NL8200281A

NL8200281A - Vloeistof-inspuit inrichting met progressief veerbelaste afsluitnaald.

Info

Publication number: NL8200281A
Application number: NL8200281A
Authority: NL
Original assignee: Stork Werkspoor Diesel Bv
Priority date: 1982-01-26
Filing date: 1982-01-26
Publication date: 1983-08-16
Also published as: FR2520262A1

Description

* , ί

Hw/Mv/Stork 7

Vloeistof-inspuitinrichting met progressief veerbelaste afsluitnaald

De uitvinding heeft betrekking op een vloeistof-inspuitinrichting bestaande uit een huis voorzien van een drukkamer met een vloeistof toe- en afvoeropening en een die afvoeropening van binnenuit afsluitende naaldvormige 5 plunjer, die tegen de werking van een uit meer dan een veer bestaand veersysteem in ten gevolge van de vloeistofdruk in de kamer van de afvoeropening hefbaar is, waarbij een eerste veer van het veersysteem over het gehele naaldheftrajekt en een tweede veer over een gedeelte daarvan werkzaam is, zoals 10 bijvoorbeeld een brandstofverstuiver van een Dieselmotor.

Dergelijke brandstofverstuivers zijn algemeen bekend. Hierbij is de verstuivernaald gewoonlijk aan één einde voorzien van een conisch vlak waarvan een deel nauwkeurig past in een zitting rond de afvoeropening in het’huis.

15 Wanneer de druk van de aan de brandstofverstuiver toegevoerde brandstof beneden een bepaald niveau komt (sluitdruk), gaat de door de brandstofdruk veroorzaakte hefkracht kleiner worden dan de door het veersysteem op de naald uitgeoefende tegenkracht, waardoor de verstuivernaald zich tot op de zitting 20 beweegt en de brandstoftoevoer naar een brandstofverzamelka-mer met verstuivergaatjes afsluit. Bij toename van de brand-stofdruk in het systeem zal bij overschrijden van een bepaald drukniveau (openingsdruk) het omgekeerde gebeuren en zal de verstuivernaald na het overwinnen van de druk van de eerste 25 veer van de zitting worden geheven en na het overwinnen van de gezamelijke veerdruk tegen een aanslag bewegen, zodat brandstof onder druk kan worden verstoven.

Op overigens bekend veronderstelde wijze wordt de brandstoftoevoerdruk periodiek vanaf een bepaald restdruk-30 niveau snel verhoogd en na een kort tijdsverloop weer snel verlaagd tot het restdrukniveau. Bij de hierboven genoemde uitvoering stuit de verstuivernaald tegen een aanslag. Hierbij treedt het nadeel op, dat de sluitbeweging van de naald pas intreedt bij een lagere waarde dan die van de maximale 8200281 -2- * 5 ‘ 4 brandstofdruk, welke waarde tevens lager ligt dan die bij het openen van de naald. De verhouding tussen de brandstofdrukken die bij het begin van openen respectievelijk sluiten van de naald is dezelfde als de verhouding tussen het gehele coni-5 sche oppervlak en dat deel dat in gesloten positie van de naald aan de basis van de conus vrij blijft van de zitting. Gedurende een groot gedeelte van het trajekt waarin de brandstofdruk voor het doen beëindigen van de inspuiting snel afneerat, blijft de naald nog in de geopende positie. Gewenst is 10 echter dat de inspuiting zo snel mogelijk beëindigd is nadat de brandstofdruk vanaf het maximum niveau wordt teruggebracht naar het restdrukniveau om de verstuiving bij een gemiddeld zo hoog mogelijke druk te doen plaatsvinden.

Volgens de uitvinding wordt dit 'bewerkstelligd 15 door de verstuivernaald te voorzien van een veersysteem waarvan de eerste veer een geringere stijfheid dan de tweede heeft en dat beide veren gezamenlijk de normale maximum brandstofdruk op de naald kunnen opnemen. Door het ontbreken van een bij bekende brandstofverstuivers gebruikelijke aan-20 slag waardoor de maximum naaldheffing reeds wordt bereikt bij een brandstofdruk die belangrijk lager ligt dan de maximum brandstofdruk, wordt de naaldbeweging voor het sluiten van de brandstofverstuiver ingezet zodra de maximum oliedruk daalt, en zal op het ogenblik dat de sluitdruk wordt bereikt en bij 25 de bekende brandstofverstuivers de sluitbeweging van de naald begint, deze bij de brandstofverstuiver volgens de uitvinding reeds vrijwel zijn voltooid.

Een verder voordeel van de uitvinding is, dat de naaldbeweging voor het openen van de brandstofverstuiver 30 door de progressieve werking van het veersysteem zodanig verloopt, dat het door de naaldbeweging onttrokken systeemvolurne voor de vulling van de brandstofverzamelkamer op relatief laag drukniveau aanmerkelijk wordt gereduceerd ten gunste van de drukopbouw in het brandstoftoevoersysteem.

35 Een korte inbouwlengte van het gewenste veer systeem kan worden verkregen door combinatie van twee veren, waarvan de veer met de geringste stijfheid in de vorm van een schroefveer is voorgespannen en de 8200281 -3- tweede veer bestaat uit een niet-voorgespannen staafveer, die in kontakt komt met de naald nadat deze een deel van de totale slag heeft uitgevoerd.

De uitvinding zal nader wordt toegelicht aan 5 de hand van de volgende figuren met de bemerking., dat het daar gegeven principiële uitvoeringsvoorbeeld niet beperkend moet worden geacht voor de uitvinding.

Pig. 1 een langsdoorsnede van een brandstof- verstuiver, 10 Pig. 2 een kracht-weg diagram van een veersy- steem, bestaande uit een voorgespannen schroefveer en een staafveer.

Pig. 3 een naaldverplaatsingsdiagram bij een bekende uitvoering en bij uitvoering volgens uitvinding.

15 In fig. 1 is schematisch een brandstofve"rstui- ver 1 getekend, bestaande uit een verstuiverkop 2 en een huis 3. De verstuivernaald 4 is nauwpassend beweegbaar in een een-trale boring 5 in de kop en is voorzien van een conische punt 6, die in de onderste stand op de rand van de zich tussen een 20 brandstofdrukkamer 8 en een brandstofverzamelkamer 9 bevindende zitting 7 rust. Een aantal verstuiverkanalen 10 komen uit in de brandstofverzamelkamer 9. Het huis 3 is voorzien van een boring 11 waarin de borst 12 van de naald 4 past. Tussen de borst 12 en de bovenrand van de boring is een eer-25 ste voorgespannen veer 14 aangebracht, die de naald 4 tegen de zitting 7 drukt. Centraal in de boring 11 is een tweede en wel een staafveer 13 aangebracht. Deze veer heeft een zodanige lengte, dat in de onderste stand van de naald 4 een spleet S-j aanwezig is. Wanneer de brandstof in de brandstof drukkamer 30 8, welke via een toevoeropening in verbinding staat met een niet getekend brandstoftoevoersysteem ten opzichte van een restdruk in druk wordt verhoogd, wordt via de basis van het conische vlak van de punt 6 welke buiten de zitting 7 uitsteekt, een tegen de veerkracht van veer 12 gerichte hydrau-35 lische kracht uitgeoefend. Zodra deze groter wordt dan de veerkracht en de wrijvingskracht van de naald zal deze van de zitting 7 worden opgeheven, waarna de hydraulische druk op het gehele conische oppervlak van punt 6 werkzaam wordt, 8200281 -4-

1 * * V

zodat de naald versneld tegen de veerkracht van veer 12 verder wordt opgeheven.

Wanneer de naald 4 onder inwerking van de toenemende brandstofdruk over een afstand s^ is verplaatst 5 treedt ook veer 13 in .werking. Deze veer 13 heeft een veer-cbnstante die groter is dan die van veer 12. Bij nog verdere toename van de brandstofdruk tot aan de maximum druk zal deze veer 13 over een afstand s2 worden ingedrukt.

In fig. 2 is het kracht-weg diagram gegeven 10 voor het hierboven besproken progressief werkende veersy-steem. Opgemerkt wordt dat door overigens bekend veronderstelde maatregelen het verloop van de veerconstanten van beide veren zodanig beïnvloed kan worden dat een vloeiender verloop van het kracht-weg diagram ontstaat dan voor het in fig. 15 2 als voorbeeld getekende geval voor twee lineaire veren. De veranderingen in de naaldverplaatsing bij een brandstofverstuiver volgens de uitvinding ten opzichte van een brandstof-verstuiver volgens de bekende uitvoering met een aanslag zijn aangegeven in fig. 3. Hierbij is uitgegaan van hetzelfde 20 drukverloop in de brandstof tijdens een inspuit-cyclus, die in de grafiek is aangegeven door de getrokken lijn P. De naaldverplaatsing in een brandstofverstuiver volgens de bekende uitvoering is gegeven door de streeplijn h, die van een brandstofverstuiver volgens de uitvinding door de streepstip-25 pellijn h'.

Bij beschouwing van de brandstofverstuiver volgens de bekende uitvoering blijkt dan, dat op het tijdstip t^ de brandstofdruk vanaf een restdruk Pr begint op te lopen tot een maximum waarde van P op het tijdstip 30 t_ , waarna de druk snel afneemt tot wederom de restdruk P op het tijdstip t . Wanneer de oplopende druk de waar- L v« de P^ heeft bereikt op het tijdstip tp^ begint de verplaatsing van de naald tegen de veerdruk in. Op het tijdstip t heeft de druk de waarde P bereikt en slaat de naald a a 35 tegen een aanslag.

De brandstofdruk wordt 'verder verhoogd tot de waarde P op het tijdstip t_ en neemt daarna snel af max irinax totdat deze een waarde P2 bereikt op het tijdstip tp2.

8200281 ' t ' ψ ' -5-

De tegen de veerdruk in gerichte hydraulische kracht als gevolg van de brandstofdruk °P gehele conische oppervlak van de punt van de naald is dan juist even groot als de veerkracht. Bij verder dalen van de brandstofdruk zal dan de 5 naald vanaf het tijdstip t^ beginnend met een snelheid 0 gaan dalen en uiteindelijk op het tijdstip t op de zitting zijn aangekomen waarmede de inspuiting is beëindigd. In het tijdtrajekt t ^ wordt bij een gemiddeld lage brandstofdruk nog ingespoten.

10 Beschouwt men nu de brandstofverstuiver vol gens de uitvinding en neemt men aan, dat veerkarakteristiek en veerspanning van de eerste veer overeenkomen met die van de veer in de bekende brandstofverstuiver dan zal bij het oplopen van de brandstofdruk vanaf de restdruk Pr op het' 15 tijdstip t^, op hetzelfde tijdstip tp^ als bij de bekende brandstofverstuiver de naaldverplaatsing beginnen. Op het * tijdstip tpg-| is de naald verplaatst over een afstand s^ en komt de tweede stijvere veer in werking. Ten opzichte van de bekende brandstofverstuiver is het voordeel ontstaan, dat 20 ten tijde van het bereiken van de druk P op het tijdstip t de naald over een geringere afstand is verplaatst, waar- cl door het op relatief laag drukniveau aan te vullen brandstof-systeem volume aanmerkelijk wordt gereduceerd ten gunste van drukopbouw in het systeem. Met de tot een waarde Pmax op-25 lopende brandstofdruk op het tijdstip tp^ zal dan de naald tegen de gecombineerde veerkrachten van beide veren omhoog worden verplaatst over een afstand s^ + ^2" de hierop volgende drukdaling zal de naald onder inwerking van de veerkracht, beginnend met een snelheid 0 zich naar beneden 30 verplaatsen.

Als gevolg van enige traagheid zal de naald over een afstand S2 zijn gedaald wanneer de brandstofdruk is gedaald tot Pg.j, die lager is dan Pg.j. Bij verdere daling van de brandstofdruk zal de naald, nu echter reeds met 35 een bepaalde snelheid beginnend, onder inwerking van de eerste veer verder worden verplaatst over s^ totdat op het tijdstip tg ^ naald op de zitting is aangekomen en de in- 8200281 *♦ -6- spuiting daardoor is beëindigd. Het sluiten door de naald geschiedt nu in het tijdtrajekt r en daarin is de gemiddelde inspuitdruk hoger dan bij de bekende brand-stofverstuiver en is de inspuiting sneller beëindigd na het 5 dalen van de brandstofdruk vanaf P „ . Waar bij de bekende max brandstofverstuiver de sluitbeweging van de naald pas begint wanneer de vloeistofdruk is gedaald tot P2, is bij de brandstofverstuiver volgens de uitvinding het sluittrajekt van de naald vrijwel voltooid.

10 De stijfheid en de lengte van de tweede veer kan zodanig worden gekozen, dat onder de invloed van de sy-steemdruk de veerspanning en de massakrachten na het inzetten van de drukdaling na het bereiken van Pmax op het tijdstip tpmax een zodanige snelle naaldbeweging wordt opgebouwd,' 15 dat deze weinig op de brandstofdruk naijlt.

De stijfheid van de tweede veer dient bij voorkeur 3 tot 50 maal zo groot te zijn als die van de eerste veer (in voorgespannen toestand). Verder dient bij voorkeur het heftrajekt van de naald totdat de eerste veer inkomt te 20 liggen tussen 1/2 en 5/6 van het totale heftrajekt.

Zonder de goede en beoogde werking van de brandstofverstuiver volgens de uitvinding aan te tasten, kan in de brandstofverstuiver een aanslag zijn opgenomen ter bescherming van het veersysteem tegen eventueel in het brand-25 stofsysteem optredende drukstoten, wanneer deze een waarde bereiken van omstreeks de normale maximum brandstofdruk.

8200281

Claims

1. Vloeistof-inspuitinrichting, bestaande uit een huis voorzien van een drukkamer met een vloeistof toe- en afvoeropening, en een die afvoeropening van binnenuit afsluitende naaldvormige plunjer, die tegen de werking van een uit 5 meer dan een veer bestaand veersysteem in ten gevolge van de vloeistofdruk in de kamer van de afvoeropening hefbaar is, waarbij een eerste veer van het veersysteem over het gehele naaldtrajekt en een tweede veer over een gedeelte daarvan werkzaam is, zoals bijvoorbeeld een brandstofvérstuiver van 10 een Dieselmotor, het kenmerk dat de eerste veer een geringere stijfheid dan de tweede heeft, waarbij de beide veren gezamelijk de normale maximaal op de plunjer inwerkende » vloeistofdruk kunnen opnemen.

2. Vloeistof-inspuitinrichting volgens conclu-15 sie 1, met het kenmerk, dat de eerste veer van geringere stijfheid in voorgespannen toestand, en de tweede veer van grotere stijfheid en aangrijpend over het laatste deel van het heftrajekt in niet voorgespannen toestand in het huis is aangebracht.

3. Vloeistof-inspuitinrichting volgens conclu sie 2, met het kenmerk, dat de tweede veer een veer-stijfheid bezit, die 3 tot 50 maal groter is dan die van de eerste veer.

4. Vloeistof-inspuitinrichting volgens conclu-25 sie 3, met het kenmerk, dat het heftrajekt van de naald, totdat de tweede veer daarmee in kontakt komt, ligt tussen 1/2 en 5/6 van het totale heftrajekt.

5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de tweede veer een staaf- 30 veer is, die co-axiaal in de als schroefveer uitgevoerde eerste veer is aangebracht. 8200281