HU229132B1 - Injection valve - Google Patents

Description

Befecskendezőszelep

A la

- főleg belsőégésű motorhoz velő befecskendezőszelepböl - indul ki.

Ilyen fájté szelep ismeretes a gyakorlatból. Elsősorban a közös nyomócsöves (common-rail) tárnics befecskendező rendszerekkel összefüggésben alkalmazzák dízelmotorokhoz. A befecskendezőszelep ezeknél úgy van felépítve, hogy egy úgynevezett fúvökamodulból ált amely magában foglal egy füvókatű segítségévet vezérelt beíecskendezofúvókát, és egy úgynevezett szelepvezérlő modullal van működtetve, amely szelepszerűen van kialakítva. A füvókamodul vezérlése olyan módon történik, hogy a füvókamodul magában foglal egy szelepvezérlő dugattyúval működtető kapcsolatban álló szelepvezérlő teret, amelyben ugyancsak a befecskendezőszelep segítségével az égéstérbe befecskendezendő közeg található. A szelepvezérlö modul által a szelepvezérlö térben létesített nyomásváltozás révén megváltozik a szelepvezérlő dugattyú helyzete, vele pedig a szelepvezérlö dugattyúval egy szerkezeti egységet képező fúvókatű helyzete is.

Az Imént leírtak szerint a szelepvezérlö modul szelepszerűen van kialakítva. Ennélfogva magában foglal egy szelepzáró tagot. Erre a szelepzáró tagra egy úgynevezett kiömlöfojtason keresztül a füvókamodul szelepvezérlö terében uralkodó közegnyomás hat. A szelepzáro tag működtetése egy piezoelektromos működtető történik, amely piezoelektromos működtetővel összekapcsolt, úgynevezett végrehajtó dugattyú, egy hidraulikus csatoló és egy, a szelepzáró taggal összekapcsolt úgynevezett működtető dugattyú útján hat a szelepzáró tagra.

~2~

A piezoelektromos működtető működtetésekor egy fenti felépítésű szelepvezérlő módúinál a szeíepzárö tag egy vele együttműködő szelepünktől elemeíkedik, így a kiőmlőfojtáson keresztül a fúvókamodul szelepvezériő terében uralkodó nyomás lecsökken, és ezáltal a befeoskendezőfúvőka kinyílik.

A piezoelektromos működtető kivezérlése szokásos módon mikroprocesszorral történik, amely meghatározott kivezérlés! gradienst megszab. A kivezérlési gradiens megszabja, hogy a piezoelektromos működtető kitagolásához szükséges feszültség a működtetőn milyen hosszú időn belül fusson fel, vagyis a működtető milyen hosszú időn belül égé el a maximális meghosszabbodását.

A piezoelektromos működtető általában egy mechanikus rugóval - pl, spirálrugóval - a szelepzáró taggal ellentétes irányban elő van feszítve. Ennek az az oka, hogy a piezoelektromos működtető húzóerőket nem visel el. ilyen húzóerőknél kiváltképp egy több rétegből összeállított piezoelektromos működtető egyes rétegei egymástól elszakadnának, ami rövidzárlatokhoz vezetne, és a befecskendezőszelepet nem lehetne többé használni, A rugó-eiőfeszültség nagysága a piezoelektromos működtetőnek lényegében véve csak a munkapontját befolyásolja, a lökethosszát nem,

A bevezetőben említett fajtájú, ismert befecskendezőszelepeknél az eiöfeszitö rugónak viszonylag nagy az eíőfeszültsége. Emiatt azonban az előfeszítő rugó számára hátrányos módon viszonylag nagy beépítési térre van szükség, az pedig negatívan csapódik le a befeoskendezöszetep költségében.

Ezzel szemben az 1. Igénypont tárgyi körének jellemzőivel rendelkező találmány szerinti befecskendezöszelepnek, amelynél a kivezérlési gradiens a tápnyomástól függő mennyiség, az az előnye, hogy a légnyomástól - ez a közös nyomócsöves befecskendező rendszernél az úgynevezett nyomócső nyomás függetlenül variábilisán kialakított kivezérlési gradiens folytán a piezoelektromos

X » X* *

X « « «X ♦ ♦♦ α_: χ ♦ » * * « « «X * A X működtetőre ténylegesen ható erő állandó értéken tartható, és tehetővé teszi a piezoelektromos működtető munkaponttól független kivezérlését.

A találmány szerinti befecskendezöszelep egyik előnyös kiviteli alakja szerint a kivezérlési gradiens a tápnyomással nő. Ez azt jelenti, hogy viszonylag kis tápnyomásnál a rendszer » vagyis a piezoelektromos működtető - gerjesztése lassabban történik, mint viszonylag nagy légnyomásnál.

Ez a kiviteli alak azon a tényen alapul, hogy a piezoelektromos működtető kivezérlésekor a szelepzárő tagot először a tápnyomás ellenében ki kell nyitni. Miután a szetepzáró tag nyitásához szükséges erőt kifejtettük, azaz amikor az úgynevezett nyitóerőt legyőztük, a szelepzárő tag „repülni” kezd, és a piezoelektromos működtető nagyon gyorsan kitágul. Ebben a fázisban a légnyomástól függően különböző erők hatnak a piezoelektromos működtetőre. Az erők növekvő tápnyomással nőnek.

Állandó kivezériési gradiensnél ~ azaz a rendszer tápnyomástól független kivezérlésénél és gerjesztésénél - különösen a kis tápnyomás esete problematikusán lenne kezelhető, mert a kivezérlés által létrehozott erőkkel szemben ebben az esetben viszonylag kis erők működnek, amelyek a légnyomásból származnak. A találmány szerint viszont a kivezérlés immár a tápnyomás függvényében történik, úgy hogy a működtetőre ható erő, vagyis a tehermentesítés, állandó értéken tartható.

Ennek pedig az a következménye, hogy a piezoelektromos működtetőn támadó előfeszítő rugót viszonylag kicsire és kompaktra lehet kialakítani,, és viszonylag kis elöfeszültséggel lehet ellátni. Ezáltal az előfeszítő rugó számára szükséges beépítési teret viszonylag kicsire lehet méretezni, és jelentős költségcsökkenést lehet elérni.

* *

A találmány tárgyának további előnyei és előnyős továbbfejlesztései az igénypontokból, a le Írásból és a rajzból derülnek ki.

A találmány szerinti befecskendezőszelep egyik kiviteli példáját a rajzon vázlatosan leegyszerűsítve szemléltettük, és az alábbiakban részletesebben elmagyarázzuk. Az

1. ábra egy találmány szerinti befeeskendezöszelepef szemléltet részleges hosszmetszetben, a

2. ábra az 1. ábra szerinti befecskendezöszelep kivezérlésének folyamatábrája, és a

3. ábra egy piezoelektromos működtető kivezérlés! gradiensének menetét szemlélteti a közeg táp nyomása függvényében.

Az 1. ábrán szemléltetett kiviteli példa 1 befeeskendezöszelepef mutat, amely elsősorban üzemanyag dízelmotorba befecskendezésére van tervezve. Az 1 befecskendezöszelep 2 szeíepszabályoző modult, foglal magában, valamint 3 fűvókamodült 5 fűvókatesttei, amelyben 4 szelepvezériő dugattyú van elhelyezve, amely dugattyú egy itt nem ábrázolt fúvókatüvel egy szerkezeti egységet képez, és annak révén beíecskendezófúvókát vezérel, Hl. amely dugattyú a fúvókatüvel azonos lehet.

A 3 fuvókamodul 5 fúvókafestében ezenkívül 6 üzemanyag-tápcsatorna van kialakítva. A 6 üzemanyag-tápcsatorna össze van kötve egy itt nem ábrázolt, több befecskendezőszelepre közős nagynyomású tárolóval, egy szokásos konstrukciójú úgynevezett közős nyomócsővel. Ennek folytán a nagynyomású 6 tápvezetékben vezetett üzemanyag pl. max, 1,6 kbar p_R nyomás, lil. nyomócső nyomás alatt állhat.

A 4 szelepvezériő dugattyúnak az 1. ábrán szemléltetett szabad homlokoldala 7 szelepvezérlő teret határol, amely 3 beömlőfojtáson keresztül a 6 üzemanyag-5*♦· tápcsatornával van összekötve. A 4 szelepvezérlő dugattyú helyzete, és vele a fúvökatű helyzete a 7 szeiepvezédő térben uralkodó nyomásszinttel van beállítva. Evégett a 7 szelepvezérlő tér 9 feiömlőfojtáson keresztül kapcsolatban áll a 2 szelepvezérlő modullal.

A 2 szelepvezériő modul segítségévei be lehet állítani a befecskendezési folyamat kezdetét és időtartamát, valamint az azzal összefüggő befecskendezési mennyiséget. Evégett a 2 szelepvezérlő modulban 10 szeieptag van elhelyezve, amely 11 szeleptestben van vezetve, és piezoelektromos 12 működtetővel működtethető. A piezoelektromos 12 működtető a 10 szeteptagnak a 4 szelepvezérlő dugattyúval és egyszersmind a belsőégésű motor égésterével átellenes oldalán van elhelyezve, és egy, a lö szeleptagon elhelyezett 14 dugattyúra hat, amit végrehajtó dugattyúnak nevezünk. Ezenkívül a 10 szelep magában foglal egy második 15 dugattyút, egy úgynevezett működtető dugattyút, amely a 16 szelepzáró tag működtetésére szolgál.

csatolón keresztül történik, amely hidraulikus kamraként van kialakítva, és amely a piezoelektromos 12 működtető segítségével előtolt végrehajtó 14 dugattyú tengelyirányú kitérést a működtető 15 dugattyúra átviszi. A hidraulikus átvitelnek az a hatása, hogy a működtető 15 dugattyú a dugattyuátmérők áttételi arányában megnövelt löketet tesz meg, amikor a végrehajtó 14 dugattyú - aminek itt nagyobb az átmérője, mint a működtető 15 dugattyúé - a piezoelektromos 12 működtető révén meghatározott útszakaszon elő van tolva.

A 16 szelepzárö tag a 22 szelepülékkel működik együtt, ami itt golyóülékként van kialakítva. A szelepszerűen felépített szelepvezérlő modulnak egy másik kiviteli alakja esetén az is lehetséges, hogy a szelepzáró tag két szelepülékkel működik együtt, és Így kétűlékü szelepet képez.

~ 6 Α·_φ4> Ν φ » ♦ X *

Χ« *Φ ♦♦··

Α 16 szeíepzáró tag 18 szelepkamrában van elhelyezve, ami a piezoelektromos 12 működtető nyugalmi állapotában a 12 szetepülékkei együttműködő 16 szelepzáró tag segítségével úgynevezett 19 kiőmlőkamrátői van elválasztva, amiből 20 kiömlőcsatorna ágazik ki. A 20 kfömlőcsatorna az 1 befecskendezőszelepnek közelebbről nem ábrázolt szivárgáscsaflakozójához vezet, ami pedig üzemanyagtartállyal áll összeköttetésben.

A piezoelektromos 12 működtető 21 előfeszítő rugó segítségével a 4 szelepvezérlö dugattyúval ellentétes Irányban elő van feszítve. Ezenkívül a piezoelektromos 12 működtető szokásos módon több rétegből van összeállítva, és vezetékekkel össze van kapcsolva egy, a 2. ábrán vázlatosan szemléltetett 30 szelepvezérlö egységgel.

A 30 szelepvezérlö egység segítségével az 1 befecskendezöszelep üzemelésekor többek között meg van szabva egy dü/dt feszültséggradiens a piezoelektromos 12 működtető kivezérlésére. Ez az úgynevezett dü/dt kivezérlési gradiens a 6 üzemanyag-tápvezetékben uralkodó p_R közegnyomástói függ, és a 30 vezérlőegység segítségévei van a megfelelő aiapértékre beállítva. Ezt a 2. ábrán egy szerkezeti sémával szemléltettük.

A p_R kőzegnyomás, 111. nyomócső nyomás a 8 beőmlőfojtáson keresztül a 7 szelepvezérlő térre hat, a 9 kiömlőfojtáson keresztül pedig a 16 szeiepzárö tagra. Nagy P_R nyomócső nyomásnál a piezoelektromos 12 működtetőnek a 30 szelepvezérlö egységgel történő kivezérlése nagyon gyorsan történik, vagyis a 30 szelepvezérlő egység viszonylag nagy dü/dt kivezérlés! gradienst szab meg. A dU/dí kivezéfiési gradiens menetét a p_R nyomócső nyomás függvényében a 3. ábrán szemléltettük. Amint látható, a dü/dt kivezérlési gradiens növekvő p__R nyomócső nyomással no.

Claims (2)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Befeeskendezöszelep, főleg belső égésű motorhoz., amely befeeskendezöszelep magában foglal legalább egy fúvókamodult (3), ami befecskendezőfűvókával és tápnyomás (p„R) alatt álló közeg számára tápvezetékkel rendelkezik, valamint egy szelepvezérlő modult (2), ami a fűvökamodulial (3) működtető kapcsolatban áll, és legalább egy szelepzáró tagot (16), amire a tápnyomás (P....R) hat, és egy piezoelektromos működtetővel (12) rendelkezik, ami a szelepzáró tag (16) működtetésére szolgál, és rugóval (21) a szelepzáró taggal (16) ellentétes irányban elő van feszítve; a piezoelektromos működtető (12) kivezérlése szelepvezérlö egységgel (30) történik, ami megszab egy kivezérlési gradienst (dü/dt), ahol a kivezérlési gradiens (dü/dt) megszabja, hogy a plezzoelektromos működtető (12) kitágulásához szükséges feszültség a működtetőn (12) mennyi időn belül fusson fel, azzal jellemezve, hogy a kivezérlés! gradiens (dU/dl) a légnyomástól (p_R) függő mennyiség.
2. 2. Az 1. Igénypont szerinti befecskendezőszelep, azzal jellemezve, hogy a kivezérlés! gradiens (dU/dt) a légnyomással (p__R) nő.