ЭЛЕКТРОУПРАВЛЯЕМАЯ ФОРСУНКА Российский патент 2006 года по МПК F02M47/02 F02M51/06 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет получить требуемую характеристику впрыскивания топлива форсунки и одновременно высокую технологичность изготовления деталей форсунки.

Известна электроуправляемая форсунка разработки Robert Bosch GmbH, в которой управляющая камера выполнена в виде глухого отверстия во втулке управляющего поршня, патент DE 10121891 А1, опубл. 07.11.2002. Такое выполнение элементов конструкции усложняет технологию изготовления и удорожает конструкцию в целом. В предлагаемой в настоящей заявке конструкции управляющая камера образована отдельными элементами, каждый из которых является более простым в исполнении.

Известна электроуправляемая форсунка разработки Delphi Technologies, Inc., оснащенная двухпозиционным управляющим клапаном по патенту ЕР 1245822 А2, опубл. 02.10.2002. Скорость подъема и посадки иглы распылителя в данной форсунке определяется преимущественно пропускной способностью дросселя, сообщающего камеру управления над управляющим поршнем (иглой) с полостью управляющего клапана. Параметры дросселя, оптимизированные для обеспечения требуемого процесса подъема иглы, как правило, не обеспечивают оптимального процесса посадки иглы (и наоборот).

Целью изобретения является получение требуемой характеристики впрыскивания топлива форсунки и одновременно высокой технологичности изготовления деталей форсунки.

Поставленная цель достигается тем, что в электроуправляемой форсунке, оснащенной двухпозиционным гидравлически разгруженным управляющим клапаном, который сообщает камеру управления попеременно либо с магистралью высокого давления, либо со сливной магистралью, согласно изобретению, головка управляющего клапана выполнена цилиндрической, причем диаметр ее выполнен равным по большей мере 1,05 диаметра прецизионной направляющей управляющего клапана, камера управляющего клапана сообщена с камерой управления посредством дополнительного дросселя и дополнительного обратного клапана, включенных параллельно таким образом, что дополнительный обратный клапан препятствует сбору топлива из камеры управления. Дополнительный дроссель может быть выполнен в теле дополнительного обратного клапана. Форсунка может быть снабжена управляющим поршнем, причем дополнительный обратный клапан размещен в расточке, выполненной в теле управляющего поршня. Корпус форсунки может быть снабжен заглушкой, разобщающей камеру управляющего клапана от камеры управления, один торец заглушки, выходящий в камеру управляющего клапана, выполнен в виде седла сливного клапана, другой ее торец, выходящий в камеру управления, выполнен в виде седла дополнительного обратного клапана, причем дополнительный дроссель, сообщающий камеру управляющего клапана с камерой управления, выполнен в теле заглушки.

Чертежи, поясняющие изобретение:

фиг.1 - принципиальная схема форсунки в отсутствии управляющего сигнала;

фиг.2 - принципиальная схема форсунки при включении управляющего сигнала и начале подъема иглы распылителя;

фиг.3 - принципиальная схема форсунки при выключении управляющего сигнала и начале посадки иглы распылителя.

Форсунка содержит размещенную в корпусе 1 (фиг.1) магистраль высокого давления 2, соединенную с источником высокого давления (на чертеже не показан). В корпусе 1 расположены также сливная магистраль 3 и гидравлически разгруженный двухпозиционный управляющий клапан 4, верхняя часть которого является якорем 5 быстродействующего электромагнита 6, управляющего положением клапана 4. Управляющий клапан 4 постоянно нагружен возвратной пружиной 7, которая опирается на немагнитную проставку 8.

Нижняя часть 9 (головка) управляющего клапана 4 выполнена цилиндрической, причем диаметр ее выполнен равным по большей мере 1,05 диаметра прецизионной направляющей клапана 4. В теле управляющего клапана 4 выполнена полость 10, соединенная радиальным каналом 11 с полостью якоря 12, которая через канал 13 в проставке 8 соединена со сливной магистралью 3.

На поверхности управляющего клапана 4 над головкой 9 выполнена кольцевая проточка 14 и образует вместе с выточкой 15 в корпусе 1 камеру управляющего клапана 16, соединенную нагнетательным дросселем 17 с магистралью высокого давления 2. Переход от проточки 14 к головке 9 образует коническую поверхность 18, которая при верхнем положении управляющего клапана 4 упирается в края выточки 15 и разъединяет камеру управляющего клапана 16 и магистраль высокого давления 2.

Средняя часть 19 форсунки снабжена заглушкой 20, верхний торец которой с нижней частью головки 9 управляющего клапана образует сливной клапан 21. В заглушке 20 и средней части 19 выполнен канал 22 управляющего клапана, соединенный дополнительным дросселем 23 с камерой управления 24. В канале 22 в нижней части заглушки 20 размещается дополнительный обратный клапан 25, опирающийся через пружину 26 на поверхность 27 в управляющем поршне 28. Дополнительный дроссель 23 и дополнительный обратный клапан 25 включены таким образом, что дополнительный обратный клапан 25 препятствует истечению топлива из камеры управления 24.

При работе форсунки управляющий клапан 4 сообщает камеру управления 24 попеременно либо с магистралью высокого давления 2, либо со сливной магистралью 3.

Заглушка 20 отделяет камеру управляющего клапана 16 от камеры управления 24, причем верхний торец заглушки, выходящий в камеру управляющего клапана, выполнен в виде седла сливного клапана 21. На другом торце заглушки 20, выходящем в камеру управления 24, выполнено седло дополнительного обратного клапана 25. Дополнительный дроссель 23, сообщающий камеру управляющего клапана 16 с камерой управления 24, выполнен, как правило, в теле заглушки 20.

Управляющий поршень 28 опирается на хвостовик иглы 29, размещенной в корпусе распылителя 30, и через пружину дополнительного клапана 26 прижимает иглу 29 распылителя 30 к седлу 31. Полость 32 между иглой 29 распылителя 30 и управляющим поршнем 28 соединена со сливной магистралью 3, а полость 33 в корпусе распылителя 30 соединена с магистралью высокого давления 2. При подъеме иглы 29 распылителя 30 магистраль высокого давления 2 имеет возможность сообщения с камерой сгорания двигателя через распыливающие отверстия 34.

Форсунка функционирует следующим образом.

Топливо под высоким давлением поступает от источника высокого давления (на чертеже не показан) по магистрали 2 в полость 33 распылителя, через нагнетательный дроссель 17 заполняет камеру управляющего клапана 16 и по каналу 22 через дополнительный дроссель 23 и дополнительный обратный клапан 25 заполняет камеру управления 24. При отсутствии тока в обмотке электромагнита 6 управляющий поршень 28 под действием давления топлива прижимает иглу 29 распылителя 30 к седлу 31, препятствуя истечению топлива в камеру сгорания двигателя (фиг.1), клапан 4 находится в своем нижнем положении и прижат пружиной 7 к верхнему торцу заглушки 20, разъединяя тем самым магистрали 2 и 3.

При подаче электрического тока в обмотку электромагнита 6 якорь 5 притягивается к его сердечнику, преодолевая усилие пружины 7, управляющий клапан 4 перемещается в верхнее положение (фиг.2), разъединяя камеру 16 с магистралью высокого давления 2 и соединяя камеру 16 со сливной магистралью 3.

Под действием давления топлива в полости 33 игла 29 распылителя 30 поднимается со своего седла 31 и перемещает управляющий поршень 28 вверх, преодолевая усилие пружины 26 и выталкивая топливо из камеры управления 24 в сливную магистраль 3 через дополнительный дроссель 23 и каналы 22, 11, 13. Дополнительный обратный клапан 25 при этом прижат к своему седлу и ограничивает интенсивность истечения топлива из камеры управления 24. Этим замедляется скорость подъема управляющего поршня 28 и иглы 29 распылителя 30, благодаря чему обеспечивается трапецеидальная форма характеристики впрыскивания топлива с пологим передним фронтом, необходимая для снижения интенсивности тепловыделения на начальной стадии процесса сгорания топлива в дизеле.

Максимальный подъем иглы 29 распылителя 30 определяется величиной зазора δ (фиг.1).

При прекращении подачи тока в обмотку электромагнита 6 якорь 5 под действием пружины 7 перемещает управляющий клапан 4 в нижнее положение. Под действием высокого давления топлива, поступающего в камеру управления 24 через включенные параллельно дополнительный дроссель 23 и дополнительный обратный клапан 25, управляющий поршень 28 вместе с иглой 29 распылителя 30 опускается в нижнее положение, и впрыскивание топлива через распыливающие отверстия 34 прекращается. Ускоренное поступление топлива в камеру управления 24 через дополнительный обратный клапан 25 обеспечивает быструю посадку иглы 29 распылителя 30. При движении клапана 4 из нижнего положения в верхнее и наоборот магистрали 2 и 3 соединены, и топливо из магистрали высокого давления 2 поступает на слив. Количество перепускаемого топлива, т.е. расход топлива на управление, ограничивается сечением нагнетательного дросселя 17 и временем перемещения клапана 4 из нижнего положения в верхнее.

Для стабилизации условий начала впрыскивания давление в полости 33 распылителя после посадки иглы 29 на седло 31 восстанавливается до уровня давления в аккумуляторе (на чертеже не показан) за счет поступления топлива в полость 33 через магистраль высокого давления 2 с относительно малым гидравлическим сопротивлением.

Производительность форсунки, т.е. количество топлива, впрыскиваемого через распыливающие отверстия 34 распылителя, определяется продолжительностью подачи управляющего тока в катушку электромагнита 6, а также величиной давления топлива в магистрали высокого давления 2. Начало впрыскивания топлива определяется моментом подачи управляющего тока в обмотку электромагнита 6.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет обеспечить высокую технологичность изготовления деталей. Электроуправляемая форсунка оснащена двухпозиционным гидравлически разгруженным управляющим клапаном, который сообщает камеру управления попеременно либо с магистралью высокого давления, либо со сливной магистралью. Головка управляющего клапана выполнена цилиндрической. Диаметр ее выполнен равным по большей мере 1,05 диаметра прецизионной направляющей управляющего клапана. Камера управляющего клапана сообщена с камерой управления посредством дополнительного дросселя и дополнительного обратного клапана, включенных параллельно таким образом, что дополнительный обратный клапан препятствует сбору топлива из камеры управления. Дополнительный дроссель выполнен в теле дополнительного обратного клапана. Форсунка снабжена управляющим поршнем, причем дополнительный обратный клапан размещен в расточке, выполненной в теле управляющего поршня. Корпус форсунки снабжен заглушкой, разобщающей камеру управляющего клапана от камеры управления, один торец заглушки, выходящий в камеру управляющего клапана, выполнен в виде седла сливного клапана, другой ее торец, выходящий в камеру управления, выполнен в виде седла дополнительного обратного клапана, причем дополнительный дроссель, сообщающий камеру управляющего клапана с камерой управления, выполнен в теле заглушки. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электроуправляемая форсунка, оснащенная двухпозиционным гидравлически разгруженным управляющим клапаном, который сообщает камеру управления попеременно либо с магистралью высокого давления, либо со сливной магистралью, отличающаяся тем, что головка управляющего клапана выполнена цилиндрической, причем диаметр ее выполнен равным по большей мере 1,05 диаметра прецизионной направляющей управляющего клапана, камера управляющего клапана сообщена с камерой управления посредством дополнительного дросселя и дополнительного обратного клапана, включенных параллельно таким образом, что дополнительный обратный клапан препятствует сбору топлива из камеры управления.2. Электроуправляемая форсунка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительный дроссель выполнен в теле дополнительного обратного клапана.3. Электроуправляемая форсунка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена управляющим поршнем, причем дополнительный обратный клапан размещен в расточке, выполненной в теле управляющего поршня.4. Электроуправляемая форсунка по п.1, отличающаяся тем, что корпус форсунки снабжен заглушкой, разобщающей камеру управляющего клапана от камеры управления, один торец заглушки, выходящий в камеру управляющего клапана, выполнен в виде седла сливного клапана, другой ее торец, выходящий в камеру управления, выполнен в виде седла дополнительного обратного клапана, причем дополнительный дроссель, сообщающий камеру управляющего клапана с камерой управления, выполнен в теле заглушки.5. Электроуправляемая форсунка по п.3, отличающаяся тем, что корпус форсунки снабжен заглушкой, разобщающей камеру управляющего клапана от камеры управления, один торец заглушки, выходящий в камеру управляющего клапана, выполнен в виде седла сливного клапана, другой ее торец, выходящий в камеру управления, выполнен в виде седла дополнительного обратного клапана, причем дополнительный дроссель, сообщающий камеру управляющего клапана с камерой управления, выполнен в теле заглушки.