CZ295060B6 - Vstřikovací tryska pro spalovací motory - Google Patents

Abstract

Vstřikovací tryska (1) je provedena s komůrkou (2) s nejméně jedním vstřikovacím otvorem (3) a se sedlem (4) pro jehlu (5) spojeným s komůrkou (2). Přechod (8) mezi sedlem (4) a komůrkou (2) je zaoblený. Jehla (5) je v oblasti sedla (4) a v části komůrky (2) na ně navazující vytvořena ve tvaru komolého kužele.ŕ

Description

Vstřikovací tryska pro spalovací motory

Oblast techniky

Vynález se týká vstřikovací trysky pro spalovací motory, s komůrkou s nejméně jedním vstřikovacím otvorem a se sedlem pro jehlu spojeným s komůrkou, přičemž přechod mezi sedlem a komůrkou je zaoblený.

Dosavadní stav techniky

Vstřikovací trysky s komůrkou tohoto druhu mají, především v určité části zdvihu jehly, velký rozptyl odporu prouděním a tím také množství vstřikovaného paliva. V důsledku toho není u mnoha spalovacích motorů vybavených touto vstřikovací tryskou s komůrkou optimální spotřeba paliva a emisní zátěž.

Ze spisu DE 37 40 283 Al jsou známé vstřikovací trysky s komůrkou, u nichž je přechod mezi sedlem pro jehlu a komůrkou zaoblen. Kromě toho je jehla v této přechodové oblasti zaoblena neboje opatřena vybráním. Toto zaoblení způsobuje zvětšení štěrbiny mezi jehlou a vstřikovací tryskou v uvedené přechodové oblasti.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit vstřikovací trysku s komůrkou, u níž se zmenší rozptyl vstřikovaného množství paliva na části zdvihu jehly u různých exemplářů vstřikovacích trysek s komůrkou stejného druhu, čímž se zlepší spotřeba spalovacích motorů vybavených vstřikovací tryskou s komůrkou podle vynálezu a sníží se vytváření emisí. Současně se má dosáhnout příznivé provozní charakteristiky vstřikovací trysky, aby se ve všech rozsazích zátěže dosáhlo co nejpřesnějšího dávkování vstřikovaného množství paliva.

Uvedený úkol splňuje vstřikovací tryska pro spalovací motory, s komůrkou s nejméně jedním vstřikovacím otvorem a se sedlem pro jehlu spojeným s komůrkou, přičemž přechod mezi sedlem a komůrkou je zaoblený, podle vynálezu, jehož podstatou je, že jehla je v oblasti sedla a v části komůrky na ně navazující vytvořena ve tvaru komolého kužele.

Tím, že je podle vynálezu přechod mezi sedlem pro jehlu a komůrkou zaoblen definovanou geometrií a jehla je v přechodové oblasti mezi sedlem a komůrkou vytvořena ve tvaru komolého kužele, je i v dílčím rozsahu zdvihu jehly definováno rozhodující škrcení v přechodu mezi komůrkou a sedlem pro jehlu, a pohybuje se proto mezi různými exempláři vstřikovací trysky stejného druhu jen ve velmi malé toleranci. Tím je možno měřením provozního chování jedné vstřikovací trysky s komůrkou podle vynálezu s podstatně větší přesností předpovídat provozní chování všech dalších vstřikovacích trysek s komůrkou stejného druhu a řízení procesu vstřikování podle potřeby optimalizovat.

Ve výsledku je provozní charakteristika vstřikovací trysky podle vynálezu určována následujícími dílčími rozsahy:

U velmi malých zdvihů jehly vstřikovací trysky se palivo škrtí štěrbinou mezi jehlou a sedlem v oblasti největšího průměru jehly.

S přibývajícím zdvihem putuje místo škrcení ve směru k přechodové oblasti mezi sedlem a komůrkou, dokud se konečně přechodová oblast nestane rozhodující pro provozní chování při středních zdvizích.

Při zcela otevřené jehle jsou pro škrcení paliva rozhodující vstřikovací otvory nebo vstřikovací otvor.

U jednoho provedení vynálezu je přechod mezi sedlem pro jehlu a komůrkou zaoblen s poloměrem mezi 0,01 a 0,1 mm, přednostně mezi 0,04 a 0,06 mm, takže na jedné straně toto zaoblení zřetelně zmenší rozptyl chování vstřikovacích trysek při částečném zatížení a na druhé straně lze zaoblení vyrobit s malými náklady.

Při jiném provedení vynálezu je komůrka kónická, takže chování vstřikovacích trysek s kónickou komůrkou je při částečném zatížení zlepšeno.

Podle dalšího provedení vynálezu je možno provést komůrku válcovou, takže i chování vstřikovacích trysek s válcovou komůrkou je při částečném zatížení zlepšeno.

Jiná varianta vynalezené vstřikovací trysky spočívá v tom, že sedlo jehly má tvar komolého kužele, čímž je dána dobrá těsnost a dobré centrování jehly v tomto sedle.

U jiného provedení vynálezu je úhel kužele sedla 60 stupňů, takže je docíleno dobrého těsnicího účinku mezi jehlou a sedlem pro jehlu.

U dalšího provedení vynálezu je vrcholový úhel kužele jehly větší až o jeden stupeň, přednostně 15 až 30 úhlových minut, než vrcholový úhel kužele sedla, takže těsnicí plocha je zmenšena a leží v rozsahu většího průměru jehly.

U jiného provedení je přechod mezi vstřikovacím otvorem a otvorem komůrky zaoblen, takže se škrcení vstřikovacího otvoru zmenší a pohybuje se uvnitř úzkého rozsahu tolerance.

Další přednosti a výhodné úpravy vynálezu jsou patrné z následujícího popisu, výkresu a nároků.

Přehled obrázků na výkrese

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkresu a v dalším blíže popsán, přičemž obr. 1 znázorňuje příčný řez komůrkovou vstřikovací tryskou a obr. 2 charakteristiku hydraulického průměru vstřikovací trysky v závislosti na zdvihu jehly trysky.

Příklady provedení vynálezu

V obr. 1 je znázorněna vstřikovací tryska £ s kónickou komůrkou 2. Komůrka 2 může být také válcová nebo se může jednat o minikomůrku nebo mikrokomůrku. U posledně jmenovaných je objem komůrky 2 oproti provedení znázorněném na obr. 1 zmenšen. Tím se odpařuje při odstaveném spalovacím motoru méně paliva do spalovacího prostoru.

Vstřikovacím otvorem 3 se dostává neznázoměné palivo z komůrky 2 do spalovacího prostoru, který není rovněž znázorněn. Na kónický otvor komůrky 2 navazuje sedlo 4 pro jehlu 5, které je provedeno ve tvaru komolého kužele. Sedlo 4 může mít vrcholový úhel 60 stupňů. Komůrka 2 nemusí být kónická, může být i válcová.

-2 CZ 295060 B6

Na sedlo 4 dosedá jehla 5. Na obr. 1 lze zřetelně rozeznat, že vrcholový úhel kužele jehly 5 je větší, než vrcholový úhel kužele sedla 4. Tím leží kontaktní zóna 6 mezi jehlou 5 a sedlem 4 v rozsahu největšího průměru jehly 5 a plošný tlak mezi jehlou 5 a sedlem 4 je zvýšen. Rozdíl vrcholových úhlů jehly 5 a sedla 4 je na obr. 1 znázorněn zveličeně. Zpravidla je rozdíl menší než 1 stupeň a pohybuje se v rozsahu několika málo úhlových minut.

Na levé straně obr. 1 je znázorněn přechod mezi komůrkou 2 a sedlem 4 podle dosavadního stavu techniky jako hrana 7. Podle způsobu opracování může být hrana 7 ostrá nebo hladká. Odpor prouděním hrany 7 je podstatně ovlivněn její kvalitou.

Na pravé straně obr. 1 je znázorněn zaoblený přechod 8 mezi komůrkou 2 a sedlem 4 pro jehlu 5 podle vynálezu. Zaoblení přechodu 8 může být v příčném řezu například kruhové, přičemž se poloměr pohybuje v rozsahu od 0,01 do 1,0 mm, přednostně od 0,04 do 0,06 mm. Zaoblení podle vynálezu vede v každém případě k tomu, že geometrie přechodu 8 mezi sedlem 4 a komůrkou 2 vstřikovací trysky 1 se pohybuje ve velmi úzkém rozsahu tolerance, to znamená, že geometrie přechodu 8 je definovaná a tím je také jednoznačně definován odpor při proudění, když je jehla 5 ve směru zdvihu 9 zvednuta nad sedlem 4. V důsledku toho se rozptyl odporu při proudění různých provedení vstřikovacích trysek podle vynálezu v rozsahu přechodu 8 mezi sedlem 4 a komůrkou 2 silně zmenšuje.

Následky rozptylu odporu při proudění paliva vstřikovací tryskou 1 v oblasti hrany 7 nebo přechodu 8 jsou názorně vysvětleny diagramem na obr. 2.

Na obr. 2 je vynesen hydraulický průměr 10 vstřikovací trysky 1 v závislosti na zdvihu 9 jehly 5. Hydraulický průměr 10 je veličina, kterou lze porovnat libovolné protékané průřezy s ohledem na jejich ztráty prouděním. Jako vztažná veličina slouží odpor proudění trubky s kruhovým průřezem. Průřez s velkým hydraulickým průměrem má menší ztrátu při proudění a naopak.

Na obr. 2 byl rozdělen zdvih 9 jehly 5 do dvou úseků. První úsek se rozkládá od nuly k bodu a, druhý úsek, dále označovaný jako oblast dílčího zdvihu, se rozkládá od bodu a k bodu b. V bodu c je dosaženo plného zdvihu 9 jehly 5.

Když se vstřikovací tryska 1, uzavřená jehlou 5 dosedající na sedlo 4, otevře, vytvoří se při velmi malém zdvihu 9 jehly 5 v oblasti kontaktní zóny 6 velmi úzká štěrbina, kterou může pod tlakem proudit palivo do komůrky 2. Tato velmi úzká štěrbina rozhodujícím způsobem určuje odpor při proudění paliva vstřikovací tryskou 1 a tím také určuje hydraulický průměr 10. Když je odpor při proudění touto velmi malou štěrbinou velký, je hydraulický průměr vstřikovací trysky 1 při velmi malém zdvihu 9 jehly 5 velmi malý.

V oblasti dílčího zdvihu mezi body a a b je odpor při proudění paliva vstřikovací tryskou 1 rozhodujícím způsobem určen hranou 7 nebo přechodem 8 mezi sedlem 4 a komůrkou 2. Proto jsou hrana 7 nebo přechod 8 velmi důležité pro hydraulický průměr v uvedené oblasti dílčího zdvihu. To znamená, že změny geometrie hrany 7 nebo přechodu 8 mezi sedlem 4 a komůrkou 2 mají za následek změny hydraulického průměru. V oblasti bodu c, tj. plného zdvihu jehly 5, je vstřikovací otvor 3 rozhodující pro hydraulický průměr 10 vstřikovací trysky 1.

Podle předcházejícího vedou odchylky v geometrii hrany 7 nebo přechodu 8 ke změnám charakteristiky 11 vstřikovací trysky 1, především v oblasti dílčího zdvihu mezi body a a b.

Na obrázku nebyla vyznačena možnost zaoblit také přechod mezi komůrkou 2 a vstřikovacím otvorem 3. Tím se sníží ztráta při proudění paliva vstřikovací tryskou 1 a je vyloučeno, aby například při vrtání vstřikovacího otvoru 3, které se provádí zpravidla z vnějšku dovnitř, vznikl otřep. Takový otřep může vést k tomu, že odpor při proudění paliva vstřikovací tryskou 1,

-3 CZ 295060 B6 především při plném zdvihu jehly 5, stoupá. Z toho vyplývají již dříve jmenované nevýhody i v dalším popsané nevýhody vstřikovací trysky 1, u níž má odpor hrany 7 nebo přechodu 8 při proudění paliva velký rozptyl.

Mi aLfÁsLu 1 Lyly áLářaLkřisliLámi 11 lidi znázorněny ucinLy rozclilnycli geomelní hrany ? nebo přechodu 8 na hydraulický průměr 10 v oblasti dílčího zdvihu 9. Čárkovaně znázorněná charakteristika 12 reprezentující geometrii hrany 7 nebo přechodu 8 má ve srovnání s charakteristikou H větší hydraulický průměr 10 a v důsledku toho menší ztráty škrcením. Čárkovaně znázorněná charakteristika 13 ukazuje vliv geometrie hrany 7 nebo přechodu 8, která má silnější škrticí účinek oproti charakteristice 11 na obrázku 2.

U sériově vyrobených spalovacích motorů lze měřením stanovit pole charakteristik spalovacích motorů a příslušných vstřikovacích systémů podle jednoho nebo více zvolených testovacích provedení. Takovým způsobem zjištěné pole charakteristik je vzato za základ všech vstřikovacích systémů stejného druhu.

V následujícím se předpokládá, že charakteristika 11 je změřenou charakteristikou, a že tato charakteristika 11 je uložena v řídicím přístroji vstřikovacího systému. Dále se předpokládá, že dvě ze zhotovené série vybrané vstřikovací trysky mají charakteristiky 12 a 13. Když nyní vstřikovací trysky 1 s charakteristikami 12 a 13 spolupůsobí s řídicím přístrojem, ve kterém je uložena charakteristika 11, neshoduje se skutečné vstřikované množství v oblasti dílčího zdvihu se změřeným optimálním vstřikovaným množstvím testovaných provedení, takže výkon a/nebo emisní poměry se zhorší.

Obecně lze říci, že zaoblením přechodu 8 mezi sedlem 4 a komůrkou 2 je zmenšen rozptyl charakteristik 11, 12 a 13. Tím je shoda mezi charakteristikou 11 uloženou v řídicím přístroji a charakteristikami 12 a 13 dvou ze zhotovené série vybraných vstřikovacích trysek zřetelně zlepšena. Shoda může být například zlepšena o faktor 2 až 3. V důsledku toho odpovídá skutečné vstřikované množství paliva přesně vstřikovanému množství určenému řídicím přístrojem a poměry ve spotřebě a emisích spalovacího motoru jsou optimální.

Všechny znaky v popisu, následujících nárocích a na výkrese mohou být podle vynálezu podstatnými jak jednotlivě, tak také v libovolné vzájemné kombinaci.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Vstřikovací tryska (1) pro spalovací motory, s komůrkou (2) s nejméně jedním vstřikovacím otvorem (3) a se sedlem (4) pro jehlu (5) spojeným s komůrkou (2), přičemž přechod (8) mezi sedlem (4) a komůrkou (2) je zaoblený, vyznačující se tím, že jehla (5) je v oblasti sedla (4) a v části komůrky (2) na ně navazující vytvořena ve tvaru komolého kužele.
2. 2. Vstřikovací tryska (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že přechod (8) mezi sedlem (4) a komůrkou (2) je zaoblený s poloměrem mezi 0,01 a 0,1 mm, přednostně mezi 0,04 a 0,06 mm.
3. 3. Vstřikovací tryska (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že komůrka (2) je kónická.
4. 4. Vstřikovací tryska (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že komůrka (2) je válcová.
5. 5. Vstřikovací tryska (1) podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se t í m , že sedlo (4) má tvar komolého kužele.
6. 6. Vstřikovací tryska (1) podle nároku 5, vyznačující se tím, že vrcholový úhel sedla (4) je 60 stupňů.
7. 7. Vstřikovací tryska (1) podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se t í m , že vrcholový úhel jehly (5) je až o 1 stupeň, přednostně o 15 až 30 úhlových minut, větší než vrcholový úhel kužele sedla (4).
8. 8. Vstřikovací tryska (1) podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že přechod mezi vstřikovacím otvorem (3) a komůrkou (2) je zaoblen.