УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F02M47/02 F02M63/02 

Изобретение относится к устройству для впрыскивания топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, содержащему форсунку с аксиально перемещаемой форсуночной иглой, которая нагружается в аксиальном направлении для управления ее движением открывания и закрывания с помощью давления, имеющегося в управляющей камере, наполненной топливом, причем давление в управляющей камере управляется посредством, по меньшей мере, одного открывающего или закрывающего впускной или выпускной канал для топлива магнитного клапана, в котором имеющая держатель обмотки катушка взаимодействует с якорем, а с якорем соединен замыкающий элемент клапана, прижимаемый к седлу клапана, причем якорь расположен в камере якоря, в которой заканчивается впускной, соответственно, выпускной канал.

В сервоуправляемых инжекторах впрыска для двигателей внутреннего сгорания, в частности, в системах впрыскивания Common-Rail (т.е. с общей топливной магистралью), управление впрыскиванием осуществляется с помощью магнитных клапанов. Магнитный клапан управляет выпуском топлива из управляющей камеры форсунки. Сервоуправляемый инжектор впрыска согласно уровню техники изображен на фиг.1.

На фиг.1 схематически изображено устройство модульной системы впрыскивания Common-Rail. Из топливного бака 1 посредством топливоподающего насоса 2 топливо всасывается, посредством насоса 3 высокого давления, доводится до необходимого давления системы и подается в инжектор 4 впрыска. Инжектор 4 состоит из форсунки 5, дроссельной заслонки 6, магнитного клапана 7, корпуса 8 инжектора, оснащенного (не показанным) энергоаккумулятором высокого давления, и гайкой 9 крепления распылителя форсунки, удерживающей все детали в собранном состоянии. В состоянии покоя магнитный клапан 7 закрыт, так что топливо под высоким давлением устремляется из отверстия 10 высокого давления по поперечной канавке 11 и через впускной дроссель 12 в управляющую камеру 13 форсунки 5, однако выпуск из управляющей камеры 13 через выпускной дроссель 14 блокирован у седла 15 магнитного клапана 7. Давление системы, действующее в управляющей камере 13, вместе с усилием пружины 16 форсунки вдавливает форсуночную иглу 17 в седло 18 форсуночной иглы, так что отверстия 24 распылителя закрыты.

При срабатывании магнитного клапана 7 за счет того, что настраивается электромагнит, и якорь 27, преодолевая действие пружины 26 магнитного клапана, поднимается от седла 15 клапана, освобождается поток через седло 15 клапана, и топливо устремляется из управляющей камеры 13 через выпускной дроссель 14, камеру 19 якоря магнитного клапана, выпускную щель 20, разгрузочное отверстие 21 и отверстие 22 низкого давления обратно в топливный бак 1. В управляющей камере 13 устанавливается определяемое проточными поперечными сечениями впускного 12 и выпускного дросселя 14 равновесное давление, которое настолько мало, что давление системы, действующее в камере 23 форсунки, стремится открыть форсуночную иглу 17, направляемую в корпусе 29 форсунки с возможностью смещения в продольном направлении, так что отверстия 24 распылителя открываются и происходит впрыскивание.

За счет геометрии магнитного клапана 7 собственно катушка 28 магнита (состоящая из пластмассового держателя обмотки и витков медного провода) находится в непосредственном контакте с пластмассой, так что при возникновении кавитации в системе, в частности, в пластмассовых деталях, используемых для держателя обмотки катушки 28 магнита, в результате кавитационной эрозии могут произойти повреждения. При этом кавитация возникает следующим образом:

При открытом седле 15 клапана якорь 27 прилегает непосредственно к ограничителю хода горшкового магнитного сердечника 25, так что между якорем 27 и горшковым магнитным сердечником 25 остается только очень маленький остаточный воздушный зазор порядка 50-80 мкм. Когда магнит отключается, в этом остаточном воздушном зазоре под действием пружины 26 клапана возникает настолько сильное разрежение, что топливо, имеющееся в остаточном воздушном зазоре за короткое время, по меньшей мере, частично испаряется. В дальнейшем давление снова повышается, так что пузырьки пара взрываются под действием наружного давления. Если это происходит на поверхности держателя обмотки катушки 28 магнита, то там происходит кавитационная эрозия, которая при большой продолжительности действия может добраться до медных обмоток катушки 28 магнита и в конечном счете разрушить их, что ведет к выходу магнитного клапана 7 из строя.

Таким образом, настоящее изобретение нацелено на устранение таких повреждений в результате кавитационной эрозии.

Для решения этой задачи устройство для впрыскивания вышеупомянутого типа по существу усовершенствовано таким образом, чтобы катушка магнита со стороны камеры якоря была закрыта металлической защитной пластиной. Обращенная к камере якоря поверхность катушки магнита, т.е. подверженная кавитации сторона катушки магнита, благодаря установке металлической защитной пластины эффективно защищается от повреждения. Благодаря этому конструктивно весьма просто реализуемому действию по расположению металлической защитной пластины удается эффективно противодействовать кавитационной эрозии на (пластмассовом) держателе обмотки без необходимости проведения на держателе обмотки конструктивных изменений или приспосабливаний или изменений материала. При этом должны защищаться сам держатель обмотки, а, в частности, медные витки катушки магнитного клапана.

Для того чтобы вес инжектора впрыска вследствие наличия металлической защитной пластины увеличивался как можно меньше, предпочтительно, предусмотрено, чтобы защитная пластина была выполнена кольцеобразной и была расположена в кольцеобразной, принимающей катушку полости горшкового магнитного сердечника или с перекрытием этой полости.

Закрепление защитной пластины может производиться самыми разными способами. Предпочтительный усовершенствованный вариант предусматривает, например, чтобы защитная пластина запрессовывалась в горшковый магнитный сердечник. В этом случае преимущество заключается в простоте монтажа при одновременно достаточно высокой удерживающей силе.

В порядке альтернативы можно предусмотреть, чтобы защитная пластина была сварена с горшковым магнитным сердечником.

Другой предпочтительный вариант предусматривает, чтобы кольцеобразная защитная пластина удерживалась в полости горшкового магнитного сердечника посредством лепестков, обхватывающих защитную пластину, причем лепестки, предпочтительно, сформированы из материала горшкового магнитного сердечника, предпочтительно, путем вдавливания чеканочного инструмента, имеющего выступающие зубья.

В соответствующем изобретению расположении металлической защитной пластины кроется опасность того, что пострадает принцип действия электромагнита. В частности, могут возникнуть нарушения магнитных силовых линий. Для предотвращения подобных негативных воздействий согласно одному предпочтительному варианту выполнения предусмотрено, чтобы защитная пластина состояла из металла, не влияющего на магнитные силовые линии, предпочтительно, из нержавеющей стали.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примере выполнения, схематически изображенном на чертежах. Так, на фиг.2 изображен детальный вид инжектора впрыска с фиг.1, несущего соответствующую изобретению защитную пластину, на фиг.3 - альтернативный вариант выполнения, а на фиг.4 - другой альтернативный вариант выполнения.

На фиг.2-4 представляется выполнение горшкового магнитного сердечника устройства для впрыскивания топлива, включающее в себя по меньшей мере один впускной и выпускной канал для топлива, магнитный клапан, в котором магнитная катушка взаимодействует с якорем и с якорем сцеплен прижимаемый к седлу клапана замыкающий элемент клапана, причем якорь расположен в камере якоря, в которой заканчивается впускной канал, соответственно, выпускной канал.

На фиг.2 изображен вариант выполнения горшкового магнитного сердечника 25 согласно настоящему изобретению. Впереди собственно катушки 28 магнита для защиты установлена металлическая пластина 30, боковые кромки 31 которой запрессованы в горшковый магнитный сердечник 25. Металлическая пластина 30, предпочтительно, изготовлена таким образом, что она не мешает созданию магнитных силовых линий в магнитопроводе, например, за счет использования нержавеющей высококачественной стали. Крепление защитной пластины посредством запрессовки в горшковый магнитный сердечник имеет преимущество, состоящее в простом монтаже при одновременном достижении достаточно высокого удерживающего усилия.

На фиг.3 изображен альтернативный вариант выполнения изобретения. Металлическая пластина 30 в точках 32 сварена с горшковым магнитным сердечником 25.

На фиг.4 изображено выполнение изобретения, в котором защитная пластина зафиксирована посредством лепестков. Металлическая пластина 30 на первом этапе свободно укладывается в горшковый магнитный сердечник 25 впереди (перед) катушки 28 магнита. На втором этапе производится чеканка с помощью чеканочного инструмента 33, имеющего по периметру несколько, предпочтительно, шесть-восемь выступающих зубьев 34 внутри и снаружи отверстия (окна) для обмотки. Путем вдавливания чеканочного инструмента 33 в горшковый магнитный сердечник 25 осуществляется деформация горшкового магнитного сердечника в области рабочих поверхностей полюсов и формирование лепестков 35, препятствующих выпадению металлической пластины 30 и удерживающих последнюю в ее положении. Крепление защитной пластины с помощью охватывающих защитную пластину лепестков обеспечивает надежную фиксацию, которая пригодна для применения даже в случае приложения очень высоких нагрузок.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение направлено на устранение кавитационной эрозии на поверхности держателя обмотки катушки электромагнита в устройстве для впрыскивания топлива. Устройство для впрыскивания топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания содержит форсунку с аксиально перемещаемой форсуночной иглой, нагружаемой в аксиальном направлении для управления ее движением открывания или закрывания с помощью имеющегося в наполненной топливом управляющей камере давления. Давление в управляющей камере управляется посредством по меньшей мере одного магнитного клапана, открывающего или закрывающего впускной или выпускной канал для топлива, в котором катушка магнита взаимодействует с якорем, а с якорем соединен замыкающий элемент клапана, выполненный с возможностью прижатия к седлу клапана. Якорь расположен в камере якоря, в которой заканчивается впускной, соответственно выпускной канал, а катушка магнита со стороны камеры якоря перекрыта металлической защитной пластиной. Защитная пластина выполнена кольцеобразной и расположена в принимающей катушку кольцеобразной полости горшкового магнитного сердечника и удерживается в полости горшкового магнитного сердечника посредством лепестков, обхватывающих защитную пластину. Лепестки сформированы из материала горшкового магнитного сердечника предпочтительно путем вдавливания чеканочного инструмента, имеющего выступающие зубья. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для впрыскивания топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, содержащее форсунку с аксиально перемещаемой форсуночной иглой, нагружаемой в аксиальном направлении для управления ее движением открывания или закрывания с помощью имеющегося в наполненной топливом управляющей камере давления, причем давление в управляющей камере управляется посредством по меньшей мере одного магнитного клапана, открывающего или закрывающего впускной или выпускной канал для топлива, в котором катушка магнита взаимодействует с якорем, а с якорем соединен замыкающий элемент клапана, выполненный с возможностью прижатия к седлу клапана, причем якорь расположен в камере якоря, в которой заканчивается впускной соответственно выпускной канал, а катушка магнита со стороны камеры якоря перекрыта металлической защитной пластиной, и причем защитная пластина выполнена кольцеобразной и расположена в принимающей катушку кольцеобразной полости горшкового магнитного сердечника, отличающееся тем, что кольцеобразная защитная пластина (30) удерживается в полости горшкового магнитного сердечника (25) посредством лепестков (35), обхватывающих защитную пластину (30), причем эти лепестки (35) сформированы из материала горшкового магнитного сердечника (25), предпочтительно путем вдавливания чеканочного инструмента (33), имеющего выступающие зубья (34).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная пластина (30) запрессована в горшковый магнитный сердечник (25).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что защитная пластина (30) состоит из металла, не нарушающего магнитные силовые линии, предпочтительно из нержавеющей стали.