RU148543U1

RU148543U1 - PUMP NOZZLE

Info

Publication number: RU148543U1
Application number: RU2014116310/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Гаваза; Виктория Алексеевна Макурина; Антон Юрьевич Сажин; Лев Николаевич Шарыгин
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2014-12-10

Abstract

Насос-форсунка, содержащая корпус, распылитель с запорной иглой и пружиной, подпружиненный плунжер с плунжерной втулкой с образованием под плунжером нагнетательной полости, сообщающейся с магистралью низкого давления, и привод плунжера, отличающаяся тем, что привод плунжера выполнен в виде магнитострикционного стержня, который размещен внутри электрической катушки, его один торец неподвижен, а второй опирается на подпружиненный плунжер, запорная игла снабжена наружной кольцевой проточкой в зоне направляющей части, осевым каналом, который сообщается с ее первым поперечным отверстием в подигольной полости и заглушён со стороны надигольной полости, второе поперечное отверстие соединяет осевой канал с наружной кольцевой проточкой, распылитель снабжен наружной кольцевой проточкой, имеющей первые поперечные отверстия, сообщающие ее с надигольной полостью, вторые поперечные отверстия распылителя расположены в зоне наружной кольцевой проточки иглы, корпус выполнен с внутренней кольцевой проточкой в зоне поперечных отверстий кольцевой наружной проточки иглы, с группой отверстий, соединяющих его внутреннюю кольцевую проточку с нагнетательной камерой и группой радиальных сквозных отверстий напротив наружной кольцевой проточки распылителя, при этом распылитель, игла, плунжерная втулка, плунжер, магнитострикционный стержень и электрическая катушка расположены по осевой линии корпуса.A nozzle pump comprising a housing, a sprayer with a locking needle and a spring, a spring-loaded plunger with a plunger sleeve to form an injection cavity under the plunger that communicates with the low-pressure line, and a plunger drive, characterized in that the plunger drive is made in the form of a magnetostrictive rod, which is placed inside the electric coil, one end face is stationary, and the second rests on a spring-loaded plunger, the locking needle is provided with an external annular groove in the area of the guide part, an axial channel, a cat The second communicates with its first transverse hole in the podigol cavity and is muffled from the side of the supra needle space, the second transverse hole connects the axial channel with the outer annular groove, the atomizer is equipped with an external annular groove having the first transverse holes communicating with the supra needle cavity, the second transverse holes of the nebulizer are located in the zone of the outer annular groove of the needle, the body is made with an inner ring groove in the zone of the transverse holes of the annular outer groove of the needle, with a group tversty connecting its interior annular groove with the pumping chamber and a group of radial through holes opposite to the outer annular groove nebulizer, with the nebulizer needle, a plunger sleeve, a plunger, a magnetostrictive rod, and an electric coil located along the axis of the housing.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности, к системам топливоподачи дизельных двигателей.The utility model relates to engine building, in particular, to diesel engine fuel supply systems.

Известно устройство для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания (патент RU 2120055 МПК F02M 57/02, 59/36, опубл. 10.10.1998), снабженное поршнем насоса, ограничивающим в цилиндрическом отверстии рабочую камеру насоса, и с помощью привода совершает возвратно-поступательные движения и с нагнетательным трубопроводом, соединяющим рабочую камеру насоса с клапанной форсункой, клапанный элемент которой под воздействием давления впрыска подаваемого рабочей камеры насоса по нагнетательному трубопроводу топлива открывается против направления действия усилия закрывания, и с ведущим от рабочей камеры через электрически управляемый клапан к находящемуся под более низким давлением, чем давление впрыскивания, резервуару для запаса топлива топливным каналом, при этом топливный канал в частичной зоне на части его периферийной стенки соединен с воспринимающей рабочую камеру насоса частью цилиндрического отверстия, которая в зоне соединения с топливным каналом постоянно соединена с рабочей камерой насоса с помощью постоянно образующегося между этой частью цилиндрического отверстия и боковой поверхностью поршня насоса промежуточного пространства, и управление входом в соединенную с цилиндром насоса частью топливного канала осуществляется с помощью клапанного элемента электрически управляемого клапана.A device is known for injecting fuel into an internal combustion engine (patent RU 2120055 IPC F02M 57/02, 59/36, publ. 10.10.1998), equipped with a pump piston, restricting the working chamber of the pump in a cylindrical hole, and using a drive, it reciprocates movement and with the discharge pipe connecting the working chamber of the pump to the valve nozzle, the valve element of which opens up against the direction of action under the influence of the injection pressure of the supplied working chamber of the pump through the fuel injection pipe I closing effort, and with the reservoir leading to the fuel supply from the working chamber through an electrically operated valve to a lower pressure than the injection pressure, the fuel channel, while the fuel channel in the partial zone on a part of its peripheral wall is connected to the pump that receives the working chamber part of a cylindrical hole, which in the zone of connection with the fuel channel is constantly connected to the working chamber of the pump by means of a cylindrical hole constantly formed between this part of the oic surface of the piston pump the intermediate space, and an input control coupled to a pump cylinder of the fuel channel by means of the valve member of the electrically controlled valve.

Рассматриваемое устройство конструктивно сложно, в частности за счет исполнения клапанного элемента.The device in question is structurally difficult, in particular due to the execution of the valve element.

В качестве прототипа принята насос-форсунка по патенту RU 2314431 МПК F02M 57/02, опубл. 10.01.2008. Насос-форсунка содержит механизм привода, плунжер, плунжерную втулку и иглу, при этом механизм привода выполнен в виде гидропривода, состоящего из гидроцилиндра и гидропоршня, плунжер имеет сквозное центральное отверстие с седлом для игольчатого клапана, нижний конец плунжерной втулки оснащен иглой с дифференциальной площадкой и размещен в цилиндрическом наконечнике, во внутренней полости цилиндрического наконечника сделано седло для иглы плунжерной втулки, плунжерная втулка нагружена тарельчатыми пружинами, корпус насос-форсунки снабжен двумя штуцерами для крепления гибких топливопроводов, обеспечивающих циркуляцию топлива и охлаждение деталей насос-форсунки. Гидропривод оснащен поворотным устройством корпуса гидропривода, как по часовой стрелке, так и обратно, гидропривод может иметь блочную конструкцию или отдельную для каждого цилиндра.As a prototype adopted the pump nozzle according to patent RU 2314431 IPC F02M 57/02, publ. 01/10/2008. The nozzle pump contains a drive mechanism, a plunger, a plunger sleeve and a needle, while the drive mechanism is made in the form of a hydraulic actuator consisting of a hydraulic cylinder and a hydraulic piston, the plunger has a through central hole with a seat for the needle valve, the lower end of the plunger sleeve is equipped with a differential pad and placed in a cylindrical tip, in the inner cavity of the cylindrical tip, a saddle for the needle of the plunger sleeve is made, the plunger sleeve is loaded with disk springs, the pump-nozzle body with abzhen two spigots for attaching flexible fuel lines that provide fuel circulation and cooling of the unit injector parts. The hydraulic actuator is equipped with a rotary device of the hydraulic actuator body, both clockwise and vice versa, the hydraulic actuator can be of a block design or separate for each cylinder.

Этому устройству свойственны те же недостатки, что и аналогу - конструктивная сложность. За счет двух гидравлических цепей имеется множество точных сопряжений.This device has the same drawbacks as its counterpart - structural complexity. Due to the two hydraulic circuits, there are many exact mates.

Техническим результатом предлагаемого решения является упрощение конструкции насос-форсунки.The technical result of the proposed solution is to simplify the design of the pump nozzle.

Указанный результат достигается тем, что в насос-форсунке, содержащей корпус, распылитель с запорной иглой и пружиной, подпружиненный плунжер с плунжерной втулкой с образованием под плунжером нагнетательной полости, сообщающейся с магистралью низкого давления, и привод плунжера, при этом привод плунжера выполнен в виде магнитострикционного стержня, который размещен внутри электрической катушки, его один торец неподвижен, а второй опирается на подпружинный плунжер, запорная игла снабжена наружной кольцевой проточкой в зоне направляющей части, осевым каналом, который сообщается с ее первым поперечным отверстием в подигольной полости и заглушен со стороны надигольной полости, второе поперечное отверстие соединяет осевой канал с наружной кольцевой проточкой, распылитель снабжен наружной кольцевой проточкой, имеющей первые поперечные отверстия, сообщающие ее с надигольной полостью, вторые поперечные отверстия распылителя расположены в зоне наружной кольцевой проточки иглы, корпус выполнен с внутренней кольцевой проточкой в зоне поперечных отверстий кольцевой наружной проточки иглы, с группой отверстий, соединяющих его внутреннюю кольцевую проточку с нагнетательной камерой и группой радиальных сквозных отверстий напротив наружной кольцевой проточки распылителя, при этом распылитель, игла, плунжерная втулка, плунжер, магнитострикционный стержень и электрическая катушка расположены по осевой линии корпуса.This result is achieved by the fact that in the pump nozzle comprising a housing, a sprayer with a locking needle and a spring, a spring-loaded plunger with a plunger sleeve with the formation of an injection cavity under the plunger that communicates with the low-pressure line, and the plunger drive, while the plunger drive is made in the form magnetostrictive rod, which is located inside the electric coil, one end is stationary, and the second rests on a spring-loaded plunger, the locking needle is provided with an outer annular groove in the guide zone of the first part, an axial channel that communicates with its first transverse hole in the podigol cavity and is muffled from the supra needle cavity, the second transverse hole connects the axial channel with the external annular groove, the sprayer is equipped with an external annular groove having the first transverse holes communicating with the supra needle cavity the second transverse holes of the spray gun are located in the zone of the outer annular groove of the needle, the body is made with the inner ring groove in the zone of the transverse holes of the annular outer needle groove, with a group of holes connecting its inner annular groove to the injection chamber and a group of radial through holes opposite the outer annular groove of the spray gun, with the spray gun, needle, plunger bush, plunger, magnetostrictive rod and electric coil located along the axial line of the housing.

Конструкция насос-форсунки представлена чертежами: фиг. 1 - осевой разрез насос-форсунки; фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1; фиг. 3 - разрез Б-Б по фиг. 1.The design of the pump nozzle is represented by drawings: FIG. 1 - axial section of the pump nozzle; FIG. 2 is a section AA in FIG. one; FIG. 3 is a section BB of FIG. one.

Принятые обозначенияAccepted Designations

1 - корпус1 - case

2 - резьбовое отверстие корпуса для подвода топлива2 - threaded hole of the housing for fuel supply

3 - распылитель3 - spray

4 - запорная игла4 - locking needle

5 - наружная кольцевая проточка иглы в направляющей части5 - outer annular groove of the needle in the guide part

6 - осевой канал иглы6 - axial channel of the needle

7 - поперечное отверстие иглы в направляющей части7 - the transverse hole of the needle in the guide part

8 - поперечное отверстие иглы в подигольной полости8 - transverse needle hole in the podigolnoy cavity

9 - подигольная полость9 - podigolnaya cavity

10 - резьбовая пробка осевого канала иглы10 - threaded plug axial channel of the needle

11 - распыливающие отверстия распылителя11 - spray nozzles

12 - пружина иглы12 - needle spring

13 - резьбовая заглушка распылителя13 - threaded cap of the atomizer

14 - наружная кольцевая проточка распылителя14 - outer annular groove of the sprayer

15 - отверстия кольцевой проточки распылителя15 - holes of the annular groove of the sprayer

16 - надигольная полость16 - nadigole cavity

17 - плунжерная втулка17 - plunger sleeve

18 - плунжер18 - plunger

19 - нагнетательная камера19 - discharge chamber

20 - отверстия корпуса, соединяющие нагнетательную камеру с его кольцевой проточкой20 - openings of the housing connecting the discharge chamber with its annular groove

21 - внутренняя кольцевая проточка корпуса21 - inner annular groove of the housing

21 - поперечные отверстия распылителя21 - transverse spray holes

23 - радиальные сквозные отверстия корпуса, расположенные напротив кольцевой проточки распылителя23 - radial through holes of the housing located opposite the annular groove of the spray

24 - магнитострикционный стержень24 - magnetostrictive rod

25 - каркас электрической катушки25 - frame of the electric coil

26 - электрическая катушка26 - electric coil

27 - винты крепления каркаса27 - frame mounting screws

28 - втулка привода28 - drive sleeve

29 - электрический разъем29 - electrical connector

30 - пружина плунжера30 - plunger spring

31 - дренажное отверстие втулки привода31 - drain hole of the drive sleeve

Насос-форсунка устроена следующим образом. Имеется корпус 1 с резьбовым отверстием 2 для подключения магистрали низкого давления топлива от подкачивающего насоса, причем штуцер (на фиг. 1 не показан) магистрали, закручиваемый в отверстие 2 должен содержать обратный клапан. Такое расположение обратного клапана обусловлено удобством обслуживания системы топливоподачи дизеля. Снизу (здесь и далее ориентация чертежа) в корпусе с помощью резьбы закреплен распылитель 3, внутри которого расположена игла 4. Игла имеет кольцевую проточку 5, осевой канал 6, при этом осевой канал сообщается поперечным отверстием 7 с кольцевой проточкой 5 и поперечным отверстием 8 с подигольной полостью 9. Осевой канал иглы сверху заглушен резьбовой пробкой 10. Игла поджата к посадочному конусу распылителя с распыливающими отверстиями 11 пружиной 12. Упорным элементом этой пружины служит резьбовая заглушка 13 распылителя. В распылителе имеется наружная кольцевая проточка 14, соединенная отверстием 15 с надигольной полостью 16, в которой расположена пружина иглы.The nozzle pump is arranged as follows. There is a housing 1 with a threaded hole 2 for connecting the low-pressure fuel line from the booster pump, and the fitting (not shown in Fig. 1) of the line screwed into the hole 2 must contain a non-return valve. This arrangement of the check valve is due to the ease of maintenance of the diesel fuel supply system. From below (hereinafter, the orientation of the drawing), a nozzle 3 is fixed with a thread using a thread inside the needle 4. The needle has an annular groove 5, an axial channel 6, and the axial channel communicates with a transverse hole 7 with an annular groove 5 and a transverse hole 8 s podigolnoy cavity 9. The axial channel of the needle from above is plugged by a threaded plug 10. The needle is pressed against the nozzle mounting cone with the spray holes 11 by the spring 12. The threaded plug 13 of the nozzle serves as a stop element of this spring. The atomizer has an outer annular groove 14 connected by an opening 15 with a supra needle cavity 16 in which the needle spring is located.

Сверху в корпусе с помощью резьбы установлена плунжерная втулка 17 с плунжером 18. Пространство, ограниченное корпусом, плунжерной втулкой и плунжером образует нагнетательную камеру 19. Нагнетательная камера соединена группой отверстий 20 корпуса с внутренней кольцевой проточкой 21, которая соединяется отверстиями 22 в распылителе с кольцевой проточкой 5 иглы 4. Для исключения поршневого эффекта иглы предусмотрен дренажный канал, который представлен внешней кольцевой проточкой 14 распылителя с отверстиями 15, соединяющими эту проточку с надигольной полостью, а в корпусе имеется минимум одно сквозное отверстие 23, расположенное напротив проточки распылителя.A plunger sleeve 17 with a plunger 18 is mounted on top of the housing with the help of a thread. The space defined by the housing, the plunger sleeve and the plunger forms the injection chamber 19. The injection chamber is connected by a group of openings 20 of the housing to the inner annular groove 21, which is connected by the openings 22 in the atomizer to the annular groove 5 needles 4. To exclude the piston effect of the needle, a drainage channel is provided, which is represented by an outer annular groove 14 of the atomizer with holes 15 connecting this groove to the nadig the cavity, and in the housing there is at least one through hole 23 located opposite the nozzle groove.

В верхней части насос-форсунки имеется привод плунжера. Основу привода образуют магнитострикционный стержень 24 помещенный в каркас 25 электрической катушки 26. Каркас закреплен винтами 27 на втулке 28, которая с помощью резьбы соединена с плунжерной втулкой 17. Концы моточного провода катушки подпаяны к электрическому разъему 29. Плунжер 18 поджат к магнитострикционному стержню пружиной 30. Во втулке 28 привода плунжера имеется дренажное отверстие 31.In the upper part of the pump nozzle there is a plunger drive. The basis of the drive is formed by a magnetostrictive rod 24 placed in the frame 25 of the electric coil 26. The frame is fixed with screws 27 on the sleeve 28, which is connected to the plunger sleeve 17 by means of a thread. The ends of the coil winding wire are soldered to the electrical connector 29. The plunger 18 is pressed against the magnetostrictive rod by a spring 30 . In the sleeve 28 of the plunger drive has a drain hole 31.

Заметим, что в предлагаемой конструкции привода плунжера не предъявляется высоких требований по точности как к каркасу катушки, так и магнитострикционному стержню 24. Осевая длина стержня 24 не лимитируется, поскольку он находится в силовом замыкании за счет пружины 30 плунжера 18. Радиальные зазоры стержня 24 с каркасом 25 и с гнездом в плунжере могут иметь широкие поля допусков, т.к. под действием магнитного поля катушки стержень 24 удлиняется, а за счет коэффициента Пуассона магнитострикционного материала сечение стержня уменьшается. Необходимо отметить высокое быстродействие магнитострикционных материалов - задержка по деформации отстает от магнитного поля на доли микросекунды. Кроме того, стержень 24 целиком не перемещается, т.е. фактически в движении участвует треть его массы. В конструктивной реализации насос-форсунки для быстроходных дизелей плунжер следует выполнять с юбкой по типу поршня в цилиндре двигателя, что дополнительно повысит быстродействие.Note that the proposed design of the plunger drive does not impose high accuracy requirements for both the coil frame and the magnetostrictive rod 24. The axial length of the rod 24 is not limited, since it is in a power circuit due to the spring 30 of the plunger 18. Radial clearance of the rod 24 s frame 25 and with a slot in the plunger can have wide tolerance fields, because under the influence of the magnetic field of the coil, the rod 24 lengthens, and due to the Poisson's ratio of the magnetostrictive material, the cross section of the rod decreases. It should be noted the high performance of magnetostrictive materials - the deformation delay lags behind the magnetic field by a fraction of a microsecond. In addition, the rod 24 does not move entirely, i.e. in fact, one third of its mass is involved in the movement. In the constructive implementation of the pump nozzle for high-speed diesel engines, the plunger should be performed with a skirt like a piston in the engine cylinder, which will further increase the speed.

Работа насос-форсунки. Топливо под низким давлением от подкачивающего насоса через обратный клапан на входе насос-форсунки заполняет ее внутренний объем. На угле поворота коленчатого вала дизеля, соответствующем углу опережения впрыска, электронный блок системы топливоподачи формирует электрический импульс на катушку 26. Возникающее магнитное поле катушки удлиняет магнитострикционный стержень 24. Удлинение магнитострикционного стержня обеспечивает перемещение плунжера 18. Объем нагнетательной камеры 19 сокращается, следовательно, давление топлива в ней возрастает, что приводит к закрытию обратного клапана магистрали низкого давления на входе насос-форсунки.Work pump nozzles. Fuel under low pressure from the booster pump through the check valve at the inlet of the pump injector fills its internal volume. At the angle of rotation of the crankshaft of the diesel engine, corresponding to the advance angle of the injection, the electronic block of the fuel supply system generates an electric pulse to the coil 26. The emerging magnetic field of the coil lengthens the magnetostrictive rod 24. The extension of the magnetostrictive rod allows the plunger to move 18. The volume of the pressure chamber 19 is reduced, therefore, the fuel pressure it increases, which leads to the closure of the check valve of the low pressure line at the inlet of the pump injector.

Высокое давление топлива из нагнетательной камеры 19 по отверстиям 20, внутренней кольцевой проточке корпуса 21, отверстиям 22 распылителя поступает в кольцевую проточку 5 иглы 4. Далее волна давления распространяется по отверстиям иглы - поперечному отверстию 7, осевому каналу 6, поперечному отверстию 8 - и достигает подигольной полости 9. Высокое давление топлива в подигольной полости поднимает иглу 4, сжимая ее пружину 12. При подъеме иглы освобождаются отверстия 11 распылителя, и происходит впрыск топлива в камеру сгорания дизеля. Величина цикловой подачи определяется параметрами электрического импульса, подаваемого в катушку 26 - длительностью и амплитудой. После окончания впрыска происходит сброс давления, и игла 4 под действием сжатой пружины 12 возвращается в исходное положение. На сбросе давления открывается обратный клапан магистрали низкого давления на входе насос-форсунки и топливо из этой магистрали заполняет (дополняет) нагнетательную камеру 19. При этом за счет сжатой пружины 30 плунжер 18 возвращается в исходное положение.The high pressure of the fuel from the injection chamber 19 through the holes 20, the inner annular groove of the housing 21, the holes 22 of the atomizer enters the annular groove 5 of the needle 4. Further, the pressure wave propagates through the holes of the needle — the transverse hole 7, the axial channel 6, the transverse hole 8 — and reaches podigolnoy cavity 9. The high pressure of the fuel in the podigolnoy cavity raises the needle 4, compressing its spring 12. When lifting the needle, the nozzle openings 11 are released, and fuel is injected into the diesel combustion chamber. The magnitude of the cyclic feed is determined by the parameters of the electric pulse supplied to the coil 26 - the duration and amplitude. After the injection is complete, pressure is released, and the needle 4 under the action of the compressed spring 12 returns to its original position. At the pressure relief, the check valve of the low pressure line at the inlet of the pump injector opens and the fuel from this line fills (supplements) the discharge chamber 19. At the same time, the plunger 18 returns to its original position due to the compressed spring 30.

Таким образом, конструкция насос-форсунки проста и высокотехнологична. Основные детали токарной группы. Насос-форсунка имеет высокое быстродействие, т.к. время срабатывания магнитострикционного стержня составляет доли микросекунд, следовательно, возможно применение для быстроходных дизелей. Магнитострикционный элемент имеет простейшую форму, требования к точности его изготовления минимальны. Это особенно важно с учетом высокой твердости магнитострикционных материалов.Thus, the design of the pump nozzle is simple and high-tech. The main details of the turning group. The nozzle pump has a high speed, because the response time of the magnetostrictive rod is a fraction of microseconds, therefore, it is possible to use for high-speed diesels. The magnetostrictive element has a simple form, the requirements for the accuracy of its manufacture are minimal. This is especially important given the high hardness of magnetostrictive materials.

Claims

A nozzle pump comprising a housing, a sprayer with a locking needle and a spring, a spring-loaded plunger with a plunger sleeve to form an injection cavity under the plunger that communicates with the low-pressure line, and a plunger drive, characterized in that the plunger drive is made in the form of a magnetostrictive rod, which is placed inside the electric coil, one end face is stationary, and the second rests on a spring-loaded plunger, the locking needle is provided with an external annular groove in the area of the guide part, an axial channel, a cat The second communicates with its first transverse hole in the podigol cavity and is muffled from the side of the supra needle space, the second transverse hole connects the axial channel with the outer annular groove, the atomizer is equipped with an external annular groove having the first transverse holes communicating with the supra needle cavity, the second transverse holes of the nebulizer are located in the zone of the outer annular groove of the needle, the body is made with an inner ring groove in the zone of the transverse holes of the annular outer groove of the needle, with a group tversty connecting its interior annular groove with the pumping chamber and a group of radial through-holes opposite the outer annular groove nebulizer, with the nebulizer needle, a plunger sleeve, a plunger, a magnetostrictive rod, and an electric coil located along the axis of the housing.