ТОПЛИВОВПРЫСКИВАЮЩАЯ ФОРСУНКА ДЛЯ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДВС Российский патент 1999 года по МПК F02M45/08 F02M61/20 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для систем питания двигателей внутреннего сгорания.

Известна топливная форсунка для ДВС (патент ФРГ DЕ 3839812 A1), содержащая иглу распылителя, находящуюся под постоянным воздействием запорной пружины, и силовой датчик, который воздействует на иглу как только и пока она превышает предварительный ход, при этом дополнительный ход иглы регулируется ограничителем хода. Наличие двух уровней регулирующего воздействия на иглу распылителя позволяет реализовать т.н. ступенчатый впрыск. Такой процесс впрыскивания позволяет рационально распределить количество топлива, подаваемого в цилиндр в начале процесса впрыскивания, за счет чего уменьшаются жесткость работы двигателя, удельный расход топлива и токсичность отработавших газов. Так как двухступенчатый впрыск требует обеспечения высокой точности предварительного и дополнительного хода (для обеспечения идентичности форсунок в комплекте), в известной конструкции применен регулируемый ограничитель дополнительного хода иглы, требующий герметизированного выхода и надежной контровки. Таким образом, известная форсунка имеет сложную конструкцию и большую трудоемкость регулировочных операций и малопригодна для массового производства.

Целью изобретения является уменьшение жесткости работы двигателя внутреннего сгорания, уменьшение удельного расхода топлива, повышение технологичности конструкции форсунки, упрощение регулировочных операций. Достигается поставленная цель тем, что дополнительный регулирующий элемент выполнен в виде гидравлического поршня, расположенного в направляющем корпусе, причем торец гидравлического поршня, обращенный от иглы распылителя, нагружен давлением топлива, а другим торцем гидравлический поршень через штангу, расположенную в корпусе возвратной пружины, взаимодействует во время дополнительного хода с иглой распылителя, торец которой (иглы) расположен в одной плоскости с торцем корпуса распылителя, причем величины предварительного и дополнительного хода иглы распылителя связаны с размерами деталей форсунки соотношениями
h_п = L_к-L_ш,
где L_к - длина корпуса запорной пружины;
L_ш - длина штанги;
h_п - величина предварительного хода иглы распылителя;
h_д = L_г-L_п,
где L_г - длина корпуса гидравлического поршня
L_п - длина гидравлического поршня;
h_д - величина дополнительного хода иглы распылителя.

Целесообразно в некоторых случаях корпус гидравлического поршня выполнять за одно целое с корпусом форсунки, при этом гидравлический поршень определяется следующим соотношением:
h_д = L_р-L_п,
где h_д - величина дополнительного хода иглы распылителя;
L_р - глубина расточки под гидравлический поршень;
L_п - длина гидравлического поршня.

Использование настоящего изобретения позволит отказаться от специальной регулировки предварительного и дополнительного хода (и регулирующих элементов). Особенности конструкции заявляемого устройства позволяют обеспечить предварительный и дополнительный ход технологически, например совместной обработкой элементов, соотношение размеров которых определяют величину предварительного и дополнительного хода иглы распылителя, что дает большие преимущества в массовом производстве и дальнейшем обслуживании. Таким образом, упрощение конструкции и технологии изготовления заявляемого устройства позволит уменьшить себестоимость производства, использование совместной обработки элементов конструкции - уменьшить разброс параметров топливоподачи между форсунками.

В дальнейшем конструкция заявляемого устройства поясняется подробным описанием и чертежами:
Фиг. 1 - форсунка по п. 1 (продольный разрез) согласно изобретению,
Фиг. 2 - форсунка по п. 1 (фрагмент продольного разреза) согласно изобретению,
Фиг. 3 - форсунка по п. 2 (фрагмент продольного разреза) согласно изобретению.

Форсунка по фиг. 1 содержит корпус распылителя 1, в котором расположена подвижная игла распылителя 2, причем торец 3 иглы распылителя 2 выполнен в одной плоскости с торцем 4 корпуса распылителя 1. Корпус распылителя 1 соединен с корпусом форсунки 5 при помощи гайки распылителя 6. Внутри гайки распылителя последовательно расположены корпус запорной пружины 7 и втулка гидравлического поршня 8, которая служит направляющей гидравлического поршня 9. В полости 10 корпуса запорной пружины 7 расположены соосно штанга 11 и запорная пружина 12. Запорная пружина 12 упирается в торец полости 10 корпуса запорной пружины 7 через регулировочные шайбы 13. Для подвода топлива служат нагнетательный штуцер 14, центральный нагнетательный канал 15 в корпусе форсунки, наклонный канал 16 в корпусе форсунки 5, канал 17 во втулке гидравлического поршня 8, канал 18 в корпусе запорной пружины 7 и канал 19 в корпусе распылителя 1. Для слива просочившегося топлива из полости 10 корпуса запорной пружины 7 служат канал 20 в корпусе запорной пружины 7, канал 21 во втулке гидравлического поршня 8, канал 22 в корпусе форсунки 5 и далее сливной штуцер 23, герметично закрепленный в корпусе форсунки 5.

Работает устройство следующим образом.

В отсутствии нагнетания топлива игла распылителя 2 находится в крайнем нижнем положении (фиг. 2) под действием усилия запорной пружины 12. Это усилие передается через штангу 11, прикладывается к торцу 3 иглы распылителя 2. При повышении давления в нагнетательном канале 15 на гидравлический поршень 9 действует усилие, равное произведению давления топлива на площадь поперечного сечения гидравлического поршня 9. Под действием этого усилия гидравлический поршень 9 смещается в крайнее нижнее (фиг. 2) положение до упора торцем 24 в торец 25 корпуса возвратной пружины 7. В процессе нагнетания топливо из нагнетательного топливопровода источника давления через нагнетательный штуцер 14 и далее каналы 15, 16, 17, 18 и 19 подводится в подыгольное пространство и к торцу 27 гидравлического поршня 9. Пока давление топлива не достигнет величины P_но (давление начала подъема иглы, определяемое усилием затяжки запорной пружины 12), между торцем 26 штанги 11 и торцем 24 гидравлического поршня 9 существует зазор, равный предварительному ходу иглы. Когда давление топлива достигнет величины P_но, т.е. усилие подъема иглы распылителя превысит усилие преднатяга запорной пружины, игла распылителя начнет перемещаться вверх (по фиг. 2), сжимая запорную пружину 12 и перемещая штангу 11. Когда игла распылителя 2 переместится на величину предварительного хода, т. е. торец 26 штанги 11 упрется в торец 24 гидравлического поршня 9, на торец 3 иглы распылителя начнет действовать помимо усилия запорной пружины еще и усилие давления топлива на гидравлический поршень. Величина предварительного хода иглы распылителя определяется соотношением размеров штанги 11 и корпуса возвратной пружины 7 и задается технологически. Поднятие иглы распылителя 2 при этом временно прекратится до тех пор, пока усилие поднятия иглы распылителя не превысит суммы усилий запорной пружины 12 и давления топлива на гидравлический поршень 9. С этого момента начнется дополнительный ход иглы распылителя 2, который продолжится до упора торца 27 гидравлического поршня 9 в торец 28 корпуса форсунки 5. Величина дополнительного хода иглы распылителя определяется соотношением размеров втулки гидравлического поршня 8 и гидравлического поршня 9 и задается технологически (например, совместной обработкой этих деталей). Таким образом, при завершении иглой распылителя предварительного хода имеет место выстой иглы распылителя, чем и обусловливается "ступенька" в процессе впрыскивания. При завершении процесса нагнетания давление топлива уменьшается до величины, при которой подъемное усилие иглы распылителя становится меньше суммы усилий запорной пружины 12 и давления топлива на гидравлический поршень 9, и игла распылителя начинает перемещаться в крайнее нижнее положение (по фиг. 2). При следующем импульсе давления цикл работы устройства повторяется.

Форсунка по фиг. 3 работает аналогичным образом, с тем отличием, что направляющая движения гидравлического поршня 9 расположена в корпусе форсунки 5, перемещение гидравлического поршня ограничено торцем 25 корпуса запорной пружины 7 (крайнее нижнее положение по фиг. 2) и дном 29 расточки в корпусе форсунки 5 (крайнее верхнее положение по фиг. 2).

Заявляемое устройство обладает особыми преимуществами в массовом производстве. Величина хода иглы определяется разностью размеров элементов устройства (корпуса запорной пружины 7 и штанги 11 для предварительного хода втулки гидравлического поршня 8 и гидравлического поршня 9 для дополнительного хода). Это позволяет использовать метод совместной обработки для получения с высокой точностью разности соответствующих размеров, не назначая жестких допусков на их абсолютную величину. Такой метод обработки позволяет избежать дорогих и трудоемких измерительных операций и не требует регулировки предварительного и дополнительного хода.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для систем питания двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет уменьшить жесткость работы двигателя внутреннего сгорания, уменьшить удельный расход топлива, повысить технологичность конструкции форсунки. Топливовпрыскивающая форсунка содержит иглу распылителя 2, нагруженную запорной пружиной 12, дополнительный регулирующий элемент, выполненный в виде гидравлического поршня 9, размещенного в направляющем корпусе 8 и воздействующего через штангу 11 на иглу распылителя как только и пока она превышает заданную величину предварительного хода h_п. Торец иглы распылителя выполняется в одной плоскости с торцем корпуса распылителя 1. Величины предварительного h_п и дополнительного h_д хода иглы распылителя определяются соотношением размеров деталей форсунки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Топливовпрыскивающая форсунка для системы питания ДВС, содержащая иглу распылителя, которая (игла) служит для регулирования впрыскивающего поперечного сечения в зависимости от хода иглы, игла распылителя нагружена давлением топлива в направлении открытия и усилием запорной пружины в обратном направлении, также форсунка содержит дополнительный регулирующий элемент, который воздействует на иглу распылителя в направлении, обратном ее открытию, как только и пока ход иглы распылителя превышает заданную величину предварительного хода, отличающаяся тем, что дополнительный регулирующий элемент выполнен в виде гидравлического поршня, расположенного в направляющем корпусе, причем торец гидравлического поршня, обращенный от иглы распылителя, нагружен давлением топлива, а другим торцом гидравлический поршень через штангу, расположенную в корпусе возвратной пружины, взаимодействует во время дополнительного хода с иглой распылителя, торец которой (иглы) расположен в одной плоскости с торцом корпуса распылителя, причем величины предварительного и дополнительного хода иглы распылителя связаны с размерами деталей форсунки следующими соотношениями:
h_п = L_к - L_ш,
где L_к - длина корпуса запорной пружины;
L_ш - длина штанги;
h_п - величина предварительного хода иглы распылителя
h_д = L_г - L_п,
где L_г - длина корпуса гидравлического поршня;
L_п - длина гидравлического поршня;
h_д - величина дополнительного хода иглы распылителя. 2. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что корпус гидравлического поршня выполнен за одно целое с корпусом форсунки и гидравлический поршень перемещается в глухой расточке, глубина которой определяется следующим соотношением:
h_д = L_p - L_п,
где h_д - величина дополнительного хода иглы распылителя;
L_p - глубина расточки под гидравлический поршень;
L_п - длина гидравлического поршня.