PL183912B1 - Wtryskiwacz paliwa do silnika spalinowego wewnętrznego spalania - Google Patents

Abstract

1 . Wtryskiwacz paliwa do silnika spalinowego wewnetrznego spalania, zwlaszcza do dwusuwowego silnika wodzikowego, majacy zewnetrzna obu- dowe z kolnierzem mocujacym przy jej tylnym koncu i rozpylacz wtryskiwa- cza wystajacy z obudowy na jej przednim koncu oraz kanal paliwowy rozciagajacy sie centralnie poprzez wtryskiwacz, który to kanal paliwowy rozciaga sie od kolnierza mocujacego poprzez co najmniej jeden element do- ciskowy, centralny przewód paliwowy, trzpien i prowadnice trzpienia i kon- czy sie w rozpylaczu, przy czym prowadnica trzpienia ma centralny otwór, którego cylindryczna powierzchnia wewnetrzna o przekroju kolowym stano- wi powierzchnie prowadzaca dla trzpienia, a przewód paliwowy m a przednia sekcje rozciagajaca sie dalej niz na polowe dlugosci w glab centralnego otwo- ru prowadnicy trzpienia, ma mniejsza srednice zewnetrzna niz srednica zew- netrzna tylnej sekcji, ma w miejscu przejscia pomiedzy dwiema sekcjami pierscieniowa powierzchnie skierowana osiowo w strone rozpylacza oraz ma tylna prowadnice sprezyny dla wstepnie napietej sprezyny zamykajacej, trzpien zas ma centralny otwór otwarty ku tylowi, w który jest wprowadzona przednia sekcja przewodu paliwowego i przednia sekcje trzpienia z iglica zaworu, która wspólpracuje z nieruchoma powierzchnia gniazda w otworze prowadnicy trzpienia w celu otwierania i zamykania wtryskiwacza, oraz prze- dnia prowadnice sprezyny dla sprezyny zamykajacej, z tym, ze prowadnica sprezyny jest umieszczona w tylnej sekcji trzpienia wystajacej z otworu pro- wadnicy trzpienia, sprezyna zamykajaca zas naciska na trzpien w przód w kie- runku zamykania, przy czym na tylnym koncu trzpienia znajduje sie pierscieniowa powierzchnia koncowa, która opiera sie o pierscieniowa po- wierzchnie przewodu paliwowego przy ruchu trzpienia do tylu podczas otwierania, przy czym prowadnica trzpienia jest dociskana ku przodowi w obudowie wtryskiwacza przez co najmniej jedna tulejke dociskowa opie- rajaca sie o pierscieniowa powierzchnie skierowana ku tylowi na prowadnicy trzpienia i rozciagajaca sie do tylu poza sprezyne zamykajaca, z tym, ze ele- ment dociskowy jest dociskany ku przodowi przez kolnierz mocujacy pod- czas montazu wtryskiwacza z równoczesnym sciskaniem sprezyny zamykajacej, znamienny tym, ze zewnetrzna srednica tylnej ................... PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wtryskiwacz paliwa do silnika spalinowego wewnętrznego spalania, zwłaszcza do dwusuwowego silnika wodzikowego, mający zewnętrzną obudowę z kołnierzem mocującym przyjej tylnym końcu i rozpylacz wtryskiwacza wystający z obudowy na jej przednim końcu oraz kanał paliwowy rozciągający się centralnie poprzez wtryskiwacz, który to kanał paliwowy rozciąga się od kołnierza mocującego poprzez co najmniej jeden element dociskowy, centralny przewód paliwowy, trzpień i prowadnicę trzpienia i kończy się w rozpylaczu, przy czym prowadnica trzpienia ma centralny otwór, którego cylindryczna powierzchnia wewnętrzna o przekroju kołowym stanowi powierzchnię prowadzącą dla trzpienia, przewód paliwowy ma przednią sekcję rozciągającą się dalej niż na połowę długości w głąb centralnego otworu prowadnicy trzpienia, ma mniejszą średnicę zewnętrzną niż średnica zewnętrzna tylnej sekcji, ma w miejscu przejścia pomiędzy dwiema sekcjami pierścieniową powierzchnię skierowaną osiowo w stronę rozpylacza oraz ma tylnąprowadnicę sprężyny dla wstępnie napiętej sprężyny zamykającej, trzpień ma centralny otwór otwarty ku tyłowi, w który wprowadzona jest przednia sekcja przewodu paliwowego i przednią sekcję trzpienia z iglicą zaworu, która współpracuje z nieruchomąpowierzcłmiągniazda w otworze prowadnicy trzpienia w celu otwierania i zamykania wtryskiwacza, oraz przednią prowadnicę sprężyny dla sprężyny zamykającej, z tym, że prowadnica sprężyny jest umieszczona w tylnej sekcji trzpienia wystającej z otworu prowadnicy trzpienia, sprężyna zamykająca zaś naciska na trzpień w przód w kierunku zamyka4

183 912 nia, przy czym na tylnym końcu trzpienia znajduje się pierścieniowa powierzchnia końcowa, która opiera się o pierścieniową powierzchnię przewodu paliwowego przy ruchu trzpienia do tyłu podczas otwierania, przy czym prowadnica trzpienia jest dociskana ku przodowi w obudowie wtryskiwacza przez co najmniej jedną tulejkę dociskową opierającą się o pierścieniową powierzchnię skierowaną, ku tyłowi na prowadnicy trzpienia i rozciągającą się do tyłu poza sprężynę zamykającą, z tym, że element dociskowy jest dociskany ku przodowi przez kołnierz mocujący podczas montażu wtryskiwacza z równoczesnym ściskaniem sprężyny zamykającej.

Tego rodzaju wtryskiwacz jest znany z DK-B-155757, w którym opisano wtryskiwacz do wtryskiwania łatwopalnego oleju dodatkowego i paliwa gazowego. Tuleja dociskowa działa tu jako prowadnica zewnętrznego suwaka zaworu do otwierania i zamykania dopływu gazu. Na swym tylnym końcu przewód paliwowy działa jako obudowa zaworu dla zaworu odpowietrzającego, a zatem rozciąga się integralnie wzdłuż głównej części wtryskiwacza na jego długości. Trzpień służący do otwierania i zamykania dopływu oleju dodatkowego skonstruowany jest ze względnie dużym luzem pomiędzy zarówno przewodem paliwowym od wewnątrz, jak i otworem prowadnicy trzpienia od zewnątrz, aby zapobiec zakleszczeniu lub nierównomiernemu zużywaniu się trzpienia, z powodu niedokładności ustawienia pomiędzy wydłużonym przewodem paliwowym a otworem prowadnicy trzpienia.

DK-B-167502 (EP-A 0606371) ujawnia wtryskiwacz paliwa, w którym sprężyna zamykająca wchodzi w centralne wgłębienie w prowadnicy trzpienia, a centralny przewód paliwowy utworzony jest jako całość z tylnym odcinkiem prowadnicy trzpienia. Również w tym przypadku wymagany jest względnie duży luz pomiędzy odpowiednio dolnym odcinkiem trzpienia, otworem w prowadnicy trzpienia i przednią sekcją przewodu paliwowego, aby skompensować tolerancje przy wytwarzaniu i wynikający z nich brak pełnej współosiowości pomiędzy przewodem paliwowym i otworem w prowadnicy trzpienia.

Z DE-A-2030445 znany jest inny wtryskiwacz o nieco odmiennej konstrukcji, w którym wydrążony trzpień o względnie cienkich ściankach przesuwa się w pierścieniowej przestrzeni pomiędzy przewodem paliwowym a otworem w prowadnicy trzpienia. Tylny koniec trzpienia ma bardzo masywnie ukształtowaną przednią prowadnicę sprężyny dla sprężyny zamykającej. Otwierający ruch trzpieniajest tu ograniczony przez to, że na swej największej średnicy tylna powierzchnia prowadnicy sprężyny uderza o występ w obudowie wtryskiwacza. Powoduje to powstanie momentu gnącego, oddziaływującego na cienką ściankę trzpienia, powodując wyginanie ścianki na zewnątrz. Aby uniknąć zakleszczenia trzpienia, wymagany jest względnie duży luz po obu stronach pomiędzy trzpieniem a powierzchnią pierścieniową z obu jej stron. Przewód paliwowy jest dwuczęściowy, przy czym powierzchnia czołowa połączenia znajduje się powyżej tylnej powierzchni prowadnicy trzpienia. Podczas montażu wtryskiwacza nie ma żadnej części, która zapewniałaby wstępne pozycjonowanie tych dwóch części przewodu paliwowego bezpośrednio przed dociśnięciem przewodów do siebie, istnieje więc ryzyko błędnego ustawienia powierzchni oporowych obu przewodów. W konsekwencji na powierzchni połączenia mogą występować przecieki, powodując zmiany objętości wtryskiwanego paliwa. Dalszą wadą wtryskiwaczajest to, że wstępne napięcie sprężyny zamykającej zależy od tego, jak daleko wciśnięty będzie element dociskowy w głąb obudowy wtryskiwacza. W konsekwencji różnice ciśnienia otwarcia będą występować w identycznych wtryskiwaczach.

Znane wtryskiwacze typu mającego wydrążony trzpień umieszczony pomiędzy centralnym przewodem paliwowym a otworem w prowadnicy trzpienia mają tę zaletę, że masa ruchomego trzpienia jest zasadniczo mniejsza niż w przypadku trzpieni pełnych, a względnie mała masa ruchomej części wtryskiwacza sprzyja szybkim ruchom zaworu. Wadą wydrążonego trzpienia jest jednak to, że przesuwa się pomiędzy dwiema powierzchniami pierścieniowymi, co pociąga za sobą ryzyko zakleszczenia trzpienia jeżeli jego ścianka ulegnie odkształceniu. Aby temu zapobiec i skompensować ten brak współosiowości, luz pomiędzy trzpieniem a przylegającymi powierzchniami pierścieniowymi jest względnie duży, co umożliwia lekkie przemieszczenie się trzpienia w kierunku poprzecznym do położenia nieco mimośrodowego, w którym luzy odpowiednio pomiędzy trzpieniem a otworem prowadnicy trzpienia i przewodem paliwo183 912 wym są większe po jednej stronie wzdłużnej osi wtryskiwacza niż po drugiej. Mimo iż przemieszczenie w kierunku poprzecznym jest bardzo małe, powoduje ono zmiany objętości paliwa wyciekającego przez luzy podczas cyklu wtrysku. Gdy trzpień ułoży się całkowicie współosiowo, objętość przeciekającego paliwa może być od 50% do 70% mniejsza niż w przemieszczonym położeniu trzpienia, a w konsekwencji podczas różnych cykli wtrysku paliwa z tym samym zaworem i przy niezmienionych parametrach wtrysku, takich jak ciśnienie zasilania i objętość dawki paliwa, występować będą zmiany objętości rzeczywiście wtryskiwanego paliwa. Występować będą również zmiany objętości paliwa w poszczególnych wtryskiwaczach, mimo iż mieć będą one jednakowe nastawy i będą zasilane paliwem w ten sam sposób.

Celem niniejszego wynalazku jest uzyskanie we wtryskiwaczu typu opisanego na wstępie lepszej powtarzalności objętości dawek wtryskiwanego paliwa i osiągnięcie bardziej dokładnego sterowania cyklem wtrysku.

Tak więc wtryskiwacz paliwa według wynalazku charakteryzuje się tym, że zewnętrzna średnica tylnej prowadnicy sprężyny przewodu paliwowego jest mniejsza niż średnica wewnętrzna tulejki dociskowej, przewód paliwowy jest osobnym elementem, stykającym się z usytuowanym za nim członem zaworowym wyłącznie za pośrednictwem powierzchni oporowej, która znajduje się na tylnej powierzchni tylnej prowadnicy sprężyny, ma pierścieniową powierzchnię otaczającą centralny kanał paliwowy i jest usytuowana poprzecznie względem wzdłużnej osi wtryskiwacza, a w przedniej sekcji trzpienia wprowadzonej w otwór prowadnicy trzpienia trzpień ma średnicę zewnętrzną mniejszą o co najwyżej 8 pm od średnicy wewnętrznej otworu prowadnicy trzpienia oraz średnicę wewnętrzną większą o co najwyżej 8 pm od zewnętrznej średnicy przedniej sekcji przewodu paliwowego.

Przy takiej konstrukcji, w której trzpień jest tylko niewiele większy niż przewód paliwowy i niewiele mniejszy niż otwór w prowadnicy zaworu, możliwość przemieszczania poprzecznego pomiędzy poszczególnymi cyklami wtryskujest w znacznym stopniu ograniczona, zazwyczaj do wartości mniejszej niż połowa wielkości przemieszczenia, jakie występowało w dotychczas stosowanych wtryskiwaczach tego typu. Ponieważ przeciekanie paliwajest zasadniczo ograniczone przez tarcie paliwa o powierzchnie walcowe, nawet niewielkie ograniczenie największego możliwego luzu pomiędzy powierzchniami zapewnia zauważalne zmniejszenie zmian wartości przecieku paliwa. Uzyskane w ten sposób bardziej jednorodne objętości dawek wtryskiwanego paliwa faworyzują bardziej dokładne spalanie przy żądanym wyzwalaniu energii, zmniejszają zużycie paliwa przez silnik i zwiększają możliwość ograniczenia powstawania niepożądanych produktów emisji szkodliwych dla środowiska, takich jak NO_X, jak również zapewniają lepszą kontrolę termicznego obciążenia części cylindra oraz osadzania się na nich pozostałości procesu spalania. Jest to szczególnie korzystne w przypadku dużych, dwusuwowych silników Diesla, które często spalają paliwo bardzo kiepskiej jakości.

Warunkiem uzyskania ścisłych pasowań pomiędzy odpowiednio trzpieniem a przewodem paliwowym i otworem prowadnicy trzpienia jest wzajemne dokładne ustawienie trzech części zaworu podczas pracy wtryskiwacza. W przeciwieństwie do wcześniej stosowanych wtryskiwaczy, nawet małe niedokładności ustawienia trzech części zaworu lub nierównomierne obciążenie trzpienia obecnie stosowanego, cienkościennego typu, prowadzić będą do nierównomiernego zużywania trzpienia i/lub jego zakleszczenia, np. w wyniku małego wygięcia ścianki trzpienia na zewnątrz. Wynalazek pozwolił na uniknięcie tego zjawiska poprzez oddzielenie przewodu paliwowego od leżącego za nim elementu zaworu tak, że przewód paliwowy zawiera tylko odcinek kanału paliwowego rozciągający się od tylnej prowadnicy sprężyny i w dół do wnętrza trzpienia. Podczas montażu części wtryskiwacza w obudowie, trzpień można wprowadzić do prowadnicy trzpienia, przewód paliwowy ze sprężyną zamykającą można zamontować na trzpieniu, tulejkę dociskową można wcisnąć i nasadzić na tylny koniec prowadnicy trzpienia, a wówczas obudowę wtryskiwacza z tymi częściami można zorientować z zachowaniem pionowej osi centralnej. Precyzyjne pasowanie pomiędzy trzpieniem, prowadnicą trzpienia i przewodem paliwowym oznacza że przy orientacji z pionową osią centralną i braku obciążenia, części ustawią się współosiowo względem siebie, po czym pozostałe części zaworu wprowadza się do wnętrza obu6

183 912 dowy i zaciska kołnierz mocujący. Gdy zmontuje się inne części, element zaworu usytuowany za przewodem paliwowym wprowadza się do tulejki dociskowej przed przemieszczeniem tego elementu do przodu, bliżej przewodu paliwowego. Zapewnia to wstępne prowadzenie elementu i zapobiega jego przemieszczeniu w kierunku poprzecznym w chwili gdy styka się z przewodem paliwowym. Podczas dalszego skręcania wtryskiwacza element zaworu ulega wciśnięciu ku dołowi, do styku ze skierowaną ku górze pierścieniową powierzchnią oporową na przewodzie paliwowym tak, że wskutek tarcia pomiędzy powierzchnią oporową i członem zaworowym, położenie przewodu paliwowego pozostaje prawidłowo ustalone, z zachowaniem odpowiedniej współosiowości względem prowadnicy trzpienia. Jest bardzo ważne dla prawidłowego ustalenia położenia przewodu paliwowego, aby powierzchnia oporowa była zasadniczo prostopadła do wzdłużnej osi wtryskiwacza, aby poprzeczne siły prowadzące nie oddziaływały na powierzchnię oporową, podczas montażu. Z tego samego powodu powinien występować luz pomiędzy tylną prowadnicą sprężyny a tulejką dociskową, aby nie było przeszkód dla prawidłowego dopasowania prowadnicy sprężyny w wyniku styku z tulejką dociskową

Korzystnie zewnętrzna średnica przedniej sekcji trzpienia jest od 2 do 4 gm mniejsza niż wewnętrzna średnica prowadnicy trzpienia, a wewnętrzna średnica tego sekcji trzpienia jest od 2 do 4 gm większa niż zewnętrzna średnica przedniej sekcji przewodu paliwowego. Przy tych ścisłych pasowaniach, zmiany objętości przeciekającego paliwa są w znacznym stopniu wyeliminowane, a luzy pomiędzy ruchomym trzpieniem i nieruchomąprowadnicątrzpienia a przewodem paliwowym są duże zaledwie na tyle, aby trzpień mógł się przemieszczać w kierunku wzdłużnym bez jakichkolwiek problemów.

Według dalszej korzystnej postaci, istnieje większa różnica średnic pomiędzy wewnętrzną powierzchniątrzpienia a zewnętrznąpowierzchniąprzewodu paliwowego na odcinku od tylnego końca trzpienia do co najmniej przedniej prowadnicy sprężyny, a korzystnie do miejsca, w którym przednia sekcja trzpienia wchodzi w otwór prowadnicy trzpienia, niż na przedniej sekcji trzpienia znajdującym się z przodu. Przykładowo w obszarze tylnej części trzpienia może być luz pomiędzy trzpieniem a przewodem paliwowym, który jest o 0,1 mm większy niż luz pomiędzy tymi dwiema częściami w przedniej sekcji trzpienia. Efekt tego jest taki, że we wzdłużnych szczelinach pierścieniowych na zewnętrznych i wewnętrznych powierzchniach trzpienia na obszarze wzdłuż przedniej sekcji trzpienia uzyskuje się w przybliżeniu taki sam spadek ciśnienia na szczelinach. W rezultacie ścianka trzpienia w przedniej sekcji trzpienia nie musi wytrzymywać jakiejkolwiek różnicy ciśnień działającej w kierunku promieniowym, a to umożliwia wykonanie trzpienia o bardzo małej grubości ścianek w przedniej sekcji trzpienia.

Wynalazek dostarcza także wielu różnych środków w celu zmniejszenia masy trzpienia. Możliwe jest ukształtowanie przedniej prowadnicy sprężyny trzpienia ze stożkową powierzchnią przedniąi najmniejszą grubością na jej największej średnicy. Korzystnie przednia sekcja trzpienia może ponadto mieć ściankę o mniejszej grubości niż przednia sekcja przewodu paliwowego.

Według kolejnego korzystnego przykładu wykonania wynalazku masa przedniego końca trzpienia w obszarze wokół iglicy zaworu jest zmniejszona dzięki temu, że długość skośnych otworów od dna centralnego otworu trzpienia do komory wokół iglicy zaworu jest mniejsza niż 35% zewnętrznej średnicy przedniej sekcji trzpienia, co jest odbiciem faktu, że ścianka przedniego końca trzpienia ma mniejszą grubość. Dalsze zmniejszenie masy w tym obszarze można osiągnąć poprzez iglicę zaworu mającą otwór centralny otwarty ku przodowi na powierzchni jej końca. Jednak ta ostatnia możliwość zapewnia tylko niewielkie zmniej szenie masy. Te różnorodne opcje mogą być zastosowane pojedynczo. Jeżeli zastosuje się kombinację wielu różnych opcji, możliwe jest uzyskanie trzpienia o niezwykle małej masie w porównaniu z wielkością wtryskiwacza.

Zmniejszenie masy trzpienia zapewnia zarówno dalsząpoprawę powtarzalności objętości wtryskiwanej dawki paliwa, jak też dokładne sterowanie cyklem wtrysku. Dzieje się tak dlatego, że mniejsza masa trzpienia prowadzi do szybszego ruchu trzpienia w chwili otwierania i zamykania wtryskiwacza i także dlatego, że trzpień i gniazdo zaworu zużywają się mniej, ponieważ uderzenia o gniazdo zaworu i zderzak ograniczający ruch otwarcia są słabsze dzięki lżejszemu

183 912 trzpieniowi. Szybkie otwarcie zaworu zapewnia szybkie rozpoczęcie wtrysku paliwa, co sprzyja dobremu i silnemu rozpyleniu wtryśniętęj początkowo dawki paliwa, a więc precyzyjny i szybki zapłon paliwa. Jeszcze nawet ważniejsze jest szybkie zamknięcie wtryskiwacza, które zapewnia nagłe przerwanie spalania i zmniejsza ilość paliwa wtryśniętego podczas ruchu zamykającego w niekorzystnych warunkach, a mianowicie pod niskim ciśnieniem i przy niedostatecznym natężeniu wtrysku paliwa (g/s). Paliwo to, wtryśnięte na ostatku, przyczynia się zasadniczo do powstawania produktów emisji, takich jak NO_X, stanowi duże obciążenie termiczne części cylindra i powoduje osadzanie się na nich sadzy, prowadząc do zwiększonego zużycia paliwa. Lżejszy trzpień zmniejsza ilość niekorzystnie wtryśniętego paliwa i zwiększa udział całkowitej objętości na wtrysk, wtryskiwanej w optymalnych warunkach.

W korzystnej postaci średnica zewnętrzna powierzchni oporowej przewodu paliwowego na tylnej powierzchni tylnej prowadnicy sprężyny jest mniejsza niż zewnętrzna średnica przedniej sekcji przewodu paliwowego. Po pierwsze, mała średnica zewnętrzna powierzchni oporowej ma wpływ taki, że mały kąt pomiędzy wzdłużnymi osiami przewodu paliwowego i elementu zaworu za nim nie powoduje przecieków na powierzchni oporowej, ponieważ chropowatości wykonania obydwu ściskanych powierzchni kompensują wszelkie drobne błędy ustawienia, ponieważ chropowatości ściskane są od strony, po której powierzchnie są najbliżej siebie i tworzą uszczelnienie czołowe po stronie przeciwległej średnicowo. Po drugie, mała średnica zewnętrzna powierzchni oporowej daje w efekcie to, że ciśnienie na powierzchni uszczelnienia pomiędzy powierzchniami oporowymi zawsze przewyższa aktualne ciśnienie paliwa w kanale paliwowym. Gdy wtryskiwacz jest zamknięty, ciśnienie powierzchniowe powstaje pomiędzy powierzchniami oporowymi pod działaniem skierowanej do tyłu siły sprężyny na tylną prowadnicę sprężyny i pod działaniem skierowanej do tyłu siły wywieranej na przewód paliwowy, pochodzącej od ciśnienia paliwa na przednią powierzchnię czołową przewodu paliwowego. Gdy wtryskiwacz jest otwarty, ciśnienie paliwa działa na przewód paliwowy z większą siłą skierowanądo tyłu, ponieważ ciśnienie paliwa działa na cały przedni koniec trzpienia i ta siła działająca do tyłu jest przekazywana z trzpienia na przewód paliwowy poprzez leżącą naprzeciw w kierunku osiowym powierzchnię pierścieniową na przewodzie paliwowym. Korzystnie średnice zewnętrzna i wewnętrzna skierowanej ku tyłowi powierzchni oporowej przewodu paliwowego mają te same wymiary co odpowiednio zewnętrzna i wewnętrzna średnica przedniej sekcji trzpienia, przy czym wymiary takie zapewniają całkowicie bezpośredni, osiowy przepływ sił w ściance trzpienia.

W rozwiązaniu konstrukcyjnym, które jest szczególnie proste do wykonania i montażu, wtryskiwacz paliwa ma za zadanie wtryskiwać paliwo wstępnie podgrzane, takie jak ciężki olej napędowy, element zaworu usytuowany za przewodem paliwowym stanowi obudowę zaworu dla zaworu przepływu paliwa i pierścieniowy tylny koniec tulejki dociskowej opiera się o przednią powierzchnię oporową na tylnym końcu pierścieniowego wybrania w przedniej części zewnętrznej powierzchni obudowy zaworu gdy wtryskiwacz jest montowany, przez co długość tulejki dociskowej wyznacza napięcie wstępne sprężyny zamykającej. W tym rozwiązaniu konstrukcyjnym tulejka dociskowa w zmontowanym zaworze jest umieszczona pomiędzy dwiema pierścieniowymi powierzchniami oporowymi, odpowiednio na prowadnicy trzpienia i obudowie zaworu, dając dobrze wyznaczoną! wstępnie określoną odległość pomiędzy gniazdem zaworu w prowadnicy trzpienia i powierzchnią czołową obudowy zaworu, opierającą się o powierzchnię oporową na przewodzie paliwowym. Ponieważ trzpień zaworu niesie przedniąprowadnicę sprężyny a przewód paliwowy niesie tylną prowadnicę dla sprężyny zamykającej, ta ostatnia jest wstępnie precyzyjnie naprężona podczas montażu wtryskiwacza i równocześnie trzpień ma dobrze wyznaczony i wstępnie określony skok lub wznios pomiędzy położeniami zamkniętym i otwartym. Wstępne napinanie i wysokość wzniosu trzpienia można na przykład precyzyjnie wyregulować w celu zastosowania wtryskiwacza w konkretnym silniku poprzez wymianę tulejki dociskowej, przy czym mniejsza długość przy zachowaniu wszystkich innych wymiarów, daje w efekcie większe napięcie wstępne i mniejszy wznios. Zapewnia' ona znaczne uproszczenie montażu wtryskiwacza, ponieważ wystarczy tylko odpowiednio zmontować ze sobą części wtryski8

183 912 wacza aby uzyskać prawidłowe napięcie wstępne sprężyny, a dzięki temu prawidłowe ciśnienie otwierania i zamykania wtryskiwacza. Wyklucza to znaczne zmiany wstępnego napięcia sprężyny i przez to ciśnienia otwarcia poszczególnych zaworów, co może mieć miejsce w zaworach, w których wstępne napinanie sprężyny należy wyregulować poprzez wkręcanie kołnierza mocującego więcej lub mniej w obudowę wtryskiwacza.

Dalsze uproszczenie montażu można uzyskać poprzez zmontowanie prowadnicy trzpienia, trzpienia, sprężyny zamykającej, przewodu paliwowego, tulejki dociskowej i obudowy zaworu przepływowego w postaci wstępnie zmontowanego podzespołu, w którym obudowa zaworu i prowadnica trzpienia są połączone ze sobą poprzez tulejkę dociskową. Umożliwia to dostarczanie kompletnego i wstępnie zmontowanego zespołu zamiennego dla wtryskiwacza tak, że wymianę zasadniczych części można przeprowadzić bardzo szybko. Połączenia można dokonać np. obciskając tulejkę dociskową na prowadnicy trzpienia i na obudowie zaworu bądź też, po wciśnięciu tulejki dociskowej na obydwie części wtryskiwacza, dokonując ustalenia położenia tulejki dociskowej względem każdej z dwu pozostałych części za pomocą kołka wciśniętego w poprzeczne i odpowiadające sobie otwory w tulejce dociskowej i pozostałych częściach.

Odpowiednio, można wykonać przelotową komorę rozciągającą się na długości wtryskiwacza, pomiędzy wewnętrzną powierzchnią obudowy wtryskiwacza oraz zewnętrznymi powierzchniami obudowy zaworu, tulejki dociskowej i prowadnicy trzpienia. Ta komora przynosi tę korzyść, że nieruchome części wtryskiwacza wewnątrz obudowy wtryskiwacza są zamocowane pomiędzy dwoma punktami, a mianowicie pomiędzy przedniąpowierzchniąna wewnętrznej powierzchni kołnierza mocującego i tylnąpowierzchniąrozpylacza, co sprzyja obrotowo-symetrycznemu stanowi obciążenia w częściach wtryskiwacza. Dalszą korzyścią jest to, że komora działa jak kanał odpływowy dla wszelkiego wyciekającego paliwa.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia wtryskiwacz według wynalazku w przekroju wzdłużnym.

Wtryskiwacz paliwa 1 ma kołnierz mocujący 2 z króćcem wlotowym 3, do którego można przyłączyć wysokociśnieniowy przewód paliwowy od źródła paliwa, tu nie pokazanego. Źródłem paliwa może być np. tłokowa pompa paliwowa, np. typu Bosch, którą uruchamia okresowo krzywka na wałku rozrządu, bądź też zbiornik wysokociśnieniowy przyłączany okresowo do króćca 3 poprzez zawory sterujące. Paliwo może mieć postać stałą bądź gazową albo może to być zawiesina paliw stałych lub emulsja zawierająca co najmniej jeden z tych stanów, a zawór można także wykorzystać do wtryskiwania ciekłych lub gazowych dodatków do procesu spalania, osobno lub w postaci mieszanek.

Za pomocą nakrętki łączącej 5 mocuje się zewnętrzną obudowę 4 wtryskiwacza do kołnierza mocującego, który z kolei można zamocować do cylindra silnika za pomocą śrub wprowadzonych w otwory 6 w kołnierzu. Kanał paliwowy 34 rozciąga się od otworu dopływowego 7 w króćcu centralnie poprzez wtryskiwacz do rozpylacza 8, z którego paliwo może być wtryśnięte przez otworki rozpylacza, tu nie pokazane, do komory roboczej silnika spalinowego.

Prowadnica 9 trzpienia jest dociskana ku dołowi do wewnętrznej powierzchni rozpylacza za pomocą tulejki dociskowej 10, obudowy zaworu 11 i elementu dociskowego 12, opierającego się o przednią wewnętrzną powierzchnię kołnierza mocującego. Tulejka dociskowa ma w przybliżeniu tę samą średnice zewnętrzną co obudowa 11 zaworu i tylna sekcja prowadnicy 9 trzpienia i jest wprowadzona w pierścieniowe wybranie w każdej z tych części tak, że usytuowane poosiowo pierścieniowe powierzchnie końcowe tulejki dociskowej 10 opierająsię o usytuowane poosiowo powierzchnie oporowe 13, 14 na prowadnicy trzpienia i obudowie zaworu.

Korpus 15 zaworu jest wprowadzony w otwory w obudowie 11 zaworu i dociskany przez stosunkowo słabą ściskaną sprężynę 16 do pokazanego położenia. Wystająca ku przodowi powierzchnia oporowa 17 na przednim końcu obudowy zaworu opiera się o odpowiadającąjej tylną pierścieniowąpowierzchnię oporową 18 na wystającej sekcji na tylnym końcu centralnego przewodu paliwowego 19, a powierzchnia styku pomiędzy dwiema zasadniczo równoległymi i płaskimi powierzchniami oporowymi jest usytuowana w płaszczyźnie, którajest usytuowana poprzecznie względem wzdłużnej osi wtryskiwacza.

183 912

Bezpośrednio poniżej powierzchni oporowej 18 przewód paliwowy ma wystający kołnierz 20, stanowiący tylnąprowadnicę sprężyny dla sprężyny zamykającej 21, która jest mechaniczną sprężyną znanego typu, pracującąna ściskanie. Z przodu prowadnicy sprężyny przewód paliwowy rozciąga się dalej w postaci tylnej sekcji 22 o przekroju kołowym, którego średnica zewnętrzna jest nieco mniejsza niż wewnętrzna średnica sprężyny. Tylna sekcja kończy się z przodu pierścieniową powierzchnią 23, usytuowanąw płaszczyźnie prostopadłej do wzdłużnej osi wtryskiwacza. Powierzchnia 23 tworzy przejście pomiędzy tylną sekcją przewodu paliwowego i przednią sekcją 24, która ma mniejszą średnice i rozciąga się w głąb otworu 25 otwartego ku tyłowi w trzpieniu 26 i do przedniego końca przewodu paliwowego, usytuowanego w niewielkiej odległości od dna otworu 25. Ta niewielka odległość jest większa niż wznios trzpienia.

Prowadnica 9 trzpienia ma otwór centralny, mający w jednej sekcji wewnętrzną powierzchnię walcową 27 o przekroju kołowym, stanowiąca powierzchnię prowadzącą dla trzpienia. Z przodu tego sekcji prowadnica trzpienia ma komorę ciśnieniową 28, mającą nieruchome stożkowe gniazdo zaworu, które współpracuje z odpowiadającym stożkowym, ruchomym gniazdem zaworu na przednim końcu iglicy 29 zaworu na przednim końcu trzpienia. Na tym przednim końcu trzpienia otwór prowadnicy trzpienia rozciąga się dalej do centralnego otworu w rozpylaczu 8.

Trzpień 26 ma przednią prowadnicę 30 sprężyny w postaci wystającego kołnierza, którego tył jest prostopadły do wzdłużnej osi wtryskiwacza i którego przednia powierzchnia 31 jest stożkowa. Sprężyna zamykająca znajduje się pomiędzy dwiema prowadnicami 20 i 30 sprężyny oraz wewnątrz tulejki dociskowej 10. Podczas montażu części wtryskiwacza sprężynę zamykającą ściska się do stanu napięcia wstępnego. Skierowana do przodu siła zamykająca, wywierana przez sprężynę na przednią prowadnicę 30 sprężyny, ma ściśle określoną wartość, ponieważ stopień ściśnięcia sprężyny podczas montażu określony jest długością tulejki dociskowej 10 i długością nie obciążonej sprężyny zamykającej.

Średnica wewnętrznej powierzchni trzpienia jest o 2 - 4 gm większa niż zewnętrzna średnica przedniej sekcji 24 przewodu paliwowego, a zewnętrzna średnica przedniej sekcji 32 trzpienia, wprowadzonej do otworu w prowadnicy trzpienia, jest o 2 - 4 gm mniejsza niż wewnętrzna średnica otworu 27. Grubość ścianki przedniej sekcji trzpienia jest w przybliżeniu o 30% mniejsza niż grubość ścianki przedniej sekcji 24 przewodu paliwowego. Przednia ścianka końcowa trzpienia na dnie otworu 25 ma względnie małą grubość, przy czym pierścieniowa powierzchnia końcowa otaczająca iglicę 29 zaworu jest prawie prostopadła do wzdłużnej osi wtryskiwacza. Skośne otwory 33 łączące otwór 25 z komorą ciśnieniową 28 majądługość mniejszą niż 35% zewnętrznej średnicy sekcji 32, dzięki mniejszej grubości ścianki.

Centralny kanał paliwowy 34 rozciąga się od otworu dopływowego 7 poprzez element dociskowy 12 do centralnego otworu 35 w korpusie 15 zaworu, gdzie kanał rozgałęzia się na szereg ukośnych otworów 36, otwierających się do komory ciśnieniowej 38, usytuowanej wokół iglicy zaworu 37. Z przodu nieruchomego gniazda zaworu współpracującego z igli.cą37 zaworu, kanał paliwowy rozciąga się centralnie przez przód obudowy 11 zaworu, poza powierzchnie oporowe 17 i 18 i dalej w przód poprzez przewód paliwowy 19, otwierając się w dole otworu 25 w trzpieniu, skąd kanał paliwowy rozciąga się przez skośne otwory 33, komorę ciśnieniową 28 i do otworków w rozpylaczu 8, tu nie pokazanych.

Otwory odpływowe 39 umożliwiają odpływ wyciekającego paliwa z komory wokół sprężyny zamykającej 21 do przelotowej komory biegnącej w kierunku wzdłużnym wtryskiwacza od wewnętrznej strony obudowy 4 wtryskiwacza.

Pomiędzy cyklami wtrysku pewna ilość wstępnie podgrzanego paliwa pod niskim ciśnieniem dopływa do otworu wlotowego 7. Paliwo to wypływa do komory wokół ściskanej sprężyny 16 poprzez zwrócony w bok kanał upustowy 40 w przedniej części elementu dociskowego 12. Otwory odpływowe 41 w obudowie 11 zaworu doprowadzająprzepływające paliwo do komory 42, skąd przewód powrotny, nie pokazany, odprowadza paliwo poza wtryskiwacz. Obieg paliwa w czasie pomiędzy cyklami wtrysku zapewnia utrzymanie układu paliwowego w stanie podgrzanym do odpowiedniej temperatury.

183 912

Gdy tylko ciśnienie paliwa zaczyna narastać na początku cyklu wtrysku, ciśnienie w komorze 38 rośnie i korpus zaworu znajduje się pod wpływem skierowanej w tył siły, która pokonuje siłę ściskanej sprężyny 16, w wyniku czego korpus zaworu przemieszcza się wstecz, odcinając kanał odpływowy 40. Wówczas oddziaływanie ciśnienia paliwa rozchodzi się poprzez kanał paliwowy aż do komory ciśnieniowej 28. Gdy ciśnienie paliwa osiągnie tu wartość ciśnienia otwarcia wtryskiwacza, trzpień 26 zostaje wprawiony w ruch przez skierowaną do tyłu siłę, większą niż siła sprężyny zamykającej 21, która to siła powoduje przemieszczanie trzpienia do tyłu, dopóki pierścieniowa powierzchnia końcowa trzpienia nie zetknie się z pierścieniową powierzchnią 23 na przewodzie paliwowym. Tym samym powierzchnia 23 działa jak ogranicznik ruchu trzpienia i wyznacza jego wznios. Przemieszczenie trzpienia otwiera dopływ paliwa do rozpylacza, który rozpoczyna wtrysk. Gdy ciśnienie zasilania paliwa spadnie ponownie pod koniec cyklu wtrysku, ciśnienie w komorze 28 odpowiednio spada tak, że sprężyna zamykająca pokonuje skierowany do tyłu nacisk paliwa na trzpień, w wyniku czego trzpień powraca do początkowego położenia zamkniętego, w którym iglica 29 zaworu opiera się o współpracujące gniazdo, i odcina dopływ do rozpylacza.

W przypadku trzpienia o pokazanej tu konstrukcji cienkościennej ważnarzeczajest, aby w celu uniknięcia odkształceń walcowej ścianki trzpienia skierowana ku tyłowi końcowa powierzchnia trzpienia leżała na przedłużeniu walcowej ścianki trzpienia, co zapewnia oddziaływanie wyłącznie sił skierowanych poosiowo w chwili uderzenia trzpienia o powierzchnię 23.

Gdy nie zachodzi konieczność obiegu wstępnie podgrzanego paliwa w okresie zamknięcia wtryskiwacza, wtryskiwacz można uprościć, pominąwszy zawór przepływu paliwa. W tym przypadku element dociskowy 12 i obudowa 11 zaworu mogą być ukształtowane jako jednolity element dociskowy z centralnym otworem przelotowym, stanowiącym odcinek kanału paliwowego 34, który łączy otwór dopływowy 7 z centralnym kanałem w przewodzie paliwowym.

Można także rozbudować wtryskiwacz do zastosowań w zakresie wtrysku różnych rodzajów płynów, np. poprzez zastosowanie opisanych wyżej części składowych wtryskiwacza w połączeniu z wtryskiwaczem typu opisanego w opisanym wyżej patencie duńskim nr 155557. Tego rodzaju wtryskiwacz można np. zastosować do wtryskiwania gazu i oleju dodatkowego albo do wtryskiwania paliwa i innego paliwa modyfikującego proces spalania, np. wody, przyczyniającego się do ograniczenia powstawania niepożądanych produktów emisji.

183 912

183 912

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wtryskiwacz paliwa do silnika spalinowego wewnętrznego spalania, zwłaszcza do dwusuwowego silnika wodzikowego, mający zewnętrzną obudowę z kołnierzem mocującym przyjej tylnym końcu i rozpylacz wtryskiwacza wystający z obudowy na jej przednim końcu oraz kanał paliwowy rozciągający się centralnie poprzez wtryskiwacz, który to kanał paliwowy rozciąga się od kołnierza mocującego poprzez co najmniej jeden element dociskowy, centralny przewód paliwowy, trzpień i prowadnicę trzpienia i kończy się w rozpylaczu, przy czym prowadnica trzpienia ma centralny otwór, którego cylindryczna powierzchnia wewnętrzna o przekroju kołowym stanowi powierzchnię prowadzącą dla trzpienia, a przewód paliwowy ma przednią sekcję rozciągającą się dalej niż na połowę długości w głąb centralnego otworu prowadnicy trzpienia, ma mniej szą średnicę zewnętrzną niż średnica zewnętrzna tylnej sekcji, ma w miej scu przej ścia pomiędzy dwiema sekcjami pierścieniową powierzchnię skierowaną osiowo w stronę rozpylacza oraz ma tylną prowadnicę sprężyny dla wstępnie napiętej sprężyny zamykającej, trzpień zaś ma centralny otwór otwarty ku tyłowi, w który jest wprowadzona przednia sekcja przewodu paliwowego i przednią sekcję trzpienia z iglicązaworu, która współpracuje z nieruchomąpowierzchnią gniazda w otworze prowadnicy trzpienia w celu otwierania i zamykania wtryskiwacza, oraz przednią prowadnicę sprężyny dla sprężyny zamykającej, z tym, że prowadnica sprężyny jest umieszczona w tylnej sekcji trzpienia wystającej z otworu prowadnicy trzpienia, sprężyna zamykająca zaś naciska na trzpień w przód w kierunku zamykania, przy czym na tylnym końcu trzpienia znajduje się pierścieniowa powierzchnia końcowa, która opiera się o pierścieniowąpowierzchnię przewodu paliwowego przy ruchu trzpienia do tyłu podczas otwierania, przy czym prowadnica trzpienia jest dociskana ku przodowi w obudowie wtryskiwacza przez co najmniej jedną tulejkę dociskową opierającą się o pierścieniową powierzchnię skierowaną ku tyłowi na prowadnicy trzpienia i rozciągającą się do tyłu poza sprężynę zamykającą, z tym, że element dociskowy jest dociskany ku przodowi przez kołnierz mocujący podczas montażu wtryskiwacza z równoczesnym ściskaniem sprężyny zamykającej, znamienny tym, że zewnętrzna średnica tylnej prowadnicy (20) sprężyny przewodu paliwowego jest mniejsza niż średnica wewnętrzna tulejki dociskowej (10), przewód paliwowy (19) jest osobnym elementem, stykającym się z usytuowanym za nim członem zaworowym wyłącznie za pośrednictwem powierzchni oporowej (18), która znajduje się na tylnej powierzchni tylnej prowadnicy sprężyny, ma pierścieniowąpowierzchnię otaczającą centralny kanał paliwowy (34) i jest usytuowana poprzecznie względem wzdłużnej osi wtryskiwacza, a w przedniej sekcji (32) trzpienia wprowadzonej w otwór (27) prowadnicy trzpienia trzpień (26) ma średnicę zewnętrzną mniejszą o co najwyżej 8 pm od średnicy wewnętrznej otworu (27) prowadnicy trzpienia oraz średnicę wewnętrzną większą o co najwyżej 8 pm od zewnętrznej średnicy przedniej sekcji (24) przewodu paliwowego.
2. 2. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzna średnica przedniej sekcji (32) trzpienia jest o 2 do 4 pm mniejsza niż wewnętrzna średnica otworu (27) prowadnicy trzpienia, a wewnętrzna średnica tej sekcji trzpienia jest o 2 do 4 pm większa niż ze wnętrzna średnica przedniej sekcji (24) przewodu paliwowego.
3. 3. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 1, znamienny tym, że na odcinku od tylnego końca trzpienia (26) do co najmniej przedniej prowadnicy (30) sprężyny, a korzystnie do miejsca, w którym przednia sekcja (32) trzpienia wchodzi w otwór prowadnicy trzpienia, występuje większa różnica średnic pomiędzy wewnętrzną powierzchnią trzpienia (26) a zewnętrzną powierzchnią przewodu paliwowego (19), niż w przedniej sekcji (32) trzpienia.

   183 912
4. 4. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że przednia prowadnica (30) sprężyny na trzpieniu ma stożkową powierzchnię przednią (31) i najmniejszą grubość na swej największej średnicy.
5. 5. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że przednia sekcja (32) trzpienia ma ściankę o mniejszej grubości niż przednia sekcja (24) przewodu paliwowego· ,
6. 6. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 1, znamienny tym, że długość skośnych otworow (33) od dna centralnego otworu (25) trzpienia do komory wokół iglicy (29) zaworu jest mniejsza niż 35% zewnętrznej średnicy przedniej sekcji (32) trzpienia.
7. 7. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 6, znamienny tym, że iglica (29) zaworu ma centralny otwór otwarty ku przodowi w jej powierzchni końcowej.
8. 8. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzna średnica powierzchni oporowej (18) przewodu paliwowego na tylnej powierzchni tylnej prowadnicy (20) sprężyny jest mniejsza niż średnica zewnętrzna przedniej sekcji (24) przewodu paliwowego.
9. 9. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzna średnica i wewnętrzna średnica skierowanej ku tyłowi powierzchni oporowej (18) przewodu paliwowego mająte same wymiary co odpowiednio zewnętrzna średnica i wewnętrzna średnica przedniej sekcji (32) trzpienia.
10. 10. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 1, znamienny tym, że element zaworu usytuowany za przewodem paliwowym jest obudową (11) zaworu dla zaworu przepływu paliwa, oraz że pierścieniowy tylny koniec tulejki dociskowej (10) opiera się o przednią powierzchnię oporową (14) na tylnym końcu pierścieniowego wybrania w przedniej części zewnętrznej powierzchni obudowy zaworu podczas montażu wtryskiwacza tak, że wstępne napięcie sprężyny zamykającej (21) zależy od długości tulejki dociskowej.
11. 11. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 10, znamienny tym, że prowadnica (9) trzpienia, trzpień (26) , sprężyna zamykająca (21), przewód paliwowy (19), tulejka dociskowa i obudowa (11) zaworu przepływu paliwa sązmontowane w postaci wstępnie zmontowanego podzespołu, w którym obudowa zaworu i prowadnica trzpienia sąze sobązłączonepoprzez tulejkę dociskową.
12. 12. Wtryskiwacz paliwa według zastrz. 1 albo 10, znamienny tym, że ma przelotową komorę na długości wtryskiwacza, pomiędzy wewnętrzną powierzchnią obudowy (4) wtryskiwacza oraz zewnętrznąpowierzchniąobudowy zaworu, tulejką dociskowąi prowadnicą trzpienia.

    * * *