RU2221930C2 - Electrohydraulic nozzle for internal combustion engine with accumulator fuel system - Google Patents
Electrohydraulic nozzle for internal combustion engine with accumulator fuel system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221930C2 RU2221930C2 RU2002105879/06A RU2002105879A RU2221930C2 RU 2221930 C2 RU2221930 C2 RU 2221930C2 RU 2002105879/06 A RU2002105879/06 A RU 2002105879/06A RU 2002105879 A RU2002105879 A RU 2002105879A RU 2221930 C2 RU2221930 C2 RU 2221930C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- armature
- chamber
- electromagnet
- seat
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к устройствам для осуществления электронно-управляемого впрыскивания топлива в цилиндры двигателей внутреннего сгорания с аккумуляторной топливной системой. The invention relates to the field of engine manufacturing, and in particular to devices for electronically controlled injection of fuel into the cylinders of internal combustion engines with a battery fuel system.
Известна электрогидравлическая форсунка, содержащая корпус, к которому накидными гайками крепятся: в нижней части - распылитель с иглой, перекрывающей подачу топлива к сопловым отверстиям, а в верхней части - корпус затвора с входным штуцером, в котором установлено седло клапана, имеющее подводящий и сливной каналы, и управляющую камеру, ограниченную торцом мультипликатора запирания, размещенного в осевой полости корпуса форсунки. Сливной канал в седле клапана перекрывается запорным элементом, который через шток якоря нагружен усилием возвратной пружины, размещенной в осевом отверстии магнитопровода электромагнита, управляющего работой затвора. Электромагнит крепится к корпусу затвора (см. патент США N 4946106; МПК В 05 В 1/30, НКИ 239/585, опубл. 07.08.1990). Known electro-hydraulic nozzle containing a housing to which are fastened with union nuts: in the lower part there is a spray with a needle that shuts off the fuel supply to the nozzle openings, and in the upper part there is a valve body with an inlet fitting in which a valve seat is installed having a supply and a drain channel , and a control chamber bounded by the end face of the locking multiplier located in the axial cavity of the nozzle body. The drain channel in the valve seat is blocked by a locking element, which is loaded through the armature rod by the force of a return spring located in the axial hole of the magnetic core of the electromagnet that controls the shutter. The electromagnet is attached to the shutter body (see US patent N 4946106; IPC 05 V 1/30, NKI 239/585, publ. 07.08.1990).
Недостатком известной форсунки является то, что возвратная пружина, нагружающая запорный элемент клапана, размещена в осевом отверстии магнитопровода. Так как часть объема магнитопровода занята отверстием для размещения возвратной пружины, то она не участвует в создании электромагнитного усилия, возникающего при подаче управляющего электрического импульса в обмотку электромагнита, и для обеспечения потребной для работы клапана магнитной силы необходимо увеличивать габариты и массу магнитопровода, обмотки и якоря электромагнита. А так как быстродействие электромагнита зависит от инерционной массы подвижных частей, то увеличение габаритов и массы якоря приведет к снижению быстродействия электромагнита. При прохождении быстропеременного тока по обмотке электромагнита в массивном магнитопроводе возникают токи Фуко большой силы, которые приводят к затратам энергии управляющих импульсов, подаваемых на обмотку, на нагревание магнитопровода и якоря электромагнита. При этом длительное повышение температуры вызывает быстрое необратимое ухудшение изоляционных и механических свойств диэлектрических материалов, используемых в обмотке, и снижает надежность форсунки. Кроме того, вследствие большой разности давлений топлива в управляющей камере и в полости слива за время открытого состояния форсунки через открытый клапан непроизводительно расходуется значительное количество топлива. A disadvantage of the known nozzle is that the return spring loading the locking element of the valve is placed in the axial hole of the magnetic circuit. Since a part of the volume of the magnetic circuit is occupied by an opening to accommodate a return spring, it does not participate in creating the electromagnetic force that occurs when a control electric pulse is applied to the electromagnet winding, and to ensure the magnetic force required for the valve to operate, it is necessary to increase the dimensions and mass of the magnetic circuit, windings and anchors electromagnet. And since the speed of the electromagnet depends on the inertial mass of the moving parts, an increase in the dimensions and mass of the armature will lead to a decrease in the speed of the electromagnet. When passing a rapidly alternating current through the winding of an electromagnet in a massive magnetic circuit, high-power Foucault currents arise, which lead to the expenditure of energy of the control pulses supplied to the winding to heat the magnetic circuit and the armature of the electromagnet. In this case, a prolonged increase in temperature causes a rapid irreversible deterioration of the insulating and mechanical properties of the dielectric materials used in the winding, and reduces the reliability of the nozzle. In addition, due to the large difference in fuel pressure in the control chamber and in the drain cavity during the open state of the nozzle, a significant amount of fuel is unproductive through an open valve.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является электрогидравлическая форсунка, содержащая корпус с размещенными в нем топливоподающими и сливными каналами и осевой полостью, сообщенной с последними, закрепленный на корпусе полый распылитель с сопловыми отверстиями, иглу, установленную в полости распылителя с образованием подыгольной камеры, гидравлически связанной каналом в корпусе с входным штуцером, и соединенную при помощи подпружиненной штанги с мультипликатором запирания, выполненным в виде поршня, установленного в гильзе прецизионно, причем диаметр поршня превышает диаметр иглы, управляющую камеру, размещенную в гильзе между мультипликатором запирания и выполненным заодно с гильзой седлом клапана и сообщенную с топливоподводящим и сливным каналами, нормально закрытый клапан и электромагнит для управления подъемом и посадкой иглы, при этом клапан включает в себя последовательно расположенные после мультипликатора седло с центральным сливным каналом, сферический запорный элемент, сопряженный с седлом с возможностью перекрытия центрального сливного канала, якорь, имеющий шток, установленный в направляющей и нагруженный возвратной пружиной в сторону закрытия клапана, а также электромагнит для управления подъемом и посадкой иглы, включающий корпус с центральным сливным каналом и размещенный в корпусе магнитопровод с обмоткой (см. заявку ФРГ N 19619523 А1, МПК F 02 М 51/06, 47/02, эаявл. 15.05.1996, опубл. 20.11.1997). Описанная электрогидравлическая форсунка принята за прототип. The closest technical solution to the claimed invention is an electro-hydraulic nozzle containing a housing with fuel supply and drain channels and an axial cavity in communication with the latter, a hollow atomizer with nozzle openings mounted on the housing, a needle mounted in the atomizer cavity to form a needle chamber, hydraulically connected by a channel in the housing with an inlet fitting, and connected by means of a spring-loaded rod with a locking multiplier made in the form of a piston, mounted in the sleeve with precision, and the diameter of the piston exceeds the diameter of the needle, the control chamber, located in the sleeve between the locking multiplier and made integral with the sleeve of the valve seat and communicated with the fuel supply and drain channels, a normally closed valve and an electromagnet to control the lifting and landing of the needle, the valve includes a seat sequentially located after the multiplier with a central drain channel, a spherical locking element mated to the seat with the possibility of overlapping ntralnogo downcomer, the anchor having a shaft mounted in the guide and the return spring loaded in the direction of closing the valve, and an electromagnet for controlling the lifting and landing of the needle, comprising a body with a central drainage channel and disposed in the magnetic circuit winding package (see. Application of Germany N 19619523 A1, IPC F 02
Недостатком известной электрогидравлической форсунки является невысокая эффективность работы, обусловленная низкой точностью дозирования топлива, связанной с недостаточным быстродействием электромагнита, управляющего подъемом и посадкой иглы распылителя, и большим расходом топлива через клапан на управление ее работой. A disadvantage of the known electro-hydraulic nozzle is the low efficiency due to the low accuracy of fuel metering, associated with the insufficient speed of the electromagnet that controls the lifting and landing of the atomizer needle, and the high fuel consumption through the valve to control its operation.
Так, известная форсунка для исключения утечек топлива через закрытый клапан в паузах между впрыскиваниями топлива снабжена возвратной пружиной с большим усилием воздействия на запорный элемент клапана. При открытии форсунки электромагнит развивает усилие, существенно большее, чем усилие возвратной пружины. Это усилие достигается либо за счет увеличения габаритов электромагнита, что приводит к увеличению инерционной массы якоря электромагнита, снижает быстродействие форсунки и увеличивает расход топлива на управление, либо за счет увеличения напряжения и силы тока, питающего электромагнит, что приводит к его перегреву и быстрому выходу из строя. Инерционная масса якоря электромагнита, снижающая быстродействие, в известной форсунке возрастает также эа счет увеличенной длины штока якоря вследствие размещения на нем винтовой возвратной пружины и опорного кольца для ее упора. Существенным недостатком известной форсунки является высокая теплонапряженность электромагнита от нагрева магнитопровода токами Фуко, связанная с недостаточным теплоотводом из-за ограниченности поверхностей магнитопровода, охлаждаемых топливом, перетекающим из полости слива под магнитопроводом в топливный бак, что снижает ее надежность. Кроме того, недостатком известной форсунки является выполнение заодно с седлом клапана гильзы, в которой размещена управляющая камера. Такая конструкция затрудняет обработку прецизионного отверстия в гильзе и нетехнологична в условиях массового производства, все это обуславливает достаточно высокую стоимость ее изготовления. Thus, the known nozzle for eliminating fuel leaks through a closed valve in the pauses between fuel injections is provided with a return spring with a large force acting on the valve shut-off element. When the nozzle is opened, the electromagnet develops a force substantially greater than the force of the return spring. This effort is achieved either by increasing the dimensions of the electromagnet, which leads to an increase in the inertial mass of the armature of the electromagnet, reduces the speed of the nozzle and increases fuel consumption for control, or by increasing the voltage and current supplying the electromagnet, which leads to its overheating and rapid exit from system. The inertial mass of the armature of the electromagnet, which reduces speed, also increases in the known nozzle due to the increased length of the armature rod due to the placement of a helical return spring and a support ring for its stop. A significant disadvantage of the known nozzle is the high thermal stress of the electromagnet from heating the magnetic circuit with Foucault currents, associated with insufficient heat removal due to the limited surfaces of the magnetic circuit cooled by fuel flowing from the drain cavity under the magnetic circuit into the fuel tank, which reduces its reliability. In addition, a disadvantage of the known nozzle is the execution at the same time with the valve seat of the sleeve in which the control chamber is located. This design complicates the processing of precision holes in the sleeve and is not technologically advanced in mass production, all this leads to a rather high cost of its manufacture.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы форсунки путем повышения быстродействия и уменьшения расхода топлива на управление, повышение надежности путем улучшения охлаждения электромагнита, а также улучшение технологичности в условиях массового производства. The objective of the present invention is to improve the efficiency of the nozzle by increasing speed and reducing fuel consumption for control, increasing reliability by improving cooling of the electromagnet, as well as improving manufacturability in mass production.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемой электрогидравлической форсунке для двигателя внутреннего сгорания с аккумуляторной топливной системой, содержащей корпус с размещенными в нем топливоподающими и сливными каналами и сквозной осевой полостью, сообщенной с последними, закрепленный на корпусе полый распылитель с сопловыми отверстиями, иглу, установленную в полости распылителя с образованием подыголъной камеры, гидравлически связанной каналом в корпусе с входным штуцером, и соединенную посредством подпружиненной штанги с мультипликатором запирания, выполненным в виде поршня, диаметр которого превышает диаметр направляющей поверхности иглы и который прециэионно установлен в гильзе, размещенной в осевой полости корпуса, управляющую камеру, сообщенную с топливоподводящим и сливным каналами и размещенную в полости гильзы между мультипликатором запирания и седлом нормально закрытого клапана, который, кроме того, включает в себя сферический запорный элемент, сопряженный с седлом с возможностью перекрытия центрального сливного канала, выполненного в седле, якорь, имеющий шток, установленный в направляющей и нагруженный возвратной пружиной в сторону закрытия клапана, электромагнит для управления подъемом и посадкой иглы, включающий корпус с центральным сливным каналом и размещенный в корпусе магнитопровод с обмоткой, отличия которой состоят в том, что:
- седло клапана и гильза мультипликатора выполнены раздельно, гильза выполнена в виде сквозной втулки с фланцем на торце со стороны седла, а седло образовано по меньшей мере двумя соосными цилиндрическими ступенями с опорным фланцем между ними, одна из ступеней которого размещена в полости гильзы, ограничивая торцом управляющую камеру, при этом направляющая штока якоря нормально закрытого клапана выполнена в виде сквозной втулки с фланцем, в которой с одной стороны прецизионно установлен шток якоря, а с другой - вторая ступень седла, с возможностью образования между их торцами дополнительной надклапанной камеры, причем фланцы упомянутых втулок сопряжены с опорным фланцем седла и зафиксированы в осевой полости корпуса, в дополнительной надклапанной камере размещен сферический запорный элемент и она посредством радиального канала, выполненного в стенке направляющей штока, сообщена с размещенной под магнитопроводом полостью слива, а посредством центрального сливного канала в седле - с управляющей камерой, при этом гидравлическое сопротивление радиального канала в направляющей штока больше гидравлического сопротивления центрального сливного канала в седле, а объем дополнительной надклапанной камеры меньше объема управляющей камеры, причем ограничивающий последнюю торец мультипликатора запирания выполнен профилированным для обеспечения перекрытия в верхнем положении центрального сливного канала в седле, магнитопровод электромагнита снабжен охлаждающими канавками, выполненными на наружной поверхности параллельно ее образующей и соединенными кольцевой проточкой, размещенной по периметру торца магнитопровода со стороны, противоположной якорю, и сквозным пазом, выполненным на том же торце и пересекающим центральный сливной канал, выполненный в корпусе электромагнита, а якорь электромагнита образован диском и штоком, выполненными раздельно и соединенными друг с другом посредством ступицы возвратной тарельчатой пружины, упруго закрепленной в кольцевой канавке, размещенной на штоке;
- ограничивающий управляющую камеру торец мультипликатора запирания, как вариант, выполнен коническим;
- фланцы гильзы мультипликатора запирания, седла и направляющей штока якоря зафиксированы в осевой полости корпуса с помощью крепежного элемента с наружной резьбой, ввинченного в корпус;
- ступица возвратной тарельчатой пружины выполнена в виде плоского диска с центральным отверстием и несколько отстоящим от последнего монтажным отверстием, которые соединены пазом, причем диаметр центрального отверстия равен диаметру кольцевой канавки на штоке якоря электромагнита, а ширина паза меньше указанного диаметра и, кроме того, пружина снабжена дренажными отверстиями, эквидистантными относительно ее оси и по меньшей мере два из которых расположены симметрично относительно оси упомянутого паза и образуют с ним перемычки с возможностью их упругой деформации при монтаже пружины на штоке якоря;
- возвратная тарельчатая пружина для обеспечения необходимой жесткости снабжена симметрично размещенными относительно ее оси радиальными прорезями;
- шток якоря электромагнита на торце, обращенном к магнитопроводу, снабжен буртом, а диск якоря установлен на штоке между упомянутым буртом и возвратной тарельчатой пружиной, причем бурт выступает над поверхностью "Е" диска якоря на величину заданного зазора "S" между диском и магнитопроводом в притянутом положении якоря;
- поверхность торца бурта штока якоря, обращенная к магнитопроводу, имеет немагнитное покрытие.The problem is solved in that in the proposed electro-hydraulic nozzle for an internal combustion engine with a battery fuel system comprising a housing with fuel supply and drain channels located therein and a through axial cavity communicated with the latter, a hollow atomizer with nozzle openings fixed to the housing, a needle installed in the cavity of the nebulizer with the formation of a needle chamber, hydraulically connected by a channel in the housing with an inlet fitting, and connected by a spring-loaded shaft with a locking multiplier made in the form of a piston, the diameter of which exceeds the diameter of the guide surface of the needle and which is precision mounted in a sleeve placed in the axial cavity of the body, a control chamber in communication with the fuel supply and drain channels and placed in the sleeve cavity between the locking multiplier and the saddle normally a closed valve, which, in addition, includes a spherical locking element mated to the seat with the possibility of overlapping the Central drain channel, made in An anchor having a rod installed in the guide and loaded with a return spring in the direction of valve closure, an electromagnet for controlling the lifting and landing of the needle, including a housing with a central drain channel and a magnetic circuit with a winding located in the housing, the differences of which are as follows:
- the valve seat and the sleeve of the multiplier are made separately, the sleeve is made in the form of a through sleeve with a flange on the end from the side of the seat, and the seat is formed by at least two coaxial cylindrical steps with a support flange between them, one of the steps of which is placed in the cavity of the sleeve, limiting the end the control chamber, while the guide rod of the armature of the normally closed valve is made in the form of a through sleeve with a flange in which on one side the rod of the armature is precision mounted and on the other hand the second stage of the seat, with the possibility of the formation of an additional supravalvular chamber between their ends, moreover, the flanges of the said bushings are interfaced with the support flange of the saddle and fixed in the axial cavity of the body, a spherical locking element is placed in the additional supravalvic chamber and it is in communication with the rod located in the wall of the rod guide and is located under the magnetic circuit drain cavity, and through the central drain channel in the saddle with the control chamber, while the hydraulic resistance of the radial channel in the main rod is greater than the hydraulic resistance of the central drain channel in the seat, and the volume of the additional over-valve chamber is less than the volume of the control chamber, and the limiter of the closing multiplier limiting is made profiled to provide overlap in the upper position of the central drain channel in the saddle, the electromagnet magnetic circuit is equipped with cooling grooves made on the outer surface parallel to its generatrix and connected by an annular groove placed along the perimeter of the end face the magnetic circuit from the side opposite the anchor, and a through groove made on the same end and intersecting the central drain channel, made in the body of the electromagnet, and the anchor of the electromagnet is formed by a disk and rod, made separately and connected to each other by means of a hub of a return spring disk, elastically fixed in an annular groove located on the stock;
- the end face of the locking multiplier bounding the control chamber, as an option, is made conical;
- the flanges of the sleeve of the locking multiplier, saddle and guide rod of the armature are fixed in the axial cavity of the housing using a fastener with an external thread screwed into the housing;
- the hub of the return disk spring is made in the form of a flat disk with a central hole and a mounting hole somewhat spaced from the last, which are connected by a groove, the diameter of the central hole being equal to the diameter of the annular groove on the electromagnet armature rod, and the groove width is less than the specified diameter and, in addition, the spring equipped with drainage holes equidistant with respect to its axis and at least two of which are located symmetrically with respect to the axis of said groove and form jumpers with it the possibility of their elastic deformation during installation of the spring on the armature rod;
- the return disk spring to provide the necessary stiffness is provided with radial slots symmetrically placed relative to its axis;
- the rod of the armature of the electromagnet at the end facing the magnetic circuit is provided with a collar, and the armature disk is mounted on the rod between the said collar and the return disk spring, and the collar protrudes above the surface "E" of the armature disk by the specified clearance "S" between the disk and the magnetic circuit in the anchor position is drawn;
- the surface of the end of the shoulder of the armature rod, facing the magnetic circuit, has a non-magnetic coating.
Из уровня техники известно, что в электрогидравлических форсунках время рабочего цикла электромагнита, управляющего работой форсунки, складывается из времени срабатывания электромагнита, времени открытого состояния клапана и времени посадки якоря. Управление величиной цикловой подачи топлива производится путем изменения времени открытого состояния клапана, которое непосредственно связано с длительностью управляющего электрического импульса, подаваемого на обмотку электромагнита. Время срабатывания и время посадки якоря электромагнита не зависят от продолжительности управляющего импульса, то есть являются неуправляемыми временными параметрами и являются источником нестабильности работы форсунки. Чем короче время срабатывания электромагнита и время посадки якоря, тем выше быстродействие форсунки, тем меньше вносится погрешностей при дозировании топлива и тем шире могут быть диапазоны используемых длительностей управляющих импульсов, подаваемых на обмотку электромагнита. Особенно это важно при многофазном впрыскивании топлива. It is known from the prior art that in electro-hydraulic nozzles, the working cycle time of an electromagnet that controls the operation of the nozzle is the sum of the response time of the electromagnet, the open time of the valve and the landing time of the armature. The magnitude of the cyclic fuel supply is controlled by changing the valve's open state time, which is directly related to the duration of the control electric pulse supplied to the electromagnet winding. The response time and landing time of the armature of the electromagnet do not depend on the duration of the control pulse, that is, they are uncontrollable time parameters and are a source of instability of the nozzle. The shorter the response time of the electromagnet and the landing time of the armature, the higher the speed of the nozzle, the less errors are introduced when dispensing fuel and the wider can be the ranges of the used durations of the control pulses supplied to the winding of the electromagnet. This is especially important with multiphase fuel injection.
Благодаря новой совокупности существенных признаков решается поставленная задача, а именно:
- так как в направляющей штока якоря нормально закрытого клапана между торцом седла клапана и прецизионно установленным в ней штоком якоря образована дополнительная надклапанная камера, в которой размещен сферический запорный элемент и которая посредством радиального канала в направляющей сообщена с полостью слива, а посредством центрального сливного канала в седле - с управляющей камерой, причем гидравлическое сопротивление радиального канала в направляющей больше гидравлического сопротивления центрального сливного канала седла, а объем надклапанной камеры меньше объема управляющей камеры, то при открытии клапана топливо из управляющей камеры перетекает в надклапанную камеру, давление топлива в которой резко возрастает и создает дополнительную временную силу, действующую на шток якоря электромагнита в том же направлении, что и магнитная сила электромагнита. Под действием этой силы якорь быстрее притягивается к магнитопроводу и время срабатывания электромагнита уменьшается.Thanks to a new set of essential features, the task is solved, namely:
- since in the guide rod of the armature rod of the normally closed valve between the end face of the valve seat and the rod of the arm precisely mounted in it, an additional supravalve chamber is formed in which a spherical locking element is placed and which is connected to the drain cavity through the radial channel in the guide, and through the central drain channel the saddle - with a control chamber, and the hydraulic resistance of the radial channel in the guide is greater than the hydraulic resistance of the Central drain channel of the saddle, supravalvular chamber volume less the volume of the control chamber, when the valve is opened fuel from the control chamber flows into the supravalvular chamber in which fuel pressure increases sharply and creates additional temporary force acting on the armature shaft in the same direction as the magnetic force of the electromagnet. Under the influence of this force, the anchor is attracted to the magnetic circuit faster and the response time of the electromagnet decreases.
При этом давление в управляющей камере резко падает, а игла под действием давления в подыгольной камере поднимается и открывает сопловые отверстия распылителя. При подъеме иглы распылителя связанный с нею мультипликатор запирания тоже поднимается и конусной поверхностью перекрывает центральный сливной канал седла клапана, ограничивая перетекание топлива из управляющей камеры в надклапанную камеру и далее в полость слива, тем самым снижается расход топлива на управление работой форсунки;
- выполнение охлаждающих канавок на наружной поверхности магнитопровода электромагнита, увеличивает поверхность магни-топровода, охлаждаемую топливом, и повышает надежность форсунки, а раздельное выполнение гильзы, в которой размещена управляющая камера, и седла клапана улучшает технологичность форсунки в условиях массового производства.In this case, the pressure in the control chamber drops sharply, and the needle rises under the action of pressure in the needle chamber and opens the nozzle openings of the atomizer. When the atomizer needle is raised, the locking multiplier associated with it also rises and closes the central drain channel of the valve seat with a tapered surface, restricting the flow of fuel from the control chamber to the over-valve chamber and further into the drain cavity, thereby reducing fuel consumption for controlling the operation of the nozzle;
- the implementation of the cooling grooves on the outer surface of the magnetic core of the electromagnet, increases the surface of the magneto-wire, cooled by fuel, and increases the reliability of the nozzle, and the separate execution of the sleeve, in which the control chamber is located, and the valve seats improves the manufacturability of the nozzle in mass production.
Выполнение электрогидравлической форсунки для двигателя внутреннего сгорания с аккумуляторной топливной системой описанным выше образом с использованием всей предложенной совокупности существенных признаков позволяет путем повышения быстродействия и снижения расхода топлива на управление повысить эффективность работы форсунки и, кроме того, повысить ее надежность и улучшить технологичность. The implementation of the electro-hydraulic nozzle for an internal combustion engine with a battery fuel system as described above, using the entire proposed set of essential features, allows increasing the efficiency of the nozzle by increasing the speed and reducing fuel consumption for control and, moreover, increasing its reliability and improving manufacturability.
Для пояснения настоящего изобретения приведены следующие иллюстрации:
фиг.1 - форсунка электрогидравлическая, общий вид;
фиг.2 - форсунка, вид А на фиг.1;
фиг.3 - форсунка, вид Б на фиг.1;
фиг.4 - форсунка, разрез В-В на фиг.2;
фиг.5 - якорь электромагнита в сборе с возвратной тарельчатой пружиной;
фиг.6 - вариант выполнения тарельчатой пружины на фиг.1;
фиг.7 - якорь электромагнита на фиг.1-5 без возвратной пружины;
фиг.8 - общий вид магнитопровода;
фиг.9 - вид Г на фиг.8.To illustrate the present invention, the following illustrations are provided:
figure 1 - electro-hydraulic nozzle, a General view;
figure 2 - nozzle, view a in figure 1;
figure 3 - nozzle, view B in figure 1;
figure 4 - nozzle, section bb in figure 2;
figure 5 - the anchor of the electromagnet assembly with a return disc spring;
6 is an embodiment of a disk spring in figure 1;
Fig.7 - the anchor of the electromagnet in Fig.1-5 without a return spring;
Fig is a General view of the magnetic circuit;
Fig.9 is a view of G in Fig.8.
Форсунка электрогидравлическая для двигателя внутреннего сгорания с аккумуляторной топливной системой содержит корпус 1 со сквозной осевой полостью 2, каналами подвода 3, 4 и слива 5, 6 топлива. К корпусу 1 посредством резьбового соединения с накидной гайкой 7 прикреплен полый распылитель 8 с иглой 9, перекрывающей сопловые отверстия 10 и образующей в распылителе подыгольную камеру 11, сообщенную с аккумулятором топлива (на чертеже не показан) посредством канала 4 подвода топлива через ввернутый в корпус 1 штуцер 12. Игла 9 с помощью подпружиненной штанги 13 соединена с торцом 14 мультипликатора запирания 15 в виде поршня, прецизионно размещенного в гильзе 16, выполненной в виде сквозной втулки, установленной в осевой полости 2 корпуса 1 при помощи фланца 17. Гильза 16 уплотнена в корпусе 1 эластичным кольцом 18. The electro-hydraulic nozzle for an internal combustion engine with an accumulator fuel system comprises a housing 1 with a through
Свободный торец 19 мультипликатора выполнен профилированным, например конусным, а диаметр мультипликатора больше диаметра направляющей поверхности 20 иглы 9. Пружина 21 небольшой жесткости, воздействуя на штангу 13, обеспечивает запирание иглы 9 распылителя для исключения подтекания топлива в цилиндры двигателя при отсутствии давления топлива в форсунке. The
Для управления подъемом и посадкой иглы 9 распылителя 8 форсунка снабжена нормально закрытым клапаном 22 и электромагнитом 23. Нормально закрытый клапан 22 включает в себя расположенное после гильзы 16 седло 24, образованное двумя соосными цилиндрическими ступенями 25, 26 с опорным фланцем 27 между ними, причем в седле 24 выполнен центральный сливной канал 28 и далее последовательно размещенные сферический запорный элемент 29, сопряженный со ступенью 26 седла 24 и перекрывающий сливной канал 28, а также якорь 30 со штоком 31, который установлен в направляющей 32 и нагружен в сторону закрытия клапана возвратной тарельчатой пружиной 33. To control the lifting and landing of the needle 9 of the atomizer 8, the nozzle is equipped with a normally closed valve 22 and an
Направляющая 32 штока 31 выполнена в виде сквозной втулки с фланцем 34 на торце, которым она оперта на фланец 27 седла, при этом в полости направляющей 32 с одной стороны прецизионно установлен шток 31 якоря, а далее последовательно размещены сферический запорный элемент 29 и контактирующая с ним ступень 26 седла 24. Гильза 16 мультипликатора, седло 24 и направляющая 32 штока якоря зафиксированы в осевой полости корпуса 1 форсунки своими фланцами посредством ввинченного в корпус 1 крепежного элемента 35 с наружной резьбой. В полости гильзы 16 между мультипликатором запирания 15 и седлом 24 клапана образована управляющая камера 36, сообщенная радиальным каналом 37 под фланцем 17 гильзы 16 через кольцевой канал 38, выполненный в полости 2 вокруг гильзы 16, с каналом 3 подвода топлива. При этом центральным сливным каналом 28 седла управляющая камера 36 сообщена с дополнительной надклапанной камерой 39, в которой размещен сферический запорный элемент 29. Диаметр радиального канала 37 меньше диаметра центрального сливного канала 28 седла. Дополнительная надклапанная камера 39 образована в направляющей 32 между штоком якоря 31 и седлом 24 и посредством радиального канала 40, выполненного в стенке направляющей 32, сообщена с полостью слива 41, размещенной под магнитопроводом. Диаметр радиального канала 40 меньше диаметра центрального сливного канала 28 седла, поэтому гидравлическое сопротивление радиального канала больше гидравлического сопротивления центрального сливного канала 28. Объем надклапанной камеры 39 меньше объема управляющей камеры 36. The
Якорь 30 электромагнита образован диском 42 из магнитомягкого материала и штоком 31, выполненными раздельно и соединенными друг с другом посредством ступицы 43 возвратной тарельчатой пружины 33, упруго закрепленной в кольцевой канавке 44 на штоке. Бурт 45 штока выступает над поверхностью "Е" диска якоря на величину рабочего воздушного зазора "S" между диском 42 и торцом 46 магнитопровода при срабатывании форсунки для исключения залипания якоря и, упираясь торцом 46 в магнитопровод, ограничивает ход сферического запорного элемента 29 клапана. Кроме того, для исключения залипания якоря торец 46 бурта имеет немагнитное покрытие. The
Возвратная тарельчатая пружина 33 имеет ступицу 43 в виде плоского диска с центральным отверстием 47 и несколько отстоящим от последнего монтажным отверстием 48, которые соединены пазом 49. Диаметр центрального отверстия 47 равен диаметру кольцевой канавки 44 на штоке якоря электромагнита, а ширина паза 49 меньше указанного диаметра. Пружина имеет дренажные отверстия 50, эквидистантные относительно ее оси и по меньшей мере два из которых расположены симметрично относительно оси упомянутого паза и образуют с ним перемычки 51 и 52. При монтаже возвратной тарельчатой пружины на штоке 31 последний свободным концом заводят в ее монтажное отверстие 48 так, чтобы под усилием, приложенным к этим деталям, перемычки 51 и 52, упруго деформируясь, зашли в кольцевую канавку на штоке и вернулись в исходное положение после того, как шток войдет в центральное отверстие 47. При этом возвратная тарельчатая пружина зафиксируется в канавке 44 штока. Для обеспечения необходимой жесткости на пружине выполнены радиальные прорези 53, симметрично размещенные относительно ее оси. The
Электромагнит 23 расположен после нормально закрытого клапана 22 и посредством резьбового соединения с накидной гайкой 54 закреплен на корпусе 1. Электромагнит 23 содержит корпус 55, в котором при помощи, например, пружинного кольца 56 установлен магнитопровод 57 с кольцевой обмоткой 58, концы которой выведены к изолированным от корпуса электрическим контактам 59 штепсельного разъема. Магнитопровод снабжен центральным сливным каналом 60 и охлаждающими канавками 61, выполненными на наружной поверхности 62 параллельно ее образующей, и упорным кольцевым буртом 63 с лысками 64 для прохода топлива к охлаждающим канавкам из полости слива 41. Охлаждающие канавки соединены кольцевой проточкой 65, расположенной по периметру торца 66 магнитопровода со стороны, противоположной якорю, и сквозным пазом 67 на том же торце с центральным сливным каналом 68 корпуса 55 электромагнита. Корпус 55 электромагнита выполнен из немагнитного материала. The
Зазор "Н" между магнитопроводом 57 и буртом 45 штока якоря, определяющий ход якоря и сферического запорного элемента 29 клапана, устанавливают подбором высоты регулировочного кольца 69. Уплотнение полости слива 41 осуществляют эластичным кольцом 70,. установленным, например, в корпусе 1 форсунки. Каналы слива 5, 6 сообщают участок осевой полости 2 корпуса форсунки между иглой 9 распылителя и мультипликатором 15 запирания с полостью слива 41. The gap "N" between the
Форсунка электрогидравлическая работает следующим образом. При наличии высокого давления топлива в форсунке нормально закрытый клапан 22 работает в импульсном режиме и имеет два устойчивых состояния - полностью закрытое и полностью открытое в зависимости от наличия или отсутствия управляющих электрических импульсов на обмотке 58 электромагнита. Когда импульс напряжения на обмотку не подается, сферический запорный элемент 29 силой возвратной тарельчатой пружины 33 прижат к седлу 24 клапана 22 и перекрывает центральный сливной канал 28. При этом расхода топлива из управляющей камеры 36 нет, давление топлива в ней равно давлению топлива в подыгольной камере 11 распылителя, а так как площадь поперечного сечения мультипликатора запирания 15, на которую действует давление в управляющей камере, больше площади поперечного сечения направляющей части 20 иглы 9 распылителя, на которую действует такое же давление топлива в подыгольной камере распылителя, то игла 9 распылителя остается в закрытом состоянии. При поступлении управляющего электрического импульса в обмотку электромагнита магнитные силы, преодолевая усилие возвратной тарельчатой пружины 33, притягивают якорь 30 электромагнита и освобождают сферический запорный элемент 29, который под действием гидравлических сил в управляющей камере открывается. Так как гидравлическое сопротивление радиального канала 40, сообщающего надклапанную камеру 39 с полостью слива 41, больше гидравлического сопротивления центрального сливного канала 28 седла, а объем надклапанной камеры 39 меньше объема управляющей камеры 36, то давление топлива в надклапанной камере резко увеличится. При этом давление топлива в надклапанной камере 39 создает дополнительную силу, действующую на шток 31 якоря электромагнита в том же направлении, что и магнитная сила электромагнита. Воздействие на якорь совместного усилия, создаваемого электромагнитом и давлением топлива в надклапанной камере, обеспечивает значительное ускорение якоря и более быстрое открытие форсунки. The electro-hydraulic nozzle operates as follows. When there is a high fuel pressure in the nozzle, the normally closed valve 22 operates in a pulsed mode and has two stable states - completely closed and completely open, depending on the presence or absence of control electric pulses on the electromagnet winding 58. When a voltage pulse is not supplied to the winding, the
После открытия клапана давление в управляющей камере падает до давления в надклапанной камере 39 и под воздействием гидравлических сил, действующих на иглу распылителя от давления топлива в подыгольной камере распылителя, игла 9 поднимается, открывает проход топливу к сопловым отверстиям 10 распылителя и начинается впрыск топлива в цилиндры двигателя. Мультипликатор запирания 15 под действием усилия со стороны иглы 9 также поднимается и конусной поверхностью перекрывает центральный сливной канал седла клапана, ограничивая поступление топлива в надклапанную камеру. При этом давление топлива в последней понизится до уровня давления в полости слива. Игла распылителя остается в открытом положении до тех пор, пока после прекращения импульса тока в электромагните под действием возвратной тарельчатой пружины сферический запорный элемент клапана не перекроет центральный сливной канал 28 седла 24 и давление в управляющей камере 36 не достигнет величины, при которой гидравлическая сила, действующая на мультипликатор запирания 15, не превысит гидравлическую силу, действующую на иглу распылителя 9 в подыгольной камере 11. Так как конусная поверхность 19 мультипликатора 15 перекрывает центральный сливной канал 28 в седле 24 клапана и ограничивает расход топлива через него, то давление топлива, поступающего в управляющую камеру 36 через канал, быстро повысится, а следовательно, и закрытие форсунки произойдет быстрее. Топливо, просочившееся в осевую полость 2, через зазоры в прецизионных парах форсунки по каналам 5, 6 отводится в полость слива 41. При работе форсунки все ее полости заполнены топливом. After opening the valve, the pressure in the control chamber drops to the pressure in the
Из полости слива 41 часть топлива по центральному сливному каналу 60 в магнитопроводе отводится в сливной канал 68 корпуса электромагнита, а часть проходит к охлаждающим канавкам 61, охлаждает магнитопровод с обмоткой и по кольцевой проточке 65 и сквозному пазу 67 на торце 66 магнитопровода также отводится в сливной канал 68 корпуса электромагнита. From the
Выполнение электрогидравлической форсунки для двигателя внутреннего сгорания с аккумуляторной топливной системой описанным выше образом позволяет использовать суммарное усилие, создаваемое электромагнитом и давлением топлива в надклапанной камере, для ускорения перемещения якоря электромагнита и увеличения быстродействия форсунки, а также снизить расход топлива на управление и таким образом повысить эффективность ее работы; кроме того, заявленная совокупность признаков обеспечивает повышение надежности и технологичности форсунки. The implementation of the electro-hydraulic nozzle for an internal combustion engine with a battery fuel system as described above allows you to use the total force generated by the electromagnet and the fuel pressure in the nadklapanny chamber, to accelerate the movement of the armature of the electromagnet and increase the speed of the nozzle, as well as reduce fuel consumption for control and thus increase efficiency her work; in addition, the claimed combination of features provides increased reliability and manufacturability of the nozzle.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105879/06A RU2221930C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Electrohydraulic nozzle for internal combustion engine with accumulator fuel system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105879/06A RU2221930C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Electrohydraulic nozzle for internal combustion engine with accumulator fuel system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002105879A RU2002105879A (en) | 2003-09-10 |
| RU2221930C2 true RU2221930C2 (en) | 2004-01-20 |
Family
ID=32090790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002105879/06A RU2221930C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Electrohydraulic nozzle for internal combustion engine with accumulator fuel system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2221930C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013009212A1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | Zuev Boris Konstantinovich | Electro-hydraulic injector |
| RU2731155C1 (en) * | 2019-07-05 | 2020-08-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) | Electrically-hydraulic control nozzle |
-
2002
- 2002-03-04 RU RU2002105879/06A patent/RU2221930C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013009212A1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | Zuev Boris Konstantinovich | Electro-hydraulic injector |
| RU2558179C1 (en) * | 2011-07-14 | 2015-07-27 | Борис Константинович Зуев | Electrohydraulic injector |
| RU2731155C1 (en) * | 2019-07-05 | 2020-08-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) | Electrically-hydraulic control nozzle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4219154A (en) | Electronically controlled, solenoid operated fuel injection system | |
| EP1066467B1 (en) | Fuel injector | |
| EP0200373B1 (en) | High-pressure fluid control solenoid valve assembly with coaxially arranged two valves | |
| EP0571003B1 (en) | Electromagnetically operated device for the rapid switch-over of electro-hydraulically actuated fuel injectors | |
| RU2125180C1 (en) | Fluid medium supply injector | |
| RU2099578C1 (en) | Fuel pump of distributing shaft | |
| EP0228578B1 (en) | Fuel injection device for internal combustion engines | |
| JP4606605B2 (en) | Fuel injection valve for internal combustion engine | |
| WO2016074109A1 (en) | Composite magnetic circuit double-permanent magnet electromagnet and composite magnetic circuit double-permanent magnet high-speed solenoid valve | |
| US4993636A (en) | High pressure fuel injection device for engine | |
| US10267283B2 (en) | Solenoid valve | |
| KR20020029435A (en) | Fuel injection valve | |
| USRE34591E (en) | High pressure fuel injection unit | |
| JPH1089189A (en) | Valve assembly provided with combined seat parts and fuel injector using it | |
| CZ20021231A3 (en) | Fuel injection valve | |
| US4750514A (en) | Fuel control solenoid valve assembly for use in fuel injection pump of internal combustion engine | |
| US4497298A (en) | Diesel fuel injection pump with solenoid controlled low-bounce valve | |
| RU2221930C2 (en) | Electrohydraulic nozzle for internal combustion engine with accumulator fuel system | |
| US8640675B2 (en) | Fuel injector provided with a metering servovalve of a balanced type for an internal-combustion engine | |
| KR100597760B1 (en) | Fuel injector | |
| US4473189A (en) | Fuel injection valve, particularly for diesel engines | |
| JP3882555B2 (en) | Fuel injection valve | |
| US6283095B1 (en) | Quick start fuel injection apparatus and method | |
| US1373498A (en) | Liquid-fuel-feeding device | |
| WO2012102635A1 (en) | Electromagnetic valve for a hydraulically controllable fuel injector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100305 |