Электромагнитная форсунка для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам топливоподачи двигателей внутреннего сгорания с управляемым впрыском. Технический результат заключается в уменьшении давления открытия форсунки в обесточенном состоянии для обеспечения стабильной работы двигателя на холостых оборотах. Форсунка содержит корпус, в котором размещены катушка электромагнита и сердечник с каналом подвода топлива, плоский запирающий элемент с направляющим штоком, имеющий на сопрягаемой с седлом плоскости слой немагнитного твердого металла мерной толщины. Направляющий шток запирающего элемента входит в направляющую втулку из немагнитного материала. Торец сердечника с каналом подвода топлива имеет проточку и является опорным седлом запирающего элемента. Направляющая втулка и корпус имеют отверстия, расположенные вокруг запирающего элемента для выхода топлива. На сопрягаемой с седлом плоскости запирающего элемента нанесен слой немагнитного твердого металла мерной толщины. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с управляемым впрыском, и может быть использовано в системах питания ДВС жидким или газообразным топливом.

Известна конструкция электромагнитной форсунки с плоским запирающим элементом, который одновременно является якорем электромагнитной управляющей системы (патент RU 2140559).

Недостатком таких конструкций является достаточно высокое давление открытия запирающего элемента при обесточенной катушке электромагнита из-за остаточного намагничивания сердечника. Это является существенным недостатком конструкции, т.к. увеличенное давление открытия обесточенной форсунки значительно ухудшает работу двигателя на холостых оборотах.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятым в качестве прототипа, является электромагнитная форсунка для двигателя внутреннего сгорания (патент RU 2097596), содержащая корпус, выполненный из магнитопроводящего материала, и расположенный в нем магнитопроводящий сердечник с каналом подвода топлива, охватываемый обмоткой электромагнита, плоский запирающий элемент, выполненный из магнитопроводящего материала, с направляющим штоком, входящим в направляющую втулку, выполненную из немагнитного материала, опорное седло запирающего элемента, выполненное на торце магнитопроводящего сердечника с проточкой, корпус и направляющая втулка имеют отверстия для отвода и распыления топлива, расположенные вокруг запирающего элемента.

Недостатком известной электромагнитной форсунки является то, что из-за наличия остаточного магнетизма в материале сердечника (эффект прилипания) запирающий элемент при подаче топлива во входной штуцер форсунки из-за эффекта прилипания открывается при некотором избыточном давлении (0,025...0,06 МПа), недопустимо высоком для стабильной работы двигателя на всех режимах, что приводит к остановкам двигателя при работе на холостых оборотах и перерасходу топлива.

Задачей изобретения является уменьшение давления (усилия) отрыва плоского запирающего элемента от опорного седла при обесточенной катушке электромагнита.

Поставленная задача достигается тем, что электромагнитная форсунка для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, выполненный из магнитопроводящего материала, и расположенные в нем магнитопроводящий сердечник с каналом подвода топлива, охватываемый обмоткой электромагнита, плоский запирающий элемент, выполненный из магнитопроводящего материала, с направляющим штоком, входящим в направляющую втулку, выполненную из немагнитного материала, опорное седло запирающего элемента, выполненное на торце магнитопроводящего сердечника с проточкой, корпус и направляющая втулка имеют отверстия для отвода и распыления топлива, расположенные вокруг запирающего элемента, причем на сопрягаемой с седлом плоскости запирающего элемента нанесен слой немагнитного твердого металла с толщиной, выбранной из условия обеспечения минимального давления открытия форсунки при обесточенной катушке электромагнита и давления открытия форсунки при прохождении тока через обмотку, превышающем максимальное давление в топливной системе.

В корпусе 1 электромагнитной форсунки размещены: сердечник 2 из магнитопроводящего материала с каналом подвода топлива, обмотка электромагнита 3, плоский запирающий элемент 4 с направляющим штоком, выполненный из магнитопроводящего материала и имеющий на сопрягаемой с седлом плоскости твердое немагнитное покрытие 5 с мерной толщиной, выбранной из условия обеспечения минимального давления открытия форсунки при обесточенной катушке электромагнита и давления открытия форсунки при прохождении тока через обмотку, превышающем максимальное давление в топливной системе.

Направляющий шток запирающего элемента входит в направляющую втулку 6, выполненную из немагнитного материала.

Торец магнитопроводящего сердечника 2 с каналом подвода топлива имеет проточку и является опорным седлом 7 запирающего элемента.

Направляющая втулка 6 и корпус 1 имеют отверстия 8, расположенные вокруг запирающего элемента.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на катушку электромагнита образуется электромагнитный поток, притягивающий запирающий элемент 4 к торцу сердечника 2. При этом форсунка закрывается и запирает поток топлива. Для подачи заданной дозы топлива обмотка электромагнита обесточивается на некоторое фиксированное время. При этом исчезает электромагнитная сила, удерживающая запирающий элемент 4 плотно прижатым к седлу (торцу сердечника). Под действием топлива запирающий элемент 4 открывает входной канал форсунки. При этом топливо через круговую щель, образованную между седлом 7 и запирающим элементом 4, через отверстия 8 в корпусе 1 и в направляющей втулке 6 поступает в выходной штуцер форсунки. По окончании интервала заданного времени подается напряжение на обмотку 3, и запирающий элемент закрывает поступление топлива.

Введение в конструкцию электромагнитной форсунки плоского запирающего элемента с нанесенным на его поверхность, сопрягаемую с седлом, слоя немагнитного твердого материала позволяет уменьшить давление начала работы форсунки по сравнению с прототипом в 2-3 раза с незначительным уменьшением давления отрыва запирающего элемента при запитанной напряжением постоянного тока обмотке электромагнита. Это позволяет обеспечить стабильную работу двигателя на всех режимах, включая и работу на холостых оборотах.

Формула изобретения

Электромагнитная форсунка для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, выполненный из магнитопроводящего материала, и расположенные в нем магнитопроводящий сердечник с каналом подвода топлива, охватываемый обмоткой электромагнита, плоский запирающий элемент, выполненный из магнитопроводящего материала, с направляющим штоком, входящим в направляющую втулку, выполненную из немагнитного материала, опорное седло запирающего элемента, выполненное на торце магнитопроводящего сердечника с проточкой, корпус и направляющая втулка имеют отверстия для отвода и распыления топлива, расположенные вокруг запирающего элемента, отличающаяся тем, что на сопрягаемой с седлом плоскости запирающего элемента нанесен слой немагнитного твердого металла с толщиной, выбранной из условия обеспечения минимального давления открытия форсунки при обесточенной катушке электромагнита и давления открытия форсунки при прохождении тока через обмотку, превышающем максимальное давление в топливной системе.

РИСУНКИ

Рисунок 1