RU2494281C1 - Gas fuel feed injector - Google Patents
Gas fuel feed injector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2494281C1 RU2494281C1 RU2012125639/06A RU2012125639A RU2494281C1 RU 2494281 C1 RU2494281 C1 RU 2494281C1 RU 2012125639/06 A RU2012125639/06 A RU 2012125639/06A RU 2012125639 A RU2012125639 A RU 2012125639A RU 2494281 C1 RU2494281 C1 RU 2494281C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- core
- injector
- armature
- injector according
- end surface
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройству подачи топлива в двигатель автомобиля, в частности, к инжектору для подачи газового топлива в цилиндр двигателя внутреннего сгорания.The invention relates to a device for supplying fuel to a car engine, in particular, to an injector for supplying gas fuel to a cylinder of an internal combustion engine.
Из патента РФ №2331785 (опубликован 20.08.2008; МПК F02M 21/02) известен электромеханический инжектор для подачи газового топлива, содержащий электромагнитный исполнительный механизм, воздействующий на дисковидный механический перекрывающий элемент, выполненный для открытия или перекрытия канала для прохода топлива из подающей магистрали в доставляющую магистраль, соединенную с выходным отверстием. Между доставляющей магистралью и перекрывающим элементом установлен выполненный из эластомерного материала уплотнительный элемент, прикрепленный к перекрывающему элементу и перемещающийся с ним.From the patent of the Russian Federation No. 2331785 (published on 08/20/2008; IPC F02M 21/02), an electromechanical injector for supplying gas fuel is known, comprising an electromagnetic actuator acting on a disk-shaped mechanical blocking element designed to open or close a channel for passage of fuel from a supply line to a delivery line connected to an outlet. A sealing element made of an elastomeric material is installed between the delivery line and the overlapping element, which is attached to and moving with the overlapping element.
В заявке на европейский патент №1231378 (опубликована 14.08.2002; МПК F02M 51/06, F02M 61/20) описан топливный инжектор, в котором контроль потока топлива через впускное и выпускное отверстия осуществляется посредством выполненного в форме диска и имеющего уплотняющую поверхность якоря и размещенного между корпусом инжектора и верхней поверхностью якоря упругого элемента. Упругий элемент обеспечивает дополнительную силу поджима якоря.In the application for European patent No. 1231378 (published on 08/14/2002; IPC F02M 51/06, F02M 61/20) a fuel injector is described in which the flow of fuel through the inlet and outlet is controlled by an armature made in the form of a disk and having a sealing surface and placed between the injector body and the upper surface of the anchor of the elastic element. The elastic element provides additional force of the anchor.
Недостатком указанных известных решений является громоздкость конструкции якоря, что не позволяет обеспечить высокую скорость его перемещения.The disadvantage of these known solutions is the cumbersome design of the anchor, which does not allow for a high speed of its movement.
Европейский патент №1398497 (опубликован 02.11.2005; МПК F02M 51/06, F02M 61/18, F02M 61/16) описывает варианты инжектора, включающие корпус, якорь, седло и пластину с выпускными отверстиями, причем последняя располагается под якорем и может иметь несколько выпускных отверстий для обеспечения «атомизации» потока топлива, попадающего в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Из европейского патента №0681873 (опубликован 26.05.1999; МПК В05В 1/30, В05В 17/06, F02M 61/18, F02M 69/04, F23D 11/34, G05D 7/06) известны различные формы выпускных отверстий пластины-форсунки, также предназначенных для «атомизации» потока топлива. Используемый в газовом инжекторе якорь, имеющий несколько круглых проходных отверстий известен из европейского патента №1021652 (опубликован 11.06.2008; МПК F02M 21/02, F02M 51/06, F02M 61/16).European patent No. 1398497 (published 02.11.2005; IPC F02M 51/06, F02M 61/18, F02M 61/16) describes injector options including a body, an anchor, a seat and a plate with outlet openings, the latter being located under the anchor and may have several outlets to provide “atomization” of the fuel flow entering the cylinder of the internal combustion engine. From European patent No. 0681873 (published on 05.26.1999; IPC
В этих решениях множество проходных отверстий, выполненных в якоре или дополнительных элементах, предназначено для разбивания потока топлива на более тонкие потоки перед их подачей в цилиндр двигателя внутреннего сгорания.In these solutions, a plurality of through holes made in the anchor or additional elements are designed to break the fuel stream into thinner streams before they are fed into the cylinder of the internal combustion engine.
Заявка на патент Германии №102005046434 (опубликована 29.03.2007; МПК F02M 21/02) описывает газовый инжектор, якорь которого содержит по меньшей мере один газоход. В седле выполнено несколько проходных отверстий цилиндрической формы, расположенных по окружности относительно оси инжектора, которые перекрываются кольцевым уплотнительным элементом, установленным на якоре. Газоход позволяет подводить поток газового топлива с обеих сторон от кромок проходных отверстий. Заявка на патент Германии №102007003213 (опубликована 24.07.2008; МПК F16K 1/34, F02M 21/02) раскрывает аналогичный газовый инжектор, в котором уплотнительный элемент представляет собой не одно кольцо, а два концентрических кольца, так что при их прижиме к седлу проходные отверстия располагаются между ними.German patent application No. 102005046434 (published March 29, 2007; IPC F02M 21/02) describes a gas injector, the anchor of which contains at least one gas duct. In the saddle, several cylindrical through holes are made, located around the circumference relative to the axis of the injector, which are overlapped by an annular sealing element mounted on the anchor. The gas duct allows the supply of gas fuel from both sides of the edges of the through holes. German patent application No. 102007003213 (published July 24, 2008; IPC F16K 1/34, F02M 21/02) discloses a similar gas injector in which the sealing element is not one ring but two concentric rings, so that when they are pressed against the saddle passage holes are located between them.
Недостатком обоих вариантов указанных инжекторов является то, что они выполнены проходными, т.е. газовое топливо проходит через весь инжектор вдоль его оси, а значит, высока вероятность повышенного износа движущихся частей вследствие загрязнения посторонними частицами и грязью и, соответственно, снижения срока службы инжектора. Кроме того, якорь выполнен массивным, что сказывается на весе устройства и требованиях к электромагнитному исполнительному механизму, перемещающему якорь между положениями закрытия и открытия. Также следует отметить, что выполнение в седле проходных отверстий цилиндрической формы, безусловно, увеличивает количество газа, проходящего через инжектор, но не в достаточной степени для их применения с двигателями большого объема.The disadvantage of both versions of these injectors is that they are made through, i.e. gas fuel passes through the entire injector along its axis, which means that there is a high probability of increased wear of moving parts due to contamination with foreign particles and dirt and, accordingly, a decrease in the life of the injector. In addition, the armature is massive, which affects the weight of the device and the requirements for the electromagnetic actuator moving the armature between the closing and opening positions. It should also be noted that the implementation in the saddle of passage holes of cylindrical shape, of course, increases the amount of gas passing through the injector, but not sufficiently for their use with large volume engines.
В заявке на патент Германии №102007004560 (опубликована 31.07.2008; МПК F02M 21/02) как вариант исполнения проходных отверстий предлагается использовать щелевидные отверстия, изогнутые по окружности, центр которой совпадает с осью инжектора. Данное решение позволяет существенно увеличить поток проходящего через инжектор газового топлива. Однако этот инжектор также выполнен проходным со всеми вышеуказанными недостатками данного типа исполнения инжектора.In German patent application No. 102007004560 (published July 31, 2008; IPC
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является инжектор, описанный в международной заявке WO8804727 (опубликована 30.06.1988; МПК F02M 51/06, F02M 51/08). Заявка раскрывает электромагнитный инжектор, якорь которого выполнен в форме шайбы из магнитного материала и располагается между седлом и промежуточным элементом, также выполненным из магнитного материала. Поджим якоря осуществляется посредством пружины. На внешнем диаметре промежуточного элемента установлена немагнитная направляющая, роль которой заключается в магнитной изоляции якоря от промежуточного элемента, а также в центровке якоря по его внешнему диаметру. Второй направляющей для якоря служит выточка в выполненном из немагнитного материала седле, обеспечивающая дополнительную центровку якоря по его внешнему диаметру. Ввод топлива в двигатель осуществляется через верхнее отверстие в упоре, далее через осевой канал промежуточного элемента и далее - через каналы в якоре.The closest analogue of the claimed utility model is the injector described in international application WO8804727 (published on 06/30/1988; IPC F02M 51/06, F02M 51/08). The application discloses an electromagnetic injector, the anchor of which is made in the form of a washer of magnetic material and is located between the saddle and the intermediate element, also made of magnetic material. The anchor is clamped by means of a spring. A non-magnetic guide is installed on the outer diameter of the intermediate element, the role of which is to magnetically isolate the armature from the intermediate element, as well as to center the armature along its outer diameter. The second guide for the anchor is a recess in the seat made of non-magnetic material, which provides additional alignment of the armature along its outer diameter. The fuel is introduced into the engine through the upper hole in the stop, then through the axial channel of the intermediate element and then through the channels in the anchor.
Недостатком прототипа является то, что проход топлива осуществляется фактически через весь инжектор. С топливом внутрь инжектора могут поступать мелкие частицы, что существенно сокращает срок его службы по причине повышенного износа трущихся поверхностей - прежде всего, между промежуточным элементом и якорем, - и влияет на стабильность времени открытия-закрытия инжектора. Во-вторых, направление движения и центровка якоря, выполненного в виде шайбы, требует повышенной точности изготовления соприкасающихся поверхностей якоря, немагнитной вставки и седла. В противном случае малейший перекос вызовет нарушение поступательного движения якоря и, как следствие, изменение заданного расхода газа.The disadvantage of the prototype is that the passage of fuel is actually through the entire injector. Small particles can come into the injector with fuel, which significantly reduces its service life due to increased wear of rubbing surfaces - primarily between the intermediate element and the armature - and affects the stability of the injector open-close time. Secondly, the direction of movement and centering of the anchor, made in the form of a washer, requires increased accuracy in the manufacture of the contacting surfaces of the armature, non-magnetic insert and saddle. Otherwise, the slightest skew will cause a violation of the translational movement of the armature and, as a result, a change in the set gas flow.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков прототипа и других известных из уровня техники решений, а именно, обеспечение конструкции инжектора, уменьшающей или исключающей поступление инородных частиц в области трущихся поверхностей, обеспечивающей минимальный ход якоря с сохранением величины проходящего через инжектор потока газового топлива, а также обеспечивающей многократное срабатывание инжектора с высокой повторяемостью времени открытия-закрытия.The objective of the present invention is to remedy these disadvantages of the prototype and other solutions known from the prior art, namely, providing an injector design that reduces or eliminates the ingress of foreign particles in the area of rubbing surfaces, ensuring minimum armature travel while maintaining the amount of gas fuel flow passing through the injector, and providing multiple operation of the injector with high repeatability of the opening-closing time.
Скорость перемещения якоря можно увеличить за счет уменьшения массы якоря и соединенных с ним запорных элементов, уменьшения высоты подъема якоря, уменьшения общей массы инжектора, уменьшения сопротивления катушки электромагнитного исполнительного механизма.The speed of movement of the armature can be increased by reducing the mass of the armature and the locking elements connected to it, reducing the height of the armature, reducing the total mass of the injector, and reducing the resistance of the coil of the electromagnetic actuator.
Для обеспечения прохождения достаточно большого потока газового топлива за один цикл открытия-закрытия требуется увеличить не только площадь проходного отверстия, но и высоту подъема якоря. Например, в инжекторе с седлом, имеющим одно центральное проходное отверстие, при требуемом перепаде давления порядка 0,3 МПа для достижения расхода в 18 м3/час проходное отверстие должно иметь диаметр не менее 3,2 мм. Тогда высота подъема якоря, величина которой определяется как не менее 1/4 диаметра проходного отверстия седла, составляет не меньше 0,8 мм. Соблюдение этой зависимости позволяет исключить высоту подъема якоря как фактор, влияющий на заданный расход, т.е. дальнейшее увеличение высоты подъема якоря не приводит к увеличению расхода газа, что обеспечивает стабильность расходной характеристики инжектора в течение всего срока службы. Однако ход якоря от 0,6 до 0,8 мм ослабляет действие магнитного потока на якорь, что сказывается на времени отрыва якоря от седла. Увеличивается временной интервал от начала подачи электрического сигнала на обмотку катушки инжектора до начала пропускания инжектором полного (заданного) потока газа.To ensure the passage of a sufficiently large flow of gas fuel in one opening-closing cycle, it is necessary to increase not only the area of the passage opening, but also the height of the anchor. For example, in an injector with a saddle having one central passage orifice, at a required pressure drop of the order of 0.3 MPa, to achieve a flow rate of 18 m 3 / hour, the orifice should have a diameter of at least 3.2 mm. Then the height of the anchor, the value of which is determined as not less than 1/4 of the diameter of the bore of the saddle, is not less than 0.8 mm. Compliance with this dependence eliminates the height of the anchor as a factor affecting a given flow rate, i.e. a further increase in the height of the lifting of the armature does not lead to an increase in gas flow, which ensures the stability of the flow characteristics of the injector throughout the entire service life. However, the travel of the armature from 0.6 to 0.8 mm weakens the effect of magnetic flux on the armature, which affects the time of separation of the armature from the saddle. The time interval increases from the beginning of the supply of the electric signal to the coil of the injector coil until the injector passes the full (predetermined) gas flow.
Уменьшая общую массу инжектора можно уменьшить время насыщения магнитного поля всей системы, а значит, момент отрыва якоря от седла наступает раньше при одной и той же конструкции.By reducing the total mass of the injector, it is possible to reduce the saturation time of the magnetic field of the entire system, which means that the moment of separation of the armature from the saddle occurs earlier with the same design.
Инжектор согласно настоящему изобретению содержит корпус с разъемом питания катушки и размещенными внутри него катушкой, сердечником и седлом. Седло может быть жестко установлено в корпусе или подпираться фиксирующей гайкой. В седле выполнены по меньшей мере два проходных отверстия. В сердечнике расположен упор, имеющий возможность регулируемого перемещения вдоль оси сердечника. Якорь с выполненным в нем по меньшей мере одним газоходом перемещается между сердечником и седлом из крайнего закрытого положения в крайнее открытое положение. Якорь поджимается к седлу посредством пружины, установленной в продольном канале упора. В проточке сердечника установлена парамагнитная вставка, торцевая поверхность которой выступает над торцевой поверхностью сердечника, так что в крайнем открытом положении якорь упирается в торцевую поверхность парамагнитной вставки. Наличие парамагнитной вставки исключает контакт между якорем и сердечником. Внешняя поверхность упора, выступающая над торцевой поверхностью парамагнитной вставки, служит направляющей для возвратно-поступательного движения якоря при его перемещении между крайними открытым и закрытым положениями.The injector according to the present invention comprises a housing with a coil power connector and a coil, core and seat housed within it. The seat can be rigidly mounted in the housing or supported by a fixing nut. At least two passage openings are made in the saddle. An emphasis is located in the core, with the possibility of adjustable movement along the axis of the core. An anchor with at least one gas duct formed therein moves between the core and the seat from the extreme closed position to the extreme open position. The anchor is pressed to the seat by means of a spring mounted in the longitudinal channel of the stop. A paramagnetic insert is installed in the core groove, the end surface of which protrudes above the end surface of the core, so that in the extreme open position the anchor abuts against the end surface of the paramagnetic insert. The presence of a paramagnetic insert excludes contact between the armature and the core. The outer surface of the abutment, protruding above the end surface of the paramagnetic insert, serves as a guide for the reciprocating movement of the armature when it moves between the extreme open and closed positions.
В данной конструкции инжектора предлагается одна длинная направляющая, предназначенная для обеспечения возвратно-поступательного движения якоря, что упрощает конструкцию, повышает надежность и стабильность работы инжектора. Кроме того, проход газового топлива через инжектор осуществляется в районе якоря, т.е. по максимально короткому пути, причем поток газа направлен так, что инородные частицы не будут оседать на трущихся поверхностях и приводить к их преждевременному износу.This injector design offers one long guide designed to provide reciprocating movement of the armature, which simplifies the design, increases the reliability and stability of the injector. In addition, the passage of gas fuel through the injector is carried out in the area of the armature, i.e. along the shortest possible path, and the gas flow is directed so that foreign particles will not settle on the rubbing surfaces and lead to their premature wear.
Над катушкой может быть установлен поджимной диск для поджима катушки внутри корпуса. Поджимной диск фиксируется в корпусе механически прочным способом, например, завальцовкой выступающей над поджимным диском части корпуса или свариванием лазером. Поджимной диск и корпус выполнены из магнитомягкого материала и образуют единый магнитопровод, который в поперечном сечении напоминает перевернутую букву «Ш», где средней частью является сердечник с направляющей, по которой движется якорь, а крайние «ножки» перевернутой буквы «Ш» формируют с внешним диаметром якоря магнитные зазоры системы.Above the reel, a pinch disk can be installed to reel the reel inside the housing. The pressing disk is fixed in the housing mechanically in a robust manner, for example, by rolling a part of the housing protruding above the pressing disk or by laser welding. The pressing disk and the casing are made of soft magnetic material and form a single magnetic circuit, which in cross section resembles the inverted letter “Sh”, where the middle part is the core with a guide along which the armature moves, and the extreme “legs” of the inverted letter “Sh” are formed with the outer diameter anchors magnetic clearances of the system.
Поджимной диск также может быть выполнен как в виде отдельной детали инжектора, так и заодно с корпусом инжектора, т.е. в виде единой с корпусом детали.The pressing disk can also be made as a separate part of the injector, or along with the injector body, i.e. in the form of a single part with the body.
Сердечник может быть размещен в корпусе с возможностью регулируемого перемещения вдоль оси сердечника для удобства регулировки хода якоря. Регулируемое перемещение сердечника может быть осуществлено посредством резьбового соединения сердечника с поджимным диском, что обеспечивает высокую точность подстройки хода якоря.The core can be placed in the housing with the possibility of adjustable movement along the axis of the core for ease of adjustment of the armature. The adjustable movement of the core can be carried out by means of a threaded connection of the core with the clamping disk, which ensures high accuracy of the armature stroke adjustment.
Предпочтительно, если парамагнитная вставка выполнена из твердосплавного материала, что позволяет увеличить срок службы инжектора.Preferably, if the paramagnetic insert is made of carbide material, which allows to increase the life of the injector.
Также предпочтительно, если инжектор содержит центрирующую шайбу для дополнительной центровки сердечника в корпусе. Аналогично поджимному диску, центрирующая шайба может быть выполнена не только в виде отдельной детали инжектора, но и заодно с корпусом инжектора, т.е. в виде единой с корпусом детали.It is also preferred that the injector comprises a centering washer for additional centering of the core in the housing. Similarly to the compression disk, the centering washer can be made not only as a separate part of the injector, but also along with the injector body, i.e. in the form of a single part with the body.
Для надежного прилегания якоря к седлу на прижимной поверхности якоря может быть размещена перекрывающая шайба, выполненная, например, из эластомерного материала. Соединение якоря с шайбой производится методом совулканизации.For reliable fit of the anchor to the seat on the clamping surface of the anchor can be placed overlapping washer made, for example, of elastomeric material. The anchor is connected to the washer by the method of vulcanization.
Предпочтительно, если проходные отверстия седла выполнены в виде щелевидных отверстий, расположенных по окружности относительно оси симметрии седла.Preferably, if the passage openings of the saddle are made in the form of slit-like holes located around the circumference relative to the axis of symmetry of the saddle.
Возвращаясь к вышеописанному примеру, обеспечение расхода порядка 18 м3/час при перепаде давления 0,3 МПа с предпочтительной скоростью срабатывания инжектора в диапазоне 1,2÷3,0 мсек возможно посредством выполнения в седле щелевидного проходного отверстия шириной не более 0,4÷0,5 мм. При этом отношение ширины щели к подъему якоря, при котором якорь перестает влиять на расход газа, равно h=0,7L, где h - высота подъема якоря, L - ширина щели. При указанных условиях и площади щели S примерно 8 мм2 высота подъема якоря h составит 0,35 мм, что значительно меньше 0,8 мм для случая седла с одним центральным отверстием.Returning to the above example, ensuring a flow rate of the order of 18 m 3 / h with a pressure drop of 0.3 MPa with a preferred injector response speed in the range 1.2–3.0 ms is possible by making a slot-like passage through the saddle with a width of not more than 0.4 ÷ 0.5 mm In this case, the ratio of the width of the slit to the rise of the armature, at which the armature ceases to affect the gas flow, is h = 0.7L, where h is the height of the armature, L is the width of the slit. Under these conditions and a gap area S of approximately 8 mm 2, the height of the anchor h will be 0.35 mm, which is significantly less than 0.8 mm for a saddle with one central hole.
Важной особенностью использования щелевого проходного отверстия является также то, что за счет выполненных в якоре внутренних газоходов подвод газового топлива к щелевому проходному отверстию осуществляется не только к его внешней кромке, но также и к внутренней. Дополнительный приток газа к внутренней кромке щелевого проходного отверстия обеспечит сохранение заданного расхода газа при уменьшении хода якоря и, следовательно, уменьшение времени срабатывания инжектора, увеличение магнитной силы, воздействующей на подъем якоря. Количество подводимого в внутренней кромке газа определяется размером газоходов, выполненных в якоре.An important feature of the use of a slotted passage opening is that due to the internal gas ducts made in the anchor, the gas fuel is supplied to the slotted passage hole not only to its outer edge, but also to its inner edge. An additional gas influx to the inner edge of the slot through passage will ensure that the gas flow rate is maintained while the armature travel is reduced and, consequently, the injector response time is reduced, and the magnetic force acting on the armature lift is increased. The amount of gas supplied in the inner edge of the gas is determined by the size of the gas ducts made in the anchor.
Далее изобретение более подробно поясняется со ссылками на прилагаемые фигуры.The invention is further explained in more detail with reference to the accompanying figures.
На фиг.1 представлен вариант исполнения инжектора согласно изобретению.Figure 1 presents an embodiment of the injector according to the invention.
На фиг.2 представлено увеличенное изображение сердечника, упора, якоря и седла.Figure 2 presents an enlarged image of the core, emphasis, anchors and saddles.
На фиг.3 представлены вид сбоку и вид сверху на седло с двумя проходными щелевыми отверстиями.Figure 3 presents a side view and a top view of a saddle with two passage slot holes.
На фиг.4 представлены вид сбоку и вид сверху на седло с тремя проходными щелевыми отверстиями.Figure 4 presents a side view and a top view of a saddle with three passage slot holes.
Общий вид варианта исполнения инжектора приведен на фиг.1. Инжектор содержит корпус (1) с размещенными внутри него катушкой (2), сердечником (3), седлом (5), которое может быть жестко установлено в корпусе (1) или, как показано на фиг.1, подпираться фиксирующей гайкой (4), и разъем питания (6) катушки. В сердечнике расположен упор (7), имеющий возможность регулируемого перемещения вдоль оси (8) сердечника, например, посредством исполнения резьбового соединения упора (7) с сердечником (3). Якорь (9) с выполненными в нем газоходами (10) перемещается между сердечником (3) и седлом (5) из крайнего закрытого положения (показано на фиг.1) в крайнее открытое положение и обратно. В крайнем закрытом положении якорь (9) поджимается к седлу (5) посредством пружины (11), установленной в продольном канале (12) упора.A general view of the injector embodiment is shown in FIG. The injector comprises a housing (1) with a coil (2) placed inside it, a core (3), a seat (5), which can be rigidly installed in the housing (1) or, as shown in Fig. 1, can be supported by a fixing nut (4) , and power connector (6) of the coil. A stop (7) is located in the core, which can be controlledly moved along the axis (8) of the core, for example, by making a threaded connection of the stop (7) to the core (3). An anchor (9) with gas ducts (10) made therein moves between the core (3) and the seat (5) from the extreme closed position (shown in FIG. 1) to the extreme open position and vice versa. In the extreme closed position, the armature (9) is pressed against the seat (5) by means of a spring (11) installed in the longitudinal channel (12) of the stop.
В проточке сердечника (3) установлена парамагнитная вставка (13), торцевая поверхность (14) которой выступает над торцевой поверхностью (15) сердечника (фиг.2). В крайнем открытом положении якорь (9) упирается в торцевую поверхность (14) парамагнитной вставки, чем исключается контакт якоря (9) и сердечника (3).In the groove of the core (3), a paramagnetic insert (13) is installed, the end surface (14) of which protrudes above the end surface (15) of the core (Fig. 2). In the extreme open position, the armature (9) abuts against the end surface (14) of the paramagnetic insert, which excludes the contact of the armature (9) and the core (3).
При заданной величине расстояния между торцевой поверхностью (15) сердечника и торцевой поверхностью якоря (9) в закрытом положении величина выступа торцевой поверхности (14) парамагнитной вставки над торцевой поверхностью (15) сердечника фактически определяет величину зазора между якорем (9) в открытом положении и седлом (5), а значит, влияет на количество газового топлива, проходящего через инжектор. Наиболее оптимальные величины выступа торцевой поверхности (14) парамагнитной вставки над торцевой поверхностью (15) сердечника лежат в диапазоне от 0,05 мм до 0,15 мм. При большей величине выступа уменьшается магнитная сила, воздействующая на подъем якоря (9), а значит, не будет обеспечен нужный расход газа при заданном перепаде давления, а в случае увеличения перепада давления, например, вследствие неисправности редуцирующего устройства или из-за падения бортового напряжения, инжектор может не открыться. При меньшей величине выступа может произойти касание якоря (9) и сердечника (15), что приведет к резкому увеличению времени закрытия и, соответственно, нарушению заданного расхода газа.For a given distance between the end surface (15) of the core and the end surface of the armature (9) in the closed position, the protrusion of the end surface (14) of the paramagnetic insert above the end surface (15) of the core actually determines the gap between the armature (9) in the open position and saddle (5), which means it affects the amount of gas fuel passing through the injector. The most optimal values of the protrusion of the end surface (14) of the paramagnetic insert above the end surface (15) of the core lie in the range from 0.05 mm to 0.15 mm. With a larger protrusion, the magnetic force acting on the rise of the armature decreases (9), which means that the required gas flow rate will not be ensured for a given pressure drop, and in case of a pressure drop increase, for example, due to a malfunction of the reducing device or due to a drop in the on-board voltage , the injector may not open. With a smaller protrusion, the touch of the armature (9) and the core (15) can occur, which will lead to a sharp increase in the closing time and, accordingly, a violation of the set gas flow rate.
Внешняя поверхность (16) упора служит направляющей для якоря (9). Одна длинная направляющая для возвратно-поступательного движения якоря (9) обеспечивает простую конструкцию инжектора, повышает надежность и стабильность работы его. Предпочтительно, если отношение длины контакта внешней поверхности (16) упора с якорем (9) вдоль оси (8) сердечника, фактически являющейся длиной направляющей, к диаметру внешней поверхности (16) упора составляет от 1:1 до 1:3. При меньших длинах направляющей возможно возникновение колебаний якоря (9) относительно оси (8) сердечника, а при больших длинах увеличивается масса якоря (9) инжектора.The outer surface (16) of the stop serves as a guide for the anchor (9). One long guide for the reciprocating movement of the armature (9) provides a simple injector design, increases its reliability and stability. Preferably, the ratio of the contact length of the outer surface (16) of the abutment with the armature (9) along the axis (8) of the core, which is actually the length of the guide, to the diameter of the outer surface (16) of the abutment is from 1: 1 to 1: 3. With shorter guide lengths, oscillations of the armature (9) with respect to the axis (8) of the core may occur, and with longer lengths, the mass of the armature (9) of the injector increases.
Для прохода топлива через инжектор в седле (5) выполнены по меньшей мере два проходных отверстия (17).For fuel to pass through the injector in the seat (5), at least two passage openings (17) are made.
Предпочтительно, если газоходы (10) обеспечивают подвод к внутренним кромкам проходных отверстий (17) по меньшей мере 50% общего потока газа, а в наиболее предпочтительном варианте - не менее 70% общего потока газа. При этом минимальная площадь поперечного сечения газоходов (10) должна составлять не менее 50% общей площади проходных отверстий (17).Preferably, if the flues (10) provide at least 50% of the total gas flow to the inner edges of the passage openings (17), and in the most preferred embodiment, at least 70% of the total gas flow. In this case, the minimum cross-sectional area of the gas ducts (10) should be at least 50% of the total area of the passage openings (17).
В рабочих условиях инжектор подвергается вибрациям, перепадам температуры и давления, что может приводить к небольшим смещениям катушки, а значит, влиять на время открытия-закрытия инжектора. С целью уменьшения этого эффекта в корпусе (1) может быть установлен поджимной диск (18). В этом случае поджимной диск (18) является частью магнитного контура и дополнительно обеспечивает жесткость конструкции и надежную фиксацию катушки (2) внутри корпуса (1). Поджимной диск (18) выполнен из магнитомягкого материала.Under operating conditions, the injector is subjected to vibrations, temperature and pressure drops, which can lead to small displacements of the coil, and therefore, affect the time of opening and closing of the injector. In order to reduce this effect, a clamping disk (18) can be installed in the housing (1). In this case, the clamping disk (18) is part of the magnetic circuit and additionally provides rigidity and reliable fixation of the coil (2) inside the housing (1). The pressing disk (18) is made of soft magnetic material.
В альтернативном варианте исполнения инжектора согласно настоящему изобретению поджимной диск (18) может быть выполнен заодно с корпусом (1) в виде единой детали.In an alternative embodiment of the injector according to the present invention, the compression disk (18) may be integral with the housing (1) as a single part.
Сердечник (3) может быть размещен в корпусе (1) с возможностью регулируемого перемещения вдоль оси (8) сердечника для удобства регулировки времени открытия-закрытия инжектора. Простым и надежным вариантом точной регулировки положения сердечника (3) в корпусе (1) является, например, выполнение резьбового соединения сердечника (3) с поджимным диском (18), как показано на фиг.1.The core (3) can be placed in the housing (1) with the possibility of adjustable movement along the axis (8) of the core for the convenience of adjusting the opening-closing time of the injector. A simple and reliable option for fine-tuning the position of the core (3) in the housing (1) is, for example, making a threaded connection of the core (3) with a compression disk (18), as shown in FIG.
Для увеличения срока службы инжектора предпочтительно, если парамагнитная вставка (13) выполнена из твердосплавного материала, например ВН-8, поскольку ее торцевая поверхность (14) за время службы инжектора подвергается большому количеству ударов со стороны торцевой поверхности якоря (9).To increase the life of the injector, it is preferable if the paramagnetic insert (13) is made of carbide material, for example, BH-8, since its end surface (14) undergoes a large number of impacts from the end surface of the armature (9) during the life of the injector.
В корпусе (1) инжектора дополнительно может быть установлена центрирующая шайба (19), предназначенная для центровки и фиксации сердечника (3) в корпусе (1) с целью сохранения соосности сердечника (3), якоря (9) и седла (5) в условиях вибрации, перепадов температуры и давления.In the case (1) of the injector, a centering washer (19) can additionally be installed, designed to center and fix the core (3) in the body (1) in order to maintain alignment of the core (3), anchor (9) and saddle (5) under conditions vibration, temperature and pressure drops.
В альтернативном варианте исполнения инжектора согласно настоящему изобретению центрирующая шайба (19) может быть выполнена заодно с корпусом (1) в виде единой детали.In an alternative embodiment of the injector according to the present invention, the centering washer (19) may be integral with the housing (1) as a single part.
Для надежного прилегания якоря (9) к седлу (5) на прижимной поверхности якоря (9) может быть размещена перекрывающая шайба (20), выполненная, например, из эластомерного материала.For reliable fit of the armature (9) to the seat (5), an overlapping washer (20) made, for example, of elastomeric material can be placed on the clamping surface of the armature (9).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В закрытом положении инжектора якорь (9) поджимается пружиной (11), так что перекрывающая шайба (20) плотно прилегает к седлу (5), перекрывая проходные отверстия (17).In the closed position of the injector, the armature (9) is pressed by the spring (11), so that the overlapping washer (20) fits snugly against the seat (5), blocking the passage openings (17).
Газовое топливо поступает через входное отверстие (21) во внутренний объем инжектора, ограниченный, как показано на фиг.1 и фиг.2, преимущественно корпусом (1), обращенной к нему внешней боковой поверхностью якоря (9), газоходами (10) и полостью (22) между нижней торцевой поверхностью якоря (9), верхней поверхностью седла (5) и внутренней боковой поверхностью (20b) перекрывающей шайбы. Таким образом, газовое топливо подводится к седлу (5) с обеих сторон от перекрывающей шайбы (20).Gas fuel enters through the inlet (21) into the inner volume of the injector, limited, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, mainly by the housing (1) facing it with the outer side surface of the armature (9), the flues (10) and the cavity (22) between the lower end surface of the armature (9), the upper surface of the saddle (5) and the inner side surface (20b) of the overlapping washer. Thus, gas fuel is supplied to the seat (5) on both sides of the overlay washer (20).
При подаче питания на катушку (2) через разъем питания (6) катушки якорь (9) перемещается в крайнее открытое положение, упираясь своей верхней торцевой поверхностью в торцевую поверхность (14) парамагнитной вставки. При этом открываются проходные отверстия (17), газовое топливо проходит через газоход (10) и образовавшийся зазор между перекрывающей шайбой (20) и седлом (5) и далее через проходные отверстия (17) попадает в цилиндр двигателя (не показан).When power is supplied to the coil (2) through the power connector (6) of the coil, the armature (9) moves to its extreme open position, abutting its upper end surface against the end surface (14) of the paramagnetic insert. In this case, the passage openings (17) open, gas fuel passes through the gas duct (10) and the gap formed between the blocking washer (20) and the seat (5) and then through the passage openings (17) enters the engine cylinder (not shown).
Поток газового топлива через инжектор определяется количеством, формой и площадью проходных отверстий (17). Для примера, на фиг.3 показан вариант исполнения седла инжектора с двумя щелевидными проходными отверстиями (17), размещенными по окружности относительно оси симметрии седла (5), а на фиг.4 - вариант с тремя щелевидными проходными отверстиями (17). Проходные отверстия (17) имеют внешнюю кромку (17а) проходного отверстия и внутреннюю кромку (17b) проходного отверстия, которые с некоторым запасом перекрываются перекрывающей шайбой (20) (фиг.4). Пунктиром на фиг.4 показаны внешняя боковая поверхность (20а) перекрывающей шайбы и внутренняя боковая поверхность (20b) перекрывающей шайбы.The flow of gas fuel through the injector is determined by the number, shape and area of the through holes (17). For example, FIG. 3 shows an embodiment of an injector seat with two slit-like passage holes (17) arranged circumferentially with respect to the axis of symmetry of the seat (5), and FIG. 4 shows a variant with three slot-like passage holes (17). The passage holes (17) have an outer edge (17a) of the passage hole and an inner edge (17b) of the passage hole, which are overlapped with a certain margin by a blocking washer (20) (Fig. 4). The dotted line in FIG. 4 shows the outer side surface (20a) of the overlay washer and the inner side surface (20b) of the overlay washer.
Если требуется увеличить поток газового топлива в цилиндр двигателя, можно предусмотреть больший диаметр размещения щелевых проходных отверстий (17) при сохранении типичной ширины щели, т.е. расстояния между внешней кромкой (17а) и внутренней кромкой (17b) в диапазоне 0,4÷0,5 мм.If you want to increase the flow of gas fuel into the engine cylinder, you can provide a larger placement diameter of the slotted bore holes (17) while maintaining a typical gap width, i.e. the distance between the outer edge (17a) and the inner edge (17b) in the range of 0.4 ÷ 0.5 mm.
Ввиду малой ширины щелевых проходных отверстий (17) они могут изготавливаться методом лазерной прорези или электро-эрозионным способом.Due to the small width of the slotted passage holes (17), they can be produced by the laser slot method or by electro-erosion method.
Высокая степень центровки хода якоря (9), обеспечиваемая длинной направляющей, устраняет угловые колебания, или биение, якоря (9) относительно оси (8) сердечника. Это позволяет уменьшить расстояние между внешней кромкой (17а) и внешней боковой поверхностью (20а), а также между внутренней кромкой (17b) и внутренней боковой поверхностью (20b), то есть уменьшить площадь как самой перекрывающей шайбы (20), так и площадь контакта перекрывающей шайбы (20) с поверхностью седла (5). Тем самым минимизируется возможность прилипания якоря (9) к седлу (5) в закрытом состоянии, которое возможно при скапливании грязи, лаковых и масляных отложений на поверхности седла (5), особенно после длительного бездействия инжектора или при температуре окружающей среды ниже нуля градусов по Цельсию.The high degree of alignment of the armature stroke (9) provided by the long guide eliminates angular oscillations, or beating, of the armature (9) relative to the axis (8) of the core. This allows you to reduce the distance between the outer edge (17a) and the outer side surface (20a), as well as between the inner edge (17b) and the inner side surface (20b), that is, reduce the area of both the overlapping washer (20) and the contact area overlapping washers (20) with the surface of the seat (5). This minimizes the possibility of the anchor (9) sticking to the seat (5) in the closed state, which is possible when dirt, varnish and oil deposits accumulate on the surface of the seat (5), especially after prolonged inactivity of the injector or at ambient temperature below zero degrees Celsius .
При этом сохраняется возможность впуска большого количества газового топлива в цилиндр двигателя за один цикл открытия-закрытия.At the same time, it remains possible to inlet a large amount of gas fuel into the engine cylinder in one opening-closing cycle.
Уменьшение площади контакта перекрывающей шайбы (20) с поверхностью седла (5) также снижает требования к силе тока, пропускаемого через катушку (2) для открытия инжектора, что положительно сказывается на общем ресурсе работы инжектора, уменьшении эффекта залипания якоря (9), повышении точности и стабильности времени открытия-закрытия инжектора.Reducing the contact area of the overlapping washer (20) with the surface of the seat (5) also reduces the requirements for the current flow through the coil (2) to open the injector, which positively affects the overall resource of the injector, reducing the effect of sticking of the armature (9), and increasing the accuracy and stability of the injector opening-closing time.
При снижении напряжения на катушке (2) ниже заданной пороговой величины якорь (9) возвращается в крайнее закрытое положение и проход газового топлива через инжектор прекращается.When the voltage on the coil (2) decreases below a predetermined threshold value, the armature (9) returns to its extreme closed position and the passage of gas fuel through the injector stops.
Техническим результатом предлагаемой конструкции газового инжектора является увеличение рабочего давления газового топлива; увеличение магнитной силы, поднимающей якорь, за счет минимизации магнитного зазора между якорем и сердечником благодаря щелевому седлу; уменьшение времени открытия и закрытия якоря; уменьшение физического размера инжектора; обеспечение выполнения функции инжектора при большем сопротивлении обмотки; уменьшение потребления тока при прочих равных условиях; гарантированное срабатывание при меньших напряжениях бортовой электросети. Все это делает газовый инжектор более универсальным и позволяет повысить надежность и точность его работы, обеспечить оптимальное сочетание минимальной материалоемкости инжектора при максимальном расходе газа, а также увеличить срок его службы.The technical result of the proposed design of the gas injector is to increase the working pressure of gas fuel; an increase in the magnetic force lifting the anchor due to minimization of the magnetic gap between the anchor and the core due to the slotted saddle; reduction of the opening and closing time of the anchor; reducing the physical size of the injector; ensuring the function of the injector with a greater resistance of the winding; reduced current consumption, all other things being equal; guaranteed operation at lower voltage on-board power supply. All this makes the gas injector more versatile and allows to increase the reliability and accuracy of its operation, to provide the optimal combination of the minimum material consumption of the injector at the maximum gas flow rate, as well as to increase its service life.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012125639/06A RU2494281C1 (en) | 2012-06-20 | 2012-06-20 | Gas fuel feed injector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012125639/06A RU2494281C1 (en) | 2012-06-20 | 2012-06-20 | Gas fuel feed injector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2494281C1 true RU2494281C1 (en) | 2013-09-27 |
Family
ID=49254101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012125639/06A RU2494281C1 (en) | 2012-06-20 | 2012-06-20 | Gas fuel feed injector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2494281C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554169C1 (en) * | 2014-04-02 | 2015-06-27 | Алексей Михайлович Харченков | Gaseous fuel supply injector |
| CN111271196A (en) * | 2020-01-21 | 2020-06-12 | 一汽解放汽车有限公司 | Fuel injection valve |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1664613A (en) * | 1926-01-27 | 1928-04-03 | Louis O French | Electromagnetic valve |
| DE2932433A1 (en) * | 1979-08-10 | 1981-02-26 | Bosch Gmbh Robert | Fuel injection needle valve - has needle in titanium or titanium alloy, heat treated in salt bath for improved wear resistance |
| GB2155693A (en) * | 1984-03-05 | 1985-09-25 | Gerhard Mesenich | Electromagnetically actuated fuel injection valves |
| EP0172591A1 (en) * | 1984-07-12 | 1986-02-26 | WEBER S.r.l. | Improved electroinjector for feeding fuel to an internal combustion engine |
| WO1988004727A1 (en) * | 1986-12-23 | 1988-06-30 | Lucas Industries Public Limited Company | Fuel injector |
| RU2002128911A (en) * | 2002-10-28 | 2004-05-10 | ООО "Инжинирингова Приволжска промышленна строительна компани " | GAS INJECTOR |
| RU2006115616A (en) * | 2003-10-07 | 2007-11-20 | Мед С.П.А. (It) | ADVANCED ELECTROMECHANICAL INJECTOR FOR GAS FUEL |
| RU2341677C2 (en) * | 2006-09-06 | 2008-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-технический центр "Завод Ленинец" | Gas injector |
-
2012
- 2012-06-20 RU RU2012125639/06A patent/RU2494281C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1664613A (en) * | 1926-01-27 | 1928-04-03 | Louis O French | Electromagnetic valve |
| DE2932433A1 (en) * | 1979-08-10 | 1981-02-26 | Bosch Gmbh Robert | Fuel injection needle valve - has needle in titanium or titanium alloy, heat treated in salt bath for improved wear resistance |
| GB2155693A (en) * | 1984-03-05 | 1985-09-25 | Gerhard Mesenich | Electromagnetically actuated fuel injection valves |
| EP0172591A1 (en) * | 1984-07-12 | 1986-02-26 | WEBER S.r.l. | Improved electroinjector for feeding fuel to an internal combustion engine |
| WO1988004727A1 (en) * | 1986-12-23 | 1988-06-30 | Lucas Industries Public Limited Company | Fuel injector |
| RU2002128911A (en) * | 2002-10-28 | 2004-05-10 | ООО "Инжинирингова Приволжска промышленна строительна компани " | GAS INJECTOR |
| RU2006115616A (en) * | 2003-10-07 | 2007-11-20 | Мед С.П.А. (It) | ADVANCED ELECTROMECHANICAL INJECTOR FOR GAS FUEL |
| RU2341677C2 (en) * | 2006-09-06 | 2008-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-технический центр "Завод Ленинец" | Gas injector |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554169C1 (en) * | 2014-04-02 | 2015-06-27 | Алексей Михайлович Харченков | Gaseous fuel supply injector |
| CN111271196A (en) * | 2020-01-21 | 2020-06-12 | 一汽解放汽车有限公司 | Fuel injection valve |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9920726B2 (en) | Fuel injection valve | |
| US10941739B2 (en) | Fuel injection device | |
| US20130075501A1 (en) | Fuel injector | |
| JP5239965B2 (en) | Fuel injection valve | |
| EP2148081A1 (en) | Upper guide system for solenoid actuated fuel injectors | |
| JP5262972B2 (en) | Fuel injection valve | |
| US10415527B2 (en) | Fuel injection valve | |
| RU2494281C1 (en) | Gas fuel feed injector | |
| JP2013167194A (en) | Fuel injection valve | |
| EP3061963B1 (en) | Valve assembly with a guide element | |
| US6363915B1 (en) | Fuel injector valve with motion damper | |
| JP4038462B2 (en) | Fuel injection valve | |
| JPH09303207A (en) | Electromagnetic fuel injection device | |
| RU119818U1 (en) | GAS FUEL INJECTOR | |
| JP6780087B2 (en) | Fuel injection device | |
| RU121008U1 (en) | GAS FUEL INJECTOR | |
| CN110651116B (en) | Ejector | |
| US20220356860A1 (en) | Fuel injection valve | |
| JP4134956B2 (en) | Fuel injection valve | |
| JP2020500274A (en) | Valve for metering gas | |
| JP5152052B2 (en) | Fuel injection device | |
| JP2017210890A (en) | Flow rate regulation valve | |
| JP2006138271A (en) | Fuel injection valve | |
| JP2021116725A (en) | Fuel injection valve | |
| RU56492U1 (en) | ELECTROMAGNETIC VALVE FOR DOSING FUEL IN THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140621 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150810 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160621 |