Для чего нужны канавки на конусе иглы распилителя
Добавлено: 08 янв 2021, 15:31
Видержка из патента Bosch.
Обоснование изоретения
При частичном подъеме, то есть до того, как игла клапана достигнет своего максимального хода открытия, возникает проблема, заключающаяся в том, что из-за втекающего топлива, которое преобладает под высоким давлением в камере давления, давление в кольцевой канавке увеличивается. Дросселирование прямого потока к инжекционным отверстиям возможно только потому, что зазор между вторым краем кольцевой канавки и седлом клапана обеспечивает соответствующее дросселирование, особенно когда в процессе эксплуатации расстояние между вторым краем и седлом клапана из-за износа еще больше уменьшается или даже полностью исчезает в закрытом положении иглы клапана. Это повышенное давление в кольцевой канавке приводит к дополнительному открывающему усилию на игле клапана, которое изначально отсутствует, и изменяет скорость открытия и, таким образом, также время, в которое игла клапана достигает своего максимального открытия. Таким образом, динамика открытия иглы клапана и, следовательно, количество впрыскиваемого топлива со временем меняются. Для точного впрыска топлива, как это необходимо в высокоскоростных самовоспламеняющихся двигателях внутреннего сгорания, это изменение в динамике открытия приводит к тому, что выбросы загрязняющих веществ и расход топлива больше не гарантируют оптимальный впрыск.
Изобретение
Клапан впрыска топлива (запорный конус иглы) согласно изобретению с отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения имеет преимущество перед тем, что динамика открытия иглы клапана остается постоянной в течение всего срока службы. Для этого на уплотнительной поверхности клапана выполнены выемки, которые гидравлически соединяют кольцевую канавку со стороной камеры сгорания, расположенной с участком кольцевой канавки на второй поверхности конуса. Таким образом, при частичном подьеме игла клапана не может создавать дополнительное давление топлива в кольцевой канавке, поскольку топливо выходит через углубления в пространстве, образованном между седлом клапана и второй конической поверхностью. Это пространство, в свою очередь, через отверстия для впрыска соединено с камерой сгорания, так что при частичном подьеме обеспечивается надежный сброс давления в кольцевой канавке. Только при достижении максимального подъема топливо из камеры давления также течет в эти области уплотнительной поверхности клапана и обеспечивает соответствующее повышение давления для впрыска топлива под высоким давлением в камеру сгорания.
В другом предпочтительном варианте выполнения выемки выполнены в виде множества канавок. Посредством соответствующего общего поперечного сечения канавок может быть получено соответствующее поперечное сечение, в котором обеспечивается разгрузка давления кольцевой канавки. Эти канавки могут быть образованы различными способами. Особенно предпочтительно, если канавки выполнены в виде микронных канавок, глубина которых составляет менее 50 мкм. Посредством соответствующих плоских микроканавок стабильность иглы клапана в области седла клапана не ухудшается, и по количеству канавок все еще может быть получено соответствующее поперечное сечение, достаточное для сброса давления в кольцевой канавке. Особенно предпочтительно, если глубина канавок больше их ширины, поскольку в этом случае увеличивается площадь с тем же поперечным сечением потока, с которой игла клапана может сидеть на седле клапана. Это снижает износ в области седла клапана и, таким образом, увеличивает срок службы клапана впрыска топлива.
Предпочтительно канавки проходят в направлении камеры сгорания так далеко, что они доходят, по меньшей мере, до переходной кромки между коническим седлом клапана и объемом мешка. В результате, помимо сброса давления в кольцевой канавке, достигается то преимущество, что уменьшается дросселирование на переходной кромке, и поэтому топливо может течь с меньшими потерями в объеме мешка.
Обоснование изоретения
При частичном подъеме, то есть до того, как игла клапана достигнет своего максимального хода открытия, возникает проблема, заключающаяся в том, что из-за втекающего топлива, которое преобладает под высоким давлением в камере давления, давление в кольцевой канавке увеличивается. Дросселирование прямого потока к инжекционным отверстиям возможно только потому, что зазор между вторым краем кольцевой канавки и седлом клапана обеспечивает соответствующее дросселирование, особенно когда в процессе эксплуатации расстояние между вторым краем и седлом клапана из-за износа еще больше уменьшается или даже полностью исчезает в закрытом положении иглы клапана. Это повышенное давление в кольцевой канавке приводит к дополнительному открывающему усилию на игле клапана, которое изначально отсутствует, и изменяет скорость открытия и, таким образом, также время, в которое игла клапана достигает своего максимального открытия. Таким образом, динамика открытия иглы клапана и, следовательно, количество впрыскиваемого топлива со временем меняются. Для точного впрыска топлива, как это необходимо в высокоскоростных самовоспламеняющихся двигателях внутреннего сгорания, это изменение в динамике открытия приводит к тому, что выбросы загрязняющих веществ и расход топлива больше не гарантируют оптимальный впрыск.
Изобретение
Клапан впрыска топлива (запорный конус иглы) согласно изобретению с отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения имеет преимущество перед тем, что динамика открытия иглы клапана остается постоянной в течение всего срока службы. Для этого на уплотнительной поверхности клапана выполнены выемки, которые гидравлически соединяют кольцевую канавку со стороной камеры сгорания, расположенной с участком кольцевой канавки на второй поверхности конуса. Таким образом, при частичном подьеме игла клапана не может создавать дополнительное давление топлива в кольцевой канавке, поскольку топливо выходит через углубления в пространстве, образованном между седлом клапана и второй конической поверхностью. Это пространство, в свою очередь, через отверстия для впрыска соединено с камерой сгорания, так что при частичном подьеме обеспечивается надежный сброс давления в кольцевой канавке. Только при достижении максимального подъема топливо из камеры давления также течет в эти области уплотнительной поверхности клапана и обеспечивает соответствующее повышение давления для впрыска топлива под высоким давлением в камеру сгорания.
В другом предпочтительном варианте выполнения выемки выполнены в виде множества канавок. Посредством соответствующего общего поперечного сечения канавок может быть получено соответствующее поперечное сечение, в котором обеспечивается разгрузка давления кольцевой канавки. Эти канавки могут быть образованы различными способами. Особенно предпочтительно, если канавки выполнены в виде микронных канавок, глубина которых составляет менее 50 мкм. Посредством соответствующих плоских микроканавок стабильность иглы клапана в области седла клапана не ухудшается, и по количеству канавок все еще может быть получено соответствующее поперечное сечение, достаточное для сброса давления в кольцевой канавке. Особенно предпочтительно, если глубина канавок больше их ширины, поскольку в этом случае увеличивается площадь с тем же поперечным сечением потока, с которой игла клапана может сидеть на седле клапана. Это снижает износ в области седла клапана и, таким образом, увеличивает срок службы клапана впрыска топлива.
Предпочтительно канавки проходят в направлении камеры сгорания так далеко, что они доходят, по меньшей мере, до переходной кромки между коническим седлом клапана и объемом мешка. В результате, помимо сброса давления в кольцевой канавке, достигается то преимущество, что уменьшается дросселирование на переходной кромке, и поэтому топливо может течь с меньшими потерями в объеме мешка.