ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ФОРСУНКА Российский патент 1997 года по МПК F02M51/06 

Изобретение относится к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания, в частности к форсункам, управляемым соленоидом.

Известна электромагнитная форсунка двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, сердечник с катушкой, внутри сердечника размещена направляющая втулка для якоря, который жестко соединен с запорным органом, поджатым к седлу упругим элементом, расположенным в полости направляющей втулки [1]
В связи с тем, что якорь фиксируется по направляющей втулке на участке, практически равном длине якоря, отсутствует возможность углового смещения якоря относительно оси втулки для плотного прижатия запорного органа к седлу и обеспечения герметичности.

Известны электромагнитные форсунки, в которых якорь жестко соединен с запорным органом, а направление его движения и центрирование осуществляются посредством направляющей шайбы, жестко соединенной, например, сваркой с элементами корпуса [2 и 3] Такое выполнение направляющего элемента позволяет запорному элементу самоустанавливаться в седловом отверстии, но усложняет конструкцию и снижает ее технологичность, так как требует раздельного изготовления частей магнитопровода, что усложняет внутреннюю герметизацию форсунки.

Более простое техническое решение с точки зрения обеспечения герметичности внутренней полости форсунки выбрано в электромагнитной форсунке с самоустанавливающимся клапаном, где направляющая шайба расположена вне магнитопровода [4]
Недостатком данной конструкции является то, что затруднено обеспечение соосности четырех деталей: якоря, двух расточек в магнитопроводе, направляющей шайбы и седла. Кроме того, конструкция требует введения дополнительной прижимающей шайбу пружины, что приводит к увеличению габаритов конструкции.

За прототип выбрана электромагнитная форсунка, совпадающая с заявляемой по большинству конструктивных признаков, которая содержит внешний кожух, рабочую катушку с сердечником в виде ферромагнитного полого цилиндра и клапан, соединенный с полым якорем из ферромагнитного материала. Клапан выполнен из материала. Клапан выполнен из материала, подходящего для герметизации топлива. Внутри якоря расположен упругий элемент, который поджимает клапан к седлу. Якорь поддерживается в скользящем состоянии направляющей втулкой, вставленной в сердечник [5]
В данной конструкции якорь фиксируется по направляющей втулке на длине, примерно равной длине якоря, что не дает возможности углового смещения якоря относительно продольной оси форсунки для плотного прижатия клапана к седлу и обеспечения герметичности. Кроме того, введение специальной направляющей втулки усложняет конструкцию, увеличивает габариты и вес форсунки.

Предлагаемая конструкция электромагнитной форсунки решает задачу упрощения конструкции и повышения технологичности с одновременным обеспечением высокой степени герметичности запорной пары, а также уменьшением габаритов и веса форсунки.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.

Электромагнитная форсунка содержит внешний кожух, катушку, размещенную на сердечнике, выполненном в виде полого цилиндра из ферромагнитного материала. Внутри сердечника размещен полый якорь из ферромагнитного материала, жестко соединенный с запорным элементом, который поджат к седлу упругим элементом, например цилиндрической пружиной, размещенной в полости якоря. Второй конец пружины поджат упором. Отличием конструкции является то, что функцию направляющей втулки выполняет бурт, размещенный на торце упора. Указанный торец упора входит в полость якоря и поджимает пружину.

Бурт выполняют такой ширины, что он допускает угловое смещение якоря относительно оси форсунок для обеспечения плотного прилегания запорного элемента к седлу.

Такое выполнение направляющего элемента для якоря позволяет упростить конструкцию форсунки и повысить технологичность при обеспечении высокой степени герметичности запорной пары. Исключение направляющей втулки позволяет также уменьшить габариты, а следовательно, и вес форсунки.

На чертеже представлена предлагаемая электромагнитная форсунка.

Электромагнитная форсунка содержит катушку 1, размещенную на цилиндрическом сердечнике 2, выполненном из ферромагнитного материала. В ступенчатой расточке сердечника размещен полый якорь 3 из ферромагнитного материала. Якорь 3 жестко соединен с запорным элементом 4.

В полости якоря 3 размещен упругий элемент, например цилиндрическая пружина 5 сжатия, поджимающий запорный элемент 4 к седлу 6.

Усилие пружины 5 регулируется посредством резьбовой втулки 7 и упора 8. На торце упора 8, взаимодействующем с пружиной 5, выполнен кольцевой бурт 9, служащий для направления и центрирования якоря 3.

Ширина кольцевого бурта выбрана так, чтобы допустить необходимое угловое смещение оси якоря относительно оси форсунки для обеспечения плотного прилегания запорного органа к седлу.

Катушка 1 закрыта внешним кожухом 10, жестко соединенным, например вальцовкой, с выступом сердечника 2 и патрубком 11. Кожух 10 и патрубок 11 выполнены из ферромагнитного материала.

В зоне рабочего воздушного зазора выполнено несколько кольцевых проточек 12 для создания большого магнитного сопротивления в материале сердечника (создание немагнитной зоны).

Ход якоря ограничен упорной шайбой 13 и обеспечивается проставкой 14. Высоту цилиндрической проставки подбирают из условия заданного хода.

В расточке сердечника со стороны седла установлены втулка 15 с конусным отверстием и мембрана 16 с одним или системой отверстий для распыла топлива.

Электромагнитная форсунка работает следующим образом.

При отсутствии напряжения в катушке запорный элемент 4 поджат к седлу 6. При подаче электрического сигнала в катушку соленоид возбуждается и якорь 3 с запорным элементом 4, преодолевая сопротивление пружины 5, подтягивается к уступу сердечника 2.

Отверстие в седле 6 открывается, и происходит впрыск топлива в двигатель.

При отключении электрического сигнала запорный орган под действием пружины 5 поджимается к седлу. Проход топливу закрыт.

Преимуществом предлагаемой конструкции по сравнению как с прототипом, так и другими известными конструкциями является ее простота и высокая технологичность, а также высокая степень герметизации с одновременным обеспечением снижения габаритов и веса.

Использование: двигателестроение, в частности топливо-впрыскивающая аппаратура двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: электромагнитная форсунка содержит внешний кожух, катушку, размещенную на сердечнике, выполненном в виде цилиндра с внутренней ступенчатой расточкой. В расточке размещен полый якорь, жестко соединенный с запорным элементом, взаимодействующим с седлом, и упор. В полости якоря размещен упругий элемент, поджимающий запорный элемент к седлу. Второй конец упругого элемента поджат упором. На торце упора, входящем в полость якоря, выполнен направляющий бурт. Ширина направляющего бурта на упоре выбрана так, что угловое смещение оси якоря относительно оси форсунки достаточно для плотного прилегания запорного элемента к седлу. 1 ил.

Электромагнитная форсунка, содержащая внешний кожух, запорный элемент, седло, упор, сердечник, выполненный в виде цилиндра с внутренней ступенчатой расточкой, полый якорь, размещенный во внутренней ступени полой расточки и жестко связанный с запорным элементом, взаимодействующим с седлом, упругий элемент, размещенный в полости якоря с возможностью поджатия одним своим концом запорного элемента к седлу, а другой конец упругого элемента поджат к упору, отличающаяся тем, что на торце упора, размещенном в полом якоре, выполнен направляющий бурт, причем якорь размещен с возможностью углового смещения своей оси относительно оси форсунки, а ширина направляющего бурта выполнена с возможностью герметичного прилегания запорного элемента к седлу.