РЕГУЛИРУЕМЫЙ ДОЗИРУЮЩИЙ КЛАПАН ДЛЯ ТОПЛИВНОГО ИНЖЕКТОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F02M59/46 F02M47/02 F02M51/06 

Настоящее изобретение относится к регулируемым дозирующим клапанам для топливных инжекторов двигателей внутреннего сгорания.

Дозирующий клапан обычно управляется якорем электромагнита и скреплен с корпусом инжектора. Величина хода якоря и зазор между якорем и сердечником электромагнита должны быть точно отрегулированы, так как величина хода (подъем) якоря по направлению к сердечнику электромагнита влияет на подачу топлива инжектором, а зазор между якорем и сердечником влияет на поведение клапана при выключении электромагнита.

В существующих дозирующих клапанах якорь связан со штоком, который расположен внутри направляющей втулки и имеет ограничительный фланец, который останавливает перемещение якоря, упираясь в кромку втулки. Например, в одном из существующих клапанов втулка размещена внутри инжектора с использованием промежуточной прокладки, а для прикрепления электромагнита к корпусу инжектора используется стакан и вторая промежуточная прокладка. В другом клапане фланец направляющей втулки укреплен между буртиком втулки и кромкой стакана, в которой установлен электромагнит, при помощи двух прокладок.

В обоих случаях эти две прокладки выбираются из набора калиброванных прокладок стандартной толщины. Однако допуск по толщине при изготовлении таких прокладок не может быть задан, например, менее пяти микрон, что связано с существующими на данный момент характеристиками процесса их изготовления. Отклонение в пять микрон представляет, однако, очень грубую регулировку величины хода якоря, в связи с чем часто невозможно соблюдать жесткие требования к характеристикам процесса подачи топлива инжектором, предъявляемые современными, в частности, имеющими высокую мощность двигателями внутреннего сгорания.

Была предложена конструкция инжектора, в котором втулка содержит резьбовой элемент, навинчиваемый непосредственно на внутреннюю резьбу корпуса инжектора. В этом случае регулировка величины хода якоря осуществляется путем изменения момента затяжки резьбового элемента. Однако применение подобного решения приводит к появлению дополнительного элемента конструкции, обслуживание которого может потребовать демонтажа инжектора.

Известен регулируемый дозирующий клапан для топливного инжектора двигателя внутреннего сгорания, где дозирующий клапан скреплен с полым корпусом инжектора и управляется якорем электромагнита, причем ход якоря по направлению к электромагниту ограничивается упорным элементом, скрепленным с полым корпусом (ЕР 0604915).

Задачей настоящего изобретения является создание регулируемого дозирующего клапана, который, по сравнению с известными инжекторами, применяющими существующие типы прокладок, более точно регулирует величину хода якоря.

Настоящим изобретением предлагается дозирующий клапан для топливного инжектора двигателя внутреннего сгорания, где дозирующий клапан скреплен с полым корпусом инжектора и управляется якорем электромагнита, причем ход якоря по направлению к электромагниту ограничивается упорным элементом, скрепленным с полым корпусом, отличающийся тем, что упорный элемент прикреплен посредством резьбового элемента, навинченного по резьбе на полом корпусе с калиброванным моментом затяжки, таким образом, чтобы регулировать величину хода якоря по направлению к электромагниту посредством момента затяжки, причем резьба выполнена на внешней поверхности полого корпуса и к резьбовому элементу имеется доступ с внешней стороны полого корпуса. Резьбовой элемент оказывает действие на упорный элемент через стакан, служащий для крепления электромагнита к полому корпусу. Корпус дозирующего клапана прикреплен к полому корпусу при помощи кольцевой гайки, упорный элемент расположен на элементе, который служит направляющей для якоря, причем направляющий элемент содержит фланец, воздействующий на буртик полого корпуса, а резьбовой элемент образован кольцевой гайкой, оказывающей действие на крепежный элемент. Электромагнит содержит кольцеобразный сердечник, а крепежный элемент образован стаканом электромагнита, причем стакан имеет буртик, поддерживающий сердечник. Якорь содержит диск, находящийся в магнитном взаимодействии с сердечником, диск связан со штоком, перемещающимся внутри втулки направляющего элемента, а упорный элемент образован нижней кромкой втулки и останавливает буртик штока. При этом фланец прижимается к буртику полого корпуса через промежуточную прокладку, толщина которой выбирается из ряда стандартных толщин с целью предварительной регулировки величины хода. Прокладка может быть изготовлена из относительно упругого материала, причем момент затяжки вызывает упругое сжатие прокладки. Прокладка также может быть изготовлена из твердого материала и иметь внешний диаметр, меньший, чем внутренний диаметр стакана, причем стакан воздействует на выступающую кольцевую часть фланца, а момент затяжки вызывает упругий изгиб кольцевой части.

Ниже с использованием соответствующих чертежей приведены два предпочтительных варианта осуществления изобретения, не ограничивающих объем изобретения.

На фиг. 1 показан частичный разрез предлагаемого настоящим изобретением топливного инжектора, включающего регулируемый дозирующий клапан.

На фиг.2 показана часть устройства по фиг.1 в увеличенном масштабе.

На фиг.3 приведена та же часть устройства, что и на фиг.1, но измененная в соответствии с другим вариантом изобретения.

Позиция 11 на фиг.1 обозначает в целом топливный инжектор, который используется, например, в двигателе внутреннего сгорания. Инжектор 11 включает полый корпус 12, на котором установлена форсунка (не показана), имеющая одно или несколько отверстий впрыска. Внутри полого корпуса 12 перемещается шток 10, соединенный с иглой, которая закрывает отверстие впрыска. Корпус 12 также имеет патрубок 13, в котором установлен впускной штуцер 16, соединенный с обычным топливным насосом, и обязательно цилиндрическую по форме полость 17 с резьбой 18 и буртиком 19.

Инжектор 11 также включает регулируемый дозирующий клапан, показанный в целом позицией 24, который установлен внутри полости 17 и управляется электромагнитом 26 при помощи якоря 27. Электромагнит 26 имеет кольцеобразный магнитный сердечник 28, на котором установлена обычная электрическая катушка 29 и который имеет центральное отверстие 31, расположенное по одной оси со сливным штуцером 32, соединенным с топливным баком.

Дозирующий клапан 24 включает цилиндрический корпус 33 с фланцем 34, который закреплен на буртике 19 полости 17 при помощи кольцевой гайки с внешней резьбой 36, навинченной по резьбе 18 полости 17. Якорь 27 обязательно имеет диск 37, представляющий единое целое с втулкой 49. Корпус 33 клапана 24 включает контрольную камеру 41, имеющую сливной канал 43, сообщающийся с полостью 17. Также корпус 33 включает осевое отверстие 40, которое расположено в непосредственной близости к камере 41 и в котором перемещается шток 10, и впускной канал 42, сообщающийся со штуцером 16 через канал 44 в полом корпусе 12.

В нормальном состоянии давление топлива удерживает шток 10 в нижнем положении, при этом отверстие форсунки инжектора 11 закрыто. Сливной канал 43 контрольной камеры 41 в этом состоянии закрыт шариком 46, прижатым к коническому посадочному месту, образуемому поверхностью, прилегающей к каналу 43. Шарик 46 управляется направляющей пластиной 47, приводимой в действие фланцем 45 цилиндрического штока 48, вставленного во втулку 49. Шток 48 имеет канавку, в которую вставлена С-образная шайба 50, опирающаяся на буртик 51 якоря 27, таким образом шток 48 конструктивно отделен от якоря 27. Шток 48 проходит на некоторое расстояние внутрь отверстия 31 и оканчивается имеющей меньший диаметр частью 52, которая служит для установки и закрепления пружины сжатия 53, расположенной внутри отверстия 31.

Дозирующий клапан 24 содержит направляющий элемент, показанный в целом номером 66, который, в свою очередь, включает втулку 67, внутри которой перемещается шток 48 якоря 27. Дозирующий клапан также включает элемент ограничения перемещения якоря 27, представляющий собой нижнюю кромку 71 втулки 67, в который при перемещении упирается буртик, образованный фланцем 45 штока 48. Направляющий элемент 66 также включает фланец 73, имеющий отверстия 75, соединяющие сливной канал 43 со сливным штуцером 32. Между диском 37 якоря 27 и фланцем 73 установлена пружина 80, которая является более слабой, чем пружина 53.

Фланец 73 установлен на другом буртике 74 полого корпуса 12 при помощи промежуточной калиброванной прокладки 76, выбираемой из набора стандартных прокладок. Прокладки в наборе отличаются друг от друга по толщине не менее чем на пять микрон, что связано с существующими характеристиками процесса их изготовления. Таким образом, достигается предварительная регулировка величины хода якоря 27 с точностью приблизительно пять микрон.

Сердечник 28 электромагнита 26 установлен внутри стакана, показанного в целом позицией 90, который сделан из немагнитного материала и имеет внутренний буртик 91. Стакан скреплен со штуцером 32 путем завальцовки кромки 92 по диску 93, составляющему единое целое со штуцером 32, в результате чего сердечник 28 зажимается между буртиком 91 и диском 93.

Стакан 90 также имеет внешний буртик 94, посредством которого стакан закрепляется внутренней частью буртика 95 резьбового элемента, представляющего собой кольцевую гайку 96, которая устанавливается с внешней стороны полого корпуса 12 и навинчивается на внешнюю резьбу 64, имеющуюся на полом корпусе 12. Между нижним торцом 97 стакана 90 и фланцем 73 направляющего элемента 66 установлена прокладка 98, в результате чего образуется зазор между диском 37 и сердечником 28.

Согласно варианту, показанному на фиг.1 и фиг.2, прокладка 76 установлена по одной оси с поверхностью торца 97 стакана 90 и прокладкой 98 и изготовлена из упругого материала, например металлизированной жесткой резины, легкого металла, например алюминия, или пластического материала, такого как Teflon (зарегистрированная торговая марка).

При затягивании кольцевой гайки 96 давление фланца 73 на прокладку 76 приводит к ее упругому сжатию, и нижняя кромка 71 втулки 67 перемещается вниз, это перемещение приводит к уменьшению величины хода якоря, таким образом уменьшение хода якоря в определенных пределах является прямо пропорциональным величине момента затяжки.

Площадь поверхности и толщина прокладки 76, а также диаметр кольцевой гайки 96 могут быть подобраны таким образом, чтобы достичь определенной величины перемещения нижней кромки 71, например, 1 микрон, при определенном изменении момента затяжки. Таким образом, регулирование момента затяжки кольцевой гайки 96 позволяет осуществить прецизионную регулировку хода якоря 27 с точностью приблизительно в 1 микрон. Рекомендуется, например, чтобы упомянутые толщина прокладки и диаметр гайки выбирались так, чтобы получить перемещение величиной в 1 микрон при изменении момента затяжки на 1 Н/м.

Согласно варианту изобретения, представленному на фиг.3, между фланцем 73 и буртиком 74 установлена прокладка 100 из твердого металла, внешний диаметр которой меньше или равен внутреннему диаметру прокладки 98 и внутреннему диаметру поверхности кромки 97 стакана 90. В этом случае кромка 97 оказывает давление на неподдерживаемую прокладкой выступающую кольцевую часть 101 фланца 73.

При затягивании кольцевой гайки 96 по резьбе 64 часть 101 фланца 73 упруго изгибается, что вызывает определенное перемещение вверх нижней кромки 71 втулки и, следовательно, увеличивает ход якоря 27. Таким образом, в данном случае уменьшение хода в определенных пределах является обратно пропорциональным величине момента затяжки.

Ширина и толщина кольцевой части 101 фланца 73 могут быть подобрать так, чтобы достичь определенной величины перемещения нижней кромки 71, например 1 микрон, при заданном изменении момента затяжки на 1 Н/м. Таким образом, в этом случае также точная регулировка хода якоря 27 достигается за счет регулирования момента затяжки кольцевой гайки 96 по резьбе 64.

Преимущества предлагаемого данным изобретением регулируемого дозирующего клапана по сравнению с уже существующими устройствами очевидны. В частности, при применении настоящего изобретения достигается более точная регулировка, чем регулировка по известным технологиям. Более того, эта регулировка осуществляется путем изменения момента затяжки кольцевой гайки 96 - элемента, который расположен с внешней стороны инжектора и доступ к которому осуществляется без необходимости демонтажа инжектора. И, наконец, подобная регулировка может быть проведена даже при ремонте или обслуживании инжектора.

Разумеется, в конструкцию приведенного здесь инжектора могут быть внесены изменения, которые, однако, не влияют на сущность изобретения. Например, фланец 73 на фиг.2 может быть изготовлен из упругого материала, а затягивание гайки может осуществляться при помощи автоматического устройства, включающего блок измерения характеристик подачи топлива и блок регулирования момента затяжки в соответствии с изменением этих характеристик.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить надежность. В регулируемом дозирующем клапане для топливного инжектора двигателя внутреннего сгорания дозирующий клапан скреплен с полым корпусом инжектора и управляется якорем электромагнита. Ход якоря по направлению к электромагниту ограничивается упорным элементом, скрепленным с полым корпусом. Упорный элемент прикреплен посредством резьбового элемента, навинченного по резьбе на полом корпусе с калиброванным моментом затяжки таким образом, чтобы регулировать величину хода якоря по направлению к электромагниту посредством момента затяжки. Резьба выполнена на внешней поверхности полого корпуса. К резьбовому элементу имеется доступ с внешней стороны полого корпуса. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Регулируемый дозирующий клапан для топливного инжектора двигателя внутреннего сгорания, где дозирующий клапан (24) скреплен с полым корпусом (12) инжектора (11) и управляется якорем (27) электромагнита (26), причем ход якоря (27) по направлению к электромагниту (26) ограничивается упорным элементом, скрепленным с полым корпусом (12), отличающийся тем, что упорный элемент прикреплен посредством резьбового элемента (96), навинченного по резьбе (64) на полом корпусе (12) с калиброванным моментом затяжки, таким образом, чтобы регулировать величину хода якоря (27) по направлению к электромагниту (26) посредством момента затяжки, причем резьба (64) выполнена на внешней поверхности полого корпуса (12) и к резьбовому элементу имеется доступ с внешней стороны полого корпуса (12). 2. Дозирующий клапан по п. 1, отличающийся тем, что резьбовой элемент оказывает действие на упорный элемент через стакан (90), служащий для крепления электромагнита (26) к полому корпусу (12). 3. Дозирующий клапан по п. 2, отличающийся тем, что корпус (33) дозирующего клапана прикреплен к полому корпусу (12) при помощи кольцевой гайки (36), упорный элемент расположен на элементе (66), который служит направляющей для якоря (27), причем направляющий элемент (66) содержит фланец (73), воздействующий на буртик (74) полого корпуса (12), а резьбовой элемент образован кольцевой гайкой (96), оказывающей действие на крепежный элемент (90). 4. Дозирующий клапан по п. 3, отличающийся тем, что электромагнит (26) содержит кольцеобразный сердечник (28), крепежный элемент образован стаканом (90) электромагнита (26), причем стакан имеет буртик (91), поддерживающий сердечник (28). 5. Дозирующий клапан по п. 4, отличающийся тем, что якорь (27) содержит диск (37), находящийся в магнитном взаимодействии с сердечником (28), диск (37) связан со штоком (48), перемещающимся внутри втулки (67) направляющего элемента (66), а упорный элемент образован кромкой (71) втулки (67) и останавливает буртик (45) штока (48). 6. Дозирующий клапан по одному из пп. 3-5, отличающийся тем, что фланец (73) прижимается к буртику (74) полого корпуса через промежуточную прокладку (76, 100), толщина которой выбирается из ряда стандартных толщин с целью предварительной регулировки величины хода. 7. Дозирующий клапан по п. 6, отличающийся тем, что прокладка (76) изготовлена из относительно упругого материала, причем момент затяжки вызывает упругое сжатие прокладки (76). 8. Дозирующий клапан по п. 6, отличающийся тем, что прокладка (100) изготовлена из твердого материала и имеет внешний диаметр меньший, чем внутренний диаметр стакана (90), причем стакан (90) воздействует на выступающую кольцевую часть (101) фланца (73), а момент затяжки вызывает упругий изгиб кольцевой части (101).