КЛАПАН ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА Российский патент 2000 года по МПК F02M51/06 F02M61/16 

Изобретение касается клапана для впрыска топлива согласно ограничительной части основного пункта формулы изобретения. Уже известен клапан для впрыска топлива (патент ФРГ DE 4026721 A1), в котором после закрытия клапана для впрыска топлива в так называемом "мертвом" пространстве между запорным элементом клапана, поверхностью седла клапана и распыляющим перфорированным диском остается незначительное количество топлива, из которого, как правило, испаряются компоненты, кипящие только при низких температурах, в то время как компоненты топлива, кипящие при более высоких температурах, остаются, и из-за этого во время эксплуатации клапана для распыления топлива после ряда циклов работы и отключения двигателя внутреннего сгорания образуются нежелательные отложения в области по меньшей мере одного распыляющего отверстия, вследствие чего распыляемое количество топлива нежелательным образом уменьшается, а подводимая к двигателю внутреннего сгорания топливовоздушная смесь слишком обедняется. Вследствие этого ухудшаются рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания. Поэтому из другого клапана для распыления топлива (патент ФРГ DE 3927390 A1) уже известно расположение на распыляющем конце клапана для распыления топлива защитного колпачка и выполнение на защитном колпачке, в непосредственной близости от по меньшей мере одного распыляющего отверстия, по меньшей мере одного отверстия, оказывающего капиллярное воздействие на топливо, выходящее из по меньшей мере одного распыляющего отверстия, благодаря чему после закрытия клапана для впрыска топлива имеющееся в по меньшей мере одном распыляющем отверстии топливо втягивается в по меньшей мере одно отверстие и за счет испарения отложения остается лишь в по меньшей мере одном отверстии.

Клапан для впрыска топлива согласно изобретению с отличительными признаками основного пункта формулы изобретения имеет, по сравнению с вышеизложенным, преимущество, заключающееся в том, что и в случае размещения распыляющего перфорированного диска в продольном отверстии корпуса клапана исключается образование отложений в по меньшей мере одном распыляющем отверстии и тем самым нежелательное обеднение топливовоздушной смеси.

С помощью признаков, указанных в подпунктах, возможны предпочтительные усовершенствования и улучшения клапана для впрыска топлива, описанного в основном пункте формулы изобретения.

Особенно предпочтительно, если между распыляющим перфорированным диском и разделяющим диском располагается капиллярный диск, в котором выполнено по меньшей мере одно отверстие, за счет чего контур отверстия изготавливается более просто, а объем отверстия можно ограничить до необходимого размера.

На чертежах упрощенно показан пример выполнения изобретения, который ниже описывается более подробно. На фиг. 1 схематически показан пример выполнения клапана согласно изобретению для распыления топлива в частичном изображении, на фиг. 2 - вид сверху на капиллярный диск.

На фиг. 1 показан пример выполнения уже известного клапана для распыления топлива для устройства для распыления топлива в двигателях внутреннего сгорания, работающего со сжатием смеси и принудительным зажиганием, выполненный в качестве первого примера выполнения согласно изобретению. Клапан для распыления топлива имеет трубчатый корпус 1, в котором концентрично к продольной оси 2 клапана выполнено продольное отверстие 3. В продольном отверстии 3 расположена, например, трубчатая игла 5 клапана, соединенная на своем нижнем по ходу потока конце 6 со сферическим запорным элементом 7, по периметру которого выполнено, например, пять круговых лысок 8.

Работа клапана для впрыска топлива осуществляется известным образом, например, электромагнитно. Для осевого перемещения иглы 5 клапана и тем самым открывания против силы действия не показанной на чертеже возвратной пружины или закрывания клапана для распыления топлива служит электромагнитный контур с не показанной на чертеже магнитной катушкой, якорем и сердечником. Якорь соединен с концом иглы 5 клапана со стороны, противоположной запорному элементу 7 клапана, и направлен к сердечнику. Для направления запорного элемента 7 клапана во время осевого перемещения служит направляющее отверстие 15 корпуса 16 седла клапана. Цилиндрический корпус 16 седла клапана вдвигается в продольное отверстие 3, проходящее концентрично к продольной оси 2 клапана на конце корпуса 1 клапана со стороны распыления. Периметр корпуса 16 седла клапана имеет незначительно меньший диаметр, чем у продольного отверстия 3 корпуса 1 клапана. К нижней торцевой стороне 17 корпуса 16 седла клапана, противолежащей запорному элементу 7 клапана, примыкает верхней торцевой стороной 19 донный элемент 20 распыляющего перфорированного диска 21, выполненного чашеобразно, и жестко соединен концентрично с ним. В центральной зоне 24 донный элемент 20 распыляющего перфорированного диска 21 имеет по меньшей мере одно распыляющее отверстие 25, например, четыре полученных электроэррозионной обработкой или штамповкой распыляющих отверстия 25.

К донному элементу 20 чашеобразного распыляющего перфорированного диска 21 примыкает по периферии крепежный край 26, направленный по оси в сторону, противоположную корпусу 16 седла клапана, и конически отогнутый наружу, в сторону его конца 27. Так как диаметр корпуса 16 седла клапана по периферии меньше, чем диаметр продольного отверстия 3 корпуса 1 клапана, между продольным отверстием 3 и слегка конически отогнутым наружу крепежным краем 26 распыляющего перфорированного диска 21 получается радиальное сжатие.

Глубина подачи элемента седла клапана, состоящего из корпуса 16 седла клапана и чашеобразного распыляющего перфорированного диска 21, в продольное отверстие 3 определяет осевой ход иглы 5 клапана, поскольку одно из конечных положений иглы 5 клапана при невозбужденной магнитной катушке устанавливается упором запорного элемента 7 клапана к поверхности 29 корпуса 16 седла клапана. Другое конечное положение иглы 5 клапана определяется при возбужденной магнитной катушке, например, упором якоря, связанного с иглой 5 клапана, в сердечник электромагнитного контура. Путь между двумя этими конечными положениями иглы 5 клапана определяет, таким образом, ход.

На своем конце 27 крепежный край 26 распыляющего перфорированного диска 21 герметично и жестко соединен со стенкой продольного отверстия 3. Для этого предусмотрен непрерывный шов 30 между концом 27 крепежного края 26 и стенкой продольного отверстия 3. Вне центральной зоны 24 донный элемент 20 герметично соединен с корпусом 16 седла клапана еще одним непрерывным сварным швом 31.

Сферический запорный элемент 7 клапана взаимодействует с сужающейся в направлении протекания, имеющей форму усеченного конуса поверхностью 29 седла клапана, выполненной в осевом направлении между направляющим отверстием 15 и впускным отверстием 32 на нижней торцевой стороне 17 корпуса 16 седла клапана. Для точного направления запорного элемента 7 клапана и тем самым иглы 5 клапана во время осевого перемещения диаметр направляющего отверстия 15 выполнен таким образом, что сферический запорный элемент 7 клапана выступает с незначительным радиальным расстоянием за своими лысками за направляющее отверстие 15.

Распыляющие отверстия 25, лежащие в центральной зоне 24 распыляющего перфорированного диска 21, перекрываются выпускным отверстием 32. Между запорным элементом 7 клапана, верхней торцевой стороной 19 донного элемента 20 и стенкой поверхности 29 седла клапана, а также выпускным отверстием 32 образуется сборная полость 37, в которую при отведенном от поверхности 29 седла клапана запорном элементе 7 клапана попадает топливо, прежде чем оно будет распределено распыляющими отверстиями 25 и распылено в воздуховсасывающем трубопроводе двигателя внутреннего сгорания. В этой сборной полости 37 остается и после запирания клапана для распыления топлива небольшое количество топлива. Поэтому стремятся как можно сильнее сократить эту образованную сборной полостью так называемую "мертвую" объемную полость для того, чтобы количество топлива, имеющегося там после запирания клапана для распыления топлива, было как можно меньше. Недостатком топлива, содержащегося в сборной полости после запирания клапана для распыления топлива, является то, что после отключения двигателя внутреннего сгорания, вследствие продолжающегося нагрева от машинного отделения, топливо, по меньшей мере, частично испаряется. Однако, как правило, происходит испарение компонентов топлива, испаряющихся при низкой температуре, в то время как компоненты, испаряющиеся при более высоких температурах, остаются и приводят к образованию отложений в распыляющих отверстиях 25. Однако отложения в распыляющих отверстиях 25 приводят к тому, что при постоянном времени открывания клапана для распыления топлива в воздуховсасывающий трубопровод впрыскивается незначительное количество топлива, вследствие чего топливовоздушная смесь обедняется и рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания изменяются неблагоприятным образом.

Вслед за распыляющим перфорированным диском 21 в продольном отверстии 3 корпуса 1 клапана расположен разделительный диск 40, который имеет отверстие 41, проходящее концентрично к продольной оси 2 клапана, диаметр которого больше, чем диаметр выпускного отверстия 32. Разделительный диск 40 имеет также чашеобразную форму и снабжен крепежным краем 42, конусно расширяющимся наружу, направленным в сторону от распыляющего перфорированного диска 21. Крепежный край 42 разделительного диска имеет на своем свободном конце 43 несколько больший диаметр, чем продольное отверстие 3, благодаря чему разделительный диск 40 запрессовывается в продольное отверстие 3, а свободный конец 43 с радиальным прижимом прилегает к стенке продольного отверстия 3. Дополнительно имеется другая возможность закрепления разделительного диска 40 в продольном отверстии 3 таким образом, что свободный конец 43 с помощью сварного шва 44, который выполнен непрерывным или в виде точечных участков, закреплен в продольном отверстии 3. Между дном 45 разделительного диска 40 и донным элементом 20 распыляющего перфорированного диска 21 образуется при этом осевой зазор, параллельный продольной оси 2 клапана, от, приблизительно, 0,5 до 1 мм, вследствие чего между донным элементом 20 и дном 45 разделительного диска образуется выемка 47, имеющая по осевой очень незначительную протяженность, приблизительно, от 0,5 до 1 мм. Если после остановки двигателя внутреннего сгорания топливо начнет испаряться в сборную полость 37 и выходить из сборной полости 37 в распыляющие отверстия 25, то выемка 47 начинает действовать на топливо, имеющееся в распыляющих отверстиях 25, как капилляры и вытягивает это топливо радиально наружу, от распыляющих отверстий 25 в выемку 47. Это образование выемки 47 в виде кольцеобразного зазора между распыляющим профильным диском 21 и разделительным диском 40 представляет первый пример выполнения изобретения.

Второй пример выполнения изобретения показан также на фиг. 1 и 2. В этом втором примере выполнения изобретения в продольное отверстие 3 между распыляющим перфорированным диском 21 и разделительным диском 40 устанавливается капиллярный диск 48, своей нижней стороной примыкающий ко дну 45 разделительного диска 40. Капиллярный диск 48 изготовлен, например, из искусственного материала или резины. На фиг. 2 капиллярный диск 48 показан в виде сверху. В особенности, на фиг. 2 видно, что капиллярный диск 48 снабжен отверстием 49 в виде звезды с отходящими в радиальном направлении в виде лучей прорезями 50. Прорези 50 имеют в окружном направлении одинаковое расстояние друг от друга и открыты в сторону к распыляющим отверстиям 25 и центральному отверстию 41 разделительного диска 40. При этом прорези 50 выполнены по ширине в свету поперечно к продольной оси 2 клапана таким образом, что они сужаются или расширяются к периметру капиллярного диска 48. При этом ширина в свету прорезей 50 в окружном направлении меньше, чем диаметр центрального отверстия 41 разделительного диска 40. За счет расположения капиллярного диска 48 обеспечивается простым и оптимальным образом капиллярный объем между распыляющим перфорированным диском 21 и разделительным диском 40, желаемый для достижения эффекта капилляров.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к клапанам для впрыска топлива в двигателе внутреннего сгорания со сжатием смеси и принудительным зажиганием. Изобретение позволяет исключить образование отложений и тем самым исключить нежелательное обеднение топливовоздушной смеси. Клапан содержит распыляющий перфорированный диск (21), за распыляющим перфорированным диском (21) по ходу потока в продольном отверстии (3) корпуса (1) клапана располагается разделительный диск (40) с незначительным осевым зазором, ограничивающим в осевом направлении выемку (47), которая оказывает на выходящее из распыляющих отверстий (25) топливо капиллярное воздействие наружу в радиальном направлении. За счет установки капиллярного диска (48) между распыляющим перфорированным диском (21) и разделительным диском (40) можно оптимизировать капиллярный эффект через соответствующие контуры в капиллярном диске (48). 9 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Клапан для впрыска топлива для двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус клапана, корпус седла клапана, расположенный в продольном отверстии корпуса клапана, и распыляющий перфорированный диск, расположенный за корпусом седла клапана по ходу потока в продольном отверстии, в котором выполнено по меньшей мере одно распыляющее отверстие, отличающийся тем, что в непосредственной близости от по меньшей мере одного распыляющего отверстия (25) в продольном отверстии (3) расположен разделительный диск (40) с центральным отверстием (41) и между распыляющим перфорированным диском (21) и разделительным диском (40) выполнено по меньшей мере одно отверстие (47, 50), оказывающее капиллярное воздействие в радиальном направлении наружу на топливо, выходящее из по меньшей мере одного распыляющего отверстия (25). 2. Клапан для впрыска топлива по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно отверстие (47, 50) открыто в направлении к центральному отверстию (41) и перекрыто разделительным диском (40) при радиальном протяжении наружу. 3. Клапан для впрыска топлива по п.2, отличающийся тем, что отверстие (47) выполнено кольцеобразным. 4. Клапан для впрыска топлива по п.1, отличающийся тем, что к распыляющему перфорированному отверстию (21) примыкает капиллярный диск (48), а к нему - разделительный диск (40), а в капиллярном диске (48) выполнено по меньшей мере одно отверстие (47, 50), открытое в сторону центрального отверстия (41). 5. Клапан для впрыска топлива по п.4, отличающийся тем, что капиллярный диск (48) выполнен из искусственного материала. 6. Клапан для впрыска топлива по п.4, отличающийся тем, что по меньшей мере одно отверстие (47, 50) выполнено в виде прорезей. 7. Клапан для впрыска топлива по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере одно из отверстий (47, 50) расширяется или сужается в окружном направлении с увеличивающейся радиальной протяженностью. 8. Клапан для впрыска топлива по п.6, отличающийся тем, что ширина в свету по меньшей мере одного из отверстий (47, 50) в окружном направлении мала по отношению к диаметру центрального отверстия (41) разделительного диска (40). 9. Клапан для впрыска топлива по п.4, отличающийся тем, что отверстие (47, 50) имеет форму звезды. 10. Клапан для впрыска топлива по п.1, отличающийся тем, что разделительный диск (40) выполнен чашеобразным.