PL223373B1 - Wtryskiwacz gazu, zwłaszcza do silników spalinowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wtryskiwacz gazu, zwłaszcza do silników spalinowych.

Wtryskiwacze gazu są powszechnie znane i stosowane w układach zasilania silników spalinowych odparowanymi paliwami gazowymi na przykładzie LPG, z języka angielskiego Liquefied Petroleum Gas, czy sprężonymi gazami: CNG z języka angielskiego Compressed Natural Gas, czy wodorem. Ich zadaniem jest precyzyjne odmierzanie i dostarczanie dawki paliwa, którą dostarcza się do układu dolotowego silnika. W zdecydowanej większości zasada działania ich opiera się na uniesieniu elementu uszczelniającego znad gniazda zaworowego, co powoduje rozszczelnienie zaworu i wypływ gazu do kanału wylotowego. Element uszczelniający przesuwany jest pod wpływem działania siły elektromagnetycznej elektrozaworu wtryskiwacza.

Rozszczelnienie wtryskiwacza, a tym samym wtrysk paliwa powszechnie następuje na dwa sposoby, według monografii Jacka Czarnigowskiego „Teoretyczno-empiryczne studium modelowania impulsowego wtryskiwacza gazu” Monografia - Politechnika Lubelska, Lublin 2012. Pierwszy sposób polega na bezpośrednim wykorzystaniu siły pochodzącej z elektrozaworu wtryskiwacza - zwora elektromagnesu jest również elementem uszczelniającym i decydującym o głównym wypływie gazu z wtryskiwacza, a jej działanie - przesuniecie - powoduje rozszczelnienie wtryskiwacza. Drugi sposób polega na pośrednim wykorzystaniu siły pochodzącej od elektrozaworu wtryskiwacza - przesunięcie elementu uszczelniającego i rozszczelnienie wtryskiwacza następuje w wyniku działania sił trzecich powstałych na skutek działania zwory elektromagnesu wtryskiwacza. W sposobie tym małe i szybkie elektromagnesy najczęściej stosowane są we wtryskiwaczach wspomaganych pneumatycznie, gdzie ich siła nie ma istotnego znaczenia. Wtryskiwacze te jednak maja bardziej skomplikowaną budowę wewnętrzną, ze względu na układ wspomagania pneumatycznego oraz są wrażliwe na zanieczyszczenia z powodu niewielkiej średnicy kanalików lub dysz przepływu gazu. Dodatkowo, elastomer uszczelniający nie jest w stanie pracować przy dużych różnicach ciśnień, jak w przykładzie zgłoszenia patentowego US nr 6 371 091 B1.

W obu przypadkach kluczową dla pracy elektromagnetycznego wtryskiwacza gazu jest praca elektrozaworu. Niezależnie od zasady działania wtryskiwacza istotnym parametrem pracy elektrozaworów jest szybkość zadziałania oraz siła przyciągania decydująca o możliwości pracy wtryskiwacza przy większych ciśnieniach zasilania. Wielkości te powinny być uzyskiwane przy możliwie niewielkich rozmiarach i masie wtryskiwaczy oraz rezystancji ich cewek nie mniejszej niż 1,5 Ω. Dodatkowo, nie powinny być wrażliwe na temperaturę, czy wartość ciśnienia gazu.

Z opisu patentowego numer WO 2007/077 590 A1 znany jest elektromagnetyczny wtryskiwacz do paliw gazowych. W wynalazku pomiędzy komorą wlotową a wylotową gazu znajduje się gniazdo zaworu. W gnieździe tym osadzony jest zawór wtryskowy, człon zaworu oraz uszczelka. Człon zaworu otwierany jest za pomocą zespołu elektromagnetycznego. Wielkość otwarcia zaworu zależna jest od grubości zastosowanej uszczelki, znajdującej się pomiędzy zaworem a członem zaworu. W rozwiązaniu tym uszczelka poza funkcją regulacyjną stanowi także rolę uszczelniającą. Autorzy wynalazku proponują wykonanie tego elementu z materiałów podatnych, co bezpośrednio przekłada się na skrócenie czasu eksploatacji.

Istotą wtryskiwacza gazu, zwłaszcza do silników spalinowych, składającego się z korpusu cewki elektromagnetycznej oraz elementu sprężystego jest to, że poniżej korpusu górnego w jego osi znajduje się zwora z zamocowaną rozłącznie na jednym końcu iglicą, zaś korpus górny połączony jest rozłącznie z korpusem cewki elektromagnetycznej, w której w osi iglicy znajduje się element sprężysty, natomiast korpus cewki elektromagnetycznej z drugiej strony połączony jest rozłącznie z korpusem dolnym, do którego z bocznej strony przyłączone jest przyłącze gazu, zaś do dolnej części korpusu dolnego przyłączony jest rozłącznie korpus iglicy, zaś pomiędzy korpusem iglicy a korpusem dolnym znajduje się element dystansowy.

Zastosowanie wynalazku przyczynia się do zmniejszenia emisji związków toksycznych zawartych w gazach spalinowych pojazdu zasilanego paliwem gazowym. Ponadto, następuje zmniejszenie zużycia oryginalnie stosowanego paliwa ropopochodnego, zwłaszcza oleju napędowego przez silniki o zapłonie samoczynnym. Wynalazek ma charakter uniwersalny ze względu na możliwość regulacji skoku iglicy wtryskiwacza, a więc na wydatek masowy, czy objętościowy podawanego gazu do komory spalania.

Wynalazek został bliżej objaśniony na podstawie przykładu realizacji przedstawionym na rysu nku przekroju wzdłużnym.

PL 223 373 B1

Wtryskiwacz gazu, zwłaszcza do silników spalinowych składa się z korpusu 3 cewki elektromagnetycznej. Poniżej korpusu 6 górnego w jego osi znajduje się zwora 7 z zamocowaną rozłącznie na jednym końcu iglicą 4. Korpus 6 górny połączony jest rozłącznie z korpusem 1 cewki elektromagnetycznej, w której w osi iglicy 5 znajduje się element 8 sprężysty. Natomiast korpus 1 cewki elektromagnetycznej z drugiej strony połączony jest rozłącznie z korpusem 2 dolnym. Z bocznej strony przyłączone jest przyłącze 9 gazu. Do dolnej części korpusu 2 dolnego przyłączony jest rozłącznie korpus 3 iglicy. Pomiędzy korpusem 3 iglicy a korpusem 2 dolnym znajduje się element 10 dystansowy.

Działanie wynalazku opiera się impulsowym podawaniu paliwa gazowego do kolektora dolotowego lub przestrzeni roboczej silnika spalinowego. Paliwo gazowe wpływa do korpusu 3 iglicy poprzez przyłącze 9 gazu. Jeżeli przez cewkę elektromagnetyczną umieszoną wewnątrz korpusu 1 cewki elektromagnetycznej nie przepływa prąd elektryczny, to iglica 4 znajduje się w kontakcie z korpusem 3 iglicy, blokując przepływ gazu przez wypływ 5 gazu. Jeżeli przez cewkę elektromagnetyczną znajdującą się w korpusie 1 cewki elektromagnetycznej przepływa prąd elektryczny, następuje wyindukowanie się siły elektromagnetycznej. Powoduje to przyciągnięcie zwory 7, a tym samym osiowe przemieszczenie się iglicy 4 oraz przepływ gazu przez wypływ 5 gazu. Następuje wytworzenie się siły sprężystości w elemencie 8 sprężystym. Zaprzestanie przepływu prądu elektrycznego w cewce elektromagnetycznej umieszczonej w korpusie 1 cewki elektromagnetycznej powoduje zanik siły elektromagnetycznej przyciągającej zworę 7. Następuje wówczas przesunięcie się zwory 7 oraz iglicy 4 w wyniku powstałej siły sprężystości w elemencie 8 sprężystym. Przesuniecie to powoduje zakończenie przepływu gazu w wypływie 5 gazu. Regulację wielkości skoku iglicy realizuje się poprzez zmianę grubości elementu 10 dystansowego.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Wtryskiwacz gazu, zwłaszcza do silników spalinowych, składający się z korpusu cewki elektromagnetycznej oraz elementu sprężystego, znamienny tym, że poniżej korpusu (6) górnego w jego osi znajduje się zwora (7) z zamocowaną rozłącznie na jednym końcu iglicą (4), zaś korpus (6) górny połączony jest rozłącznie z korpusem (1) cewki elektromagnetycznej, w której w osi iglicy (5) znajduje się element (8) sprężysty, natomiast korpus (1) cewki elektromagnetycznej z drugiej strony połączony jest rozłącznie z korpusem (2) dolnym, do którego z bocznej strony przyłączone jest przyłącze (9) gazu, zaś do dolnej części korpusu (2) dolnego przyłączony jest rozłącznie korpus (3) iglicy, zaś pomiędzy korpusem (3) iglicy a korpusem (2) dolnym znajduje się element (10) dystansowy.