CZ284430B6 - Elektromagneticky ovladatelný ventil - Google Patents

Abstract

Nejméně jedna z čelních ploch (67) kotvy (27) nebo jádra (2) ventilu, které jsou nasměrovány vždy jedna proti druhé, je rozdělena do nejméně jednoho dosedacího úseku (69) a nejméně jednoho vyhloubeného stupňovitého úseku (70), přičemž dosedací úsek (69) má definovanou šířku (b), jejíž velikost je rovna zlomku průměru čelní plochy (67). ŕ

Description

Vynález se týká elektromagneticky ovladatelného ventilu.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy různé elektromagneticky ovládané ventily, zejména palivové vstřikovací ventily, u kterých jsou na otěr namáhané konstrukční součásti opatřeny otěru vzdornými vrstvami.

Z DE - OS 29 42 928 je již známé nanášet otěru vzdorné diamagnetické materiálové vrstvy na otěrem namáhané části, jako je kotva a tryskové těleso. Tyto nanesené části slouží pro omezení zdvihu ventilové jehly, čímž se minimalizuje působení zbytkového magnetismu na pohybující se části palivového vstřikovacího ventilu.

Také z DE - OS 32 30 844 je známé opatřit kotvu a dosedací plochu palivového vstřikovacího ventilu otěru vzdornými povrchovými plochami. Tyto povrchové plochy mohou být například poniklovány, tedy opatřeny přídavnou vrstvou, nebo nitridovány, tedy vy tvrzeny vložením dusíku.

Mimoto je již z DE - OS 37 16 072 známé použít pro ty části vstřikovacího ventilu, které jsou zvláště namáhány otěrem a korozí, tvrdé molybdenové vrstvy, které jsou vytvořeny tenké a které se dostatečně opracovávají diamanty.

V DE - OS 38 10 826 je popsán palivový vstřikovací ventil, u kterého je nejméně jedna dosedací plocha vytvořena ve tvaru kulového vrchlíku, aby se dosáhlo co nejpřesnější vzduchové štěrbiny, přičemž centrálně na dosedací ploše je vytvořena vložka s kruhovým tělesem z nemagnetického. vy soce pevného materiálu.

Z EP - OS 0 536 773 je také známý palivový vstřikovací ventil, u kterého je na kotvu na její válcové obvodové ploše a prstencové dosedací ploše nanesena galvanizováním vrstva tvrdého kovu. Tato vrstva z chrómu nebo z niklu má například tloušťku o hodnotě 15 až 25 pm.

V důsledku galvanického povrstvování se vytváří mírně kuželovité rozdělení tloušťky vrstvy , přičemž na vnějších hranách vzniká minimálně tlustá vrstva. Prostřednictvím galvanicky odlučovaných vrstev je rozdělení tloušťky vrstvy fyzikálně předem dáno a nelze jej ovlivňovat. Po určité době provozu se v nežádoucí míře rozšíří působením opotřebení dosedací plocha, čímž se vytvářejí změny v době přískoku a odpadu kotvy.

Podstata vynálezu

Elektromagneticky ovladatelný ventil podle vynálezu má tu výhodu, že nejméně jedna z na sebe navzájem dosedajících konstrukčních částí je vytvořena tak, že po vytvoření otěru vzdorné povrchové plochy je zajištěno, že dosedací plocha se ani po delší provozní době působením opotřebení nezvětší v nežádoucí míře, takže doba přískoku a odpadu pohyblivé konstrukční části zůstává zhruba konstantní. Toho se dosahuje tím, že nejméně jedna z na sebe navzájem dosedajících konstrukčních částí má již před vytvořením povrchu odolného proti otěru odstupňovanou povrchovou plochu. Tuto odstupňovanou povrchovou plochu lze pro dosažení magnetického a hydraulického optima vždy přesně přizpůsobit různým okolnostem.

Prostřednictvím opatření, uvedených v závislých patentových nárocích, jsou možná další výhodná vytvoření a zdokonalení elektromagneticky ovladatelného ventilu, zejména palivového vstřikovacího ventilu, uvedeného v hlavním patentovém nároku.

Zvláště výhodné je vyrobit velmi přesnou povrchovou plochu nejméně jedné dosedající konstrukční součásti prostřednictvím mechanického, broušeného zápustného nástroje. Tak lze dosáhnout velmi přesných rozměrů. Prostřednictvím velmi přesně zabroušených nástrojů lze udržet mnohem užší výrobní tolerance, než tomu bylo až dosud, takže při provozu vstřikovacího ventilu dochází k jen velmi nepatrnému rozptylu doby přískoku a zejména doby odpadu kotvy.

Odstupňovaný tvar povrchové plochy nejméně jedné konstrukční části, například kotvy, navíc umožňuje, že je možné nanášet také nikoli galvanické a magnetické otěru vzdorné vrstvy , aniž by zůstával nesplněný požadavek na velmi malou dosedací oblast.

Zvláštní výhoda spočívá v tom, že povrchová plocha dosedací oblasti nejméně jedné na sebe navzájem dosedající konstrukční části se vytvoří jako otěru vzdorná tím, že se vytvrdí prostřednictvím o sobě známým způsobem, například způsobem nitrování, jako nitrování plasmou nebo plynem nebo podobně.

Malá, prstencová a v její velikosti přesně definovaná dosedací oblast je dána tím. když je s výhodou na nejméně jedné povrchové ploše konstrukční části, která slouží jako doraz, vytvořen stupeň. Takto vytvořená prstencová dosedací oblast s definovanou šířkou dosedací oblasti, která odpovídá šířce kontaktu, zůstává totiž po celou dobu životnosti konstantní, protože opotřebení dosedací plochy při trvalém provozu vzhledem k vytvoření stupně nevede ke zvětšení kontaktní šířky. Spolehlivost dosednutí je tak plně zabezpečena. Přitom je na podkladě malé dosedací plochy prakticky vyloučeno hydraulické přilnutí. Protože je po celou dobu životnosti zabezpečena konstantní kontaktní šířka, zůstávají jako velká výhoda také konstantní hydraulické poměry v mezeře mezi dosedajícími částmi, například mezi jádrem a kotvou.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn palivový vstřikovací ventil.

Na obr. 2 je ve větším měřítku znázorněno dosednutí vstřikovacího ventilu v oblasti jádra a kotvy.

Na obr. 3 je schematicky znázorněn první příklad provedení odstupňované kotvy podle vynálezu.

Na obr. 4 je schematicky znázorněn druhý příklad odstupňované kotvy.

Na obr. 5 je schematicky znázorněn třetí příklad provedení odstupňované kotvy.

Příklad provedení vynálezu

Na obr. 1 jako příklad znázorněný elektromagneticky ovladatelný ventil ve tvaru vstřikovacího ventilu pro palivová vstřikovací zařízení pro směs stlačující, zvnějšku zapalované spalovací motory má magnetovou cívku 1 obklopené jádro 2, které slouží jako vstupní hrdlo paliva a které je zde například vytvořeno ve tvaru trubky a má po celé své délce konstantní vnější průměr.

V radiálním směru stupňovitě upravená kostra 3 má ovinutí magnetové cívky 1 a umožňuje ve spojení s jádrem 2, které má konstantní vnější průměr, zvláště kompaktní konstrukci vstřikovacího ventilu v oblasti magnetové cívky 1.

Se spodním koncem 9 jádra 2 je soustředně vzhledem k podélné ose 10 ventilu těsně spojena trubkovitá kovová mezilehlá část 12, například prostřednictvím svařování, a obklopuje přitom částečně osově konec 9 jádra 2. Odstupňovaná kostra 3 přesahuje částečně jádro 2, a stupněm 15. o větším průměru, alespoň částečně axiálně mezilehlou část 12. Ve směru proudění je za kostrou 5 3 a mezilehlou částí 12 upraven trubkový unášeč 16 ventilového sedla, který' je například pevně spojen s mezilehlou částí 12. V unášeči 16 ventilového sedla je upraven podélný otvor 17. který je vytvořen soustředně vzhledem k podélné ose 10 ventilu. V podélném otvoru 17 je uspořádána například trubkovitě vytvořená ventilová jehla 19, která je na svém konci 20 ve směru proudění spojena s ventilovým uzavíracím tělesem 21 ve tvaru koule, na jehož obvodu je upraveno 10 například pět zploštění 22 pro obtok paliva, přičemž toto spojení je provedeno například svařováním.

Ovládání vstřikovacího ventilu se uskutečňuje známým způsobem elektromagneticky. Pro vyvolání axiálního pohybu ventilové jehly 19 a tím i pro otevřeni proti pružné síle vratné pružiny 15 25, případně pro otevření vstřikovacího ventilu slouží elektromagnetický obvod s magnetovou cívkou L s jádrem 2 a s kotvou 27. Kotva 27 je stím koncem ventilové jehly 19, který je odvrácený od ventilového uzavíracího tělesa 21, spojena prostřednictvím prvního svarového švu a je nasměrována na jádro 2. V tom konci unášeče 16 ventilového sedla, který je upraven ve směru proudění a který je odvrácený od jádra 2, je v podélném otvoru 17 prostřednictvím svařování těsně namontováno těleso 29 ventilového sedla, upravené tak, že má pevné ventilové sedlo.

Pro vedení ventilového uzavíracího tělesa 21 v průběhu axiálního pohybu ventilové jehly 19 s kotvou 27 podél podélné osy 10 ventilu slouží vodicí otvor 32 tělesa 29 ventilového sedla. Ve 25 tvaru koule vytvořené ventilové uzavírací těleso 21 spolupůsobí s ventilovým sedlem tělesa 29 ventilového sedla, přičemž toto ventilové sedlo se ve směru prouděni zužuje ve tvaru komolého kužele. Na té své čelní straně, která je odvrácená od ventilového uzavíracího tělesa 21, je těleso ventilového sedla soustředně a pevně spojeno s například hmcovitě vytvořeným vstřikovacím děrovaným kotoučem 34. Ve dnové části vstřikovacího děrovaného kotouče 34 je upraven nejméně jeden, například jsou zde upraveny čtyři, erodováním nebo vyražením vytvořené odstřikovací otvory 39.

Hloubku zasunutí tělesa 29 ventilového sedla s hmcovitým vstřikovacím děrovaným kotoučem 34 určuje předběžné nastavení zdvihu ventilové jehly 19. Přitom je koncové nastavení ventilové 35 jehly 19 při nevybuzené magnetové cívce 1 dáno dosednutím ventilového uzavíracího tělesa 21 na ventilovém sedlu tělesa 29 ventilového sedla, zatímco druhá koncová poloha ventilové jehly 19 při vybuzené magnetové cívce 1 je dána dosednutím kotvy 27 na spodní konec 9 jádra 2, tedy přesně do oblasti, která je vytvořena podle vynálezu a která je blíže vyznačena kruhem.

Nastavovací pouzdro 48, které je zasunuto do soustředně vzhledem k podélné ose 10 ventilu upraveného průtokového otvoru 46 jádra 2 a které je například vytvarováno ze svinutého pružného ocelového plechu, slouží pro nastavení pružného předpětí na nastavovací pouzdro 48 dosedající vratné pružiny 25. která je svou protilehlou stranou opřena na ventilové jehle 19.

Vstřikovací ventil je do značné míry obklopen obstřikem 50 z plastické hmoty , který vychází od jádra 2 a je upraven v axiálním směru přes magnetovou cívku 1 až k unášeči 16 ventilového sedla. K tomuto obstřiku 50 z plastické hmoty náleží například také současně nastříknutá elektrická přípojná zástrčka 52.

Palivový filtr 61 zasahuje do průtokového otvoru 46 jádra 2 na jeho přítokovém konci 55 a zabezpečuje odfiltrování takových součástí paliva, které by vzhledem ke své velikosti mohly být příčinou ucpání nebo poškození vstřikovacího ventilu.

- 3 CZ 284430 B6

Na obr. 2 je znázorněna na obr. 1 kruhem vyznačená oblast jedné koncové polohy ventilové jehly 19, ve které kotva 27 dosedá na spodní konec 9 jádra 2, a to v jiném měřítku. Již známé je nanesení kovových vrstev 65 na spodní konec 9 jádra 2 a na kotvu 27, například chromových nebo niklových vrstev, a to prostřednictvím galvanizování. Přitom jsou vrstvy 65 naneseny jak na čelní plochu 67, 76, která je upravena kolmo k podélné ose 10 ventilu, tak také nejméně částečně na obvodovou plochu 66 kotvy 27. Tyto vrstvy 65 jsou zvláště odolné proti opotřebení otěrem a svou malou povrchovou plochou snižují hydraulické přilepení dosedajících ploch, aniž by mu však mohly spolehlivě zabránit. Tloušťka těchto vrstev 65 má obecně hodnotu 10 až 25 pm.

Pro funkci vstřikovacího ventiluje nutné, aby jádro 2 a kotva 27 na sebe dosedaly jen v relativně malé oblasti, například jen ve vnější, od podélné osy 10 ventilu odvrácené oblasti homí čelní plochy kotvy 27. Tohoto požadavku se dosáhne právě prostřednictvím galvanického povrstvení. Při galvanickém povrstvování se vytváří na hranách povrstvovaných částí, zde jádra 2 a kotvy 27 koncentrace vektorových čar, což vede k tomu, že se vytvoří klínové rozdělení tloušťky vrstvy 65, jak je to patrno z obr. 2. Nanesená vrstva 65 ve tvaru klínu je tedy při provozu vstřikovacího ventilu namáhána jen v malé oblasti. Při trvalém provozu již tedy není k dispozici definovaná dosedací plocha, protože prostřednictvím více milionů nárazů jsou části vrstvy 65 odnášeny, čímž se dosedací, případně nárazová plocha stále více zvětšuje a tak se kuželovitost stále dále zmenšuje. Na rozdíl od toho je na obr. 3 znázorněna část kotvy 27 podle vynálezu, v oblasti jejíž homí čelní plochy 67, je již před povrstvením nebo před vytvořením povrchové plochy odolné proti otěru, vytvořen stupňovitý úsek 70.

Zatímco rozdělení tloušťky vrstvy 65. která vzniká při galvanicky odlučovaných vrstvách 65, je fyzikálně předem dáno a nelze je ovlivnit, je možné stupeň kotvy 27 před povrstvením, případně před vytvořením odolnosti proti otěru, zhotovit v souladu s předem stanovenými hodnotami, takže se při využití dosáhne vždy magnetického a hydraulického optima. Prostřednictvím velmi přesně broušených výtlačných nástrojů lze dodržet velmi úzké výrobní tolerance pro stupně, takže při provozu vstřikovacího ventilu dojde k velmi nepatrnému rozptýlení délky doby přískoku a doby odpadu kotvy 27. Stupňovitý úsek 70 čelní plochy 67 mimoto umožňuje, že je možné nanést také nikoli galvanické, otěru vzdorné vrstvy, které mohou být také magnetické, aniž by přitom nebyl splněn požadavek velmi malé dosedací, případně dorazové oblasti.

Mimoto je možné čelní plochu 67, a to nejméně v oblasti jejího dosedacího úseku 69. vytvořit otěru vzdornou opracováním povrchové plochy prostřednictvím vytvrzení, případně kalením. Jako způsob vytvrzení je přitom vhodný například známý způsob nitrování, jako nitrování plasmatické nebo plynové.

Stupňovitým úsekem 70 v homí čelní ploše 67 kotvy 27, tak jak je to znázorněno na obr. 3, který představuje zahloubení, je dána nejvyšší spolehlivost z hlediska šířky dorazové plochy a tím i kontaktní šířky, které zůstávají konstantní po celou dobu životnosti vstřikovacího ventilu. Stupňovitý úsek 70 má za následek, že se vytváří přesně definovaný prstencový dosedací úsek 69 na čelní ploše 67.

Při trvalém provozu vstřikovacího ventilu může dojít kviče milionům dosednutí, případně nárazů kotvy 27 na jádro 2. To opět znamená, že nelze zabránit minimálnímu otěru dosedacích ploch. Vzhledem ke stupňovitému úseku 70 vyčnívá nyní jen jako doraz sloužící dosedací úsek 69 homí čelní plochy 67 kotvy 27 zřetelně přes stupňovité dno 71. Jako doraz tak slouží vyčnívající, prstencový dosedací úsek 69 se šířkou b o hodnotě 20 až 500 pm, který je u příkladu provedení podle obr. 3 upraven mezi obvodovou plochou 66 a mezi dovnitř přesazeným stupňovitým úsekem 70. Tento dosedací úsek 69 má po celou provozní dobu konstantní šířku b. Již zmíněný otěr tedy již nemá žádný vliv na šířku dosedací plochy, případně kontaktní šířku. Hydraulické přilepení je na podkladě malé dosedací plochy vyloučeno. Protože po dobu celé životnosti je zabezpečená konstantní kontaktní šířka b, zůstávají jako velká výhoda konstantní také hydraulické poměry v mezeře mezi dosedajícími částmi, zde mezi jádrem 2 a kotvou 27. Na

-4CZ 284430 B6 rozdíl od rovně upravené dorazové, případně dosedací plochy dosedacího úseku 69 se vytvářejí již při axiálním odstupu od 5 pm od stupňovitého dna 71 výhody podle vynálezu. Hydraulická a magnetická optima se dosahují vhodnou volbou šířky b a hloubky stupňovitého dna 71, která má například hodnotu 5 až 15 pm.

Je také možné, aby jak kotva 27, tak také jádro 2 byly před povrstvením, případně před vytvořením otěru vzdorné povrchové plochy opatřeny odpovídajícím stupňovitým úsekem 70, čímž se na obou dosedajících stranách vytvoří velmi přesně definované prstencové dosedací úseky 69, jak je to znázorněno na obr. 3. Mimoto je také možné upravit tento stupňovitý úsek 70 jenom na jádru 2, zatímco kotva 27 bude mít rovnou čelní plochu 67. Tyto neznázoměné příklady jistě nebudou použity velmi často. Přitom však nepředstavují z hlediska geometrie stupně nic jiného, než takový příklad provedení na kotvě 27, který je znázorněn na obr. 3.

Další příklady provedení kotev 27, vytvořených podle vynálezu, jsou znázorněny na obr. 4 a 5. Tak je možné, aby dosedací úsek 69 byl vytvořen na čelní ploše 67 ve směru k podélné ose 10 ventilu, zatímco stupňovitý· úsek 70 je upraven axiálně přesazené navenek k obvodové ploše 66, viz obr. 4. Na obr. 5 je znázorněn příklad provedení kotvy 27, u kterého je dosedací úsek 69 obklopen uvnitř a vně, tedy k obvodové ploše 66 a k podélné ose 10 ventilu, stupňovitými úseky 70.

Protože nejméně na jedné čelní ploše 67, 76 kotvy 27 a/nebo jádra 2 je již upraven stupňovitý úsek 70, lze použít, jak již bylo uvedeno, také takové způsoby zvýšení kvality, které se odlišují od nanesení chromových nebo niklových vrstev, a to pro zdokonalení odolnosti proti otěru čelní plochy 67, 76. Prostřednictvím způsobu kalení nebo vytvrzení, jako například plasmatickéno nebo plynového nitrování nebo karbidizace, prostřednictvím kterých se mění povrchová struktura na kotvě 27 a/nebo na jádru 2, lze dokonce zcela odstoupit od způsobu bezprostředního povrstvování.

Claims (8)

1. Elektromagneticky ovladatelný ventil, zejména palivový vstřikovací ventil pro palivová vstřikovací zařízení spalovacích motorů, který má v podélné ose (10) ventilu upraveno jednak prstencové jádro (2) z feromagnetického materiálu, jednak magnetovou cívku (1) a jednak prstencovou kotvu (27), která ovládá s pevným sedlem ventilu spolupůsobící ventilové uzavírací těleso (21) a při vybuzené magnetové cívce (1) je v tělese ventilu vedena svojí čelní plochou (67) proti dosedací čelní ploše (76) jádra (2), vyznačující se tím, že nejméně jedna zobou navzájem přivrácených čelních ploch (67, 76) kotvy (27) a jádra (2) je tvořena nejméně jedním dnovým úsekem (70) a nejméně jedním nad úroveň dnového úseku (70) vystupujícím dosedacím úsekem (69) o šířce (b).

2. Elektromagneticky ovladatelný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že přechod nejméně jednoho dnového úseku (70) k nejméně jednomu dosedacímu úseku (69) je vytvořen stupňovitě a ostrohranně.

3. Elektromagneticky ovladatelný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že šířka (b) má velikost mezi 20 až 500 pm.

4. Elektromagneticky ovladatelný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že nejméně jeden dnový úsek (70) je přivrácen k podélné ose (10) ventilu.

-5CZ 284430 B6

5. Elektromagneticky ovladatelný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že nejméně jeden dnový úsek (70) je odvrácen od podélné osy (10) ventilu.

5

6. Elektromagneticky ovladatelný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že jádro (2) a/nebo kotva (27) jsou v oblasti čelní plochy (67, 76) opatřenv galvanickou vrstvou (65).

7. Elektromagneticky ovladatelný ventil podle nároku 6, vyznačující se tím, io že vrstva (65) je magnetická.

8. Elektromagneticky ovladatelný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že jádro (2) a/nebo kotva (27) jsou v oblasti čelní plochy (67, 76) kaleny.