КЛАПАННАЯ ФОРСУНКА ДЛЯ ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2001 года по МПК F02M51/00 F02M47/02 

Настоящее изобретение относится к клапанной форсунке для впрыскивания топлива под высоким давлением в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы изобретения. Топливо к такой известной из патента США 4972997 клапанной форсунке подается из резервуара высокого давления. Управление впрыскиванием при этом происходит электрогидравлически путем подвода топлива под высоким давлением от соответствующего источника высокого давления в распределительную полость. Благодаря такому управляющему давлению клапанный элемент форсунки удерживается в положении закрытия, поскольку нагруженная управляющим давлением площадь поверхности распределения больше нагруженной площади поверхности на клапанной форсунке. Распределительная полость постоянно соединена с источником высокого давления через первый дроссель, а давление из нее может сбрасываться через второй дроссель, управляемый магнитным клапаном. Как только магнитный клапан откроет второй дроссель, давление из распределительной полости сбрасывается, а давление на нагруженных давлением поверхностях клапанного элемента форсунки становится достаточным для открытия клапанного элемента, благодаря чему может осуществляться также впрыскивание топлива. Когда магнитный клапан снова закроет второй дроссель, то в результате повышения давления в распределительной полости клапанный элемент снова устанавливается в положение закрытия. Магнитный клапан при этом закреплен на корпусе клапанной форсунки коаксиально оси клапанного элемента форсунки и имеет штекерный разъем для подвода электропитания к его электромагниту, и, кроме того, предусмотрена отводящая от электромагнита разгрузочная линия, по которой избыточное количество топлива на втором дросселе может отводиться в разгрузочную полость.

Такие клапанные форсунки управляются электрической схемой таким образом, что подача топлива под высоким давлением в двигатель внутреннего сгорания происходит в требуемый момент времени и в требуемом количестве. Электрическая схема управления при этом расположена в центральной зоне вблизи клапанных форсунок, при этом для каждого цилиндра соответствующего двигателя внутреннего сгорания предусмотрено по одной форсунке. Недостаток такой системы состоит в том, что к отдельным клапанным форсункам необходимо подводить длинные соединительные провода, через которые протекают токи высокой силы и которые создают поля радиопомех. Кроме того, вследствие имеющейся мощности для быстрого открытия и закрытия магнитных клапанов необходимо адекватным образом отводить тепло, выделяющееся в электрической схеме управления, что связано с дополнительными затратами.

Краткое изложение сущности изобретения
Преимущество предлагаемой согласно изобретению клапанной форсунки с признаками отличительной части п. 1 формулы изобретения в сравнении с уровнем техники заключается в том, что электрическая схема управления разделена на первую часть и на несколько вторых частей, каждая из которых предусмотрена непосредственно на клапанной форсунке и управляет подводом тока к электромагнитам. При этом, в частности, предпочтительно согласно п. 2 формулы изобретения те элементы схемы, которые содержат силовые схемные элементы и конденсаторы электрической схемы управления, предусмотреть во второй части схемы. Выделяющееся, в частности, в силовых схемных элементах, конденсаторах, оконечных каскадах и диодах тепло распределяется при этом между отдельными клапанными форсунками и может быть использовано оптимальным образом без дополнительных затрат для управления охлаждающими устройствами. В частности, исключается применение длинных проводов с высокой токовой нагрузкой. Потери мощности в результате перепада напряжения уменьшаются, отсутствуют также находящиеся под высокой нагрузкой штекерные разъемы, поскольку токи высокой силы появляются лишь во второй части схемы и по ней подводятся непосредственно по кратчайшему электрическому пути к магниту. Преимущество коротких проводов заключается также в снижении создающих радиопомехи излучений, которые могут воздействовать, в частности, также и на электрическую схему управления. Первая часть схемы управления при этом ограничена применением лишь предназначенных для обработки сигналов схемных элементов, на которые силовая часть, необходимая для управления магнитным клапаном, уже не оказывает отрицательного обратного влияния.

Описание примера выполнения
На чертеже представлена в продольном разрезе клапанная форсунка для впрыскивания топлива под высоким давлением с интегрированным магнитным клапаном, содержащая дополнительно интегрированную вторую часть схемы согласно изобретению. В корпусе 1 клапанной форсунки расположен запорный клапанный элемент 2 с конической уплотняющей поверхностью 3, прилегающей к коническому седлу 4 клапана, от которого отходят распылительные отверстия 5 для впрыскивания топлива. На клапанный элемент действует пружина 7 сжатия, прижимающая его в направлении закрытия к седлу 4. На промежуточном участке запорного клапанного элемента 2 предусмотрена нагнетательная полость 9, внутри которой на обращенную в сторону распылительного отверстия поверхность 10 в направлении открытия клапанного элемента действует преобладающее в этой полости давление, подводимое в эту нагнетательную полость 9 по подводящему каналу 11 высокого давления. Подводящий канал 11 соединен с не показанным резервуаром высокого давления соединительным элементом 12 высокого давления, установленным в поперечном направлении к продольной оси клапанной форсунки. Коаксиально с пружиной 7 сжатия на запорный клапанный элемент 2 действует толкатель 14, ограничивающий во вкладыше 15 в корпусе.1 клапанной форсунки своей торцевой стороной 17 распределительную полость 18. Последняя имеет со стороны соединительного элемента 12 впускной канал с первым дросселем 19 и отводящий канал к разгрузочной линии 21 со вторым дросселем 20, управляемым клапанным элементом 22 магнитного клапана 23. Магнитный клапан 23 имеет действующую в направлении закрытия пружину 24 и якорь 25 на клапанном элементе, который втягивается электромагнитом 26 магнитного клапана при возбуждении его катушки 27 и тем самым открывает второй дроссель 20. Корпус 29 магнитного клапана крепится с помощью накидной гайки 30 к корпусу 1 клапанной форсунки коаксиально положению толкателя 14 и запорного клапанного элемента 2.

Согласно изобретению на торцевую сторону корпуса 29 магнитного клапана надет кожух 32 одной части схемы, которая, как схематично показано в разрезе, содержит элементы управляющей схемы, образующие соответственно вторую часть этой схемы. Главная часть управляющей схемы, в частности для обработки сигналов, реализована в не показанной первой части электрической схемы управления, в то время как внутри кожуха 32, в частности, содержатся силовые схемные элементы и накопители энергии, образующие вторую часть схемы. Кожух 32 содержит также электрический соединительный элемент 33 для электроснабжения и подачи сигналов от первой части схемы. В заключенной в кожухе 32 внутренней полости 34 размещены упомянутые схемные элементы, и через нее протекает топливо, отводимое через магнитный клапан 23 для разгрузки распределительной полости 18 в разгрузочную линию 21. При этом топливо обтекает электромагнит и далее по ходу его потока обтекает также вторую часть схемы. Для отвода притекающего топлива на кожухе 32 расположен отводящий патрубок 36, соединенный через разгрузочную линию 21 с топливным баком. Таким образом, происходит интенсивное охлаждение электромагнита и второй части схемы.

Кожух 32 выполнен предпочтительно из пластмассы, соответственно изоляционного материала, с дополнительно упругими свойствами, благодаря которым кожух можно по типу пружинной защелки плотно соединять с корпусом 29 магнитного клапана. Тем самым обеспечивается возможность его легкой замены.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к клапанным форсункам для впрыскивания топлива под высоким давлением, в частности для двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является улучшение экономичности за счет снижения затрат энергии в системе управления форсункой и повышение надежности. Сущность изобретения заключается в том, что в клапанной форсунке с магнитным клапаном электрическое управление осуществляется с помощью схемы управления, разделенной на управляющую множеством клапанных форсунок первую, общую часть и на несколько вторых частей, каждая из которых взаимодействует соответственно с каждой клапанной форсункой для управления подводом тока к электромагниту магнитного клапана. Вторые части схемы содержат в основном силовые схемные элементы и накопительные элементы электрической схемы и расположены в управляющем кожухе между магнитным клапаном и электрическим соединительным элементом клапанной форсунки. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Клапанная форсунка для впрыскивания топлива под высоким давлением в камеры сгорания, в частности двигателей внутреннего сгорания с самовоспламенением топлива, с магнитным клапаном (23), посредством которого по меньшей мере косвенно с помощью электрического управления производится управление соединением клапанной форсунки с источником топлива высокого давления, отличающаяся тем, что электрическое управление осуществляется с помощью схемы управления, разделенной на управляющую множеством клапанных форсунок первую, общую часть и на несколько вторых частей (31), каждая из которых взаимодействует соответственно с каждой клапанной форсункой для управления подводом тока к электромагниту (26) магнитного клапана (23). 2. Клапанная форсунка по п.1, отличающаяся тем, что вторые части (31) схемы содержат в основном силовые схемные элементы и накопительные элементы электрической схемы и расположены в управляющем кожухе (32) между магнитным клапаном (23) и электрическим соединительным элементом (33) клапанной форсунки. 3. Клапанная форсунка по п.2, отличающаяся тем, что управляющий кожух (32) имеет также соединительный разъем (33) для присоединения к первой части схемы и надет на корпус (29) магнитного клапана. 4. Клапанная форсунка по любому из п.2 или 3, отличающаяся тем, что отходящая от магнитного клапана разгрузочная линия (21) проходит через управляющий кожух (32). 5. Клапанная форсунка по п.4, отличающаяся тем, что управляющий кожух (32) изготовлен из пластмассы, которая, в частности, упруго фиксируется по типу пружинной защелки с обеспечением уплотнения на корпусе (29) магнитного клапана. 6. Клапанная форсунка по п.2, отличающаяся тем, что магнитный клапан (23) в осевом направлении соединен с корпусом (1) клапанной форсунки, а управляющий кожух (32) также в осевом направлении закреплен на корпусе (29) магнитного клапана.