ЭЛЕКТРОУПРАВЛЯЕМАЯ ФОРСУНКА Российский патент 2018 года по МПК F02M53/04 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива в камеру сгорания дизельных двигателей.

Одним из известных способов обеспечения соответствия двигателей внутреннего сгорания современным и перспективным экологическим требованиям является повышение давления впрыска топлива. Повышение давления впрыска топлива приводит к увеличению тепловой нагруженности элементов двигателя, в том числе форсунок. Получившие распространение аккумуляторные системы топливоподачи комплектуются электроуправляемыми форсунками двух основных типов - с пьезоэлектрическим или электромагнитным приводом управляющих элементов. По сравнению с традиционными - механическими - форсунками, электроуправляемые форсунки более чувствительны к тепловому режиму и требуют реализации мероприятий по снижению тепловой нагруженности их деталей.

Известны топливная форсунка и топливная система, в которых охлаждение деталей осуществляется за счет выполнения охлаждающих ребер и каналов между ними на наружной поверхности корпуса (DE 102011087702 А1, опубл. 06.06.2013).

Охлаждение наиболее нуждающегося в этом элемента форсунки - актуатора - в известном устройстве происходит опосредованно: воздух в головке цилиндров охлаждает корпус форсунки, который, соприкасаясь с актуатором, охлаждает последний. В местах установки прижимной скобы крепления форсунки к головке цилиндров ребра выполнить невозможно. Из-за этого площадь оребренной поверхности корпуса форсунки ограничена. Кроме того, использование в качестве охлаждающей среды воздуха в головке цилиндров требует для повышения эффективности процесса организации движения воздуха, что повышает сложность конструкции двигателя в целом.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков - прототипом - является топливная форсунка (RU 2509912 С2, опубл. 20.03.2014). Топливная форсунка включает актуатор, корпус форсунки с системой каналов и полостей, камеру управления и управляющий клапан. Охлаждение актуатора, в частности катушки электромагнита, происходит за счет омывания его потоком топлива, выходящим из камеры управления. При этом из-за торможения потока топлива в полости под актуатором происходит интенсивное тепловыделение, сопровождающееся нагревом омываемых деталей, что уменьшает эффективность охлаждения актуатора. Для повышения эффективности охлаждения актуатора в конструкции прототипа из полости под актуатором выполнен по меньшей мере один топливный канал, проходящий через корпус форсунки, имеющий прямую и обратные ветви и служащий для охлаждения топлива.

Недостатком известной конструкции является технологическая сложность выполнения топливного канала, состоящего из сообщающихся между собой отверстий малого диаметра в корпусе форсунки - необходимости обеспечения не менее двух пересечений отверстий малого диаметра на расстоянии от наружной поверхности корпуса с площадью вскрытия, достаточной для протока топлива.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение недостатков прототипа: повышение технологичности конструкции электроуправляемой форсунки при обеспечении непосредственного охлаждения актуатора за счет оптимизации схемы расположения топливных каналов.

Поставленная задача решается за счет того, что в электроуправляемой форсунке, содержащей актуатор, управляющий клапан и корпус форсунки с каналами и полостями, топливо, выходящее из управляющего клапана, направляется в дренажную полость, омывая актуатор по его нижней торцовой и боковой поверхностям. В корпусе форсунке выполнены два пересекающихся отверстия, одно из которых имеет диаметр больше, чем второе, через которое топливо, просочившееся по зазорам в прецизионных парах, собирается и направляется в диаметральный зазор между корпусом и актуатором для охлаждения последнего.

Новизной в предложенном устройстве является организация охлаждения актуатора. При этом для охлаждения актуатора используется не только топливо, выходящее из управляющего клапана при его открытии и омывающее нижнюю, торцовую, часть актуатора, но и топливо, постоянно проходящее в дренаж из прецизионных пар. При этом топливо, проходящее в дренаж, постоянно подается к боковой поверхности актуатора, омывает его, стекает в полость, где размещается якорь, и по сливному каналу уходит в дренажный трубопровод.

Указанные признаки являются новыми, существенными, неочевидными и промышленно выполнимыми и направлены на достижение поставленной изобретением технической задачи.

На фиг.1 представлен общий вид электроуправляемой форсунки.

Электроуправляемая форсунка включает актуатор 1, выполненный, например, в виде электромагнита, корпус форсунки 2, полость 3 под актуатором 1, управляющий клапан 4, полость 5, расположенную ниже управляющего клапана 4, дренажную полость 6, канал 7, соединяющий полость 3 с дренажной полостью 6, канал 8, соединяющий полость 4 через канал 9 с отверстием 10, выходящим в диаметральный зазор между актуатором 1 и корпусом форсунки 2.

При работе электроуправляемой форсунки управляющий клапан 4 открывается актуатором 1 по сигналам блока управления двигателя. Горячее топливо, выходящее через управляющий клапан 4, направляется по каналу 7 непосредственно в дренажную полость 6 и далее на слив. По прецизионному диаметральному зазору в управляющем клапане 4 топливо постоянно в малых количествах переходит в канал 9, далее в отверстие 10 и в диаметральный зазор между актуатором 1 и корпусом форсунки 2. Далее топливо стекает в полость 3 под актуатором и по каналу 7 отводится в дренажную полость 6. При этом происходит охлаждение актуатора как по нижней торцовой, так и по боковой поверхностям.

Предлагаемая конструкция прошла испытания, в настоящее время ведется подготовка серийного производства.

.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива в камеру сгорания дизельных двигателей. В электроуправляемой форсунке, содержащей актуатор, управляющий клапан и корпус форсунки с каналами и полостями, согласно изобретению топливо, выходящее из управляющего клапана, направляется в дренажную полость, омывая актуатор по его нижней торцовой и боковой поверхностям. В корпусе форсунки выполнены два пересекающихся отверстия, одно из которых имеет диаметр больше, чем второе, через которые топливо, просочившееся по зазорам в прецизионных парах, собирается и направляется в диаметральный зазор между корпусом и актуатором для охлаждения последнего. Изобретение обеспечивает повышение технологичности конструкции электроуправляемой форсунки при обеспечении непосредственного охлаждения актуатора за счет оптимизации схемы расположения топливных каналов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электроуправляемая форсунка, содержащая актуатор, управляющий клапан и корпус форсунки с каналами и полостями, отличающаяся тем, что топливо, выходящее из управляющего клапана, направляется в дренажную полость, омывая актуатор по его нижней торцовой и боковой поверхностям.

2. Электроуправляемая форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что в корпусе форсунки выполнены два пересекающихся отверстия, одно из которых имеет диаметр больше, чем второе, через которые топливо, просочившееся по зазорам в прецизионных парах, собирается и направляется в диаметральный зазор между корпусом и актуатором для охлаждения последнего.