Электромагнитная форсунка

 

Использование: в двигателестроении, в частности топливовпрыскивающей аппаратуре. Сущность изобретения: дизельная форсунка приводится в действие электромагнитом. Точное взаимное расположение выходного отверстия сопла и седла клапана относительно направляющего отверстия обеспечивается тем, что отдельное направляющее кольцо закреплено посредством сварного соединения в продольном отверстии с некоторым радиальным смещением. Изобретение обеспечивает точность функционирования и износостойкость форсунки. 8 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к форсункам.

Известна форсунка, в которой соединены часть (сопло) и специальное направляющее кольцо. Направляющее кольцо с седлом клапана и направляющим цилиндрическим отверстием направляет запорный элемент клапана в его осевом перемещении. Сопло снабжено выходным отверстием для впрыскиваемого топлива и соединяется с направляющим кольцом по прессовой посадке.

Известны также форсунки, в которых сопло и седло клапана выполнены в виде цельного корпуса клапана, без цилиндрического направляющего отверстия.

Себестоимость изготовления направляющего кольца с седлом клапана велика вследствие высоких требований к точности в отношении соосности цилиндрического направляющего отвеpстия и седла клапана. Кроме того, сопло нужно очень точно обработать на участке направляющего кольца. Это удорожает изготовление деталей и их сборку. Небольшие нарушения допусков на размеры этих деталей могут при сборке форсунки приводить к деформации седла клапана. Такие дефекты становятся причиной повышенного трения между запорным элементом клапана, направляющим отверстием и седлом клапана с далеко идущими последствиями.

Трение при движении ведет к погрешностям гистерезиса в цикле управления работой форсунки, к износу, и кроме того, ко все более неравномерной картине распределения топливной струи. Вследствие этого топливо подготовляется хуже и отдельные цилиндры двигателей внутреннего сгорания неодинаково снабжаются топливом. При применяемых сейчас сравнительно грубых допусках посадки запорного элемента клапана в направляющем отверстии при открытой форсунке эксцентричное прилегание запорного элемента вызывает нарушение правильного взаимодействия в седле клапана или в направляющей части с вышеназванными последствиями.

Форсунка согласно данному изобретению с отличительными признаками, изложенными в п.1 формулы изобретения, обладает в отличие от сказанного выше тем преимуществом, что можно простым образом и по отдельности изготовить и собрать направляющее кольцо и сопло с седлом клапана и по меньшей мере с одним выходным отверстием так, что цилиндрическое направляющее отверстие направляющего кольца направляет запорный элемент клапана концентрично с особо узким зазором, благодаря чему точно определено его положение, прежде всего при открывающемся запорном элементе клапана, омываемом топливом. Посредством сварного соединения направляющее кольцо удерживается у сопла сдвинутым в осевом направлении от седла клапана и от выходного отверстия для топлива. При этом оси направляющего отверстия в направляющем кольце и седла клапана весьма точно совпадают между собой. Это точное совпадение особенно удобно поддается регулировке вследствие большого радиального зазора, с которым сажается наружная поверхность направляющего кольца в центральном продольном отверстии сопла, прежде чем достигается путем сварки идеальное положение. Направляющее отверстие регулируется каждый раз индивидуально по отношению к седлу клапана. Трение между седлом клапана и запорным элементом уменьшается, поскольку эксцентриситет запорного элемента клапана относительно седла клапана сокращается вследствие узкого зазора в направляющей части.

Тем самым достигается более точное реагирование форсунки, более точная дозировка топлива и улучшенная картина распределения топливной струи. Поскольку направляющее кольцо отодвинуто в радиальном направлении от центрального продольного отверстия, оно почти не деформируется вследствие температурных колебаний.

Другие целесообразные виды исполнения изобретения выражаются в том, что направляющее кольцо изготовляется из листа, причем этот лист представляет собой пружинную листовую сталь с несколькими прорезями. Целесообразно также выполнить каналы для завихрения топлива в виде винтовых канавок, пронизывающих направляющее отверстие направляющего кольца под углом к оси продольного отверстия или в виде винтовых отверстий, пронизывающих направляющее кольцо. Другое преимущество достигается, если каналы для завихрения топлива дополнены поверхностями для направления потока в виде винтовых лопаток, образованных вырезами и отгибами в зоне направляющего отверстия. Дополнительное преимущество возникает, если направляющее кольцо состоит из спирально и кольцеобразно согнутой проволоки, из губчатого, крупнопористого материала или если направляющее кольцо снабжено щетинками, свободные концы которых образуют цилиндрическое направляющее отверстие.

На фиг. 1 разрез по той части форсунки, где находится седло клапана; на фиг.2 поперечный разрез корпуса седла клапана с приваренным направляющим кольцом; на фиг.3 корпус седла клапана, вид сверху; на фиг. поперечный разрез корпуса седла клапана с листовым направляющим кольцом; на фиг.5 поперечный разрез корпуса седла клапана со спиральным направляющим кольцом.

Форсунка 1 для впрыскивания жидкого топлива в двигатели внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием имеет корпус 3 с центральным сквозным отверстием 4, в котором посредством сварного соединения 6 закреплено сопло 5. В сопле 5 в центральном продольном отверстии 13 посредством еще одного сварного соединения 2 установлено направляющее кольцо 7 с центральным цилиндрическим направляющим отверстием 14. Диаметр продольного отверстия 13 больше наружного диаметра направляющего кольца 7, вследствие чего последнее перед сваркой сидит в продольном отверстии 13 с радиальным зазором.

Этот зазор имеет такую величину, чтобы после регулировки направляющего кольца 7 сварочный шов 2 мог заполнить промежуточное пространство между наружной поверхностью кольца и стенкой продольного отверстия 13. Под направляющим кольцом 7 сопло 5 имеет седло клапана 8, а за ним по крайней мере одно выходное отверстие 9 для впрыска топлива во всасывающую трубу двигателя внутреннего сгорания. Через сквозное отверстие 4 проходит трубчатый запорный шток 10 с радиальными отверстиями 11. На своем обращенном к седлу клапана 8 конце шток 10 имеет запорный элемент клапана 12, например в форме закаленного шарика. На другом своем конце, удаленном от седла клапана 8, шток 10 несет якорь 15 из магнито-мягкого материала. Запорный элемент 12 заходит в направляющее кольцо 7, которое обхватывает его с маленьким зазором своим цилиндрическим направляющим отверстием. В запертом состоянии форсунки запорный элемент 12 прилегает плотно к седлу клапана 8. Топливо может протекать через проделанные в направляющем кольце 7 завихрительные отверстия, например, в форме винтовых канавок 16 из зоны над направляющим кольцом 7 вниз к седлу клапана 8. Винтовые канавки 16 могут располагаться в направляющем отверстии 14 под углом к оси запорного штока 10.

Пружина сжатия 17 нажимает на запорный шток 10 в направлении потока топлива. Около якоря 15 расположена магнитная катушка 18 таким образом, что как только в ней появится ток, она поднимает якорь, преодолевая силу пружины 17. Для того, чтобы открыть клапан форсунки 1, замыкается электрическая цепь (не показана), в которую входит магнитная катушка 18. Возникающие при этом магнитные силы притягивают якорь 15. Вместе с ним запорный элемент клапана 12 на конце штока 10 отодвигается от седла клапана 8 против действия силы пружины 17, благодаря чему жидкое топливо может через запорный шток 10 и его радиальные отверстия 11 пройти через винтовые канавки 16 в седло клапана 8 и дальше в направлении потока в по крайней мере одно выходное отверстие 9, осуществляя впрыск.

На фиг. 2 изображено в виде одного конструктивного узла сопло 5 с направляющим кольцом 7. Сварное соединение 2 можно осуществить путем шовной или точечной сварки между соплом 5 и направляющим кольцом 7. Винтовые канавки 16 в цилиндрическом направляющем отверстии 14 расположены под углом к оси сопла 5. Кроме того, видны седло клапана 8 и выходное отверстие 9. Направляющее кольцо 7 сидит в продольном отверстии 13 на некотором расстоянии от седла 8. При таком варианте исполнения сопла 5 направляющее кольцо 7, как это соответствует уровню техники, необходимо обработать внутри, т.е. в зоне направляющего отверстия 14 с высокой точностью. Наружную поверхность направляющего кольца 7 можно обработать с невысокой точностью, так как перед нанесением сварочного шва оно сидит в продольном отверстии 13 с зазором. По отношению к направляющему отверстию 14 седло 8 должно быть концентричным для того, чтобы запорный элемент 12 при открывании и закрывании клапана мог быстро подниматься с седла 8 или быстро уплотнять седло и чтобы путь трения между запорным элементом 12 и седлом 8 был возможно более коротким. Направляющее кольцо 7 представляет собой штампованное или выдавленное шлифованное внутри стальное кольцо прямоугольного сечения в радиальном разрезе.

Наружная боковая поверхность 20 сопла 5 может быть слегка эксцентричной по отношению к направляющему отверстию 7. Это не сказывается отрицательно вследствие значительной длины запорного штока 10 и сферической формы запорного элемента 12. Запорный шток может иметь некоторый перекос по отношению к седлу клапана, но не должен иметь смещение оси.

Винтовые канавки позволяют не только обеспечить поток топлива мимо запорного штока 10, но, кроме того, вызывают завихрение впрыскиваемого топлива и улучшают картину распределения топливной струи. Особенно выгодно с экономической точки зрения изготовлять направляющее кольцо 7 путем штампования из листа.

На фиг.3 показан еще один пример исполнения данного изобретения с соплом 35, которое в продольном отверстии 43 на некотором осевом расстоянии от седла клапана 38 несет присоединенное сварным швом 32 направляющее кольцо 37 из выдавленного стального листа. Как показывает радиальный разрез с левой стороны, кольцо имеет растянутый S-образный или рупоподобный профиль. Участок большего диаметра, т.е. верхняя часть направляющего кольца 37, сидит с некоторым радиальным смещением в продольном отверстии 43, будучи прикреплена к нему сварочным швом 32. В качестве каналов для завихрения топлива в нижней части направляющего кольца 37 из цилиндрического отверстия 14 выделены винтовые лапки, направляющие и завихряющие поток жидкости. Это может быть сделано в зоне направляющего отверстия 44 посредством вырезов и отгибов направляющих поток поверхностей.

На фиг. 4 показан следующий пример исполнения изобретения. Сопло 55 при помощи сварного соединения 52 несет направляющее кольцо 57, смещенное в осевом направлении по отношению к седлу клапана 58 и выходному отверстию 59. Вместо винтовых канавок в направляющем кольце 57 находятся винтовые отверстия 66, проходящие под углом к оси седла клапана 55. Направляющее кольцо 57 может быть выполнено как из массивной стали, так и из листа.

На фиг. 5 показан еще один пример исполнения изобретения. Сопло 75 посредством сварного соединения 72 в виде нескольких сварочных точек несет направляющее кольцо 77. Последнее состоит, например, из намотанной по спирали проволоки. Промежутки между витками проволоки служат каналами для завихрения топлива.

Цилиндрическое направляющее отверстие 84 образовано выступающими как ребра витками направляющего кольца 77 и отмечено штрихпунктирной линией. Благодаря растянутому исполнению проходящих внутрь направляющего кольца 77 витков, направляющее отверстие 84 приобретает ровную цилиндрическую форму, вследствие чего, как и в других примерах исполнения, запорный элемент 12 тесно обхвачен на всей своей длине хода. Направляющее кольцо 77 располагается в продольном отверстии 83 на некотором осевом расстоянии от седла клапана 78.

Не изображенный на чертежах пример исполнения изобретения относится к запорному элементу, в котором посредством сварного соединения закреплено направляющее кольцо, снабженное направленными внутрь щетинками. Аналогичным образом направляющее кольцо может состоять также из пористого, губчатого, решетчатого или сетчатого материала.

Во всех трех примерах исполнения сборка осуществляется следующим в принципе одинаковым образом. Эталонный шарик, диаметр которого несколько превышает диаметр запорного элемента 12, вводится через направляющее кольцо и вдавливается в седло клапана. В этом положении при легком осевом базирующем поджатии кольцо приваривают к продольному отверстию сопла. Тем самым создается и обеспечивается весьма точная концентричность между данным направляющим отверстием и соответствующим седлом клапана.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ФОРСУНКА, содержащая корпус, размещенный в корпусе распылитель с седлом и по меньшей мере одним распыливающим отверстием, направляющее кольцо с направляющим отверстием и с каналами для подвода топлива, жестко связанное с распылителем, и запорный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с направляющим кольцом, отличающаяся тем, что в распылителе выполнен осевой цилиндрический канал, сопряженный с седлом, а направляющее кольцо расположено в осевом цилиндрическом канале с зазором и закреплено сваркой, причем каналы для подвода топлива выполнены в виде отверстий для завихрения топлива.

2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что направляющее кольцо выполнено из листа.

3. Форсунка по п.2, отличающаяся тем, что направляющее кольцо выполнено с несколькими прорезями.

4. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что отверстия для завихрения топлива выполнены в виде винтовых канавок, пронизывающих направляющее отверстие направляющего кольца и расположенных под углом к оси цилиндрического канала.

5. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что отверстия для завихрения топлива выполнены винтовыми и сквозными.

6. Форсунка по п.2, отличающаяся тем, что отверстия для завихрения топлива выполнены с поверхностями в виде винтовых лапок, образованных вырезами и отгибами в зоне направляющего отверстия.

7. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что направляющее кольцо состоит из спирально и кольцеобразно выполненной проволоки или подобного ей материала.

8. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что направляющее кольцо состоит из губчатого крупнопористого материала.

9. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что направляющее кольцо снабжено щетинками, свободные концы которых образуют цилиндрическое направляющее отверстие.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5