CZ298154B6 - Vstrikovací ventil paliva - Google Patents

Abstract

Vstrikovací ventil paliva (1) je proveden s magnetickou cívkou (10), s kotvou (20) zatezovanou zpetnou pruzinou (23) v zavíracím smeru a s jehlou (3)ventilu, nacházející se v silovém spojení s kotvou (20), k ovládání uzavíracího telesa (4) ventilu,které spolu s plochou (6) sedla ventilu tvorí tesné dosednutí, pricemz kotva (20) narází plochou (34) kotvy na strane vstupu na vnitrní pól (13). Na plose (34) kotvy na strane vstupu je vytvoreno skrticí místo (36), které je tvoreno prstencovým zvýsením (35) na plose (34) kotvy na strane vstupu a/nebo na dorazové plose (37) kotvy na vnitrním pólu (13) na strane výstupu.

Description

Vstřikovací ventil paliva (1) je proveden s magnetickou cívkou (10). s kotvou (20) zatěžovanou zpětnou pružinou (23) v zavíracím směru a sjehlou (3) ventilu, nacházející sc v silovém spojeni s kotvou (20). k ovládání uzav íračího tělesa (4) ventilu, které spolu s plochou (6) sedla ventilu tvoří těsné dosednutí, přičemž kotva (20) naráží plochou (34) kotvy na straně vstupu na vnitřní pól (13). Na ploše (34) kotvy na straně vstupuje vytvořeno škrticí místo (36). které jc tvořeno prstencovým zvýšením (35) na ploše (34) kotvy na straně vstupu ahicbo na dorazové ploše (37) kotvy na vnitřním pólu (13) na straně výstupu.

Vstřikovací ventil paliva

Oblast techniky

Vynález se týká vstřikovacího ventilu paliva pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s magnetickou cívkou, $ kotvou zatěžovanou zpětnou pružinou v zavíracím směru a s jehlou ventilu, nacházející se v silovém spojení s kotvou, k ovládání uzavíracího tělesa ventilu, které spolu s plochou sedla ventilu tvoří těsné dosednutí, přičemž kotva naráží plochou kotvy na straně vstupu na vnitřní pól.

Dosavadní stav techniky

Ze spisu DE 196 26 576 Al jc známý vstřikovací ventil paliva, který' má v oblasti magnetické kotvy zúžení škrticího druhu. Palivo se přitom vede tak, že protéká zúžením škrticího druhu s průtočnými komponenty směrovanými směrem od odstřikovacího otvoru. Na jehlu ventilu nebo na kotvu silově spojenou s jehlou ventilu tím působí alespoň částečně kompenzovaná protisíla.

LJ vstřikovacího ventilu známého z výše uvedeného spisu je nepříznivá komplikovaná konstrukce. která vyžaduje vysoký náklad na zhotovení součástí.

U výše uvedeného vstřikovacího ventilu paliva se dále nemohou optimalizovat zavírací časy cíleným použitím dynamického tlaku paliva působícího na kotvu, přičemž by se měly zlepšit také otevírací časy vstřikovacího ventilu paliva, protože zpětná pružina musí mít k utěsnění vstřikovacího ventilu paliva proti tlaku spalovacího prostoru velkou zavírací sílu.

IJ již známých vstřikovacích ventilů jsou v oblasti vhodného místa vytvořeny šroubovité drážky nebo šroubovitá vrtání. Škrcením průtoku paliva v oblasti těchto šroubovitých drážek nebo šroubovitých vrtání vznikají složky síly působící na jehlu ventilu v zavíracím směru. To může negativně ovlivňoval chování ventilu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje vstřikovací ventil paliva pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s magnetickou cívkou, s kotvou zatěžovanou zpětnou pružinou v zavíracím směru a s jehlou ventilu, nacházející sc v silovém spojení s kotvou, k ovládání uzavíracího tělesa ventilu, které spolu s plochou sedla ventilu tvoří těsné dosednutí, přičemž kotva naráží plochou kotvy na straně vstupu na vnitřní pól, podle vynálezu, jehož podstatou je, že na ploše kotvy na straně vstupuje vytvořeno škrticí místo, které je tvořeno prstencovým zvýšením na ploše kotvy na straně vstupu a/nebo na dorazové ploše kotvy na vnitřním pólu na straně výstupu.

Vstřikovací ventil paliva podle vynálezu má přednost, že se na jedné straně mohou hydraulické síly využít ke zkrácení zavíracího času vstřikovacího ventilu paliva, protože se škrticím místem, vloženým mezi kotvu a vnitřní pól, vytvoří nepatrný dynamický tlak na kotvu, na druhé straně se odrazové chování, ovlivňované při procesu zavírání hydraulickými silami, zlepší tlumením na dorazu kotvy.

Opatřeními navozenými ve vedlejších nárocích jsou možné další výhodné vývoje vstřikovacího ventilu paliva ohlášeného v hlavním nároku.

Zvýšení na škrticím místě má výhodně klínový tvar, takže se znemožní hydraulické ulpívání kotvy na dorazu.

Jc také výhodné, že vrtání v kotvě, použitá k redukci škrcení, lze na požadovaném místě vždy jednoduše vytvořit.

Redukce škrcení je zvláště jednoduše proveditelná centrálním vybráním kotvy, protože se pří výrobě kotvy musí centrální vybrání vrtat pouze v o málo větším průměru.

Výhodné jc také vytvoření zvýšení na dorazové ploše kotvy na vnitřním pólu, protože sc tím nemusí měnit tvar kotvy.

Takc umístění osazení, jako škrticího místa, na ploše vnitřního pólu na výstupní straně je výhodné, protože zvláště tuto variantu provedení lze jednoduše vyrobil.

Přehled obrázků na výkresech

Příklady provedení vynálezu jsou zjednodušeně znázorněny na výkresech a jsou blíže vysvětleny v následujícím popisu. Na výkresech znázorňuje obr. 1 příklad provedení vstřikovacího ventilu paliva podle slávu techniky ve schematickém řezu, obr. 2 schematický detail II prvního příkladu provedení vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu označený na obr. i, obr. 3A schematický řez druhým příkladem provedení vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu s vrtáními k redukci škrcení, obr. 3B schematický řez třetím a čtvrtým příkladem provedení vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu s vrtáními k redukci škrcení a obr. 3C schematický řez pátým a šestým příkladem provedení vstřikovacího ventilu paliva podle vynálezu s dorazovou redukcí škrcení.

Příklady provedení vvnálezu

Dříve než budou popsány příklady provedení vstřikovacího ventilu 1 paliva podle vynálezu podle obr. 2 a 3A až C, je třeba k lepšímu pochopení vynálezu nejdříve krátce vysvětlit již známy vstřikovací ventil 1 paliva znázorněný na obr. 1, který je ohledně podstatných součástí konstrukčně shodný s ventilem použitým v příkladech provedení podle vynálezu.

Vstřikovací ventil 1 paliva je proveden ve formě vstřikovacího ventilu paliva pro vstřikovací zařízení paliva pro zážehové spalovací motory se stlačováním palivové směsi. Vstřikovací ventil

1. paliva je vhodný zejména k přímému vstřikování paliva do neznázoměncho spalovacího prostoru spalovacího motoru.

Vstřikovací ventil 1 paliva má těleso 2 try sky, ve kterém je vedena jehla 3 ventilu. Jehla 3 ventiluje v účinném spojení s uzavíracím tělesem 4 ventilu, které spolupůsobí s plochou 6 sedla ventilu uspořádanou na tělese 5 sedla ventilu k těsnému dosednutí. U vstřikovacího ventilu 1 paliva se v příkladu provedení jedná o dovnitř sc otevírající vstřikovací ventil 1 paliva, který disponuje odstřikovacún otvorem 7. Těleso 2 trysky jc těsněním 8 utěsněno vůči vnějšímu pólu 9 magnetické cívky ]0, Magnetická cívka 10 je zapouzdřena v tělese 11 cívky a jc navinuta na nosiči 12 cívky, který' přiléhá k vnitřnímu pólu 13 magnetické cívky ]_0. Vnitřní pól 13 a vnější pól 9 jsou vzájemně magneticky odděleny a opírají se o spojovací součást 29. Magnetická cívka 10 jc buzena přes vedení 19 elektrickým proudem přiváděným přes elektrický nástrčný kontakt Γ7.

Nástrčný kontakt 17 jc obklopen opláštěním 18 z plastu, kterc muže byt vstřikově odlito na vnitřním pólu 13.

Jehla 3 ventiluje vedena ve vedení 14 jehly trysky, které je provedeno ve tvaru kotouče. K nasta5 vení zdvihu slouží v páru vytvořený stavěči kotouč £5. Na druhé straně stavěcího kotouče 15 se nachází kotva 20. laje silově spojena přes první přírubu 21 s jehlou 3 ventilu, kterájc spojena s první přírubou 21 svarem 22. O první přírubu 21 se opírá zpětná pružina 23. která jc v předložené formě konstrukce vstřikovacího ventilu 1 paliva předepjata vložkou 24.

κι Druhá příruba 3£ která je spojena s jehlou 3 ventilu svarem 33, slouží jako spodní doraz kotvy 20. Pružný vložený kroužek 32. který' přiléhá na druhou přírubu 3.1, zabraňuje odrazům při zavírání vstřikovacího ventilu 1 paliva.

Kanály 30a až 30c paliva, probíhající vedením 14 jehly trysky, kotvou 20 a tělesem 5 sedla 15 ventilu, vedou palivo, které se přivádí centrálním přívodem 16 paliva a filtruje filtračním elementem 25, k odstřikovacímu otvoru 7. Vstřikovací ventil 1 paliva jc vůči dále neznázorněnému vedení paliva utěsněn těsněním 28.

V klidovém stavu vstřikovacího ventilu 1 jc kotva 20 zatěžována zpětnou pružinou 23 proti 20 směru jejího zdvihu tak, že uzavírací těleso 4 ventilu je drženo na sedlu 6 ventilu v těsnicím dosednutí. Při buzení vytváří magnetická cívka 10 magnetické pole, které pohybuje kotvou 20 proti síle zpětné pružiny 23 ve směru zdvihu, přičemž, zdvih je předem dán pracovní štěrbinou 27 existující v klidové poloze mezi vnitřním pólem 13 a kotvou 20. Kotva 20 unáší přírubu 2£ která je svařena s jehlou 3 ventilu, rovněž ve směru zdvihu. Zavírací těleso 4 ventilu, nacházející se 25 v účinném spojení s jehlou 3 ventilu, se nadzvedne od plochy 6 sedla ventilu a odstřikuje se palivo, vedené přes kanály 30a až 30c paliva k odstřikovacímu otvoru 7.

Když se vypne proud pro cívku 10. odpadne po dostatečném odbourání magnetického pole kotva 20 tlakem zpětné pružiny 23 od vnitřního pólu ££ čímž se příruba 2£ která je v účinném spojení 30 s jehlou 3 ventilu, pohybuje proti směru zdvihu. Jehla 3 ventilu sc tím pohybuje ve stejném směru, čímž uzavírací těleso 4 ventilu dosedne na plochu 6 sedla ventilu a vstřikovací ventil 1 paliva se uzavře.

Na obr, 2 je znázorněn detail prvního příkladu provedení vstřikovacího ventilu 1 paliva podle 35 vynálezu. Popisovaný detail 11 je označen na obr. 1.

Obr. 2 znázorňuje oblast u kotvy 20 která se, když se vstřikovací ventil 1 paliva nachází v klidové poloze, opírá o zjednodušeně naznačenou druhou přírubu 3£ Druhá příruba 3.1 je pomocí svaru 33 v účinném spojení s jehlou 3 ventilu. Na přívodní straně kotvy 20 sc nachází první 40 příruba 2£ která se opírá o zpětnou pružinu 23. Také první příruba 21 je pomocí svaru 22 v účinném spojení s jehlou 3 ventilu.

Kc škrcení loku paliva podle vynálezu je kolem kotvy 20 na ploše 34 kotvy na straně přívodu vytvořeno nepatrně stupňovité zvýšení 35. Zvýšení 35 probíhá prstencově na ploše 34 kotvy na 45 straně vstupu. Tím se škrtí tok paliva obtékajícího kotvu 20. Síla škrticího účinku jc přitom závislá kromě jiného na ploše 46 obklopené zvýšením 35. Škrticí efekt škrticího místa 36 u zvýšení 35 zesiluje již existující škrticí efekt, který jc vyvolán boční škrticí štěrbinou 26 u vnější strany pláště kotvy 20.

Škrcením toku paliva vzniká u kotvy 20 nepatrný dynamický tlak. Tento dynamický tlak vede k tomu, že sc kotva 20 při vypnutí proudu budicího magnetickou cívku £0 může rychleji uvolnit od vnitřního pólu £3. loje zesíleno zmenšením dorazové plochy kotvy 20, která zůstává omezena na zvýšení 35. Tím se redukují adhezní síly mezi kotvou 20 a vnitřním pólem £>. Úhrnem vedou oba efekty ke zkrácení zavírací doby ventilu £ Toho se může využít k slabšímu dimenzování

- j CZ Z*»JM BO zpětné pružiny 23. L toho opět vyplývá zlepšené otevírací chování vstřikovacího ventilu 1 paliva, protože magnetická síla, která jc směrována proti síle zpětné pružiny 23. může kotvu 20 snadněji táhnout vc směru k vnitřnímu pólu 13.

Zvýšení 35 je na obr. 2 znázorněno zveličené. Zvýšení 35 je přitom v průřezu pravoúhlé nebo mírně klínové, aby sc zamezilo hydraulickému ulpívání kotvy 20 na vnitřním pólu L3. K dosažení popsaného jevu postačuje zvýšení 35 již o několik μπι oproti jinak plochým způsobem probíhající ploše 34 kotvy na straně vstupu. Pro výrobu zvýšení 35 jsou myslitelné různé způsoby, jako například naparování vrstvy kovu nebo také vyfrézování prohloubení v ploše 34 10 kotvy na straně vstupu.

Provoz vstřikovacího ventilu 1 paliva se škrticím místem 36 toho druhu podléhá relativně silným výkyvům. Škrticí účinek jc silně ovlivněn geometrickými, hydraulickými a tepelnými parametry, protože se například teplotou ovlivňuje viskozita a tím rychlost toku paliva. V důsledku toho i? může systém zaujímal různé provozní stavy. Je-li například hydraulické tlumení lak silné, že kotva 20 nenaráží na vnitřní pól L3, je provoz balistický. To jc sice z hlediska dynamiky žádoucí, ale těžko kontrolovatelný provozní stav. Naráží-li kotva 20 na vnitřní pól 13 zpomaleně, prodlužuje se doba otevírání vstřikovacího ventilu 1 paliva.

K omezení rušivých parametrů se muže zavést cílená redukce škrcení systému. Přitom se škrticí účinek zmenší zejména vrtáními v kotvě 20 a tím se redukuje hydraulická zavírací síla. Při dostačující redukci škrcení systém nepřechází do balistického provozu.

Obr. 3A znázorňuje schématizovaný detail druhého příkladu provedení vstřikovacího ventilu 1 2? paliva podle vynálezu. Zvýšení 35 přitom není vytvořeno na ploše 34 kotvy na straně vstupu, nýbrž na dorazové ploše 37 kotvy na straně výstupu, na vnitřním pólu 13. Pokud zůstává vzdálenost škrticího místa od jehly 3 ventilu, popřípadě plocha 46 uzavřená zvýšením 35 stejná, nemění se ani účinek dynamického tlaku.

K cílenému zmenšení škrticího efektu je v kotvě 20 vytvořeno vrtání 38. Vrtání 38 je přitom uspořádáno tak. že se nachází uvnitř plochy uzavřené prstencovým zvýšením 35. takže škrticí efekt se zmenší menším množstvím paliva, které protéká škrticím místem 36. Tím se mohou na jedné straně zmenšit rušivé faktory , na druhé straně se ale vždy ještě využívá hydraulická síla na ploše 34 kotvy na vstupní straně.

Na obr. 3B je, podobným způsobem jako na obr. 3A, znázorněn detail třetího a čtvrtého příkladu provedení k cílené redukci škrcení systému.

Tak může být opatření k redukci škrcení, realizované v předchozím případě provedení jako vrtání 40 38, provedeno jako drážce podobné rozšíření centrálního vybrání 39 kotvy 20, jak jc to znázorněno na obr. 3B v oblasti vlevo od jehly 3 ventilu. Tento příklad provedení má zejména výhodu, že drážka k redukci škrcení může být vyrobena bez velkého nákladu s centrálním vybráním 39 kotvy 20, aniž by se musela provést v kotvě 20 další vrtání 38.

Čtvrtý příklad provedení, znázorněný na obr. 3B vpravo, je proveden rovněž vc formě drážce podobného vybrání 40 v jehle 3 ventilu. Takc tento příklad provedení se vyznačuje jednoduchým způsobem výroby, vybrání 40 v jehle 3 ventilu sc může například provést soustružením nebo frézováním, zejména sc zaoblenými hranami 44, které jsou příznivé z hlediska proudění.

5(i Obr. 3C znázorňuje detail pátého a šestého příkladu provedení vstřikovacího ventilu 1 paliva podle vynálezu, vždy s takzvanou dorazovou redukcí škrcení.

-4CZ ΰθ

V příkladu provedení, znázorněném na obr. 3C vlevo, je kotva 20 provedena tak. že na ploše 34 kotvy na straně vstupu je vytvořeno prohloubení 44, například ve tvaru radiálně probíhající drážky, které je uzavřeno okrajovým zvýšením 42. které probíhá prstencově na vnějším okraji 45 plochy 34 kotvy na straně vstupu. Škrticí účinek škrticího místa 36. vytvořeného mezi okrajovým zvýšením 42 a s ním se doplňujícím osazením 43 vnitřního pólu L3. se zeslabuje průchodem závislým na délce prohloubení 44. Také zde je hrana 47, přivrácená k prohloubení 41, z hlediska proudění příznivě zkosena nebo zaoblena.

Tím se redukuje zejména délka škrticí štěrbiny 36 u zvýšení 42 a osazení 43, aniž by se účinná plocha 46 pro dynamický tlak zřetelně zmenšila. V provozu má loto uspořádání tendenci k setrvání v balistické oblasti.

Na obr. 3C vpravo je znázorněn šestý příklad provedení vstřikovacího ventilu 1 paliva podle vynálezu, který má rovněž dorazovou redukci škrcení.

Principiálně je tento příklad provedení podobný příkladu popsanému podle obr. 3 A. ovšem vrtání 38 sc nenachází uvnitř prstencového zvýšení 35, nýbrž je v kotvě 20 posunuto radiálně dále směrem vně. Tím se opět redukuje délka škrticí štěrbiny 36.

Vynález sc neomezuje na znázorněné příklady provedení a je realizovatelný také v četných jiných konstrukcích vstřikovacích ventilů paliva.

Claims (15)

1. Vstřikovací ventil paliva (1) pro vstřikovací zařízení paliva spalovacích motorů, s magnetickou cívkou (10). s kotvou (20) zatěžovanou zpětnou pružinou (23) v zavíracím směru a s jehlou (3) ventilu, nacházející se v silovém spojení s kotvou (20). k ovládání uzavíracího tělesa (4) ventilu, které spolu s plochou (6) sedla ventilu tvoří těsné dosednutí, přičemž kotva (20) naráží plochou (34) kotvy na straně vstupu na vnitřní pól (13). vyznačující se tím, žena ploše (34) kotvy na straně vstupu je vytvořeno škrticí místo (36), které je tvořeno prstencovým zvýšením (35) na ploše (34) kotvy na straně vstupu a/nebo na dorazové ploše (37) kotvy na vnitřním pólu (13) na straně výstupu.

2. Vstřikovací paliva podle nároku 1, vyznačující sc t í m . že poblíž škrticího místa (36) jsou na kotvě (20) upraveny prostředky (38, 39, 40, 41) k redukci škrcení.

3. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 1 nebo 2, vyznačující sc tím, že zvýšení (35) je vytvořeno klínově nebo pravoúhle.

4. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároku 1 až 3, vyznačující sc tím, že škrticí účinek škrticího místa (36) je redukován vrtáním (38) v kotvě (20).

5. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 4, vyznačující se tím, že vrtání (38) ústí uvnitř plochy (46) uzavřené zvýšením (35).

6. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků I až 4, vyznačující se tím, žc škrticí účinek škrticího místa (36) je redukován centrálním vybráním (39) kotvy (20).

7. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároků I až 4, vyznačující se tím, že škrticí účinek škrticího místa (36) je redukován vybráním (40) jehly (3) ventilu.

- 5 CZ 298154 B6

8. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 6 nebo 7. vyznačující se (39, 40) na kotvě (20) a na jehle (3) ventilu jsou provedena podobné drážce.

tím, že vybrání

9. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 7 nebo 8. vyznačující se tím (40) jehly (3) ventilu má zaoblené nebo zkosené hrany (44).

že vybrání

10. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 4. vyznačující se t í m , že vrtání (38) leží vně plochy (46) obklopené zvýšením (35).

11. Vstřikovací ventil paliva podle jednoho z nároku 1 až 10, vyznačující se t í m . že osazení (43) je vytvořeno na dorazové ploše (37) kotvy na vnitřním pólu (13) na straně výstupu.

12. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 11. vyznačující se tím, že kotva (20) má na ploše (34) na straně vstupu, prohloubení (41).

13. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 12. vyznačující se tím, že prohloubení (41) je obklopeno okrajovým zvýšením (42).

14. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 13, vyznačující se tím. že okrajové zvýšení (42) má na straně přivrácené k prohloubení (41) zaoblenou hranu (47).

15. Vstřikovací ventil paliva podle nároku 14, vyznačující se tím, že škrticí místo (36) je vytvořeno mezi okrajovým zvýšením (42) a osazením (43).

3 výkresy

-6CZ 298154 B6 t /. cvchjw do