ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ФОРСУНКА Российский патент 1998 года по МПК F02M51/06 F02M51/08 

Изобретение относится к области топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания, в частности к форсункам с электромагнитным управлением.

Известна электромагнитная форсунка, которая содержит внешний кожух, катушку с сердечником в виде ферромагнитного полого цилиндра, клапан, соединенный с полым якорем из ферромагнитного 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 (см. патент Великобритании N 2057193, кл. 6 F 02 M 51/06, публ. 25.03.81 г.).

В данной конструкции якорь фиксируется по направляющей втулке на значительной длине якоря, что не дает возможности углового смещения якоря относительно продольной оси форсунки для плотного прижатия клапана к седлу и обеспечения герметичности. В этом случае требуется высокая степень взаимной перпендикулярности уплотняющих поверхностей седла и клапанного элемента. Кроме того, введение специальной направляющей втулки значительной длины усложняет конструкцию, увеличивает габариты и вес форсунки.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является топливная форсунка с электромагнитным управлением, включающая полое цилиндрическое тело на магнитомягкого материала, соединенный с телом трубчатый сердечник, также выполненный из магнитомягкого материала, немагнитную вставку, размещенную на конце сердечника, с меньшим диаметром, обращенным к седлу, обмотку, расположенную вокруг сердечника, причем полое цилиндрическое тело имеет кольцевой фланец, проходящий вовнутрь и снабженный отверстием, в котором расположен плоский клапанный элемент из магнитомягкого материала, поджатый к седлу возвратной пружиной. Немагнитная вставка установлена на уступе сердечника меньшего диаметра, обращенного к клапанному элементу, и имеет внутренний кольцевой фланец, примыкающий к торцу сердечника и ограничивающий аксиальное перемещение клапанного элемента (заявка РСТ N 88/04727, м. кл. 6 F 02 M 51/03, публ. 30.06.88 г.).

К недостаткам этой конструкции относится расположение направляющего отверстия немагнитной вставки вблизи от места контактирования клапанного элемента с седлом, что при малом радиальном (кольцевом) зазоре между клапанным элементом и направляющим отверстием ограничивает угловую подвижность клапанного элемента, что может привести к негерметичности соединения даже при незначительной непараллельности рабочих поверхностей седла и клапанного элемента, а в случае увеличенного радиального (кольцевого) зазора может привести к заклиниванию клапанного элемента и нарушению работоспособности конструкции, т. е. требуется строгая параллельность рабочего торца клапанного элемента торцу седла, которую трудно обеспечить, так как немагнитная вставка зафиксирована на сердечнике и положение рабочего торца клапанного элемента определяется направляющим отверстием немагнитной вставки, а положение рабочей торцевой поверхности седла определяется его положением в корпусе (полом цилиндрическом теле).

Кроме того, для обеспечения оптимальных весогабаритных характеристик форсунки ограничительный фланец на немагнитной вставке должен быть тонким, в пределах 0,05 - 0,1 мм, что в данной конструкции почти невозможно обеспечить технологически.

Предлагаемая конструкция электромагнитной форсунки решает задачу повышения технологичности ее изготовления и надежности работы.

Заявляемая форсунка содержит полое цилиндрическое тело из магнитомягкого материала, расположенный в теле трубчатый сердечник, который также выполнен из магнитомягкого материала, и соединен с полым цилиндрическим телом, образуя часть магнитопровода. Вокруг сердечника в полом цилиндрическом теле расположена обмотка. Вокруг конца сердечника, обращенного к седлу и выполненного с меньшим диаметром, размещена немагнитная вставка. Клапанный элемент поджат к седлу возвратной пружиной.

Заявляемая конструкция отличается тем, что немагнитная вставка снабжена внутренним направляющим элементом, взаимодействующим с якорем, один конец которого жестко соединен с клапанным элементом со сферической рабочей поверхностью. При этом направляющий элемент аксиально удален от клапанного элемента и размещен в зоне противоположного конца якоря.

Немагнитная вставка зафиксирована (приварена) на корпусе клапана в отличие от известной конструкции, где позиционирование осуществляется по торцу сердечника. Такая фиксация немагнитной вставки облегчает обеспечение соосности клапанного элемента и седла, которое размещено в том же корпусе. При этом между сердечником и немагнитной вставкой расположено уплотнительное кольцо, что позволяет уменьшить количество уплотняемых стыков по сравнению с прототипом. Корпус клапана жестко соединен с полым цилиндрическим телом.

Внутренний направляющий элемент немагнитной вставки может быть выполнен либо в виде сплошного кольцевого ребра, либо в виде отдельных выступов.

Конструкция отличается еще и тем, что к торцу сердечника, обращенного к клапанному элементу, возвратной пружиной поджата немагнитная шайба, ограничивающая аксиальное перемещение якоря к сердечнику. Шайба выполнена с кольцевым буртиком вокруг отверстия, на котором фиксируется возвратная пружина.

На чертеже изображена предлагаемая электромагнитная форсунка.

Электромагнитная форсунка содержит полое цилиндрическое тело 1 из магнитомягкого материала, и полый сердечник 2 из магнитомягкого материала, размещенный внутри полого тела и соединенный с ним, которые вместе образуют часть магнитопровода. На сердечнике 2 внутри полого тела размещена обмотка 3. Полое цилиндрическое тело жестко соединено (например вальцовкой) с корпусом клапана 4, выполненным из магнитомягкого материала, в котором последовательно размещены упругий элемент 5, втулка 6 с седлом 7, уплотнительное кольцо 8, резьбовая втулка 9. Между торцем резьбовой втулки 9 и седлом (внутренним уступом втулки 6) размещена пластина 10 с дозирующим отверстием 11. Резьбовая втулка 9, размещенная в резьбовом отверстии корпуса клапана 4, определяет аксиальное положение седла, а упругий элемент 5 поджимает седло к резьбовой втулке 9. На корпусе закреплена и полая цилиндрическая немагнитная вставка 12, конец которой расположен на меньшем диаметре сердечника, обращенного к седлу. Между немагнитной вставкой 12 и сердечником размещено уплотнительное кольцо 13. На внутренней поверхности немагнитной вставки 12 расположен направляющий элемент 14, который может быть выполнен либо в виде кольцевого ребра, либо в виде отдельных выступов.

Внутри корпуса клапана 4 и немагнитной вставки 12 размещен выполненный из магнитомягкого материала якорь 15, жестко соединенный с клапанным элементом 16, рабочая поверхность которого выполнена сферической. Внутри якоря размещена возвратная пружина 17, поджимающая одним концом клапанный элемент к седлу 7, а другим немагнитную шайбу 18 к торцу сердечника. На одном из торцев немагнитной шайбы вокруг отверстия выполнен буртик 19 для радиальной фиксации возвратной пружины 17.

Направляющий элемент 14 немагнитной вставки 12 контактирует с внешней цилиндрической поверхностью на конце якоря, удаленном от клапанного элемента.

В якоре выполнены отверстия 20 для прохода топлива. На корпусе клапана размещен монтажный уплотнитель 21. Между торцем якоря и немагнитной шайбой образован воздушный рабочий зазор δ.

Электромагнитная форсунка работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на обмотку 3 по магнитопроводу, образованному сердечником 2, полым цилиндрическим телом 1, корпусом клапана 4 и якорем 15, и рабочему воздушному зазору δ проходит магнитный поток, который, преодолевая усилие возвратной пружины 17, перемещает якорь к сердечнику 2, отрывая клапанный элемент от отверстия седла 7, обеспечивая тем самым проход топлива.

При отключении питающего напряжения возвратная пружина поджимает клапанный элемент к седлу, перекрывая проход топлива.

Преимуществом заявляемой конструкции является выполнение направляющего элемента немагнитной вставки в виде узкого кольцевого ребра или отдельных выступов, контактирующих с якорем на удалении от клапанного элемента, что обеспечивает угловое смещение сферического клапанного элемента и плотное прилегание его к седлу, что повышает надежность герметичности форсунки и снижает требования к точности выполнения деталей.

Фиксация немагнитной вставки в корпусе клапана, в котором установлено седло, облегчает обеспечение соосности клапанного элемента и седла, что упрощает технологию изготовления и повышает надежность работы. Размещение уплотнительного кольца между немагнитной вставкой и сердечником уменьшает количество уплотняемых стыков. Выполнение немагнитной шайбы, ограничивающей продольное перемещение якоря к сердечнику, в виде отдельной детали упрощает технологию ее изготовления, т.к. позволяет получать ее штамповкой из листа любой заданной толщины с высокой точностью, а также улучшает весогабаритные характеристики форсунки. Буртик на торце шайбы обеспечивает радиальное положение возвратной пружины, что положительно влияет на надежность работы форсунки.

Форсунка содержит полое цилиндрическое тело, соединенный с ним сердечник, обмотку, немагнитную вставку и клапанный элемент, поджатый возвратной пружиной к седлу. На немагнитной вставке выполнен направляющий элемент в виде внутреннего кольцевого ребра или отдельных выступов, который взаимодействует с якорем, жестко соединенным с клапанным элементом, в зоне конца якоря, удаленного от клапанного элемента. Немагнитная вставка жестко соединена с корпусом клапана, который в свою очередь соединен с полым цилиндрическим телом, а между немагнитной вставкой и сердечником расположено уплотнительное кольцо. Форсунка снабжена немагнитной шайбой, примыкающей к сердечнику и ограничивающей перемещение якоря к сердечнику. На шайбе вокруг отверстия выполнен буртик, фиксирующий радиальное положение возвратной пружины, которая поджимает шайбу к торцу сердечника. В предлагаемой форсунке повышается герметичность и снижаются требования к точности выполнения деталей. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электромагнитная форсунка, содержащая полое цилиндрическое тело из магнитомягкого материала и соединенный с ним трубчатый сердечник, выполненный также из магнитомягкого материала, обмотку, размещенную вокруг сердечника, немагнитную вставку, расположенную на конце сердечника, обращенного к седлу, и клапанный элемент, поджатый к седлу возвратной пружиной, отличающаяся тем, что немагнитная вставка выполнена с внутренним направляющим элементом, взаимодействующим с полым якорем, жестко соединенным с клапанным элементом, причем направляющий элемент размещен в зоне конца якоря, удаленного от клапанного элемента. 2. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что немагнитная вставка жестко соединена с корпусом клапана, соединенным с полым цилиндрическим телом, а между сердечником и немагнитной вставкой расположено уплотнительное кольцо. 3. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что внутренний направляющий элемент немагнитной вставки выполнен в виде сплошного кольцевого ребра. 4. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что внутренний направляющий элемент выполнен в виде отдельных выступов. 5. Форсунка по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что она снабжена немагнитной шайбой, ограничивающей аксиальное перемещение якоря к сердечнику и поджатой к торцу сердечника, обращенному к седлу. 6. Форсунка по п.5, отличающаяся тем, что на торце немагнитной шайбы, обращенном к седлу, вокруг отверстия выполнен буртик, фиксирующий возвратную пружину в радиальном направлении. 7. Форсунка по п.5, отличающаяся тем, что немагнитная шайба поджата к торцу сердечника возвратной пружиной.