PL128003B1 - Electromagnetically controlled internal combustion engine fuel injection valve - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 1985.09.302 128 003 wo wystepujacym z niej, oraz elementy zamykajace, majace jeden koniec polaczony ze zwora i osiowo przemieszczajace sie w kierunku wydrazonej dyszy, które to elementy zamykajace maja osiowo przebiegajaca wneke, jeden koniec przymocowany do wymienionej zwoy, zewnetrzna powierzchnie polaczona przesuwnie z wewnetrzna powierzchnia scianki dyszy, a koniec przeciw¬ legly ze scianka poprzeczna i z osiowa czescia stozkowa przymocowana do niej po jej zewnetrznej stronie, przy czym ta scianka poprzeczna ma liczne otwory wyplywowe i maja stozkowe gniazdo w tej, wokól tego osiowego otworu wyplywowego, dyszy w konstrukcji, zamkniecia i otwarcia z ta ich stozkowa czescia, maja detektor do rozpryskiwania paliwa polaczony z wymienionym ich przeciw¬ nym koncem i biegnacym przez otwór wyplywowy dyszy oraz uklad rur doprowadzajacych paliwo.Cel wynalazku zostal osiagniety w tym zaworze przez to, ze uklad rur doprowadzajacych paliwo, skladajacy sie z przewodów biegnacych osiowo w otworach wyplywowych i utworzony w poprzecznej sciance elemenów zamykajacych, wokól czesci stozkowej, ma os podluzna przebiega¬ jaca pod katem mniejszym od 90° do osi podluznej tych elementów zamykajacych. Zawór ma pierwsza pare przeciwnie ustawionych powierzchni prowadzacych odpowiednio po wewnetrznej stronie wydrazonej dyszy i po zewnetrznej stronie elementów zamykajacych, przy czym pierwsza para przeciwnie ustawionych powierzchni prowadzacych odsunieta jest od drugiej pary oraz ma sprezyne dzialajaca przy elementach zamykajacych w kierunku osiowym przeciwnie do sily elektro¬ magnetycznej wywieranej przez uzwojenie elektromagnetyczne w obszarze zawartym pomiedzy pierwsza a druga para przeciwnie ustawionych powierzchni prowadzacych.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zawór wtryskowy paliwa, w przekroju podluznym, fig. 2 — zawór w przekroju wzdluz linii A-A oznaczonej na fig. 1, Metalowa obudowa 21 (fig. 1) zawiera wglebienie 1, w którym jest umieszczone uzwojenie 2 otrzymujace impulsy elektryczne za posrednictwem dwóch zacisków, które sa polaczone z elektro¬ nicznym obwodem sterujacym (nie pokazany) tworzacym czesc obwodu pilotujacego zawór wtry¬ skowy. Uzwojenie 2 jest podtrzymywane przez obsade izolacyjna 3 wspólosiowa z osia zaworu.Wglebienie 1 jest ograniczone z prawej strony przez pokrywe 4 majaca centralny otwór, przez który umieszcza sie rure 5 w zaworze. Rura 5 jest wykonana ze stali majacej wlasnosci ferromagne¬ tyczne i sluzy w nastepujacych celach: Za posrednictwem wlotu paliwa 6 rura ta laczy zawór z pompa i regulatorem cisnienia urzadzenia wtryskowego. Rura ta stanowi rdzen magnetyczny dla pola wytworzonego w uzwojeniu 2 gdy jest ono zasilane.Ponadto obudowa zawiera rure 7, która dostarcza olej napedowy z wlotu paliwa 6 w strefe usytuowana w poblizu konca zasilajacego i ma przednia czesc 8 oparta o sprezyne9.We wglebieniu 1 jest równiez umieszczona prawa czesc zwory 10, która jest wykonana ze stali która jest szczególnie przepuszczalna dla pola magnetycznego i praktycznie nie ma histerezy magnetycznej. Zwora 10 ma ksztalt bryly obrotowej zawierajacej wewnetrzny otwór tak, ze rura 7 moze wchodzic do tego otworu. Zwora 10 jest lzejsza przez to, ze ma wydrazenie 11 oraz gwintowana strefe 12 i pierscieniowy uskok 13, który tworzy kolnierz, do którego moze byc przykrecony koniec srodków zamykajacych 14 za posrednictwem strefy gwintowanej 12. Zwora 10 jest umieszczona bezposrednio we wglebieniu 1 i jest ograniczona z lewej strony przez pierscien 16 wykonany z materialu odpornego na uderzenia.Wglebienie 17 zawiera pierscien 16 doprowadzajacy paliwo z wlotu 15 i podpiera prawa czesc dyszy wtryskowj 18 tak, ze dysza pozostaje polaczona ze wspólosiowym koncem zaworu wtryskowego.Dysza 18 ma czesc cylindryczna 19 przystosowana do umieszczenia we wglebieniu 17. Kra¬ wedz 20 obudowy 21 jest zukosowana w celu mechanicznego wzmocnienia wglebienia 17. Czesc 19 jest przystosowana do ustalania polozenia wtryskiwacza w przewodzie wlotowym silnika, nie pokazanym. W tym celu czesc 22 moze miec znaczna dlugosc.Wnetrze dyszy wtryskowej 18 ma wylot przez otwór 23 usytuowany za stozkowym gniazdem 24. Deflektor 25 tworzacy czesc srodków zamykajacych 14jest umieszczony w otworze 23 i reguluje wielkosc przelotu dla paliwa wyplywajacego z zaworu wtryskowego.Deflektor 25jest przedluzony przez element stozkowy 26, który gdy jest popychany przez sprezyne 9 tworzy uszczelnienie z gniazdem 24. Wnetrze dyszy 18 ma dwie cylindryczne powierzchnie 27,28 tworzace strefe oparcia i prowadzenia srodków zamykajacyh 14, które z kolei maja dwie strefy zewnetrzne 29,30, które sa wprowadzone w dysze 18 i beda opisane szczególowo ponizej.128003 3 Srodki zamykajace 14, które sa wprowadzone we wglebienie dyszy 18 maja równiez wydraze¬ nie, które jest uksztaltowane tak, ze paliwo moze przeplywac w sposób prostoliniowy w kierunku konca wylotowego zaworu. Srodki zamykajace 14 maja konstrukcje nastepujaca: Gwintowany koniec 31 jest przystosowany do skrecenia ze strefa gwintowana 12 zwory 10.Ten koniec 31 jest zakonczony cylindryczna strefa 32, która opiera sie o pierscieniowy uskok 13 ustalajacy polozenie srodków zamykajacych 14 wzgledem zwory 10. Posrednia strefa cylindryczna 33 jest umieszczona w pierscieniu 16 bez dotykania jego wewnetrznych powierzchni. Pierscien 34 ma zewnetrzna srednice wieksza niz wewnetrzna srednica pierscienia 16 tak, ze zetkniecie lewej powierzchni pierscienia 16 i prawej powierzchni pierscienia 34 stanowi koniec drogi otwierania srodków zamykajacych 14. Strefa pryzmatyczna 35 ma dwie strefy zewnetrzne 29, 30, przystoso¬ wane do wspólpracy z powierzchniami cylindrycznymi 27, 28 dyszy 18 tak aby prowadzic osiowo srodki zamykajace 14. Strefa przednia 36 ma kilka otworów 37 i podpiera element stozkowy 26 przystosowany do wspólpracy z gniazdem stozkowym 24 dyszy 18 tworzac uszczelnienie zamyka¬ jace przeplyw w kierunku na zewnatrz zaworu. Srodki zamykajace 14 sa zakonczone deflektorem 25 majacym zlobkowany przekrój poprzeczny. Deflektor 25 gdy jest umieszczony w otworze 23 tworzy otwór wyplywowy z zaworu wtryskowego.Sily wywierane na srodki zamykajace 14 w kierunku na prawo sa wywolane przez pole magnetyczne wytworzone przez uzwojenie 2 zasilane pradem elektrycznym. Pole magnetyczne przyciaga zwore 10 w kierunku na prawo, a w wyniku przyciaga srodki zamykajace 14 z nia polaczone do chwili az pierscien 34 oprze sie o pierscien 16. Sily skierowane na lewo sa wywolane sprezyna 9, która jest umieszczona miedzy wglebieniem 38 utworzonym w strefie koncowej srodków zamykajacych 14 i przednia czescia 8 rury 7.W celu wstepnego scisniecia sprezyny 9 z zadana wielkoscia obciazenia, rura 7 jest odpowied¬ nio ustawiona i polaczona z rura 5 przez wgniecenie tej pierwszej rury w strefach 39 i 40.Zawór ma trzy pierscienie 41,42 i 43 do uszczelniania paliwa przed wyplynieciem na zewnatrz i wchodzenim do uzwojenia 2.Podczas dzialania, które polega na przemian na otwieraniu i zamykaniu srodków 14, paliwo wchodzi do zaworu przez wlot 6 pod cisnieniem wytwarzanym przez pompe i regulowanym przez regulator cisnienia, nie pokazane.Nastepnie paliwo przeplywa przez rure 7 do wglebienia 44 srodków 14 i poprzez otwory 37jest wtryskiwane do przestrzeni miedzy koncem dyszy wtryskowej 18 i srodkami zamykajacymi 14. Os kazdego otworu ma skladowa równolegla do glównej osi wtryskiwacza. Paliwo przechodzi bezpos¬ rednio miedzy wlotem 6 i otworami 37 tak, ze spadek cisnienia jest zmniejszony do minimum.Wówczas, gdy uzwojenie 2 jest zasilane i srodki zamykajace sa przyciagane w kierunku na prawo tak, ze element stozkowy otwiera otwór 23, paliwo wychodzi z otworu wyplywowego 45 ijest wtryskiwane w strumien powietrza. Rozpylanie paliwa jest ulatwione dzieki odpowiedniemu ksztaltowi deflektora 25.Wówczas, gdy uzwojenie 2 zostanie odlaczone od pradu elektrycznego, sprezyna 9 popchnie element stozkowy 26 w kierunku gniazda stozkowego 24 tworzac uszczelnienie, i paliwo nie moze wyplynac z zaworu.Wydatek Q paliwa na jednostke czasu przeplywajacy przez otwór wyplywowy 45 zalezy od dostarczonej mocy. Jesli n reprezentuje warunki pracy silnika, czestotliwosc robocza f srodków zamykajacych 14 jest proporcjonalna do n, to na ogól f=0,5 n. Okres T, podczas którego srodki zamykajace dokonuja cyklu otwarcia i zamkniecia, jest odwrotnie proporcjonalny do czestotli¬ wosci f. Okres T jest suma czterech czasów ti t2, t3 i t4 zdefiniowanych nastepujaco: ti jest czasem, podczas którego srodki zamykajace przemieszczaja sie w kierunku na prawo.Tenokres zaczyna sie od poczatku wzbudzenia uzwojenia 2 i konczy sie jak tylko pierscien 34 oprze sie o pierscien 16, ti zalezy jedynie od mechanicznych i elektromagnetycznych cech zaworu, t2 jest czasem, podczas którego srodki zamykajace 14 pozostaja w polozeniu calkowitego4 128 003 otwarcia. Ten okres zaczyna sie przy koncu okresu ti i konczy sie gdy uzwojenie 2 przestaje byc zasilane, t2 zalezy od mocy dostarczanej przez silnik, t3 jest czasem, podczas którego srodki zamykajace przechodza w kierunku na lewo pod dzialaniem sprezyny 9. Ten okres zaczyna sie przy koncu okresu t2 i konczy sie gdy czesc stozkowa 26 oprze sie o gniazdo 24, t3 zalezy od cech obwodu elektromagnetycznego i cech mechanicznych wtryskiwacza, to jest od ciezaru srodków zamykajacych 14, sily sprezyny 9 i tarcia prowadnic. Ten okres nie zalezy od mocy dostarczanej przez silnik, t4 jest czasem, podczas którego srodki zamykajace 14 utrzymuja zamkniety otwór wyply¬ wowy 45 wskutek dzialania sprezyny 9. Tenokres zaczyna sie przy koncu okresu t3 i trwa tak dlugo dopóki uzwojenie 2 nie jest zasilane, t4 zalezy od mocy dostarczanej przez silnik.Podczas trwania okresów ti, t2, t3 i t4 ilosci oleju napedowego wyplywajacego przez otwory wyplywowe wynosza odpowiednio qi, q2, q3 i 0. Wydatek Q dostarczany na jednostke czasu przez zawór wtryskowy wynosi: Q =fx (qi + q2 + q3) Jednostka elektroniczna, nie pokazana, zasila uzwojenie 2 podczas kazdej jednostki czasowej szeregiem impulsów Ii. Kazdy okres T jest suma czasu Ti trwania impuslów Ii i czasu T2, w którym nastepuje kolejna przerwa miedzy impulsami. Stad T = Ti 4- T2 gdzieTijest okresem pobudzenia, a T2 jest okresem wylaczenia.Zaklada sie na przyklad, ze moc dostarczana przez silnik ma byc zmieniana bez zmiany predkosci obrotowej. To znaczy, ze wydatek Q oleju napedowego na jednostke czasu ma byc zmieniany przez zmiane czasu Ti trwania impulsów Ii bez zmiany wielkosci równania T = Ti + T2.Czas Tijest równy sumie czasów 11 i 12, podczas gdy czas T2jest równy sumie czasów t3 i t4jak to okreslono powyzej.Zaklada sie dla uproszczenia, ze ilosci oleju napedowego qi, q2 i q3 dostarczane w czasach 11, t2i t3, sa proporcjonalne odpowiednio do tych czasów, dla danego otworu wyplywowego i dla danego cisnienia zasilajacego, to jest dla urzadzenia wtryskowego majacego dany rozmiar.To oznacza, ze wydatek Qi jest okreslony przez równanie: Qi = fx(Kitii + K2t2i + K3t3i) Jesli czestotliwosc F jest taka sama, inna wartosc wydatku Q jest otrzymana ze wzoru: Q2 = fx(Kitl2+K2t22+K3t32) Czas tu = ti2, a czas t3i = t32 i zalezy od mechanicznych i elektromagnetycznych cech zaworu.W wyniku wydatek Q nei jest proporcjonalny do czasu ti trwania zasilania uzwojenia 2 ale moze byc zblizony do proporcjonalnosci przez zmniejszenie bezwladnosci srodków zamykajacych 14 i tarcia tak, ze czasy ti i t3 sa bliskie zeru.Podobnie wydatek Qjest proporcjonalny do iloczynu czestotliwosci i czasuTijak to okreslono powyzej, gdy silnik pracuje przy zmiennych predkosciach obrotowych, a bezwladnosc i tarcie sa zmniejszone do minimum.Bezwladnosc jest zmniejszona do minimum przez zmniejszenie masy srodków zamykajacych 14. To jest szczególnie ulatwione dla zaworu wedlug wynalazku gdzie srodki zamykajace maja ksztalt wydrazony tak, ze cala ich konstrukcja moze byc lzejsza. Moga one miec znaczna dlugosc bez wiekszego wzrostu swojej wagi.Inna odmiana lekkosci srodków zamykajacych 14 jest pokazana na fig. 2.Jak przedstawiono na fig. 2 czesc srodków zamykajacych 14 miedzy strefa zamkniecia 24,26 i pierscieniem 34 ma pryzmatyczna powierzchnie zewnetrzna ograniczona przez wielobok majacy na przemian boki proste i boki w ksztalcie luku kola.W przedstawionym przykladzie ten ksztalt geometryczny ma trzy boki proste polaczone z trzema bokami w ksztalcie luku kola. Miedzy wewnetrzna powierzchnia srodkówzamykajacych 14 i powierzchnia wewnetrzna dyszy wtryskowej 18 sa utworzone trzy kanaly, które lacza strefe przednia 36 z otworem wyplywowym 45. Te kanaly oprócz zmniejszenia ciezaru srodków 14 zmniejszaja efekt pompowania wywierany przez srodki zamykajace na olej w wyzej wymienionej strefie, a ponadto zmniejszaja tarcie wywolane lepkoscia cieczy.128003 5 Poniewaz ciezar srodków 14 jest zmniejszony przez usuniecie materialu ze strefy srodkowej, konstrukcja jest ciensza. Jednakze w celu otrzymania srodków zamykajacych majacych dlugosc, która nie jest ograniczona niestabilnoscia sprezystosci spowodowana obciazeniem szczytowym, sprezyna 9 jest umieszczona miedzy wglebieniem 38 i czescia przednia 8 tak, ze srodki 14 sa poddane naprezeniu jedynie podczas wszystkich okresów dzialania zaworu.Wyzej wymienione polozenie sprezyny 9 zmniejsza tarcie miedzy powierzchniami cylindry¬ cznymi 27, 28 i strefami zewnetrznymi 29 i 30, które przesuwaja sie na tych powierzchniach.Poniewaz sila zamykajaca dostarczana przez sprezyne jest rozlozona na dwie powierzchnie 27,28 tarcie podczas przesuwania sie srodków 14 jest proporcjonalne do wyzej wymienionej sily.Jednakze jesli sprezyna 9 dziala na calej dlugosci srodków 14 a zwlaszcza jesli jest przymoco¬ wana z prawej strony i na zewnatrz powierzchni cylindrycznych 27, 28, tarcie jest wieksze o wspólczynnik równy stosunkowi dlugosci srodków 14 i odleglosci miedzy tymi powierzchniami cylindrycznymi. Zwiekszenie tarcia powoduje zmniejszenie predkosci przesuwu srodków 14 i zwiekszenie czasów ti i t3 a takze zuzycie elementów stykajacych sie ze soba podczas ruchu. PL PL PL

Claims (2)

1.Zastrzezenia patentowe 1. Zawór wtryskowy paliwa do silnika spalinowego, posiadajacy wydrazona obudowe, uzwo¬ jenie elektromagnetyczne znajdujace sie w tej obudowie, zwore rurowa osiowo slizgajaca sie w obudowie i umieszczona obok uzwojenia, wydrazona dysze z osiowym otworem wyplywowym, podtrzymywanym przez obudowe i osiowo wystajacym z niej, oraz elementy zamykajace osiowo przesuwajace sie w kierunku wydrazonej dyszy, które to elementy zamykajace maja osiowo przebiegajaca wneke, jeden koniec przymocowany do wymienionej zwory, zewnetrzna powierzch¬ nie polaczona przesuwnie z wewnetrzna powierzchnia scianki dyszy, a koniec przeciwlegly ze scianka poprzeczna i z osiowa czescia stozkowa przymocowana do niej po jej zewnetrznej stronie, przy czym ta scianka poprzeczna ma liczne otwory wyplywowe-i maja stozkowe gniazdo w tej, wokól tego osiowego otworu wyplywowego, dyszy w konstrukcji zamkniecia i otwarcia z ta ich stozkowa czescia, maja deflektor do rozpryskiwania paliwa polaczony z wymienionym ich przeciw¬ nym koncem i biegnacy przez otwór wyplywowy dyszy, oraz uklad rur doprowadzajacych paliwo, znamienny tym, ze uklad rur doprowadzajacych paliwo, skladajacy sie z przewodów biegnacych osiowo w wyplywowych otworach i utworzony w poprzecznej sciance elementów zamykajacych (14) wokól czesci stozkowej (24) ma os podluzna, przebiegajaca pod katem mniejszym od 90° do osi podluznej tych elementów zamykajacych.

2. Zawór wtryskowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ma pierwsza i druga pare przeciwnie ustawionych powierzchni prowadzacych (27, 29 i 28, 30) odpowiednio po wewnetrznej stronie wydrazonej dyszy (18) i po zewnetrznej stronie elementów zamykajacych (14), przy czym pierwsza para przeciwnie ustawionych powierzchni prowadzacych odsunieta jest osiowo od drugiej pary oraz ma sprezyne (9) dzialajaca przy elementach zamykajacych (14) w kierunku osiowym przeciw¬ nie do sily elektromagnetycznej wywieranej przez uzwojenie elektromagnetyczne (2), w obszarze zawartym miedzy pierwsza a druga para przeciwnie ustawionych powierzchni prowadzacych.128003 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 100 zl PL PL PL