Электромагнитный топливный инжектор для двигателей внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет создать исключительно простую и надежную конструкцию инжектора, удобную в размещении и подсоединении. Электромагнитный топливный инжектор для двигателей внутреннего сгорания содержит полый корпус, имеющий впрыскивающую камеру, соединенную с подающим под давлением топливо топливопроводом, инжекторную форсунку, расположенную на полом корпусе и соединенную с впрыскивающей камерой, регулировочный стержень, выполненный с возможностью аксиального движения в полом корпусе для открытия и закрытия форсунки, и дозирующий клапан, имеющий регулировочную камеру, определенную торцевой поверхностью стержня. Часть регулировочного стержня направляется опорной частью, расположенной на одном конце цилиндрической полости. Регулировочная камера имеет калиброванный впускной топливопровод, параллельный оси регулировочного стержня и соединенный с подающим топливопроводом. Регулировочная камера снабжена калиброванным выпускным топливопроводом, установленным радиально относительно оси регулировочного стержня и соединенным с выпускной камерой для избыточного топлива. Давление топлива в указанной регулировочной камере, воздействуя на торцевую поверхность, обычно поддерживает регулировочный стержень в закрытом положении, закрывающим форсунку, затвор, управляемый якорем электромагнита для открытия выпускного топливопровода. Регулировочный стержень имеет кольцо, которое опирается на плечо цилиндрической полости при открытии выпускного топливопровода. 6 з.п.ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение касается электромагнитного топливного инжектора для двигателей внутреннего сгорания.

Известны различные типы электромагнитных топливных инжекторов; на полом корпусе одного из видов таких инжекторов располагается инжекторная форсунка, открывающаяся и закрывающаяся стержнем, движущимся аксиально внутри полого корпуса. Этот стержень, в свою очередь, управляется дозирующим клапаном, который регулируется движущимся аксиально якорем и включает в себя регулировочную камеру, имеющую радиальный впрыскивающий и осевой выпускной топливопроводы. Инжекторы этого типа всегда очень длинные и поэтому для них требуется головка цилиндра соответствующей высоты.

Известен электромагнитный топливный инжектор для двигателей внутреннего сгорания, содержащий полый корпус, имеющий впрыскивающую камеру, соединенную с подающим под давлением топливо топливопроводом; инжекторную форсунку, расположенную на полом корпусе и соединенную с впрыскивающей камерой; регулировочный стержень, выполненный с возможностью аксиального движения в полом корпусе для открытия и закрытия форсунки; и дозирующий клапан, имеющий регулировочную камеру, определенную торцевой поверхностью стержня, при этом часть регулировочного стержня направляется опорной частью, расположенной на одном конце цилиндрической полости, причем регулировочная камера имеет калиброванный впускной топливопровод, параллельный оси регулировочного стержня и соединенный с подающим топливопроводом, кроме того, регулировочная камера снабжена калиброванным выпускным топливопроводом, установленным радиально относительно оси регулировочного стержня и соединенным с выпускной камерой для избыточного топлива, давление топлива в указанной регулировочной камере, воздействуя на торцевую поверхность, обычно поддерживает регулировочный стержень в закрытом положении, закрывающим форсунку, затвор, управляемый якорем электромагнита для открытия выпускного топливопровода (см. патент US 4709679, опубл. 01.12.1987).

В современных двигателях инжекторы обычно соединяются с общим топливопроводом, по которому топливо от насоса подается под высоким давлением. В случае современных инжекторов вышеупомянутого типа топливопровод должен быть расположен поперек корпуса инжектора, что вызывает трудности в его размещении и подсоединении.

Задача настоящего изобретения - создание исключительно простой и надежной конструкции инжектора, в которой устранены перечисленные недостатки, присущие известным конструкциям.

Задача заявленного изобретения достигается за счет того, что в электромагнитном топливном инжекторе для двигателей внутреннего сгорания, содержащем полый корпус, имеющий впрыскивающую камеру, соединенную с подающим под давлением топливо топливопроводом; инжекторную форсунку на полом корпусе, соединенную с впрыскивающей камерой; регулировочный стержень, выполненный с возможностью аксиального движения в полом корпусе для открытия и закрытия форсунки; и дозирующий клапан, имеющий регулировочную камеру, определенную торцевой поверхностью стержня, при этом часть регулировочного стержня направляется опорной частью, расположенной на одном конце цилиндрической полости, причем регулировочная камера имеет калиброванный впускной топливопровод, параллельный оси регулировочного стержня и соединенный с подающим топливопроводом, кроме того, регулировочная камера снабжена калиброванным выпускным топливопроводом, установленным радиально относительно оси регулировочного стержня и соединенным с выпускной камерой для избыточного топлива, давление топлива в указанной регулировочной камере, воздействуя на торцевую поверхность, обычно поддерживает регулировочный стержень в закрытом положении, закрывающем форсунку, затвор, управляемый якорем электромагнита для открытия выпускного топливопровода, в соответствии с заявленным изобретением регулировочный стержень имеет кольцо, которое опирается на плечо цилиндрической полости при открытии выпускного топливопровода.

Кольцо может быть выполнено за одно целое со стержнем.

Кольцо может быть надето на втулку, приваренную к стержню.

Выпускная камера может быть соединена с выпускным фитингом, расположенным радиально по отношению к оси стержня, а впускной топливопровод и впрыскивающая камера соединены с подающей полостью, соединенной с дополнительным фитингом, установленным в подающем топливопроводе. Впускной топливопровод может располагаться коаксиально относительно оси стержня, подающая полость содержит коническую часть, коаксиальную с впускным топливопроводом, и дополнительный фитинг установлен в конической части.

Дополнительный фитинг может содержать колбообразную часть, зацепляющуюся с конической частью, и иметь нарезную кольцевую гайку для нажима колбообразной части на коническую часть.

Форсунка может быть обычно закрыта штифтом, регулировочный стержень нормально поддерживаться в указанном закрытом положении с помощью нажимной пружины 101, при этом нажимная пружина 101 располагается между пластиной 13 штифта 14 и шайбой 103, зацепляющей второе плечо 102 цилиндрической полости 10.

Предпочтительный неограничивающий пример воплощения предлагаемого изобретения будет описан посредством примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых: Фиг.1 - поперечное сечение топливного инжектора согласно изобретению; Фиг.2 - часть инжектора, изображенного на Фиг.1, в увеличенном масштабе; Фиг.3 - деталь инжектора (Фиг.1) в увеличенном масштабе; Фиг.4 - деталь, изображенная на Фиг.3, в увеличенном масштабе с конструктивными изменениями, соответствующими настоящему изобретению; фиг.5 - другая деталь инжектора (Фиг.1) в увеличенном масштабе; Фиг. 6 - вид сверху, показывающий размещение инжектора на двигателе внутреннего сгорания.

Позиция 5 на Фиг.1 относится ко всему топливному инжектору для двигателя внутреннего сгорания. Инжектор 5 содержит, по существу, цилиндрический полый корпус 6, прикрепленный посредством нарезной кольцевой гайки 7 к форсунке 8, оканчивающейся одним (или более) впрыскивающим отверстием 9. Полый корпус 6 имеет цилиндрическую полость 10, включающую верхнюю часть 11 малого диаметра, образующую опору для осевой направляющей для оконечной части 15 перемещающегося вдоль оси регулировочного стержня 12, который воздействует на пластину 13 штифта 14 для закрывания отверстия 9. Форсунка 8 включает в себя впрыскивающую камеру 16, связанную через топливопровод 17 в форсунке 8 и топливопровод 18 в полом корпусе 6 с полостью 19, из которой топливо поступает под давлением (подробно она будет описана далее). В впрыскивающей камере 16 штифт 14 содержит плечо 20.

Согласно изобретению, в полом корпусе 6 имеется поперечная часть 21, имеющая цилиндрическую полость 22, ось которой радиальна относительно оси полости 10 и, следовательно, относительно оси стержня 12. В полости 22 размещается дозирующий клапан 23, который включает корпус 24 с фланцем 26 (Фиг.2), обычно неподвижным относительно плеча 27 полости 22 (как подробно описано далее).

Дозирующий клапан 23 включает также регулировочную камеру 28, которая, в свою очередь, содержит корпус 24 с осевым отверстием 29 и оконечную часть 31 части 11, принадлежащей полости 10, ограниченную торцевой поверхностью 32 стержня 12. В регулировочную камеру 28 также входит калиброванный впускной топливопровод 33, расположенный параллельно оси стержня 12, который соединяется с частью 31 и с подающей полостью 19 инжектора 5.

Регулировочная камера 28 включает также калиброванный выпускной топливопровод 34, коаксиальный с отверстием 29 и соответственно радиальный к оси стержня 12; выпускной топливопровод 34 связан с выпускной камерой 36, ограниченной кольцевой частью полости 22; выпускной топливопровод 34 регулировочной камеры 28 обычно закрыт затвором в виде шарика 37, который опирается на коническую опору 38, соединенную с топливопроводом 34, и шарик 37, ведомый направляющей пластиной 39, воздействующей через промежуточный элемент, ограниченный фланцем 40 цилиндрического стержня 41.

Дозирующий клапан 23 приводится в действие электромагнитом 42 (Фиг.1), который регулирует движение якоря 43, соединенного со стержнем 41 (описание приводится ниже). Электромагнит 42 содержит цилиндрический сердечник 44, выполненный из магнитного материала и имеющий кольцевую полость 46, в которой расположена электрическая катушка 47 электромагнита 42; сердечник 44 имеет центровое отверстие 48 (Фиг.1), коаксиальное с отверстием 49 в выпускном фитинге 51, якорь 43 имеет по существу дискообразную форму с, по меньшей мере, одним отверстием 52, через которое выпускная камера 36 связывается с центральным отверстием 48 сердечника 44. Фланец 54, изготовленный за одно целое с втулкой 56, в которой скользит стержень 41, обычно опирается на фланец 26 (Фиг.2) корпуса 24 дозирующего клапана 23 через шайбу 53 калиброванной толщины; фланец 26 опирается на плечо 27 полого корпуса 6 через кольцевую гайку 57, сцепленную с фланцем 54; кольцевая гайка 57 имеет наружную резьбу и ввинчивается в полость 22; фланец 54 имеет осевые отверстия 58, соединяющие коническую опору 38 с выпускной камерой 36.

Якорь 43 составляет одно целое с муфтой 59, скользящей аксиально вдоль стержня 41, который имеет С-образное кольцо 61, связанное с плечом 62 якоря 43. Стержень 41 увеличивает заданную длину сердечника 44 внутри отверстия 48 и ограничивается частью 63 малого диаметра, которая нужна для поддержки и закрепления первой нажимной пружины 64, находящейся внутри отверстия 48.

Сердечник 44 и выпускной фитинг 51 (Фиг.1) находятся в цилиндрической рубашке 66 с отогнутой кромкой 67 (зажатой в холодном состоянии), чтобы фитинг 51 удерживался за единое целое с сердечником 44, а сердечник 44 опирался на плечо 62 (Фиг.2) рубашки 66.

Рубашка 66 соединяется через прокладку 69 с частью 21 полого корпуса 6 при помощи дополнительной нарезной кольцевой гайки 71, которая навинчивается на часть 21 таким образом, чтобы нижняя кромка 72 рубашки 66 опиралась на плечо 73 части 21 через промежуточный элемент в виде шайбы 74 калиброванной толщины, которая задает нужное перемещение якоря 43. Выпускной фитинг 51 (Фиг. 1) может быть образован таким образом, чтобы можно было осуществить соединение одного рычага 76 Т-образного фитинга 77, которым инжектор 5 соединяется с топливопроводом для подачи топлива из выпускной камеры 36 назад в топливный бак (не показан), и базы 78, изготовленной из изоляционного материала и поддерживающей штифт 79 катушки 47, которая сформована известным способом на рубашке 66.

Другая нажимная пружина 81, находящаяся между якорем 43 и фланцем 54 (Фиг. 2) втулки 56, служит для поддержания якоря 43 обычно опирающимся на С-образное кольцо 61, фланец 40 стержня 41 задерживается фланцем 54 таким образом, что толщина шайбы 53 определяет промежуток между якорем 43 и сердечником 44, т.е. положение, в котором останавливается якорь 43, когда он притягивается к сердечнику 44.

Топливо под давлением от нагнетательного насоса подается из бака к различным инжекторам 5, расположенным на двигателе вдоль общего подводящего топливопровода или так называемого рельса 82 (Фиг.6), расположенного на головке цилиндра 83 двигателя, и который в случае двигателя с 4 клапанами на каждом цилиндре может размещаться между двумя валами 84 клапанных кулачков 86. Каждый из инжекторов на головке цилиндра может предпочтительно устанавливаться между четырьмя клапанными кулачками 86 соответствующего цилиндра. Для каждого инжектора 5 топливопровод 82 включает повернутый вниз фитинг 87 (Фиг.1), который соединяется с соответствующей подающей полостью 19 инжектора 5. Конкретнее, каждый фитинг 87 имеет окончание в виде стрелки или шарика 88 с кольцеобразным плечом 89, а полость 19 включает верхнюю часть 91 в виде усеченного конуса, коаксиальную с впускным топливопроводом 33 камеры 28.

Часть 91 зацепляется с соответствующим шарообразным концом 88 так, что инжектор заполняется сверху; и корпус 6 имеет наружную резьбу 92, на которую навинчивается кольцевая гайка 93 с изогнутой кромкой 94, зацепляющаяся с плечом 89 фитинга 87, для прижатия шарообразного конца 88 к конусной поверхности части 91, что позволяет осуществить быстрое и эффективное подсоединение инжектора 5 к общему топливопроводу 82.

Перемещение стержня 12 вверх должно четко ограничиваться, так чтобы торцевая поверхность 32 не зацепляла конечную поверхность части 11 полости 10, а боковая поверхность части 15 не закрывала отверстие 29, связанное с выпускным топливопроводом 34; и стержень 12 преимущественно должен иметь кольцо 95, которое задерживается на плече 96 полости 10, что определяет диаметр промежуточной части 97 полости 10.

На Фиг.1 и 3 кольцо 95 составляет единое целое со стержнем 12. На Фиг.4 кольцо 95 составляет единое целое с втулкой 98, которая приваривается, например, лазером к стержню 12.

В обоих случаях на Фиг.3 и Фиг.4 между стержнем 12 и частью 97 полости 10 обязательно имеется зазор 99, в который топливо может попасть из регулировочной камеры 28 (Фиг. 1). Для удаления этого топлива в бак зазор 99 соединяется с выпускной камерой 36 через соединительный топливопровод 100.

В целях обеспечения быстрого закрытия отверстия 9 форсунки 8 штифтом 14, когда отключен электромагнит 42, между полым корпусом 6 и пластиной 13 штифта 14 помещается нажимная пружина 101, предварительно сжатая между пластиной 13 и плечом 102 полости 10. Чтобы максимально уменьшить диаметр полого корпуса 6, плечо 102 (Фиг.5) делается очень маленьким, но при этом достаточно большим, чтобы оно могло поддерживать шайбу 103 с внутренним диаметром меньшим, чем у части 97, что необходимо для эффективного действия нажимной пружины 101.

Принцип действия инжектора следующий.

Благодаря большей площади торцевой поверхности 32 стержня 12 по сравнению с площадью плеча 20 и с помощью пружины 101, давление топлива внутри регулировочной камеры 28 (Фиг.1 и 2) и впрыскивающей камеры 16 обычно поддерживает стержень 12 в своем нижнем положении штифтом 14, закрывающим отверстие 9 форсунки 8. Когда возбуждается катушка 47, сердечник 44 притягивает якорь 43, который посредством плеча 62 и С-образного кольца 61 тянет стержень 41 в противоположном направлении от пружины 64, таким образом фланец 40 стержня 41 задерживается у закрепленного фланца 54, а якорь 43 задерживается плечом 62 у кольца 61.

Вследствие этого давление топлива в камере 28 открывает затвор 37 для выпуска топлива из камеры 28 назад в бак через отверстия 58, выпускную камеру 36, отверстие 52 в якоре 43, отверстие 48 в сердечнике 44 и отверстие 49 в фитинге 51. В свою очередь, давление топлива в камере 16, действуя на плечо 20, преодолевает остаточное давление на торцевую поверхность 32 стержня 12 и действие пружины 101 таким образом, что штифт 14 поднимается, чтобы впрыснуть топливо в камеру 16 через отверстие 9, имеющееся в соответствующем цилиндре двигателя. Перемещение стержня 12 вверх ограничивается кольцом 95, контактирующим с плечом 96 полого корпуса 6. Когда катушка отключена, пружина 64 толкает стержень 41 влево (Фиг.2) вместе с якорем 43 посредством кольца 61; фланец 40 стержня 41 толкает затвор 37 на опору 38 для закрытия выпускного топливопровода 34, и поступающее под давлением топливо по топливопроводу 33 восстанавливает давление в регулировочной камере 28, в результате чего стержень 12 вместе со штифтом 14 опускается и, как следствие, отверстие 9 закрывается.

В сравнении с известными видами инжекторов преимущество предлагаемого инжектора 5 становится очевидным при рассмотрении следующего описания.

В частности, инжектор 5 легче устанавливается на головке цилиндра 83, вследствие чего и легче устанавливается на двигателе с четырьмя клапанами на каждом из этих цилиндров. Более того, инжектор быстро подключается к общему подающему топливопроводу 82. И, наконец, конструкция инжектора 5 позволяет уменьшить толщину головки цилиндра 83, что дает возможность снизить высоту двигателя.

Очевидно, предлагаемую модель инжектора, описанную и проиллюстрированную в данной заявке, конструктивно можно выполнить и по-другому, однако, не отступая от объема изобретения согласно формуле изобретения. Например, для снижения вибрации, которая возникает при перемещении якоря 43 относительно стержня 41, между муфтой 59 (Фиг.2) якоря 43 и втулкой 56 можно поместить кольцо. Рубашка 66 электромагнита 42 может быть сделана за единое целое с частью 21 полого корпуса 6. И, наконец, фитинг 87 подводящего топливопровода 82 и подающей полости 19 полого корпуса 6 может быть выполнен по-разному и с использованием уплотнителей.

Формула изобретения

1. Электромагнитный топливный инжектор для двигателей внутреннего сгорания, содержащий полый корпус 6, имеющий впрыскивающую камеру 16, соединенную с подающим под давлением топливо топливопроводом 82, инжекторную форсунку 8, расположенную на полом корпусе 6 и соединенную с впрыскивающей камерой 16, регулировочный стержень 12, выполненный с возможностью аксиального движения в полом корпусе 6 для открытия и закрытия форсунки 8, и дозирующий клапан 23, имеющий регулировочную камеру 28, определенную торцевой поверхностью 32 стержня 12, при этом часть 15 регулировочного стержня 12 направляется опорной частью 11, расположенной на одном конце цилиндрической полости 10, причем регулировочная камера 28 имеет калиброванный впускной топливопровод 33, параллельный оси регулировочного стержня 12 и соединенный с подающим топливопроводом 82, кроме того, регулировочная камера 28 снабжена калиброванным выпускным топливопроводом 34, установленным радиально относительно оси регулировочного стержня 12 и соединенным с выпускной камерой 36 для избыточного топлива, давление топлива в указанной регулировочной камере 28, воздействуя на торцевую поверхность 32, обычно поддерживает регулировочный стержень 12 в закрытом положении, закрывающим форсунку 8, затвор 37, управляемый якорем 43 электромагнита 42 для открытия выпускного топливопровода 34, отличающийся тем, что регулировочный стержень 12 имеет кольцо 95, которое опирается на плечо 96 цилиндрической полости 10 при открытии выпускного топливопровода 34.

2. Инжектор по п.1, отличающийся тем, что кольцо 95 выполнено за одно целое со стержнем 12.

3. Инжектор по п.1, отличающийся тем, что кольцо 95 надето на втулку 98, приваренную к стержню 12.

4. Инжектор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что выпускная камера 34 соединена с выпускным фитингом 51, расположенным радиально по отношению к оси стержня 12, а впускной топливопровод 33 и впрыскивающая камера 16 соединены с подающей полостью 19, соединенной с дополнительным фитингом 87, установленным в подающем топливопроводе 82.

5. Инжектор по п.4, отличающийся тем, что впускной топливопровод 33 располагается коаксиально относительно оси стержня 12, подающая полость 19 содержит коническую часть 91, коаксиальную с впускным топливопроводом 33, и дополнительный фитинг 87 установлен в конической части 91.

6. Инжектор по п.5, отличающийся тем, что дополнительный фитинг 87 содержит колбообразную часть 88, зацепляющуюся с конической частью 91, и имеет нарезную кольцевую гайку 93 для нажима колбообразной части 88 на коническую часть 91.

7. Инжектор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что форсунка 8 обычно закрыта штифтом 14, регулировочный стержень 12 нормально поддерживается в указанном закрытом положении с помощью нажимной пружины 101, при этом нажимная пружина 101 располагается между пластиной 13 штифта 4 и шайбой 103, зацепляющей второе плечо 102 цилиндрической полости 10.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6