ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ФОРСУНКА Российский патент 1997 года по МПК F02M51/06 F02M51/08 

Изобретение относится к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для впрыска легкого топлива во впускной тракт двигателя.

Известны электромагнитные форсунки для двигателей внутреннего сгорания, содержащие корпус, в котором размещены электромагнит, подпружиненный якорь - клапан, взаимодействующий с электромагнитом и седло клапана. К таким форсункам следует отнести серийно впускаемые в течение многих лет форсунки фирмы Bosch в модификациях EV 1.1, EV 1.3, EV 4, а также EV 8 и EV 10. В этих форсунках клапанная пружина удалена от седла и расположена на противоположном конце якоря-клапана. Для устранения перекосов и для повышения устойчивости и стабильности работы клапанного механизма в них применены прецизионные направляющие втулки [1]
Однако при такой конструкции значительно усложняется технология изготовления форсунок и повышается их стойкость.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип предлагаемой форсунки, выбрана форсунка фирмы "Рочестер" концерна "GM", (США) [2]
В этой форсунке пружина размещена между клапаном, жестко связанным с якорем и неподвижным электромагнитом. Такое размещение пружины освобождает пространство между торцами якоря и сердечника электромагнита и позволяет, во-первых, получить необходимый остаточный воздушный зазор между ними путем армирования их торцов твердосплавными немагнитными вставками. Во-вторых, конструкция позволяет приблизить пружину к седлу клапана и тем самым повысить устойчивость клапанного механизма.

Кроме того, в форсунке применен клапан со сферической запорной поверхностью, дающий возможность отойти от прецизионных направляющих и от штифтового распылителя, требующего высокой точности концентричного расположения штифта в сопловом отверстии.

К недостатку форсунки фирмы "Рочестер" следует отнести отсутствие механизма регулировки начального поджатия клапанной пружины. Поскольку от усилия поджатия клапана к седлу существенно зависят значения цикловых подач топлива, при массовом производстве таких форсунок должны предъявляться жесткие требования к идентичности нагрузочных характеристик пружины, а также линейных размеров деталей, определяющих начальное поджатие ее торцев. В настоящем изобретении поставлена задача устранения указанных недостатков прототипа путем введения механизма регулировки начального поджатия клапанной пружины при размещении ее между клапаном и электромагнитом.

Сущность предлагаемого изобретения в том, что электромагнит закреплен в корпусе с возможностью предварительного поворота относительно общей продольной оси, а пружина вторым концом упирается в регулировочный винт, соединенный с корпусом посредством резьбы и сочлененной с электромагнитом поводком. Такое конструктивное решение дает возможность предварительным поворотом электромагнита относительно корпуса, до его окончательного закрепления в корпусе, перемещать регулировочный винт в осевом направлении и тем самым изменять начальное поджатие пружиной клапана к седлу. При увеличении начального поджатия пружины время срабатывания клапана увеличивается, а время отпускания уменьшается. При уменьшении начального поджатия все происходит наоборот. Таким образом, изменением начального поджатия пружины можно при постоянной длительности управляющего электрического импульса изменять продолжительность открытого состояния клапана и, как следствие, воздействовать на цикловую подачу топлива, т.е. корректировать динамическую характеристику форсунки.

Использование механизма изменения предварительного поджатия пружины позволяет с минимальными затратами обеспечить высокую идентичность динамических характеристик форсунок. При этом существенно снижаются требования к характеристикам пружины и материала магнитопровода, появляется возможность расширить поля допусков на линейные размеры деталей, определяющих преднатяг пружины. Исключаются такие сложные операции, как селективный отбор пружин и сопрягаемых с ними деталей. Кроме того, повышается точность дозирования цикловых подач топлива, т.е. подстройка форсунок механизмом регулировки начального усилия пружины корректирует цикловые подачи, компенсируя также все неточности и отклонения как в размерах деталей магнитной системы, так и в нестабильности их магнитных свойств.

Технический результат изобретения выражается в повышении точности дозирования цикловых подач топлива при упрощении технологии изготовления клапанной пружины и деталей магнитной системы форсунки.

Поскольку отпадает необходимость селективного отбора пружины и сопрягаемых с ней деталей, появляется экономический результат, заключающийся в снижении стоимости производства форсунок.

Предлагаемая форсунка изображена в разрезе на чертеже.

В корпусе 1 электромагнитной форсунки расположены электромагнит 2, якорь 3, жестко соединенный с клапаном 4 со сферической запорной поверхностью, седло 5, пружина 6, упирающаяся одним концом в клапан, а вторым в регулировочный винт 7. Регулировочный винт соединен с корпусом резьбовым соединением через гайку 8 и сочленен с электромагнитом поводком 9. Электромагнит закреплен в корпусе завальцовкой 10. Перед окончательным закреплением имеется возможность поворота электромагнита в корпусе относительно общей продольной оси.

Форсунка работает следующим образом:
Топливо под постоянным избыточным давлением подводится через штуцер во внутреннюю полость форсунки. В исходном состоянии клапан 4 прижат пружиной 6 к седлу 5 и форсунка закрыта. При подаче на обмотку управляющего электрического импульса якорь притягивается к сердечнику, клапан открывается и топливо через дозирующее отверстие в седле впрыскивается в двигатель. После окончания управляющего импульса электромагнит размагничивается, клапан под действием усилия пружины закрывается и подача топлива прекращается. Величина подачи топлива за цикл определяется временем открытого состояния клапана и задается длительностью управляющего электрического импульса, подаваемого на обмотку форсунки. Настройка динамической характеристики форсунки производится до завальцовки электромагнита 2 в корпусе 1. Собранная форсунка зажимается в оправке (на чертеже не показана). К штуцеру под избыточным давлением подводится топливо, на обмотку электромагнита электрические управляющие импульсы и форсунка настраивается по заданной динамической характеристике. Настройка производится поворотом электромагнита относительно корпуса. Затем электромагнит окончательно закрепляется в корпусе завальцовкой и на этом настройка и сборка заканчиваются.

Источники информации
1. Max greiner, Peter Romann, Ulrich Steinbrenn "Bosch Fuel Injectors-New Development", Robert Bosch gmbH, Stuttgart, FKG, 1987, Society of Automotve, Engineers, inc.

2. Zindsay Brooke, "Rochester gives GM a multec injection", Automotive industries, February, 1986.

Использование: двигателестроение, в частности топливные системы, оборудованные системой выпуска топлива с электронным управлением. Сущность изобретения: в конструкцию форсунки с размещением клапанной пружины между клапаном и электромагнитом введен механизм регулировки поджатия клапана к седлу. Регулировка производится предварительным поворотом электромагнита в корпусе форсунки относительно продольной оси с последующей его завальцовкой. 1 ил.

Электромагнитная форсунка для циклической подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, в котором расположены электромагнит соосно с корпусом, якорь с жестко закрепленным клапаном, седло клапана, пружина, упирающаяся одним концом в клапан, отличающаяся тем, что электромагнит закреплен в корпус с возможностью предварительного поворота относительно общей продольной оси, а пружина вторым концом упирается в регулировочный винт, соединенный с корпусом посредством резьбы и сочлененный с электромагнитом поводком.