RU31613U1 - Дозирующий клапан для управления затвором топливной форсунки - Google Patents

Abstract

1. Дозирующий клапан для управления затвором топливной форсунки, содержащей корпус с управляющей камерой, соединенной с магистралями подачи топлива и слива, перекрываемые расположенным в камере ступенчатым поршнем, отличающийся тем, что в поршне с торца выполнена выемка, имеющая возможность сообщения с упомянутыми магистралями.2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в поршне выполнен канал, выходящий в выемку.3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что в поршне выполнен дополнительный канал, соединенный с каналом.4. Клапан по пп.2 и 3, отличающийся тем, что каналы ориентированы относительно оси форсунки.5. Клапан по пп.3 и 4, отличающийся тем, что дополнительный канал направлен к оси форсунки.6. Клапан по пп.4 и 5, отличающийся тем, что канал расположен по оси форсунки.7. Клапан по пп.1-6, отличающийся тем, что бордюр выемки имеет возможность взаимодействия с дополнительным корпусом.

Description

Дозирующий клапаи для управления затвором топливиой форсуики

Предложение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно, к их системам подачи топлива, в частности, к тошшвовпрысваивающей аппаратуре циЕслического действия с приводом клапанов от давления среды, прежде всего к апп атуре типа аккумулятор-форсунка, в которой давление в аккумуляторе стремится открыгь, а давление топлива в другой камере стремится закрьггь инжекционные клапаны, а конкретно, к дозируюпщм клапанам для управления затвором топливных форсунок с электрическим приводом.

Широко известны форсунки с гидравлическим запиранием иглы (см., например, книгу И.В. Астахова и др. Топливные системы и экономичность дизелей, М., Машиностроение, 1996 г., с.277-283 и Э. Эблен и др. Новая топливная система высокого давления, улучшающая технические характеристики дизеля, Bosch Technische Berichte, 1978, 6, № 2, с. 70-81. Аккумуляторная система с электрогидравлической форсункой обеспечивает более гибкое управление процессом впрыскивания топлива (Л.В. Грехов Топливная аппаратура с электронным управлением дизелей и двигателей с непосредственным впрыском бензина, М., Легион-Автодата, с.61-93). Управляемым элементом форсунки является клапан с электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом. Открытие и закрытие клапана в сочетании с наличием жиклеров создает гидравлические усилия, вызьшаюпще подъем иглы и ее посадку на седло. Клапан по существу уравновешен при действии гидравлических усилий, что обеспечивает его быстродействие при малых усилиях перемеш;ения, обеспечиваемых электромагнитом сравнительно малых размеров.

F 02 М 47/00

Eb патента SU 27908 ювестно приспособление для впрыскивания горючего в двигателях внутреннего горения с авосумуляцией топлива и с автоматически открываемым самим горючим клапаном, при этом аккумулирующий поршень нагружен с одной стороны только давлением горючего, а с другой - как давлением горючего, так и усилием пружины.

Из швейцарской заявки № 8956/66 известен электромагнитный топливовпрыскивающий клапан, для гидравлического управления которым использовано давление топлива, помогающее инициировать усилия, создаваемые электромагнитом. Регул1фование процесса впрыскивания дизельного топлива обеспечено форсунками с гидравлическим запиранием иглы по SU 315778, 620651, 675199, 798340, 907287, 909262 и 1038527. Известна топливовщ)ыскивающая аппаратура циклического действия с приводом клапанов от давления среды (см., например, SU 490943) типа аккумулятор - форсунка, в которой давление в аккумуляторе стремшъся открыгь, а давление топлива в другой камере стремится закрыть инжеваоионные клапаны, и которые снабжены устройствами для периодического снижения давления в этой камере. Дозируюшрй клапан топливной форсунвм по US 3146949 расположен в корпусе с угфавляющей камерой, соединённой с магистралями подачи топлива и слива, перекрьтваемые ступенчатьтм плунжером с выемкой, имеющей возможность сообщения с упомянутыми магистралями. Дополнительный корпус электромагнитной форсунки по US 3464627 опёрт на шайбу. Упомянутые технические решения легли в основу при создании тошшвовпрыскивающей аппаратуры дизелей.

Характер функционирования устройств для впрыскивания топлива, в частности по SU 757125 определяется соотношениями проходных сечевоий и объёмов аккумулятора топлива.

Многие форсунки для аккумуляторных систем питания содержат усилитель давления, имеюшдй нагнетательньтн и рабочий плунжеры, размещенные соответственно в нагнетательной линии подвода топлива и в управляющей камерах (US 4069800). В свою очередь, усилитель давления согласно японской заявке № 60 - 29830 выполнен со ступенчатьпл плунжером. Топливовпрыскивающая система но этой заяпвке усовершенствована в SU 1671938. Уменьшению протечек топлива через клапан способствует применение двухи трехходовых клапанов, а также использование неуравновешенных клапанов (US 4544096 и US 4997133). Предотвраш,ено вытекание топлива из аккумулятора при зависании иглы в электроуправляемой форсунке (SU 1260551). Эти усовершенствования позволили широко использовать электромагнитные форсунки в топливных системах дизельных двигателей транспортных средств.

Для расширения области применения транспортных средств необходимо обратить особое внимание на процесс впрыскивания топлива. Исходя из этой задачи улучшение функционирования форсунки (ЕР 0149598) достигнуто выполнением рабочего и нагнетательного плунжеров с разными эффективными плошадями, при этом запорная игла подпружинена, а обратный клапан установлен между управляюшей и нагнетательной камерами, в электроуправляемой форсунке (SU 1321892) -регулировкой длительности электрического импульса, в гидрозапорной форсунке (SU 1423770) - противофазным функционЕфованием запорного элемента и электромагнитного клапана, во впрыскивающем устройстве высокого давления (JP 1-293366) - использованием двух управляющих электромагнитных клапанов, в форсунке (US 5397055) использованием многофункционального электромагнигного управляющего клапана и введением дополнительной магистрали между подькольной камерой и сливом, в форсунке (WO 95/25886) - вьшолнением на сливе одного или нескольких каналов с дросселем.

Периферийно подпружиненный якорь оперт через пггок на плавающую опору (SU 1397612), при этом в штоке и опоре выполнены каналы; подпружиненный центрально установленной пружршой шайбообразный якорь (US 4946106) вьшолнен с каналом; корпус электромагнитной форсунки (JP 3031570) вьшолнен одинаковой толпцины из ферромагнитного материала;

в

втулка якоря (RU 2047034) сваркой соединена с трубой, на которую опёрта пружина; соленоид пьезоэлектрической форсунки оперт на периферийно подпружиненный клапан; периферийно, по отношению к хвостовику составного якоря, установлена пружина, опертая на проставку (DE 19708104).

Другим путем явилось усовершенствование отдельных элементов форсунок. Соединение между якорем и запорным элементом клапана с электромагнитным приводом по RU 2177075 представляет собой изготовленную из листа методом гибки в штампе деталь, а пластмассовый корпус частично окружает катупжу обмотки возбуждения клапанной форсушш по RU 2177074.

Форсунка по СН 495504 содержит корпус с камерами, сообш;енными с подводящим и выходными каналами, перекрываемыми по внешнему сигналу и запорным элементом, перемешаемый элемент, изменяюпщй свое положение в корпусе. В этой форсунке пружина размепцена по сушеству внутри стебля якоря, что существенно сказывается на наружном его диаметре и длине, а также на развиваемом пружиной усилии. Размещение этого стебля внутри камеры слива неблагоприятно сказьгоается на ее размерах. Более надежна из-за размешения упругого звена форсунка по RU 17338.

Известны форсунки, содержащие размешенные в корпусе магистрали, перекрьшаемые порппгем, расположенным в камере, сообшенной через дроссель с магистралью высокого давления и со сливом по каналу управляюшего клапана, обеспечиваюшего возможность разобшения камеры и слива (см. например ЕР 816670).

В этой форсунке камера сравнительно невелика, а это на многих режимах сказывается на возможностях регулирования. В равной степени на вьппеупомянутых возможностях сказывается гидрав.11ическая связь камеры размещения порщня со сливом. Пружина опёрта на полззшы, что усложняет их конструкцию, а это и малый размер пружины снижают надежное их функционирование, а также возможности тонкой настройки форсунвж. Следует отметить, что наличие многих ползунов и пружин, каждая из которых имеет

свою х актеристику, также как наличие жиклера и многообразие форм выполнения элементов клапана, размещенного в непочредственной близости от жиклера, не только усложняет констр)пкцию, но и по существу исключает упомянутую настройку.

Задача - улучшение эксплуатационных свойств форсунки, уменьшение расхода топлива на управление и повышение быстродействия при упрощении конструкции, повышении надежности ее работы и уменьшении затрат на изготовление.

Улучшение эксплуатационных свойств форсунки, уменьшение расхода топлива на управление и повьппение быстродействия при 5шрощении констрзпщии, повьппении надежности ее работы и уменьшении затрат на изготовление обеспечено путем рационального соединения ее основных магистралей.

Для этого форсунка, содержащая размещенные в корпусе магистрали, перекрьгоаемые поршнем, расположенным в камере, сообщенной через основной канал с магистралью высокого давления и со сливом по каналу управляющего клапана, обеспечивающего возможность разобщения камеры и слива, снабжена дополнительным каналом, сообщаюпщм магистраль и камеру.

Снабжение дополнительным каналом, сообщающим магистраль и камеру, форсунки, содержащей размещенные в корпусе магистрали, перекрываемые поршнем, расположенным в камере, сообшенной через основной канал с магистралью высокого давления и со сливом по каналу управляющего клапана, обеспечивающего возможность разобщения камеры и слива, позволит улучшить ее эксплуатационные свойства, уменьшить расход топлива на управление и повысить быстродействие при упрошении конструкции, повышении надежности ее работы и уменьшении затрат на изготовление форсунки благодаря рациональному соединению ее основных магистралей.

Поскольку допо;шительный канал ориентирован относите.11ьно оси форсунки, это упрощает ее конструкцию и заметно повышает надежность работы, а также приведет к уменьшению затрат на изготовление форсунки.

Рациональным является направление дополнительного канала к оси форсунки. Тем более рационально расположить дополнительный канал по оси форсунки.

Улз чшеншо эксплуатационных свойств форсз нки, уменьшению расхода топлива на управление и повьппению быстродействия при зшрощении конструкции, повышении надежности ее работы и уменьшении затрат на изготовление способствует то, что дополнительный канал вьптолнен в поршне, а в этом через него соединены ее основные магистрали.

Повышению быстродействия форсунки и уменьшению расхода топлива, перепускаемого на слив, т.е. расхода топлива на управление способствует введение дополнительного шарикового клапана в основной канал, взаимодействуюшего с поршнем, а также расположение его в неподвижной детали корпуса.

На фиг. 1 изображена форсунка;

на фиг.2 - исполнительный орган форсунки;

на фиг.З и 4 - схемы форсунки в разные фазы рабочего цикла;

на фиг.5, 6 и 7 - варианты размешения канала.

Форсунка содержит размешенную в корпусе 1 (фиг. 1) магистраль 2. По магистрали 2 обеспечен подвод высокого давления. В корпусе 1 расположена магистраль 3, являющаяся сливной. Магистрали 2 и 3 имеют возможность переБфытия: поршнем 4 (фиг. 2),. Поршень 4 установлен в камере 5. Камера 5 сообшена через основной канал 6 с магистралью 2 высокого давления и магистралью 3, то есть со сливом. Магистрали 2 и 3 сообшены по каналу 7. Управляюш шариковый ютапан 8 обеспечивает возможность разобшения камеры 5 и магистрали 3, то есть слива. Магистраль 2 соединена с полостью 9 распылителя (фиг.З). Полость 9 имеет возможность сообш;еш1я через распыливаюпще отверстия 10 с камерой сгорания при подьеме иглы 11. БСлапан 8 при перемешении якоря 12, обеспечиваемом при подаче напряжения на катушку 13, сообшает магистрали 2 и 3.

Форсунка снабжена дополнительным каналом 14. Канал 14 сообщает магистраль 2 и камеру 5. Гидравлическое сопротивление канала 14 меньше гидравлического сопротивления канала 6.

Дополнительный канал 14 ориентирован относительно оси 15 форсунки. Это упрощает ее конструкцию и заметно повьппает надежность работы, а также приведет к уменьшению затрат на изготовление форсунки.

На порпше 4 выполнены выемка 15 и выступ 16. В выступе 16 просверлены каналы 17 и 18. Канал 18 представляет собой дополнительный дроссе.1п.. В этом случае дополнительный канал 14 расположен по оси форсунки, а это весьма рационально.

Улучшению эксплуатационных свойств форсунки, уменьшению расхода топлива на управление и повышению быстродействия при упрощении конструкции, повьппении надежности ее работы и уменьшении затрат на изготовление способствует то, что дополнительный канал 14 выполнен в поршне 4 (фиг.5). В этом случае через него соединены ее основные магистрали.

Дополнительный канал 14 может быть направлен перпендикулярно к оси форсунки (фиг. 6) или под углом. Входная часть канала 14 может быть совмещена с каналом 6 (фиг. 7).

Бордюр 19 имеет возможность взаимодействия с дополнительным корпусом 20.

Форсунка функционирует так.

Топливо под высоким давлением поступает из аккумулятора топлива (не показан) по каналу 2 в полость 9 распылителя, а из канала 2 по каналу 6 в камеру 5 и заполняет ее. При отсутствии тока в катушке 13 электромагнита элемент управляющего клапана 8 прижат к своему седлу усилием пружины, разъединяя тем самым магистрали 2 и 3. Под действием давления топлива в камере 5 поршень 4 прижимает запорную иглу 11 распылителя к седлу, препятствуя истечению топлива в цилиндр двигателя. При подаче электрического тока в катушку 13 электромагнита якорь притягивается к его сердечнику.

преодолевая усилие пружины. При этом клапан 8 отгкрывает канал 7, и топливо из камеры 5 перепускается в сливную магистраль 3, вследствие чего давление в камере 5 резко снижается. Поршень 4 под действием усилия от давления топлива, действующего снизу со стороны запорной иглы 11 распылителя, перемещается вместе с ней в верхнее положение и топливо под давлением впрыскивается в цилиндр двигателя.

При подьеме поршня 4 топливо из камеры 5 перетекает в канал 7 через дополнительный канал 14, образованный между выступом 16 и дополнительным корпусом 20, и канал 18, благодаря чему давление в камере 5 быстро снижается и обеспечивается быстрый подъем управляющего порппш 4. Это положение порпшя 4 показано на фиг.4.

Снабжение дополнительным каналом 14, сообщаюпщм магистраль 2 и камеру 5, форсунки, содержащей размещенные в корпусе 1 магистрали 2 и 3, перекрываемые порпшем 4, расположенным в камере 5, сообщенной через основной канал 6 с магистралью 2 высокого давления и со сливом по каналу 7 управляющего клапана 8, обеспечивающего возможность разобщения камеры 5 и слива, позволит улучпшгь ее эксплуатационные свойства, уменьшить расход топлива на управление и повысить быстродействие при упрощении конструкции, повыщешш надежности ее работы и уменьщешш затрат на изготовление форсунки, поскольку рационально соединены ее основные магистрали.

Быстрый подьем управляющего порпшя 4 также обеспечивается при расположении дополнительного канала 14 в неподвижной детали 20 корпуса 1 форсунки (фиг.6 и 7).

При верхнем положении порпшя 4 топливо из камеры 5 перепускается в магистраль 3 только через канал 18, чем обеспечивается уменьщенный расход топлива на управление. В верхнем положении порщень 4 удерживается усилием от давления топлива в камере 9, действующего снизу на иглу распылителя И.

при прекращении подачи тока в катушку 13 электромагнита якорь 12 под действием усилия пружины опускается вниз и клапан 8 перекрьгоает канал 7, вследствие чего давление топлива в камере 5 повьппается и управляюпщй поршень 4 вместе с иглой распылителя 11 опускаются вниз в исходное нижнее положение, прекраш;ая процесс вгфыскивания топлива.

После начала движения поршня 4 вниз благодаря увеличенному сечению канала 14 ускоряется рост давления в камере 5 и тем самым обеспечивается быстрое прекрашение процесса впрыскивания топлива через распыливающие отверстия 10.

Для стабилизации условий начала впрыскивания давление в полости 9 распылителя после посадки иглы 11 на седло восстанавливается до уровня давления в аккумуляторе топлива за счет прохода топлива в полость 9 через магистраль 2 с относительно большим гидравлическим сопротивлением.

Производительность форсунки, т.е. количество впрыскиваемого через распылитель топлива определяется продолжительностью подачи управляющего тока в катушку 13 электромагнита, а начало впрыскивания определяется моментом подачи управляюшего тока в катушку 13.

Claims (7)

1. Дозирующий клапан для управления затвором топливной форсунки, содержащей корпус с управляющей камерой, соединенной с магистралями подачи топлива и слива, перекрываемые расположенным в камере ступенчатым поршнем, отличающийся тем, что в поршне с торца выполнена выемка, имеющая возможность сообщения с упомянутыми магистралями.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в поршне выполнен канал, выходящий в выемку.

3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что в поршне выполнен дополнительный канал, соединенный с каналом.

4. Клапан по пп.2 и 3, отличающийся тем, что каналы ориентированы относительно оси форсунки.

5. Клапан по пп.3 и 4, отличающийся тем, что дополнительный канал направлен к оси форсунки.

6. Клапан по пп.4 и 5, отличающийся тем, что канал расположен по оси форсунки.

7. Клапан по пп.1-6, отличающийся тем, что бордюр выемки имеет возможность взаимодействия с дополнительным корпусом.