ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА Российский патент 1999 года по МПК F02M51/06 

Изобретение относится к области топливной аппаратуры 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 (заявка ЕПВ N 02 3464 2, F 02 M 61/18, публ. 02.09.87 г.).

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 осуществляется посредством направляющей шайбы, жестко соединенной, например, сваркой, с элементами корпуса (пат. США N 4423842, МКИ F 02 M 51/06, НКИ 239 - 585, публ. 03.01.84 г. пат. США N 4646974, МКИ F 02 M 51/06, НКИ 239 - 585, публ. 03.03.87 г. ). 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 (пат. США N 4699323, F 02 M 51/06, НКИ 239-585, публ. 03.10.87 г. ).

Недостатком данной конструкции является то, что затруднено обеспечение соосности четырех деталей: якоря, двух расточек в магнитопроводе, направляющей шайбы и седла. Кроме того, конструкция требует дополнительной прижимающей шайбу пружины, что приводит к увеличению габаритов и усложнению конструкции.

Известна также электромагнитная форсунка, которая содержит внешний кожух, рабочую 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 (патент Великобритании N 2057193, МКИ H 01 F 7/16, F 02 M 51/06, публ. 25.03.81 г.).

В данной конструкции якорь фиксируется по направляющей втулке на длине, примерно равной длине якоря, что не дает возможности углового смещения якоря относительно оси форсунки для плотного прижатия клапана к седлу и обеспечения герметичности. Кроме того, введение специальной направляющей втулки усложняет конструкцию, увеличивает габариты и вес форсунки.

Ближайшим аналогом заявляемой форсунки является электромагнитная форсунка для подачи топлива, которая содержит внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, сердечник, выполненный в виде цилиндра с внутренней ступенчатой расточкой, полый якорь, размещенный во внутренней ступени полого сердечника 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, на торце которого, размещенного в полом якоре, выполнен направляющий бурт, при этом якорь размещен с возможностью углового смещения своей оси относительно оси форсунки, а ширина направляющего бурта выполнена с возможностью герметичного прилегания запорного элемента к седлу (пат. РФ N 2080474, М.кл. 6 F 02 M 51/06, публ. 27.05.97 г.).

К недостаткам указанной форсунки относится технологическая сложность выполнения размеров направляющего бурта, повышенное усилие трения и низкая износостойкость направляющего бурта, снижающая ресурс форсунки.

Заявляемое изобретение решает задачу упрощения конструкции и повышения технологичности с одновременным повышением ресурса топливных форсунок путем выполнения направляющей втулки в виде отдельного элемента из антифрикционного износостойкого материала. При этом улучшается динамика форсунки и уменьшается потребная мощность за счет снижения усилия трения при перемещении якоря.

Это достигается тем, что в электромагнитной топливной форсунке, содержащей внешний кожух, катушку, 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 запорного элемента к седлу, согласно изобретению в полости якоря установлена направляющая втулка из антифрикционного износостойкого материала, например, полиимида или бронзы.

Для обеспечения недохода (Δh) конец упора аксиально продлен в полость якоря и выполнен ступенчатым, а направляющая втулка охватывает ступень упора с меньшим диаметром и поджата к уступу упора концом упругого элемента.

Расстояние между концом упора и внутренним торцем якоря равно величине рабочего воздушного зазора σ = h-Δh.
В ступенчатой расточке сердечника размещена кольцевая регулировочная втулка, обеспечивающая заданный рабочий ход якоря.

Якорь может быть снабжен дополнительной направляющей втулкой, охватывающей наружную поверхность якоря.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является простота конструкции и высокая технологичность, достигаемые выполнением направляющей втулки в виде отдельного элемента и ее размещением между уступом упора и концом упругого элемента, а также увеличение ресурса за счет введения в конструкцию направляющей втулки с высокой износостойкостью, а хорошие антифрикционные свойства втулки позволяют двести до минимума потери на трение, повысить динамические свойства и экономичность форсунки.

На фиг.1 представлена электромагнитная топливная форсунка, общий вид; на фиг.2 - то же, с дополнительной направляющей втулкой.

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 жестко соединен с запорным элементом 4.

В полости якоря 3 размещен упругий элемент 5, например, цилиндрическая пружина сжатия, поджимающий запорный элемент 4 к седлу 6, размещенному в присоединительном штуцере 7.

В сердечнике 2 размещен упор 8, конец которого выполнен с уступом 9 и размещен в полости якоря. Между якорем и упором расположена направляющая втулка 10, например, из полиимида или бронзы, охватывающая упор в зоне с меньшим диаметром и поджимаемая к уступу 9 упора упругим элементом 5. Расстояние от конца упора до внутреннего торца полости якоря равно величине рабочего воздушного зазора σ . Заданный рабочий ход якоря σ обеспечивается установкой регулировочной втулки 11, размещенной в расточке сердечника и задающей аксиальное положение седла 6, а регулировочные прокладки 12 обеспечивают заданный недоход якоря Δh.
На сердечнике в зоне рабочего воздушного зазора выполнена кольцевая проточка 13, которая выполняет роль немагнитной вставки.

В сердечнике 2 и регулировочной втулке 11 выполнены соосные радиальные отверстия 14 и 15 для прохождения топлива. Отверстия 15 защищены фильтром 16.

При больших величинах хода якоря форсунка может быть снабжена дополнительной направляющей втулкой 17, расположенной на противоположном конце якоря относительно расположения направляющей втулки 10.

Втулка 17 охватывает наружную поверхность якоря и может быть размещена, например, в кольцевой расточке регулировочной втулки 11.

Один конец сердечника 2 жестко соединен с присоединительным штуцером 7, например, вальцовкой, на второй конец надет диск 18 из магнитомягкого материала, через отверстия которого проходят выводы 19 катушки.

Внешний кожух 20 из магнитомягкого материала охватывает катушку 1, диск 18 и фланец 21 сердечника. Крепление кожуха осуществляют, например, вальцовкой.

Электромагнитная топливная форсунка работает следующим образом.

При отсутствии напряжения в катушке запорный элемент 4 поджат пружиной 5 к седлу 6. При подаче электрического сигнала в катушку соленоид возбуждается и якорь 3 с запорным элементом 4, преодолевая сопротивление пружины 5 и давление топлива, подтягивается к уступу сердечника 2 с недоходом Δh.
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 является ее простота и высокая технологичность, обеспечиваемая выполнением направляющей втулки в виде отдельного элемента, антифрикционные свойства которой за счет уменьшения усилия трения улучшают динамику форсунки, а износостойкость - повышает ресурс.

Изобретение относится к топливной аппаратуре ДВС. Форсунка содержит внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, сердечник, выполненный в виде цилиндра с внутренней ступенчатой расточкой, полый якорь, размещенный в расточке сердечника и жестко соединенный с запорным элементом, взаимодействующим с седлом, упругий элемент, размещенный в полости якоря с возможностью поджатия запорного элемента к седлу. В конструкцию форсунки введена направляющая втулка из антифрикционного и износостойкого материала, размещенная в полости якоря. При этом упор выполнен с уступом и аксиально продлен в полость якоря, направляющая втулка размещена между упором и якорем и поджата к уступу якоря упругим элементом. Изобретение позволяет упростить форсунку, повысить ее технологичность, улучшить динамику и увеличить ресурс. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электромагнитная топливная форсунка, содержащая внешний кожух, катушку, 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 запорного элемента к седлу, отличающаяся тем, что в полости якоря установлена направляющая втулка из антифрикционного износостойкого материала. 2. Электромагнитная топливная форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что конец упора выполнен ступенчатым и аксиально продлен в полость якоря, а направляющая втулка охватывает упор и поджата к его уступу упругим элементом. 3. Электромагнитная топливная форсунка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что якорь снабжен дополнительной направляющей втулкой, охватывающей наружную поверхность якоря. 4. Электромагнитная топливная форсунка по пп. 1, 2 или 3, отличающаяся тем, что расстояние между концом упора и внутренней торцевой поверхностью якоря равно величине рабочего воздушного зазора. 5. Электромагнитная топливная форсунка по пп. 1 - 3 или 4, отличающаяся тем, что в ступенчатой расточке сердечника размещена кольцевая регулировочная втулка для обеспечения заданного рабочего хода.