CZ286965B6

CZ286965B6 - Fuel injection valve for internal combustion engines

Info

Publication number: CZ286965B6
Application number: CZ19953149A
Authority: CZ
Inventors: Karl Dipl Ing Hofmann
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1994-12-09
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 2000-08-16
Also published as: JPH08218979A; DE59510294D1; EP0716226A3; EP0716226B1; EP0716226A2; CZ314995A3; DE4443861A1

Description

Vstřikovací ventil paliva pro spalovací motory

Oblast techniky

Vynález se týká vstřikovacího ventilu paliva pro spalovací motory, který má ventilové těleso opatřené vodicím otvorem, ve kterém je axiálně posuvně veden ventilový člen, a upínací matici, která upíná ventilové těleso proti držáku ventilu, která má ventilové těleso obklopující pouzdrový nástavec a prstencovou přírubu, která zasahuje pod tu čelní plochu ventilového tělesa, která je na straně spalovacího prostoru, která je zahnuta směrem dovnitř a ve které je upraven centrální průchozí otvor, a to v oblasti axiálního překrytí té oblasti čelní plochy ventilového tělesa, která je na straně spalovacího prostoru, která je rovná a která obklopuje výstup paliva.

Dosavadní stav techniky

U vstřikovacího ventilu paliva, který je známý z DE-Gbm. 92 04 083 je ventilové těleso, které má axiálně posuvný ventilový člen, upnuto prostřednictvím upínací matice proti ventilovému držáku, přičemž upínací matice má v oblasti vstřikovacího otvoru, tvořeného vodicím otvorem, který je veden skrz výstupní otvor ventilového členu, na té straně, která je přivrácená ke spalovacímu prostoru, v čelní ploše ventilového tělesa průchozí otvor. Aby se zabránilo příliš velkému ohřevu čelní plochy, to je dna ventilového tělesa na straně spalovacího prostoru a v důsledku toho sevření ventilového členu, případně ucpání vstřikovacího otvoru, má vstřikovací ventil paliva tepelnou ochrannou desku, která je upnuta mezi čelní plochou ventilového tělesa na straně spalovacího prostoru a mezi upínací maticí, aby se tak zmenšila čelní plocha ventilového tělesa, po které přímo proudí spalovací plyny, a aby se tak zabránilo vtoku těchto plynů do vnitřku upínací matice.

Nevýhoda tohoto známého vstřikovacího ventilu paliva spočívá vtom, že prostor, který je vytvořen mezi čelní plochou ventilového tělesa na straně spalovacího prostoru a mezi čelní plochou upínací matice na straně spalovacího prostoru je v oblasti průchozího otvoru relativně velký. Tento velký mrtvý prostor v oblasti vstřikovacích otvorů má však záporný vliv na přípravu směsi a na spalovací procesy ve spalovacím prostoru spalovacího motoru, které vedou ke zhoršení hodnot emise celého spalovacího motoru.

Podstata vynálezu

Podstata řešení vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu spočívá v tom, že ventilové těleso má na svém ke spalovacímu prostoru přilehlém konci vytvořenu vůči rovné čelní ploše, ve které je upraven výstup paliva, nejméně jednu kuželovou přechodovou těsnicí plochu, která dosedá na kuželovité vytvořenou dosedací plochu prstencové příruby, uzavírající prostor vytvořený mezi ventilovým tělesem a mezi upínací maticí, přičemž úhel sklonu kuželové přechodové těsnicí plochy k ose ventilového tělesa je menší než úhel sklonu kuželové dosedací plochy prstencové příruby k ose ventilového tělesa.

Tento vstřikovací ventil paliva má na rozdíl od uvedeného řešení tu výhodu, že prostřednictvím podstatného zmenšení mrtvého prostoru v oblasti průchozího otvoru v upínací matici, který je přiřazen ke vstřikovacímu otvoru, jsou procesy ve spalovacím prostoru spalovacího motoru ovlivněny tak, že se zlepší hodnoty emisí. Navíc se výhodně dosáhne dalšího zmenšení té čelní plochy ventilového tělesa, po které proudí horké spalovací plyny, takže ventilové těleso není jako celek již tak silně ohříváno, což zvyšuje spolehlivost a životnost celého vstřikovacího ventilu paliva.

-1 CZ 286965 B6

Toto zmenšení mrtvého objemu uvnitř průchozího otvoru upínací matice se přitom dosahuje prostřednictvím kuželovitého vytvarování přechodu mezi čelní plochou a mezi dříkem ventilového tělesa a mezi kuželovité vytvořenou dosedací plochou na upínací matici, přičemž úhel sklonu kuželovité těsnicí plochy na ventilovém členu je menší než úhel sklonu dosedací plochy upínací matice. Tímto provedením se výhodně zajistí, že těsnicí dotyková hrana mezi těsnicí plochou a dosedací plochou je vždy co nejtěsněji na průchozím otvoru upínací matice, čímž se skrz ní vytvořený prostor udržuje pokud možno co nej mens i.

Přitom může být těsnicí hrana vytvořena podle uspořádání ventilovým tělesem a/nebo dosedací plochou.

Dalšího zmenšení mrtvého objemu se dosahuje zasahováním těsnicí plochy ventilového tělesa do oblasti průchozího otvoru, přičemž kuželovitá těsnicí plocha může být ještě rozdělena do další, s jiným stoupáním vytvořené kuželovité plochy. Výhodným upravením zúženého místa mezi dříkem ventilového tělesa a mezi protilehlou stěnou upínací matice, zejména v přechodové oblasti mezi kuželovitou těsnicí plochou a mezi dříkem ventilového tělesa se podstatně znesnadní výměna plynu již v oblasti dříku, čímž se nemohou horké spalovací plyny rozšířit po celé oblasti dříku ventilového tělesa.

Při využití tepelné ochranné desky je tato s výhodou vytvořena ve tvaru talíře a vyúsťuje svým centrálním vybráním na okraji průchozího otvoru, čímž je tam zůstávající objem co nejmenší.

Další výhody a výhodná uspořádání předmětu vynálezu jsou patrná z popisu, výkresů a patentových nároků.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na pěti příkladech provedení vstřikovacího ventilu paliva pro spalovací motory podle vynálezu ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je znázorněn první příklad provedení vstřikovacího ventilu paliva, u kterého je průměr rovné čelní plochy ventilového tělesa větší než průměr průchozího otvoru upínací matice.

Na obr. 2 je znázorněn druhý příklad provedení, u kterého je průměr rovné čelní plochy ventilového tělesa stejně velký jako průměr průchozího otvoru upínací matice.

Na obr. 3 je znázorněn třetí příklad provedení, u kterého zasahuje kuželová těsnicí plocha ventilového tělesa do průchozího otvoru upínací matice.

Na obr. 4 je znázorněn čtvrtý příklad provedení, který je analogický k obr. 3 a u kterého je kuželová těsnicí plocha na ventilovém členu rozdělena do dvou oblastí, které mají rozdílný úhel sklonu.

Na obr. 5 je znázorněn pátý příklad provedení, u kterého je mezi těsnicí plochou ventilového tělesa a mezi upínací maticí upnuta tepelná ochranná deska, která má tvar talířové pružiny.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 jen svými z hlediska vynálezu podstatnými konstrukčními součástmi znázorněný vstřikovací ventil paliva pro spalovací motory má ve tvaru válce vytvořené ventilové těleso 1, které je společně s mezilehlým kotoučem 3 upnuto prostřednictvím upínací matice 5 proti na výkrese neznázoměnému držáku ventilu. K. tomu účelu je upínací matice 5 opatřena vnitřním

-2CZ 286965 B6 prstencovým ramenem 7, které je v záběru s vnějším prstencovým ramenem 9 ventilového tělesa

i. Upínací matice 5 má dále v oblasti vnitřního prstencového ramene 7 vnější závit 11, který je v záběru s odpovídajícím vnitřním závitem vestavného otvoru 13 ve skříni 15 napájeného spalovacího motoru. Na obvodovém pouzdrovém nástavci 17 upínací matice 5, který obklopuje ventilové těleso 1 pod vnitřním prstencovým ramenem 7, je uspořádáno opěrné rameno 19, které je při namontovaném vstřikovacím ventilu paliva prostřednictvím těsnicího kroužku 21 zatlačeno proti opěrnému ramenu 23 ve vestavném otvoru 13.

První příklad provedení, který je znázorněn na obr. 1, je přitom vytvořen jako tak zvaná čepová škrticí tryska, přičemž alternativně jsou možné také děrované trysky, u které je ventilový člen, který je axiálně posuvný v neznázoměném vodicím otvoru a který je dovnitř otevřený, opatřen škrticím čepem 25, který v uzavřeném stavu vstřikovacího ventilu paliva vyčnívá z výstupního otvoru, vytvářejícího vstřikovací průřez, tedy výstupní místo paliva vodícího otvoru na čelní ploše 27 ventilového tělesa 1 na straně spalovacího prostoru a který v průběhu zdvihového pohybu ventilového členu ve směru otevírání vstřikovacího průřezu je známým způsobem zúžen až na úzkou prstencovou štěrbinu. U takových vstřikovacích ventilů paliva musí být čelní plocha 27 ventilového tělesa 1 na straně spalovacího prostoru zvláště dobře chlazena, aby se zajistila v co nej menší míře karbonizace vstřikovacího průřezu. K tomu účelu je u vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu vytvořen přechod mezi pouzdrovým nástavcem 17 upínací matice 5 obklopeným dříkem ventilového tělesa 1 a mezi jeho rovnou čelní plochou na straně spalovacího prostoru vytvořen ve tvaru kužele, přičemž tato kuželová přechodová oblast vytváří na ventilovém tělese 1 kuželovou přechodovou těsnicí plochu 29, která spolupůsobí s kuželovou dosedací plochou 31. která zasahuje pod čelní plochu 27 ventilového tělesa 1 a dovnitř směřující prstencovou přírubu 30 upínací matice 5. Dosedací plocha 31 upínací matice 5 je přitom upravena radiálně dovnitř až k průchozímu otvoru 33 v prstencové přírubě 30, která překrývá rovnou čelní plochu 27 ventilového tělesa 1 obklopující škrticí čep 25 ventilového členu, aby se tak umožnilo vstřikování paliva do spalovacího prostoru, navazujícího na tu čelní plochu 35 prstencové příruby 30 upínací matice 5, která je odvrácená od ventilového tělesa 1.

Aby bylo možné udržet uvnitř průchozího otvoru 33 uzavřený objem a obtékanou čelní plochu 27 ventilového tělesa J pokud možno co nejmenší, je úhel a sklonu kuželové přechodové těsnicí plochy 29 ventilového tělesa 1 vzhledem k jeho ose menší než úhel β sklonu dosedací plochy 31 upínací matice 5 k ose ventilového tělesa 1, takže těsnicí hrana 37, vytvořená mezi těsnicí plochou 29 a mezi dosedací plochou 31 je uspořádána co nejblíže k průchozímu otvoru 33. Uhel a sklonu má přitom mít k ose ventilového tělesa 1 hodnotu s výhodou zhruba 45° až 60° a úhel β sklonu má být vzhledem k ose ventilového tělesa 1 větší o zhruba 2,5° až 5° než úhel a sklonu.

Navíc je průměr D rovné čelní plochy 27 ventilového tělesa 1, která je omezena těsnicí plochou 29, u příkladu provedení znázorněného na obr. 1 větší než průměr d průchozího otvoru 33 upínací matice 5.

Druhý příklad provedení, který je znázorněn na obr. 2 se liší od prvního příkladu provedení jen rozměry průměru D a průměru d, které jsou zde upraveny stejně velké, čímž se zmenší objem průchozího otvoru 33 uvnitř upínací matice 5 ve srovnání sobr. 1, což umožňuje zmenšit také volnou rovnou čelní plochu 27 ventilového tělesa 1, obtékanou horkými spalovacími plyny.

Přitom má být rozměr s mezery mezi rovnou čelní plochou 27 ventilového tělesa 1 a mezi čelní plochou 35 upínací matice 5 na straně spalovacího prostoru v oblasti průchozího otvoru 33 vytvořen s výhodou o velikosti 0,5 mm až 0,9 mm.

U třetího příkladu provedení, který je znázorněn na obr. 3, je průměr D rovné čelní plochy 27 ventilového tělesa 1 na straně spalovacího prostoru vytvořen menší než průměr d průchozího otvoru 33 upínací matice 5, takže těsnicí plocha 29 ventilového tělesa 1 zasahuje do průchozího

-3CZ 286965 B6 otvoru 33. Tímto způsobem lze mrtvý objem uvnitř průchozího otvoru 33 ještě jednou zmenšit, přičemž navíc lze bez velkých požadavků na přesnost opracování dosedací plochy 31 a těsnicí plochy 29 dosáhnout toho, že těsnicí hrana, která je zde tvořena koncem dosedací plochy 31, je uspořádána pokud možno dále radiálně dovnitř.

Čtvrtý příklad provedení, který je znázorněn na obr. 4, se liší od třetího příkladu provedení jen ve vytvoření těsnicí plochy 29 ventilového tělesa 1 a dosedací plochy 31 upínací matice 5, které nyní mají dvě kuželové oblasti s rozdílným úhlem sklonu, což umožňuje lepší přizpůsobení stupně zasunutí těsnicí plochy 29 průchozího otvoru 33 na okamžité požadavky. Navíc je u provedení podle obr. 4 upravena mezi válcovou obvodovou plochou ventilového tělesa 1 a mezi vnitřní stěnou upínací matice 5 úzká mezera 39, která s výhodou navazuje na těsnicí plochu 29 a tak znesnadňuje výměnu horkých spalovacích plynů, proudících přes těsnicí hranu 37 s množstvím plynu, které je v oblasti dříku ventilového tělesa 1, čímž je ventilové těleso 1 v oblasti dříku méně ohříváno.

U pátého příkladu provedení, který je znázorněn na obr. 5, je mezi těsnicí plochou 29 ventilového tělesa 1 a mezi dosedací plochou 31 upínací matice 5 upnuta tepelná ochranná deska 41. Tato tepelná ochranná deska 41 je přitom pro pokud možno nejrychlejší utěsnění prostoru průchozího otvoru 33 vytvořena ve tvaru talířové pružiny a je v namontovaném stavu předepjata tak, že svými čelními plochami téměř úplně dosedá na těsnicí plochu 29 a dosedací plochu 3L Tepelná ochranná deska 41 přitom má centrální otvor 43, který je s výhodou vytvořen tak, že jeho sténaje v uzávěru se stěnou průchozího otvoru 33.

Prostřednictvím vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu je tedy možné zmenšit čelní plochu 27 ventilového tělesa 1 obtékanou horkými spalovacími plyny a současně snížit průchozím otvorem 33 vytvářený mrtvý objem v upínací matici 5 pro lepší přípravu směsi a spalování.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vstřikovací ventil paliva pro spalovací motory, který má ventilové těleso opatřené vodicím otvorem, ve kterém je axiálně posuvně veden ventilový člen, a upínací matici, která upíná ventilové těleso proti držáku ventilu, která má ventilové těleso obklopující pouzdrový nástavec a prstencovou přírubu, která zasahuje pod tu čelní plochu ventilového tělesa, která je na straně spalovacího prostoru, která je zahnuta směrem dovnitř a ve které je upraven centrální průchozí otvor, a to v oblasti axiálního překrytí té oblasti čelní plochy ventilového tělesa, která je na straně spalovacího prostoru, která je rovná a která obklopuje výstup paliva, vyznačující se tím, že ventilové těleso (1) má na svém, ke spalovacímu prostoru přilehlém, konci vytvořenou vůči rovné čelní ploše (27), ve které je upraven výstup paliva, nejméně jednu kuželovou přechodovou těsnicí plochu (29), která dosedá na kuželovité vytvořenou dosedací plochu (31) prstencové příruby (30), uzavírající prostor vytvořený mezi ventilovým tělesem (1) a mezi upínací maticí (5), přičemž úhel (a) sklonu kuželové přechodové těsnicí plochy (29) k ose ventilového tělesa (1) je menší než úhel (β) sklonu kuželové dosedací plochy (31) prstencové příruby (30) k ose ventilového tělesa (1).
2. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že úhel (a) má hodnotu 45° až 60°, přičemž úhel (β) je o 2,5° až 5° větší než úhel (a).
3. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že rovinná oblast čelní plochy (27) má průměr (D), který je větší než je průměr (d) průchozího otvoru (33) upínací matice (5), přičemž přechod mezi kuželovou přechodovou těsnicí plochou (29) a mezi rovinnou

-4CZ 286965 B6 čelní plochou (27) na ventilovém tělese (1) tvoří těsnicí hranu (37) dosedající na dosedací plochu (31) upínací matice (5).
4. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že rovinná oblast čelní plochy (27) má průměr (D) stejně velký jako je průměr (d) průchozího otvoru (33) upínací matice (5), přičemž průřezové přechody obou průměru (D, d) do přilehlých ploch (29, 31) tvoří jednu těsnicí hranu (37).
5. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že rovinná oblast čelní plochy (27) má průměr (D), který je menší než je průměr (d) průchozího otvoru (33) upínací matice (5), přičemž radiálně vnitřní konec dosedací plochy (31) v oblasti průměru (d) průchozího otvoru (33) tvoří těsnicí hranu (37) spolupůsobící s těsnicí plochou (29) na ventilovém tělese (1).
6. Vstřikovací ventil paliva podle nároků 1 a 5, vyznačující se tím, že na ventilovém tělese (1) jsou upraveny dvě navzájem sousedící kuželové přechodové těsnicí plochy (29) s různými úhly sklonu, přičemž dvě kuželové dosedací plochy (31) jsou vytvořeny i na upínací matici (5).
7. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že v oblasti přechodu válcové části ventilového tělesa (1) do kuželové přechodové těsnicí plochy (29) je mezi stěnou upínací matice (5) a ventilovým tělesem (1) upravena mezera (39).
8. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi kuželovou přechodovou těsnicí plochou (29) a dosedací plochou (31) je upnuta tepelná ochranná deska (41) ve tvaru talířové pružiny, zcela dosedající svými čelními plochami na plochy (29, 31) a vymezující prostřednictvím prstencové hrany svého centrálního otvoru (43) prostor průchozího otvoru (33) v upínací matici (5) proti vnitřku upínací matice (5).
9. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi rovnou čelní plochou (27) a čelní plochou (35) upínací matice (5) na straně spalovacího prostoru vytvořená mezera má v oblasti průchozího otvoru (33) rozměr (s) své výšky v rozsahu od 0,5 mm do 0,9 mm.