Oblast techniky
Vynález se týká vstřikovacího ventilu paliva, zejména vstřikovacího ventilu pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s piezoelektrickým nebo magnetostrikčním ovladačem, s uzavíracím tělesem ventilu, ovladatelným ovladačem, které spolupůsobí s dosedací plochou ventilu pro vytvoření těsnicího sedla, a se zařízením pro kompenzaci vlivu teplot.
Dosavadní stav techniky
Vstřikovací ventil paliva podle smyslu hlavního nárokuje znám ze spisu DE 195 00 706 AI. V tomto případě je upraven převodník zdvihu nebo transformátor dráhy, který relativně malou regulační dráhu ovladače, například piezoelektrického ovladače, převádí na větší zdvih jehly ventilu. Prodloužení ovladače je přitom přes pracovní píst převodníku zdvihu přenášeno do zesilovací komory a přes zdvihový píst je přenášeno na jehlu ventilu, která provádí zdvih, zvětšený v poměru plochy pístu, ohraničujícího tuto zesilovací komoru na čelní straně. Ke kompenzaci vlivů teploty, opotřebení a výrobních tolerancí na regulační dráhu ovladače má zesilovací komora definovaný únik, který je realizován prstencovou štěrbinou mezi pístem a stěnou pouzdra ventilu. Zesilovací komora má dále dostatečně vysoký proudový odpor, takže pohyby ovladače jsou na jehlu ventilu přenášeny v podstatě bez tlumení. Jako hydraulické médium převodníku zdvihu slouží samotné palivo, v případě spisu DE 195 00 706 AI je použito dieselové palivo.
Vstřikovací ventil paliva, známý ze spisu DE 195 00 706 AI, je nevýhodný v tom, že zejména při vysoké frekvenci otáčení spalovacího motoru se v oblasti prstencové mezery vyskytuje díky činnosti ovladače a následkem třecích sil vysoké ztrátové teplo. Zátěž a opotřebení pístu a stěn pouzdra ventilu v oblasti prstencové štěrbiny funkčně poškozují kompenzování teploty a snižují životnost vstřikovacího ventilu paliva.
Známé kompenzační zařízení teplot vyžaduje kromě toho velmi náročnou konstrukci, což zvětšuje výrobní náklady vstřikovacího ventilu paliva. Další nevýhodou je, že únik definovaný prstencovou štěrbinou může být změněn pouze změnou výrobního procesu, takže teplotní kompenzaci nelze přizpůsobit požadavkům použití vstřikovacího ventilu paliva.
Podstata vynálezu
Tyto nevýhody odstraňuje vstřikovací ventil paliva, zejména vstřikovací ventil pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s piezoelektrickým nebo magnetostrikčním ovladačem, s uzavíracím tělesem ventilu, ovladatelným ovladačem, které spolupůsobí s dosedací plochou ventilu pro vytvoření těsnicího sedla, a se zařízením pro kompenzaci vlivu teplot, podle vynálezu, jehož podstatou je, že zařízení pro kompenzaci vlivu teplot, uspořádané mezi ovladačem a uzavíracím tělesem ventilu, je tvořeno pouzdrem, elasticky deformovatelným ve směru činnosti ovladače, a nejméně jedním škrticím ústrojím, které spojuje vnitřní prostor pouzdra s vtokem paliva vstřikovacího ventilu paliva, a prostřednictvím něhož je umožněn vstup a výstup paliva do pouzdra zařízení pro kompenzaci vlivu teplot při teplotně podmíněné změně délky konstrukčních prvků vstřikovacího ventilu paliva.
Výhodou vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu je dále to, že zařízení pro kompenzaci vlivu teplot pracuje bez opotřebení, má jednoduchou konstrukci, umožňuje snadnou montáž a je univerzálně použitelné.
-1 CZ 295379 B6
Další výhodou je, že díky provedení škrticího ústrojí, zejména jeho průřezu, je možné zařízení pro kompenzaci vlivu teplot jednoduchým způsobem a cenově příznivě přizpůsobit speciálním požadavkům vstřikovacího ventilu paliva.
Pomocí opatření, která jsou uvedena ve vedlejších nárocích, je možné uskutečnit další výhodná provedení vystřikovacího ventilu paliva.
Výhodné je, že pouzdro zařízení pro kompenzaci vlivu teplot má první opěrnou desku a druhou opěrnou desku, přičemž opěrné desky jsou orientovány kolmo ke směru činnosti ovladače. Tím je dán výhodný přenos ovládací síly ovladače na uzavírací těleso ventilu, spolupůsobící s dosedací plochou ventilu pro vytvoření těsnicího sedla.
Výhodné je, že pouzdro zařízení pro kompenzaci vlivu teplot má plášť z elastického materiálu, který je na svých koncích spojen s opěrnými deskami. Obzvlášť výhodné přitom je, že plášť je vytvořen vícenásobně zvrásněný nebo ve tvaru vlnovce. Tím je dáno jednoduché a účelné provedení zařízení pro kompenzaci vlivu teplot.
První opěrná deska dosedá s výhodou svou vnější dotykovou plochou na čelní stranu ovladače. Přímým přenosem síly ovladače na první opěrnou desku zařízení pro kompenzaci vlivu teplot je dán obzvlášť příznivý přenos síly.
Škrticí ústrojí je výhodným způsobem tvořeno průchozím otvorem v pouzdře zařízení pro kompenzaci vlivu teplot. Tím je dáno cenově příznivé provedení škrticího ústrojí tohoto zařízení pro kompenzaci vlivu teplot, nenáročné na údržbu a bez opotřebení.
Výhodné je, když je průchozí otvor upraven ve druhé opěrné desce. Protože druhá opěrná deska není tvarována elasticky, je tím dán téměř konstantní škrticí účinek škrticího ústrojí.
Výhodné je, že zařízení pro kompenzaci vlivu teplot má vratnou pružinu, uspořádanou ve vnitřním prostoru zařízení pro kompenzaci vlivu teplot. Tak může být tlakové pouzdro udržováno se silovým spojením přes pružinu ve vnitřním prostoru pouzdra v kontaktu s ovladačem a dále například s jehlou ventilu nebo s pouzdrem vstřikovacího ventilu paliva.
Přehled obrázků na výkresech
Příklady provedení vynálezu jsou blíže vysvětleny v následujícím popisu a na zjednodušených obrázcích, na kterých znázorňuje obr. 1 v axiálním řezu první příklad provedení vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu, obr. 2 druhý příklad provedení detailu II z obr. 1, obr. 3 druhá opěrná deska 22 druhého příkladu provedení.
Příklady provedení vynálezu
Obr. 1 znázorňuje částečně v axiálním řezu vstřikovací ventil 1 paliva. Na tomto příkladu provedení je vstřikovací ventil 1 paliva proveden jako vně otevírající vstřikovací ventil 1. Vstřikovací ventil 1 paliva slouží zejména k přímému vstřikování paliva, zejména benzinu, do spalovacího prostoru spalovacího motoru, se zážehem stlačené směsi z cizího zdroje, jako takzvaný ventil
-2 CZ 295379 B6 s přímým vstřikováním benzinu. Vstřikovací ventil 1 paliva podle vynálezu se však hodí také pro jiné případy použití.
Vstřikovací ventil 1 paliva má pouzdro 2 ventilu, které je znázorněno zjednodušeně. Na vstřikovacím konci vstřikovacího ventilu 1 paliva je pouzdro 2 ventilu spojeno s tělesem 3 sedla ventilu, které má dosedací plochu 4 ventilu. Dosedací plocha 4 ventilu působí spolu s uzavíracím tělesem 6 ventilu, ovládaným jehlou 5 ventilu tak, že vytvářejí těsnicí sedlo. V tomto příkladu provedení je uzavírací těleso 6 ventilu vytvořeno s jehlou 5 ventilu jako jeden kus. Jehla 5 ventilu je spojena s vloženou deskou 7, o kterou se opírá vratná pružina 8. Mimo to umožňuje vložená deska 7 příznivý přenos síly na jehlu 5 ventilu. Vratná pružina 8 se opírá na jedné straně o vloženou desku 7 a na straně druhé o těleso 3 sedla ventilu, takže na těsnicí sedlo, tvořené uzavíracím tělesem 6 ventilu a dosedací plochou 4 ventilu, působí uzavírací síla.
Uvnitř vstřikovacího ventilu 1 paliva je uspořádán piezoelektrický nebo magnetostrikění ovladač 10, který se opírá na konci vstřikovacího ventilu 1 paliva, odvráceném od konce na vstřikovací straně, o vnitřní plochu 11 pouzdra 2 ventilu. Pouzdro 2 ventilu má nákružek 12, probíhající po vnitřním obvodu vstřikovacího ventilu 1 paliva. Nákružek 12 má dotykovou plochu 13 ve tvaru mezikruží, o kterou se opírá předepínací pružina 14, takže na ovladač 10 může působit předpětí.
Pouzdro 2 vstřikovacího ventilu 1 paliva má kromě toho vybrání 15, kterým je vytvořen vstup paliva pro jeho přítok do palivového prostoru 16 vstřikovacího ventilu L V tomto příkladu provedení je vtok paliva umístěn na straně pouzdra 2 vstřikovacího ventilu 1 paliva.
Uvnitř vstřikovacího ventilu 1 paliva je upraveno zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot, které obsahuje plášť 20 z elastického materiálu, první opěrnou desku 21 a druhou opěrnou desku 22. Plášť 20 je přitom spojen s první opěrnou deskou 21 a s druhou opěrnou deskou 22, čímž je vytvořeno pouzdro 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot. Spojení pláště 20 s první opěrnou deskou 21 a s druhou opěrnou deskou 22 přitom utěsňuje vnitřní prostor 34 (obr. 2) pouzdra 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot vůči palivovému prostoru 16.
Pouzdro 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot má škrticí ústrojí 35. Škrticí ústrojí 35 může být vytvořeno například průchozím otvorem 31 v plášti 20 a/nebo v první opěrné desce 21 a/nebo ve druhé opěrné desce 22. Škrticí ústrojí 35 může být tvořeno také jinak, například kovovou trubkou nebo komorami ve vnitřku pouzdra 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot.
Prostřednictvím škrticího ústrojí 35, upraveného v zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot, je vnitřní prostor 34 pouzdra 33 tohoto vyrovnávacího zařízení 32 spojen s palivovým prostorem 16, respektive s vtokem 15 paliva, takže je možný vstup a výstup paliva do a z pouzdra 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot. Prostřednictvím průřezu škrticího ústrojí 35 je nastavováno škrcení vstupu a výstupu paliva v pouzdře 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot. Nastavení průřezu se přitom děje tak, že při teplotně podmíněné změně délky konstrukčních prvků vstřikovacího ventilu 1 paliva, například ovladače 10 nebo jehly 5 ventilu, je provedena kvazistatická změna délky zařízení 32 pro vyrovnání teplotně podmíněné změny délky. Při činnosti ovladače 10 dále alespoň přibližně nenastává změna délky zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot, takže změna délky ovladače 10, ke které při jeho činnosti dochází, je přenášena na uzavírací těleso 6 ventilu.
Zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot tak působí jako mechanický filtr, jehož přenosové chování může být regulováno průřezem škrticího ústrojí 35, přičemž regulace je prováděna tak, že přenos na časovou stupnici ovládacího cyklu vstřikovacího ventilu 1 paliva nastává alespoň přibližně netlumeně. Průřezem škrticího ústrojí 35 může tedy být zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot vstřikovacího ventilu 1 paliva přizpůsobeno různým požadavkům.
-3CZ 295379 B6
Aby bylo dosaženo příznivého přenosu síly ovladače 10 na uzavírací těleso 6 ventilu, přiléhá první opěrná deska 21 svou vnější dotykovou plochou 26 na čelní stranu 25 ovladače 10, přičemž tato opěrná deska 21 je orientována kolmo ke směru 23 činnosti ovladače jjO. Kromě toho je také druhá opěrná deska 22 orientována kolmo ke směru 23 činnosti ovladače 10, takže změna délky ovladače 10 ve směru 23 činnosti vyvolává zdvih jehly 5 ventilu. Uzavírací těleso 6 ventilu se tak zvedá od dosedací plochy 4 ventilu a palivo je z palivového prostoru 16 vystřikováno ze vstřikovacího ventilu 1 štěrbinou mezi uzavíracím tělesem 6 ventilu a dosedací plochou 4 ventilu.
Aby bylo při teplotně podmíněné změně délky konstrukčních prvků vstřikovacího ventilu 1 paliva, která má za následek zvětšení vzdálenosti mezi čelní stranou 25 ovladače 10 a vloženou deskou 7, například při ochlazení ovladače 10 nebo jehly 5 ventilu, provedeno odpovídající zvětšení pouzdra 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot, je v tomto příkladu provedení spojena první opěrná deska 21 na dotykové ploše 26 s čelní stranou 25 ovladače 10 a druhá opěrná deska 22 je spojena s vloženou deskou 7. Spojení je přitom provedeno například lepením, zalemováním nebo svařením.
Plášť 20 může být vytvořen vícenásobně zvrásněný nebo ve tvaru vlnovce. Tak je možné kompenzovat velké teplotně podmíněné změny délky konstrukčních prvků vstřikovacího ventilu 1 paliva.
Obr. 2 znázorňuje druhý příklad provedení detailu, označeného na obr. 1 značkou II, v částečném průřezovém zobrazení. Na rozdíl od prvního příkladu provedení má u tohoto druhého příkladu zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot dodatkovou vratnou pružinu 30, která je upravena ve vnitřním prostoru 34 pouzdra 33 tohoto zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot. Elementy, které byly již popsány, jsou opatřeny souhlasnými vztahovými značkami, takže může být upuštěno od opakovaného popisu.
V tomto příkladu provedení působí na pouzdro 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot předpětí vratné pružiny 30, které účinkuje na obě opěrné desky 21. a 22. Při teplotně podmíněné změně délky konstrukčních prvků vstřikovacího ventilu 1 paliva, která má za následek zvětšení vzdálenosti mezi vloženou deskou 7 a čelní stranou 25 ovladače 10, je díky předpětí, vyvolanému vratnou pružinou 30, provedena roztažením pouzdra 33 teplotní kompenzace podél směru 23 činnosti ovladače 10. V tomto příkladu provedení tak může spojení s tvarovým stykem první opěrné desky 21 její úložnou plochou 26 s čelní stranou 25 ovladače 10 odpadnout, protože tohoto spojení první opěrné desky 21 na dotykové ploše 26 s čelní stranou 25 ovladače 10 je dosaženo přes vratnou pružinu 30 ve vnitřním prostoru 34 pouzdra 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot. Odpovídajícím způsobem je druhá opěrná deska 22 spojena s vloženou deskou 7 se silovým, nikoliv však s tvarovým stykem.
V tomto příkladu provedení má druhá opěrná deska 22 průchozí otvor 31, takže škrticí ústrojí 35 je vytvořeno v pouzdře 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot. Průchozí otvor 31 je umístěn mimo dotykovou plochu, kterou vložená deska 7 přiléhá na druhou opěrnou desku 22, takže tento průchozí otvor 31 není vloženou deskou 7 překryt. Průchozí otvor 31 je mimoto přivrácen k palivovému prostoru 16, takže vstup a výstup paliva do pouzdra 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot může při teplotně podmíněné změně délky konstrukčních prvků vstřikovacího ventilu 1 probíhat bez zábran.
Obr. 3 znázorňuje druhou opěrnou desku 22 druhého příkladu provedení vynálezu podle obr. 2. Škrticí ústrojí 35 v pouzdře 33 zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot je zde tvořeno průchozím otvorem 31 ve druhé opěrné desce 22. Protože tento průchozí otvor 31 je v tomto příkladu provedení vytvořen kruhový, může být průřez škrticího ústrojí 35 regulován průměrem d průchozího otvoru 31.
-4CZ 295379 B6
Vynález není omezen na popsané příklady provedení. Je vhodný zejména rovněž pro vnitřně otevírající vstřikovací ventil 1 paliva. Zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot může být kromě toho uspořádáno ve vstřikovacím ventilu 1 paliva také v jiných polohách. Zejména může ovladač 10 působit čelní stranou 25 přímo na vloženou desku 7 a zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot může jednou z opěrných desek 21, 22 přiléhat na vnitřní plochu 11 pouzdra 2 vstřikovacího ventilu 1 paliva, přičemž ovladač 10 pak může přes zařízení 32 pro kompenzaci vlivu teplot působit na vnitřní plochu 11.