RU2555066C2

RU2555066C2 - Fuel atomiser

Info

Publication number: RU2555066C2
Application number: RU2012143687/06A
Authority: RU
Inventors: РАЙН Оливер; БАЙЕР Марко; ЭТЛЕНДЕР Роман
Original assignee: Роберт Бош Гмбх
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2015-07-10
Also published as: EP2547895B1; DE102010002845A1; CN102792003B; CN102792003A; RU2012143687A; WO2011113640A1; EP2547895A1

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention refers to a fuel atomiser. Fuel atomiser (10) for fuel injection to combustion chamber (11) in an internal combustion motor primarily for common rail system is described, featuring valve element (27) controlling injection, travelling between closed position and open position where it opens atomising orifice system (25), and controlled by solenoid armature system (49; 80) via connective cavity (70) filled with pressurised work medium. According to the invention, solenoid armature system (49; 80) features at least two armatures (55, 55a, 55b, 56, 56a, 56b, 81, 86, 92, 94, 95, 97, 101, 108, 108a) moving against each other and protruding to connecting plane (70) by their end surfaces (65, 65c, 66, 66c).

EFFECT: distribution of force transferred by solenoid coil to solenoid armature system among both armatures so that the first armature performs mostly lifting of valve element controlling injection from its seat while the other armature ensures rather long required travel of valve element controlling injection.

12 cl, 10 dwg

Description

Уровень техникиState of the art

Настоящее изобретение относится к топливной форсунке согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.The present invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1.

Подобная топливная форсунка известна из DE 102008042227 А1. Такая известная топливная форсунка предназначена для впрыскивания топлива в камеру сгорания в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) и имеет стержневидный управляющий впрыскиванием клапанный элемент (называемый также иглой), который через связующую или соединительную полость кинематически связан с якорем электромагнита. Соединительная полость служит при этом своего рода силовым передаточным звеном, преобразующим движение якоря электромагнита в движение управляющего впрыскиванием клапанного элемента в целях открытия, соответственно закрытия таким путем распылительных отверстий в корпусе топливной форсунки. Использование соединительной полости для кинематической связи через нее якоря электромагнита с управляющим впрыскиванием клапанным элементом обусловлено тем, что плотности энергии, соответственно усилия якоря при его непосредственной механической связи с управляющим впрыскиванием клапанным элементом недостаточно для подъема последнего с его герметичного седла. Хотя в известной топливной форсунке и существует возможность повысить действующее на управляющий впрыскиванием клапанный элемент усилие его открытия путем соответствующего выбора геометрических параметров якоря электромагнита, соединительной полости и управляющего впрыскиванием клапанного элемента, тем не менее в этом случае максимально возможный ход управляющего впрыскиванием клапанного элемента оказывается более недостаточен для полноценной работы топливной форсунки, т.е. для полного открытия ее распылительных отверстий. Помимо этого было установлено, что усилие, которое требуется прикладывать к управляющему впрыскиванию клапанному элементу для его открытия, должно действовать лишь до тех пор, пока он еще не поднялся со своего герметичного седла на корпусе топливной форсунки. В этот момент полость под управляющим впрыскиванием клапанным элементом заполняется топливом под сравнительно высоким давлением, которое преобладает в общей топливной магистрали высокого давления ("rail"), что приводит к приложению дополнительного усилия к управляющему впрыскиванием клапанному элементу в направлении его открытия. Благодаря этому появляется возможность уменьшить усилие, с которым якорь электромагнита должен воздействовать на управляющий впрыскиванием клапанный элемент. Однако сразу же при подъеме управляющего впрыскиванием клапанного элемента со своего седла необходимо обеспечить совершение им достаточно длинного хода.A similar fuel injector is known from DE 102008042227 A1. Such a known fuel nozzle is designed to inject fuel into the combustion chamber in an internal combustion engine (ICE) and has a rod-shaped injection control valve element (also called a needle), which is kinematically connected through the connecting or connecting cavity to the armature of the electromagnet. In this case, the connecting cavity serves as a kind of power transmission link that converts the movement of the armature of the electromagnet into the movement of the injection element of the valve element, in order to open, or thus close the spray holes in the fuel injector body. The use of the connecting cavity for kinematic communication through it of the armature of the electromagnet with the control injection of the valve element is due to the fact that the energy density, respectively, the force of the armature during its direct mechanical connection with the control injection of the valve element is not enough to lift the latter from its airtight seat. Although in the known fuel injector it is possible to increase the force acting on the valve element controlling the injection element by appropriate selection of the geometrical parameters of the magnet armature, the connecting cavity and the valve element controlling injection, in this case, however, the maximum possible stroke of the valve element controlling injection is more insufficient for the full operation of the fuel injector, i.e. to fully open its spray holes. In addition, it was found that the force that needs to be applied to the control injection of the valve element to open it should only act until it has yet to rise from its airtight seat on the fuel injector body. At this point, the cavity under the injection control valve element is filled with fuel at a relatively high pressure, which prevails in the common high-pressure fuel rail ("rail"), which leads to the application of additional force to the injection control valve element in the direction of its opening. This makes it possible to reduce the force with which the anchor of the electromagnet must act on the valve element controlling the injection. However, immediately when lifting the injection element control valve element from its seat, it is necessary to ensure that it performs a sufficiently long stroke.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

Исходя из рассмотренного выше уровня техники в основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать топливную форсунку указанного в ограничительной части п.1 формулы изобретения типа в том отношении, чтобы, с одной стороны, ее якорь электромагнита создавал усилие открытия, необходимое для подъема управляющего впрыскиванием клапанного элемента с его седла, а с другой стороны, управляющий впрыскиванием клапанный элемент мог совершать сравнительно длинный ход. При этом конструктивные размеры якоря, соответственно затраты на него должны быть сравнительно небольшими. Указанная задача решается с помощью топливной форсунки с отличительными признаками, представленными в п.1 формулы изобретения. Лежащая в основе изобретения идея состоит при этом в том, чтобы путем использования по меньшей мере двух подвижных друг относительно друга якорей, которые своими торцевыми поверхностями выступают в соединительную полость, распределять передаваемое катушкой электромагнита на его якорную систему усилие между обоими якорями таким образом, что первый якорь ответственен в основном за подъем управляющего впрыскиванием клапанного элемента с его седла, а другой якорь обеспечивает необходимый, сравнительно длинный ход управляющего впрыскиванием клапанного элемента.Based on the aforementioned prior art, the present invention was based on the task of improving the fuel injector of the type indicated in the restrictive part of claim 1 in such a way that, on the one hand, its armature of the electromagnet creates the opening force necessary to lift the injection control valve element from its saddle, and on the other hand, the injection control valve element could make a relatively long stroke. In this case, the structural dimensions of the anchor, respectively, the cost of it should be relatively small. This problem is solved by using a fuel injector with the distinctive features presented in claim 1. The idea underlying the invention lies in the fact that by using at least two anchors that are movable relative to each other and protrude into the connecting cavity with their end surfaces, to distribute the force transmitted by the electromagnet coil to its anchor system between both anchors in such a way that the first the anchor is mainly responsible for raising the injection control valve element from its seat, and the other anchor provides the necessary, relatively long stroke of the control injection lower valve element.

В зависимых пунктах формулы изобретения представлены различные предпочтительные варианты выполнения предлагаемой в изобретении топливной форсунки. В объем изобретения включены все возможные комбинации из по меньшей мере двух его отличительных особенностей, представленных в описании, в формуле изобретения и/или на чертежах.The dependent claims present various preferred embodiments of the fuel injector of the invention. The scope of the invention includes all possible combinations of at least two of its distinguishing features presented in the description, in the claims and / or in the drawings.

С целью, с одной стороны, обеспечить сравнительно простое направление якорей при их перемещении, а с другой стороны, избежать воздействия поперечных сил на якоря при их перемещении, в одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения по меньшей мере два якоря предлагается располагать концентрично друг относительно друга.In order to, on the one hand, ensure a relatively simple direction of the anchors when moving them, and on the other hand, to avoid the influence of transverse forces on the anchors when moving them, in one preferred embodiment of the invention at least two anchors are proposed to be arranged concentrically relative to each other.

При этом в особенно предпочтительном варианте по меньшей мере два якоря выполнены осесимметричными. Благодаря этому прежде всего обеспечивается сравнительно невысокая стоимость изготовления якорей.Moreover, in a particularly preferred embodiment, at least two anchors are made axisymmetric. Due to this, the relatively low cost of manufacturing anchors is primarily ensured.

С целью обеспечить возможность приложения одним из якорей максимально высокого усилия открытия к управляющему впрыскиванием клапанного элемента в первоначальный момент и одновременно обеспечить возможность реализации другим якорем максимально возможного хода управляющего впрыскиванием клапанного элемента после его открытия в еще одном варианте выступающие в соединительную полость торцевые поверхности якорей предлагается выполнять с различающейся между собой площадью. При этом путем варьирования площади торцевых поверхностей якорей можно влиять на требуемую характеристику открытия управляющего впрыскиванием клапанного элемента, соответственно регулировать ее.In order to ensure that one of the anchors can apply the maximum opening force to the injection control of the valve element at the initial moment and at the same time provide the other anchor with the maximum possible stroke of the injection control of the valve element after it is opened, in another embodiment, the end surfaces of the anchors protruding into the connecting cavity are proposed with a different area. In this case, by varying the area of the end surfaces of the anchors, it is possible to influence the required opening characteristic of the injection element controlling the valve element, and to adjust it accordingly.

Поскольку один из якорей должен обеспечивать создание сравнительно высокого усилия открытия управляющего впрыскиванием клапанного элемента, а второй якорь должен обеспечивать максимально возможный его ход, в еще одном варианте у двух якорей торцевая поверхность внутреннего якоря имеет меньшую площадь, чем торцевая поверхность наружного якоря. Благодаря этому при концентричном выполнении и расположении якорей наружный из них прежде всего имеет сравнительно большую толщину стенки, что технологически можно реализовать сравнительно простым путем.Since one of the anchors should provide a relatively high opening force for the injection element controlling the injection element, and the second anchor should provide its maximum possible stroke, in another embodiment, the end surface of the inner armature in two anchors has a smaller area than the end surface of the outer armature. Due to this, with concentric execution and arrangement of anchors, the outer one primarily has a relatively large wall thickness, which can be technologically realized in a relatively simple way.

Особенно предпочтителен при этом вариант, в котором наружный якорь образует направляющую для внутреннего якоря. Тем самым при компактной конструкции обеспечивается надежное направление внутреннего якоря при его перемещении.In this case, a variant in which the outer armature forms a guide for the inner armature is particularly preferred. Thus, with a compact design, reliable direction of the inner armature is ensured when moving it.

При этом в первом из альтернативных вариантов осуществления изобретения каждый из якорей выполнен в виде плоского якоря. Преимущество подобных плоских якорей состоит в возможности создания сравнительно высоких тяговых усилий. Недостаток же при этом состоит в том, что подобное конструктивное исполнение внутреннего якоря ограничивает его физически целесообразный ход.Moreover, in the first of the alternative embodiments of the invention, each of the anchors is made in the form of a flat anchor. The advantage of such flat anchors is the ability to create relatively high pulling forces. The disadvantage is that such a design of the inner anchor limits its physically expedient course.

Поэтому в другом альтернативном варианте осуществления изобретения наружный якорь предлагается выполнять в виде плоского якоря, а внутренний якорь - в виде втягивающегося якоря. Подобный втягивающийся якорь имеет сравнительно длинный ход. Таким путем удается максимизировать достижимый ход внутреннего якоря.Therefore, in another alternative embodiment of the invention, the outer anchor is proposed to be in the form of a flat anchor, and the inner anchor in the form of a retractable anchor. Such a retractable anchor has a relatively long stroke. In this way, it is possible to maximize the achievable stroke of the internal anchor.

В еще одном варианте каждый из обоих якорей можно также выполнять в виде втягивающегося якоря, что позволяет добиться особо длинного хода обоих якорей.In yet another embodiment, each of both anchors can also be made in the form of a retractable anchor, which makes it possible to achieve a particularly long stroke of both anchors.

С целью ограничить перемещение наружного якоря, соответственно с целью обеспечить возможность увлечения внутреннего якоря в движение наружным якорем с тем, чтобы таким путем ограничиться применением возможно только одного упругого элемента, в еще одном варианте внутренний якорь образует ограничитель хода наружного якоря в направлении открытия управляющего впрыскиванием клапанного элемента.In order to limit the movement of the outer armature, respectively, in order to ensure that the inner armature can be pulled into motion by the outer armature, so as to limit the use of only one elastic element, in another embodiment, the inner armature forms a travel stop for the outer armature in the direction of opening of the injection valve item.

Другие преимущества, отличительные особенности и частные аспекты изобретения вытекают из последующего описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых, в частности, показано:Other advantages, distinguishing features and particular aspects of the invention result from the following description of preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which, in particular, is shown:

на фиг.1 - схематичный, поясняющий принципиальную конструкцию вид в разрезе фрагмента предлагаемой в изобретении топливной форсунки, у которой ее управляющий впрыскиванием клапанный элемент находится в закрытом положении,Fig. 1 is a schematic sectional view for explaining a basic structure of a fragment of a fuel injector according to the invention, in which its injection control valve element is in the closed position,

на фиг.2 - фрагмент топливной форсунки, изображенной на фиг.1, с якорной системой, выполненной по первому варианту с двумя плоскими якорями,figure 2 is a fragment of the fuel nozzle shown in figure 1, with an anchor system made in the first embodiment with two flat anchors,

на фиг.3 - аналогичный приведенному на фиг.2 вид якорной системы, выполненной по модифицированному варианту с ограничением хода внутреннего плоского якоря,figure 3 is a similar to that shown in figure 2 view of the anchor system, made according to a modified version with a limited stroke of the internal flat anchor,

на фиг.4 - различные виды выполненной еще по одному модифицированному варианту якорной системы, состоящей из двух плоских якорей,figure 4 - various types made in another modified version of the anchor system, consisting of two flat anchors,

на фиг.5 - вид в продольном разрезе электромагнитного узла с якорной системой, в которой внутренний якорь выполнен в виде втягивающегося якоря и имеет ограничитель хода, а наружный якорь выполнен в виде плоского якоря,figure 5 is a view in longitudinal section of an electromagnetic unit with an anchor system, in which the inner armature is made in the form of a retractable armature and has a travel stop, and the outer armature is made in the form of a flat arm,

на фиг.6 - вид в разрезе модифицированного по сравнению с фиг.5 электромагнитного узла с видоизмененным ограничителем хода внутреннего якоря,Fig.6 is a view in section of a modified in comparison with Fig.5 electromagnetic unit with a modified limiter stroke of the internal armature,

на фиг.7 - аналогичный изображенному на фиг.6 электромагнитный узел, в котором используется видоизмененный ограничитель хода внутреннего якоря,in Fig.7 - is similar to that shown in Fig.6 electromagnetic unit, which uses a modified limiter stroke of the inner armature,

на фиг.8 и 9 - виды в разрезе выполненной по еще одному модифицированному варианту якорной системы, в которой оба ее якоря выполнены в виде втягивающихся якорей, иFigs. 8 and 9 are cross-sectional views of an anchor system made in accordance with yet another modified embodiment, in which both of its anchors are made in the form of retractable anchors, and

на фиг.10 - выполненная еще по одному варианту якорная система с двумя якорями, выполненными в виде втягивающихся якорей.figure 10 - made in another embodiment, the anchor system with two anchors, made in the form of retractable anchors.

На чертежах одинаковые детали и элементы, соответственно выполняющие одинаковую функцию, обозначены одними и теми же позициями.In the drawings, the same parts and elements, respectively, performing the same function, are indicated by the same positions.

На фиг.1 схематично показана топливная форсунка 10, выполненная в виде топливной форсунки для системы "common rail" и предназначенная для впрыскивания топлива в камеру 11 сгорания в не показанном на чертеже ДВС. Такая топливная форсунка 10 имеет присоединение 12 высокого давления, к которому подсоединен подводящий топливопровод 13. По подводящему топливопроводу 13 в топливную форсунку 10 наряду с другими, не показанными на чертеже топливными форсунками под высоким давлением, составляющим, например, более 2000 бар, подается топливо из общей топливной магистрали 15 высокого давления ("rail"), называемой также топливным аккумулятором высокого давления. В общую топливную магистраль 15 высокого давления топливо в свою очередь подается из расходной емкости 16 (бака) насосом 17 высокого давления, который в предпочтительном варианте выполнен в виде радиально-поршневого насоса. Присоединение 12 высокого давления оканчивается в первой полости 18 высокого давления, которая заполнена топливом, находящимся в основном под тем же давлением, которое преобладает и в общей топливной магистрали высокого давления.Figure 1 schematically shows the fuel nozzle 10, made in the form of a fuel nozzle for the common rail system and designed to inject fuel into the combustion chamber 11 in the engine not shown in the drawing. Such a fuel nozzle 10 has a high pressure connection 12 to which a fuel supply pipe 13 is connected. Fuel supply from, for example, more than 2000 bar, fuel nozzles 10 is supplied along the fuel supply pipe 13 to the fuel nozzle 10, for example, more than 2000 bar, common rail 15 high pressure ("rail"), also called high pressure fuel cell. The fuel is in turn supplied to the common high-pressure fuel line 15 from the supply tank 16 (tank) by a high-pressure pump 17, which is preferably made in the form of a radial piston pump. The high-pressure connection 12 terminates in the first high-pressure cavity 18, which is filled with fuel, which is basically under the same pressure that prevails in the common high-pressure fuel line.

Первая полость 18 высокого давления выполнена в корпусе 20 топливной форсунки 10. В корпусе 20 топливной форсунки 10 вдоль ее продольной оси 21 выполнено глухое отверстие 22. Это глухое отверстие 22 отходит от первой полости 18 высокого давления и доходит до обращенного к камере 11 сгорания в ДВС конца топливной форсунки 10. Глухое отверстие 22 расширяется на своем обращенном к камере 11 сгорания конце с образованием второй полости 24 высокого давления. В корпусе 20 топливной форсунки в зоне второй полости 24 высокого давления выполнены далее распылительные отверстия 25, через которые топливо из второй полости 24 высокого давления впрыскивается в камеру 11 сгорания в ДВС.The first high-pressure cavity 18 is formed in the housing of the fuel injector 10. In the housing 20 of the fuel injector 10, a blind hole 22 is made along its longitudinal axis 21. This blind hole 22 moves away from the first high-pressure cavity 18 and reaches the combustion chamber 11 facing the internal combustion engine. the end of the fuel nozzle 10. The blind hole 22 expands at its end facing the combustion chamber 11 to form a second high-pressure cavity 24. In the housing 20 of the fuel nozzle in the area of the second high-pressure cavity 24, further spray holes 25 are made through which fuel from the second high-pressure cavity 24 is injected into the combustion chamber 11 in the internal combustion engine.

В глухое отверстие 22 с возможностью направленного перемещения в нем по скользящей посадке вставлен стержневидный управляющий впрыскиванием клапанный элемент 27, обращенный к камере 11 сгорания конец которого выполнен увеличенным в диаметре и который в своем закрытом положении своей конической поверхностью 28 во взаимодействии с участком стенки второй полости 24 высокого давления образует герметичное седло 29.In the blind hole 22 with the possibility of directional movement in it along a sliding fit, a rod-shaped injection control valve element 27 is inserted, the end of which faces the combustion chamber 11 is enlarged in diameter and which in its closed position has its conical surface 28 in cooperation with the wall section of the second cavity 24 high pressure forms a tight seat 29.

В управляющем впрыскиванием клапанном элементе 27 выполнено продольное отверстие 31 в виде глухого отверстия, которое через поперечное отверстие 32 сообщается с первой выполненной в корпусе 20 кольцевой полостью 33. Эта первая кольцевая полость 33 соединительным отверстием 34 соединена с первой полостью 18 высокого давления. На участке между первой кольцевой полостью 33 и второй полостью 24 высокого давления в корпусе 20 выполнена вторая кольцевая полость 35. Эта вторая кольцевая полость 35 разгрузочным отверстием 36 с расположенным в нем дросселем 37 соединена с находящейся под низким давлением частью системы впрыскивания топлива, прежде всего с расходной емкостью 16.In the injection control valve element 27, a longitudinal hole 31 is made in the form of a blind hole, which, through the transverse hole 32, communicates with the first annular cavity 33 formed in the housing 20. This first annular cavity 33 has a connecting hole 34 connected to the first high pressure cavity 18. In the section between the first annular cavity 33 and the second high-pressure cavity 24, a second annular cavity 35 is made in the housing 20. This second annular cavity 35 has a discharge opening 36 with a throttle 37 located therein and is connected to the low-pressure part of the fuel injection system, primarily capacity 16.

Управляющий впрыскиванием клапанный элемент 27 со своей обращенной к первой полости 18 высокого давления стороны имеет участок 38 уменьшенного диаметра. В зоне этого участка 38 управляющий впрыскиванием клапанный элемент 27 частично окружен пружиной 39 сжатия, которая опирается на торцевую поверхность 41 глухого отверстия 22 и которая своим усилием поджимает управляющий впрыскиванием клапанный элемент 27 в направлении его герметичного седла 29. Полость 42, в которой установлена пружина 39 сжатия, соединена далее поперечным отверстием 43 с соединительным отверстием 34 и тем самым также находится в основном под высоким давлением (давлением в общей топливной магистрали).The injection control valve member 27, with its side facing the first high-pressure cavity 18, has a reduced diameter portion 38. In the region of this section 38, the injection control valve element 27 is partially surrounded by a compression spring 39, which rests on the end surface 41 of the blind hole 22 and which, by its force, compresses the injection control valve element 27 towards its sealed seat 29. A cavity 42 in which the spring 39 is installed compression, further connected by a transverse hole 43 with the connecting hole 34 and thereby also is mainly under high pressure (pressure in the common fuel line).

Глухое отверстие 22, в которое вставлен с возможностью направленного перемещения в нем управляющий впрыскиванием клапанный элемент 27, имеет с обращенной к первой полости 18 высокого давления стороны первый участок 46 увеличенного диаметра. Этот первый участок 46 глухого отверстия переходит в его второй участок 47, который имеет уменьшенный по сравнению с первым участком 46 глухого отверстия диаметр и на котором направленно перемещается участок 38 управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27.The blind hole 22, into which the injection control valve element 27 is inserted with the possibility of directional movement in it, has a first enlarged diameter section 46 facing the first high pressure cavity 18 of the side. This first blind hole section 46 passes into its second section 47, which has a reduced diameter compared to the first blind hole section 46 and on which the injection control portion 38 of the valve member 27 is directed.

В первой полости 18 высокого давления расположена якорная система 49 электромагнита. Такая якорная система 49 является частью электромагнитного привода 50, который имеет взаимодействующий с якорной системой 49 сердечник 51 с расположенным по его центру сквозным отверстием 52 и с заделанной в этот сердечник 51 катушкой 53. При подаче электрического тока на катушку 53 якорная система 49 может перемещаться в направлении стрелки 54 для возможности открытия тем самым управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27.In the first cavity 18 of the high pressure is an anchor system 49 of an electromagnet. Such an anchor system 49 is part of an electromagnetic actuator 50, which has a core 51 interacting with the anchor system 49 with a through hole 52 located at its center and with a coil 53 embedded in this core 51. When an electric current is supplied to the coil 53, the anchor system 49 can move to in the direction of the arrow 54 so that the injection control of the valve element 27 can thereby be opened.

В показанном на фиг.1 и 2 первом варианте осуществления изобретения якорная система 49 имеет два взаимодействующих между собой, выполненных осесимметричными якоря 55 и 56 плоской конструкции. Второй якорь 56, концентрично охватывающий первый якорь 55, имеет дисковидную часть 57, которая с обращенной к управляющему впрыскиванием клапанному элементу 27 стороны переходит во втулкообразную, соответственно стержневидную часть 58. Эта часть 58 входит внутрь первого участка 46 глухого отверстия. Вдоль продольной оси второго якоря 56 в нем выполнено сквозное отверстие 59. Такое сквозное отверстие 59 служит направляющей для стержневидного участка 61 первого, внутреннего якоря 55, который с обращенной от управляющего впрыскиванием топлива элемента 27 стороны имеет дисковидный участок 62, который утоплен в охватывающую его с геометрическим замыканием выемку 63 в дисковидной части 57 второго, наружного якоря 56 с образованием радиально кругового воздушного зазора 68. Между дисковидным участком 62 первого, внутреннего якоря 55 и противолежащей стенкой корпуса 20 топливной форсунки установлена еще одна, расположенная в сквозном отверстии 52 пружина 64 сжатия, которая своим усилием поджимает внутренний якорь 55, а вместе с ним благодаря прилеганию его дисковидного участка 62 ко дну выемки 63 в наружном якоре 56 поджимает и сам этот наружный якорь в направлении управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27.In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the anchor system 49 has two interacting axially symmetric anchors 55 and 56 of a flat structure. The second armature 56, concentrically spanning the first armature 55, has a disk-shaped part 57 which, with the side facing the injection control valve element 27, passes into a sleeve-like or rod-shaped part 58. This part 58 enters the first portion 46 of the blind hole. A through hole 59 is formed along the longitudinal axis of the second armature 56. Such a through hole 59 serves as a guide for the rod-shaped portion 61 of the first, internal armature 55, which, with the side element 27 facing away from the fuel injection control, has a disk-shaped portion 62 that is recessed into by a geometrical closure, a recess 63 in the disk-shaped part 57 of the second, outer armature 56 with the formation of a radially circular air gap 68. Between the disk-shaped portion 62 of the first, inner armature 55 and the opposite one more compression spring 64 located in the through hole 52 is installed by the shadow of the fuel injector body 20, which compresses the internal armature 55 by its force, and due to the fit of its disk-shaped portion 62 to the bottom of the recess 63 in the external armature 56, this external armature also in the direction of the injection control valve element 27.

Торцевые поверхности 65 и 66 части 58, соответственно участка 61 обоих якорей 55 и 56, торцевая поверхность 67 управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27 и стенки глухого отверстия 22 на обоих его участках 46, 47 образуют между собой связующую или соединительную полость 70. Такая соединительная полость 70, наполненная находящимся под высоким давлением топливом, служит для преобразования перемещения обоих якорей 55, 56 в соответствующее перемещение управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27.The end surfaces 65 and 66 of part 58, respectively, of the section 61 of both anchors 55 and 56, the end surface 67 of the injection control valve element 27 and the walls of the blind hole 22 in both of its sections 46, 47 form a connecting or connecting cavity 70 to each other. Such a connecting cavity 70 filled with high-pressure fuel serves to convert the movement of both anchors 55, 56 into the corresponding movement of the injection control valve element 27.

В рассматриваемом варианте торцевую поверхность 66 внутреннего якоря 55 предусмотрено выполнять меньшей площади, чем торцевую поверхность 67 управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27, с целью обеспечить тем самым большее силовое передаточное отношение при перемещении внутреннего якоря 55. Поскольку объем соединительной полости 70 при перемещении якорей 55, 56 остается постоянным, сказанное означает, что из-за различающихся между собой площадей торцевых поверхностей 66 и 67 сравнительно длинный ход внутреннего якоря 55 преобразуется в сравнительно короткий ход управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27. Иными словами, уже при малом усилии, прикладываемом к внутреннему якорю 55 в направлении стрелки 54 при подаче электрического тока на катушку 53, удается добиться сравнительно высокого усилия открытия, прикладываемого к управляющему впрыскиванием клапанному элементу 27, соответственно действующего у его герметичного седла 29.In the considered embodiment, the end surface 66 of the inner armature 55 is provided to have a smaller area than the end surface 67 of the injection control valve element 27, thereby ensuring a greater power transmission ratio when moving the inner armature 55. Since the volume of the connecting cavity 70 when moving the anchors 55, 56 remains constant, the aforesaid means that, due to the different areas of the end surfaces 66 and 67, the relatively long stroke of the inner armature 55 is converted into a relatively short stroke of the injection control valve element 27. In other words, even with a small force applied to the inner armature 55 in the direction of the arrow 54 when applying electric current to the coil 53, it is possible to achieve a relatively high opening force applied to the injection control valve element 27, respectively acting at its tight seat 29.

При подаче электрического тока на катушку 53 сначала начинает перемещаться внутренний якорь 55 в направлении стрелки 54, тогда как наружный якорь 56 в первый момент остается неподвижен. Сразу же при подъеме управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27 со своего герметичного седла 29 наружный якорь 56 также начинает перемещаться в направлении катушки 53, при этом благодаря сравнительно большой площади торцевой поверхности 65 (по сравнению с площадью торцевой поверхности 66) управляющий впрыскиванием клапанный элемент 27 совершает также сравнительно длинный последующий ход в направлении открытия. Таким путем после произошедшего подъема управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27 со своего герметичного седла 29 вследствие перемещения внутреннего якоря 55 удается с помощью наружного якоря 56 реализовать сравнительно длинный ход управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27.When an electric current is supplied to the coil 53, the inner armature 55 first begins to move in the direction of the arrow 54, while the outer armature 56 remains stationary for the first time. As soon as the injection control valve element 27 is lifted from its sealed seat 29, the outer armature 56 also begins to move in the direction of the coil 53, and due to the relatively large area of the end surface 65 (compared to the area of the end surface 66), the injection control valve 27 also performs a relatively long subsequent move in the direction of opening. In this way, after the injection control of the valve element 27 rises from its sealed seat 29 due to the movement of the internal armature 55, it is possible to use the external armature 56 to realize a relatively long stroke of the injection control of the valve element 27.

На фиг.3 показан модифицированный по сравнению с изображенным на фиг.1 и 2 вариант осуществления изобретения. В данном случае наружный якорь 56а с обращенной к катушке 53 стороны имеет в своей радиально наружной зоне круговой уступ 71. Между этим уступом 71 и противолежащей торцевой поверхностью сердечника 51 установлена первая возвратная пружина 74. Тем самым эта первая возвратная пружина 74 поджимает наружный якорь 56а в направлении управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27. Помимо этого внутренний якорь 55а имеет стержневидную надставку 72, проходящую через сквозное отверстие 52 в сердечнике 51. С обращенной от управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27 стороны внутреннего якоря 55а к надставке 72 примыкает тарелкообразная часть 73, на которую воздействует вторая возвратная пружина 75. Усилием этой второй возвратной пружины 75 внутренний якорь 55а также поджимается в направлении управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27, при этом тарелкообразная часть 73, когда она прилегает к обращенной от управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27 стороне сердечника 51, образует ограничитель хода внутреннего якоря 55а в направлении управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27. Подобная конструкция позволяет реализовать больший ход наружного якоря 56а по сравнению в длиной хода внутреннего якоря 55а.Figure 3 shows a modified embodiment of the invention compared to that shown in figures 1 and 2. In this case, the outer armature 56a with the side facing the coil 53 has in its radially outer zone a circular step 71. Between this step 71 and the opposite end face of the core 51, a first return spring 74 is installed. Thus, this first return spring 74 compresses the outer armature 56a in the direction of the injection control valve element 27. In addition, the inner armature 55a has a rod-like extension 72 extending through the through hole 52 in the core 51. With the valve facing away from the injection control of the second element 27 of the side of the inner armature 55a to the extension 72 adjoins the plate-shaped part 73, which is affected by the second return spring 75. By the force of this second return spring 75, the inner armature 55a is also pressed in the direction of the injection control valve element 27, while the plate-shaped part 73 when it adjacent to the side of the core 51 facing away from the injection control valve element 27, forms a travel stop for the inner armature 55a in the direction of the injection control valve element and 27. This design allows for more travel external anchors 56a compared to the stroke length of the internal armature 55a.

На фиг.4 в различных видах показана якорная система, выполненная еще по одному, модифицированному варианту осуществления изобретения. Существенным при этом является то, что наружный якорь 56b в своей дисковидной части 76 имеет в рассматриваемом варианте четыре, расположенные с угловым шагом 90° друг относительно друга прорези 77, в которые выступают участки 78 внутреннего якоря 55b, которые в целом расположены крестообразно в его поперечном сечении. Такие участки 78 выполнены на том стержневидном участке 79 внутреннего якоря 55b, которым он с возможностью направленного перемещения вставлен в сквозное отверстие наружного якоря 55а. Участки 78, а также дисковидная часть 76 расположены напротив (не показанной на чертеже) катушки. Преимущество показанного на фиг.4 варианта состоит в том, что магнитные потоки, проходящие через оба якоря 55b, 56b, не зависят друг от друга, т.е. магнитный поток в каждом случае может проходить только через один из якорей 55b, 56b. Тем самым исключается паразитный воздушный зазор, имеющийся, например, в показанном на фиг.3 варианте между якорями 55а и 56а.Figure 4 shows, in various views, an anchor system made in accordance with yet another modified embodiment of the invention. It is significant in this case that the outer armature 56b in its disk-shaped part 76 has, in the present embodiment, four slots 77 located at an angular pitch of 90 ° with respect to each other, in which sections 78 of the inner armature 55b protrude, which are generally located crosswise in its transverse section. Such sections 78 are made on that rod-shaped section 79 of the inner armature 55b, with which it is inserted with the possibility of directional movement into the through hole of the outer armature 55a. Sections 78, as well as disk-shaped part 76, are located opposite (not shown in the drawing) coils. An advantage of the embodiment shown in FIG. 4 is that the magnetic fluxes passing through both anchors 55b, 56b are independent of each other, i.e. the magnetic flux in each case can pass only through one of the anchors 55b, 56b. This eliminates the parasitic air gap existing, for example, in the embodiment shown in FIG. 3 between the anchors 55a and 56a.

На фиг.5 показана якорная система 80, в которой наружный якорь 81 плоской конструкции имеет дисковидную часть 82, а также выступающий внутрь участка 46 глухого отверстия стержневидный участок 83. В наружном якоре 81 выполнен первый сверленый участок 84 сравнительно большого диаметра и второй сверленый участок 85 меньшего по сравнению с участком 84 диаметра. Выполненный в виде сквозного отверстия второй сверленый участок 85 совместно с первым сверленым участком 84 служат направляющей для внутреннего якоря 86, который конструктивно выполнен в виде втягивающегося якоря. Стержневидный внутренний якорь 86, который частично входит в сердечник 51, со своей обращенной от соединительной полости 70 стороны снабжен ограничителем 87 хода, который взаимодействует с возвратной пружиной 88, которая своим усилием поджимает внутренний якорь 86 в направлении соединительной полости 70. Существенное значение при этом имеет соединение первого сверленого участка 84 в наружном якоре 81 с первой полостью 18 высокого давления через соединительное отверстие 89, соответственно возможность поступления через него находящегося под давлением топлива внутрь указанного первого сверленого участка. Тем самым при подъеме внутреннего якоря 86 в зоне первого сверленого участка 84 образуется кольцевая полость 90, заполняемая топливом. Преимущество такого решения состоит в возможности уменьшить зависимость при назначении размеров, соответственно при расчете параметров обеих торцевых поверхностей 65с, 66с обоих якорей 81, 86 от расчета параметров магнитной цепи, поскольку благодаря полости 90 снижаются гидравлические усилия в переходной зоне между обоими сверлеными участками 84, 85.Figure 5 shows the anchor system 80, in which the outer anchor 81 of a flat design has a disk-shaped portion 82, as well as a rod-shaped portion 83 protruding into the blind hole portion 46. The first drilled portion 84 of a relatively large diameter and the second drilled portion 85 are formed in the outer anchor 81 smaller in comparison with section 84 of the diameter. Designed as a through hole, the second drilled portion 85, together with the first drilled portion 84, serve as a guide for the inner armature 86, which is structurally designed as a retractable armature. The rod-shaped inner anchor 86, which partially enters the core 51, is provided with a travel stop 87 on its side facing away from the connecting cavity 70, which interacts with the return spring 88, which by its force compresses the inner anchor 86 in the direction of the connecting cavity 70. the connection of the first drilled section 84 in the outer armature 81 with the first cavity 18 of the high pressure through the connecting hole 89, respectively, the possibility of entering through it under pressure Niemi fuel into said first drilled portion. Thus, when raising the inner armature 86 in the area of the first drilled section 84, an annular cavity 90 is formed, filled with fuel. The advantage of this solution is the ability to reduce the dependence on size assignment, respectively, when calculating the parameters of both end surfaces 65c, 66c of both anchors 81, 86 on the calculation of the magnetic circuit parameters, since the hydraulic forces in the transition zone between the two drilled sections 84, 85 are reduced due to the cavity 90 .

Показанный на фиг.6 вариант осуществления изобретения отличается от показанного на фиг.5 варианта в основном тем, что предусмотрен ограничитель 91 хода, выполненный в виде буртика на внутреннем якоре 92 и взаимодействующий с возвратной пружиной 93. Помимо этого внутренний якорь 92 имеет за исключением ограничителя 91 хода стержневидную, соответственно цилиндрическую форму. Кроме того, в наружном якоре 94 в отличие от показанного на фиг.5 варианта не предусмотрено соединительное отверстие 89. Преимущество этого решения состоит в возможности отказаться по сравнению с показанным на фиг.5 вариантом от применения возвратной пружины 88 и (отдельного) ограничителя 87 хода. Однако в данном случае (по сравнению с показанным на фиг.5 вариантом) возможно лишь ограниченное независимое перемещение обоих якорей 92, 94.The embodiment shown in FIG. 6 differs from the embodiment shown in FIG. 5 mainly in that a travel stop 91 is provided in the form of a shoulder on the inner armature 92 and interacting with the return spring 93. In addition, the inner armature 92 has, with the exception of the stopper 91 strokes are rod-shaped, respectively cylindrical. In addition, in the outer anchor 94, in contrast to the embodiment shown in FIG. 5, a connecting hole 89 is not provided. An advantage of this solution is the possibility of refusing to use the return spring 88 and the (separate) travel stop 87 as shown in FIG. . However, in this case (compared to the variant shown in FIG. 5), only limited independent movement of both anchors 92, 94 is possible.

В показанном на фиг.7 варианте наружный якорь 95 усилием пружины 96 сжатия поджимается в направлении управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27. Внутренний якорь 97 имеет стержневидную надставку 98, которая вне сердечника 51 взаимодействует с дисковидным ограничителем 99 хода. Такой дисковидный ограничитель 99 хода нагружен усилием пружины 100 сжатия, которая тем самым, с одной стороны, своим усилием поджимает внутренний якорь 97 в направлении управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27, а с другой стороны, ограничивает ход внутреннего якоря 97 в направлении управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27. Стержневидная надставка 98 внутреннего якоря 97, выполненная из магнитного материала, позволяет влиять на магнитную цепь. При этом прежде всего путем выбора соответствующих геометрических размеров надставки 98 можно влиять на характеристику внутреннего якоря 97.In the embodiment shown in FIG. 7, the outer armature 95 is pressed by the force of the compression spring 96 in the direction of the injection control valve element 27. The inner armature 97 has a rod-shaped extension 98 which, outside the core 51, interacts with the disc-shaped travel stop 99. Such a disk-shaped stroke limiter 99 is loaded with the force of a compression spring 100, which thereby, on the one hand, compresses the inner armature 97 towards the injection control valve element 27 and, on the other hand, limits the stroke of the inner armature 97 in the direction of the injection control valve element 27 The rod-shaped extension 98 of the inner armature 97, made of magnetic material, allows you to influence the magnetic circuit. In this case, first of all, by choosing the appropriate geometric dimensions of the extension 98, it is possible to influence the characteristic of the internal armature 97.

В показанном на фиг.8 варианте осуществления изобретения наружный якорь 101, конструктивно выполненный в виде втягивающегося якоря, выполнен втулкообразным и своей верхней половиной выступает в зону, где расположена катушка 102. Помимо этого наружный якорь имеет на своей окружной боковой стенке круговой буртик 103, между которым и торцевой поверхностью сердечника 104 установлена пружина 105 сжатия. Тем самым такая пружина 105 сжатия поджимает наружный якорь 101 в направлении управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27, перемещение наружного якоря 101 в направлении которого при этом ограничено круговым буртиком 103. Внутри наружного якоря 101 установлен цилиндрический внутренний якорь 108, который конструктивно также выполнен в виде втягивающегося якоря. Внутренний якорь 108 имеет на своей обращенной от управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27 стороне надставку 109, которая в предпочтительном варианте выполнена из не магнитного материала в виде отдельной детали и которая имеет расположенный за пределами сердечника 104 тарелкообразный ограничитель 110 хода, на который опирается возвратная пружина 111, которая своим усилием поджимает внутренний якорь 108 в направлении управляющего впрыскиванием клапанного элемента 27. Путем подбора геометрической формы сердечника 104, а также якорей 101 и 108 можно согласовывать усилия, действующие на якоря 101, 108, с необходимыми требованиями. Усилия на наружном якоре 101 определяются при этом преимущественно параметрами пружины 105 сжатия и магнитным потоком 112. В отличие от этого усилия на внутреннем якоре 108 определяются в основном параметрами возвратной пружины 111 и магнитным потоком 113. Выполнение кругового буртика 103 и использование тарелкообразного ограничителя 110 хода позволяет реализовать независимые перемещения якорей 101, 108.In the embodiment shown in FIG. 8, the outer armature 101, structurally made in the form of a retractable armature, is made sleeve-like and projects with its upper half to the area where the coil 102 is located. In addition, the outer armature has a circular flange 103 on its circumferential side wall between which and the end surface of the core 104 is installed compression spring 105. Thus, such a compression spring 105 compresses the outer armature 101 in the direction of the injection control valve element 27, the movement of the outer armature 101 in the direction of which is limited by a circular shoulder 103. A cylindrical inner armature 108 is installed inside the outer armature 101, which is also structurally designed as a retractable armature . The inner armature 108 has an extension 109 on its side facing away from the injection element control valve member 27, which is preferably made of non-magnetic material as a separate part and which has a disk-shaped travel stop 110 located outside the core 104, on which the return spring 111 rests, which by its force compresses the inner armature 108 in the direction of the injection control of the valve element 27. By selecting the geometrical shape of the core 104, as well as the anchors 101 and 1 08, the forces acting on the anchors 101, 108 can be matched to the necessary requirements. The forces at the outer armature 101 are determined mainly by the parameters of the compression spring 105 and the magnetic flux 112. In contrast, the forces at the inner armature 108 are determined mainly by the parameters of the return spring 111 and the magnetic flux 113. The implementation of the circular shoulder 103 and the use of a plate-shaped limiter 110 of the stroke allows realize independent movements of anchors 101, 108.

Показанный на фиг.9 вариант осуществления изобретения отличается от показанного на фиг.8 варианта наличием кольцевого выступа 114 на сердечнике 115, функционально связанного с наружным якорем 101 для влияния на его характеристику. Дополнительно следует отметить, что путем соответствующего конструктивного исполнения сердечника 115 можно также влиять на внутренний якорь 108, соответственно на оба якоря 101, 108.The embodiment shown in FIG. 9 differs from the embodiment shown in FIG. 8 by the presence of an annular protrusion 114 on the core 115 operably coupled to the outer armature 101 to influence its characteristic. Additionally, it should be noted that by appropriate design of the core 115, it is also possible to influence the inner armature 108, respectively, both anchors 101, 108.

Показанный на фиг.10 вариант осуществления изобретения отличается от показанного на фиг.8 варианта применением дисковидного ограничителя 117 хода, а также выполнением внутреннего якоря 108а с конической частью 118, утапливаемой в соответствующее ступенчатое отверстие 119 в сердечнике 104b. Путем подбора геометрической формы конической части 118 и ступенчатого отверстия 119 можно влиять на характеристику внутреннего якоря 108а.The embodiment shown in FIG. 10 differs from the embodiment shown in FIG. 8 by the use of a disk-shaped travel limiter 117, as well as by the implementation of an internal armature 108a with a conical portion 118 recessed into a corresponding stepped hole 119 in the core 104b. By selecting the geometrical shape of the conical portion 118 and the stepped hole 119, the characteristic of the inner armature 108a can be influenced.

Рассмотренные выше со ссылкой на фиг.2-10 якорные системы допускают возможность их разнообразного изменения, соответственно модифицирования, не выходя при этом за объем изобретения. Основная идея изобретения состоит при этом в применении по меньшей мере двух перемещающихся независимо друг от друга якорей электромагнита, которые установлены с возможностью перемещения друг относительно друга в продольном направлении и которые через соединительную полость взаимодействуют с управляющим впрыскиванием клапанным элементом.The anchor systems discussed above with reference to FIGS. 2-10 allow the possibility of their various changes or modifications, without departing from the scope of the invention. The main idea of the invention consists in the application of at least two electromagnet anchors that move independently from each other, which are mounted with the possibility of moving relative to each other in the longitudinal direction and which, through the connecting cavity, interact with the injection control valve element.

Claims

1. A fuel injector (10) for injecting fuel into a combustion chamber (11) in an internal combustion engine, in particular a fuel injector for a common rail system having an injection control valve (27) movable between its closed position and open position, in which he opens a system of spray holes (25), and an electromagnet controlled by the anchor system (49; 80) through a connecting cavity (70) filled with a pressurized working medium, characterized in that the anchor system (49; 80) of the electromagnet has at least two anchors mounted movably with respect to each other (55, 55a, 55b, 56, 56a, 56b, 81, 86, 92, 94, 95, 97, 101, 108, 108a), which with their end surfaces (65, 65c, 66, 66c) protrude into the connecting cavity (70).

2. The fuel injector according to claim 1, characterized in that at least two anchors (55, 55a, 55b, 56, 56a, 56b, 81, 86, 92, 94, 95, 97, 101, 108, 108a) are located concentrically relative to each other.

3. The fuel injector according to claim 2, characterized in that at least two anchors (55, 55a, 55b, 56, 56a, 56b, 81, 86, 92, 94, 95, 97, 101, 108, 108a) are made axisymmetric.

4. The fuel nozzle according to claim 2, characterized in that the end surfaces (65, 65s, 66, 66c) of the anchors (55, 55a, 55b, 56, 56a, 56b, 81, 86, 92 protruding into the connecting cavity (70) , 94, 95, 97, 101, 108, 108a) have a different area.

5. The fuel injector according to claim 4, characterized in that for two anchors (55, 56, 81, 86), the end surface (66, 66 s) of the inner armature (55, 86) has a smaller area than the end surface (65, 65 s ) outer anchor (56, 81).

6. The fuel injector according to claim 2, characterized in that the outer armature (56, 56a, 56b, 81, 94, 95, 101) forms a guide for the inner armature (55, 55a, 55b, 86, 92, 97, 108, 108a).

7. A fuel injector according to one of claims 3 to 6, characterized in that the anchors (55, 55a, 55b, 56, 56a, 56b) of the electromagnet anchor system (49) are made in the form of flat anchors.

8. A fuel injector according to one of claims 3 to 6, characterized in that for two anchors (81, 86, 92, 94, 95, 97) the external anchor (81, 94, 95) is made in the form of a flat anchor, and the internal anchor (86, 92, 97) - in the form of a retractable anchor.

9. A fuel injector according to one of claims 3 to 6, characterized in that for two anchors (101, 108, 108a) both of them are made in the form of retractable anchors.

10. The fuel injector according to claim 7, characterized in that the inner armature (55, 55a, 55b, 86) forms a travel stop for the outer armature (56, 56a, 56b, 81) in the direction of opening of the injection control valve element (27).

11. Fuel injector according to claim 8, characterized in that the inner armature (55, 55a, 55b, 86) forms a travel stop for the outer armature (56, 56a, 56b, 81) in the direction of opening of the injection control valve element (27).

12. A fuel injector according to claim 9, characterized in that the inner armature (55, 55a, 55b, 86) forms a travel stop for the outer armature (56, 56a, 56b, 81) in the direction of opening of the injection control valve element (27).