RU2059867C1

RU2059867C1 - Solenoid nozzle

Info

Publication number: RU2059867C1
Application number: SU925052598A
Authority: RU
Inventors: Грайнер Макс; Романн Петер; Райтер Фердинанд; Бабитцка Рудольф
Original assignee: Роберт Бош Гмбх
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1996-05-10
Also published as: HU9201893D0; WO1991009222A1; HUT65264A; CZ279377B6; CZ610190A3; ES2060200T3; JPH05502491A; JP2839708B2; KR920703998A; DE3940585A1; EP0504147B1; KR0172132B1; DE59007083D1; EP0504147A1

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: nozzle is set in operation with an electromagnet. The outlet opening of the nozzle and valve seat are exactly positioned with respect to the guide opening owing to the separate guide ring is welded in the longitudinal opening with a shift in radial direction. EFFECT: improved accuracy of batching and wear resistance. 9 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к форсункам. The invention relates to nozzles.

Известна форсунка, в которой соединены часть (сопло) и специальное направляющее кольцо. Направляющее кольцо с седлом клапана и направляющим цилиндрическим отверстием направляет запорный элемент клапана в его осевом перемещении. Сопло снабжено выходным отверстием для впрыскиваемого топлива и соединяется с направляющим кольцом по прессовой посадке. A nozzle is known in which a part (nozzle) and a special guide ring are connected. A guide ring with a valve seat and a guide bore guides the valve locking member in its axial movement. The nozzle is provided with an outlet for injected fuel and is connected to the guide ring by press fit.

Известны также форсунки, в которых сопло и седло клапана выполнены в виде цельного корпуса клапана, без цилиндрического направляющего отверстия. Nozzles are also known in which the nozzle and valve seat are made in the form of an integral valve body, without a cylindrical guide hole.

Себестоимость изготовления направляющего кольца с седлом клапана велика вследствие высоких требований к точности в отношении соосности цилиндрического направляющего отвеpстия и седла клапана. Кроме того, сопло нужно очень точно обработать на участке направляющего кольца. Это удорожает изготовление деталей и их сборку. Небольшие нарушения допусков на размеры этих деталей могут при сборке форсунки приводить к деформации седла клапана. Такие дефекты становятся причиной повышенного трения между запорным элементом клапана, направляющим отверстием и седлом клапана с далеко идущими последствиями. The cost of manufacturing a guide ring with a valve seat is high due to the high accuracy requirements regarding the alignment of the cylindrical guide hole and valve seat. In addition, the nozzle must be very precisely machined in the guide ring section. This increases the cost of manufacturing parts and their assembly. Slight violations of the dimensional tolerances of these parts can lead to deformation of the valve seat when assembling the nozzle. Such defects cause increased friction between the valve shutoff element, the pilot hole and the valve seat with far-reaching consequences.

Трение при движении ведет к погрешностям гистерезиса в цикле управления работой форсунки, к износу, и кроме того, ко все более неравномерной картине распределения топливной струи. Вследствие этого топливо подготовляется хуже и отдельные цилиндры двигателей внутреннего сгорания неодинаково снабжаются топливом. При применяемых сейчас сравнительно грубых допусках посадки запорного элемента клапана в направляющем отверстии при открытой форсунке эксцентричное прилегание запорного элемента вызывает нарушение правильного взаимодействия в седле клапана или в направляющей части с вышеназванными последствиями. Friction during movement leads to hysteresis errors in the nozzle operation control cycle, to wear, and moreover, to an increasingly uneven picture of the distribution of the fuel jet. As a result, fuel is prepared worse and individual cylinders of internal combustion engines are not equally supplied with fuel. With the comparatively coarse tolerances now applied for the locking element of the valve to fit into the guide hole with the nozzle open, the eccentric fit of the locking element causes a violation of the correct interaction in the valve seat or in the guide part with the above consequences.

Форсунка согласно данному изобретению с отличительными признаками, изложенными в п.1 формулы изобретения, обладает в отличие от сказанного выше тем преимуществом, что можно простым образом и по отдельности изготовить и собрать направляющее кольцо и сопло с седлом клапана и по меньшей мере с одним выходным отверстием так, что цилиндрическое направляющее отверстие направляющего кольца направляет запорный элемент клапана концентрично с особо узким зазором, благодаря чему точно определено его положение, прежде всего при открывающемся запорном элементе клапана, омываемом топливом. Посредством сварного соединения направляющее кольцо удерживается у сопла сдвинутым в осевом направлении от седла клапана и от выходного отверстия для топлива. При этом оси направляющего отверстия в направляющем кольце и седла клапана весьма точно совпадают между собой. Это точное совпадение особенно удобно поддается регулировке вследствие большого радиального зазора, с которым сажается наружная поверхность направляющего кольца в центральном продольном отверстии сопла, прежде чем достигается путем сварки идеальное положение. Направляющее отверстие регулируется каждый раз индивидуально по отношению к седлу клапана. Трение между седлом клапана и запорным элементом уменьшается, поскольку эксцентриситет запорного элемента клапана относительно седла клапана сокращается вследствие узкого зазора в направляющей части. The nozzle according to this invention with the distinctive features set forth in claim 1, in contrast to the foregoing, has the advantage that it is possible to simply manufacture and assemble a guide ring and nozzle with a valve seat and at least one outlet so that the cylindrical guide hole of the guide ring guides the valve locking element concentrically with a particularly narrow gap, due to which its position is precisely determined, especially when opening the valve polar valve member washed by fuel. By means of a welded joint, the guide ring is held at the nozzle axially shifted from the valve seat and from the fuel outlet. In this case, the axes of the guide hole in the guide ring and valve seats are very exactly the same. This exact coincidence is particularly convenient to adjust due to the large radial clearance with which the outer surface of the guide ring is seated in the central longitudinal hole of the nozzle before it reaches an ideal position by welding. The pilot hole is individually adjusted each time with respect to the valve seat. Friction between the valve seat and the locking element is reduced, since the eccentricity of the valve locking element relative to the valve seat is reduced due to the narrow clearance in the guide portion.

Тем самым достигается более точное реагирование форсунки, более точная дозировка топлива и улучшенная картина распределения топливной струи. Поскольку направляющее кольцо отодвинуто в радиальном направлении от центрального продольного отверстия, оно почти не деформируется вследствие температурных колебаний. Thus, a more accurate nozzle response, a more accurate fuel dosage and an improved picture of the distribution of the fuel stream are achieved. Since the guide ring is radially moved away from the central longitudinal hole, it is almost not deformed due to temperature fluctuations.

Другие целесообразные виды исполнения изобретения выражаются в том, что направляющее кольцо изготовляется из листа, причем этот лист представляет собой пружинную листовую сталь с несколькими прорезями. Целесообразно также выполнить каналы для завихрения топлива в виде винтовых канавок, пронизывающих направляющее отверстие направляющего кольца под углом к оси продольного отверстия или в виде винтовых отверстий, пронизывающих направляющее кольцо. Другое преимущество достигается, если каналы для завихрения топлива дополнены поверхностями для направления потока в виде винтовых лопаток, образованных вырезами и отгибами в зоне направляющего отверстия. Дополнительное преимущество возникает, если направляющее кольцо состоит из спирально и кольцеобразно согнутой проволоки, из губчатого, крупнопористого материала или если направляющее кольцо снабжено щетинками, свободные концы которых образуют цилиндрическое направляющее отверстие. Other suitable embodiments of the invention are expressed in that the guide ring is made of a sheet, which sheet is a spring steel sheet with several slots. It is also advisable to make channels for swirling fuel in the form of screw grooves penetrating the guide hole of the guide ring at an angle to the axis of the longitudinal hole or in the form of screw holes penetrating the guide ring. Another advantage is achieved if the channels for swirling fuel are supplemented with surfaces for guiding the flow in the form of helical blades formed by cutouts and bends in the area of the guide hole. An additional advantage arises if the guide ring consists of a spirally and annularly bent wire, of spongy, coarse-porous material, or if the guide ring is provided with bristles, the free ends of which form a cylindrical guide hole.

На фиг. 1 разрез по той части форсунки, где находится седло клапана; на фиг.2 поперечный разрез корпуса седла клапана с приваренным направляющим кольцом; на фиг.3 корпус седла клапана, вид сверху; на фиг. поперечный разрез корпуса седла клапана с листовым направляющим кольцом; на фиг.5 поперечный разрез корпуса седла клапана со спиральным направляющим кольцом. In FIG. 1 section along the part of the nozzle where the valve seat is located; figure 2 is a cross section of the valve seat body with a welded guide ring; figure 3, the valve seat housing, a top view; in FIG. cross section of a valve seat body with a sheet guide ring; 5 is a cross-sectional view of a valve seat body with a spiral guide ring.

Форсунка 1 для впрыскивания жидкого топлива в двигатели внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием имеет корпус 3 с центральным сквозным отверстием 4, в котором посредством сварного соединения 6 закреплено сопло 5. В сопле 5 в центральном продольном отверстии 13 посредством еще одного сварного соединения 2 установлено направляющее кольцо 7 с центральным цилиндрическим направляющим отверстием 14. Диаметр продольного отверстия 13 больше наружного диаметра направляющего кольца 7, вследствие чего последнее перед сваркой сидит в продольном отверстии 13 с радиальным зазором. The nozzle 1 for injecting liquid fuel into internal combustion engines with external mixture formation and positive ignition has a housing 3 with a central through hole 4, in which a nozzle 5 is fixed by means of a welded joint 6. In the nozzle 5, another welded joint 2 is installed in the central longitudinal hole 13 a guide ring 7 with a central cylindrical guide hole 14. The diameter of the longitudinal hole 13 is larger than the outer diameter of the guide ring 7, as a result of which the last welding unit sits in the slot 13 with radial clearance.

Этот зазор имеет такую величину, чтобы после регулировки направляющего кольца 7 сварочный шов 2 мог заполнить промежуточное пространство между наружной поверхностью кольца и стенкой продольного отверстия 13. Под направляющим кольцом 7 сопло 5 имеет седло клапана 8, а за ним по крайней мере одно выходное отверстие 9 для впрыска топлива во всасывающую трубу двигателя внутреннего сгорания. Через сквозное отверстие 4 проходит трубчатый запорный шток 10 с радиальными отверстиями 11. На своем обращенном к седлу клапана 8 конце шток 10 имеет запорный элемент клапана 12, например в форме закаленного шарика. На другом своем конце, удаленном от седла клапана 8, шток 10 несет якорь 15 из магнито-мягкого материала. Запорный элемент 12 заходит в направляющее кольцо 7, которое обхватывает его с маленьким зазором своим цилиндрическим направляющим отверстием. В запертом состоянии форсунки запорный элемент 12 прилегает плотно к седлу клапана 8. Топливо может протекать через проделанные в направляющем кольце 7 завихрительные отверстия, например, в форме винтовых канавок 16 из зоны над направляющим кольцом 7 вниз к седлу клапана 8. Винтовые канавки 16 могут располагаться в направляющем отверстии 14 под углом к оси запорного штока 10. This gap is such that after adjusting the guide ring 7, the weld 2 can fill the intermediate space between the outer surface of the ring and the wall of the longitudinal hole 13. Under the guide ring 7, the nozzle 5 has a valve seat 8, and behind it at least one outlet 9 for injecting fuel into the intake pipe of an internal combustion engine. Through the through hole 4 passes a tubular locking rod 10 with radial holes 11. At its end facing the valve seat 8, the rod 10 has a locking element of the valve 12, for example in the form of a hardened ball. At its other end, remote from the valve seat 8, the rod 10 carries an anchor 15 of magnetically soft material. The locking element 12 enters the guide ring 7, which wraps it with a small gap with its cylindrical guide hole. In the locked state of the nozzle, the locking element 12 fits snugly to the valve seat 8. Fuel can flow through swirl holes made in the guide ring 7, for example, in the form of screw grooves 16, from the area above the guide ring 7 down to the valve seat 8. The screw grooves 16 can be located in the guide hole 14 at an angle to the axis of the locking rod 10.

Пружина сжатия 17 нажимает на запорный шток 10 в направлении потока топлива. Около якоря 15 расположена магнитная катушка 18 таким образом, что как только в ней появится ток, она поднимает якорь, преодолевая силу пружины 17. Для того, чтобы открыть клапан форсунки 1, замыкается электрическая цепь (не показана), в которую входит магнитная катушка 18. Возникающие при этом магнитные силы притягивают якорь 15. Вместе с ним запорный элемент клапана 12 на конце штока 10 отодвигается от седла клапана 8 против действия силы пружины 17, благодаря чему жидкое топливо может через запорный шток 10 и его радиальные отверстия 11 пройти через винтовые канавки 16 в седло клапана 8 и дальше в направлении потока в по крайней мере одно выходное отверстие 9, осуществляя впрыск. The compression spring 17 presses the shutoff rod 10 in the direction of fuel flow. A magnet coil 18 is located near the armature 15 so that as soon as current appears in it, it lifts the armature, overcoming the force of the spring 17. In order to open the valve of the nozzle 1, an electrical circuit (not shown) is closed, into which the magnetic coil 18 The resulting magnetic forces attract the armature 15. Together with it, the locking element of the valve 12 at the end of the stem 10 moves away from the seat of the valve 8 against the action of the force of the spring 17, so that liquid fuel can pass through the locking rod 10 and its radial holes 11 through screw grooves 16 into the valve seat 8 and further in the direction of flow into at least one outlet 9, by injection.

На фиг. 2 изображено в виде одного конструктивного узла сопло 5 с направляющим кольцом 7. Сварное соединение 2 можно осуществить путем шовной или точечной сварки между соплом 5 и направляющим кольцом 7. Винтовые канавки 16 в цилиндрическом направляющем отверстии 14 расположены под углом к оси сопла 5. Кроме того, видны седло клапана 8 и выходное отверстие 9. Направляющее кольцо 7 сидит в продольном отверстии 13 на некотором расстоянии от седла 8. При таком варианте исполнения сопла 5 направляющее кольцо 7, как это соответствует уровню техники, необходимо обработать внутри, т.е. в зоне направляющего отверстия 14 с высокой точностью. Наружную поверхность направляющего кольца 7 можно обработать с невысокой точностью, так как перед нанесением сварочного шва оно сидит в продольном отверстии 13 с зазором. По отношению к направляющему отверстию 14 седло 8 должно быть концентричным для того, чтобы запорный элемент 12 при открывании и закрывании клапана мог быстро подниматься с седла 8 или быстро уплотнять седло и чтобы путь трения между запорным элементом 12 и седлом 8 был возможно более коротким. Направляющее кольцо 7 представляет собой штампованное или выдавленное шлифованное внутри стальное кольцо прямоугольного сечения в радиальном разрезе. In FIG. 2 shows a nozzle 5 with a guide ring 7 as a single assembly. Welding 2 can be done by seam or spot welding between the nozzle 5 and the guide ring 7. The helical grooves 16 in the cylindrical guide hole 14 are located at an angle to the axis of the nozzle 5. In addition, , the valve seat 8 and the outlet 9 are visible. The guide ring 7 sits in the longitudinal hole 13 at some distance from the seat 8. With this embodiment of the nozzle 5, the guide ring 7, as is the case with the state of the art, y to earn inside, i.e. in the area of the guide hole 14 with high accuracy. The outer surface of the guide ring 7 can be machined with low accuracy, since before applying the weld, it sits in the longitudinal hole 13 with a gap. With respect to the guide hole 14, the seat 8 must be concentric so that the locking element 12 when opening and closing the valve can quickly rise from the seat 8 or quickly seal the seat and so that the friction path between the locking element 12 and the seat 8 is as short as possible. The guide ring 7 is a stamped or extruded radially cut steel ring of rectangular cross section inside.

Наружная боковая поверхность 20 сопла 5 может быть слегка эксцентричной по отношению к направляющему отверстию 7. Это не сказывается отрицательно вследствие значительной длины запорного штока 10 и сферической формы запорного элемента 12. Запорный шток может иметь некоторый перекос по отношению к седлу клапана, но не должен иметь смещение оси. The outer side surface 20 of the nozzle 5 may be slightly eccentric with respect to the guide hole 7. This does not adversely affect the significant length of the locking rod 10 and the spherical shape of the locking element 12. The locking rod may have some bias with respect to the valve seat, but should not have axis offset.

Винтовые канавки позволяют не только обеспечить поток топлива мимо запорного штока 10, но, кроме того, вызывают завихрение впрыскиваемого топлива и улучшают картину распределения топливной струи. Особенно выгодно с экономической точки зрения изготовлять направляющее кольцо 7 путем штампования из листа. Helical grooves allow not only to ensure the flow of fuel past the locking rod 10, but, in addition, cause a turbulence of the injected fuel and improve the distribution pattern of the fuel stream. It is especially advantageous from an economic point of view to produce a guide ring 7 by stamping from a sheet.

На фиг.3 показан еще один пример исполнения данного изобретения с соплом 35, которое в продольном отверстии 43 на некотором осевом расстоянии от седла клапана 38 несет присоединенное сварным швом 32 направляющее кольцо 37 из выдавленного стального листа. Как показывает радиальный разрез с левой стороны, кольцо имеет растянутый S-образный или рупоподобный профиль. Участок большего диаметра, т.е. верхняя часть направляющего кольца 37, сидит с некоторым радиальным смещением в продольном отверстии 43, будучи прикреплена к нему сварочным швом 32. В качестве каналов для завихрения топлива в нижней части направляющего кольца 37 из цилиндрического отверстия 14 выделены винтовые лапки, направляющие и завихряющие поток жидкости. Это может быть сделано в зоне направляющего отверстия 44 посредством вырезов и отгибов направляющих поток поверхностей. Figure 3 shows another example embodiment of the present invention with a nozzle 35, which in the longitudinal hole 43 at some axial distance from the valve seat 38 carries a guide ring 37 connected from the welded seam 32 from an extruded steel sheet. As the radial section on the left shows, the ring has an extended S-shaped or horn-like profile. A section of a larger diameter, i.e. the upper part of the guide ring 37 sits with some radial displacement in the longitudinal hole 43, being attached to it by a weld seam 32. As the channels for swirling fuel in the lower part of the guide ring 37 from the cylindrical hole 14 are allocated screw legs, guiding and swirling the fluid flow. This can be done in the area of the guide hole 44 by means of cutouts and bends of the flow guiding surfaces.

На фиг. 4 показан следующий пример исполнения изобретения. Сопло 55 при помощи сварного соединения 52 несет направляющее кольцо 57, смещенное в осевом направлении по отношению к седлу клапана 58 и выходному отверстию 59. Вместо винтовых канавок в направляющем кольце 57 находятся винтовые отверстия 66, проходящие под углом к оси седла клапана 55. Направляющее кольцо 57 может быть выполнено как из массивной стали, так и из листа. In FIG. 4 shows the following embodiment of the invention. The nozzle 55 by means of a welded joint 52 carries a guide ring 57 axially offset with respect to the valve seat 58 and the outlet 59. Instead of screw grooves, there are screw holes 66 in the guide ring 57 that extend at an angle to the axis of the valve seat 55. The guide ring 57 can be made of both solid steel and sheet.

На фиг. 5 показан еще один пример исполнения изобретения. Сопло 75 посредством сварного соединения 72 в виде нескольких сварочных точек несет направляющее кольцо 77. Последнее состоит, например, из намотанной по спирали проволоки. Промежутки между витками проволоки служат каналами для завихрения топлива. In FIG. 5 shows yet another embodiment of the invention. The nozzle 75, by means of a welded joint 72 in the form of several welding points, carries a guide ring 77. The latter consists, for example, of a wire wound in a spiral. The gaps between the turns of wire serve as channels for swirling fuel.

Цилиндрическое направляющее отверстие 84 образовано выступающими как ребра витками направляющего кольца 77 и отмечено штрихпунктирной линией. Благодаря растянутому исполнению проходящих внутрь направляющего кольца 77 витков, направляющее отверстие 84 приобретает ровную цилиндрическую форму, вследствие чего, как и в других примерах исполнения, запорный элемент 12 тесно обхвачен на всей своей длине хода. Направляющее кольцо 77 располагается в продольном отверстии 83 на некотором осевом расстоянии от седла клапана 78. The cylindrical guide hole 84 is formed by turns of the guide ring 77 protruding like ribs and is indicated by a dash-dot line. Due to the stretched design of the turns passing inside the guide ring 77, the guide hole 84 acquires an even cylindrical shape, as a result of which, as in other examples of execution, the locking element 12 is closely grasped over its entire stroke length. The guide ring 77 is located in the longitudinal hole 83 at some axial distance from the valve seat 78.

Не изображенный на чертежах пример исполнения изобретения относится к запорному элементу, в котором посредством сварного соединения закреплено направляющее кольцо, снабженное направленными внутрь щетинками. Аналогичным образом направляющее кольцо может состоять также из пористого, губчатого, решетчатого или сетчатого материала. An embodiment of the invention not shown in the drawings relates to a locking element in which a guide ring provided with inwardly directed bristles is fixed by means of a welded joint. Similarly, the guide ring may also consist of a porous, spongy, lattice or mesh material.

Во всех трех примерах исполнения сборка осуществляется следующим в принципе одинаковым образом. Эталонный шарик, диаметр которого несколько превышает диаметр запорного элемента 12, вводится через направляющее кольцо и вдавливается в седло клапана. В этом положении при легком осевом базирующем поджатии кольцо приваривают к продольному отверстию сопла. Тем самым создается и обеспечивается весьма точная концентричность между данным направляющим отверстием и соответствующим седлом клапана. In all three examples of execution, the assembly is carried out as follows, in principle, in the same way. A reference ball, the diameter of which slightly exceeds the diameter of the locking element 12, is inserted through the guide ring and pressed into the valve seat. In this position, with a slight axial baseline preload, the ring is welded to the longitudinal hole of the nozzle. This creates and ensures a very accurate concentricity between this guide hole and the corresponding valve seat.

Claims

1. ELECTROMAGNETIC NOZZLE, comprising a housing located in the housing of a spray gun with a seat and at least one spray hole, a guide ring with a guide hole and channels for supplying fuel, rigidly connected to the spray gun, and a locking element mounted for axial movement and interaction with a guide ring, characterized in that the atomizer has an axial cylindrical channel mated to the seat, and the guide ring is located in the axial cylindrical channel with a clearance replays welding, wherein the fuel feed channels are in the form of holes for fuel swirls.

2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the guide ring is made of sheet.

3. The nozzle according to claim 2, characterized in that the guide ring is made with several slots.

4. The nozzle according to claims 1 and 2, characterized in that the holes for swirling the fuel are made in the form of helical grooves penetrating the guide hole of the guide ring and located at an angle to the axis of the cylindrical channel.

5. The nozzle according to claims 1 and 2, characterized in that the holes for swirling the fuel are made screw and through.

6. The nozzle according to claim 2, characterized in that the holes for swirling the fuel are made with surfaces in the form of helical legs formed by cutouts and bends in the area of the guide hole.

7. The nozzle according to claims 1 and 2, characterized in that the guide ring consists of a helically and annularly made wire or similar material.

8. Nozzle according to claims 1 and 2, characterized in that the guide ring consists of a spongy porous material.

9. The nozzle according to claims 1 and 2, characterized in that the guide ring is provided with bristles, the free ends of which form a cylindrical guide hole.