Электромагнитная форсунка

 

Форсунка содержит полое цилиндрическое тело, соединенный с ним сердечник, обмотку, немагнитную вставку и клапанный элемент, поджатый возвратной пружиной к седлу. На немагнитной вставке выполнен направляющий элемент в виде внутреннего кольцевого ребра или отдельных выступов, который взаимодействует с якорем, жестко соединенным с клапанным элементом, в зоне конца якоря, удаленного от клапанного элемента. Немагнитная вставка жестко соединена с корпусом клапана, который в свою очередь соединен с полым цилиндрическим телом, а между немагнитной вставкой и сердечником расположено уплотнительное кольцо. Форсунка снабжена немагнитной шайбой, примыкающей к сердечнику и ограничивающей перемещение якоря к сердечнику. На шайбе вокруг отверстия выполнен буртик, фиксирующий радиальное положение возвратной пружины, которая поджимает шайбу к торцу сердечника. В предлагаемой форсунке повышается герметичность и снижаются требования к точности выполнения деталей. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания, в частности к форсункам с электромагнитным управлением.

Известна электромагнитная форсунка, которая содержит внешний кожух, катушку с сердечником в виде ферромагнитного полого цилиндра, клапан, соединенный с полым якорем из ферромагнитного материала. Клапан выполнен из материала, подходящего для герметизации топлива. Внутри якоря расположен упругий элемент, который поджимает клапан к седлу. Якорь поддерживается в скользящем состоянии направляющей втулкой, вставленной в сердечник (см. патент Великобритании N 2057193, кл. 6 F 02 M 51/06, публ. 25.03.81 г.).

В данной конструкции якорь фиксируется по направляющей втулке на значительной длине якоря, что не дает возможности углового смещения якоря относительно продольной оси форсунки для плотного прижатия клапана к седлу и обеспечения герметичности. В этом случае требуется высокая степень взаимной перпендикулярности уплотняющих поверхностей седла и клапанного элемента. Кроме того, введение специальной направляющей втулки значительной длины усложняет конструкцию, увеличивает габариты и вес форсунки.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является топливная форсунка с электромагнитным управлением, включающая полое цилиндрическое тело на магнитомягкого материала, соединенный с телом трубчатый сердечник, также выполненный из магнитомягкого материала, немагнитную вставку, размещенную на конце сердечника, с меньшим диаметром, обращенным к седлу, обмотку, расположенную вокруг сердечника, причем полое цилиндрическое тело имеет кольцевой фланец, проходящий вовнутрь и снабженный отверстием, в котором расположен плоский клапанный элемент из магнитомягкого материала, поджатый к седлу возвратной пружиной. Немагнитная вставка установлена на уступе сердечника меньшего диаметра, обращенного к клапанному элементу, и имеет внутренний кольцевой фланец, примыкающий к торцу сердечника и ограничивающий аксиальное перемещение клапанного элемента (заявка РСТ N 88/04727, м. кл. 6 F 02 M 51/03, публ. 30.06.88 г.).

К недостаткам этой конструкции относится расположение направляющего отверстия немагнитной вставки вблизи от места контактирования клапанного элемента с седлом, что при малом радиальном (кольцевом) зазоре между клапанным элементом и направляющим отверстием ограничивает угловую подвижность клапанного элемента, что может привести к негерметичности соединения даже при незначительной непараллельности рабочих поверхностей седла и клапанного элемента, а в случае увеличенного радиального (кольцевого) зазора может привести к заклиниванию клапанного элемента и нарушению работоспособности конструкции, т. е. требуется строгая параллельность рабочего торца клапанного элемента торцу седла, которую трудно обеспечить, так как немагнитная вставка зафиксирована на сердечнике и положение рабочего торца клапанного элемента определяется направляющим отверстием немагнитной вставки, а положение рабочей торцевой поверхности седла определяется его положением в корпусе (полом цилиндрическом теле).

Кроме того, для обеспечения оптимальных весогабаритных характеристик форсунки ограничительный фланец на немагнитной вставке должен быть тонким, в пределах 0,05 - 0,1 мм, что в данной конструкции почти невозможно обеспечить технологически.

Предлагаемая конструкция электромагнитной форсунки решает задачу повышения технологичности ее изготовления и надежности работы.

Заявляемая форсунка содержит полое цилиндрическое тело из магнитомягкого материала, расположенный в теле трубчатый сердечник, который также выполнен из магнитомягкого материала, и соединен с полым цилиндрическим телом, образуя часть магнитопровода. Вокруг сердечника в полом цилиндрическом теле расположена обмотка. Вокруг конца сердечника, обращенного к седлу и выполненного с меньшим диаметром, размещена немагнитная вставка. Клапанный элемент поджат к седлу возвратной пружиной.

Заявляемая конструкция отличается тем, что немагнитная вставка снабжена внутренним направляющим элементом, взаимодействующим с якорем, один конец которого жестко соединен с клапанным элементом со сферической рабочей поверхностью. При этом направляющий элемент аксиально удален от клапанного элемента и размещен в зоне противоположного конца якоря.

Немагнитная вставка зафиксирована (приварена) на корпусе клапана в отличие от известной конструкции, где позиционирование осуществляется по торцу сердечника. Такая фиксация немагнитной вставки облегчает обеспечение соосности клапанного элемента и седла, которое размещено в том же корпусе. При этом между сердечником и немагнитной вставкой расположено уплотнительное кольцо, что позволяет уменьшить количество уплотняемых стыков по сравнению с прототипом. Корпус клапана жестко соединен с полым цилиндрическим телом.

Внутренний направляющий элемент немагнитной вставки может быть выполнен либо в виде сплошного кольцевого ребра, либо в виде отдельных выступов.

Конструкция отличается еще и тем, что к торцу сердечника, обращенного к клапанному элементу, возвратной пружиной поджата немагнитная шайба, ограничивающая аксиальное перемещение якоря к сердечнику. Шайба выполнена с кольцевым буртиком вокруг отверстия, на котором фиксируется возвратная пружина.

На чертеже изображена предлагаемая электромагнитная форсунка.

Электромагнитная форсунка содержит полое цилиндрическое тело 1 из магнитомягкого материала, и полый сердечник 2 из магнитомягкого материала, размещенный внутри полого тела и соединенный с ним, которые вместе образуют часть магнитопровода. На сердечнике 2 внутри полого тела размещена обмотка 3. Полое цилиндрическое тело жестко соединено (например вальцовкой) с корпусом клапана 4, выполненным из магнитомягкого материала, в котором последовательно размещены упругий элемент 5, втулка 6 с седлом 7, уплотнительное кольцо 8, резьбовая втулка 9. Между торцем резьбовой втулки 9 и седлом (внутренним уступом втулки 6) размещена пластина 10 с дозирующим отверстием 11. Резьбовая втулка 9, размещенная в резьбовом отверстии корпуса клапана 4, определяет аксиальное положение седла, а упругий элемент 5 поджимает седло к резьбовой втулке 9. На корпусе закреплена и полая цилиндрическая немагнитная вставка 12, конец которой расположен на меньшем диаметре сердечника, обращенного к седлу. Между немагнитной вставкой 12 и сердечником размещено уплотнительное кольцо 13. На внутренней поверхности немагнитной вставки 12 расположен направляющий элемент 14, который может быть выполнен либо в виде кольцевого ребра, либо в виде отдельных выступов.

Внутри корпуса клапана 4 и немагнитной вставки 12 размещен выполненный из магнитомягкого материала якорь 15, жестко соединенный с клапанным элементом 16, рабочая поверхность которого выполнена сферической. Внутри якоря размещена возвратная пружина 17, поджимающая одним концом клапанный элемент к седлу 7, а другим немагнитную шайбу 18 к торцу сердечника. На одном из торцев немагнитной шайбы вокруг отверстия выполнен буртик 19 для радиальной фиксации возвратной пружины 17.

Направляющий элемент 14 немагнитной вставки 12 контактирует с внешней цилиндрической поверхностью на конце якоря, удаленном от клапанного элемента.

В якоре выполнены отверстия 20 для прохода топлива. На корпусе клапана размещен монтажный уплотнитель 21. Между торцем якоря и немагнитной шайбой образован воздушный рабочий зазор δ.

Электромагнитная форсунка работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на обмотку 3 по магнитопроводу, образованному сердечником 2, полым цилиндрическим телом 1, корпусом клапана 4 и якорем 15, и рабочему воздушному зазору δ проходит магнитный поток, который, преодолевая усилие возвратной пружины 17, перемещает якорь к сердечнику 2, отрывая клапанный элемент от отверстия седла 7, обеспечивая тем самым проход топлива.

При отключении питающего напряжения возвратная пружина поджимает клапанный элемент к седлу, перекрывая проход топлива.

Преимуществом заявляемой конструкции является выполнение направляющего элемента немагнитной вставки в виде узкого кольцевого ребра или отдельных выступов, контактирующих с якорем на удалении от клапанного элемента, что обеспечивает угловое смещение сферического клапанного элемента и плотное прилегание его к седлу, что повышает надежность герметичности форсунки и снижает требования к точности выполнения деталей.

Фиксация немагнитной вставки в корпусе клапана, в котором установлено седло, облегчает обеспечение соосности клапанного элемента и седла, что упрощает технологию изготовления и повышает надежность работы. Размещение уплотнительного кольца между немагнитной вставкой и сердечником уменьшает количество уплотняемых стыков. Выполнение немагнитной шайбы, ограничивающей продольное перемещение якоря к сердечнику, в виде отдельной детали упрощает технологию ее изготовления, т.к. позволяет получать ее штамповкой из листа любой заданной толщины с высокой точностью, а также улучшает весогабаритные характеристики форсунки. Буртик на торце шайбы обеспечивает радиальное положение возвратной пружины, что положительно влияет на надежность работы форсунки.

Формула изобретения

1. Электромагнитная форсунка, содержащая полое цилиндрическое тело из магнитомягкого материала и соединенный с ним трубчатый сердечник, выполненный также из магнитомягкого материала, обмотку, размещенную вокруг сердечника, немагнитную вставку, расположенную на конце сердечника, обращенного к седлу, и клапанный элемент, поджатый к седлу возвратной пружиной, отличающаяся тем, что немагнитная вставка выполнена с внутренним направляющим элементом, взаимодействующим с полым якорем, жестко соединенным с клапанным элементом, причем направляющий элемент размещен в зоне конца якоря, удаленного от клапанного элемента.

2. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что немагнитная вставка жестко соединена с корпусом клапана, соединенным с полым цилиндрическим телом, а между сердечником и немагнитной вставкой расположено уплотнительное кольцо.

3. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что внутренний направляющий элемент немагнитной вставки выполнен в виде сплошного кольцевого ребра.

4. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что внутренний направляющий элемент выполнен в виде отдельных выступов.

5. Форсунка по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что она снабжена немагнитной шайбой, ограничивающей аксиальное перемещение якоря к сердечнику и поджатой к торцу сердечника, обращенному к седлу.

6. Форсунка по п.5, отличающаяся тем, что на торце немагнитной шайбы, обращенном к седлу, вокруг отверстия выполнен буртик, фиксирующий возвратную пружину в радиальном направлении.

7. Форсунка по п.5, отличающаяся тем, что немагнитная шайба поджата к торцу сердечника возвратной пружиной.

РИСУНКИ

Рисунок 1