DK167502B1 - Braendselsinjektor til forbraendingsmotorer - Google Patents

Description

DK 167502 B1

Opfindelsen anerår en brændselsinjektor til forbrændingsmotorer, omfattende et i injektorens ydre hus fast anbragt hult gliderstyr, hvis forreste ende er udformet som en fortil lukket og med en central boring 5 forsynet forstøver, der til indsprøjtning af forstøvet brændsel har et antal tværgående forstøverhuller i sin sidevæg, en i styret aksialt forskydelig ventilglider til åbning og lukning af forstøverhullerne, hvilken glider har et forreste afsnit med et af et skaft båret 10 cylindrisk endeafsnit, som for afspærring af forstøverhullerne i ventilens lukkede stilling er lejret med tæt pasning i forstøverens boring, og hvor injektoren har en strømningspassage, gennem hvilken brændsel under tryk kan strømme forbi ventilglideren samt til forstø-15 verhullerne, når glideren indtager sin åbnestilling, hvor dens endeafsnit blotter hullerne, samt en på glideren mod brændselstrykket virkende lukkefjeder til fastholdelse af glideren i dennes lukkestilling.

Fra dansk patent nr. 149 141 kendes en brænd-20 selsinjektor af denne type, hvor ventilglideren og dennes forreste afsnit, som rager ned i forstøveren, er forholdsvis stive i tværretningen, hvilket gør det påkrævet, at glideren er monteret fuldstændig koaksialt med boringen i forstøveren. Selv en ganske ringe mang-25 lende opretning mellem glideren og forstøverens boring kan føre til svigt i brændselsinjektoren.

Det bageste gliderafsnit, der er lejret i gliderstyret, har forholdsvis stor diameter og er slebet på mål til at passe i gliderstyret, mens det ned i for-30 støverens boring ragende forreste gliderafsnit har mindre diameter og er slebet på mål, så at det cylindriske endeafsnit er lejret med tæt pasning i forstøverens boring. For at sikre tæt afspærring af forstøverhullerne, selv når brændselstrykket i strømningspassa-35 gen umiddelbart førend og efter selve brændselsindsprøjtningen kan nå op på meget høje værdier, såsom 300 2

Ulv ΙΟ/OUZ B l

-L- ·! Π fl Λ Λ n v> «—· Ir r> «3 m —« -C HiM * i- il· A A· *A A Μ Λ A AAy «3 A 1 A A ^ A w A

'wij. duu υαι , £>Λ.α_ι_ cZlucaioiUwUsu icciuSxSS _L

forstøverens boring, hvorfor klaringen mellem endeafsnittet og boringen typisk vil være 10-15 pm. Kravet om fuld koaksialitet mellem gliderens endeafsnit og det i 5 gliderstyret lejrede bageste afsnit nødvendiggør at de to afsnit slibes i samme opspænding, hvorfor forbindelsen mellem endeafsnittet og den resterende del af glideren må have så stor stivhed mod tværudbøj ning, at den af slibeorganets spåntryk frembragte tværkraft ikke 10 fører til nogen nævneværdig udbøjning af glideren.

Inden slibningen er den af stål bestående glider hærdet til glashård tilstand, hvilket betyder at såvel håndteringen som slibningen af glideren skal ske med stor forsigtighed for at hindre glideren i at knæk-15 ke som følge af dens skørhed. Dette fører sammen med de høje krav til koaksialitet og tolerancer af de slebne overflader til, at glideren er omkostningskrævende at fremstille. Det er endvidere en ulempe, at hele glideren skal udskiftes, når endeafsnittet er nedslidt. For-20 sendelse og udskiftning af glideren er også besværlig-gjort af gliderens skørhed, idet selv en ganske ringe tværgående slagpåvirkning kan føre til, at glideren knækker.

Det er opfindelsens formål at anvise en glider 25 som har længere levetid end den kendte glider, og som er lettere at fremstille, håndtere og udskifte.

Med henblik herpå er brændselsinjektoren ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at den aksiale længde af gliderens endeafsnit højst er af samme størrelsesorden 30 som diametren af boringen i forstøveren, og at skaftets længde er mange gange længere end endeafsnittets aksiale længde.

Som følge af den korte længde af gliderens endeafsnit og skaftets lange længde, er gliderens forreste 35 afsnit så fleksibelt, at boringen i forstøveren automatisk vil rette gliderens endeafsnit ind efter sin DK 167502 B1 3 egen længdeakse. så at endeafsnittet ikke nødvendigvis skal være helt koaksialt med det i gliderstyret lejrede bageste gliderafsnit. Da gliderens endeafsnit selv ret-ter sig ind efter boringen, vil nedslidningen af ende-5 afsnittet og forstøveren være mindsket i forhold til i den kendte injektor, hvor selv en meget lille skævhed mellem endeafsnittet og forstøveren kan føre til rivninger og dermed hurtig nedslidning af denne.

Da det ikke længere er nødvendigt, at gliderens 10 forreste og bageste endeafsnit skal være fuldstændig koaksiale, kan gliderens forreste afsnit fremstilles uafhængigt af det bageste afsnit. Ifølge opfindelsen udnyttes dette til at lette fremstillingen af glideren, ved at den cylindriske yderside af gliderens forreste 15 afsnit færdigslibes på mål uafhængigt af slibningen af det gliderafsnit, der skal lejres i gliderstyret. Ved at slibe det forreste, forholdsvis tynde og det bageste, forholdsvis tykke gliderafsnit i hver sin opspænding, opnås dels en stor reduktion af risikoen for 20 knækning af det forreste, glashårde gliderafsnit under slibningen, fordi dette afsnit ikke skal bære vægten af den samlede glider, dels kan slibningen af det tykke, bageste afsnit ske med stort spåntryk og dermed hurtigt, fordi den ringe styrke af det forreste glideraf-25 snit ikke længere er begrænsende for spåntrykket.

Når det forreste gliderafsnit er nedslidt og skal udskiftes, er det ifølge opfindelsen muligt kun at udskifte det forreste gliderafsnit omfattende skaftet og endeafsnittet, og dermed lade det bageste glideraf-30 snit forblive i drift, hvilket i væsentlig grad reducerer omkostningerne ved udskiftningen og letter forsendelsen og håndteringen af de nødvendige reservedele.

Gliderens levetid er yderligere forøget i en fo-retrukken udførelsesform, hvor i det mindste den forre-35 ste del af endeafsnittets cylindriske yderside består af et erosionsmodstandsdygtigt materiale, såsom Stel- 4

Ul\ Ib/bUZ b l lite 6. Det erosionsmodstandsdygtige materiale mindsker det slid af endeafsnittets forende, som kan opstå når endeafsnittet under injektorens åbning blotter forstøverhullerne, og brændslet begynder at strømme med meget 5 store hastigheder ud gennem forstøverhullerne. De store strømningshastigheder, som ved ventilens åbning forekommer umiddelbart ud for yderenden af endeafsnittet, påfører dette store belastninger. Det erosionsmodstandsdygtige materiale er i stand til at optage disse 10 belastninger, hvilket forlænger gliderens levetid.

Eksempler på udførelsesformer for opfindelsen beskrives herefter nærmere med henvisning til den skematiske tegning, hvorpå fig. 1 er et aksialt snit gennem en udførelses-15 form for injektoren, med glideren vist i sin åbnestilling, fig. 2 et aksialt snit i større skala gennem den forreste del af den i fig. 1 viste injektor, med glideren vist i lukkestillingen, 20 fig. 3 i delsnit et sidebillede af gliderens forreste afsnit, fig. 4 et tværsnit gennem glideren efter linien IV-IV i fig. 3, fig. 5 et aksialt snit gennem den forreste del 25 af en anden udførelsesform for injektoren, og fig. 6 et tværsnit efter linien VI-VI i fig. 5 gennem gliderens forreste afsnit.

Den i fig. 1, 2 og 5 viste brændselsinjektor har et langstrakt ydre hus l, som ved sin bageste ende 30 har et hoved 2, hvormed injektoren på kendt vis kan monteres i en forbrændingsmotors cylinderdæksel og tilsluttes en ikke vist brændselspumpe. I hovedet 2 er der en brændselsolietilgang 3, som er i strømnings-forbindelse med en kanal 4, som går gennem et cen-35 trait trykstykke 5 og et ventillegeme 6, der er lejret i et ventilhus 7, hvis bageste ende ligger an mod DK 167502 B1 5 et irsrnau'vendsn.de bryst p3 trykstykket 5, 05 hvis for reste ende har en konisk flade, som holdes i tæt anlæg mod en modsvarende konisk flade på et gliderstyr 8, der ved sin bageste ende har tæt pasning i huset 1 og 5 ved sin forreste ende bærer en forstøver 9, der rager ud gennem huset 1 og ind i den ikke viste motorcylinders forbrændingskammer, når injektoren er monteret på cylinderdækslet.

En generelt med 10 betegnet glider er aksialt 10 forskydelig indvendig i gliderstyret 8 og har et bageste afsnit 11, hvis cylindriske yderside er slebet på mål og er lejret med tæt pasning i en central styreboring i gliderstyret 8. Gliderafsnittet 11 bærer et forreste gliderafsnit 12, som er væsentlig tynde-15 re end det bageste afsnit 11 og rager ned i en central boring 13 i forstøveren.

Et ind i gliderens bageste afsnit forløbende centralt rør 14 er udformet ud i et med gliderstyret 8 og har et fremad vend ende bryst, som begrænser den 20 bagudgående bevægelse af glideren 10.

I et hulrum 15 i gliderstyret er der optaget en lukkefjeder 16, som bagtil ligger an mod gliderstyret 8 og fortil mod et bagudvendende bryst 17 på den bageste ende af gliderafsnittet 11, så at lukke-25 fjederen belaster glideren fremefter mod den i fig. 2 viste lukkestilling.

Tilgangskanalen 4 står gennem tværgående boringer og et efterfølgende ventilsæde 18 i forbindelse med en gennem røret 14 gående strømningspassage 30 19, som fortil udmunder i et i glideren udformet for delingskammer 20, som gennem tværgående boringer 21 står i strømningsforbindelse med et ringformet kammer 22 afgrænset mellem gliderens yderside og de omgivende dele af gliderstyret. Ved den forreste ende af kam-35 meret 22 er der i gliderstyret 8 udformet en konisk sædeflade 23, og glideren har ved forenden af afsnit- DK 167502 Bl 6 tet 11 en modsvarende konisk sædeflade 24, som i injektorens lukkestilling er presset tætnende i anlæg mod fladen 23 af lukkefjederen 16.

Det forreste afsnit 12 af glideren har ved sin 5 bageste ende et gevindstykke 25, som er indskruet i en central boring i den forreste ende af gliderafsnittet 11, så at et bagudvendende bryst 26 på afsnittet 12 ligger an mod forenden af afsnittet 11. En gennem sammenhørende boringer i glider af snittene 11 10 og 12 indsat sikringsstift 27 hindrer det forreste afsnit 12 i utilsigtet at dreje sig fri af det bageste afsnit 11. Denne sikring mod løsgåelse kan dog også udføres på anden vis, f.eks. med lim såsom Loctite (reg.var.). Brystet 26 går fremefter over i et for-15 holdsvis tyndt og langstrakt skaft 28, hvis forreste ende bærer et endeafsnit 29 med en cylindrisk yderside 30, som er lejret med tæt pasning i forstøverens boring 13.

I forstøverens væg er der et antal tværgående 20 forstøverhuller 31, der er således beliggende, at endeafsnittet 29 afspærrer forstøverhullerne, når injektoren står i den i fig. 2 viste lukkestilling, mens endeafsnittet 29 i injektorens åbnestilling (fig. 1) er bevæget så langt tilbage, at forstøverhullerne er 25 fuldstændig frilagte.

Når ventillegemet 6 ligger an mod ventilsædet 18, kan forvarmet olie via en tværgående boring i trykstykket 5 gennemstrømme injektoren og holde den varm. Når brændselsoliens tryk i tilgangen 3 stiger 30 kraftigt umiddelbart førend indsprøjtningen skal initieres, vil ventillegemet 6 forskydes bagover til den i fig. 1 viste stilling og afspærre passagen for cirkulerende olie, hvorefter brændselsolien strømmer forbi ventilsædet 18, ned gennem passagen 19 og ud i kam-35 meret 22, hvor trykket i olien opbygges, indtil det overvinder kraften fra lukkefjederen 17, og glideren DK 167502 B1 7 bevæges bagud fra den i fig. 2 viste lukkestilling, Umiddelbart efter at sædefladerne 23 og 24 er bevæget væk fra hinanden, vil brændselsolien strømme fremad i rummet omkring skaftet 28 og passere gennem udsparin-5 ger 32 i dette frem til den del af boringen 13, der ligger foran endeafsnittet 29. Da endeafsnittet 29 i injektorens lukkede stilling strækker sig et stykke fremad forbi forstøverhullerne 31, vil der ske en trykopbygning i brændselsolien foran endeafsnittet 29, 10 inden dette blotter forstøverhullerne, hvilket betyder at brændselsolien stort set fra starten af indsprøjtningen indsprøjtes ved fuldt tryk, hvilket sikrer en god forstøvning og forbrænding.

Gliderens forreste afsnit 12 og bageste afsnit 15 11 færdigfremstilles som to særskilte enheder, der først samles umiddelbart førend glideren 10 monteres i injektoren. Det forholdsvis tykke gliderafsnit 11 kan som følge af sin store stivhed mod tværudbøjning bearbejdes med højt spåntryk.

2o Det forreste afsnit 12 er i den i fig. 2, 3 og 4 viste udførelsesform opbygget af to elementer, nemlig skaftet 28 bestående af et ikke-skørt materiale og en ring 33 bestående af et erosionsmodstandsdygtigt materiale, såsom Stellite 6. Skaftet 32 har 25 ved sin forreste ende større diameter og er her udformet med tre efter omkredsen fordelte, langsgående udsparinger 32, der som nævnt tillader brændselsolien at passere indvendigt forbi ringen 33. Udsparingerne 32 efterlader i skaftets forreste ende tre radialt ud-30 ragende flige 34, hvortil ringen 33 er fastgjort, eksempelvis ved hjælp af hårdlodning. Som loddemateriale kan der eksempelvis anvendes Alloy 50. Denne todelte udførelse af gliderens forreste afsnit 12 er særdeles velegnet for massefremstilling, idet ringen 33 og 35 skaftet 28 begge er lette at fremstille på en NC-au-tomat. Om ønsket kan skaftet naturligvis udformes med flere end tre radialt udragende flige.

8

Ulv Ιϋ/ϋυζ Bl

Urr-i c> rrl i^arane fnrroctD afcni·!· 1 1 Vnn eVal

Li V XW ^XXVIVX ViiW Vi. fa V·^ w- WM X. WX* .*. W -k Xrf Λ Mil υΛΜΧ fremstilles i et lille styktal, kan det hensigtsmæssigt udformes som vist i fig. 5 og 6. Det forreste afsnit er her fremstillet ud fra et enkelt stålemne, der i det 5 forreste endeafsnit og et stykke op ad siden svarende til den påtænkte pasflade mod forstøverens boring 13 har fået påsvejst et lag af erosionsmodstandsdygtigt materiale, såsom Stellite 6. Brystet 26 og skaftet 28 drejes ud, og der bores fra emnets forende en cen-10 tral boring 35, som er længere end det cylindriske endeafsnit 29. Derefter forsynes det bagved endeafsnittet 29 beliggende skaftafsnit 36, som har mindre diameter end endeafsnittet 29 men større diameter end den bagved liggende del af skaftet 28, med et 15 passende antal, f.eks. fire, efter omkredsen fordelte, langsgående udfræsninger 37 med en radial dybde, der er lidt større end vægtykkelsen af det ringformede endeafsnit 29, så at udfræsningerne udmunder i boringen 35 og skaber strømningsforbindelse mellem den bagved 20 og foran endeafsnittet 29 liggende del af forstøverens boring 13. Som afsluttende bearbejdning af det forreste gliderafsnit 12, færdigslibes ydersiden af endeafsnittet 29 på mål.

Den strømningspassage, som tillader brændslet at 25 strømme forbi glideren, omfatter i den i fig. 2 viste udførelsesform udsparingerne 32, mens den omfatter udfræsningerne 37 og boringen 35 i den i fig. 5 viste udførelsesform.

I stedet for den viste gevindsamling mellem de 30 to yderafsnit, kan afsnittene naturligvis samles på anden vis, eksempelvis ved hjælp af prespasning eller en lignende forbindelsesmetode. Skaftet kan endvidere udformes på anden vis, eksempelvis som flere parallelle og tynde stænger, som forbinder skaftets bageste af-35 snit med endeafsnittet 29. Den for opfindelsen væsentlige egenskab ved skaftet, er dets fleksibilitet, DK 167502 B1 n 9 som tillader endeafsnittet 29 at rette sig ind efter boringen 13 uafhængigt af det bageste gliderafsnits lejring i gliderstyret 8.

Claims (7)

1. Brændselsinjektor til forbrændingsmotorer, omfattende et i injektorens ydre hus (1) fast anbragt hult gliderstyr (8), hvis forreste ende er udformet som en fortil lukket og med en central boring (13) forsynet 5 forstøver (9), der til indsprøjtning af forstøvet brændsel har et antal tværgående forstøverhuller (31) i sin sidevæg, en i styret aksialt forskydelig ventilglider (10) til åbning og lukning af forstøverhullerne, hvilken glider har et forreste afsnit (12) med et af et 10 skaft (28) båret cylindrisk endeafsnit (29), som for afspærring af forstøverhullerne i ventilens lukkede stilling er lejret med tæt pasning i forstøverens boring (13), og hvor injektoren har en strømningspassage, (3,4,19,21,13,32), gennem hvilken brændsel under tryk 15 kan strømme forbi ventilglideren (10) samt til forstøverhullerne (31), når glideren indtager sin åbnestilling, hvor dens endeafsnit (29) blotter hullerne, samt en på glideren mod brændselstrykket virkende lukkefjeder (16) til fastholdelse af glideren i dennes lukke-20 stilling, kendetegnet ved, at den aksiale længde af gliderens endeafsnit (29) højst er af samme størrelsesorden som diametren af boringen (13) i forstøveren, og at skaftets (28) længde er mange gange længere end endeafsnittets (29) aksiale længde.

2. Brændselsinjektor ifølge krav 1, kende tegnet ved, at endeafsnittet (29) er en på skaftet (28) fastgjort cylindrisk ring (33).

3. Brændselsinjektor ifølge krav 2, kendetegnet ved, at skaftet (28) i sin mod ringen ven- 30 dende ende har radialt udragende flige (34), fortrinsvis mindst tre, hvortil ringen (33) er fastgjort, fortrinsvis ved hjælp af lodning.

4. Brændselsinjektor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skaftet (28) og endeafsnittet (29) DK 167502 B1 ' 11 er fremstillet ud fra. et enkelt udgangsemne, hvis ende-afsnitdannende ende er udformet med en central boring (35), der i området over endeafsnittet står i strømningsforbindelse med den over endeafsnittet beliggende 5 del af forstøverens centrale boring (13).

5. Brændselsinjektor ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at i det mindste den forreste del af endeafsnittets cylindriske yderside (30) består af et erosionsmodstandsdygtigt materiale, 10 såsom Stellite 6.

6. Brændselsinjektor ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at gliderens forreste afsnit (12) omfattende skaftet (28) og endeafsnittet (29) er udskiftelig som en enhed uafhængig af den re- 15 sterende del af glideren (10).

7. Fremgangsmåde til brug ved fremstilling af en glider til en brændselsinjektor ifølge et af kravene 1-6, kendetegnet ved, at den cylindriske yderside (30) af gliderens forreste afsnit (12) færdig- 20 slibes på mål uafhængig af slibningen af det glideraf-snit (11), der skal lejres i gliderstyret (8).