RU195570U1

RU195570U1 - FUEL INJECTOR ELECTROMAGNET

Info

Publication number: RU195570U1
Application number: RU2019131514U
Authority: RU
Inventors: Антон Владимирович Звягин; Владислав Октябревич Свещинский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Управляющая компания "Алтайский завод прецизионных изделий"
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2019-10-04
Publication date: 2020-01-31

Abstract

Электромагнит топливной форсунки включает сердечник 1, катушку индуктивности 2 и якорь 3. Сердечник, катушка индуктивности и якорь образуют магнитную систему. Для изготовления сердечника применен стальной прокат, имеющий в состоянии поставки твердость сердцевины не более 220 НВ, химический состав, %: углерод 0,15-0,21; кремний 0,17-0,37; марганец и хром 0,9-1,2; никель до 0,3%; медь до 0,3; фосфор до 0,035; сера до 0,03, остальное - железо, и не требующий дополнительной термообработки и обработки давлением.

The fuel injector solenoid includes a core 1, an inductor 2 and an armature 3. A core, an inductor and an armature form a magnetic system. For the manufacture of the core, rolled steel was used, having in the delivery state the core hardness of not more than 220 HB, chemical composition,%: carbon 0.15-0.21; silicon 0.17-0.37; manganese and chromium 0.9-1.2; nickel up to 0.3%; copper up to 0.3; phosphorus up to 0.035; sulfur up to 0.03, the rest is iron, and does not require additional heat treatment and pressure treatment.

Description

Полезная модель относится к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания.The utility model relates to fuel equipment of internal combustion engines.

Наиболее распространенным типом современной топливной аппаратуры являются системы типа Common Rail с электромагнитными топливными форсунками. Управление движением иглы распылителя в таких форсунках происходит с помощью электромагнитного актюатора. В качестве последних наибольшее применение нашли быстродействующие торцевые электромагниты, включающие катушку индуктивности, сердечник, называемый также магнитопроводом, и подвижный якорь.The most common type of modern fuel equipment is Common Rail systems with electromagnetic fuel injectors. The motion of the sprayer needle in such nozzles is controlled by an electromagnetic actuator. As the latter, fast-acting end electromagnets, including an inductor, a core, also called a magnetic circuit, and a moving armature, are most used.

При проектировании электромагнитов для управления форсунками важной задачей является выбор конструкции и материала сердечника, позволяющих обеспечить требуемые характеристики конечного изделия.When designing electromagnets for nozzle control, an important task is the choice of core design and material, which can provide the required characteristics of the final product.

Известна конструкция электромагнита, в которой сердечник представляет собой набор изогнутых определенным образом стальных пластин из материала заданного химического состава (пат. DE 102009038730, опубл. 13.03.2014). Пластины изогнуты спирально или по эвольвенте для снижения вихревых токов, приводящих к разогреву сердечника при работе. В качестве материала для пластин предлагаются сплавы на основе железа, имеющие в общем случае формулу FeCo_aCr_bS_cMo_dSi_eAl_fMn_gM_hV_iNi_jC_kCu_iP_mN_nO_oB_p, где индексы соответствуют процентному содержанию легирующих элементов. Из уровня техники известно, что обязательным мероприятием при изготовлении сердечников в виде набора пластин является специальное изоляционное покрытия пластин во избежание короткого замыкания между ними. К недостаткам известной конструкции относятся трудоемкость изготовления, связанная с необходимостью специального профилирования и покрытия пластин, составляющих сердечник, а также необходимость применения электротехнических сплавов, содержащих многочисленные легирующие добавки и имеющих высокую стоимость.A known design of an electromagnet in which the core is a set of bent in a certain way steel plates of a material of a given chemical composition (US Pat. DE 102009038730, publ. 13.03.2014). The plates are bent spirally or involute to reduce eddy currents leading to core heating during operation. Iron-based alloys are proposed as the material for the plates, having in general the formula FeCo _a Cr _b S _c Mo _d Si _e Al _f Mn _g M _h V _i Ni _j C _k Cu _i P _m N _n O _o B _p , where indices correspond to the percentage of alloying elements. From the prior art it is known that a mandatory measure in the manufacture of cores in the form of a set of plates is a special insulating coating of the plates in order to avoid a short circuit between them. The disadvantages of the known design include the complexity of manufacturing associated with the need for special profiling and coating of the plates that make up the core, as well as the need to use electrical alloys containing numerous alloying additives and having a high cost.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемой полезной модели - является электромагнит для управления клапаном топливной форсунки, включающий сердечник, катушку индуктивности и якорь (пат. ЕР 0665374, опубл. 25.11.1999). Сердечник изготовлен прессованием из специальной смеси, включающей в заданной пропорции порошкообразный феррит и эпоксидную смолу, и термически обработан после прессования - спечен в печи. К недостаткам известной конструкции относится необходимость применения при изготовлении сердечника весьма специфичных и дорогих технологий, требующихся для прессования и последующего спекания порошкового материала.The closest in the set of essential features - the prototype of the claimed utility model - is an electromagnet for controlling the valve of a fuel injector, including a core, an inductor and an armature (US Pat. EP 0665374, publ. 25.11.1999). The core is made by pressing from a special mixture, including powdered ferrite and epoxy in a predetermined proportion, and is heat treated after pressing - sintered in a furnace. The disadvantages of the known design include the need to use in the manufacture of the core very specific and expensive technologies required for pressing and subsequent sintering of the powder material.

Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание электромагнита, сердечник которого не требует применения специальных дорогостоящих материалов и технологий.The technical problem, which the proposed utility model is aimed at, is the creation of an electromagnet, the core of which does not require the use of special expensive materials and technologies.

Поставленная техническая задача решается за счет изготовления сердечника из конструкционной легированной стали общемашиностроительного применения, имеющей следующий химический состав, %: углерод 0,15-0,21; кремний 0,17-0,37; марганец и хром 0,9-1,2; никель до 0,3; медь до 0,3; фосфор до 0,035; сера до 0,03.The stated technical problem is solved by manufacturing the core from structural alloyed steel of general engineering use, having the following chemical composition,%: carbon 0.15-0.21; silicon 0.17-0.37; manganese and chromium 0.9-1.2; nickel up to 0.3; copper up to 0.3; phosphorus up to 0.035; sulfur up to 0.03.

Новизной в предлагаемой полезной модели является применение в качестве материала детали, являющейся частью магнитной системы, конструкционной стали общемашиностроительного применения в состоянии поставки, не требующей дополнительной термической обработки и обработки давлением.The novelty in the proposed utility model is the use as a material of a part, which is part of the magnetic system, of structural steel for general engineering applications in the delivery state, which does not require additional heat treatment and pressure treatment.

Указанный признак являются новым, существенным, неочевидным и промышленно выполнимым и направлен на решение поставленной полезной моделью технической задачи.The indicated feature is new, significant, non-obvious and industrially feasible and is aimed at solving the technical problem posed by a useful model.

Предлагаемый в качестве полезной модели электромагнит топливной форсунки поясняется чертежом (фиг. 1). Электромагнит топливной форсунки включает сердечник 1, катушку индуктивности 2 и якорь 3. Сердечник 1, катушка индуктивности 2 и якорь 3 образуют магнитную систему. Сердечник 1 выполнен обработкой резанием из стального проката в состоянии поставки, имеющего твердость сердцевины не более 220 НВ и следующий химический состав, %: углерод 0,15-0,21; кремний 0,17-0,37; марганец и хром 0,9-1,2; никель до 0,3; медь до 0,3; фосфор до 0,035; сера до 0,03, остальное - железо, без дополнительной термообработки и обработки давлением.The electromagnet of the fuel injector proposed as a utility model is illustrated in the drawing (Fig. 1). The fuel injector solenoid includes a core 1, an inductor 2 and an armature 3. A core 1, an inductor 2 and an armature 3 form a magnetic system. The core 1 is made by machining from rolled steel in the delivery state, having a core hardness of not more than 220 HB and the following chemical composition,%: carbon 0.15-0.21; silicon 0.17-0.37; manganese and chromium 0.9-1.2; nickel up to 0.3; copper up to 0.3; phosphorus up to 0.035; sulfur up to 0.03, the rest is iron, without additional heat treatment and pressure treatment.

Электромагнит топливной форсунки работает следующим образом.The fuel injector solenoid operates as follows.

После подачи напряжения на катушку индуктивности 2 в магнитной системе возникает магнитное поле. При этом на якорь 3 действует тяговое усилие, притягивающее якорь 3 к торцу сердечника 1. После отключения напряжения магнитное поле исчезает, и якорь 3 освобождается от действия притягивающего усилия.After applying voltage to the inductor 2 in the magnetic system, a magnetic field occurs. In this case, the anchor 3 is acted upon by a pulling force attracting the anchor 3 to the end face of the core 1. After the voltage is turned off, the magnetic field disappears, and the anchor 3 is freed from the action of the attracting force.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в реализации её назначения. За счет осуществления полезной модели также достигается удешевление конструкции и технологии изготовления электромагнита топливной форсунки за счет применения для изготовления сердечника конструкционной стали общемашиностроительного применения вместо специальной электротехнической стали, причем предлагаемый материал не требует при изготовлении сердечника термобработки и обработки давлением.The technical result of the proposed utility model is the implementation of its purpose. Due to the implementation of the utility model, the design and manufacturing technology of the electromagnet of the fuel nozzle is also cheaper due to the use of machine-building applications instead of special electrical steel for the manufacture of structural steel core, and the proposed material does not require heat treatment and pressure treatment in the manufacture of the core.

В настоящее время идет подготовка серийного производства предлагаемой конструкции электромагнита топливной форсунки на Алтайском заводе прецизионных изделий.Currently, preparations are underway for mass production of the proposed design of the electromagnet of the fuel nozzle at the Altai precision products plant.

Claims

The fuel nozzle electromagnet, including a core, an inductor and an anchor, characterized in that for the manufacture of the core, rolled steel is used, having in the delivery state the core hardness of not more than 220 HB, chemical composition,%: carbon 0.15-0.21; silicon 0.17-0.37; manganese and chromium 0.9-1.2; nickel up to 0.3; copper up to 0.3; phosphorus up to 0.035; sulfur up to 0.03, the rest is iron, and does not require additional heat treatment and pressure treatment.