SE507374C3 - Saett och anordning foer reglering av insprutningstrycket av flytande braensle - Google Patents

Description

10 507 374 2 som strömmar genom reglerventilen då denna öppnas går via ett dräneringsrör tillbaka till oljeförrådet.

Denna reglerventil påverkas vanligen av en elektromagnet.

Det är av stor betydelse att denna verkar momentant eftersom hela insprutningscykeln endast tar en tid av i trakterna av 3 ms (millisekunder) med ett högsta tryck av ca 1500 Bar.

Den tryckalstrande anordningen, vanligen en kolv i en cylinder, är i regel av enkel konstruktion och de varia- tioner av bränsleinsprutningsanordningar som finns hänför sig mestadels till regler- eller styrventilen som står i förbindelse med bränsletrycket. Exempel på sådana anord- ningar ges i den tyska patentskriften 3741526, den interna- tionella patentansökningen WO 89/00242, den europeiska patentskriften 0193788 och den amerikanska patentskriften 5517973. Alla dessa patentskrifter beskriver helt olika anordningar och är därför svåra att jämföra med varandra och teknikens ståndpunkt i övrigt.

TEKNISKA PROBLEMET: Vid de kända anordningarna med endast en styrventil byggs bränsletrycket upp snabbt till ett värde av i trakterna av 300 Bar och ökar sedan till i trakterna av 1500 Bar tills trycket utlöses med hjälp av styrventilen. Insprutningen genom insprutningshålen börjar vid i trakterna av 300 Bar.

I början av insprutningscykeln förbränns bränslet under relativt stark bildning av kväveoxider (NOQ vilket ur miljösynpunkt är en nackdel. Då halten av kväveoxider är reglerat av lagkrav, vilka skärpes kontinuerligt, måste insprutningstidpunkten och senareläggas för reduktion av föroreningen. Senarelägg- ningen inverkar negativt på motorns termiska verkningsgrad.

En ytterligare nackdel med kända anordningar är att vid 507 574 3 höga hastigheter kan trycket byggas upp för snabbt och bli för högt över den gräns som injektorkonstruktionen till- åter. Det finns därför ett behov att kunna påverka trycket eller avlasta detta något under insprutningscykeln vid valda tidpunkter, såsmn i början för minskning av NO;- emissionen och i slutet för undvikande av för höga tryck.

LösNINGEN= Enligt föreliggande uppfinning har man löst ovannämnda problem med en styrventil som endast slår till och från och man har åstadkommit en anordning och ett sätt för reglering av insprutningstrycket av flytande bränsle, såsom diesel- olja, genon\ett sprutmunstycke med förträngda utsprutnings- öppningar, varvid trycket åstadkommes genom en snabb verkan från exempelvis en kolv i en cylinder, och en huvudstyrventil i förbindelse med det flytande bränslet före munstycket vilken huvudstyrventil hålles stängd under insprutningen vilket förfarande kännetecknas av att trycket avlastas vid lämplig tidpunkt under insprutningscykeln genom en sekundärventil.

Det är enligt uppfinningen lämpligt att insprutningstrycket avlastas i början av insprutningscykeln för minskning av utvecklade nitrösa gaser (NOQ under förbränningen.

Enligt uppfinningen kan det även vara lämpligt att insprut- ningstrycket avlastas i slutet av insprutningscykeln för möjliggörande av högre hastigheter av den tryckalstrande kolven eller dylikt.

Uppfinningen innefattar även en anordning för reglering av insprutningstrycket av flytande bränsle såsom dieselolja, genom ett sprutmunstycke med förträngda utsprutnings- öppningar,varvid trycket åstadkommes genom en snabb verkan 507 574 l5 4 från exempelvis en kolv i en cylinder, och en styrventil i- förbindelse med det flytande bränslet före munstycket, vilken huvudstyrventil hålles stängd under insprutningen, vilken anordning kännetecknas av en sekundärventil inuti huvudstyrcylindern för avlastning av insprutningstrycket.

Enligt uppfinningen innefattar huvudstyrventilen en genom en elektromagnet upp och ner mot en första fjäderkraft rörlig ventilkropp med en utvidgning vid sin nedre del som är avsedd att samverka med ett omgivande hus för bildning av en ventil som kan stänga eller öppna för vätskeflödet mellan huset och ventilkroppen, vilket vätskeflöde står i förbindelsermmivätskanföretmänsleutsprutningsmunstycket, vilken anordning kännetecknas av en inuti ventilkroppen befintlig rörlig stång som är fäst vid elektromagnetens upp och ner rörliga del och som vid sin andra ände uppbär en andra fjäder anliggande mot ventilkroppens nedre del, vilken andra fjäder är styvare än den på ventilkroppen verkande första fjädern, varvid radiella hål är gjorda i ventilkroppen in mot stången samt att stången samverkar med ventilkroppen för bildande av en ventil.

Enligt uppfinningen är det lämpligt att de radiella hålen i ventilkroppen befinner sig något ovanför en kant där en avsmalning i stången börjar så att passage av vätska genom hålen förhindras då stången befinner sig i sitt nedre läge med utspänd styvare andra fjäder.

Det är även möjligt enligt uppfinningen att de radiella hålen i ventilkroppen mynnar ut i ett ringformigt parti i ventilkroppen kring stången och att den nedre delen av det ringformade partiet och en cirkulär kant avgränsande en avsmalning på stången bildar en ventil. 507 374 Enligt uppfinningen är det lämpligt att avloppssidan för flödet i både huvudventilen och sekundärventilen mynnar ut i bränsleförrådet.

Det är enligt uppfinningen lämpligt att den ventilkroppen påverkande första fjädern anligger med sin ena ände via ett stöd mot kroppens ovansida och med sin andra ände mot en del av huset.

De båda fjädrarna är enligt uppfinningen lämpligen koaxiel- la och elektromagneten är anordnad att aktiveras i åt- minstone två steg varvid i det första steget huvudstyrven- tilen stängs och i. det andra steget vid stängd huvud- styrventil sekundärstyrventilen öppnas.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritningar där fig. l schematiskt visar en insprutningsanordning för bränsle med styrventil av känt slag, där fig. 2 visar samma anordning med styrventilen i ett annat läge, där fig. 3 visar regleringsanordningen enligt föreliggande uppfinning med öppen huvudstyrventil och stängd sekundärventil, där fig. 4 visar samma anordning som enligt fig. 3, men med stängd huvudventil och öppen sekundärventil och där l0 507 374 6 fig. 5 visar en annan utföringsform av styrventilen enligt föreliggande uppfinning med öppen huvud- styrventil och stängd sekundärventil.

DETALJERAD BESKRIVNING: Fig. 1 visar schematiskt en bränsleinsprutningsanordning enligt teknikens ståndpunkt med en kolv 1 som trycks ner i en cylinder 2 i vilken det flytande bränslet befinner sig.

Det ungefärliga kolvslaget som kan vara i trakterna av 15- 17 mm. Det är således frågan om mycket små och snabba rörelser av kolven l, vilken vanligen påverkas från kamaxeln. Från cylinderhåligheten går en. kanal 3 'till själva sprutmunstycket. Detta innefattar vanligen av en vårtliknande anordning med exempelvis åtta insprutningshål med en diameter av 0,2 mm.

Från insprutningskanalen. 3 går en grenkanal 4 till en styrventil som allmänt betecknas med 5. Denna påverkas av en elektromagnet 6 med en övre stationär del och en undre upp och ner rörlig del. Från denna undre rörliga delen sträcker sig nedåt en stång 7 vid vilken en ventilkropp 8 är förbunden. Kring ventilkroppen 8 finns ett hus 9 och detta hus 9 är utformat med ett ventilsäte 10 som till- sammans med kroppen 8 bildar en ventil. Ventilkroppen 8 hålls i nedtryckt läge med hjälp av en första fjäder ll. Då emellertid elektromagneten aktiveras lyftes ventilkroppen 8 upp och ventilen stängs.

Då bränslet skall sprutas in i motorn genom munstycket från bränsleröret 3 måste denna styrventil vara stängd. Annars kan något tryck i röret 3 inte byggas upp och bränslet tar vägen genom styrventilen och ut genom dräneringsröret 12.

Under den schematiska konstruktionsritningen av insprut- ningsanordningen visas först på fig. lB kraftpåverkan från 507 574 7 elektromagneten. Påverkan är som synes från början O, men vid punkten A aktiveras elektromagneten och den hålls aktiverad med jämn kraft till punkten B då den åter deaktiveras.

På fig. lC 'visas det resulterande insprutningstrycket.

Såsom framgår av figuren är detta trycket praktiskt taget lika med 0 .i början, men det bygger upp sig först till punkten C då det får ett värde av i trakterna av 300 Bar då insprutningen startar genom hålen i munstycket varför kurvan får en knyck nedåt för att sedan fortsätta upp till punkten D där trycket kan uppgå till i trakterna av 1500 Bar. Vid punkten D deaktiveras elektromagneten och trycket sjunker snabbt ner till ett mycket litet värde. Då trycket har kommit ner upphör således insprutningen genom munstyck- et och det kvarvarande trycket åstadkommer endast ett flöde genom den öppna ventilen och dräneringsröret 12 till bränsleförrådet.

Fig. 2 visar samma anordning som den enligt fig. l, men i detta fall är styrventilen öppen och bränsleflödet går då såsom framgår av figuren via förbindelseröret 4 och den öppna ventilen 8, 10 genom dräneringsröret 12. Någon insprutning sker i detta fall inte.

Fig. 3 visar en styrventil enligt föreliggande uppfinning där siffrorna 4-12 avser samma element som på fig. 1 och 2.

Det som skiljer denna figuren från fig. l och 2 är att radiella hål är gjorda i ventilkroppen 8, vilka hål mynnar ut mot den cylindriska stången 7. Dessutom är den cylind- riska stången 7 gjord avsmalnande vid partiet 14 nedanför nivån för de radiella hålen 13 och den nedersta delen 15 av stången 7, har försetts med plana ytor så att vätska kan strömma mellan denna nedre del av stången 7 och den ihåliga ventilkroppen 8. Den nedersta delen 16 av stången 7, vilken är en platta, uppbär en andra fjäder 17 som vid sin andra 507 374 8 ände anligger mot en plan undersida av ventilkroppen 8.

Denna andra fjäder 17 är styvare än den första fjädern 11 mellan ventilkroppen 8 och huset 9. Ventilkroppen 8 är nertill försedd med en ipressad platta 19 viken förspänner fjädern 17 och bestämmer grundläget för stången 7.

Huset 9 är under ventilen försedd med ett anslag 20 som utgör ett stopp för ventilen och som genom sin position bestämmer ventilens grundläge i öppet tillstånd.

I det läge som figuren visar är sekundärventilen, dvs ventilen son\ utgörs av stången '7 mot ventilkroppen 8, stängd medan huvudventilen är öppen och bränslevätska kan därför strömma förbi huvudventilen och ut genom dränerings- öppningen 12.

Då elektromagneten 6 aktiveras kommer den undre delen av denna att dras emot den övre stationära delen vilket gör att den tillsammans med stången 7 kommer att dras uppåt.

Eftersom den första fjädern 11 är svagare än den andra fjä- dern 17 kommer därigenom fjädern 11 att tryckas ihop tills ventilkroppen 8 har slagit emot ventilsätet 10 på huset 9 och således stängt huvudstyrventilen. Vid ytterligare kraftigare aktivering av elektromagneten kommer stången 7 att åka upp ytterligare varvid den andra fjädern 17 kommer att tryckas ihop och de radiella hålen 13 1 ventilkroppen 8 kommer att friläggas mot partiet 14 på stången 7. Detta läge visas på fig. 4. Vätska kan då strömma från förbindel- seledningen 4 in genom de radiella hålen 13, ner förbi den andra fjädern 17 och ut genom dräneringen 12. Dimensionen och antalet av hålen 13 och strömningsmotståndet i sekun- därventilen överhuvudtaget måste vara sådant att trycket vid stängd. huvudstyrventil inte blir noll utan endast minskar något. 507 374 9 Det är viktigt att stången 7 tätar med snäv glidpassning mot håligheten. av ventilkroppen. 8 så att då hålen 13 befinner sig mot stången 17 ingen passage förefinnes för vätskan. Den del av stången 7 som befinner sig omedelbart ovanför partiet 14 måste därför ha en minsta längd, av 1-2 mm, för att tätning skall kunna äga rum, men denna del av stången bör dock inte vara för lång eftersom det skulle betyda en för lång upplyftning av stången 7 för att hålen 13 skulle friläggas.

Den nedre delen 15 på stången 7 har delvis planslipta ytor så att passage för det flytande bränslet mellan denna del och ventilkroppen 8 förefinnes.

Fig. 5 visar en annan utföringsform av uppfinningen. De hänvisningsbeteckningar som finns på denna mellan 4 och 17 avser samma sak som på de tidigare figurerna. Skillnaden mellan denna utföringsform och den enligt fig. 3 och 4 är den att hålen 13 mynnar ut i en ringformad kammare 18 på insidan av ventilkroppen 8 och runt stången 7. Den nedre delen av den ringformade kammaren 13 är utformad som ett ventilsäte och stången 7 är utformad med en kant mot detta ventilsäte så att då stången 7 befinner sig i sitt nedre läge, är kammaren 18 stängd nedtill. För att kammaren 18 skall kunna öppnas och vätska strömma ut genom denna måste stången 7 lyftas något. På fig.5 visas sekundärventilen i stängt läge och huvudstyrventilen i öppet läge, dvs elektromagneten är inte aktiverad.

Genom sättet och anordningarna enligt föreliggande upp- finning har man fått möjlighet att reglera trycket på det flytande bränslet och insprutnigsmängden av detta på ett mera noggrannt sätt än tidigare. Medlet för åstadkommande av denna stora fördel är anordnande av sekundärventilen och möjligheten att kunna påverka båda ventilerna genom två olika pådrag på strömmen till elektromagneten. Detta 507 374 strömpådrag sker automatiskt och är lätt att reglera med hjälp av motorns styrenhet.

Någon större omkonstruktion av tidigare kända konstruktio- ner utan sekundärventil innebär således inte konstruktionen enligt föreliggande uppfinning. Ventilkroppen j. huvud- styrventilen är i stort sett den samma som vid tidigare konstruktioner, men ett centralt hål har fått göras för att stången skall kunna röra sig i hålet. Det är mycket viktigt att stången har en snäv glidpassning i förhållande till ventilkroppen så att sekundärventilen tätar ordentligt i stängt läge. Det är också viktigt att de två fjädrarna är koaxiella så att inga sidokrafter uppkommer som skulle kunna låsa sekundärventilen då elektromagneten aktiveras i två steg.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utförings- formerna utan den kan varieras på olika sätt inom patent- kravens ram. Således kan exempelvis de radiella hålen 13 utgöras av långsträckta slitsar eller orunda hål istället för borrade runda hål.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 40 5 07 '37 4 1 1 PATENTKRAV:

1. Sätt för reglering av insprutningstrycket av flytande bränsle, såsom dieselolja, genom ett sprutmun- stycke med förträngda utsprutningsöppningar, varvid trycket åstadkommes genom en snabb verkan från exempelvis en kolv i en cylinder, och en huvudstyrventil i förbindelse med det flytande bränslet för munstycket, vilken huvudstyrventil hålles stängs under insprutningen, k ä n n e t e c k n a t a v att trycket avlastas vid lämplig tidpunkt under insprutningscykeln genom en sekun- därventil.

2. Sätt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att insprutningstrycket avlastas i början av insprut- ningscykeln för minskning av utvecklade nitrösa gaser (NO¿ under förbränningen.

3. Sätt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att insprutningstrycket avlastas vid slutet av insprutningscykeln för möjliggörande av högre hastigheter av den tryckalstrande kolven eller dylikt.

4. Anordning för reglering av insprutningstrycket av flytande bränsle, såsom dieselolja, genom ett sprutmun- stycke med förträngda utsprutningsöppningar, varvid trycket åstadkomes genom snabb verkan från exempelvis en kolv (1) i en cylinder (2), och en huvudstyrventil i förbindelse med det flytande bränslet före munstycket, vilken huvudstyrven- til hålles stängd under insprutningen, k ä n n e t e c k n a d a v en sekundärventil inuti huvudstyrventilen för avlastning för insprutningstrycket.

5. Anordning enligt kravet 4, vid vilken.huvudstyrven- tilen innefattar en genom en elektromagnet (6) upp och ner mot en första fjäderkraft (ll) rörlig ventilkropp (8) med en utvidgning vid sin nedre del som är avsedd att samverka 10 15 20 25 30 35 507 374 12 med ett omgivande hus (9) för bildning av en ventil som kan stänga eller öppna för vätskeflödet mellan huset (9) och ventilkroppen (8), vilket vätskeflöde står i förbindelse med vätskan före bränsleinsprutningmunstycket, k ä n n e t e c k n a d a v en inuti ventilkroppen (8) befintlig rörlig stång (7) som är fäst vid elektromagnetens (6) upp och ner rörliga del och som vid sin andra ände (15, 16) uppbär en andra fjäder (17) anliggande mot ventilkrop- pens (8) nedre del vilken andra fjäder (17) är styvare än den på ventilkroppen (8) verkande första fjädern (11), varvid radiella hål (13) är gjorda i ventilkroppen (8) in mot stången (7) samt att stången (7) samverkar med ventil- kroppen (8) för bildande av en ventil.

6. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att de radiella hålen (13) i ventilkroppen befinner sig något ovanför en kant där en - avsmalning (14) i stången börjar så att passage av vätska genom hålen (13) hindras då stången (7) befinner sig i sitt nedre läge med utspänd styvare andra fjäder (17).

7. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d a v att de radiella hålen (13) i ventilkroppen (8) mynnar ut i ett ringformat parti (18) i ventilkroppen (8) kring stången (7) och att nedre delen av det ringformade partiet (18) och en cirkulär kant av- gränsande en avsmalning på stången (17) bildar en ventil.

8. Anordning enligt något av kraven 4-7, k ä n n e t e c k n a d a v att avloppssidan (12) för flödet i både huvudstyrventil och sekundärventil mynnar ut i bränsleförrådet.

9. Anordning enligt något av kraven 4-8, k ä n n e t e c k n a d a v att den ventilkroppen (8) på- verkande första fjädern (ll) anligger med sin ena ände via 507 374 13 ett stöd mot ventilkroppens (8) ovansida och med sin andra ände mot en del av huset (9).

10. Anordning enligt något av kraven 4-8, k ä n n e t e c k n a d a v att båda fjädrarna (11, 17) är koaxiella och att elektromagneten (6) är anordnad att aktiveras i åtminstone två steg, varvid i det första steget huvudstyrventilen stängs och i det andra steget vid stängd huvudstyrventil sekundärstyrventilen öppnas.