdly s jednotlivými vstřikovacími ventily.

Vnitřní trubka je přitom držena ve vnější trubce žebry, která se rozprostírají po omezené axiální délce. Cílem takových zařízení je umožnit modulární,

ROTT, RŮŽIČKA & GUTTMANN : Patentová, známk/wá a právní kancelář i Nad Stolou/Kf 170 00 Praha 7 ; Čeáka republika • 99 9

9

9 9

9* ·

9 99 9 • 9 · «9

9 9 9 «9 9 předmontovatelné a prostor šetřící uspořádání a v žádném případě neřeší problém chlazení paliva nebo zrovnoměrnění teploty paliva. To není u takových zařízení také potřebné, protože jak již bylo zmíněno, jsou v motorovém prostoru volně uspořádána.

Τ < . i

U spalovacích motorů s vedeními paliva, vedenými uvnitř hlavy válců, se může vyskytovat problém s poměrně velkým přenosem tepla tím, že na cestě proudění paliva nastává poměrně velký přenos tepla z hlavy válců do paliva. Ten je tím větší, čím déle palivo zůstává v hlavě válců. To vede na jedné straně k nadměrnému ohřívání paliva, na druhé straně ale, ve vztahu k jednotlivým válcům, k nerovnoměrnému ohřívání paliva, což potom na základě velké teplotní závislosti objemu paliva vede k nerovnoměrnému proudu paliva k jednotlivým vstřikovacím ventilům.

Protože viskozita paliva je také teplotně závislá, dochází zvláště u^k spalovacích motorů s čerpadly s tryskami nebo s posuvnými čerpadly, vedle nerovnoměrného vstřikovaného množství, také ke značně rozdílným vstřikovacíma tlakům.

Cílem vynálezu je vytvořit zařízení k rozdělování paliva pro spalovací motor s hlavou válců, které umožňuje zrovnoměrnění teplot proudů paliva, přiváděných k jednotlivým injektorům a navíc celkové snížení teplotní úrovně paliva.

Podstata vynálezu

Tento úkol řeší zařízení k rozdělování paliva pro spalovací motor, opatřený hlavou válců, s vedením pro vedení paliva k injektorům, přiřazeným jednotlivým válcům, přičemž injektory jsou uspořádány v hlavě válců, podle vynálezu, jehiž podstata spočívá v tom, že vedení je tvořeno vybráním, které je integrální součástí hlavy válců a probíhá v podélném směru spalovacího motoru a v tomto vybrání ie uspořádána axiálně probíhající trubkovitá vložka, která tvoří koaxiální dutý prostor • · 9 9 * 9 9 9 • 99 »9 99 9 9

99999 · · 9 9 9 •9999*999999 3 99999* · 9

99 999 999 99 9 spojený s injektory, přičemž trubkovitá vložka má centrální přítokový kanál pro palivo a ten je spojen prostřednictvím výtokových otvorů s dutým prostorem.

Palivo s určitou teplotou tedy vstupuje do přívodního kanálu a ohřívá se na své cestě uvnitř vložky samo teplem, vytvořeným v hlavě válců provozem spalovacího motoru. Palivo, přecházející na odtokovém konci vložky do dutého prostoru, se dále ohřívá postupem tam vytvořenou dráhou proudění, přičemž však již nastává určité zrovnoměrnění přenosem tepla mezi uvnitř ležícím přítokovým kanálem a dutým prostorem. Podél dráhy proudění se ustaví uvnitř vložky poměrně chladný proud paliva, zatímco proud paliva ve vně ležícím dutém prostoru je poměrně teplý. Dodatečně k již popsanému zrovnoměrnění přistupuje jako podstatná součást palivo, které přetéká definovanými výtokovými otvory bezprostředně z přítokového kanálu do dutého prostoru. To se promíchává s poměrně teplým palivem, proudícím dutým prostorem a snižuje tím celkovou teplotní úroveň a působí příznivě na axiální šíření tepla pro dokonalejší rovnoměrné rozdělení teploty. To v konečném důsledku vede ktomu, že se k jednotlivým válcům přivádí vesměs palivo o teplotě s poměrně úzkým teplotním spektrem, takže se ke každému injektoru přivádí stejně velké množství paliva.

Pokles celkové teplotní úrovně se dosahuje právě tím, že palivo teče nejprve vložkou odděleně uvnitř přívodního kanálu a je tím chráněno před přímým vyzařováním tepla hlavou válců.

Optimalizace zrovnoměrnění a chlazení může být dosaženo vyladěním průřezů přívodního kanálu, koaxiálního dutého prostoru, jakož i spojovacích vedení k injektorům.

Prostřednictvím vynálezu se dosahují ještě další výhody. Zařízení způsobuje tlumení pulsací tlaku, které jsou působeny řídicím pochodem jednotlivých injektorů. To je obzvláště důležité u spalovacích motorů, pracujících s vysokotlakým vstřikováním, například u uspořádání čerpadel s tryskami. Tyto pulsace tlaku mohou negativně ovlivnit plnění sousedních injektorů co do množství a tlaku. S tlumením těchto tlakových pulsací se pojí i zřetelné snížení hluku při vstřikování, protože tlumení tlakových špiček zabraňuje překročení tlaku par paliva směrem dolů. Jestliže dojde k tomuto překročení, vede to často ke vzniku dutých prostorů, které řmplodují se silným vyzařováním hluku.

, I

Výhodná provedení jsou popsána v závislých nárocích.

Výhodně je každému válci spalovacího motoru přiřazen ve vložce nejméně jeden výtokový otvor, přičemž tyto otvory mohou mít mezi sebou rozdílné plochy příčných průřezů. Přitom se dosáhne zvláště dobrých výsledků, jestliže se tyto plochy příčných průřezů ve směru proudění paliva zvětšují. Tím je zajištěno, že také při vzrůstajícím zahřívání podél přítokového kanálu je k dispozici postačující množství paliva ke snížení teploty paliva, proudícího v koaxiálně vně uspořádaném dutém prostoru.

Dále může být vložka na svém vnějším obvodu opatřená vzpěrami, kterými je držena ve vybrání v hlavě válců. Vzpěry mohou být při poměrně malém axiálním rozměru vytvořeny v podobě prstenců a opatřeny průrazy, kterými palivo proudí dutým prostorem.

Aby se zajistilo bezpečné držení vložky ve vybrání a aby se zabránilo jejímu kmitání, které by způsobovalo nežádoucí hluk, mohou být vzpěry vytvořeny jako axiálně probíhající žebra, uspořádaná na vnějším obvodu vložky, přičemž tato žebra jsou v oblasti příčných vedení, vedoucích k injektorům, vzhledem ke svému radiálnímu průběhu zmenšena, čímž vzniká oběžný kanál na způsob drážky k přivádění paliva proudícího mezi žebry k příslušnému příčnému vedení.

Aby se zabránilo eventuálnímu nerovnoměrnému přenosu tepla válcovou hlavou do vybrání, mohou být v dalším výhodném vzpěry upraveny tak, že neprobíhají v přímkách, nýbrž ve tvaru šroubovice, čímž se dosáhne toho, že celkový proud paliva může proudit všemi oblastmi hlavy válců s různými teplotami.

• · » · ··· » * » ♦ ·

I « · ·· ··

Ze stavu techniky známé axiálně probíhající vzpěry v dutém prostoru, popsané v DE-40 19 766 C2 slouží ke zcela jinému účelu. Toto zařízení slouží k rozdělování oleje uvnitř rotující vačkové hřídele a umožňuje vést v ní více proudů oleje nezávisle na sobě.

I ¹

Z hlediska snížení teploty je zvláště výhodné provedení, u něhož oblast vedoucí chladicí vodu ve válcové hlavě, zasahuje až do bezprostředního okolí vybrání a tím zabraňuje nadbytečnému přenosu tepla z hlavy válců do paliva.

Přehled obrázků na výkrese

Další výhody a znaky vynálezu jsou blíže vysvětleny na příkladech provedení, znázorněných na připojeném výkresu, na němž jednotlivé obrázkyznázorňují:

Obr. 1 - schematický příčný řez příslušnou oblastí hlavy válců

Obr. 2 - příčný řez provedením z obr. 1

Obr. 3 - jiná varianta provedení řešení z obr. 1

Příklady provedení vynálezu

Hlava válců 1. blíže neurčeného spalovacího motoru je opatřena vybráním 2 tvaru dutého válce s vložkou 3, v něm uspořádanou. Vložka 3 probíhá axiálně v podélném směru L spalovacího motoru a vymezuje přitom dutý prostor 4, ležící koaxiálně mezi vložkou 3 a vybráním 2.

Uvnitř má vložka 3 centrální přítokový kanál 5 pro palivo, který je spojen prostřednictvím výtokových otvorů 6, přesně definovaných svými plochami příčných průřezů, s dutým prostorem 4.

V hlavě válců 1 jsou vytvořena příčná vedení 7, vycházející z dutého prostoru 4, která vedou palivo k injektorům, přiřazeným k jednotlivým válcům spalovacího motoru.

Vložka 3, na svém vnějším obvodu opatřená vzpěrami 8, kterými je držena ve vybrání 2. Pro nerušený přechod paliva mezi jednotlivými příčnými vedeními 7 podél dutého prostoru 4, jsou tyto vzpěry 8 vždy na svém obvodu opatřeny několika průrazy. Za provozu spalovacího motoru se palivo, tekoucí vstupem 10, který leží' na obr. 1 vpravo, ohřívá při postupu ve směru proudění, označeném šipkami. Přenos tepla z ohřáté hlavy 1_ válců do paliva nastává primárně hraniční plochou mezi vybráním 2 a hlavou i válců, tj. do paliva, proudícího dutým prostorem 4. Odtud dál nastává další přechod tepla stěnou vložky 3 do paliva, proudícího přítokovým kanálem 5 protiproudem. Dílčí objemové proudy celkového objemového proudu, přiváděného vstupem 10, procházejí výtokovými otvory 6 z přítokového kanálu 5 do dutého prostoru 4 před dosažením konce 11_ vybrání 2, ležícího na obr.1 vlevo.

Velikost ploch příčných průřezů výtokových otvorů 6 se ve směru proudění v přítokovém kanálu 5 zvětšuje, takže snižující se teplotní spád k palivu v dutém prostoru 4, se kompenzuje zvýšeným objemovým proudem.

Bez zařízení k rozdělování paliva podle vynálezu byly naměřeny teplotní diference mezi prvním a posledním válcem řadového spalovacího motoru v palivu těsně u injektorů až 25 °C. To vedlo k silně nerovnoměrnému přítoku paliva a tím k nepřijatelnému běhu motoru. Se zařízením podle vynálezu leží teplotní diference mezi libovolnými válci uvnitř cca 4 °C širokého tolerančního pásma.

V další variantě vynálezu, znázorněné na obr. 3, probíhají vzpěry 8 axiálně na vnějším obvodu vložky 3 a tím zajišťují usazení bez chvění uvnitř vybrání 2.

Radiální rozměr vzpěr 8 je v oblasti příčných vedení 7 zmenšen, takže tam může být umístěna oběžná drážka pro výměnu paliva, proudícího ve žlábcích mezi jednotlivými vzpěrami 8.

• · « ·· ·· · · · ····· ♦ · · · · • 9 · 9 · · · * «··· ···· * · 9 9

9 99 999 999 99 9 ·· « *· ·

V obou popsaných provedeních může být pro další snížení teplotní úrovně chladicí vodní prostor v hlavě válců vytvořen tak, že alespoň v některém úseku několika svými komorami 12 zasahuje až do bezprostřední blízkosti vybrání ( I

2.

Axiálně probíhající vzpěry 8 mohou být pro zrovnoměrnění výměny tepla uspořádány zakřiveně do tvaru šroubovice kolem přítokového kanálu 5.

Cíleným výběrem materiálu pro vložku 3 může být celé zařízení přizpůsobeno příslušnému případu použití. Například při hliníkovém materiálu s dobrou tepelnou vodivostí nastává poměrně vysoká výměna tepla v protiproudu mezi přítokovým kanálem 5 a dutým prostorem 4, zatímco , při špatné tepelné vodivosti zůstává udržena poměrně velká teplotní diference. Dalšími parametry jsou plochy průřezů odtokových otvorů 6 a všechny ostatní plochy průřezů.

V závislosti na konkrétních požadavcích mohou mít také všechny výtokové otvory 6 stejnou plochu průřezu, nebo mohou mít plochu průřezů různou, avšak v obráceném uspořádání, než je znázorněno na obr. 1, tj. s větší plochou průřezů na straně vstupu než na konci 1_í

Jako další varianta k provedením, znázorněným na obr. 1 a obr. 3 může být pro další snížení teplotní úrovně zasazeno do vybrání 2 celoplošně například keramické trubkové těleso, do kterého je pak zasunuta vložka 3. Toto trubkové těleso má výtokové otvory pouze v oblasti příčného vedení 7.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení k rozdělování paliva pro spalovací motor, opatřený hlavou (1) válců, s vedením pro vedení paliva k injektorům, přiřazeným jednotlivým válcům, přičemž injektory jsou uspořádány v hlavě (1) válců, vyznačující se tím,' že vedení je tvořeno vybráním (2), které je integrální součástí hlavy (1) válců a probíhá v podélném směru (L) spalovacího motoru a v tomto vybrání (2) je uspořádána axiálně probíhající trubkovitá vložka (3), která tvoří koaxiální dutý prostor (4) spojený s injektory, přičemž trubkovitá vložka (3) má centrální přítokový kanál (5) pro palivo a ten je spojen prostřednictvím výtokových otvorů (6) s dutým prostorem (4).
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že každému válci spalovacího motoru je přirazen nejméně jeden výtokový otvor (6).
3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň některé z výtokových otvorů (6) mají navzájem odlišné plochy příčných řezů.
4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že plochy příčných řezů se ve směru proudění zvětšují.
5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vložka (3) je na vnějším obvodu opatřena vzpěrami (8), kterými je držena ve vybrání (2).
6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že vzpěry (8) jsou na vnějším obvodu opatřeny průrazy (9).

ROTT, RUZICKÁ & GUTTMANN i Patentová, znáoáová a právní kancelář Nad ŠtoJ^S/12, 170 00 Praha 7 | Česká re.nnhlikn '
7. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že dutý prostor (4) je spojen s injektory prostřednictvím příčných vedení (7), vytvořených v hlavě (1) válců a vzpěry (8) probíhají axiálně průběžně na vnějším obvodu vložky (3) tak, že přemosťují dutý prostor (4), přičemž v oblasti příčných vedení (7) je radiální průběh těchto vzpěr (8) zmenšen vytvořením oběžného kanálu.

9«

99 9 • •9 na

9«

9 9 9 • · 9 99 • · · 9 9

9 9 9 9 ·» 99
8. Zařízeni podle nároku 7, vyznačující se tím, že vzpěry (8), uspořádané vložce (3), probíhají zakřiveně.

’ ROTT, RŮŽIČlřA & GUTTMANN ΐ Patentová, známková a právní kancelář Nad Štolou 12,170 00 Praha 7