SU1738097A3 - Электромагнитна форсунка дл впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Использование: двигателестроение. Цель изобретени  - повышение точности дозировани  и быстродействи  путем уменьшени  трени . Сущность изобретени : форсунка содержит полый корпус 1, электромагнитную катушку 32 с обмотками 33 и 34, распылитель Зс полостью4 и запорным элементом 8, жестко св занным с  корем 10, установленным с возможностью перемещени  вдоль оси корпуса 1 и периодического сообщени  полости 4 с распыли- вающим соплом 5, дросселирующий элемент 30 с дросселем 31, размещенный на входе в канал 26. Топливо в полость 4 подаетс  через дроссель 31. каналы 26 и 19. полость 18, перфорацию упругого кольцевого элемента 21 и канал 11. Регулировка хода запорного элемента 8 осуществл етс  путем осевого перемещени  ограничител  20 хода, регулировка усили  зат жки пружины 9 запорного элемента 8 осуществл етс  путем осевого перемещени  втулки элемента 25 регулировки. Направл ющие21 и 14фиксируют запорный элемент 8 и  корь 10 в радиальном направлении. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к двигателест- роению, а именно к системам топливопода- чи двигателей внутреннего сгорани .

Известна электромагнитна  форсунка дл  впрыска топлива, содержаща  полый корпус с каналом подачи топлива, сообщенным с полостью корпуса, и посто нным магнитом, распиливающий жиклер, установленный с возможностью сообщени  с полостью корпуса , и подпружиненный кольцевыми упругим элементом запорный элемент с электромагнитным приводом, установленный с возможностью перемещени  по оси корпуса и периодического перекрыти  рас- пыливающего канала жиклера со стороны полости корпуса.

Данное техническое решение обеспечивает приемлемую величину быстродействи , однако точность дозировани  топлива в форсунке очен.ь низка. Это св зано прежде всего с отсутствием центровки запорного элемента по оси корпуса, отсутствием средства дл  регулировки усили  предварительной зат жки упругого элемента и возможностью перекоса последнего в процессе работы форсунки из-за специфики его расположени . Кроме того, данному техническому решению присуща низка  надежность вследствие истирани  частей корпуса в зоне расположени  привода из-за возможной несоосности запорного элемента в процессе работы, а также из-за выполнени 

4 GJ СО О О

ч

OJ

запорной поверхности распиливающего жиклера плоской.

Известна электромагнитна  форсунка, содержаща  полый корпус с каналом подвода топлива, электромагнитной катушкой привода м распиливающим соплом, подпружиненный запорный элемент в виде иглы, установленной в полости корпуса с возможностью перемещени  вдоль оси корпуса и перекрыти  распиливающего сопла,  корь электромагнитной катушки, установленный в полости корпуса и кинематически св занный с иглой запорного элемента, и кольцевой упругий элемент.

Данному техническому решению присуща низка  надежность и герметичность вследствие того, что в процессе работы  корь и игла запорного элемента прит гиваютс  к стенкам корпуса, что приводит к его дополнительному износу. Кроме того, неравномерность дополнительного износа приводит к снижению точности дозировани  топлива, а дополнительное трение - к снижению быстродействи  форсунки, либо к существенному изменению мощности привода. Последнее также снижает надежность Форсунки вследствие невозможности обеспечить приемлемый уровень охлаждени  привода.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  электромагнитна  форсунка дл  впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорани , содержаща  полый цилиндрический корпус из магнитом гкого материала, закрепленный на корпусе полый распылитель с по меньшей мере одним распылива- ющим соплом, подпружиненный запорный элемент с направл ющей, размещенный в полости распылител  с возможностью перемещени  по оси корпуса и периодического сообщени  полости распылител  с распыли- вающим соплом, электромагнитную катушку привода, размещенную в полости корпуса, цилиндрический  корь катушки привода из магнитом гкого материала с направл ющей , жестко св занный сзапорным элементом распылител  и установленный в полости корпуса, регулируемый ограничитель хода запорного элемента, выполненный в виде цилиндрической втулки из магнитом гкого материала с осевым каналом протока топлива, размещенный по оси корпуса с образованием магнитопровода и возможностью взаимодействи  торцом втулки с торцом  кор , элемент регулировки зат жки пружины запорного элемента с осевым каналом дл  протока топлива, выполненный в виде цилиндрической втулки, размещенной в канале протока топлива ограничител  хода запорного элемента.

Данна  форсунка герметична и надежна в эксплуатации, однако обладает пониженными свойствами в части быстродействи  и точности дозировани . Это св зано с тем,

5 что выполнение направл ющей запорного элемента в виде единой детали приводит в эксплуатации к тому, что при малейшем износе будет измен тьс  величина эффективного проходного сечени  распыливающего

0 сопла, что вызывает нестабильную по величине подачу топлива, во-первых, выполнение направл ющей  кор  в виде сплошной цилиндрической поверхности приводит к увеличению трени  и массы подвижного

5  кор , что также снижает быстродействие и точность дозировани , во-вторых, выполнение ограничител  хода запорного элемента с возможностью взаимодействи  с торцом  кор  при одновременном размещении пру0 жины непосредственно в контакте с запорным элементом приводит к снижению динамических свойств системы, что снижает как быстродействие форсунки, так и точность дозировани  вследствие расположени  пру5 жины в движущихс  детал х форсунки.

Кроме того, данна  форсунка не защищена в части стабильности подачи топлива от случайных колебаний давлени  в системе , а расположение трущихс  элементов

0 вне зоны активного протока топлива в конечном итоге будет приводить к повышенному износу элементов конструкции, что также снижает точность дозировани .

Целью изобретени   вл етс  повыше5 ние точности дозировани  топлива и быстродействи  путем уменьшени  трени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что электромагнитна  форсунка дл  впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорани ,

0 содержаща  полый цилиндрический корпус из магнитом гкого материала, закрепленный на корпусе полый распылитель с по меньшей мере одним распыливающим соплом , подпружиненный запорный элементе

5 направл ющей, размещенный в полости распылител  с возможностью перемещени  по оси корпуса и периодического сообщени  полости распылител  с распыливающим соплом, электромагнитную катушку

0 привода, размещенную в полости корпуса, цилиндрический  корь катушки привода из магнитом гкого материала с направл ющей , жестко св занный с запорным элементом распылител  и установленный в

5 полости корпуса, регулируемый ограничитель хода запорного элемента, выполненный в виде цилиндрической-втулки из магнитом гкого материала осевым каналом протока топлива, размещенный по оси

корпуса с образованием магнитопровода и

возможностью взаимодействи  торцом втулки с торцом  кор , элемент регулировки зат жки пружины запорного элемента с осевым каналом дл  протока топлива, выполненный в виде цилиндрической втулки, размещенной в канале протока топлива ограничител  хода запорного элемента, снабжена дросселирующим элементом, размещенным на входе в осевой канал протока топлива элемента регулировки зат жки пружины запорного элемента, пружина установлена между торцами элемента регулировки и - кор , последний размещен с образованием ограниченной частью своей боковой поверхности полости дл  протока топлива, сообщенной с осевым каналом протока топлива ограничител  хода запорного элемента, и с образованием канала дл  протока топлива в виде радиального зазора между поверхностью полости корпуса и ча- стью боковой поверхности  кор , сообщающего полость дл  протока топлива с полостью распылител , направл юща   кор -выполнена в виде установленного в полости дл  протока топлива перфорированного упругого элемента, внутренний торец которого жестко закреплен на боковой поверхности  кор , а внешний жестко св зан с корпусом, причем направл юща  запорного элемента выполнена в виде втулки, жестко установленной на запорном элементе с образованием канала дл  протока топлива между поверхностью полости распылител  и боковой поверхностью втулки, сообщающего полость распылител  с распыливающим соплом.

По варианту выполнени  форсунки электромагнитна  катушка привода имеет две последовательно включенные обмотки, выполненные из различного материала.

Это позвол ет при изготовлении одной из обмоток из меди, а не из материала с посто нным сопротивлением, например, манганина и включить зависимость сопротивлени  электромагнитной катушки от температуры .

На чертеже представлена конструктивна  схема форсунки.

Устройство содержит корпус 1 из магни- том гкого материала с полостью 2, на котором закреплены распылитель 3 с внутренней полостью 4 и распыливающим соплом 5, входной штуцер 6 и штепсельный разъем 7. В полости 4 распылител  3 установлен запорный элемент 8, подпружиненный пружиной 9 и жестко закрепленный (например, спрессованный) в  коре 10 из магнитом гкого материала, установленном в полости 2 корпуса 1 с образованием канала 11 дл  протока топлива в виде радиального кольцевого зазора между поверхностью 12

полости 2 корпуса 1 и частью боковой поверхности 13  кор  10. На запорном элементе 8, выполненном из магнитом гкою материала , жестко установлена направл юща  14 из немагнитного материала в виде втулки, между боковой поверхностью 15 которой и поверхностью 16 полости 4 распылител  3 образован канал 17 дл  протока топлива, сообщающий полость 4 с распыливающим соплом 5. Якорь 10 размещен в полости 2 корпуса с образованием полости 18 дл  протока топлива, ограниченной с одной стороны частью боковой поверхности 13  кор  10. Полость 18 с одной стороны сообщена с осевым каналом 19 протока топлива регулируемого ограничител  20 хода запорного элемента 8, а с другой - с кольцевым радиальным зазором канала 11 дл  протока топлива. В полости 18 установлена направл юща  21  кор  10, выполненна  в виде кольцевого упругого элемента с перфорацией 22. Внутренний торец 23 направл ющей 21 жестко закреплен на боковой поверхности 13  кор  10, а внешний торец 24 жестко св зан с корпусом 1. Ограничитель 20 хода запорного элемента 8 выполнен в виде цилиндрической втулки из магнитом гкого материала, в осевом канале 19 которой установлен элемент 25 регулировки зат жки пружины 9, выполненный в виде цилиндрической втулки с осевым каналом 26 дл  протока топлива. Пружина 9 установлена между торцом 27 элемента 26 регулировки и торцом 28  кор  10. Торец 29 втулки ограничител  20  вл тс  упором, ограничивающим подъем запорного элемента 8. На входе в осевой канал 26 элемента 25 установлен дросселирующий элемент 30 с дросселем 31. В полости 2 корпуса размещена электромагнитна  катушка 32, обмотки 33 и 34 которой подключены к разъему 7 и в совокупности к корпусу 1,  корем 10 и втулкой ограничител  20 хода образуют магнитол ровод. В штуцере 6 установлен фильтр 35 топлива.

Величина рабочего хода запорного элемента 8 регулируетс  перемещением втулки ограничител  20 хода в осевом направлении , а усилие зат жки пружины 9 - перемещением в осевом направлении втулки элемента 25 регулировки. После регулировки форсунки втулка элемента 25 поджимаетс  дросселирующим элементом 30, а вс  конструкци  жестко фиксируетс  путем обжати  штуцера 6.

Электромагнитна  форсунка работает следующим образом.

Топливо под посто нным давлением от системы топливоподачи поступает во входной штуцер 6 с фильтром 35. Далее топливо

через дроссель 31 по каналам 26 и 19 поступает в полость 18 и далее через перфорацию 22 элемента 21 и канал 11 поступает в полость 4 распылител  3. Выходу топлива из полости 4 через распиливающее сопло 5 преп тствует запорный элемент 8, поджатый пружиной 9.

При подаче напр жени  на клеммы штепсельного разъема 7 по обмоткам 33 и 34 катушки 32 начинает протекатьэкспотен- циально нарастающий электрический ток. Посто нна  времени процесса нарастани  тока в катушке 32 пропорциональна индуктивности обмотки. Электрический ток в катушке 32 возбуждает в магнитопроводе форсунки нарастающий магнитный поток, замкнутые силовые линии которого, распростран  сь вдоль магнитопровода, проход т через осевой зазор между торцом 29 втулки ограничител  20 и торцом 28  кор  10 и радиальный зазор канала 11. Проход  через осевой зазор, силовые линии нарастающего магнитного потока обуславливают нарастающую силу электромагнитного прит жени  между  корем 10 и втулкой ограничител  20. При превышении этой силы усили  зат жки пружины 9  корь 10 начинает перемещатьс  в направлении втулки ограничител  20 вместе с запорным элементом 8, и при подъеме последнего полость 4 распылител  3 сообщаетс  с распиливающим соплом 5. Топливо распы/.иваетс  в зону впускных клапанов двигател  внутреннего сгорани  непосредственно в цилиндры или впускной коллектор двигател .

Врем  от момента подачи напр жени  на клеммы форсунки до момента открыти  распиливающего сопла 5 в значительной мере определ етс  временем нарастани  тока в катушке 32, т.е. ее индуктивностью. Поскольку в конце хода  корь 10 плотно прижимаетс  к втулке ограничител  20, весь осевой зазор используетс  в качестве рабочего хода  кор  10, при этом обмотки 33 и 34 выполнены с минимально необходимым числом витков, а следовательно, и с наименьшей индуктивностью.

После сн ти  напр жени  с клемм штепсельного разъема 7 магнитный поток в магнитопроводе форсунки уменьшаетс , что приводит к уменьшению сил электромагнитного прит жени  между  корем 10 и втулкой ограничител  20. При уменьшении этой силы до величины усили  зат жки пружины 9  корь 10 вместе с запорным элементом 8 начинает двигатьс  по направлению к распиливающему соплу 5, и запорный элемент 8 перекрывает в конце своего хода сообщение сопла 5 с полостью 4 распылител  3.

Врем  от момента сн ти  напр жени  с клемм электромагнитной форсунки до момента перекрыти  сообщени  полости 4 с соплом 5 в основном определ етс  временем уменьшени  магнитного потока в магнитопроводе . Дл  уменьшени  времени закрыти  в магнитопроводе выполнен разрыв в виде радиального зазора канала 11 между поверхност ми 12 и 13, в котором

0 происходит интенсивное рассеивание магнитного потока после сн ти  напр жени  с, катушки 32.

Выполнение направл ющей 21 в виде кольцевого упругого элемента обеспечивает

5 неизменность радиального зазора в течение ресурсной наработки форсунки.

Выполнение катушки 32 из резистивно- го материала позвол ет обеспечить стабильность сопротивлени  форсунки, что

0 позвол ет выполнить обмотки 33 и 34 с минимально возможным числом витков, а следовательно , с наименьшей индуктивностью во всем рабочем диапазоне температур. Выполнение и размещение направл ю5 щей 14 запорного элемента 8 согласно указанным признакам позвол ет обеспечить стабильность величины эффективного проходного сечени  распыливающего сопла 5, указанное выполнение и размещение на0 правл ющей21  кор  10 и пружины 9 запорного элемента 8 позвол ет исключить трение в данных элементах конструкции, снизить их массу и повысить динамические свойства системы, наличие дросселирующе5 го элемента 30 позвол ет стабилизировать характеристики топлива в полости 2 корпуса 1 форсунки, выполнение направл ющей 21  кор  10 в виде кольцевого упругого элемента позвол ет за счет его упругости точнее

0 отрегулировать требуемую величину усили  зат жки пружин, а размещение всех динамически взаимодействующих элементов конструкции в зоне активного протока топлива еще более снижает величину трени .

Claims (2)

1. Электромагнитна  форсунка дл  впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорани , содержаща  полый цилиндрический корпус из магнитом гкого материала,

0 закрепленный на корпусе полый распылитель с по меньшей мере одним распылива- ющим соплом, подпружиненный запорный элемент с направл ющей, размещенный в полости распылител  с возможностью пере5 мещени  по оси корпуса и периодического сообщени  полости распылител  с распыли- вающим соплом, электромагнитную катушку привода, размещенную в полости корпуса, цилиндрический  корь катушки привода из магнитом гкого материала с направл ющей , жестко св занный с запорным элементом распылител  и установленный в полости корпуса, регулируемый ограничитель хода запорного элемента, выполненный в виде цилиндрической втулки из магнитом гкого материала с осевым каналом протока топлива, размещенный по оси корпуса с образованием магнитопровода и возможностью взаимодействи  торцом втулки с торцом   кор , элемент регулировки зат жки пружины запорного элемента с осевым каналом дл  протока топлива, выполненный в виде цилиндрической втулки, размещенной в канале протока топлива ограничител  хода запорного элемента, от- личающа с  тем, что, с целью повышени  точности дозировани  и быстродействи  путем уменьшени  трени , форсунка снабжена дросселирующим элементом, размещенным на входе в осевой канал дл  протока топлива элемента регулировки зат жки пружины запорного элемента, пружина установлена между торцами элемента регулировки и  кор , последний размещен с образованием ограниченной частью своей боковой поверхности полости дл  протока

топлива, сообщенной с осевым каналом протока топлива ограничител  хода запорного элемента, и с образованием канала дл  протока топлива в виде радиального кольцевого заьора между поверхностью полости корпуса и частью боковой поверхности  кор , сообщающего полость дл  протока топлива с полостью распылител , направл юща   кор  выполнена в виде установленного в полости дл  протока топлива перфорированного упругого элемента, внутренний торец которого жестко закреплен на боковой поверхности  кор , а внешний жестко св зан с корпусом, причем направл юща  запорного элемента выполнена в виде втулки, жестко установленной на запорном элементе с образованием канала дл  протока топлива между поверхностью полости распылител  и боковой поверхностью втулки, сообщающего полость распылител  с распиливающим соплом.

2. Форсунка поп. 1.отличающа с  тем, что электромагнитна  катушка привода имеет две последовательно включенные обмотки , выполненные из различного материала .