PL202354B1 - Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny dla układu Common Rail w silniku spalinowym oraz silnik wysokoprężny dużej mocy z układem Common Rail - Google Patents

Abstract

Przedmiot wynalazku dotyczy ci snieniowego zbiornika akumulacyjnego dla uk ladu Common Rail w silniku spalinowym, który posiada rurowy korpus (2) ze sciank a (3) ograniczaj ac a znajduj ac a si e wewn atrz korpusu komor e akumulacyjn a (4) na kumulowany czynnik, oraz co najmniej jeden otwór (5) do odprowa- dzania czynnika, przechodz acy przez sciank e, przy czym na wewn etrznej powierzchni scianki znajduje si e co najmniej jedno, wchodz ace w komor e akumulacyj- n a, zakrzywione wybrzuszenie (6), za s otwór uchodzi do komory akumulacyjnej wewn atrz tego zakrzywio- nego wybrzuszenia, który to zbiornik charakteryzuje si e tym, ze komora akumulacyjna (4) zawiera co naj- mniej dwa, korzystnie cylindryczne, wzd lu zne otwory (41, 42, 43) rozmieszczone tak, ze ich przekroje za- chodz a na siebie. Ponadto zg loszenie obejmuje silnik wysokoprezny du zej mocy z uk ladem Common Rail dla wtrysku paliwa zawieraj acy ci snieniowy zbiornik akumulacyjny (1). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny dla układu Common Rail w silniku spalinowym oraz silnik wysokoprężny dużej mocy z układem Common Rail. W szczególności wynalazek dotyczy ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego, przeznaczonego do układu Common Rail w silnikach wysokoprężnych dużej mocy.

Znane są silniki wysokoprężne dużej mocy, które stosuje się przykładowo jako główne agregaty napędowe dla statków lub jako urządzenia stacjonarne do pozyskiwania prądu. Mają one najczęściej postać powoli chodzących dwusuwowych maszyn wodzikowych lub maszyn czterosuwowych. Zgodnie z nowszymi tendencjami w nowoczesnych silnikach duż ej mocy do wtrysku paliwa, wymiany gazu, wtrysku wody i ewentualnie układów pomocniczych, na przykład dla oleju sterującego, stosuje się układy Common Rail. Dany płyn, na przykład paliwo do wtrysku, czynnik hydrauliczny do uruchamiania zaworów wylotowych lub czynnik roboczy do sterowania wtryskiem, tłoczy się przy tym pod ciśnieniem za pomocą pomp do ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego, nazywanego również akumulatorem. Płynem pod ciśnieniem, pochodzącym z danego akumulatora, zasila się następnie wszystkie cylindry silnika spalinowego względnie steruje się zaworami i urządzeniami do wtrysku paliwa.

Zazwyczaj ciśnieniowe zbiorniki akumulacyjne mają postać ruropodobnych, zamkniętych na obu końcach elementów, biegnących wzdłuż silnika w przybliżeniu na wysokości głowic cylindrów. Rurowe korpusy ciśnieniowych zbiorników akumulacyjnych mają zazwyczaj kilka otworów, za pomocą których komora akumulacyjna zbiornika jest łączona z odpowiednimi urządzeniami do zasilania lub uruchamiania poszczególnych cylindrów.

Najwyższe ciśnienia w układzie Common Rail występują zazwyczaj przy wtrysku paliwa. Ciśnienie w przypisanym do niego, ciśnieniowym zbiorniku akumulacyjnym może wynosić na przykład do 2000 bar. Podczas pracy występują zwłaszcza obciążenia dynamiczne, spowodowane na przykład wahaniami ciśnienia, które pociągają za sobą wysokie wymagania mechaniczne w odniesieniu do ciśnieniowych zbiorników akumulacyjnych. Wytrzymałość zbiornika na wysokie ciśnienie jest ograniczona z uwagi na obecność promieniowych otworów, mogą one trzy- do czterokrotnie zwiększać naprężenia, na przykład naprężenie zredukowane.

Celem zwiększenia wytrzymałości zbiornika na wysokie ciśnienia w układzie wtryskowym Common Rail zaproponowano w niemieckim opisie patentowym nr DE-A-199 49 962, aby służąca jako komora akumulacyjna, wewnętrzna przestrzeń korpusu była płaska w obszarze ujść otworów, co pociąga za sobą redukcję maksymalnych naprężeń w obszarze przecinania się otworów i korpusu. Te płaskie obszary są wykonywane później za pomocą lokalnej obróbki skrawaniem.

Inne znane rozwiązanie według opisu patentowego nr DE 19945786 dotyczy systemu wtrysku Common Rail dla silnika spalinowego zawierającego korpus posiadający komorę wewnętrzną połączona przepływowo z licznymi środkami łączącymi, przy czym komora wewnętrzna jest utworzona przez dwa wgłębienia o kołowym przekroju cylindrycznym, których osie wzdłużne są do siebie równoległe i które są połączone ze sobą w obszarze łączącym, a środki łączące uchodzą do komory wewnętrznej w obszarze łączącym. Osie wzdłużne wgłębień tworzących komorę są oddalone od siebie na odległość większą niż ich średnica, zaś obszar łączący ma kształt przypominający siodło.

Znane jest również z opisu patentowego nr DE 10056405 zbiornik akumulacyjny do systemów wtryskowych silników spalinowych posiadający ściankę zewnętrzną, ściankę wewnętrzną ograniczającą komorę akumulacyjną, do której uchodzą dwa otwory łączące, przy czym grubość ścianki komory akumulacyjnej pomiędzy jej ścianką zewnętrzną i jej ścianką wewnętrzną w obszarze leżącym naprzeciw ujścia otworów łączących do komory akumulacyjnej jest zmniejszona w stosunku do pozostałych obszarów komory.

Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny dla układu Common Rail w silniku spalinowym, posiadający rurowy korpus ze ścianką, która ogranicza znajdującą się wewnątrz korpusu komorę akumulacyjną na kumulowany czynnik, oraz co najmniej jeden otwór do odprowadzania czynnika, przechodzący przez ściankę, przy czym na wewnętrznej powierzchni ścianki znajduje się co najmniej jedno, wchodzące w komorę akumulacyjną , zakrzywione wybrzuszenie, które jest tak usytuowane, że otwór uchodzi do komory akumulacyjnej wewnątrz zakrzywionego wybrzuszenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że komora akumulacyjna zawiera co najmniej dwa, korzystnie cylindryczne, wzdłużne otwory, które są tak rozmieszczone, że ich poprzeczne przekroje zachodzą na siebie.

Korzystnie, ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny zawiera wybrzuszenie rozciągające się na znacznej części długości komory akumulacyjnej, korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej.

PL 202 354 B1

Korzystnie, ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny posiada znajdujące się na wewnętrznej powierzchni ścianki co najmniej dwa zakrzywione wybrzuszenia, wchodzące do komory akumulacyjnej, z których każde rozciąga się na znacznej części długości komory akumulacyjnej, korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej, i które są umieszczone w różnych pozycjach względem kierunku obwodu wewnętrznej powierzchni ścianki.

Korzystnie, ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny zawiera co najmniej jeden otwór względnie otwory biegnące w kierunku promieniowym.

Korzystnie, każdy otwór uchodzi do komory akumulacyjnej w środku wybrzuszenia, odniesionym do kierunku obwodu wewnętrznej powierzchni ścianki.

Korzystnie, każde wybrzuszenie ma w kierunku promieniowym wysokość H, wynoszącą od 5 do 30% wewnętrznej średnicy D komory akumulacyjnej.

Korzystnie, ścianka korpusu ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jedno spłaszczenie, które jest tak usytuowane i ukształtowane, że ujście otworu na zewnętrznej powierzchni ścianki znajduje się na płaskiej powierzchni.

Korzystnie, ścianka korpusu ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jeden płaski pas, rozciągający się w zasadzie na całej długości rurowego korpusu.

Korzystnie, w płaskich pasach znajdują się ujścia otworów.

Silnik wysokoprężny dużej mocy z układem Common Rail dla wtrysku paliwa zawierający ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny posiadający rurowy korpus ze ścianką, która ogranicza znajdującą się wewnątrz korpusu komorę akumulacyjną na kumulowany czynnik, oraz co najmniej jeden otwór do odprowadzania czynnika, przechodzący przez ściankę, przy czym na wewnętrznej powierzchni ścianki znajduje się co najmniej jedno, wchodzące w komorę akumulacyjną, zakrzywione wybrzuszenie, które jest tak usytuowane, że otwór wewnątrz zakrzywionego wybrzuszenia uchodzi do komory akumulacyjnej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że komora akumulacyjna ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego zawiera co najmniej dwa, korzystnie cylindryczne, wzdłużne otwory, które są tak rozmieszczone, że ich przekroje zachodzą na siebie.

Korzystnie, ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny zawiera wybrzuszenie rozciągające się na znacznej części długości komory akumulacyjnej, korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej.

Korzystnie, na wewnętrznej powierzchni ścianki ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego znajdują się co najmniej dwa, wchodzące do komory akumulacyjnej, zakrzywione wybrzuszenia, z których każde rozciąga się na znacznej części długości komory akumulacyjnej, korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej, i które są umieszczone w różnych pozycjach względem kierunku obwodu wewnętrznej powierzchni ścianki.

Korzystnie, ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny zawiera co najmniej jeden otwór względnie otwory biegnące w kierunku promieniowym.

Korzystnie, każdy otwór ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego uchodzi do komory akumulacyjnej w środku wybrzuszenia, odniesionym do kierunku obwodu wewnętrznej powierzchni ścianki.

Korzystnie, w ciśnieniowym zbiorniku akumulacyjnym każde wybrzuszenie ma w kierunku promieniowym wysokość H, wynoszącą od 5 do 30% wewnętrznej średnicy D komory akumulacyjnej.

Korzystnie, w ciśnieniowym zbiorniku akumulacyjnym ścianka korpusu ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jedno spłaszczenie, które jest tak usytuowane i ukształtowane, że ujście otworu na zewnętrznej powierzchni ścianki znajduje się na płaskiej powierzchni.

Korzystnie, w ciśnieniowym zbiorniku akumulacyjnym ścianka korpusu ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jeden płaski pas, rozciągający się w zasadzie na całej długości rurowego korpusu.

Korzystnie, w płaskich pasach znajdują się ujścia otworów.

Zaleta rozwiązania według wynalazku polega na tym, że zaproponowano ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny w układzie Common Rail dla silnika spalinowego, który w wyniku zastosowania jak najprostszych środków wytrzymuje bardzo wysokie ciśnienia wewnętrzne przy obciążeniu dynamicznym, bez konieczności powiększania w tym celu zewnętrznych wymiarów zbiornika, a co za tym idzie, miejsca, jakie jest potrzebne do jego zainstalowania. W szczególności ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny nadaje się do zastosowania w układzie Common Rail silnika wysokoprężnego dużej mocy, zwłaszcza w ukł adzie wtrysku paliwa.

Zalety rozwiązania według wynalazku wynikają z tego, że ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny dla układu Common Rail w silniku spalinowym ma rurowy korpus ze ścianką, która ogranicza znajdującą się wewnątrz korpusu komorę akumulacyjną na kumulowany czynnik, oraz co najmniej jeden otwór do

PL 202 354 B1 odprowadzania czynnika, przechodzący przez ściankę. Na wewnętrznej powierzchni ścianki znajduje się co najmniej jedno, wchodzące w komorę akumulacyjną, zakrzywione wybrzuszenie, które jest tak usytuowane, że otwór wewnątrz zakrzywionego wybrzuszenia uchodzi do komory akumulacyjnej.

Okazało się, że to skierowane do wewnątrz wybrzuszenie o skończonej krzywiźnie pozwala na znaczną redukcję wzrostów naprężeń, spowodowanych obecnością otworu. Optymalny wewnętrzny kształt ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego przy zadanej wytrzymałości zmęczeniowej materiału, z którego wykonany jest korpus, na wyraźny wpływ na zwiększenie dopuszczalnego ciśnienia wewnętrznego dla obciążeń dynamicznych lub zmniejszenie zewnętrznego wymiaru ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego, zwłaszcza jego średnicy, ponieważ przykładowo ścianka zbiornika może być cieńsza. Istotne jest przy tym, aby ten obszar, w którym otwór uchodzi do komory akumulacyjnej, miał skończoną krzywiznę - zatem w szczególności nie był płaski.

W korzystnej postaci wykonania wspomniany obszar ma krzywiznę , której znak jest przeciwny do znaku krzywizny pozostałej części wewnętrznej powierzchni ścianki, ograniczającej w zasadzie cylindryczną komorę akumulacyjną.

Szczególne zalety rozwiązania według wynalazku, w którym wybrzuszenie rozciąga się na znacznej części długości komory akumulacyjnej, w szczególności na całej długości komory akumulacyjnej. W następstwie tego wewnętrzny profil komory akumulacyjnej, to znaczy jego przekrój prostopadły do wzdłużnej osi, jest jednakowy na całej długości komory akumulacyjnej. Dzięki temu można zrezygnować z lokalnej obróbki wewnętrznej powierzchni komory akumulacyjnej, co pozwala na znaczne uproszczenie procesu wytwarzania. Korpus z komorą akumulacyjną można wytwarzać w prosty sposób, na przykład za pomocą wyciskania, odlewania lub przeciągania przy użyciu odpowiednio ukształtowanego narzędzia do przeciągania.

Następna zaleta rozwiązania polega na tym, że na wewnętrznej powierzchni ścianki znajdują się co najmniej dwa - na przykład trzy - wchodzące do komory akumulacyjnej, zakrzywione wybrzuszenia, z których każde rozciąga się na znacznej części długości komory akumulacyjnej, korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej, i które są umieszczone w różnych pozycjach względem kierunku obwodu wewnętrznej powierzchni ścianki. Na wewnętrznym obwodzie rozmieszczonych jest zatem kilka wybrzuszeń, rozciągających się korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej. W ten sposób można przewidzieć otwory skierowane w różnych kierunkach, co wyraźnie zwiększa elastyczność ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego pod względem możliwości jego przyłączania.

Z uwagi na minimalizację napręże ń otwór lub otwory biegn ą w kierunku pionowym, wskutek czego ich oś symetrii jest prostopadła do wzdłużnej osi korpusu. Ponadto korzystne okazało się, jeżeli każdy otwór uchodzi do komory akumulacyjnej w środku wybrzuszenia, odniesionym do kierunku obwodu wewnętrznej powierzchni ścianki, co oznacza, że osie symetrii otworów leżą w środku wybrzuszenia. Oczywiście możliwe jest również umieszczenie otworów mimośrodowo lub z przesunięciem względem siebie. Istotne jest to, że otwory uchodzą do komory akumulacyjnej wewnątrz wybrzuszenia.

Praktyka pokazała, że każde wybrzuszenie ma w kierunku promieniowym wysokość, wynoszącą od 5 do 30% wewnętrznej średnicy komory akumulacyjnej. Pod pojęciem tej wysokości rozumie się przy tym maksymalną wartość, na którą wybrzuszenie wchodziłoby w przekrój komory akumulacyjnej, gdyby miał on przykładowo kołowy zarys.

Wybrzuszenie według wynalazku, które wchodzi w komorę akumulacyjną, można szczególnie korzystnie zrealizować, jeżeli komora akumulacyjna zawiera co najmniej dwa, korzystnie cylindryczne, wzdłużne otwory, które są tak rozmieszczone, że ich przekroje zachodzą na siebie. Szczególnie korzystny wariant polega na utworzeniu komory akumulacyjnej z dwóch cylindrycznych wzdłużnych otworów, których osie biegną równolegle do siebie w takim odstępie, że przekroje wzdłużnych otworów zachodzą na siebie. Oznacza to, że odstęp osi wzdłużnych otworów jest mniejszy niż suma promieni obu wzdłużnych otworów. Powstaje wówczas komora akumulacyjna, której wewnętrzny profil (powierzchnia przekroju prostopadła do wzdłużnej osi) ma kształt ósemki. Obszar, w którym ta ósemka ma swoje „przewężenie, tworzy wówczas dwa, wchodzące do komory akumulacyjnej, zakrzywione wybrzuszenia w sensie niniejszego wynalazku.

Postać wykonania, w której komora akumulacyjna ma co najmniej dwa, zachodzące na siebie, wzdłużne otwory ma szereg zalet z uwagi na wyjątkową prostotę wytwarzania. Wymaga się jedynie wykonania dwóch (lub więcej) wzdłużnych otworów w rurowym elemencie, z którego wykonany jest korpus.

Następną korzystną cechą jest to, że ścianka korpusu ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jedno spłaszczenie, które jest tak usytuowane i ukształtowane, że ujście otworu na

PL 202 354 B1 zewnętrznej powierzchni ścianki znajduje się na płaskiej powierzchni. Rozwiązanie to pozwala umieścić bezpośrednio na zewnętrznej powierzchni ścianki elementy uruchamiające lub zasilające, które mają być zasilane czynnikiem z ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego - na przykład zawory suwakowe dla układu wtrysku paliwa. Jest to o tyle korzystne, że można wówczas zrezygnować z przewodów łączących, wytrzymałych na wysokie ciśnienia.

Następny korzystny wariant polega na tym, że ścianka korpusu ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jeden płaski pas, rozciągający się w zasadzie na całej długości rurowego korpusu. Pozwala to na przykład umieścić na zewnętrznej powierzchni zbiornika wysokociśnieniowego element grzejny, dostarczający ciepło do czynnika w komorze akumulacyjnej. Płaskie pasy mogą również służyć jako podstawa, na przykład do zamocowania ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego.

Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny według wynalazku nadaje się zwłaszcza do układu Common Rail w silniku wysokoprężnym dużej mocy, zwłaszcza dla układu Common Rail przeznaczonego dla wtrysku paliwa.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny w pierwszym przykładzie wykonania, w przekroju poprzecznym wzdłuż linii I-I na fig. 2, fig. 2 - zbiornik ciśnieniowy w pierwszym przykładzie wykonania z fig. 1, w przekroju wzdłużnym wzdłuż linii II-II na fig. 1, fig. 3 - zbiornik ciśnieniowy w wariancie pierwszego przykładu wykonania w przekroju analogicznym do fig. 1, fig. 4 - ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny w drugim przykładzie wykonania, w przekroju poprzecznym, fig. 5 - ciśnieniowy zbiornik w wariancie drugiego przykł adu wykonania w przekroju analogicznym do fig. 4, fig. 6 - ciś nieniowy zbiornik w kolejnym wariancie drugiego przykładu wykonania w przekroju analogicznym do fig. 4, fig. 7 - ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny w trzecim przykładzie wykonania, w przekroju poprzecznym, oraz fig. 8 - ciśnieniowy zbiornik w wariancie trzeciego przykładu wykonania w przekroju analogicznym do fig. 7.

Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny 1 w pierwszym zalecanym przykładzie wykonania według wynalazku przedstawiony jest w przekroju poprzecznym na fig. 1. Przekrój jest poprowadzony wzdłuż linii I-I na fig. 2. Na fig. 2 przedstawiony jest ten sam przykład wykonania w przekroju wzdłużnym wzdłuż linii II-II na fig. 1.

Ponieważ układy Common Rail, zwłaszcza układy tego typu dla silników wysokoprężnych dużej mocy, w szczególności przeznaczone do wtrysku paliwa, są od dawna znane pod względem swej budowy i działania, nie będą one tu bliżej omawiane.

Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny 1 ma rurowy, na przykład cylindryczny, korpus 2 ze ścianką 3, którego wewnętrzna powierzchnia 31 wyznacza komorę akumulacyjną 4 dla czynnika, na przykład paliwa pod wysokim ciśnieniem. Korpus 2 względnie komora akumulacyjna 4 rozciągają się w kierunku wzdłużnej osi L. Ponadto przewidziany jest co najmniej jeden otwór 5, który przechodzi w kierunku promieniowym, zatem prostopadle do wzdłużnej osi L, przez ściankę 3 i łączy komorę akumulacyjną 4 z zewnętrzną powierzchnią 32 ścianki 3. Przez otwór 5 czynnik można pobierać z komory akumulacyjnej 4.

Według wynalazku na wewnętrznej powierzchni 31 ścianki 3 znajduje się wybrzuszenie 6, które rozciąga się w kierunku osi L na znacznej części komory akumulacyjnej 4, korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej 4. W przekroju ukazanym na fig. 2 wybrzuszenie 6 stanowi różnicę, o którą górna część 3a ścianki 3 (na rysunku) jest grubsza niż dolna część 3b (na rysunku). Jak widać zwłaszcza na fig. 1, wybrzuszenie 6 ma ciągłą krzywiznę, nie ma zatem płaskich obszarów. Krzywizna wybrzuszenia 6 ma przy tym przeciwny znak w stosunku do krzywizny pozostałej części wewnętrznej powierzchni 31 ścianki 3. Celem lepszego zrozumienia zarys K, jaki powstałby przy dokładnie kołowym przekroju komory akumulacyjnej 4, został uzupełniony na fig. 1 linią przerywaną.

Obszar przejściowy 61 pomiędzy wybrzuszeniem 6 i pozostałą częścią wewnętrznej powierzchni 31 ścianki 3 jest zaokrąglony, w związku z czym nie występują tutaj krawędzie, zaś naprężenia również w tych obszarach mają niewielką wartość.

Wybrzuszenie 6 jest w odniesieniu do kierunku obwodowego ustawione tak, że otwór 5 uchodzi do komory akumulacyjnej 4 symetrycznie w środku wybrzuszenia 6.

Co się tyczy kształtu wybrzuszenia 6, zwłaszcza jego krzywizny i położenia środka krzywizny, możliwe są liczne warianty. Krzywizna wybrzuszenia 6 nie musi również być stała. Istotne jest jednak, aby krzywizna miała skończoną wartość i inny znak niż krzywizna pozostałej części wewnętrznej powierzchni 31, co oznacza, że wybrzuszenie 6 musi wchodzić w komorę akumulacyjną 4. Ponadto

PL 202 354 B1 istotne jest, aby otwór 5 uchodził do komory akumulacyjnej 4 w całości w obrębie wybrzuszenia 6, co oznacza, że ujście otworu 5 do komory akumulacyjnej 4 musi w całości być pokryte wybrzuszeniem 6.

W odniesieniu do wysokości H wybrzuszenia 6, które to pojęcie oznacza maksymalne odchylenie zarysku K w kierunku promieniowym, korzystne okazało się w praktyce, jeżeli ta wysokość H stanowi od 5 do 30% wewnętrznej średnicy D komory akumulacyjnej 4.

Zazwyczaj ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny 1 ma kilka otworów 5. W pierwszym przykładzie wykonania są one wówczas usytuowane jeden za drugim, w związku z czym każdy z otworów 5, jak opisano powyżej, uchodzi do komory akumulacyjnej 4 w środku wybrzuszenia 6.

Wybrzuszenie 6 według wynalazku sprawia, że wewnętrzny zarys ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego 4 jest optymalny pod względem naprężeń. W wyniku wchodzącego do komory akumulacyjnej 4 zarysu wybrzuszenia 6 w obszarze krytycznym pod względem naprężeń, gdzie mają swe ujścia otwory 5, obszar ten pod działaniem ciśnienia pozostaje w obszarze naprężeń ściskających. W znanych ciśnieniowych zbiornikach akumulacyjnych bezpośrednio pod działaniem ciśnienia powstają naprężenia styczne, czyli naprężenia rozciągające. Dzięki temu ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny 1 nawet przy obciążeniach dynamicznych można poddawać działaniu znacznie wyższych ciśnień wewnętrznych. Wewnętrzne ukształtowanie ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego 1 według wynalazku umożliwia poddawanie go działaniu kilkukrotnie wyższych ciśnień wewnętrznych w porównaniu do znanych zbiorników. Z drugiej strony przy takim samym ciśnieniu wewnętrznym, jak w znanych zbiornikach, i przy takiej samej pojemności komory akumulacyjnej zbiornik według wynalazku może być znacznie cieńszy, czyli może mieć mniejszą grubość ścianki 3.

Korzystnie wybrzuszenie 6 rozciąga się na całej długości komory akumulacyjnej 4, w związku z czym wewnętrzny profil, pod którym to pojęciem należy rozumieć poprzeczny przekrój komory akumulacyjnej 4, jest jednakowy na całej długości korpusu 2. Oznacza to znaczne uproszczenie procesu wytwarzania. Korpus 2 ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego 1 według wynalazku można wytwarzać w prosty sposób za pomocą wyciskania, odlewania lub przeciągania przy użyciu narzędzia o przekroju dopasowanym do żądanego przekroju. Nie są już potrzebne lokalne obróbki wykańczające w odniesieniu do wewnętrznej powierzchni 31 ścianki 3.

Kolejną zaletę stanowi to, że otwory 5 można wywiercić w dowolnym miejscu w odniesieniu do kierunku wzdłużnego, co znacznie zwiększa elastyczność w zakresie możliwości dopasowania do różnych okoliczności.

Kolejny korzystny środek polega na umieszczeniu na zewnętrznej powierzchni 32 ścianki 3 korpusu 2 spłaszczenia 7, które jest tak usytuowane i ukształtowane, że ujście otworu 5 na zewnętrznej powierzchni 32 znajduje się w płaskiej powierzchni. Jest to o tyle korzystne, że urządzenia 10 (zaznaczone na fig. 1 i 2 linią przerywaną), które mają być zasilane czynnikiem z ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego, na przykład elementy układu wtrysku paliwa, można zamontować bezpośrednio na korpusie 2, co pozwala zrezygnować z przewodów łączących.

Spłaszczenie 7 - jak pokazano na fig. 5 w związku z drugim przykładem wykonania - może również oczywiście rozciągać się na całej długości korpusu, tworząc płaski pas, rozciągający się w zasadzie na całej długości korpusu 2. Otwory 5 uchodzą wówczas do tego płaskiego pasa.

Na fig. 3 ukazany jest, w przekroju analogicznym do fig. 1, wariant pierwszego przykładu wykonania według wynalazku. W wariancie tym zewnętrzny kształt korpusu 2 nie jest cylindryczny, lecz ma dwa płaskie pasy 8, rozciągające się w zasadzie na całej długości rurowego korpusu 2. Płaskie pasy 8 są tak rozmieszczone, że otwory 5 wychodzą na zewnętrzną powierzchnię 32 poza tymi płaskimi pasami 8.

Na tych pasach 8 mogą być umieszczone dodatkowe urządzenia 9. W przypadku silników wysokoprężnych dużej mocy jako paliwo stosuje się zazwyczaj olej ciężki. Olej ciężki wymaga podgrzania, aby nabrać właściwej lepkości, w tym celu na jednym z płaskich pasów 8 można umieścić dodatkowe urządzenie w postaci układu grzejnego 9, aby doprowadzać ciepło do oleju ciężkiego w komorze akumulacyjnej 4.

Na fig. 4 ukazany jest, w przekroju analogicznym do fig. 1, drugi przykład wykonania ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego 1. Poniżej objaśnione zostaną jedynie w stosunku do pierwszego przykładu wykonania. Opis pierwszego przykładu wykonania odnosi się również do przykładu drugiego, w szczególności zaś odnośniki mają to samo znaczenie.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4 na wewnętrznej powierzchni 31 ścianki 3 umieszczonych jest kilka, mianowicie trzy, wybrzuszenia 6 według wynalazku. Każde z wybrzuszeń 6 rozciąga się na znacznej części długości komory akumulacyjnej 4, korzystnie na całej jej długości.

PL 202 354 B1

Wybrzuszenia 6 są rozmieszczone równomiernie na obwodzie wewnętrznej powierzchni 31. Przewidzianych jest kilka otworów 5, z których każdy uchodzi do komory akumulacyjnej 4 w środku jednego z wybrzuszeń 6. Na zewnętrznej powierzchni 32 znajdują się spłaszczenia 7, które są tak usytuowane, że ujścia otworów 5 na zewnętrznej powierzchni 32 znajdują się w płaskiej powierzchni. Wybrzuszenia mogą być oczywiście również rozmieszczone nierównomiernie na obwodzie.

W tym przykładzie wykonania otwory 5 do poboru czynnika z komory akumulacyjnej 4 są rozmieszczone na obwodzie ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego 1. Dzięki temu można zastosować większą liczbę otworów 5. Ponadto czynnik można bez zbytniego wysiłku prowadzić w różnych kierunkach.

W wariancie drugiego przykładu wykonania według wynalazku przedstawionym na fig. 5 spłaszczenia 7 rozciągają się na całej długości korpusu 2, w związku z czym każde z nich tworzy płaski pas 8, rozciągający się w zasadzie na całej długości korpusu 2. Poszczególne otwory 5 uchodzą wówczas do jednego z tych płaskich pasów 8.

Na fig. 6 ukazany jest wariant, w którym zewnętrzna powierzchnia 32 ścianki 3 tworzy cylindryczny płaszcz.

Istnieje wiele możliwych wariantów połączenia ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego 1 urządzeniami względnie aparatami, które mają być zasilane czynnikiem. Przykładowo urządzenie 10 (fig. 1,2), jak opisano powyżej, może być zamocowane bezpośrednio na zewnętrznej powierzchni 32 ścianki 3. Otwór 5 można również zaopatrzyć w gwint wewnętrzny, w który wkręca się przewód ciśnieniowy lub złączkę. Ponadto, korzystnie na jednym ze spłaszczeń 7 lub jednym z płaskich pasów 8 można zamocować kołnierz. W zasadzie nadają się tutaj do zastosowania wszystkie znane techniki łączenia i mocowania.

Poniżej na podstawie trzeciego przykładu wykonania wynalazku opisana jest szczególnie korzystna ze względów praktycznych postać realizacji wybrzuszenia 6 według wynalazku, wchodzącego w komorę akumulacyjną 4. Rozumie się, że wyjaśnienia dotyczące pierwszego i drugiego przykładu wykonania odnoszą się również do trzeciego przykładu wykonania, zaś opisane oddzielnie środki można także łączyć z trzecim przykładem wykonania względnie stosować do tego przykładu.

Na fig. 7 ukazany jest w przekroju trzeci przykład wykonania. Różnica w stosunku do pierwszego i drugiego przykładu wykonania polega na ukształtowaniu komory akumulacyjnej 4. Komora akumulacyjna 4 składa się w tym przykładzie wykonania z dwóch cylindrycznych wzdłużnych otworów 41, 42, rozciągających się równolegle do siebie w kierunku osi L. Osie L1, L2 wzdłużnych otworów 41,42 znajdują się względem siebie w odstępie E, który jest tak dobrany, że przekroje wzdłużnych otworów 41, 42 zachodzą na siebie. W ten sposób powstaje ukazany na fig. 7 profil wewnętrzny 7, mający w zasadzie kształt ósemki. Przewężenia tej ósemki tworzą zatem dwa zakrzywione wybrzuszenia 6 według wynalazku, które wchodzą w wewnętrzną przestrzeń komory akumulacyjnej 4. W górnym wybrzuszeniu 6 (na rysunku) znajduje się ujście otworu 5. Dodatkowo albo alternatywnie względem tego można oczywiście umieścić ujście kolejnego otworu w dolnym wybrzuszeniu 6.

Jako wysokość H wybrzuszenia rozumie się w tym przykładzie wykonania różnicę średnicy wzdłużnego otworu 41 względnie 42 i długości wspólnej siecznej obu kołowych przekrojów wzdłużnych otworów 41 i 42.

Odstęp osi L1 względnie L2 od osi L może wynosić przykładowo około 40 procent promienia danego wzdłużnego otworu 41 względnie 42. Odstęp wzdłużnych otworów 41, 42 od środka (osi L) jest zdefiniowany przez średnicę promieniowego otworu 5 i dopuszczalną wytrzymałość zmęczeniową. W przedstawionym tutaj przykładzie wykonania oba wzdłużne otwory 41 i 42 leżą symetrycznie w stosunku do osi L. Nie jest to jednak warunek konieczny.

Korzystnie wzdłużne otwory mają taki sam promień. Można jednak również zastosować różne promienie.

Korzystne jest również, ale nie konieczne, jeżeli oba wzdłużne otwory 41, 42 są równoległe do siebie. Otwory te mogą być jednak także lekko nachylone względem siebie.

Trzeci przykład wykonania według wynalazku charakteryzuje się zwłaszcza prostotą wytwarzania. Trzeba jedynie wykonać dwa otwory, aby uzyskać komorę akumulacyjną 4 z wybrzuszeniami 6 według wynalazku.

Na fig. 8 ukazany jest w przekroju wariant trzeciego przykładu wykonania. W tym wariancie komora akumulacyjna 4 składa się z trzech wzdłużnych otworów 41, 42, 43, które są tak rozmieszczone, że ich przekroje zachodzą na siebie. Jak widać na fig. 8, utworzone zostają w ten sposób trzy wybrzuszenia 6 według wynalazku, z których każde wchodzi do komory akumulacyjnej 4. Do każdego z tych

PL 202 354 B1 wybrzuszeń uchodzi promieniowy otwór 5. Oczywiście możliwe jest również rozwiązanie, w którym promieniowe otwory 5 uchodzą tylko do jednego lub trzech wybrzuszeń 6.

Korzystnie wzdłużne otwory 41, 42, 43 są rozmieszczone symetrycznie względem osi L.

Możliwe są oczywiście także konstrukcje, zawierające więcej niż trzy wzdłużne otwory 41, 42, 43.

Rozumie się, że cechy opisanych przykładów i wariantów wykonania można również łączyć ze sobą w inny sposób niż to zostało wyraźnie przedstawione. Możliwe są także konstrukcje z dwoma lub więcej niż trzema wybrzuszeniami 6. W przypadku większej ilości wybrzuszeń 6 nie jest konieczne, aby wszystkie wybrzuszenia miały jednakowy kształt; mogą one mieć przykładowo różne krzywizny.

Także w przypadku, gdy w ramach niniejszego wynalazku ujawniono silniki wysokoprężne dużej mocy jako dziedzinę zastosowania bardzo istotną w praktyce, rozumie się, że ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny można ogólnie zastosować w analogiczny sposób do innych silników wysokoprężnych, na przykład silników małej mocy i silników spalinowych.

Claims (18)

1. Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny dla układu Common Rail w silniku spalinowym, posiadający rurowy korpus ze ścianką, która ogranicza znajdującą się wewnątrz korpusu komorę akumulacyjną na kumulowany czynnik, oraz co najmniej jeden otwór do odprowadzania czynnika, przechodzący przez ściankę, przy czym na wewnętrznej powierzchni ścianki znajduje się co najmniej jedno, wchodzące w komorę akumulacyjną, zakrzywione wybrzuszenie, które jest tak usytuowane, że otwór uchodzi do komory akumulacyjnej wewnątrz zakrzywionego wybrzuszenia, znamienny tym, że komora akumulacyjna zawiera co najmniej dwa, korzystnie cylindryczne, wzdłużne otwory (41, 42, 43), które są tak rozmieszczone, że ich poprzeczne przekroje zachodzą na siebie.

2. Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera wybrzuszenie (6) rozciągające się na znacznej części długości komory akumulacyjnej (4), korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej (4).

3. Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada znajdujące się na wewnętrznej powierzchni (31) ścianki (3) co najmniej dwa zakrzywione wybrzuszenia (6), wchodzące do komory akumulacyjnej (4), z których każde rozciąga się na znacznej części długości komory akumulacyjnej (4), korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej (4), i które są umieszczone w różnych pozycjach względem kierunku obwodu wewnętrznej powierzchni (31) ścianki (3).

4. Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden otwór (5) względnie otwory (5) biegnące w kierunku promieniowym.

5. Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny według zastrz. 1 albo 3, albo 4, znamienny tym, że każdy otwór (5) uchodzi do komory akumulacyjnej (4) w środku wybrzuszenia (6), odniesionym do kierunku obwodu wewnętrznej powierzchni ścianki (3).

6. Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że każde wybrzuszenie (6) ma w kierunku promieniowym wysokość (H), wynoszącą od 5 do 30% wewnętrznej średnicy (D) komory akumulacyjnej (4).

7. Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że ścianka (3) korpusu (2) ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jedno spłaszczenie (7), które jest tak usytuowane i ukształtowane, że ujście otworu (5) na zewnętrznej powierzchni (32) ścianki (3) znajduje się na płaskiej powierzchni.

8. Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że ścianka (3) korpusu (2) ma na swej zewnętrznej powierzchni (32) co najmniej jeden płaski pas (8), rozciągający się w zasadzie na całej długości rurowego korpusu (2).

9. Ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny według zastrz. 8, znamienny tym, że w płaskich pasach (7, 8) znajdują się ujścia otworów (5).

10. Silnik wysokoprężny dużej mocy z układem Common Rail dla wtrysku paliwa zawierający ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny posiadający rurowy korpus ze ścianką, która ogranicza znajdującą się wewnątrz korpusu komorę akumulacyjną na kumulowany czynnik, oraz co najmniej jeden otwór do odprowadzania czynnika, przechodzący przez ściankę, przy czym na wewnętrznej powierzchni ścianki znajduje się co najmniej jedno, wchodzące w komorę akumulacyjną, zakrzywione wybrzuszenie, które jest tak usytuowane, że otwór wewnątrz zakrzywionego wybrzuszenia uchodzi do komory akumulacyjnej, znamienny tym, że komora akumulacyjna (4) ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego (1) zawiera

PL 202 354 B1 co najmniej dwa, korzystnie cylindryczne, wzdłużne otwory (41, 42, 43), które są tak rozmieszczone, że ich przekroje zachodzą na siebie.

11. Silnik wysokoprężny według zastrz. 10, znamienny tym, że ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny (1) zawiera wybrzuszenie (6) rozciągające się na znacznej części długości komory akumulacyjnej (4), korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej (4).

12. Silnik wysokoprężny według zastrz. 10, znamienny tym, że na wewnętrznej powierzchni (31) ścianki (3) ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego (1) znajdują się co najmniej dwa, wchodzące do komory akumulacyjnej (4), zakrzywione wybrzuszenia (6), z których każde rozciąga się na znacznej części długości komory akumulacyjnej (4), korzystnie na całej długości komory akumulacyjnej (4), i które są umieszczone w różnych pozycjach względem kierunku obwodu wewnętrznej powierzchni (31) ścianki (3).

13. Silnik wysokoprężny według zastrz. 10, znamienny tym, że ciśnieniowy zbiornik akumulacyjny (1) zawiera co najmniej jeden otwór (5) względnie otwory (5) biegnące w kierunku promieniowym.

14. Silnik wysokoprężny według zastrz. 10 albo 12, albo 13, znamienny tym, że każdy otwór (5) ciśnieniowego zbiornika akumulacyjnego (1) uchodzi do komory akumulacyjnej (4) w środku wybrzuszenia (6), odniesionym do kierunku obwodu wewnętrznej powierzchni ścianki (3).

15. Silnik wysokoprężny według zastrz. 10 albo 12, znamienny tym, że w ciśnieniowym zbiorniku akumulacyjnym (1) każde wybrzuszenie (6) ma w kierunku promieniowym wysokość (H), wynoszącą od 5 do 30% wewnętrznej średnicy (D) komory akumulacyjnej (4).

16. Silnik wysokoprężny według zastrz. 10 albo 12, znamienny tym, że w ciśnieniowym zbiorniku akumulacyjnym (1) ścianka (3) korpusu (2) ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jedno spłaszczenie (7), które jest tak usytuowane i ukształtowane, że ujście otworu (5) na zewnętrznej powierzchni (32) ścianki (3) znajduje się na płaskiej powierzchni.

17. Silnik wysokoprężny według zastrz. 10, znamienny tym, że w ciśnieniowym zbiorniku akumulacyjnym (1) ścianka (3) korpusu (2) ma na swej zewnętrznej powierzchni (32) co najmniej jeden płaski pas (8), rozciągający się w zasadzie na całej długości rurowego korpusu (2).

18. Silnik wysokoprężny według zastrz. 17, znamienny tym, że w płaskich pasach (7, 8) znajdują się ujścia otworów (5).