RU2230214C2

RU2230214C2 - Electromagnetic nozzle (versions)

Info

Publication number: RU2230214C2
Application number: RU2002103126/06A
Authority: RU
Inventors: Г.П. Кулюдин (RU); Г.П. Кулюдин; А.Б. Соболев (RU); А.Б. Соболев; В.Г. Зубков (RU); В.Г. Зубков; В.П. Кархалёв (RU); В.П. Кархалёв
Original assignee: Государственное производственное предприятие "Завод им. Масленникова"
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2004-06-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed electromagnetic fuel nozzle container outer case, coil shutoff element, seat, stop axially extended into armature space, core, hollow armature rigidly coupled with shutoff element engaging with seat, elastic element arranged in armature space for pressing shutoff element to seat. Stop made of non-magnetic material is secured in adjusting screw located in core. Stop is provided with shoulder to thrust against end face of adjusting screw. Element made of hard non-magnetic material is found on end face of stop. Elastic element is located in armature space around stop between bottom of armature housing and adjusting washers thrusting against stop shoulder. According to other design version, adjusting screw and stop are made in form of one part manufactured from non-magnetic material on end face of which hard non-magnetic element is located. Elastic element is arranged in armature space around stop between bottom of armature housing and adjusting washers thrusting against stop shoulder. EFFECT: simplified design, increased service life of nozzle. 8 cl, 4 dwg

Description

Электромагнитная форсунка предназначена для использования в двигателестроении, в частности топливовпрыскиваюшей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания.The electromagnetic nozzle is intended for use in engine building, in particular fuel-injecting equipment of internal combustion engines.

Известны электромагнитные форсунки (пат. №2064074 6 F 02 M 51/06, Бюл.№20 от 20.07.96; пат. №2097595 6 F 02 M 51/06, Бюл.№33 от 27.11.97) для двигателей внутреннего сгорания, содержащие внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, сердечник, якорь, жестко связанный с запорным элементом, упругий элемент, размещенный в полости якоря с возможностью поджатия запорного элемента к седлу. Регулировочным элементом, влияющим на крутизну динамической характеристики пролива форсунки (зависимость величины пролива топлива форсункой от длительности управляющего электрического импульса), является усилие, создаваемое подпружиниваюшей якорь пружиной, при этом с большой степенью точности должны выполняться зазоры между якорем и сердечником, а также между стопорным элементом и упором, что нетехнологично. Регулировка пролива топлива осуществляется подбором соответствующего данной форсунке жиклера, что также нетехнологично. Кроме того, упоры указанных электромагнитных форсунок изготовлены из твердых сталей, которые обладают остаточным магнетизмом, что может приводить к залипанию якоря и существенным изменениям параметров форсунки.Known electromagnetic nozzles (US Pat. No. 2064074 6 F 02 M 51/06, Bull. No. 20 from 07/20/96; Pat. No. 2097595 6 F 02 M 51/06, Bull. No. 33 from 11/27/97) for internal combustion engines comprising an outer casing, a coil, a locking element, a saddle, an abutment, a core, an anchor rigidly connected to the locking element, an elastic element located in the cavity of the armature with the possibility of pressing the locking element against the saddle. The adjusting element that affects the steepness of the dynamic characteristics of the nozzle strait (the dependence of the amount of fuel spill on the nozzle on the duration of the control electric pulse) is the force generated by the spring spring-loaded anchor, while with a high degree of accuracy, gaps between the armature and the core, as well as between the stop element and focus, which is not technologically advanced. Fuel spill adjustment is carried out by the selection of a nozzle corresponding to a given nozzle, which is also low-tech. In addition, the stops of these electromagnetic nozzles are made of solid steels, which have residual magnetism, which can lead to sticking of the armature and significant changes in the parameters of the nozzle.

Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемой форсунки является электромагнитная форсунка для подачи топлива, содержащая внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, сердечник, выполненный в виде цилиндра с внутренней ступенчатой расточкой, полый якорь, размещенный во внутренней ступенчатой расточке и жестко связанный с запорным элементом взаимодействующим с седлом (пат. №2136950 6 F 02 M 51/06).The closest analogue (prototype) of the inventive nozzle is an electromagnetic nozzle for supplying fuel, containing an external casing, a coil, a locking element, a seat, an emphasis, a core made in the form of a cylinder with an internal step boring, a hollow anchor placed in the internal step boring and rigidly connected with a locking element interacting with the saddle (US Pat. No. 2136950 6 F 02 M 51/06).

К недостаткам указанной форсунки относятся:The disadvantages of this nozzle include:

1. Невозможность плавной регулировки зазоров "h" и "σ", регулировка производится при помощи замеров и, при необходимости, подрегулировки, каждый раз разборке и сборке форсунки, что нетехнологично, а также невозможность подрегулирования величины пролива топлива после окончательной сборки.1. The impossibility of smooth adjustment of the gaps "h" and "σ", the adjustment is made using measurements and, if necessary, adjustment, each time the nozzle is disassembled and assembled, which is not technologically advanced, as well as the impossibility of adjusting the amount of fuel spill after the final assembly.

2. Отсутствует регулировочный элемент, способный изменять крутизну динамической характеристики пролива топлива.2. There is no adjustment element capable of changing the slope of the dynamic characteristics of the fuel spill.

3. Упор с целью увеличения ресурса работы форсунки изготовлен из твердых сталей, которые обладают остаточным магнетизмом, что может приводить к залипанию якоря и приведению форсунки в нерабочее состояние или существенно менять ее характеристики.3. The emphasis in order to increase the life of the nozzle is made of solid steels that have residual magnetism, which can lead to sticking of the armature and the nozzle inoperative or significantly change its characteristics.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции, повышения технологичности регулировки и сохранения стабильности динамических характеристик форсунок с одновременным повышением ресурса. Технический результат достигается тем, что в форсунке, содержащей внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, аксиально- продленный в полость якоря, сердечник, полый якорь, жестко связанный с запорным элементом, взаимодействующим с седлом, упругий элемент, размешенный в полости якоря с возможностью поджатия запорного элемента к седлу, упор из немагнитного материала закреплен в регулировочном винте, расположенном в сердечнике, при этом упор имеет бурт, которым упирается в торец регулировочного винта, а на торце упора имеется элемент из твердого немагнитного материала, при этом упругий элемент расположен в полости якоря вокруг упора между дном корпуса якоря и регулировочными шайбами, упирающимися в бурт упора; в сердечнике может быть закреплена упорная шайба с опирающимся на нее через регулировочные шайбы упругим элементом; перпендикулярно резьбе регулировочного винта может быть выполнено отверстие с запрессованным в нем штифтом из мягкого немагнитного материала, своими торцами врезанным в резьбу сердечника и предназначенным для более плотного резьбового соединения; штифт может быть выполнен из полиамида; упор может быть выполнен из латуни, а элемент на торце упора может быть выполнен из корунда.The invention solves the problem of simplifying the design, improving adaptability and maintaining the stability of the dynamic characteristics of the nozzles with a simultaneous increase in resource. The technical result is achieved by the fact that in the nozzle containing the outer casing, the coil, the locking element, the seat, the stop axially extended into the cavity of the armature, the core, the hollow armature, rigidly connected with the locking element interacting with the seat, an elastic element, placed in the cavity anchors with the possibility of pressing the locking element to the seat, the emphasis of non-magnetic material is fixed in the adjusting screw located in the core, while the emphasis has a shoulder that rests against the end of the adjusting screw, and there is an element on the end of the emphasis ent of solid non-magnetic material, while the elastic element is located in the cavity of the armature around the stop between the bottom of the armature body and adjusting washers abutting against the shoulder of the stop; a thrust washer can be fixed in the core with an elastic element resting on it through adjusting washers; perpendicular to the thread of the adjusting screw, a hole can be made with a pin pressed into it from soft non-magnetic material, cut into the core thread with its ends and designed for a more tight threaded connection; the pin may be made of polyamide; the emphasis may be made of brass, and the element at the end of the emphasis may be made of corundum.

Регулировочный винт и упор могут быть выполнены в виде одной детали из немагнитного материала, на торце которой расположен твердый немагнитный элемент, при этом упругий элемент расположен в полости якоря вокруг упора между дном корпуса якоря и регулировочными шайбами, упирающимися в бурт упора; в сердечнике может быть закреплена упорная шайба с опирающимся на нее через регулировочные шайбы упругим элементом; деталь из немагнитного материала может быть выполнена из латуни, а элемент на ее торце может быть выполнен из корунда.The adjusting screw and stop can be made in the form of a single part of non-magnetic material, at the end of which there is a solid non-magnetic element, while the elastic element is located in the cavity of the armature around the stop between the bottom of the armature body and the adjusting washers abutting against the shoulder of the stop; a thrust washer can be fixed in the core with an elastic element resting on it through adjusting washers; a part of non-magnetic material can be made of brass, and an element at its end can be made of corundum.

На фиг.1 и 2 изображены общие виды независимых технических решений электромагнитной топливной форсунки в разрезе.In Fig.1 and 2 depict General views of independent technical solutions of an electromagnetic fuel nozzle in the context.

На фиг.3 и 4 изображены варианты исполнения технических решений фиг.1 и 2.Figure 3 and 4 depict embodiments of the technical solutions of figures 1 and 2.

По первому независимому техническому решению (фиг.1 и 3) форсунка содержит внешний кожух 1 (фиг.1-4), катушку 2, запорный элемент 3, седло 4 (фиг.1 и 2), упор 5 (фиг.1 и 3) из немагнитного материала, аксиально-продленный в полость якоря, сердечник 6 (фиг.1-4), полый якорь 7, жестко связанный с запорным элементом 3, взаимодействующим с седлом 4 (фиг.1 и 2), упругий элемент 8 (фиг.1-4), размешенный в полости якоря 7 с возможностью поджатия запорного элемента 3 к седлу 4 (фиг.1 и 2), регулировочный винт 9 (фиг.1 и 3), расположенный в сердечнике 6 (фиг.1-4), бурт 10 (фиг.1 и 3) упора 5, которым упор 5 упирается в торец регулировочного винта 9. На торце упора 5 имеется элемент 11 (фиг.1-4) из твердого немагнитного материала, при этом упругий элемент 8 расположен в полости якоря 7 вокруг упора 5 (фиг.1 и 3) между дном корпуса якоря 7 (фиг.1-4) и регулировочными шайбами 12, упирающимися в бурт 10 (фиг.1 и 3) упора 5, при этом регулировочный винт 9 плавно регулирует зазор "а" (фиг.1-4), влияющий на пролив топлива, причем между сердечником 6 и полым якорем 7 остается зазор "б", а регулировочные шайбы 12 изменяют усилие упругого элемента 8, влияющего на крутизну динамической характеристики пролива топлива форсункой; в сердечнике 6 может быть закреплена упорная шайба 13 (фиг.3 и 4) с опирающимся на нее через регулировочные шайбы 12 (фиг.1-4) упругим элементом 8; перпендикулярно резьбе регулировочного винта 9 (фиг.1 и 3) может быть выполнено отверстие с запрессованным в нем штифтом 14 (фиг.3 и 4) из мягкого немагнитного материала, своими торцами врезанным в резьбу сердечника 6 (фиг.1-4) и предназначенным для более плотного резьбового соединения; штифт 14 (фиг.3 и 4) может быть выполнен из полиамида; упор 5 (фиг.1 и 3) может быть выполнен из латуни, а элемент 11 (фиг.1-4) на торце упора 5 (фиг.1 и 3) может быть выполнен из корунда.According to the first independent technical solution (Figs. 1 and 3), the nozzle comprises an external casing 1 (Figs. 1-4), a coil 2, a locking element 3, a saddle 4 (Figs. 1 and 2), a stop 5 (Figs. 1 and 3) ) of non-magnetic material, axially extended into the cavity of the armature, core 6 (Figs. 1-4), hollow armature 7, rigidly connected to the locking element 3, interacting with the seat 4 (figures 1 and 2), the elastic element 8 (Fig .1-4), placed in the cavity of the armature 7 with the possibility of pressing the locking element 3 to the seat 4 (Fig.1 and 2), the adjusting screw 9 (Fig.1 and 3) located in the core 6 (Fig.1-4) , collar 10 (figures 1 and 3) of stop 5, cat The eye stop 5 abuts against the end of the adjusting screw 9. At the end of the stop 5 there is an element 11 (Figs. 1-4) made of solid non-magnetic material, while the elastic element 8 is located in the cavity of the armature 7 around the stop 5 (Figs. 1 and 3) between the bottom of the armature body 7 (Figs. 1-4) and adjusting washers 12 abutting against the shoulder 10 (Figs. 1 and 3) of the stop 5, while the adjusting screw 9 smoothly adjusts the clearance "a" (Figs. 1-4), affecting on the fuel spill, and between the core 6 and the hollow anchor 7 there is a gap "b", and the adjusting washers 12 change the force of the elastic element 8, affecting the slope Strait dynamic characteristics of fuel injector; in the core 6 can be fixed thrust washer 13 (Fig.3 and 4) with an elastic element 8 resting on it through the adjusting washers 12 (Fig.1-4); perpendicular to the thread of the adjusting screw 9 (Figs. 1 and 3), a hole can be made with a pin 14 pressed into it (Figs. 3 and 4) of soft non-magnetic material, cut into the thread of the core 6 (Figs. 1-4) with its ends and intended for a denser threaded connection; the pin 14 (FIGS. 3 and 4) may be made of polyamide; the emphasis 5 (figures 1 and 3) can be made of brass, and the element 11 (figures 1-4) at the end of the emphasis 5 (figures 1 and 3) can be made of corundum.

По второму независимому техническому решению (фиг.2 и 4) форсунка содержит внешний кожух 1 (фиг.1-4), катушку 2, запорный элемент 3, седло 4 (фиг.1 и 2), упор 5 (фиг.1 и 3) из немагнитного материала, аксиально-продленный в полость якоря, сердечник 6 (фиг.1-4), полый якорь 7, жестко связанный с запорным элементом 3, взаимодействующим с седлом 4 (фиг.1 и 2), упругий элемент 8 (фиг.1-4), размещенный в полости якоря 7 с возможностью поджатия запорного элемента 3 к седлу 4 (фиг.1 и 2), регулировочный винт 9 (фиг.1 и 3) и упор 5 выполнены в виде одной детали 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала, на торце которой расположен твердый немагнитный элемент 11 (фиг.1-4), при этом упругий элемент 8 расположен в полости якоря 7 вокруг упора Б (фиг.1 и 3) между дном корпуса якоря 7 (фиг.1-4) и регулировочными шайбами 12, упирающимися в бурт упора 5 (фиг.1 и 3), при этом деталь 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала плавно регулирует зазор "а" (фиг.1-4), влияющий на пролив топлива, причем между сердечником 6 и полым якорем 7 остается зазор "б", а регулировочные шайбы 12 изменяют усилие упругого элемента 8, влияющего на крутизну динамической характеристики пролива топлива форсункой; в сердечнике 6 может быть закреплена упорная шайба 13 (фиг.3 и 4) с опирающимся на нее через регулировочные шайбы 12 (фиг.1-4) упругим элементом 8; деталь 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала может быть выполнена из латуни, а твердый элемент 11 (фиг.1-4) на ее торце может быть выполнен из корунда.According to the second independent technical solution (FIGS. 2 and 4), the nozzle comprises an outer casing 1 (FIGS. 1-4), a coil 2, a locking element 3, a seat 4 (FIGS. 1 and 2), a stop 5 (FIGS. 1 and 3) ) of non-magnetic material, axially extended into the cavity of the armature, core 6 (Figs. 1-4), hollow armature 7, rigidly connected to the locking element 3, interacting with the seat 4 (figures 1 and 2), the elastic element 8 (Fig .1-4) placed in the cavity of the armature 7 with the possibility of pressing the locking element 3 to the seat 4 (Figs. 1 and 2), the adjusting screw 9 (Figs. 1 and 3) and the stop 5 are made in the form of one part 15 (Fig. 2 and 4) from non-magnetic material, at the end of which there is a solid non-magnetic element 11 (Fig.1-4), while the elastic element 8 is located in the cavity of the armature 7 around the stop B (Fig.1 and 3) between the bottom of the body of the armature 7 (Fig.1-4) and adjusting washers 12 abutting against the shoulder of the stop 5 (Figs. 1 and 3), while the part 15 (Figs. 2 and 4) of non-magnetic material smoothly adjusts the clearance "a" (Figs. 1-4), affecting the fuel spill and between the core 6 and the hollow armature 7 there is a gap "b", and the adjusting washers 12 change the force of the elastic element 8, affecting the steepness of the dynamic characteristics roliva fuel injector; in the core 6 can be fixed thrust washer 13 (Fig.3 and 4) with an elastic element 8 resting on it through the adjusting washers 12 (Fig.1-4); the part 15 (FIGS. 2 and 4) of non-magnetic material can be made of brass, and the solid element 11 (FIGS. 1-4) at its end can be made of corundum.

Электромагнитная форсунка по первому и второму независимому техническому решению работает следующим образом.The electromagnetic nozzle according to the first and second independent technical solution works as follows.

При отсутствии напряжения в катушке запорный элемент 3 (фиг.1-4) якоря 7 поджат упругим элементом 8 к седлу 4 (фиг.1 и 2). При подаче электрического сигнала в катушку 2 (фиг.1-4) соленоид возбуждается и якорь 7 запорным элементом 3, преодолевая сопротивление упругого элемента 8 и давление топлива, подтягивается до элемента 11 из твердого немагнитного материала, расположенного в упоре 5 (фиг.1 и 3) или детали 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала на величину зазора "а" (фиг.1-4), при этом между полым якорем 7 и контрполюсом электромагнита (сердечник 6) остается зазор "б". Отверстие в седле 4 (фиг.1 и 2) открывается и происходит впрыск топлива в двигатель. При отключении электрического сигнала якорь 7 (фиг.1-4) с запорным элементом 3 под действием упругого элемента 8 поджимается к седлу 4 (фиг.1 и 2). Проход топливу закрыт.In the absence of voltage in the coil, the locking element 3 (Figs. 1-4) of the armature 7 is pressed by the elastic element 8 to the saddle 4 (Figs. 1 and 2). When an electrical signal is supplied to the coil 2 (Figs. 1-4), the solenoid is excited and the armature 7 by the locking element 3, overcoming the resistance of the elastic element 8 and the fuel pressure, is pulled to the element 11 from a solid non-magnetic material located in the stop 5 (Fig. 1 and 3) or parts 15 (FIGS. 2 and 4) of non-magnetic material by the gap “a” (FIGS. 1-4), while a gap “b” remains between the hollow armature 7 and the counterpole of the electromagnet (core 6). The hole in the saddle 4 (FIGS. 1 and 2) opens and fuel is injected into the engine. When you turn off the electrical signal, the armature 7 (Fig.1-4) with the locking element 3 under the action of the elastic element 8 is pressed to the saddle 4 (Fig.1 and 2). The fuel passage is closed.

Регулировка величины подачи топлива через зазор "а" (фиг.1-4) плавно осуществляется регулировочным винтом 9 (фиг.1 и 3) или деталью 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала посредством установки зазора "а" (фиг.1-4) между запорным элементом 3 и элементом 11 из твердого немагнитного материала, расположенным на торце упора 5 (фиг.1 и 3), жестко связанного с регулировочным винтом 9 или торце детали 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала.The adjustment of the amount of fuel supply through the gap "a" (Figs. 1-4) is smoothly carried out by the adjusting screw 9 (Figs. 1 and 3) or a part 15 (Figs. 2 and 4) of non-magnetic material by setting the gap "a" (Fig. 1). 1-4) between the locking element 3 and the element 11 of solid non-magnetic material located at the end of the stop 5 (Figs. 1 and 3), rigidly connected with the adjusting screw 9 or the end of the part 15 (Figs. 2 and 4) of non-magnetic material.

Крутизна динамической характеристики пролива форсунки регулируется в процессе предварительной регулировки усилием сжатия упругого элемента 8 (фиг.1-4) посредством регулировочных шайб 12, расположенных на торце упругого элемента 8.The steepness of the dynamic characteristics of the nozzle strait is regulated during the preliminary adjustment by the compression force of the elastic element 8 (Figs. 1-4) by means of adjusting washers 12 located at the end of the elastic element 8.

Преимуществом предлагаемой конструкции является простота, высокая технологичность регулировочного процесса, улучшенные динамические характеристики форсунки. Применение корунда повышает износостойкость и ресурс форсунок. С предлагаемой топливной электромагнитной форсункой проведены испытания на работоспособность и ресурс с удовлетворительными результатами.The advantage of the proposed design is simplicity, high adaptability of the adjustment process, improved dynamic characteristics of the nozzle. The use of corundum increases the wear resistance and resource of nozzles. With the proposed fuel electromagnetic nozzle, tests were carried out for operability and resource with satisfactory results.

Claims

1. An electromagnetic fuel nozzle containing an outer casing, a coil, a locking element, a seat, an emphasis axially extended into the cavity of the armature, a core, a hollow armature rigidly connected to the locking element interacting with the seat, an elastic element placed in the cavity of the armature with the possibility of preload a locking element to the seat, characterized in that the stop of non-magnetic material is fixed in the adjusting screw located in the core, has a collar that abuts against the end of the adjusting screw, and at the end of the stop there is an element of t non-magnetic material, while the elastic element is located in the cavity of the armature around the stop between the bottom of the armature body and the adjusting washers abutting against the shoulder of the stop.

2. The electromagnetic fuel injector according to claim 1, characterized in that a thrust washer is fixed in the core with an elastic element resting on it through adjusting washers.

3. The electromagnetic fuel injector according to claim 1 or 2, characterized in that perpendicular to the thread of the adjusting screw a hole is made with a pin pressed into it from soft non-magnetic material, cut into the core thread with its ends.

4. The electromagnetic fuel injector according to claim 3, characterized in that the pin is made of polyamide.

5. An electromagnetic fuel injector according to any one of claims 1 or 4, characterized in that the stop is made of brass, and the element at the end of the stop is made of corundum.

6. An electromagnetic fuel nozzle containing an outer casing, a coil, a locking element, a seat, an emphasis axially extended into the cavity of the armature, a core, a hollow anchor rigidly connected to the locking element interacting with the seat, an elastic element placed in the cavity of the armature with the possibility of preload a locking element to the seat, characterized in that the adjusting screw and stop are made in the form of a single part of non-magnetic material, at the end of which is a solid non-magnetic element, while the elastic element is located in the cavity Riding around the stop between the bottom of the anchor body and the adjusting washers abutting against the shoulder of the stop.

7. The electromagnetic fuel injector according to claim 6, characterized in that a thrust washer is fixed in the core, with an elastic element resting on it through adjusting washers.

8. The electromagnetic fuel injector according to claim 6, characterized in that the non-magnetic material part is made of brass, and the solid element at its end is made of corundum.