PL201040B1 - Paliwowy zawór wtryskowy do silników spalinowych - Google Patents

Abstract

1. Paliwowy zawór wtryskowy dla silników spalinowych z obudow a, w której w cylindrycznym otworze umieszczone s a zewn etrzna iglica zaworu i prowadzona w niej we- wn etrzna iglica zaworu, przy czym zewn etrzna iglica zaworu w po lo zeniu zamkni ecia przyjmuje pozycj e przylegania do gniazda zaworu znajduj acego si e na ko ncu obudowy po stronie komory spalania i poprzez przemieszczanie wzd lu zne w kierunku otwarcia steruje zewn etrznym rz edem otworów wtryskowych, a wewn etrzna iglica zaworu równie z przylega do gniazda zaworu w po lo zeniu zamkni ecia i poprzez przemiesz- czanie wzd lu zne w kierunku otwarcia steruje wewn etrznym rz edem otworów wtryskowych, (…), który uchodzi do komory ci snieniowej i w którym stale podawane jest paliwo pod wyso- kim ci snieniem, i z wype lnion a paliwem komor a ci snienia steruj acego, której ci snienie jest regulowane i przez ci snienie której co najmniej po srednio wywierana jest si la zamykaj aca na wewn etrzn a iglic e zaworu, znamienny tym, ze w obudowie (1) jest utworzona wype lniona paliwem komora (50) sterowania, przez ci snienie której co najmniej po srednio wywierana jest si la zamykaj aca na zewn etrzn a iglic e (20) zaworu, i zawiera d lawik dop lywowy (70), przez który komora (50) sterowania jest po la- czona z kana lem wysokoci snieniowym (10), a tak ze zawiera d lawik odp lywowy (72), poprzez który komora (50) sterowania jest laczona z bezci snieniow a komor a (78) oleju przeciekowe- go, przy czym d lawik odp lywowy (72) jest zamykany przez zawór steruj acy (58), a d lawik odp lywowy (72) oraz d lawik…. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest paliwowy zawór wtryskowy do silników spalinowych.

Znany jest paliwowy zawór wtryskowy dla silników spalinowych z obudową, w której w cylindrycznym otworze umieszczone są zewnętrzna iglica zaworu i prowadzona w niej wewnętrzna iglica zaworu, przy czym zewnętrzna iglica zaworu w położeniu zamknięcia przyjmuje pozycję przylegania do gniazda zaworu znajdującego się na końcu obudowy po stronie komory spalania i poprzez przemieszczanie wzdłużne w kierunku otwarcia steruje zewnętrznym rzędem otworów wtryskowych. Wewnętrzna iglica zaworu również przylega do gniazda zaworu w położeniu zamknięcia i poprzez przemieszczanie wzdłużne w kierunku otwarcia steruje wewnętrznym rzędem otworów wtryskowych, do których to rzędów otworów wtryskowych w stanie wysterowania iglic zaworu dopływa z utworzonej w obudowie komory ciś nieniowej pod ciś nieniem paliwo i stą d jest wtryskiwane do komory spalania silnika spalinowego. Na zewnętrznej iglicy zaworu utworzone jest odsadzenie naciskowe, na które oddziałuje ciśnienie paliwa w komorze ciśnieniowej, tak że wskutek tego uzyskuje się siłę działającą na zewnętrzną iglicę zaworu w kierunku otwarcia. Zawór ma ponadto powierzchnię naciskową na wewnętrznej iglicy zaworu, na którą po podniesieniu zewnętrznej iglicy zaworu z gniazda zaworu oddziałuje ciśnienie paliwa w kierunku otwarcia oraz ma przebiegający w obudowie kanał wysokociśnieniowy, który uchodzi do komory ciśnieniowej i w którym stale podawane jest paliwo pod wysokim ciśnieniem, a ponadto zawiera wypełnioną paliwem komorę ciśnienia sterującego, której ciśnienie jest regulowane i przez ciśnienie której co najmniej pośrednio wywierana jest siła zamykająca na wewnętrzną iglicę zaworu.

Takiego rodzaju paliwowy zawór wtryskowy jest znany na przykład z niemieckiego opisu zgłoszeniowego nr DE 41 15 477 A1. W obudowie znajduje się zewnętrzna iglica zaworu i prowadzona w niej wewnę trzna iglica. Obie iglice zaworu współpracują swym koń cem po stronie komory spalania z powierzchnią przylgową zaworu, w której są utworzone dwa rzędy otworów wtryskowych. Zewnętrzny rząd otworów wtryskowych jest przy tym sterowany przez zewnętrzną iglicę zaworu, a wewnętrzny rząd otworów wtryskowych jest sterowany odpowiednio przez zewnętrzną iglicę zaworu. Przez utworzony w obudowie kanał wysokociśnieniowy jest doprowadzane pod wysokim ciśnieniem do otworów wtryskowych paliwo, które, sterowane przez iglice zaworu, wychodzi przez otwory wtryskowe i jest stamtąd wtryskiwane do komory spalania silnika spalinowego.

W obudowie paliwowego zaworu wtryskowego utworzona jest komora sterowania, której ciśnienie oddziałuje na stronę czołową tłoka ciśnieniowego, który jest połączony z wewnętrzną iglicą zaworu. W ten sposób poprzez ciśnienie w komorze sterowania uzyskuje się w rezultacie siłę zamykającą wywieraną na wewnętrzną iglicę zaworu, która utrzymuje ją w stanie przylegania do powierzchni przylgowej zaworu. Komora sterowania może być poprzez zawór sterujący łączona z ciśnieniem wtrysku lub także odciążana do komory oleju przeciekowego, tak że w ten sposób można sterować ciśnieniem w komorze sterowania. Siła otwierająca wywierana na wewnętrzną względnie zewnętrzną iglicę zaworu jest we wspomnianym stanie techniki wytwarzana każdorazowo przez oddziaływanie ciśnienia paliwa na powierzchnię naciskową utworzoną na iglicach zaworu, przy czym ciśnienie, przy którym iglice zaworu otwierają określa się jako ciśnienie otwarcia.

Znany paliwowy zawór wtryskowy ma przy tym jednak tę wadę, że siła zamykająca wywierana na zewnętrzną iglicę zaworu nie jest wytwarzana hydraulicznie, lecz przez stale napiętą sprężynę zamykającą. Dlatego ciśnienie otwarcia zewnętrznej iglicy zaworu nie daje się regulować, a przez zewnętrzny rząd otworów wtryskowych wtryskiwanie może zachodzić tylko z minimalnym ciśnieniem, które odpowiada ciśnieniu otwarcia zewnętrznej iglicy zaworu. Ponadto stan techniki ma tę wadę, że zawór sterujący, regulujący ciśnienie w komorze sterowania, ma postać zaworu 3/2 -drogowego z gniazdem suwakowym, tak ż e jest on stosunkowo skomplikowany i w zwią zku z tym drogi w wytwarzaniu. Nie można więc w znanym paliwowym zaworze wtryskowym dowolnie sterować przekrojem wtryskowym.

Paliwowy zawór wtryskowy dla silników spalinowych z obudową, w której w cylindrycznym otworze umieszczone są zewnętrzna iglica zaworu i prowadzona w niej wewnętrzna iglica zaworu, przy czym zewnętrzna iglica zaworu w położeniu zamknięcia przyjmuje pozycję przylegania do gniazda zaworu znajdującego się na końcu obudowy po stronie komory spalania i poprzez przemieszczanie wzdłużne w kierunku otwarcia steruje zewnętrznym rzędem otworów wtryskowych, a wewnętrzna iglica zaworu również przylega do gniazda zaworu w położeniu zamknięcia i poprzez przemieszczanie wzdłużne w kierunku otwarcia steruje wewnętrznym rzędem otworów wtryskowych, do których to rzędów

PL 201 040 B1 otworów wtryskowych w stanie wysterowania iglic zaworu dopływa z utworzonej w obudowie komory ciśnieniowej pod ciśnieniem paliwo i stąd jest wtryskiwane do komory spalania silnika spalinowego, i z odsądzeniem naciskowym, które utworzone jest na zewnętrznej iglicy zaworu i na które oddziałuje ciśnienie paliwa w komorze ciśnieniowej, tak że wskutek tego uzyskuje się siłę działającą na zewnętrzną iglicę zaworu w kierunku otwarcia, i z powierzchnią naciskową na wewnętrznej iglicy zaworu, na którą po podniesieniu zewnętrznej iglicy zaworu z gniazda zaworu oddziałuje ciśnienie paliwa w kierunku otwarcia, i z przebiegającym w obudowie kanałem wysokociśnieniowym, który uchodzi do komory ciśnieniowej i w którym stale podawane jest paliwo pod wysokim ciśnieniem, i z wypełnioną paliwem komorą ciśnienia sterującego, której ciśnienie jest regulowane i przez ciśnienie której co najmniej pośrednio wywierana jest siła zamykająca na wewnętrzną iglicę zaworu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w obudowie jest utworzona wypełniona paliwem komora sterowania, przez ciśnienie której co najmniej pośrednio wywierana jest siła zamykająca na zewnętrzną iglicę zaworu, i zawiera dławik dopływowy, przez który komora sterowania jest połączona z kanałem wysokociśnieniowym, a takż e zawiera dł awik odpł ywowy, poprzez który komora sterowania jest łączona z bezciś nieniową komorą oleju przeciekowego, przy czym dławik odpływowy jest zamykany przez zawór sterujący, a dławik odpływowy oraz dławik dopływowy mają takie wymiary, że przy otwartym dławiku odpływowym więcej paliwa wypływa z komory sterowania niż dopływa przez dławik dopływowy, oraz zawiera połączenie pomiędzy komorą sterowania i komorą ciśnienia sterującego, przy czym komora ciśnienia sterującego aż do połączenia jest zamknięta i przy czym połączenie ma takie wymiary, że podczas otwierania dławika odpływowego przez zawór sterujący najpierw spada ciśnienie w komorze sterowania i dopiero z pewnym czasowym opó ź nieniem takż e w komorze ciś nienia sterują cego.

Korzystnie, zawór sterujący ma połączoną z komorą sterowania komorę zaworową i regulowany za pomocą elementu wykonawczego człon zaworowy.

Korzystnie, człon zaworowy zaworu sterującego jest przemieszczany przez elektryczny element wykonawczy.

Korzystnie, elektryczny element wykonawczy stanowi piezoelektryczny element wykonawczy.

Korzystnie, człon zaworowy współpracuje w pierwszej pozycji przełączania z pierwszym gniazdem zaworu, a w drugiej pozycji przełączania z drugim gniazdem zaworu, przy czym komora zaworowa w pierwszej pozycji przełączania jest uszczelniona względem komory oleju przeciekowego, a w drugiej pozycji przełączania jest połączona z komorą oleju przeciekowego.

Korzystnie, komora zaworowa jest łączona poprzez kanał łączący z kanałem wysokociśnieniowym, przy czym człon zaworowy w swoim położeniu przylegania do drugiego gniazda zaworu zamyka kanał łączący.

Korzystnie, człon zaworowy jest doprowadzany w położenie pośrednie, tak że człon zaworowy nie przylega ani do pierwszego gniazda zaworu ani do drugiego gniazda zaworu.

Korzystnie, w obudowie jest umieszczony zewnętrzny tłok naciskowy, który połączony jest z zewnętrzną iglicą zaworu i którego powierzchnia czołowa ogranicza komorę sterowania, tak że za pomocą siły hydraulicznej działającej na tę powierzchnię czołową jest wywierana na zewnętrzną iglicę zaworu siła zamykająca.

Korzystnie, zewnętrzny tłok ciśnieniowy podczas ruchu otwierania zewnętrznej iglicy zaworu przyjmuje pozycję przylegania do ścianki komory sterowania i przez to przerywa dławik dopływowy, który łączy komorę sterowania z kanałem wysokociśnieniowym.

Korzystnie, komora ciśnienia sterującego jest utworzona w zewnętrznym tłoku ciśnieniowym i że utworzone jest połączenie z komorą sterowania w postaci otworu łączącego w zewnętrznym tłoku ciśnieniowym.

Paliwowy zawór wtryskowy według wynalazku ma tę zaletę, że zarówno wewnętrzna jak i zewnętrzna iglica zaworu mogą być regulowane poprzez tylko jeden zawór sterujący. W obudowie jest utworzona komora sterowania, która jest połączona z kanałem wysokociśnieniowym i ponadto z komorą ciśnienia sterującego. Za pomocą ciśnienia w komorze sterowania jest co najmniej pośrednio wywierana siła zamykająca na zewnętrzną iglicę zaworu. W obudowie jest ukształtowany zawór sterujący, przez który komora sterowania może być łączona z komorą oleju przeciekowego, tak że ciśnienie w komorze sterowania i, wskutek połączenia z komorą sterowania, także w komorze ciśnienia sterującego może być poprzez zawór sterujący obniżane wyraźnie poniżej ciśnienia wtrysku, tak że możliwe jest sterowanie siłą zamykającą wywieraną na iglicę wewnętrzną względnie zewnętrzną. Za pomocą odpowiedniej charakterystyki przełączania zaworu sterującego i za pomocą mającego odpowiednie

PL 201 040 B1 wymiary wlotu względnie wylotu komory sterowania i jego połączenia z komorą ciśnienia sterującego można uzyskać oddzielną regulację zewnętrznej iglicy zaworu lub opcjonalnie obu iglic zaworu.

W korzystnej postaci przedmiotu wynalazku zawór sterujący ma komorę zaworową połączoną z komorą sterowania i człon zaworowy, który jest sterowany za pomocą elementu wykonawczego. Ten element wykonawczy korzystniej ma postać elektrycznego elementu wykonawczego, a przy tym w szczególności piezoelektrycznego elementu wykonawczego. Wskutek tego moż na precyzyjnie sterować członem zaworowym i przemieszczać człon zaworowy bezpośrednio w wymagane położenie.

W dalszej korzystnej postaci czł on zaworowy współ pracuje w pierwszej pozycji przełączania z pierwszym gniazdem zaworu, a w drugiej pozycji przełączania z drugim gniazdem zaworu, przy czym komora zaworowa w pierwszej pozycji przełączania jest uszczelniona względem komory oleju przeciekowego, a w drugiej pozycji przełączania jest połączona z komorą oleju przeciekowego. Za pomocą tego członu zaworowego można precyzyjnie bez wartego wzmianki opóźnienia czasowego sterować ciśnieniem w komorze sterowania.

W kolejnej korzystnej postaci komora zaworowa zaworu sterują cego mo ż e być poprzez kanał łączący łączona z kanałem wysokociśnieniowym, przy czym człon zaworowy w swoim położeniu przylegania do drugiego gniazda zaworu zamyka kanał łączący. Przy odciążaniu komory sterowania kanał łączący jest więc nieczynny i nie przeszkadza w dalszym funkcjonowaniu regulacji ciśnienia w komorze sterowania. Podczas uruchamiania zaworu sterującego i ruchu członu zaworowego ku pierwszemu gniazdu zaworowemu otwierany jest kanał wysokociśnieniowy i paliwo może z ciśnieniem wtrysku wpływać do komory zaworowej i stąd do komory sterowania. Przez to po zakończeniu wtryskiwania szybko uzyskuje się wysokie ciśnienie w komorze sterowania, tak że otrzymuje się znaczną siłę zamykającą wywieraną na zewnętrzną iglicę zaworu i przy tym także na wewnętrzną iglicę zaworu.

W dalszej korzystnej postaci w obudowie jest umieszczony zewnę trzny tł ok ciś nieniowy, który połączony jest z zewnętrzną iglicą zaworu i którego powierzchnia czołowa ogranicza komorę sterowania. W ten sposób uzyskuje się siłę hydrauliczną wywieraną przez ciśnienie w komorze sterowania na powierzchnię czołową zewnętrznego tłoka ciśnieniowego, tak że wywierana jest siła zamykająca na zewnętrzną iglicę zaworu. Dzięki temu rozdzieleniu funkcji powierzchni naciskowej, na którą wywierane jest ciśnienie, i iglicy zaworu można te obie części optymalizować osobno od siebie wzajemnie.

W innej korzystnej postaci zewnętrzny tłok ciśnieniowy podczas suwu otwierania zewnętrznej iglicy zaworu wchodzi w styk ze ścianką komory sterowania, tak że przerwane zostaje połączenie komory sterowania z kanałem wysokociśnieniowym. Wskutek tego przy otwartym paliwowym zaworze wtryskowym nie wpływa paliwo do komory sterowania, tak że zminimalizowane zostają straty związane z przeciekami paliwowego zaworu wtryskowego

W kolejnej korzystnej postaci wynalazku komora ciś nienia sterują cego jest utworzona w zewnętrznym tłoku ciśnieniowym i poprzez otwór w zewnętrznym tłoku ciśnieniowym połączona z komorą sterowania. Konstrukcja ta umożliwia bezpośrednie sterowanie wewnętrzną iglicą zaworu, która znajduje się w zewnętrznej iglicy zaworu, a ponadto uzyskuje się konstrukcję bardzo oszczędną pod względem zajmowanego miejsca.

W korzystnej postaci w komorze oleju przeciekowego panuje wyraź nie niż sze ciś nienie od ciśnienia wtrysku, korzystnie ciśnienie atmosferyczne. Im niższe ciśnienie w komorze oleju przeciekowego tym większe są różnice ciśnień w stosunku do ciśnienia wtrysku, tak że odpowiednio także mogą być realizowane oddziaływania większych sił na wewnętrzną względnie zewnętrzną iglicę zaworu i tym samym krótsze czasy przełączania.

Dalsze zalety i korzystne postacie przedmiotu wynalazku można poznać z rysunku i opisu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny paliwowego zaworu wtryskowego według wynalazku w jego zasadniczym obszarze, fig. 2 - powiększenie fig.1 w obszarze końca zaworu wtryskowego po stronie komory spalania, przy czym fragment ten na fig. 1 jest oznaczony jako II, fig. 3 - powiększenie fig. 1 w obszarze oznaczonym jako III, a fig. 4 - przekrój poprzeczny pokazanego na fig. 3 fragmentu wzdłuż linii IV-IV.

Na fig. 1 jest przedstawiony w przekroju wzdłużnym paliwowy zawór wtryskowy według wynalazku. Paliwowy zawór wtryskowy ma obudowę 1, która zawiera korpus 3 zaworu, korpus pośredni 7, tarczę pośrednią 9, korpus sterujący 12 i korpus trzymający 14, przy czym te części konstrukcyjne każdorazowo przylegają do siebie w kolejności, w jakiej zostały wyliczone. Wszystkie te części obudowy 1 są przy tym dociskane do siebie ich powierzchniami przylegania przez nakrętkę mocująca 5. W obudowie jest utworzony kanał wysokociśnieniowy 10, który na jednym końcu jest połączony z nie przedstawionym na rysunku źródłem paliwa i przez korpus trzymający 14, korpus sterujący 12, tarczę pośrednią 9

PL 201 040 B1 i korpus pośredni 7 wchodzi do korpusu 3 zaworu. W korpusie 3 zaworu kanał wysokociśnieniowy 10 uchodzi do komory ciśnieniowej 26, która jest wykonana w postaci promieniowego rozszerzenia cylindrycznego otworu 16 utworzonego w korpusie 3 zaworu. Otwór 16 jest na jego końcu po stronie komory spalania zamknięty przez powierzchnię przylgową 24, przy czym w powierzchni przylgowej 24 są utworzone otwory wtryskowe 30, które łączą otwór 16 z komorą spalania silnika spalinowego. W cylindrycznym otworze 16 jest umieszczona mająca kształt tłoka zewnętrzna iglica 20 zaworu, która jest w sposób szczelny prowadzona w odcinku otworu 16 odwrotnym względem komory spalania. Zewnętrzna iglica 20 zaworu zwęża się odchodząc od prowadzonego odcinka w kierunku komory spalania tworząc odsądzenie naciskowe 27 i na swym końcu po stronie komory spalania przechodzi w powierzchnię uszczelniającą 32 zaworu, którą przylega ona do powierzchni przylgowej 24 w położeniu zamknięcia. Pomiędzy zewnętrzną iglicą 20 zaworu i ścianką otworu 16 jest utworzony kanał pierścieniowy 28, który łączy komorę ciśnieniową 26 z powierzchnią przylgową 24, przy czym odsadzenie naciskowe 27 jest umieszczone na wysokości komory ciśnieniowej 26. W położeniu zamknięcia zewnętrzna iglica 20 zaworu zamyka otwory wtryskowe 30 względem paliwa w kanale pierścieniowym 28, tak że tylko przy uniesionej z powierzchni przylgowej 24 zewnętrznej iglicy 20 zaworu paliwo może dopływać do otworów wtryskowych 30.

Zewnętrzna iglica 20 zaworu jest wykonana w postaci iglicy wydrążonej i ma cylindryczny otwór wzdłużny 21. W otworze wzdłużnym 21 jest umieszczona wzdłużnie przesuwnie wewnętrzna iglica 22 zaworu, która swym końcem po stronie komory spalania w położeniu zamknięcia również przylega do powierzchni przylgowej 24. Na fig. 2 jest przedstawione powiększenie oznaczonego jako II fragmentu fig. 1, a więc obszaru powierzchni przylgowej 24. Otwory wtryskowe 30 w powierzchni przylgowej 24 są zgrupowane w zewnętrznym rzędzie 130 otworów wtryskowych i w wewnętrznym rzędzie 230 otworów wtryskowych. Zewnętrzna iglica 20 zaworu ma na swym końcu po stronie komory spalania stożkową powierzchnię uszczelniającą 32 zaworu, która ma większy kąt rozwarcia niż również mająca kształt stożkowy powierzchnia przylgową 24. Wskutek tego na zewnętrznej krawędzi powierzchni uszczelniającej 32 jest utworzona krawędź uszczelniająca 34, która w położeniu zamknięcia przylega do zewnętrznej iglicy 20 zaworu na powierzchni przylgowej 24. Krawędź uszczelniająca 34 znajduje się przy tym po stronie dopływowej względem zewnętrznego rzędu 130 otworów wtryskowych, tak że podczas przylegania krawędzi uszczelniającej 34 do powierzchni przylgowej 24 otwory wtryskowe zewnętrznego rzędu 130 otworów wtryskowych są szczelnie oddzielane od kanału pierścieniowego 28. Na usytuowanym po stronie komory spalania końcu wewnętrznej iglicy 22 zaworu jest utworzona stożkowa powierzchnia naciskowa 36, która ze swej strony graniczy z również stożkową powierzchnią 38 stożka, która stanowi zakończenie wewnętrznej iglicy 22 zaworu. Na przejściu powierzchni naciskowej 36 w powierzchnię 38 stożka jest utworzona krawędź uszczelniająca 37, która w położeniu zamknięcia wewnętrznej iglicy 22 zaworu przylega do powierzchni przylgowej 24. Przyleganie krawędzi uszczelniającej 37 zachodzi tu pomiędzy zewnętrznym rzędem 130 otworów wtryskowych i wewnętrznym rzędem 230 otworów wtryskowych, tak że podczas przylegania wewnętrznej iglicy 22 zaworu do powierzchni przylgowej 24 tylko wewnętrzny rząd 230 otworów wtryskowych jest szczelnie oddzielony od przestrzeni kanału pierścieniowego 28, podczas gdy zewnętrzny rząd 130 otworów wtryskowych nie jest.

Na fig. 3 ukazane jest powiększenie fragmentu fig. 1 oznaczonego jako III, a więc obszaru korpusu pośredniego 7, tarczy pośredniej 9 i korpusu sterującego 12. W korpusie pośrednim 7 jest utworzony cylindryczny otwór tłokowy 45, w którym umieszczony jest tłok naciskowy 40, który swym końcem zwróconym ku komorze spalania przylega do zewnętrznej iglicy 20 zaworu. Przez promieniowe rozszerzenie otworu tłokowego 45 utworzona została komora 43 sprężyny, w której pomiędzy powierzchnią oporową 41 komory 43 sprężyny i powierzchnią pierścieniową 39 zewnętrznego tłoka naciskowego 40 umieszczona jest z naciskowym naprężeniem wstępnym sprężyna zamykająca 44, która otacza zewnętrzny tłok naciskowy 40 na części jego długości. Wskutek naprężenia wstępnego sprężyny zamykającej 44 zewnętrzny tłok naciskowy 40 jest popychany w kierunku korpusu 3 zaworu i tym samym także zewnętrzna iglica 20 jest popychana w kierunku powierzchni przylgowej 24. W zewnętrznym tłoku naciskowym 40 jest utworzony w kierunku wzdłużnym cylindryczny otwór prowadzący 47, w którym prowadzony jest wewnętrzny tłok naciskowy 42, który swym końcem po stronie komory spalania przylega do wewnętrznej iglicy 22 zaworu. Wewnętrzny tłok naciskowy 42 może przesuwać się wzdłużnie w zewnętrznym tłoku naciskowym 40 i porusza się synchronicznie z wewnętrzną iglicą 22 zaworu.

Przez otwór tłokowy 45, odwrotną względem komory spalania stronę czołową 51 zewnętrznego tłoka naciskowego 40 i tarczę pośrednią 9 ograniczana jest komora 50 sterowania, która jest połączona poprzez utworzone w zewnętrznym tłoku naciskowym 40 połączenie 55 w postaci cylindrycznego

PL 201 040 B1 otworu łączącego z komorą 52 ciśnienia sterującego, która jest ograniczana przez otwór prowadzący 47 i odwrotną względem komory spalania stronę czołową 53 wewnętrznego tłoka naciskowego 42. Komora 50 sterowania jest poprzez dławik dopływowy 70 połączona z kanałem wysokociśnieniowym 10 i poprzez dławik odpływowy 72 jest połączona z utworzoną w korpusie sterującym 12 komorą zaworową 68. W komorze zaworowej 68 jest umieszczony człon zaworowy 60, który w zasadzie ma kształt półkulisty i tworzy zawór sterujący 58. Spłaszczona strona jest zwrócona ku tarczy pośredniej 9, podczas gdy strona półkulista członu zaworowego 60 jest połączona z elementem naciskowym 48, który jest prowadzony w umieszczonym w korpusie trzymającym 14 korpusie ustalającym 13. Element naciskowy 48 może być tu przesuwany wzdłużnie przez element wykonawczy 46 i przemieszczany przez to także człon zaworowy 60 w komorze zaworowej 68, przy czym element wykonawczy ma tu przykładowo postać piezoelektrycznego elementu wykonawczego. Element naciskowy 48 jest otoczony przez komorę 78 oleju przeciekowego, która wskutek swego połączenia z nie przedstawionym na rysunku układem przeciekowym ma stale niskie ciśnienie. W komorze zaworowej 68 jest utworzone z odwrotnej strony względem tarczy pośredniej 9 pierwsze gniazdo 62 zaworu, do którego może docierać człon zaworowy 60 swoją kulistą zaworową powierzchnią uszczelniającą 66 uzyskując położenie przylegania. Przeciwległe do pierwszego gniazda 62 zaworu w komorze zaworowej 68 jest utworzone drugie gniazdo 64 zaworu, do którego może docierać człon zaworowy 60 uzyskując pozycję przylegania spłaszczoną stroną. Przez przyleganie członu zaworowego 60 do drugiego gniazda 64 zaworu zamknięty zostaje kanał łączący 74, który również uchodzi do komory zaworowej 68 i który poprzez poprzeczny kanał łączący 76 jest połączony z kanałem wysokociśnieniowym 10. Fig. 4 ukazuje przekrój poprzeczny przez fig. 3 wzdłuż linii IV-IV. Jest tu wyraźnie widoczny przebieg kanału poprzecznego 76, w postaci półkolistego rowka w zwróconej ku korpusowi pośredniemu 7 powierzchni przylegania tarczy pośredniej 9. W przedstawionym tam przekroju są również dobrze widoczne dławik dopływowy 70, dławik odpływowy 72, kanał łączący 74 i kanał wysokociśnieniowy 10.

Paliwowy zawór wtryskowy działa w sposób następujący:

Na początku cyklu wtrysku paliwowy zawór wtryskowy znajduje się w położeniu zamknięcia, to znaczy, że zarówno zewnętrzna iglica 20 zaworu, jak i wewnętrzna iglica 22 zaworu przylegają do powierzchni przylgowej 24 i zamykają zarówno wewnętrzny rząd 230 otworów wtryskowych, jak i zewnętrzny rząd 130 otworów wtryskowych. Ponieważ człon zaworowy 60 przylega do pierwszego gniazda 62 zaworu, zarówno komora 50 sterowania, jak i komora 52 ciśnienia sterującego są poprzez dławik dopływowy 70 połączone z kanałem wysokociśnieniowym 10, tak że zarówno w komorze 50 sterowania, jak i w komorze 52 ciśnienia sterującego panuje wysokie ciśnienie paliwa kanału wysokociśnieniowego 10, odpowiadające ciśnieniu wtrysku. Strona czołowa 51 zewnętrznego tłoka naciskowego 40 ma większą czynną hydraulicznie powierzchnię od odsadzenia naciskowego 27 zewnętrznej iglicy 20 zaworu, tak że zewnętrzna iglica 20 zaworu pozostaje w położeniu zamknięcia. Siła sprężyny zamykającej 44 gra tu tylko podrzędną rolę; sprężyna zamykająca 44 służy głównie do utrzymywania zewnętrznej iglicy 20 zaworu w położeniu zamknięcia, gdy silnik spalinowy nie pracuje. Także w komorze zaworowej 68 panuje, wskutek połączenia poprzez kanał łączący 74, a także poprzez dławik odpływowy 72, ciśnienie panujące w kanale wysokociśnieniowym 10. W komorze 78 oleju przeciekowego panuje natomiast niższe ciśnienie, odpowiadające z reguły w przybliżeniu ciśnieniu atmosferycznemu.

Jeśli ma odbyć się wtrysk, to uruchamiany jest element wykonawczy 46, i człon zaworowy 60 przemieszcza się razem z elementem naciskowym 48 od pierwszego gniazda 62 zaworu do drugiego gniazda 64 zaworu. Wskutek tego komora zaworowa 68 zostaje połączona z komorą 78 oleju przeciekowego, tak że w komorze zaworowej 68, a także w komorze 50 sterowania jest poprzez dławik odpływowy 72 obniżane ciśnienie. Wskutek przylegania członu zaworowego 60 do drugiego gniazda 64 zaworu zamknięty zostaje kanał łączący 74, tak że do komory zaworowej 68 nie może już dopływać paliwo poprzez kanał poprzeczny 76. Dławik dopływowy 70 i dławik odpływowy 72 mają przy tym takie wymiary, że ciśnienie w komorze 50 sterowania wprawdzie obniża się, lecz nie do poziomu ciśnienia w komorze 78 oleju przeciekowego. Wskutek spadku ciśnienia w komorze 50 sterowania maleje siła hydrauliczna wywierana na stronę czołową 51 zewnętrznego tłoka naciskowego 40, tak że teraz przeważa siła hydrauliczna na odsądzeniu naciskowym 27. Zewnętrzna iglica 20 zaworu unosi się wskutek tego z powierzchni przylgowej 24 i paliwo płynie z komory pierścieniowej 28 do zewnętrznego rzędu 130 otworów wtryskowych i stąd jest wtryskiwane do komory spalania silnika spalinowego. W następstwie uniesienia zewnętrznej iglicy 20 zaworu teraz także paliwo oddziałuje na powierzchnię naciskową 36 wewnętrznej iglicy 22 zaworu, lecz siła ta nie wystarcza, aby pokonać siłę hydrauliczną na stronie czołowej 53 wewnętrznego tłoka naciskowego 42, ponieważ ciśnienie w komorze 50 steroPL 201 040 B1 wania jest do tego jeszcze zbyt duże. Zewnętrzna iglica 20 zaworu względnie zewnętrzny tłok naciskowy 40 oddalają się tak długo od komory spalania, aż strona czołowa 51 zewnętrznego tłoka naciskowego 40 oprze się o tarczę pośrednią 9.

Jeżeli zamierza się, przykładowo dla wtrysku pilotowego, wtryskiwać paliwo do komory spalania silnika spalinowego tylko przez zewnętrzny rząd 130 otworów wtryskowych, to w tym momencie musi zostać poprzez uruchomienie elementu wykonawczego 46 ponownie przemieszczony człon zaworowy 60, tak aby przerwane zostało połączenie komory zaworowej 68 z komorą 78 oleju przeciekowego. W rezultacie tego zostaje ponownie utworzone połączenie kanału wysokociśnieniowego 10, poprzez kanał łączący 74, z komorą zaworową 68, tak że paliwo płynie z ciśnieniem wtrysku z kanału wysokociśnieniowego 10, poprzez dławik odpływowy 72 i poprzez dławik dopływowy 70, do komory 50 sterowania. Tam wytwarza się znowu wysoki poziom ciśnienia paliwa, które popycha zewnętrzny tłok naciskowy 40 i wraz z nim zewnętrzną iglicę 20 zaworu z powrotem w położenie zamknięcia.

Jeśli przewidziane jest natomiast wtryskiwanie przez całkowity przekrój wtryskowy, to znaczy przez wszystkie otwory wtryskowe 30, to człon zaworowy 60 pozostaje w pozycji przylegania do drugiego gniazda 64 zaworu. Wskutek przylegania strony czołowej 51 zewnętrznego tłoka naciskowego 40 do tarczy pośredniej 9 zamykany jest dławik dopływowy 70. Ciśnienie w komorze 52 sterowania może więc dalej ulegać obniżeniu poprzez dławik odpływowy 72 i połączenie komory zaworowej 68 z komorą 78 oleju przeciekowego, aż siła hydrauliczna wywierana na powierzchnię naciskową 36 wewnętrznej iglicy 22 zaworu stanie się większa od siły hydraulicznej działającej na stronę czołową 53 wewnętrznego tłoka naciskowego 42. Wewnętrzna iglica 22 zaworu unosi się teraz krawędzią uszczelniającą 37 z powierzchni przylgowej 24 i paliwo jest dodatkowo wtryskiwane przez wewnętrzny rząd 230 otworów wtryskowych. Wtryskiwanie jest także tu kończone przez to, że uruchamiany jest element wykonawczy 46, tak że człon zaworowy 60 przemieszcza się znowu z powrotem w położenie przylegania do pierwszego gniazda 62 zaworu. W opisany już powyżej sposób znowu teraz wysokie ciśnienie paliwa zostaje doprowadzone do komory 50 sterowania i poprzez połączenie 55 w postaci cylindrycznego otworu łączącego także do komory 52 ciśnienia sterującego. W rezultacie tego zarówno wewnętrzna iglica 22 zaworu, jak i zewnętrzna iglica 20 zaworu zamykają znowu otwory wtryskowe 30 względem kanału pierścieniowego 28.

Oprócz sterowania czasowego dla otwierania tylko zewnętrznego rzędu otworów wtryskowych możliwe jest do uzyskania selektywne otwieranie także przez ustawienie pośrednie zaworu sterującego 58. Człon zaworowy 60 jest za pomocą piezoelektrycznego elementu wykonawczego 48 przeprowadzany w położenie pośrednie pomiędzy pierwszym gniazdem 62 zaworu i drugim gniazdem 64 zaworu, tak że otwarte są wszystkie połączenia z komorą zaworową 68. Wskutek tego paliwo przepływa z jednej strony z komory zaworowej 68 do komory 78 oleju przeciekowego, a z drugiej strony poprzez kanał łączący 74 stale płynie do komory zaworowej 68, tak że ustala się w komorze zaworowej 68 tylko pewien spadek ciśnienia, które jeszcze wyraźnie przewyższa ciśnienie w komorze 78 oleju przeciekowego. Ciśnienie to wystarcza do utrzymywania wewnętrznej iglicy 22 zaworu w jej położeniu zamknięcia, jednak siła zamykająca działająca na zewnętrzną iglicę 20 zaworu jest na tyle zmniejszona, że ją otwiera. Wtryskiwanie także tutaj ulega zakończeniu znowu w opisany już powyżej sposób, poprzez przełączenie zaworu sterującego 58.

Element wykonawczy 46 w tym przykładzie wykonania ma korzystnie postać piezoelektrycznego elementu wykonawczego. Człon zaworowy 60 w komorze zaworowej 68 potrzebuje dla swego działania tylko małego skoku, takiego jaki może być z reguły zapewniony przez piezoelektryczny element wykonawczy. W razie potrzeby można przewidzieć hydrauliczny element przełożeniowy, za pomocą którego mogą być realizowane większe skoki i który jest dostatecznie znany ze stanu techniki. Ponadto piezoelektryczne elementy wykonawcze mają tę zaletę, że mogą one nadzwyczaj szybko przełączać. Tak więc bez problemu może być w powyżej opisany sposób uzyskany precyzyjny przedwtrysk tylko przez zewnętrzny rząd 130 otworów wtryskowych .

Claims (10)

1. Paliwowy zawór wtryskowy dla silników spalinowych z obudową, w której w cylindrycznym otworze umieszczone są zewnętrzna iglica zaworu i prowadzona w niej wewnętrzna iglica zaworu, przy czym zewnętrzna iglica zaworu w położeniu zamknięcia przyjmuje pozycję przylegania do gniazda zaworu znajdującego się na końcu obudowy po stronie komory spalania i poprzez przemieszczanie

PL 201 040 B1 wzdłużne w kierunku otwarcia steruje zewnętrznym rzędem otworów wtryskowych, a wewnętrzna iglica zaworu również przylega do gniazda zaworu w położeniu zamknięcia i poprzez przemieszczanie wzdłużne w kierunku otwarcia steruje wewnętrznym rzędem otworów wtryskowych, do których to rzędów otworów wtryskowych w stanie wysterowania iglic zaworu dopływa z utworzonej w obudowie komory ciśnieniowej pod ciśnieniem paliwo i stąd jest wtryskiwane do komory spalania silnika spalinowego, i z odsądzeniem naciskowym, które utworzone jest na zewnętrznej iglicy zaworu i na które oddziałuje ciśnienie paliwa w komorze ciśnieniowej, tak że wskutek tego uzyskuje się siłę działają c ą na zewnętrzną iglicę zaworu w kierunku otwarcia, i z powierzchnią naciskową na wewnętrznej iglicy zaworu, na którą po podniesieniu zewnętrznej iglicy zaworu z gniazda zaworu oddziałuje ciśnienie paliwa w kierunku otwarcia, i z przebiegającym w obudowie kanałem wysokociśnieniowym, który uchodzi do komory ciśnieniowej i w którym stale podawane jest paliwo pod wysokim ciśnieniem, i z wypełnioną paliwem komorą ciśnienia sterującego, której ciśnienie jest regulowane i przez ciśnienie której co najmniej pośrednio wywierana jest siła zamykająca na wewnętrzną iglicę zaworu, znamienny tym, że w obudowie (1) jest utworzona wypełniona paliwem komora (50) sterowania, przez ciśnienie której co najmniej pośrednio wywierana jest siła zamykająca na zewnętrzną iglicę (20) zaworu, i zawiera dławik dopływowy (70), przez który komora (50) sterowania jest połączona z kanałem wysokociśnieniowym (10), a także zawiera dławik odpływowy (72), poprzez który komora (50) sterowania jest łączona z bezciśnieniową komorą (78) oleju przeciekowego, przy czym dławik odpływowy (72) jest zamykany przez zawór sterujący (58), a dławik odpływowy (72) oraz dławik dopływowy (70) mają takie wymiary, że przy otwartym dławiku odpływowym (72) więcej paliwa wypływa z komory (50) sterowania niż dopływa przez dławik dopływowy (70), oraz zawiera połączenie (55) pomiędzy komorą (50) sterowania i komorą (52) ciśnienia sterującego, przy czym komora (52) ciśnienia sterującego aż do połączenia (55) jest zamknięta i przy czym połączenie (55) ma takie wymiary, że podczas otwierania dławika odpływowego (72) przez zawór sterujący (58) najpierw spada ciśnienie w komorze (50) sterowania i dopiero z pewnym czasowym opóźnieniem także w komorze (52) ciśnienia sterującego.

2. Zawór wtryskowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór sterujący (58) ma połączoną z komorą (50) sterowania komorę zaworową (68) i regulowany za pomocą elementu wykonawczego (46) człon zaworowy (60).

3. Zawór wtryskowy według zastrz. 2, znamienny tym, że człon zaworowy (60) zaworu sterującego (58) jest przemieszczany przez elektryczny element wykonawczy (46).

4. Zawór wtryskowy według zastrz. 3, znamienny tym, że elektryczny element wykonawczy (46) stanowi piezoelektryczny element wykonawczy.

5. Zawór wtryskowy według zastrz. 2, znamienny tym, że człon zaworowy (60) współpracuje w pierwszej pozycji przełączania z pierwszym gniazdem (62) zaworu, a w drugiej pozycji przełączania z drugim gniazdem (64) zaworu, przy czym komora zaworowa (68) w pierwszej pozycji przełączania jest uszczelniona względem komory (78) oleju przeciekowego, a w drugiej pozycji przełączania jest połączona z komorą (78) oleju przeciekowego.

6. Zawór wtryskowy według zastrz. 5, znamienny tym, że komora zaworowa (68) jest łączona poprzez kanał łączący (74; 76) z kanałem wysokociśnieniowym (10), przy czym człon zaworowy (60) w swoim położeniu przylegania do drugiego gniazda (64) zaworu zamyka kanał łączący (74).

7. Zawór wtryskowy według zastrz. 5, znamienny tym, że człon zaworowy (60) jest doprowadzany w położenie pośrednie, tak że człon zaworowy (60) nie przylega ani do pierwszego gniazda (62) zaworu ani do drugiego gniazda (64) zaworu.

8. Zawór wtryskowy według zastrz. 1, znamienny tym, że w obudowie (1) jest umieszczony zewnętrzny tłok naciskowy (40), który połączony jest z zewnętrzną iglicą (20) zaworu i którego powierzchnia czołowa (51) ogranicza komorę (50) sterowania, tak że za pomocą siły hydraulicznej działającej na tę powierzchnię czołową (51) jest wywierana na zewnętrzną iglicę (20) zaworu siła zamykająca.

9. Zawór wtryskowy według zastrz. 8, znamienny tym, że zewnętrzny tłok ciśnieniowy (40) podczas ruchu otwierania zewnętrznej iglicy (10) zaworu przyjmuje pozycję przylegania do ścianki komory (50) sterowania i przez to przerywa dławik dopływowy (70), który łączy komorę (50) sterowania z kanałem wysokociśnieniowym (10).

10. Zawór wtryskowy według zastrz. 8, znamienny tym, że komora (52) ciśnienia sterującego jest utworzona w zewnętrznym tłoku ciśnieniowym (40) i że utworzone jest połączenie (55) z komorą (50) sterowania w postaci otworu łączącego w zewnętrznym tłoku ciśnieniowym (40).