Электромагнитный клапан для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение, в частности топливная аппаратура двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: электромагнитный клапан для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит направляющую с коническим седлом, ниже которого расположена полость для подвода топлива под давлением, а выше предусмотрен карман, связанный с каналом отвода топлива. Размещенная в направляющей игла диаметром d₁ имеет уплотняющий поясок по внешнему контуру усеченного конуса. Со стороны уплотняющего пояска на игле выполнена наружная ступенчатая проточка диаметром d₂=d₁-/0,01...0,04 мм/. Разгрузка иглы от сил давления топлива достигается прецизионным компенсатором, разделяющим полость над иглой с полостью слива, в которой расположен электромагнит. Посредством нижнего и верхнего упора на компенсаторе игла образует подвижное в осевом направлении соединение с якорем. Проточка на игле и наличие подвижного соединения ее с компенсатором упрощает конструкцию клапан и повышает надежность и долговечность его работы. 1з.п.ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам дизирования топлива в двигатель внутреннего сгорания.

Известна форсунка дизеля с электрическим управлением (а.с.СССР N 1746038 F 02 M 51/00, опубл. 07.07.92 г.), содержащая корпус с пристыкованной к нему направляющей с коническим седлом. Ниже седла направляющей расположена полость, к которой подводится топливо под давлением, а выше него расположен карман, соединенный с каналом отвода топлива. В направляющей размещена подпружиненная игла диаметром d₁ с уплотняющим по внешнему контуру усеченным конусом. Форсунка снабжена полостью над иглой и сливной полостью, в которой размещен электромагнит с подпружиненным якорем. Прецизионный компенсатор, коаксиально расположенный относительно якоря и связанный с ним через верхний упор, разделяет сливную полость и полость над иглой. Вторым концом компенсатор жестко связан с иглой. Канал с размещенным в нем дросселем соединяет полость над иглой с полостью под седлом.

Однако это устройство обладает рядом существенных недостатков. Во первых, сложность демонтажа иглы из направляющей после длительной работы форсунки из-за возможной деформации ее уплотняющего конуса. Во-вторых, сложность обеспечения соединения прецизионного компенсатора с иглой. В-третьих, сложность обеспечения гарантированной соосной иглы и прецизионного компенсатора, что может приводить к появлению больших боковых усилий и интенсивному износу направляющей компенсатора. В-четвертых, участие массы компенсатора в динамических нагрузках, воздействующих через иглу на седло направляющей.

Задача изобретения упрощение конструкции и повышение надежности и долговечности.

Электромагнитный клапан для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания отличается от прототипа тем, что игла со стороны уплотняющего конуса имеет наружную ступенчатую проточку диаметром d₂=d₁-(0,01. 0,04 мм) и упор, обращенный к уплотняющему конусу. Прецизионный компенсатор диаметром d₃ снизу также снабжен обращенным в сторону электромагнита упором, с помощью которого и упора на игле образуется подвижное в радиальном и осевом направлениях соединение с иглой. Игла со стороны уплотняющего конуса может иметь осевую расточку с упором для монтажа прецизионного компенсатора.

Наличие наружной ступенчатой проточки позволяет даже при относительно значительной деформации уплотняющего конуса иглы обеспечить надежный ее демонтаж из направляющей, что существенно упрощает эксплуатацию клапана и повышает его надежность и долговечность.

Выполнение подвижного (в осевом и радиальном направлениях) соединениях игла-прецизионный компенсатор снижает требование к точности выполнения клапана и тем самым упрощает конструкцию, устраняет причины появления повышенного износа компенсатора и повышает надежность и долговечность клапана в целом.

Вариант иглы с осевой расточкой со стороны уплотняющего конуса также упрощает конструкцию и сборку клапана.

Клапан такой конструкции может найти применение в качестве дозатора топлива в аккумуляторных системах с гидромеханическими форсунками, в составе насос-форсунок с механическим или гидравлическим приводом (Двигателестроение, 1988, N 3. с.48-49) и в других случаях.

На фигуре 1 изображена конструкция электромагнитного клапана для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания.

Клапан содержит корпус 1, к которому с помощью гайки 2 пристыкована направляющая 3 с коническим седлом 4. Ниже седла расположена полость 5, к которой подводится топливо под давлением, а выше седла размещен карман 6, соединенный с каналом 7 отвода топлива. Размещенная в направляющей 3 игла 8 диаметром d₁ имеет уплотняющий по внешнему контуру усеченный конус с внутренним диаметром d₄. Со стороны уплотняющего конуса игла имеет наружную ступенчатую проточку диаметром d₂=d₁-(0,01. 0,04 мм), а с противоположной стороны упор 9. К седлу 4 игла поджимается пружиной 10. Полость 11 в корпусе над иглой, куда подводится топливо под давлением, соединена с полостью 5 каналом 12, с размещенным в нем дросселем 13. К корпусу 1 с помощью гайки 14 пристыкован электромагнит 15 с катушкой 16 и стопом 17. В направляющей 18 корпуса 1 перемещается якорь 19, поджимаемый снизу пружиной 20. Прецизионный компенсатор 21 диаметром d₃ с упором 22, обращенный к электромагниту 15, может перемещаться в осевом направлении в направляющей 23 корпуса 1. Сверху компенсатор имеет упор 24, который упирается в торец 25 якоря 19. Нижний упор 22 компенсатора совместно с упором 9 на игле образует подвижное в осевом и радиальном направлениях соединение. Штуцер 26 корпуса 1 соединяет сливную полость 27 с общей сливной магистралью.

Возможен вариант (см.фиг.2) конструктивного выполнения иглы, в которой со стороны уплотняющего усеченного конуса выполнена осевая расточка 28 с упором 9 для монтажа прецизионного компенсатора.

Электромагнитный клапан работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии тока в обмотке катушки 16 и наличии давления топлива на входе в полость 11 корпуса игла 8 запирает электромагнитный клапан. При условии d²₄ = d²₁-d²₃ игла практически полностью разгружена от сил давления топлива.

При подаче на катушку 16 электрического импульса специальной формы якорь 19 перемещается в стопу 17 электромагнита 15. При этом игла 8, соединенная упорами 22 и 24 компенсатора с якорем 19, поднимается и тем самым обеспечивается подача топлива из полости 11 корпуса 1 в полость 5 направляющей и далее через карман 6 в канал 7 отвода топлива. Длительность подачи прямо пропорциональная длительности командного электрического импульса.

По окончании командного электрического импульса игла 8 под действием пружины 10 возвращается в исходное состояние. Более быстрому возврату иглы 8 способствует перепад давления топлива, обусловленный наличием дросселя 13. Наличие подвижной связи (якорь-компенсатор-игла) позволяет в момент посадки иглы 8 на седло 4 снять удар якоря и компенсатора, которые затем возвращаются в исходное состояние слабой пружиной 20. Кроме того, наличие подвижной связи существенно упрощает конструкцию клапана и снижает трение и износ прецизионного компенсатора 21.

При выполнении иглы с осевой расточкой 28 упрощается конструкция иглы 8 и монтаж клапана.

Электромагнитный клапан прост конструктивно и может быть выполнен практически для всего диапазона размерностей ДВС.

Путем гибкого регулирования характеристик впрыскивания топлива при помощи предложенного клапана возможно оптимизировать работу широкого класса ДВС на различных режимах по динамическим, экономическим и экологическим показателям. Стендовые испытания подтверждают эффективность предлагаемого устройства.

Формула изобретения

1. Электромагнитный клапан для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, пристыкованную к нему направляющую с коническим седлом, расположенными ниже седла полостью, к которой подводится топливо под давлением, и выше него карманом, соединенным с каналом отвода топлива, размещенную в направляющей подпружиненную иглу диаметром d₁ с уплотняющим по внешнему контуру усеченным конусом, сливную полость и полость над иглой, размещенный в сливной полости электромагнит с подпружиненным якорем, коаксиально расположенный относительно якоря и связанный с ним через верхний упор прецизионный компенсатор, разделяющий сливную полость и полость над иглой и вторым концом жестко связанный с иглой, канал с размещенным в нем дросселем, соединяющий полость над иглой с полостью под седлом, отличающийся тем, что игла со стороны уплотняющего конуса имеет наружную ступенчатую проточку диаметром d₂ d₁ (0,01 0,04) мм и упор, обращенный к уплотняющему конусу, прецизионный компенсатор снизу снабжен обращенным в сторону электромагнита упором, с помощью которого и упора на игле образуется подвижное в радиальном и осевом направлениях соединение с иглой.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что игла со стороны уплотняющего конуса имеет осевую расточку с упором для монтажа прецизионного компенсатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2