ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА ДЛЯ ДИЗЕЛЯ Российский патент 2006 года по МПК F02M51/06 F02M61/16 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к аккумуляторной системе подачи топлива дизеля.

Из известных наиболее близкой по конструкции является электрогидравлическая форсунка дизеля с аккумуляторной системой подачи топлива, содержащая корпус с размещенными в нем топливоподводящими и сливными каналами и сквозной осевой полостью, закрепленный на корпусе полый распылитель с сопловыми отверстиями, иглу, установленную в полости распылителя с образованием подыгольной камеры и сопряженную с несущей частью мультипликатора запирания, пружину запирания иглы, центрирующую проставку, уплотняющую часть мультипликатора запирания, выполненную в виде поршня, диаметр которого превышает диаметр уплотняющей части иглы и который прецизионно установлен во втулке мультипликатора запирания с образованием камеры гидроуправления, жиклер камеры гидроуправления, шариковый клапан гидроуправления, шток, якорь, электромагнит, пружину клапана гидроуправления (Заявка 19701879, Германия, МПК F 02 М 63/00, заявл. 21.01.97, публ. 23.07.98 - прототип).

Недостатком известной форсунки, помимо необходимости дальнейшего повышения быстродействия, снижения расхода топлива на управление, повышения долговечности и надежности, является отсутствие каких-либо устройств, связанных с демпфированием колебательных процессов, возникающих в процессе впрыскивания в подвижных системах форсунки, значительная масса мультипликатора запирания и повышенные ударные нагрузки сопряженных деталей подвижных систем форсунки.

Изобретение решает задачу демпфирования колебательных процессов в подвижных деталях форсунки, снижения массы подвижных деталей и снижения ударных нагрузок сопряженных деталей форсунки, а следовательно, повышения надежности и долговечности форсунки.

Техническая задача решается за счет того, что в электрогидравлической форсунке для дизеля, содержащей корпус с размещенными в нем топливоподводящими и сливными каналами и сквозной осевой полостью, закрепленный на корпусе полый распылитель с сопловыми отверстиями, иглу, установленную в полости распылителя с образованием подыгольной камеры и сопряженную с несущей частью мультипликатора запирания, пружину запирания иглы, центрирующую проставку, уплотняющую часть мультипликатора запирания выполненную в виде поршня, диаметр которого превышает диаметр уплотняющей части иглы и который прецизионно установлен во втулке мультипликатора запирания с образованием камеры гидроуправления, жиклер камеры гидроуправления, шариковый клапан гидроуправления, шток, якорь, электромагнит, пружину клапана гидроуправления, согласно изобретению между несущей частью мультипликатора запирания и сквозной осевой полостью корпуса форсунки коаксиально размещен демпфер, состоящий из цилиндрической формы полого корпуса и цилиндрической формы полого упругого элемента из эластомера, встроенного между внутренней поверхностью полого корпуса демпфера и наружной поверхностью несущей части мультипликатора запирания, причем упругий элемент из эластомера жестко связан с этими поверхностями, а корпус демпфера прижат к торцовой поверхности втулки мультипликатора запирания пружиной запирания иглы и дополнительно упругой сферической шайбой, демпфирование колебательных процессов в подвижной системе клапана гидроуправления осуществляется за счет того, что упругий элемент шарикового клапана гидроуправления представляет собой стальную цилиндрическую пружину, размещенную внутри полого цилиндра из эластомера, причем стальная цилиндрическая пружина по всей поверхности жестко связана с эластомером.

Техническая сущность изобретения поясняется графическими материалами, где

фиг.1 - заявляемая форсунка, продольный разрез;

фиг.2 - узел I на фиг.1;

фиг.3 - узел II на фиг.1

Заявляемая электрогидравлическая форсунка для дизеля содержит корпус 1 с размещенными в нем топливоподводящими 2 и сливными каналами 3 и сквозной осевой полостью, закрепленный на корпусе полый распылитель 4 с сопловыми отверстиями 5, иглу 6, установленную в полости распылителя 4 с образованием подыгольной камеры 7 и сопряженную с несущей частью 8 мультипликатора запирания, пружину запирания иглы 9, центрирующую проставку 10, уплотняющую часть 11 мультипликатора запирания, выполненную в виде поршня, диаметр которого превышает диаметр уплотняющей части иглы 6 и который прецизионно установлен во втулке 12 мультипликатора запирания с образованием камеры гидроуправления 13, жиклер камеры гидроуправления 14, шариковый клапан гидроуправления 15, шток 16, якорь 17, электромагнит 18, пружину клапана гидроуправления 19, корпуса демпфера 20, упругий элемент из эластомера 21, упругие сферические шайбы 22 и 23, упругий элемент 24 шарикового клапана гидроуправления 15. Заявляемая электрогидравлическая форсунка работает следующим образом. При поступлении импульса электрического тока в электромагнит 18 якорь 17 через шток 16 открывает шариковый клапан гидроуправления 15, через который происходит истечение топлива из камеры гидроуправления 13 на слив. Топливо под высоким давлением в подыгольной камере 7 действует на дифференциальную площадку иглы 6, которая перемещается, преодолевая усилие пружины запирания иглы 9 и инерцию мультипликатора запирания, и происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля через сопловые отверстия 5. Заканчивается впрыскивание в момент прекращения подачи электрического тока в электромагнит 18. Под действием усилия сжатия пружины клапана гидроуправления 19 шток 16 прижимает шариковый клапан гидроуправления 15 к своему гнезду во втулке 12 мультипликатора запирания и слив топлива из камеры гидроуправления 13 прекращается, давление топлива в камере гидроуправления 13 растет, так как оно поступает из линии высокого давления через топливоподводящий канал 2 и жиклер камеры гидроуправления 14 в камеру гидроуправления 13.

Под действием высокого давления в камере гидроуправления 13 мультипликатор запирания перемещается, воздействуя на иглу 6 распылителя 4 в направлении закрытия форсунки. Впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля прекращается.

Во время процесса впрыскивания подвижная система электрогидравлической форсунки, состоящая из мультипликатора запирания 8, 11, иглы распылителя 6 и части пружины 9 запирания иглы, совершает колебательные движения в связи с наличием обратной связи по положению иглы 6. Эта неустойчивость возникает в связи с тем, что в процессе впрыскивания торец уплотняющей части 11 мультипликатора запирания, приближаясь при подъеме иглы 6 и мультипликатора запирания к отверстию шарикового клапана гидроуправления 15, дросселирует поток топлива, текущего на слив, за счет чего давление в камере гидроуправления повышается и мультипликатор вместе с иглой распылителя перемещается в сторону закрытия форсунки и слив топлива из камеры гидроуправления снова возрастает. Такая обратная связь по положению иглы распылителя обеспечивает сокращение расхода топлива на управление и ускорение закрытия иглы за счет более высокого установившегося над мультипликатором запирания давления в процессе окончания впрыскивания. Таким образом, наличие обратной связи по положению иглы имеет существенное положительное значение, но при этом возникают нежелательные колебательные процессы в подвижной системе форсунки. Демпфер, состоящий из корпуса 20 и упругого элемента из эластомера 21, в значительной степени гасит эти колебания подвижной системы форсунки. Размеры корпуса демпфера 20 и его расположение относительно несущей части мультипликатора запирания при изготовлении подбираются так, чтобы при монтаже форсунки при прижатом посредством пружины запирания иглы 9 и упругой сферической шайбы 22 к торцевой поверхности втулки мультипликатора запирания 12 корпуса демпфера 20 упругий элемент демпфера 21 не испытывал напряжения сдвига или эти напряжения были бы незначительными за счет допусков на изготовление деталей и монтаж форсунки. В процессе впрыскивания при перемещении несущей части мультипликатора запирания 8 в сторону открытия форсунки при неподвижном корпусе демпфера 20 упругий элемент из эластомера 21 испытывает напряжение сдвига. Возникающее при этом усилие, действующее на несущую часть мультипликатора запирания 8 в самом начале отсечки, в конце впрыскивания направлено в сторону запирания форсунки и оно суммируется с усилием на мультипликатор давления топлива в камере гидроуправления, что способствует ускорению отсечки. В момент же окончания отсечки усилие от упругого элемента демпфера исчезает и это способствует снижению ударных нагрузок в подвижной системе форсунки. Толщина упругого элемента из эластомера 21 выбирается из условия соблюдения допустимых напряжений сдвига используемого материала упругого элемента демпфера при знакопеременной динамической нагрузке. Наличие пружины запирания иглы 9 обязательно для запирания иглы при остановке дизеля (фиг.2). Протечки топлива через уплотняющую часть иглы 6 попадают в сливной канал 3 через зазор между корпусом форсунки 1 и внешней поверхностью корпуса демпфера 20.

Предлагаемая конструкция форсуноки благодаря наличию демпфера позволяет снизить массу подвижных деталей форсунки за счет снижения массы несущей части мультипликатора запирания. Снижение массы подвижных деталей форсунки и демпфирование колебательных процессов снижают ударные нагрузки в сопряжениях подвижной системы и, следовательно, повышают надежность и долговечность форсунки.

В электрогидравлической форсунке при использовании электромагнитного привода для снижения износа и повышения надежности и долговечности клапана гидроуправления необходим демпфирующий ударные массы элемент. В предлагаемой конструкции электрогидравлической форсунки демпфирование ударных масс при работе шарикового клапана гидроуправления 15 осуществляется за счет особой конструкции упругого элемента клапана (фиг.3). Упругий элемент шарикового клапана гидроуправления представляет собой стальную цилиндрическую пружину 19, размещенную внутри полого цилиндра из эластомера 24, причем стальная цилиндрическая пружина по всей поверхности жестко связана с материалом эластомера. При сжатии стальная цилиндрическая пружина испытывает деформацию кручения, а материал полого цилиндра из эластомера испытывает сложное напряжение - сжатия и сдвига. При одинаковой предварительной затяжке и жесткости пружины шарикового клапана гидроуправления 19 со стальной цилиндрической пружиной и предлагаемой конструкции упругого элемента (19, 24 фиг.3) пружина упругого элемента клапана выбирается менее жесткой, а следовательно, она имеет меньшую массу. Кроме того, предлагаемая конструкция упругого элемента клапана имеет нелинейную характеристику, что способствует усилению эффекта демпфирования колебаний.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к электрогидравлическим форсункам для подачи топлива в дизель. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность форсунки. Электрогидравлическая форсунка дизеля с аккумуляторной системой подачи топлива содержит корпус с размещенными в нем топливоподводящими и сливными каналами и сквозной осевой полостью, закрепленный на корпусе полый распылитель, иглу, мультипликатор запирания, пружину запирания иглы, центрирующую проставку, уплотняющую часть мультипликатора запирания, жиклер камеры гидроуправления, шариковый клапан гидроуправления, шток, якорь, электромагнит и пружину клапана гидроуправления. Между несущей частью мультипликатора запирания и сквозной осевой полостью корпуса форсунки коаксиально размещен демпфер, состоящий из цилиндрической формы полого корпуса и цилиндрической формы полого упругого элемента из эластомера. Упругий элемент встроен между внутренней поверхностью полого корпуса демпфера и наружной поверхностью несущей части мультипликатора запирания. Упругий элемент из эластомера жестко связан с этими поверхностями. Корпус демпфера прижат к торцевой поверхности втулки мультипликатора запирания пружиной запирания иглы и дополнительно упругой сферической шайбой. Упругий элемент шарикового клапана гидроуправления представляет собой стальную цилиндрическую пружину, размещенную внутри полого цилиндра из эластомера. Стальная цилиндрическая пружина по всей поверхности жестко связана с материалом эластомера. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрогидравлическая форсунка дизеля с аккумуляторной системой подачи топлива, содержащая корпус с размещенными в нем топливоподводящими и сливными каналами и сквозной осевой полостью, закрепленный на корпусе полый распылитель с сопловыми отверстиями, иглу, установленную в полости распылителя с образованием подыгольной камеры и сопряженную с несущей частью мультипликатора запирания, пружину запирания иглы, центрирующую проставку, уплотняющую часть мультипликатора запирания, выполненную в виде поршня, диаметр которого превышает диаметр уплотняющей части иглы и который прецизионно установлен во втулке мультипликатора запирания с образованием камеры гидроуправления, жиклер камеры гидроуправления, шариковый клапан гидроуправления, шток, якорь, электромагнит, пружину клапана гидроуправления, отличающаяся тем, что между несущей частью мультипликатора запирания и сквозной осевой полостью корпуса форсунки коаксиально размещен демпфер, состоящий из цилиндрической формы полого корпуса и цилиндрической формы полого упругого элемента из эластомера, встроенного между внутренней поверхностью полого корпуса демпфера и наружной поверхностью несущей части мультипликатора запирания, причем упругий элемент из эластомера жестко связан с этими поверхностями, а корпус демпфера прижат к торцевой поверхности втулки мультипликатора запирания пружиной запирания иглы и дополнительно упругой сферической шайбой.2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что упругий элемент шарикового клапана гидроуправления представляет собой стальную цилиндрическую пружину, размещенную внутри полого цилиндра из эластомера, причем стальная цилиндрическая пружина по всей поверхности жестко связана с материалом эластомера.