PL175378B1 - Dysza wtryskiwacza - Google Patents

Abstract

1. Dysza wtryskiwacza z otworami doprowa- dzajacymi paliwo, w której korpusie jest umieszczo- ny ruchomo czlon zaworowy z komplementarna powierzchnia zewnetrzna, przy czym pomiedzy ta powierzchnia zewnetrzna a wewnetrzna powierzch- nia korpusu jest umieszczony kanal przeplywowy o zmiennej srednicy doprowadzajacy paliwo, zna- mienna tym, ze czlon zaworowy (13) posiada ele- ment (26, 30, 35, 42, 43, 61, 161) prowadzacy stru- mien plynu, usytuowany poza skrajna czescia kor- pusu (10) dyszy wtryskiwacza w stosunku do usytu- owania otworu, który jest wydrazony i ma po- wierzchnie zewnetrzna (27, 28, 33, 42a, 43a, 61a 173) oddalona od dyszy w kierunku ruchu czlonu zaworowego (13). Fig. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest dysza wtryskiwacza do wtryskiwania paliwa do silnika spalinowego spalania wewnętrznego. W niniejszym opisie pod terminem silnik spalinowy spalania wewnętrznego należy rozumieć silniki o skokowym cyklu spalania, takie jak silniki tłokowe lub rotacyjne w cyklu dwu- lub czterosuwowym.

Parametry rozpylonego paliwa doprowadzonego z wtryskiwacza do komory spalania silnika spalinowego wewnętrznego, na przykład wtryśniętego bezpośrednio do komory spalania, mają zasadniczy wpływ na sterowanie spalaniem paliwa, co z kolei wpływa na stabilność pracy silnika, jego sprawność paliwową oraz skład gazów wydechowych. Wpływ ten optymalizuje się, zwłaszcza w silnikach z zapłonem iskrowym, sterując odpowiednio parametrami wtryskiwanego paliwa wylatującego z wtryskiwacza, a mianowicie zmniejszając wymiary kropelek paliwa (w przypadku paliw stałych), regulując geometrię rozpylania oraz, w przypadku silników z bezpośrednim wtryskiem paliwa, regulując wprowadzanie paliwa do komo175 378 ry spalania. Ponadto pożądane jest, co najmniej w przypadku małych natężeń przepływu paliwa, wytwarzanie stosunkowo zwartej i równomiernie rozłożonej zapalnej chmury par paliwa w sąsiedztwie świecy zapłonowej silnika.

Niektóre znane dysze wtryskiwaczy, stosowane do doprowadzania paliwa bezpośrednio do komory spalania silnika, są urządzeniami typu otwartych na zewnątrz zaworów grzybkowych, dostarczającymi paliwo w postaci rozpylonej strugi o kształcie cylindrycznym lub rozbieżnego stożka. Kształt rozpylonej strugi paliwa zależy od wielu czynników, w tym od geometrii otworu i zaworu tworzącego dyszę, a zwłaszcza od powierzchni otworu i członu zaworowego w bezpośrednim sąsiedztwie gniazda zaworu, w tym miejscu, w którym grzybek zaworu zamyka szczelnie otwór podczas zamykania dyszy. Po wyborze geometrii dyszy w sposób zapewniający jej wymagane parametry a tym samym proces spalania, istotne znaczenie ma zachowanie tej geometrii, ponieważ w przeciwnym przypadku pogarszają się parametry silnika, zwłaszcza przy małych natężeniach przepływu paliwa.

Osadzanie się łub nawarstwianie stałych produktów spalania lub innych substancji na powierzchniach dyszy, po których płynie paliwo, może wpływać na geometrię strumienia przepływu paliwa przez otwartą dyszę i dlatego może wpływać na prawidłowe rozprowadzenie paliwa, a tym samym na proces spalania w silniku. Główną przyczyną nawarstwiania się na tych powierzchniach jest przywieranie do nich cząstek węgla lub innych cząstek pochodzących ze spalania paliwa, w tym produktów niezupełnego spalania paliwa osadzających się na tych powierzchniach pomiędzy cyklami wtrysku. Sposoby zmniejszania lub regulowania takich narostów są znane z australijskich opisów patentowych nr 36205/89 i 71474/91.

Wiadomo, że cylindryczny strumień lub pióropusz paliwa wypływający z dyszy początkowo porusza się po drodze wynikającej w przybliżeniu z kierunku i prędkości paliwa na wylocie. Wiadomo również, że w miarę oddalania się strumienia rozpylonego paliwa od końca dyszy wtryskiwacza, w strefie wyznaczonej przez ten strumień bezpośrednio za dyszą, powstaje ciśnienie, które jest niższe od ciśnienia na zewnątrz strumienia rozpylonego paliwa, co powoduje ściskanie strumienia paliwa do środka. Zjawisko to określa się mianem przewężania.

Stwierdzono, że zakłócenia strumienia paliwa wypływającego z dyszy wtryskiwacza mogą znacznie wpływać na kształt rozpylonego strumienia lub pióropusza paliwa, zwłaszcza podczas i w trakcie przewężania. Oddziaływania te mogą powodować nieprzewidywalne odchylanie i/lub rozpylanie paliwa, a to z kolei może negatywnie wpływać na proces spalania, a tym samym przyczyniać się do wzrostu zużycia paliwa, niepożądanego wzrostu emisji gazów wydechowych, a także niestabilności pracy silnika, zwłaszcza podczas pracy przy niskich obciążeniach.

Zakłócenia, które mogą spowodować wzrost takich niepożądanych oddziaływań, to obecność nieregularnych osadów na powierzchniach wyznaczających wylot z dyszy rozpylacza, takich jak węgiel i inne osady związane ze spalaniem, mimośrodowość elementów grzybka zaworu i gniazda dyszy oraz, lub, za duża szczelina pomiędzy wrzecionem zaworu a otworem, w którym porusza się ono osiowo podczas otwierania i zamykania przez człon zaworowy wylotu z dyszy wtryskiwacza. Każdy z takich czynników jak boczne ruchy lub mimośrodowość członu zaworowego oraz osady na powierzchniach członu zaworowego lub gniazda zaworu mogą spowodować zmiany względnych natężeń przepływu strumienia paliwa w różnych sekcjach obwodu dyszy, a tym samym asymetryczne rozpylanie paliwa.

Omawiane powyżej zakłócenia podawania paliwa, takie jak na wlocie do komory spalania silnika, mają zwłaszcza duże znaczenie w silnikach pracujących na silnie rozwarstwionych mieszankach powietrza z paliwem, takich jakie uznaje się za bardzo pożądane z punktu widzenia regulacji emisji gazów wydechowych podczas pracy przy niskich obciążeniach.

Znana jest z niemieckiego opisu patentowego nr DE 3105687 dysza wtryskiwacza z otworami doprowadzającymi paliwo, w której korpusie jest umieszczony ruchomo człon zaworowy z komplementarną powierzchnią zewnętrzną, przy czym pomiędzy tą powierzchnią zewnętrzną a wewnętrzną powierzchnią korpusu jest umieszczony kanał przepływowy o zmiennej średnicy doprowadzający paliwu.

175 378

W zgłoszonym przez wnioskodawcę niniejszego zgłoszenia patentowego równoczesnym międzynarodowym zgłoszeniu patentowym nr PCT/AU93/00074, opublikowanym jako W093/16282, ujawniono dyszę wtryskiwacza z wystającym z jej główki zaworu występem o toroidalnej powierzchni zewnętrznej. Jednakże wnioskodawca stwierdził, że tego typu geometria występu może być jedną z wielu, jakie nadają się do kształtowania i kierowania wylatującym z dyszy rozpylonym strumieniem lub pióropuszem paliwa.

Ponadto wnioskodawca stwierdził, że ujawnione we wspomnianym powyżej równoczesnym zgłoszeniu patentowym występy można ulepszyć z punktu widzenia przejmowania ciepła i parametrów mechanicznych w taki sposób, żeby w większym stopniu zatrzymywały ciepło i miały lepsze parametry z punktu widzenia spalania, albo inaczej, z punktu widzenia usuwania osadzonego na nich węgla. Ponadto wnioskodawca odkrył podczas swoich badań różne sposoby osadzania tego występu, lepsze z punktu widzenia kształtowania i kierowania wypływającego z dyszy wtryskiwacza rozpylonego strumienia paliwa.

Celem wynalazku jest dysza wtryskiwacza mająca takie właśnie właściwości.

Dysza wtryskiwacza z otworami doprowadzającymi paliwo, w której korpusie jest umieszczony ruchomo człon zaworowy z komplementarną powierzchnią zewnętrzna^, przy czym pomiędzy tą powierzchnią zewnętrzną a wewnętrzną powierzchnią korpusu jest umieszczony kanał przepływowy o zmiennej średnicy doprowadzający paliwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że człon zaworowy posiada element prowadzący strumień płynu, usytuowany poza skrajną częścią korpusu dyszy wtryskiwacza w stosunku do usytuowania otworu, który jest wydrążony i ma powierzchnię zewnętrzną oddaloną od dyszy w kierunku ruchu członu zaworowego.

Korzystnie element prowadzący strumień płynu jest zamontowany na przewężonej części tworzącej szyjkę usytuowanej pomiędzy członem zaworowym a elementem prowadzącym strumień.

Korzystnie element prowadzący strumień jest sztywno osadzony za pomocą ramienia przymocowanego do korpusu dyszy.

Korzystnie zewnętrzna powierzchnia prowadząca elementu prowadzącego strumień płynu jest asymetrycznie usytuowana względem osi skośnej do wspólnej osi otworu i członu zaworowego.

Korzystnie zewnętrzna powierzchnia prowadząca elementu prowadzącego strumień płynu jest symetrycznie usytuowana względem wspólnej osi otworu i członu zaworowego.

Korzystnie element prowadzący strumień jest otwarty od strony położonej najdalej od członu zaworowego i od tej strony posiada komorę ciągnącą się ku jego przeciwległej stronie.

Korzystnie element prowadzący strumień ma kołowy przekrój poprzeczny na całej swojej długości, o stopniowo zwiększającej się średnicy od swego najdalszego końca, od strony członu zaworowego do pośredniej płaszczyzny przekroju i o stopniowo zmniejszającej się średnicy od pośredniej płaszczyzny przekroju w kierunku drugiego końca elementu prowadzącego strumień.

Korzystnie oś elementu prowadzącego strumień jest usytuowana skośnie względem osi członu zaworowego i otworu zaworu.

Korzystnie element prowadzący strumień jest osadzony na członie podstawowym trwale zamontowanym na członie zaworu.

Zastosowanie elementu prowadzącego strumień do kształtowania i prowadzenia rozpylonego strumienia cieczy, wytworzonego podczas wypływu cieczy z dyszy wtryskiwacza, znacznie przyczynia się do lepszego sterowania procesem spalania, a tym samym do lepszego sterowania emisją gazów wydechowych i sprawnością paliwową silnika. Element prowadzący strumień stabilizuje rozpylony strumień cieczy za pomocą swojej powierzchni prowadzącej, która prowadzi go wzdłuż dyszy. Zmniejsza to boczne odchylenia strumienia cieczy podczas wtrysku.

Przywieranie rozpylonego strumienia cieczy do powierzchni prowadzącej elementu prowadzącego strumień wynika głównie z naturalnego, skierowanego do wewnątrz przewężenia pióropusza na bliskiej odległości po wylocie rozpylonego strumienia cieczy z dyszy wtryskiwacza, częściowo wskutek zjawiska znanego pod nazwą efektu Coandy. W przypadku

175 378 takiego przywarcia, rozpylony strumień cieczy będzie trzymał się w pobliżu i będzie prowadzony przez powierzchnię prowadzącą elementu prowadzącego strumień. Zatem rozpylony strumień cieczy będzie poruszał się po drodze odpowiadającej w przybliżeniu sąsiedniej powierzchni elementu prowadzącego strumień, co zmniejsza możliwość jego bocznego przemieszczania się i/lub zakłócania jego biegu.

Ocenia się, że prowadzenie rozpylonego strumienia cieczy przez powierzchnię prowadzącą elementu prowadzącego strumień przyczyni się do uporządkowania kierunku przepływu rozpylonego strumienia cieczy do komory spalania silnika, eliminując inne, wspomniane wcześniej oddziaływania, które mogłyby spowodować nieregularności lub odchyłki rozpylonego strumienia cieczy lub jego części. Prowadzenie rozpylonego strumienia cieczy może również pomóc w korygowaniu różnic lub zakłóceń w jego przepływie, spowodowanych zmianami produkcyjnymi, w tym zmianami tolerancji w różnych egzemplarzach silników.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia częściowy przekrój poprzeczny zaworu wtryskiwacza paliwa z wystającym z niego elementem prowadzącym strumień według wynalazku w pierwszym przykładzie wykonania; fig. 2 - częściowy przekrój poprzeczny, podobny do pokazanego na fig. 1, z innym typem elementu prowadzącego strumień; fig. 3 - częściowy przekrój poprzeczny zaworu wtryskiwacza paliwa z wystającym z niego kolejnym, alternatywnym typem elementu prowadzącego strumień; fig. 4 - częściowy przekrój poprzeczny, podobny do pokazanego na fig. 3, z innym typem elementu prowadzącego strumień; fig. 5 - częściowy' przekrój poprzeczny zaworu wtryskiwacza paliwa z wystającym z niego wieloczęściowym elementem prowadzącym strumień; fig. 6 - częściowy przekrój poprzeczny zaworu wtryskiwacza paliwa z elementem prowadzącym strumień osadzonym w jej korpusie wtryskowym; oraz fig. 7 - częściowy przekrój poprzeczny dyszy wtryskiwacza paliwa z elementem prowadzącym strumień, osadzonym na jej korpusie wtryskowym, w taki sposób, że kieruje paliwo ku świecy zapłonowej.

Jak widać na fig. 1, korpus 10 dyszy wtryskiwacza paliwa ma kształt zbliżony do cylindra z czopową częścią 11, skonstruowaną w taki sposób, że wchodzi do otworu we współpracującej z nią części całego zespołu wtryskiwacza paliwa. Człon zaworowy 13, o konstrukcji umożliwiającej mu współpracę z korpusem 10 dyszy ma główkę 14 i trzon 15. Trzon 15 ma część prowadzącą 18, która ślizga się w kierunku osiowym w otworze 12 korpusu 10. Trzon 15 jest wydrążony, co umożliwia przepływ przez niego paliwa, a w jego ściance znajdują się otworki 16, którymi paliwo płynie z jego środka do otworu 12.

Grzybek 14 zaworu ma kształt części kuli i wchodzi w otwór 17 znajdujący się w końcu korpusu 10, który łączy się z otworem 12. Ścianka otworu 17 ma kształt stożka ściętego i jest sprzęgana z grzybkiem 14 zaworu wzdłuż gniazda 20, kiedy zawór 13 znajduje się w położeniu zamkniętym. Element 30 prowadzący strumień stanowi integralną część grzybka 14 zaworu 13 i jest z nim połączony szyjką 31 o stosunkowo mniejszym polu powierzchni przekroju poprzecznego w porównaniu z główną częścią elementu 30 prowadzącego strumień, co ogranicza przepływ ciepła z elementu 30 prowadzącego strumień do zaworu 13 i korpusu wtryskiwacza, a tym samym przyczynia się, jak to już wspomniano wcześniej, do podniesienia temperatury elementu 30 prowadzącego strumień.

Element 30 prowadzący strumień składa się z dwóch części, 36 i 37, obu w kształcie stożka ściętego, przy czym część krótsza 36 jest połączona z szyjką 31. Wewnątrz występu prowadzącego 30 znajduje się cylindryczna komora 30b, która dodatkowo ogranicza przepływ ciepła z elementu 30, prowadzącego strumień, do dyszy. W związku z tym, pole przenikania ciepła elementu 30 prowadzącego strumień jest znacznie mniejsze od tego, jakie byłoby w przypadku gdyby element 30 prowadzący strumień miał konstrukcję litą. Zatem konstrukcja tego typu stanowi element ograniczający przepływ ciepła do dyszy wtryskiwacza w sąsiedztwie punktu 30a i poprawiający zatrzymywanie ciepła w elemencie 30 prowadzącym strumień.

Należy zauważyć, że komora 30b nie musi być cylindryczna, ponieważ można zastosować każdy kształt geometryczny komory 30b, który zmniejsza drogę przepływu ciepła. Dodatkową korzyścią wynikającą z istnienia komory 30b jest zmniejszanie momentu, a tym sa6

175 378 mym prędkości, z jaką człon zaworowy 13 uderza podczas zamykania, co poprawia sterowanie wtryskiem i zmniejsza hałas.

Średnicę połączenia 32 pomiędzy obu częściami 36 i 37 elementu 30 prowadzącego strumień dobiera się w taki sposób, że strumień rozpylonego paliwa wypływający z otworu 17, po jego otwarciu, płynie po drodze wyznaczonej przez zewnętrzną powierzchnię 33 elementu 30 prowadzącego strumień. Średnicę łącznika 32, wspomagającą przywieranie wewnętrznej warstwy przyściennej wypływającego rozpylonego strumienia do zewnętrznej powierzchni 33 elementu 30 prowadzącego strumień w taki sposób, żeby poruszał się on po drodze zbliżonej do powierzchni 33, wyznacza się w większości przypadków doświadczalnie. Kształt zewnętrznej powierzchni 33 można dobrać specjalnie w taki sposób, żeby kierowała paliwo w odpowiednią, stronę, a nie współosiowo z dyszą wtryskiwacza.

Jeżeli kształt otworu l7 i grzybka 14 zaworu powoduje powstanie rozpylonego strumienia paliwa odchylającego się na zewnątrz od czołowego końca dyszy, to może okazać się, że średnica elementu 30 prowadzącego strumień na połączeniu 32 powinna być większa od średnicy grzybka 14 zaworu. Jednakże średnica połączenia 32 nie powinna być taka, żeby połączenie 32 wchodziło do lub przechodziło przez rozpylony strumień paliwa wylatujący z dyszy, ponieważ mogłoby to doprowadzić do przerwania i/lub odchylenia na zewnątrz pióropusza paliwa, co stoi w sprzeczności z celem wynalazku. Ponadto średnica elementu 30 prowadzącego strumień w pobliżu dyszy może być mniejsza od grzybka 14 zaworu, ponieważ wypływający rozpylony strumień paliwa w naturalny sposób zwęża się po wylocie z dyszy, jak już wspomniano wcześniej, w związku z czym przywiera do zewnętrznej powierzchni 33elementu 30 prowadzącego strumień. Ponadto, odległość osiową pomiędzy końcową powierzchnią grzybka 14 zaworu a początkiem zewnętrznej powierzchni 33 połączenia 32 elementu 30 prowadzącego strumień dobiera się w taki sposób, żeby ułatwić przywieranie wytryskującego strumienia rozpylonego paliwa do zewnętrznej powierzchni 33.

Jak wiadomo fachowcom z tej dziedziny techniki, na wymiary elementu 30 prowadzącego strumień ma wpływ wiele czynników, a między innymi wymiary dyszy wtryskiwacza, właściwości wtryskiwanej cieczy lub paliwa oraz prędkość i kierunek wypływu z dyszy. Poniżej podano, ale wyłącznie tytułem przykładu, typowe wymiary elementu 30 prowadzącego strumień pokazanego na fig. 1:

- średnica kuli wyznaczającej wypukłą.powierzchnię zaworu 5,5 m

- kąt rozwartości gniazda zaworu 80°

- średnica końcówki elementu prowadzącego strumień 2,5 mm

- kąt rozwartości dolnej części elementu prowadzącego strumień 40°

- kąt rozwartości górnej części elementu prowadzącego strumień 85°

- długość elementu prowadzącego strumień 8,2 imn

Na figurze 2 przedstawiono alternatywną postać dyszy wtryskiwacza i elementu prowadzącego strumień, w którym powierzchnia prowadząca 27 elementu 26 prowadzącego strumień nie ma kształtu stożka ściętego, ale ma kształt zbieżny zakrzywiony w kierunku osi wzdłużnej. W górnej części 29 powierzchnia prowadząca 27 nie ma kształtu zbieżnego, ale przechodzi płynnie w dolną część 28 oddaloną.od grzybka 23 zaworu o kształcie zbieżnym.

Należy zauważyć, że ze względu na to, iż powierzchnia grzybka 23 zaworu oraz powierzchnia współpracującego z nim otworu 25 są w zasadzie współosiowe i kończą się na końcu wylotowym dyszy w zasadzie we wspólnej płaszczyźnie poprzecznej, wytryskujący stamtąd rozpylony strumień lub pióropusz paliwa początkowo płynie wzdłuż drogi wyznaczonej przez zbiegającą się część 28 powierzchni 27 ku dolnemu końcowi elementu 26 prowadzącego strumień. Ponadto, jak już wspomniano wcześniej, na występie 26 mogą znajdować się liczne łukowe podłużne rowki 41. Liczba i geometria rowków 41 mogą być dowolne.

Jak widać na fig. 3 i 4, z członu zaworowego 13 dyszy mogą wystawać człony 42 lub 43 prowadzące strumień w kształcie, odpowiednio, prostopadłościanu o przekroju trójkątnym i prostokątnym. Należy zauważyć, że elementy 42, 43 prowadzące strumień mają stałą powierzchnię zewnętrzną 42a, 43a w kształcie prostopadłościanu w kierunku osiowym zaworu 13. Ponadto, na fig. 3 i 4 pokazano elementy 42, 43 prowadzące strumień w kształcie ele175 378 mentów symetrycznych względem osi zaworu 13, ale nie ma to zasadniczego znaczenia czy będą to elementy symetryczne czy współosiowe.

Na figurze 5 pokazano konstrukcję, w której element 35 prowadzący strumień ma kształt czopu 38 wystającego centralnie z powierzchni końcowej 48 grzybka 39 zaworu w kierunku wylotowym, kończącego się kołnierzem 47 i posiadającego ruchomy toroidalny pierścień 50 usytuowany na czopie 38 pomiędzy grzybkiem 39 zaworu a kołnierzem 47. Zewnętrzna powierzchnia 50a toroidalnego pierścienia 50 stanowi powierzchnię prowadzącą strumień, do której przywiera strumień rozpylonego paliwa i który jest prowadzony, jak juz wspomniano wcześniej, po z góry wyznaczonej drodze.

Toroidalny pierścień 50 ma pewien stopień swobody ruchu w kierunku osiowym czopa 38, w związku z czym może poruszać się w odpowiedzi na ruchy grzybka 39 zaworu, otwierając i zamykając współpracujący z nim otwór dyszy wtryskiwacza. Z chwilą powstania tego ruchu, pierścień 50 uderza albo w kołnierz 47 albo w powierzchnię końcową 48 grzybka 39 zaworu. Uderzenie pierścienia 50 wprawia w wibracje cały element 35 prowadzący strumień, co wystarcza do wspomagania odrywania osadzonego na nim węgla.

Przedstawiony na fig. 5 przykład wykonania można zmodyfikować stosując wydrążony czop 38 i/lub kołnierz 47, co maksymalizuje zatrzymywanie ciepła w cały elemencie 35 prowadzącym strumień. Można również stosować elementy ruchome tego typu o innej geometrii od toroidalnej, jak w pierścieniu 50. Ponadto pierścień 50, czop 38 i kołnierz 47 można wykonać z materiałów o różnych przewodnościach cieplnych lub gęstościach, zmieniając w ten sposób ich właściwości z punktu widzenia zatrzymywania ciepła lub właściwości wibracyjne elementu 35 prowadzącego strumień.

W przypadku wszystkich opisanych powyżej przykładów wykonania, elementy prowadzące strumień można wytwarzać z materiału o słabej przewodności cieplnej, a zwłaszcza z materiału o mniejszej przewodności cieplnej niż stosowana zazwyczaj do wyrobu zaworów w dyszach wtryskiwaczy paliwa stal nierdzewna.

Na figurze 6 przedstawiono konstrukcję, w której element 61 prowadzący strumień usytuowano na końcu ramienia 60 wystającego z końcowej powierzchni 70 czopa 11, pokazanego na fig. 1. Ramię 60 konstruuje się w taki sposób, żeby nie przeszkadzało wypływowi rozpylonego paliwa z otworu 17, ale też i w taki sposób, żeby zapewnić to, aby strumień rozpylonego paliwa wytryskujący z dyszy po jej otwarciu popłynął po drodze wyznaczonej przez zewnętrzną powierzchnię 61a elementu 61 prowadzącego strumień. W razie potrzeby ramię 60 można wykonać z materiału o wyższej przewodności cieplnej niż materiał czopa 11, co przyczyni się do ułatwienia przepływu ciepła do elementu 61 prowadzącego strumień oraz do zatrzymywania w nim ciepła.

Na figurze 7 widać, że na spływowym końcu łukowego ramienia 160 osadzono element 161 prowadzący strumień, z osią tworzącą pewien kąt z centralną osią członu zaworowego 113 i powierzchnią prowadzącą 173. Podczas pracy, wypływający z otworu 117 rozpylony strumień lub pióropusz paliwa jest prowadzony w kierunku świecy zapłonowej 180 wzdłuż powierzchni prowadzącej 173.

Rozumie się samo przez się, ze elementy prowadzące strumień 61, 161, opisane i pokazane na fig. 6 lub 7, można mocować zarówno na członie zaworowym, jak i na samym korpusie dyszy, na świecy zapłonowej, w ściance cylindra, albo, w istocie rzeczy w każdym, odpowiednim do tego celu miejscu głowicy. Zgodnie z wynalazkiem usytuowanie elementu prowadzącego strumień jest dowolne. Ponadto, element 61, 161 prowadzący strumień nie musi być symetryczny w jakikolwiek sposób, oraz, jak już wspomniano wcześniej, może znajdować cię w nim wydrążona część.

Reasumując, element prowadzący strumień można stosować w dyszy wtryskiwacza paliwa stosowanej w silnikach spalinowych spalania wewnętrznego, a zwłaszcza w dyszach wtryskiwaczy paliwa doprowadzających paliwo bezpośrednio do komory spalania silnika, a zwłaszcza tam, gdzie paliwo płynie łącznie z gazem takim jak powietrze. W związku z tym, korzystnie, element prowadzący strumień można umieszczać w określonych miejscach w komorze spalania silnika. Tam, gdzie pożądane jest prowadzenie rozpylonego paliwa w konkretnym kierunku wewnątrz komory spalania silnika spalinowego spalania wewnętrznego, na

175 378 przykład w kierunku instalacji zapłonowych, takich jak świeca zapłonowa, może być pożądane montowanie elementu prowadzącego strumień w dowolnym miejscu poza członem zaworowym. W związku z tym, element prowadzący strumień nie musi być występem ani częścią zainstalowaną na jednym końcu członu zaworowego. Przykładowo, element prowadzący strumień może wybiegać z głowicy cylindra, ścianki cylindra, świecy zapłonowej lub z dowolnej innej, odpowiedniej do tego celu powierzchni.

Typowo, powierzchnia prowadząca elementu prowadzącego strumień może być powierzchnią zewnętrzną, a element prowadzący strumień może być wydrążony, ale w innych zastosowaniach może okazać się, że bardziej odpowiednia jest wewnętrzna powierzchnia prowadząca.

W przypadku elementu prowadzącego strumień przymocowanego do członu zaworowego lub do korpusu dyszy wtryskiwacza, element prowadzący strumień może być ukształtowany w taki sposób, żeby był częściowo wydrążony w celu zapewnienia lepszych właściwości z punktu widzenia zatrzymywania ciepła, ze względu na zmniejszoną drogę przewodzenia, jaką ciepło może przepływać do członu zaworowego i/lub dyszy. Zatem element prowadzący strumień skuteczniej utrzymuje wysokie temperatury, a tym samym umożliwia zmniejszenie znaczenia problemów wynikających z osadzania się węgla na powierzchniach dyszy i/lub członu zaworowego. Ponadto, w przypadku elementu prowadzącego strumień związanego z ruchomym elementem członu zaworowego, skutkiem mniejszej wagi jest szybciej reagujący mechanizm zaworu. Dodatkowo, wydrążona konstrukcja elementu prowadzącego strumień może wchodzić do samego członu zaworowego, co zmniejsza moment udarowy podczas otwierania się i zamykania zaworu. Tam zwłaszcza, gdzie element prowadzący strumień ma przewężoną część wystającą z grzybka zaworu, wydrążona część może również służyć do wytwarzania ograniczonej ścieżki przewodzenia ciepła do członu zaworowego, a tym samym do dyszy.

Element prowadzący strumień może mieć różnorodne kształty geometryczne, zarówno jeżeli chodzi o przekrój poprzeczny jak i długość, w tym może mieć asymetryczne przekroje poprzeczne lub przekrój poprzeczny o stałej geometrii ale zmiennych polach powierzchni. Ponadto na elemencie prowadzącym strumień mogą być wewnętrzne lub zewnętrzne rowki, które mogą pomagać kształtować odpowiednią geometrię rozpylonego strumienia. Rowki te mogą również zapewniać elementowi prowadzącemu strumień zwiększone pole powierzchni, co może być korzystne do jego lepszego ogrzewania. Ponadto element prowadzący strumień nie musi być współosiowy z członem zaworowym ani z kierunkiem jego ruchu, ani też nie musi być symetryczny wokół jakiejkolwiek osi.

Ponadto na elemencie prowadzącym strumień może znajdować się część ruchoma względem jego pozostałych części. Przykładowo, ruchoma część może być przymocowana do elementu prowadzącego strumień, który jest połączony z członem zaworowym. Część ruchoma może mieć postać kołnierza, osadzonego w sposób ruchomy na czopie przymocowanym do członu zaworowego poruszającego się w reakcji na ruch członu zaworowego. Ruch ruchomej części można ograniczyć za pomocą powierzchni zderzakowych, o które uderza ruchoma część powodując wibracje elementu prowadzącego strumień, które z kolei powodują odłączanie się osadzonego na nim węgla. Powierzchnia prowadząca rozpylony strumień powietrza znajduje się albo całkowicie albo częściowo na ruchomej części.

W każdej z tych pozycji element prowadzący strumień kształtuje się i umieszcza w taki sposób, żeby strumień rozpylonej cieczy, wypływający z dyszy po jej otwarciu, przywierał do części powierzchni prowadzącej elementu prowadzącego strumień sąsiadującej z członem zaworowym, a następnie płynął wzdłuż drogi co najmniej częściowo wyznaczonej przez kształt lub postać powierzchni prowadzącej strumień. Ponadto, element prowadzący strumień można zastosować w zaworach typu grzybkowego lub czopikowego i można go mocować do elementu zaworowego każdego z tych typów zaworów.

Odstęp elementu prowadzącego strumień podczas jego wychodzenia z członu zaworowego można uzyskać formując przewężoną część pomiędzy członem zaworowym a sąsiednim końcem elementu prowadzącego strumień, co zmniejsza pole powierzchni przekroju poprzecznego, którym może wypływać ciepło z elementu prowadzącego strumień do członu

175 378 zaworowego, a tym samym być rozpraszane przez dyszę wtryskiwacza do cylindra silnika lub do głowicy. Przewężenie to przyczynia się do zatrzymania ciepła w elemencie prowadzącym strumień w celu zapewnienia temu elementowi temperatury dostatecznie wysokiej do spalenia węgla lub innych cząstek, które gromadzą się lub osadzają na jego powierzchni. Równocześnie, tam gdzie element prowadzący strumień wystaje z korpusu dyszy wtryskiwacza lub z innej części komory spalania, a nie z członu zaworowego, opisany powyżej efekt zatrzymywania ciepła można uzyskać stosując przewężoną lub wąską część.

Niniejszy wynalazek można stosować w grzybkowych dyszach wtryskiwaczy paliwa wszelkich typów, gdzie wylatujące z nich paliwo ma postać pióropusza, w tym we wtryski waczach wtryskujących samo paliwo oraz wtryskujących mieszankę paliwa z gazem, na przykład z powietrzem. Przykłady konkretnych konstrukcji dysz, w których można zastosować wynalazek, ujawniono w złożonym przez wnioskodawcę niniejszego zgłoszenia opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5090625 i międzynarodowym zgłoszeniu patentowym W091/11609, na które powołano się w niniejszym dokumencie tytułem referencji. Ujawnione tu dysze wtryskiwaczy można również stosować do wtryskiwania innych płynów oprócz paliwa z podobnym, korzystnym skutkiem prowadzenia rozpylonego strumienia cieczy. Ponadto dyszę wtryskiwacza według wynalazku można z równym powodzeniem stosować w zaworach typu czopikowego.

Niniejszy opis nie ogranicza w żaden sposób wynalazku i fachowcy z tej dziedziny techniki mogą opracować inne odmiany przykładów wykonania mieszczących się w jego zakresie. Rozumie się samo przez się, że niniejszy wynalazek można zastosować do dysz wtryskiwaczy doprowadzających paliwo bezpośrednio do komory spalania albo do silnikowej instalacji doprowadzającej powietrze, przy czym można go z równym powodzeniem stosować zarówno w silnikach dwu- jak i czterosuwowych. Ponadto tego typu dysze wtryskiwaczy można stosować w dziedzinach innych niż doprowadzanie paliwa do silników spalinowych spalania wewnętrznego.

175 378

Fig 3

Fig 4

175 378

Fig 5.

175 378

Fig 6.

175 378

160

173

175 378

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Dysza wtryskiwacza z otworami doprowadzającymi paliwo, w której korpusie jest umieszczony ruchomo człon zaworowy z komplementarną powierzchnią, zewnętrzną, przy czym pomiędzy tą powierzchnią zewnętrzną, a wewnętrzną powierzchnią korpusu jest umieszczony kanał przepływowy o zmiennej średnicy doprowadzający paliwo, znamienna tym, że człon zaworowy (13) posiada element (26, 30, 35, 42, 43, 61, 161) prowadzący strumień płynu, usytuowany poza skrajną częścią korpusu (10) dyszy wtryskiwacza w stosunku do usytuowania otworu, który jest wydrążony i ma powierzchnię zewnętrzną (27, 28, 33, 42a, 43a, 61a, 173) oddaloną od dyszy w kierunku ruchu członu zaworowego (13).
2. 2. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że element (26, 30, 42, 43) prowadzący strumień płynu jest zamontowany na przewężonej części tworzącej szyjkę (31) usytuowanej pomiędzy członem zaworowym (13) a elementem (26,30, 42, 43) prowadzącym strumień.
3. 3. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że element (61,161) prowadzący strumień jest sztywno osadzony za pomocą ramienia (60, 160) przymocowanego do korpusu (10) dyszy.
4. 4. Dysza według zastrz. 3, znamienna tym, że zewnętrzna powierzchnia prowadząca (173) elementu (161) prowadzącego strumień płynu jest asymetrycznie usytuowana względem wspólnej osi otworu i członu zaworowego (13).
5. 5. Dysza według zastrz. 3, znamienna tym, że zewnętrzna powierzchnia prowadząca (61a) elementu (61) prowadzącego strumień płynu jest symetrycznie usytuowana względem osi skośnej do wspólnej osi otworu i członu zaworowego (13).
6. 6. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że element (30) prowadzący strumień jest otwarty od strony położonej najdalej od członu zaworowego (13) i od tej strony posiada komorę (30b) ciągnącą się ku jego przeciwległej stronie.
7. 7. Dysza według zastrz. 6, znamienna tym, że element (30) prowadzący strumień ma kołowy przekrój poprzeczny na całej swojej długości, o stopniowo zwiększającej się średnicy od swojego najdalszego końca, od strony członu zaworowego (13) do pośredniej płaszczyzny przekroju (32) i o stopniowo zmniejszającej się średnicy od pośredniej płaszczyzny przekroju (32)w kierunku drugiego końca elementu (30) prowadzącego strumień.
8. 8. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że oś elementu (161) prowadzącego strumień jest usytuowana skośnie względem osi członu zaworowego i otworu (17) zaworu.
9. 9. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że element prowadzący strumień jest osadzony na członie podstawowym (38) trwale zamontowanym na członie zaworu (13).