Zawór pompy wtryskowej Przedmiotem wynalazku jest zawór pompy wtryskowej do silnika spalinowego, skladajacy sie z gniazda i z kadluba.Zawory pomp wtryskowych do silników spali¬ nowych, poddawane sa podczas pracy wysokim cisnieniom w czasie ich otwierania lub zamykania.Podczas zamykania zaworu ssacego w cylinderku pompy powstaje w nastepstwie tloczacego ruchu tloczka wysokie cisnienie paliwa, wywolujace silny zwrotny strumien paliwa, plynacy z duza pred¬ koscia do przewodu ssacego.Sterowany zawór przelewowy, ustalajacy zakon¬ czenie procesu wtrysku, otwierany jest przy pel¬ nym cisnieniu wtrysku. Równiez i w tym przy¬ padku paliwo przeplywa przez zawór z duza pred¬ koscia, co powoduje powstanie fali cisnieniowej, dzialajacej na slup znajdujacego sie za zaworem paliwa. Nastepstwem tego zjawiska jest obnizenie cisnienia i tworzenie sie pecherzy gazowych, co prowadzi do powstawania kawitacji.W obu przypadkach, zarówno w przypadku stero¬ wanych zaworów ssacych jak i sterowanych zawo¬ rów przelewowych, paliwo przeplywajace przez nie z duza predkoscia, powoduje ich szybkie zniszcze¬ nie w wyniku kawitacji lub erozji. Uszkodzenia wywolane kawitacja wystepuja przy tym zwlaszcza w zaworach ssacych, które zamykane sa podczas wyplywu paliwa z cylinderka pompy z powrotem do przewodu ssacego w wyniku wzrastajacego w cylinderku cisnienia. Zamykanie zaworu powo- 25 30 duje, wskutek bezwladnosci slupa cieczy znajdu¬ jacej sie w polaczonym z zaworem przewodzie ssacym, powstawanie w tym przewodzie podcisnie¬ nia, wywolujacego zjawisko kawitacji.Znane jest umieszczenie w przewodach paliwo¬ wych specjalnych urzadzen, majacych na celu zmniejszenie uderzen hydraulicznych paliwa wzglednie obnizenie predkosci przeplywu paliwa dla uchronienia zaworów od uszkodzen w wyniku dzialania erozji lub kawitacji. Urzadzeniami tymi sa tlumiki uderzen hydraulicznych, umieszczone w przewodach ssacych pomp wtryskowych, w któ¬ rych wystepuje zwrotny przeplyw paliwa z zaworu przelewowego. Tlumiki te posiadaja na przyklad postac obciazonych sprezynami tloczków, umiesz¬ czonych w odpowiednich cylinderkach. Tego ro¬ dzaju tlumiki zmniejszaja wprawdzie wielkosc uderzen hydraulicznych w przewodach, jednakze sa bardzo malo skutecznym zabezpieczeniem przed tworzeniem sie podcisnienia i pecherzy gazowych, wywolujacych powstawanie zjawiska kawitacji, szczególnie groznego z uwagi na nagle zmiany cis¬ nienia charakterystyczne dla tego zjawiska.Znane jest równiez umieszczainie w polaczonych z zaworami przewodach paliwa jednego lub kilku polaczonych szeregowo dlawików. Jednakze wada takich dlawików jest stwarzanie zbyt wielkich oporów dla przeplywu paliwa. Dlawiki te nie mo¬ ga byc tak zwymiarowane, aby stwarzaly jedynie chwilowe opory tylko dla przeplywów paliwa 713773 z bardzo duzymi predkosciami, wystepujacymi przy zwrotnym przeplywie paliwa przy minimalnych oporach dla normalnego przeplywu paliwa zasila¬ jacego pompe wtryskowa.Celem wynalazku jest usuniecie tych niedogod¬ nosci. Dla osiagniecia tego celu postawiono zadanie skonstruowania takiego zaworu, którego kadlub i gniazdo posiadaja wystepy pierscieniowe, które zwrócone do siebie tworza razem pozycje dlawie¬ nia, przy czym wystep pierscieniowy na kadlubie przesuwa isie przy unoszeniu tego kadluba wzgle¬ dem wystepu pierscieniowego na gniezdzie w ten sposób, ze przekrój swobodnego przeplywu paliwa przez pozycje dlawienia miedzy wystepami, po¬ wieksza sie. Ponadto kadlub zaworu w czesci po¬ miedzy przylgnia a wystepem pierscieniowym, po¬ siada ciagla zakrzywiona powierzchnie, do której styczna w górnej czesci tworzy w przekroju osio¬ wym z przylgnia niewielki kat ostry, a w czesci dolnej powierzchnia zakrzywiona jest na zewnatrz osi kadluba przechodzac w wystep pierscieniowy wzdluz stycznej.Gniazdo zaworu wedlug wynalazku: ponad wyste¬ pem pierscieniowym jest tak uksztaltowane* ze je¬ go wewnetrzna powierzchnia jest w przekroju osiowym prostopadla do stycznej dolnego-odcinka zakrzywionej powierzchni kadluba zaworu przy jego pierscieniowym wystepie.Zawór wedlug wynalazku stosowany jest jako sterowany zawór ssacy i/lub jako sterowany zawór przelewowy.Omówione wyzej zadanie moze byc rozwiazane przez uksztaltowanie zarówno na kadlubie zaworu jak i w jego gniezdzie, odpowiednich wystepów pierscieniowych, tworzacych razem pozycje dlawie¬ nia strumienia paliwa i tak przy tym rozmieszczo¬ nych, aby ich dzialanie dlawiace ustawalo przy calkowitym uniesieniu kadluba zaworu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zawór w przekroju podluznym, przy czym na lewej polowie zawór przedstawiony jest w polozeniu zamknietym, a na prawej w polozeniu otwartym, fig. 2 i 3 pompe wtryskowa wyposazona w sterowane zawory ssacy i przelewowy w schema¬ tycznym przekroju, przy czym na fig. 3 przedsta¬ wiona jest pozycja na poczatku wtrysku, a na fig. 2 zakonczenie tego procesu, fig. 4 — wykresy .wyjasniajace dzialanie zaworu jako sterowanego e zaworu ssacego, fig. 5 — wykresy wyjasniajace dzialanie zaworu jako sterowanego zaworu przele¬ wowego.Zawór wedlug wynalazku przedstawiony na'fig. 1 sklada sie z kadluba 1 posiadajacego cylindryczny s trzonek 2 prowadzony w odpowiednim otworze gniazda 3 zaworu. Kadlub 1 posiada na swej tale¬ rzowej czesci 4 przylgnie 5, w polozeniu zamknie¬ tym, spoczywajaca na odpowiedniej przylgni 10 gniazda 3 zaworu. Przylgnia 5 talerzowej czesci 4 kadluba 1 przechodzi w zakrzywiona powierzchnie 6, zakonczona pierscieniowym wystepem 7. Ponizej wystepu pierscieniowego 7 kadlub 1 uksztaltowany jest druga wklesla powierzchnia 8, przechodzaca W cylindryczny trzonek 2 kadluba 1. Dolna czesc trzonka 2 kadluba 1 zakonczona jest znanym plas- 1 377 4 kim lub lekko zakrzywionym popychaczem 9, wspólpracujacym ze znanym mechanizmem steru¬ jacym ukladu zaworowego.Gniazdo 3 zaworu posiada przylgnie 10, wspól- 5 pracujaca z przylgnia 5 kadluba zaworu. Ponizej przylgni 10 wykonane sa wspólsrodkowe otwory cylindryczne 11 i 12, które wraz z kadlubem 1 two¬ rza przestrzen dlawiaca i3. W dolnej czesci' prze¬ strzeni dlawiacej 13 znajduje sie pierscieniowy 10 wystep 14, który wraz z pierscieniowym wystepem 7 na kadlubie 1 zaworu tworzy dlawik. Ponizej pierscieniowego wystepu 14 w gniezdzie 3 zaworu jest przestrzen 15, która poprzez otwory 16 laczy sie z doprowadzonymi z zewnatrz i nie pokazany- 15 mi na rysunku przewodami zasilajacymi pompe w paliwo. Jak to zostalo uwidocznione na rysunku w przekroju osiowym styczna do zakrzywionej po¬ wierzchni 6 kadluba zaworu 1 i styczna do przylgni 5 zaworu tworza ze soba kat prosty a, który okres- 20 lony jest wzgledami wykonawczymi i powinien byc mozliwie najmniejszy. Zazwyczaj kat ten zawiera sie w granicach 2° do 5°. Styczna t do zakrzywio¬ nej powierzchni 6 kadluba 1 zaworu jest, rozpa¬ trujac w przekroju osiowym, skierowana na zew- 25 natrz od osi symetrii zaworu. W miejscu,' gdzie • styczna t przecina wewnefcrzi^ zarys gniazda 3 za¬ woru, jest on ograniczony powierzchnia prosto¬ padla do stycznej t. W kierunku poziomym po¬ wierzchnia 17 uksztaltowana jest w ten sposób, ze równiez przy uniesionym kadlubie 1 zaworu, to jest przy otwartym zaworze, jest równiez prosto¬ padla do stycznej t.Jak to wynika z irysunku, przy 'Otwieraniu za¬ woru, to jest w polozeniu, jak na rysunku fig. 1, przy unoszeniu kadluba 1 .zaworu w kierunku A pierscieniowy wystep 7 na kadlubie 1 zaworu od¬ suwa sie od pierscieniowego wystepu 14 w gniez¬ dzie 3 zaworu. W ten sposób* niewielki swobodny przekrój przeplywu miedzy wystepami pierscienio¬ wymi 7 i 14, tworzacy dlawik, natychmiast po roz¬ poczeciu otwierania zaworu zaczyna isie powiek¬ szac proporcjonalnie do wzniosu kadluba 1 zaworu.Przy przeciwnym ruchu kadluba 1 zaworu, to jest przy jego zamykaniu, swobodny przekrój miedzy wystepami pierscieniowymi 7 i 14 w podobny spo¬ sób zmniejsza sie az do osiagniecia jego minimal¬ nej wartosci w chwili zamkniecia zaworu.Na fig. 2 i "3 pokazana jest w sposób schema¬ tyczny pompa wtryskowa 20, posiadajaca zawór ssacy 21 i zawór przelewowy 22, przy czym oba te zawory sa wykonane wedlug wynalazku. Zawór 21 i 22 umieszczone sa w kadlubie 23 pompy, w którym wykonany jest równiez cylinderek 24, z poruszajacym sie w nim tloczkiem 25. Tloczek 25 napedzany jest w znany sposób krzywka 26 i porusza jednoczesnie dzwignie 27 i 28, które z kolei za pomoca popychaczy 29 i 30 steruja za¬ worami 21 i 22. W kadlubie 23 pompy wtryskowej jest uksztaltowana przestrzen tloczna 31, skad, pa¬ li wo: poprzez zawór tloczny 32 i nie pokazany na rysunku przewód tloczny tloczone jest dorwtry&ki- wacza. Zawór ssacy 21 laczy sie z nie pokazanym na rysunku' przewodem' zasilajacym poprzez kanal 33, a zawór przelewowy 22 sterujacy przeplywem cieczy w kanale przelewowym 34 polaczony jest5 tym kanalem 34 z nie pokazanym na rysunku prze¬ wodem przelewowym.Podczas suwu ssacego pompy, to jest podczas ru¬ chu tloczka 25 w dól, zawory 22 i 32 sa zamkniete.Jedynie zawór ssacy 21 zostaje uniesiony pod dzia- 5 laniem wytworzonego podczas ruchu ssacego tlocz¬ ka 25 podcisnienia w przestrzeni tloczacej 31. Poz¬ wala to na zassanie paliwa z przewodu zasilaja¬ cego poprzez kanal 33 do przestrzeni tloczacej 31.Przy ruchu tloczka 25 w góre, w polozeniu poka- 10 zanym na fig. 2 czesc paliwa, znajdujacego sie w cylinderku 24 i w przestrzeni tloczacej 31 jest wytlaczana poprzez zawór ssacy 21. Jednoczesnie jednak dzwignia 27 obraca sie w kierunku prze¬ ciwnym do ruchu wskazówek zegara, powodujac 15 opuszczenie popychacza 29 i w nastepstwie zam¬ kniecie zaworu ssacego 21. W ten sposób, przy zmniejszajacym sie przekroju przeplywu zaworu 21, cisnienie paliwa w przestrzeni roboczej 31 wzrasta. Na krótko przed zamknieciem zaworu 2o ssacego cisnienie paliwa w przestrzeni tloczacej 31 wzrasta do wysokosci cisnienia otwarcia wtryski- wacza, wobec czego zawór tloczny 32 otwiera sie, paliwo przeplywa do wtryskiwacza i rozpoczyna sie proceswtrysku. 25 Przed zakonczeniem suwu tloczacego tloczka 25 pompy, przesuwany w góre dzwignia 28 popychacz 30 zaczyna otwierac zawór przelewowy 22 (fig. 3).Otwarcie zaworu przelewowego powoduje szybki spadek cisnienia paliwa w przestrzeni tloczacej 31 30 pompy, zamkniecie zaworu tlocznego 32 i zakon¬ czenie procesu wtrysku. Dalszy ruch tloczka 25 w góre powoduje wytloczenie paliwa z przestrzeni tloczacej 31 poprzez zawór przelewowy 22 i kanal przelewowy 34 i dalej do nie pokazanego na rysun- 35 ku przewodu przelewowego.Jak wynika z powyzszego opisu, w koncowej fa¬ zie zamykania zaworu ssacego w przestrzeni tlo¬ czacej 31 panuje cisnienie, zblizone do cisnienia otwarcia wtryskiwacza, co powoduje, ze paliwo 40 przeplywajace przez zawór 21 posiada duza pred¬ kosc, zwiekszajaca sie jeszcze wskutek zmniejsza¬ nia sie swobodnego przekroju miedzy przylgnia 10 gniazda 3, a przylgnia 5 talerzowej czesci 4 kadlu¬ ba 1zaworu. 45 W chwili zamkniecia zaworu 21 przeplyw paliwa zostaje przerwany, co w nastepstwie sil masowych poruszajacego sie w kanale ssacym 33 i polaczonym z nim przewodzie zasilajacym paliwa powoduje przerwanie sie slupa paliwa i powstanie zjawiska 50 kawitacji.Przy zastosowaniu jako zaworu ssacego 21 zawo¬ ru wedlug wynalazku pokazanego na fig. 1, struga paliwa na krótko przed zamknieciem zaworu prze¬ plywa wzdluz zakrzywionej powierzchni 6 i ude- 55 rza w powierzchnie 17 gniazda 3, przez co zostaje pochlonieta energia kinetyczna strumienia. Ponie¬ waz odplyw paliwa w przestrzeni dlawiacej 13 jest ograniczony przez niewielki przekrój swobodny miedzy wystepami pierscieniowymi 7 i 14, w prze- 60 strzeni dlawiacej 13 utrzymuje sie stosunkowo wy¬ sokie cisnienie. W ten sposób przy przerwaniu przeplywu paliwa przez osadzanie kadluba 1 za¬ woru na gniezdzie 3 w przestrzeni dlawiacej 13 nie tworzy sie próznia, powodujaca powstanie zja- 65 wiska kawitacji. Poza tym i predkosc wyplywu pa- 6 liwa z dlawika jest nizsza- w wyniku zarówno za¬ wirowania Sitrumienia paliwa jak i w wyniku tego, ze przekrój swobodnego przeplywu paliwa miedzy wystepami pierscieniowymi 7 i 14 jest wiekszy niz— w odpowiedniej chwili — przekrój -swobod¬ nego przeplywu paliwa miedzy przylgnia 5 kadluba 1 zaworu, a przylgnia 10 gniazda 3. Powoduje to, ze energia kinetyczna przeplywajacego paliwa i powstajacych w nim fal cisnieniowych jest znacz¬ nie nizsza.Przy zastosowaniu zaworu wedlug wynalazku ja¬ ko sterowanego zaworu przelewowego w podobny sposób tworzy sie strefa podwyzszonego cisnienia w przestrzeni dlawiacej 13 podczas otwierania za¬ woru i podobnie energia kinetyczna przeplywajaca z duza predkoscia paliwa jest w opisany sposób pochlaniana i zamieniana w cieplo. Powoduje to wytlumienie fal cisnieniowych w przewodzie prze¬ lewowym.Na fig. 4, pokazane sa niektóre charakterystycz¬ ne wielkosci zaworu wedlug wynalazku, zastoso¬ wanego jako zaworu ssacego 21, przedstawione w funkcji kata obrotu walu krzywkowego 26 pom¬ py, na krótko przed zamknieciem zaworu 21. Po¬ dane na fig. 4, zaleznosci wazne dla pompy z krót¬ kim przewodem tloczacym, przy którym nie wy¬ stepuja zjawiska dynamiczne, na przyklad fale cisnieniowe. Linia Sv na tym wykresie przedstawia skok zaworu, który ma charakter liniowy, zmierza¬ jacy do zera w chwili zamkniecia zaworu. W po¬ dobny sposób przebiega prosta fb, przedstawiajaca wielkosc swobodnego przekroju przeplywu paliwa pomiedzy przylgniami 5 i 10 gniazda 3 i kadluba 1 zaworu.Linia fd oznaczona jest zaleznosc swobodnego przekroju przeplywu paliwa miedzy wystepami pierscieniowymi 7, 14 od kata obrotu krzywki 26.Jak to wynika z wykresu, przy pelnym otwarciu zaworu przekrój fd jest nieznacznie mniejszy od przekroju fv. Przekrój dlawiacy fd przy opadaniu zaworu zmniejsza sie, jednakze nie osiaga w zad¬ nym przypadku wartosci zerowej. Na tym samym wykresie linia c przedstawia dawke paliwa wytla¬ czana przez tloczek 25, w kazdym przypadku za¬ lezna od ksztaltu zarysu krzywki 26 i mogaca wo¬ bec tego posiadac dowolny przebieg. Krzywe Vv i Vd przedstawiaja predkosc przeplywu paliwa przez przekroje fv i fd» Krzywe Pp i Pd oznaczaja cisnienie panujace odpowiednio w przestrzeni tlocznej 31 pompy i w przestrzeni dlawiacej 13 za¬ woru. Wielkosc P0 okresla cisnienie otwarcia za¬ woru tlocznego 32, a wiec cisnienie poczatku pro¬ cesu wtrysku. Dawka paliwa, wyplywajaca przez zawór 21 juz po osiagnieciu cisnienia wtrysku P0 oznaczona jest przez gv.Na fig. 5, przedstawione sa analogiczne wykresy dla zaworu wedlug wynalazku, zastosowanego jako zawór przelewowy 22. Oznaczenia wielkosci na wy¬ kresie tym sa analogiczne jak na wykresie przed¬ stawionym na fig. 4. PL PL