CZ308825B6

CZ308825B6 - Aktuátor pro řízení dávky paliva

Info

Publication number: CZ308825B6
Application number: CZ2020569A
Authority: CZ
Inventors: Ladislav VĂtek; Ladislav Ing. Vítek
Original assignee: MOTORPAL, a.s.
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2021-06-16
Also published as: CZ2020569A3; WO2022083807A1

Abstract

Aktuátor pro řízení dávky paliva, vstřikované vysokotlakým vstřikovacím čerpadlem paliva vznětového motoru, zahrnující rotační elektromagnet s rotorem (1) na hřídeli (3), kde hřídel (3) je uložen v alespoň jednom ložisku (5) a nese páku (7) pro ovládání čerpadla. Rotor (1) zahrnuje dva obdélníkovité palce (2) z magneticky měkké oceli, které jsou s odstupem uspořádány na společném hřídeli (3) ve statoru (6). Do prostoru mezi palce (2) zasahuje prstencovitá cívka (4), pevně spojená se statorem (6). Hřídel (3) je opatřen vratnou pružinou a alespoň jedním snímačem (9) polohy.

Description

Aktuátor pro řízení dávky paliva

Oblast techniky

Vynález se týká aktuátoru pro řízení dávky paliva, vstřikované vysokotlakým vstřikovacím čerpadlem paliva vznětového motoru, zahrnujícího rotační elektromagnet s rotorem na hřídeli, kde hřídel je uložen v alespoň jednom ložisku a nese páku pro ovládání čerpadla.

Dosavadní stav techniky

Z dokument US 2013037622 je znám vstřikovací ventil a vstřikovací systém s takovým vstřikovacím ventilem. Vstřikovací ventil je v palivové soustavě umístěn až na úplném konci, tj. před spalovací komoru motorového prostoru, do které na základě elektrického impulzu z řídicí jednotky vstřikuje palivo. Vstřikovací ventil podle US 2013037622 je v podstatě dvojčinný elektromagnet s jádrem, cívkami elektromagnetu a vratnými pružinami, které udržují elektromagnet ve výchozí poloze. Regulace množství paliva vstřikovaného tímto ventilem probíhá tak, že elektrický impulz z řídicí jednotky, přivedený do jedné z cívek, způsobí posunutí tyčky směrem vzhůru nebo dolů. Tento pohyb otevře jeden z kuželových ventilů, na který je již přivedeno palivo z tlakových zásobníků.

Dále je znám aktuátor pro řízení dávky paliva, vstřikované vysokotlakým vstřikovacím čerpadlem paliva vznětového motoru. Takový aktuátor, je elektromechanické zařízení schopné nastavovat přesný úhel natočení své hřídele. Jedná se tedy o rotační proporcionální elektromagnet se snímačem polohy. Během provozu motoru je celý vstřikovací systém a tím i aktuátor vystaven působení intenzivních vibrací ve velkém rozsahu provozních teplot za možného působení dalších enviromentálních vlivů okolí a chemických látek

Většina známých řešení rotačních elektromagnetů využívá permanentních magnetů, které jsou lepeny na rotor. V takovém typu konstrukcí se využívá jevu, kdy je cívka statoru společně se svými póly elektromagnetem a podle směru proudu cívkou přitahuje nebo odpuzuje vhodně umístěné póly permanentního magnetu. Takové typy konstrukcí mohou mít i vyšší počet pólů než dva, pro dosažení lepšího průběhu výstupního kroutícího momentu při požadovaném pracovním úhlu. Permanentní magnet jev takovém případě nutné přesně polohovat z důvodu vysoké citlivosti umístění na výstupní parametry aktuátoru.

Další nežádoucí rozptyl výstupních parametrů plyne z rozdílů magnetických polí u jednotlivých kusů permanentních magnetů.

Při použití permanentních magnetů bývá součástí i vratná pružina, která umožňuje návrat do nulové polohy. Bez této pružiny je nutné vyvolat pro návrat do nulové polohy jistý moment, který je nutný pro přechod permanentního magnetu na rotoru přes póly statoru, ke kterým je přitahován. Takto umístěná vratná pružina zanáší svým seřízením a rozdíly v charakteristikách další rozptyl sledovaných parametrů u jednotlivých kusů aktuátorů.

Připojení cívky aktuátoru a případně i snímače polohy není u známých řešení provedeno takovým způsobem, aby byl aktuátor chráněn proti nežádoucímu působení vnějších vlivů. Především chybí dostatečný stupeň ochrany krytem, tedy odolnost na působení ropných látek, pronikání vody a cizích částic.

Snímač úhlu natočení pro měření ve smyčce zpětné vazby je součástí samotného aktuátoru a nelze jej servisně snadno vyměnit. Takto integrovaný snímač sám nemá další pomocné krytí, které by jej ochránilo proti nežádoucím vlivům, které mohou působit uvnitř těla aktuátoru.

- 1 CZ 308825 B6

Uložení pohyblivých dílů známých typů aktuátorů není vhodně dimenzováno pro zajištění životnosti při působení provozních vibrací v náročných podmínkách některých cílových aplikací.

Podstata vynálezu

Nevýhody stavu techniky odstraňuje aktuátor pro řízení dávky paliva, vstřikované vysokotlakým vstřikovacím čerpadlem paliva vznětového motoru, zahrnující rotační elektromagnet s rotorem na hřídeli, kde hřídel je uložen v alespoň jednom ložisku a nese páku pro ovládání čerpadla, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že rotor zahrnuje dva obdélníkovité palce z magneticky měkké oceli, které jsou s odstupem uspořádány na společném hřídeli ve statoru, přičemž do prostoru mezi palce zasahuje prstencovitá cívka, pevně spojená se statorem. Hřídel je opatřen vratnou pružinou a alespoň jedním snímačem polohy.

Aktuátor podle vynálezu umožňuje získat výrazně nižší rozptyl výstupních parametrů. Výhodou je absence permanentních magnetů, které u známých provedení značnou část takového rozptylu způsobují.

Rotor aktuátoru je složen z několika dílů, takže je možné jej snadno montovat do celku, vzhledem k umístění cívky v prostoru mezi palci rotoru. Tím je efektivně využit prostor a redukována hmotnost aktuátoru.

Aktuátor je možné umístit do příruby čerpadla pro zvýšení tuhosti celku a tím i navýšení vibrační odolnosti. Tato koncepce také přináší snížení celkové hmotnosti a zlepšení schopnosti odvádět ztrátové teplo cívky aktuátoru.

Je výhodné, když jsou palce na společném hřídeli uspořádány v zákrytu.

Podle výhodného provedení je vratná pružina spojena s pákou pro ovládání čerpadla.

Podle dalšího výhodného provedení mají oba palce tvar obdélníku s kruhově zaoblenými kratšími stranami, které kopírují vnitřní povrch statoru.

Podle ještě dalšího výhodného provedení je stator nalisován do skříně, která je hermeticky uzavřena víkem.

Podle dalšího výhodného provedení je hřídel uložen ve dvojici ložisek, uspořádaných ve skříni.

Objasnění výkresů

Vynález bude blíže popsán na příkladu konkrétního provedení aktuátoru pro řízení dávky paliva podle vynálezu, zobrazeném na výkresech, na kterých jednotlivé obr. znázorňují:

obr. 1 - podélný řez aktuátorem;

obr. 2 - příčný řez aktuátorem z obr. 1.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad provedení aktuátoru pro řízení dávky paliva, vstřikované vysokotlakým vstřikovacím čerpadlem paliva vznětového motoru, podle obr. 1 a 2, zahrnuje skříň 8, která je hermeticky uzavíratelná víkem 10 proti působení vnějších vlivů až do úrovně ochrany IP69K dle EN 60529.

-2CZ 308825 B6

Ve skříni 8 je nalisován stator 6 a ve dvojici ložisek 5 je uložen rotor j_, tvořený hřídelem 3, který nese dva v zákrytu uspořádané obdélníkovité palce 2 z magneticky měkké oceli. Hřídel 3 dále nese páku 7 pro ovládání vstřikovacího čerpadla. S pákou 7 je spojena nezobrazená vratná pružina pro vracení hřídele 3 do výchozí polohy. Vratná pružina tlačí pomocí regulační tyčky čerpadla na páku 7.

Odborníkům je zřejmé, že místo dvou ložisek 5 je možné letmé uložení hřídele 3 v jednom axiálně radiálním ložisku.

V neznázoměném provedení nemusí být palce 2 uspořádány na hřídeli 3 v zákrytu. V takovém případě by se však muselo příslušným způsobem upravit uspořádání statoru 6.

Ve znázorněném příkladu provedení je u každého z konců hřídele 3 uspořádán jeden zapouzdřený snímač 9 polohy, sloužící k měření úhlu natočení aktuátoru. Druhý snímač 9 polohy je volitelný a snižuje riziko vzniku běhu motoru v nouzovém režimu v případě výskytu závady primárního snímače 9 polohy.

Palce 2 jsou na hřídeli 3 rotoru 1 uspořádány ve vzájemném odstupu. Ve znázorněném příkladu provedení mají oba palce 2 tvar obdélníku s kruhově zaoblenými kratšími stranami, které kopírují vnitřní povrch statoru 6.

Do prostoru mezi palce 2 zasahuje prstencovitá cívka 4, pevně spojená se statorem 6.

Po přivedení stejnosměrného proudu do cívky 4 je v magnetickém obvodu vytvořeno magnetické pole, díky kterému je generován kroutící moment působící na rotor 1 s palci 2 a způsobující natáčení páky 7, která je napojena na ovládací mechanismus regulovaného vstřikovacího čerpadla. K zajištění zpětné vazby slouží snímače 9 polohy.

Rotační pohyb aktuátoru je pomocí páky 7 transformován na lineární pohyb regulační tyče. Společně s motorovou řídicí jednotkou a dalšími komponenty systému je takto osazené vstřikovací čerpadlo součástí vstřikovacího systému motoru stroje nebo vozidla.

Průmyslová využitelnost

Aktuátor pro řízení dávky paliva, vstřikované vysokotlakým vstřikovacím čerpadlem paliva vznětového motoru, slouží k přesnému dávkování paliva vznětového motoru pomocí ovládání polohy regulační tyče vysokotlakého vstřikovacího čerpadla.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Aktuátor pro řízení dávky paliva, vstřikované vysokotlakým vstřikovacím čerpadlem paliva vznětového motoru, zahrnující rotační elektromagnet s rotorem (1) na hřídeli (3), kde hřídel (3) je uložen v alespoň jednom ložisku (5) a nese páku (7) pro ovládání čerpadla, vyznačující se tím, že rotor (1) zahrnuje dva obdélníkovité palce (2) z magneticky měkké oceli, které jsou s odstupem uspořádány na společném hřídeli (3) ve statoru (6), přičemž do prostoru mezi palce (2) zasahuje prstencovitá cívka (4), pevně spojená se statorem (6), a hřídel (3) je opatřen vratnou pružinou a alespoň jedním snímačem (9) polohy.
2. Aktuátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že palce (2) jsou na společném hřídeli (3) uspořádány v zákrytu.
3. Aktuátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vratná pružina je spojena s pákou (7) pro ovládání čerpadla.
4. Aktuátor podle kteréhokoliv z nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že oba palce (2) mají tvar obdélníku s kruhově zaoblenými kratšími stranami, které kopírují vnitřní povrch statoru (6).
5. Aktuátor podle kteréhokoliv z nároků 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že stator (6) je nalisován do skříně (8), která je hermeticky uzavřena víkem (10).
6. Aktuátor podle kteréhokoliv z nároků 1, 2, 3, 4 nebo 5, vyznačující se tím, že hřídel (3) je uložen ve dvojici ložisek (5), uspořádaných ve skříni (8).