ФОРСУНКА КЛАПАННОГО ТИПА Российский патент 2002 года по МПК F02M61/08 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в автомобилестроении.

Известна форсунка клапанного типа, содержащая рабочую полость с изменяемым объемом и запорный элемент, состоящий из клапана и плунжерной части с отрицательной дифференциальной площадью по отношению к клапану, в случае которой суммарное действие сил от давления топлива в рабочей полости направлено в сторону открытия клапана (патент EВП 656474, м. кл. F 02 M 61/08, 1999).

Недостатком этой форсунки является насосный эффект, возникающий как следствие существования отрицательной дифференциальной площади, выражающийся в увеличении объема рабочей полости при открытии форсунки и приводящий к вялотекущему начальному моменту впрыска топлива и нечеткой отсечке топлива в конце впрыска.

Наиболее близкий аналог предлагаемого технического решения - форсунка клапанного типа, включающая рабочую полость с изменяемым объемом, запорный элемент, состоящий из жестко связанных клапана и плунжерной части с положительной дифференциальной площадью по отношению к клапану, и привод запорного элемента (заявка PCT/SU 91/00167, М. Кл. F 02 M 61/00, 1993).

Данная форсунка характеризуется увеличением ее поперечных габаритов при введении дифференциальной площади.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества распыливания топлива в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания при сохранении поперечных габаритов форсунки за счет повышения давления топлива перед клапаном форсунки при сохранении величины дифференциальной площади запорного элемента.

Другой технический результат, получение которого может обеспечить заявляемое изобретение по сравнению с наиболее близким аналогом, заключается в устранении опасности разгерметизации пары седло - клапан и заклинивания пары плунжер - распылитель форсунки.

Для достижения указанных технических результатов форсунка содержит запорный элемент, имеющий клапан и плунжерную часть в виде отдельных свободно перемещающихся относительно друг друга деталей, сцепленных между собой, с положительной дифференциальной площадью плунжера по отношению к клапану, рабочую полость с изменяемым объемом и привод запорного элемента, причем между клапаном и плунжером предусмотрен осевой люфт.

Существенные отличительные от наиболее близкого аналога признаки предлагаемого устройства заключаются в выполнении запорного элемента в виде свободно перемещающихся относительно друг друга деталей, сцепленных между собой, и наличии осевого люфта между ними.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид форсунки с электромагнитным приводом и примером конкретного выполнения запорного элемента, продольное сечение; на фиг.2 - фрагмент форсунки на фиг.1.

Форсунка клапанного типа включает корпус 1, в котором выполнен сквозной канал 2. В этом канале установлена штанга 3, закрепленная одним концом в инерционном элементе 4 электромагнита 5. Форсунка содержит также распылитель 6, жестко закрепленный торцом посредством накидной гайки 7 на торце корпуса 1. В распылителе 6 выполнен сквозной ступенчатый канал 8 с рабочей полостью 9. В канале 8 со стороны противоположного торца распылителя 6 жестко установлено седло 10. В канал 8 помещен запорный элемент 11, 12, выполненный из свободно перемещающихся относительно друг друга клапана 11 и плунжерной части 12. Они сцеплены между собой и между ними предусмотрен осевой люфт "в". В частности, стержень клапана 11 размещен в глухой расточке 13 плунжерной части 12 и выполнен с кольцевой канавкой 14. Плунжерная часть 12 имеет два параллельных отверстия 15, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной ее оси. В отверстия 15 установлены штифты 16, проходящие через канавку 14. Ширина канавки 14 выбрана больше диаметра штифта 16 на величину люфта "в". Головка клапана 11 размещена снаружи распылителя 6 и взаимодействует с седлом 10, обеспечивая герметичность в сопряженном состоянии. Плунжерная часть 12 установлена в прецезионной части распылителя 6 и при перемещении может изменять объем рабочей полости 9, а также имеет возможность взаимодействия со вторым концом штанги 3, расположенной над ним с образованием рабочего зазора "а".

Площадь поперечного сечения плунжерной части 12 больше площади поперечного сечения клапана 11 в месте его касания седла 10 распылителя 6.

Пружина 17 действует на плунжерную часть 12 и через штифтовое сцепление на клапан 11, поднимая его к седлу 10 и разобщая тем самым рабочую полость 9 с камерой сгорания двигателя.

В корпусе 1 форсунки и распылителе 6 выполнены сообщенные между собой каналы соответственно 18 и 19 для подвода топлива от насоса (не показан) к рабочей полости 9.

Форсунка работает следующим образом.

Топливо от насоса по магистрали с односторонней проводимостью подается через каналы 18 и 19 в рабочую полость 9 распылителя 6. Благодаря положительной разности между площадью сечения плунжерной части 12 и площадью сечения клапана 11 в месте его касания седла 10 (положительная дифференциальная площадь) давление топлива вместе со слабой пружиной 17 поднимает запорный элемент 11, 12 к седлу 10. При подаче на электромагнит 5 сигнала на открытие форсунки инерционный элемент 4 перемещает через штангу 3 плунжерную часть 12, которая ввиду быстродействия происходящего процесса успевает сжать топливо в рабочей полости 9 до того, как клапан 11 начнет открываться. При этом часть осевого люфта "в" оказывается выбранной, а клапан 11 открывается, имея уже перед собой давление топлива значительно выше давления, поступающего от насоса. В результате чего впрыск топлива в камеру сгорания через образовавшуюся щель между клапаном 11 и седлом 10 клапана осуществляется под увеличенным перепадом давления, полученным без увеличения поперечных габаритов форсунки. Неполный выбор осевого люфта "в" предупреждает механическое нагружение штифтов 15 в период наиболее высокого давления топлива при впрыске.

После того как кинетическая энергия, подведенная электромагнитом 5 к запорному элементу 11, 12, израсходуется, плунжерная часть 12 начинает перемещаться в противоположную сторону под действием давления топлива от насоса, действующего на торец плунжерной части 12, и пружины 17. При выборе осевого люфта между плунжерной частью 12 и клапаном 11 последний также начинает двигаться вплоть до посадки на седло 10. В этом случае движение запорного элемента 11, 12 происходит под давлением топлива от насоса, действующего на дифференциальную площадь запорного элемента 11, 12, и под действием пружины 17.

В дальнейшем цикл работы устройства повторяется.

Благодаря возможности свободного перемещения клапана 11 относительно плунжерной части 12, т. е. благодаря существующему между ними радиальному зазору, устраняется опасность разгерметизации пары седло-клапан и заклинивания пары плунжер-распылитель форсунки.

Таким образом, изготовление запорного элемента в виде свободно перемещающихся относительно друг друга клапана и плунжерной части, сцепленных между собой с образованием между ними осевого люфта, позволяет повысить качество распыливания топлива без изменения поперечных габаритов форсунки.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение повышает качество распыливания топлива в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания за счет повышения давления топлива перед клапаном форсунки при сохранении величины дифференциальной площади запорного элемента. Устройство содержит рабочую полость, запорный элемент с клапаном и плунжерной частью и привод запорного элемента. Плунжерная часть имеет положительную дифференциальную площадь по отношению к клапану. Части запорного элемента выполнены с возможностью свободного перемещения относительно друг друга и сцеплены между собой. Кроме того, между ними предусмотрен осевой люфт. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Форсунка клапанного типа, включающая рабочую полость с изменяемым объемом, запорный элемент, имеющий клапан и плунжерную часть с положительной дифференциальной площадью по отношению к первому, и привод запорного элемента, отличающаяся тем, что клапан и плунжерная часть запорного элемента выполнены с возможностью свободного перемещения относительно друг друга и сцеплены между собой, при этом между ними предусмотрен осевой люфт. 2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что стержень клапана в месте его соединения с плунжерной частью выполнен с кольцевой канавкой, а плунжерная часть имеет два параллельных отверстия, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной ее оси, при этом в отверстия установлены штифты, проходящие через кольцевую канавку, ширина которой больше диаметра штифта.