Клапанная форсунка и способ ее изготовления

 

Использование: двигателестроение, в частности топливовпрыскивающая аппаратура двигателей, особенно для двигателей внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием с принудительным зажиганием. Сущность изобретения: в клапанной форсунке, состоящей из корпуса седла клапана 18 и соединяемого с ним корпуса с отверстиями 22, часть клапана вдвигается в продольное отверстие 3 держателя седла 1 и жестко соединяется с держателем седла 1, причем глубина вдвигания определяет предварительную установку хода запорной иглы. Точная установка хода запорной иглы осуществляется в полностью смонтированной клапанной форсунке, в то время как часть клапана между точками закрепления 24, 30 корпуса с отверстиями 22 деформируется.2 с. и 7 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к клапанным форсункам топливной аппаратуры двигателя внутреннего сгорания.

Известны клапанные форсунки и способы их изготовления, причем из патента ФРГ N 3710467 уже известна клапанная форсунка, имеющая по течению ниже своей опорной поверхности седла клапана стаканообразной формы, корпус с отверстиями. Корпус с отверстиями прочно закреплен между корпусом сопла и подготовительной гильзой. Для установки хода запорной иглы и тем самым статического, сбрасываемого во время установившегося состояния открытия клапанной форсунки расхода потока среды сошлифовывается торцевая поверхность корпуса сопла, к которой прилегает определяющая остаточный зазор якоря относительно сердечника упорная пластина. Этот клапан и использованный способ изготовления имеют однако тот недостаток, что торцевая поверхность корпуса сопла может быть сошлифована только при частично демонтированном клапане так, что точная установка хода запорной иглы является очень дорогостоящей.

Патент ФРГ N 3841142 показывает клапанную форсунку со стаканообразным корпусом с отверстиями, который своей стопорной кромкой простирается в аксиальном направлении в отрыве от опорной поверхности седла клапана и концом стопорной кромки соединен со стенкой посадочной расточки корпуса седла клапана. Корпус седла клапана вставлен в продольное отверстие держателя седла и жестко соединен с ним, причем глубина вставления корпуса седла клапана в продольное отверстие держателя седла клапана определяет ход запорной иглы. Также при этом клапане в окончательно смонтированном состоянии нельзя больше предпринять никакой установки хода запорной иглы без того, чтобы по меньшей мере частично не демонтировать вновь клапан.

Клапанная форсунка с корпусом седла клапана, который имеет по меньшей мере одно впрыскивающее отверстие, описана в патенте ФРГ N 3831196. Корпус седла клапана впрессован в продольное отверстие держателя седла, причем глубина запрессовки определяет ход запорной иглы. Установка хода запорной иглы хотя и может предприниматься в окончательно смонтированной клапанной форсунке, однако существует опасность образования стружки в корпусе седла клапана и/или держателе седла при запрессовке корпуса седла клапана в держатель седла.

Соответствующая изобретению клапанная форсунка с отличительными признаками п. 1 формулы изобретения или способ изготовления клапанной форсунки с отличительными признаками п.7 формулы изобретения благодаря деформированию состоящей из корпуса седла клапана и корпуса с отверстиями части седла клапана и корпуса с отверстиями части седла клапана в аксиальном направлении на участке между точками закрепления имеют преимущество особенно простой и экономичной, полностью автоматизируемой и точной установки хода запорной иглы и тем самым статического сбрасываемого во время установившегося состояния открытия клапанной форсунки расхода потока среды. Кроме того, получается простая конструкция клапанной форсунки с простым и экономичным изготовлением корпуса седла клапана и корпуса с отверстиями. Гарантировано, что аксиальное положение корпуса с отверстиями на участке отверстий не изменится из-за монтажа клапанной форсунки и достигается желаемая, предварительно заданная характеристика впрыскивания.

Посредством приведенных в зависимых пунктах формулы изобретения мероприятий являются возможными предпочтительные усовершенствования и улучшения указанного в п.1 формулы изобретения клапана и указанного в п.7 формулы изобретения способа.

Является предпочтительным, если стопорная кромка стаканообразного корпуса с отверстиями простирается в аксиальном направлении отвернуто от корпуса седла клапана и стопорная кромка своим свободным концом жестко соединена со стенкой продольного отверстия держателя седла. Таким образом, гарантировано, во-первых, жесткий и надежный останов состоящей из корпуса с отверстиями части клапана в продольном отверстии держателя седла, во-вторых, корпус с отверстиями для точной установки хода запорной иглы в аксиальном направлении может деформироваться простым способом на участке между его точками закрепления.

Особенно предпочтительно, если стопорная кромка корпуса с отверстиями к своему свободному концу выгнута наружу, благодаря чему она на своем конце имеет больший диаметр, чем диаметр продольного отверстия держателя седла так, что стопорная кромка при вдвигании части клапана в продольное отверстие держателя клапана имеет радиальное подпружинивание и прилегает с легким давлением к стенке продольного отверстия, не создавая опасности образования снаружи в корпусе с отверстиями и/или продольном отверстии держателя седла.

При этом является преимуществом, если объем корпуса седла клапана имеет меньший диаметр, чем диаметр продольного отверстия держателя седла. Благодаря этому избегают при вдвигании состоящей из корпуса седла клапана и корпуса с отверстиями части седла клапана в держатель седла образование стружки в корпусе седла клапана и/или продольном отверстии держателя седла. Кроме того, при изготовлении не требуется выдерживание узкого допуска на размер объема корпуса седла клапана, так что стоимость изготовления корпуса седла клапана существенно снижается.

Чтобы избежать возможность протекания среды между объемом корпуса седла клапана и продольным отверстием держателя седла по меньшей мере в одно разбрызгивающее отверстие и/или между стопорной кромкой корпуса с отверстиями и продольным отверстием держателя седла в отсасывающий трубопровод двигателя внутреннего сгорания, является предпочтительным, если корпус с отверстиями на своей торцевой стороне герметично соединен с торцевой стороной корпуса седла клапана с помощью первого кругового сварного шва и по своему объему со стенкой продольного отверстия держателя седла с помощью второго кругового сварного шва.

Особенно предпочтительным является при этом, если первый сварной шов и второй сварной шов с помощью лазерной сварки выполняются особенно прочно и надежно и простым способом. К тому же происходит при этом только незначительный нагрев свариваемых друг с другом частей.

Пример осуществления изобретения упрощенно представлен на чертеже и подробнее описывается в последующем описании.

Фиг. частично показывает представленную клапанную форсунку согласно примеру осуществления.

На фиг. частично представлена, например, топливная клапанная форсунка для впрыскивающей топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием с принудительным зажиганием. Топливная клапанная форсунка имеет трубообразный держатель седла 1, в котором выполнено продольное отверстие 3 концентрично к продольной оси клапана 2. В продольном отверстии 3 расположена, например, трубообразная запорная игла 5, которая на своем нижнем по течению конце 6 соединена с шаровидным корпусом закрытия клапана 7. Приведение в действие топливной клапанной форсунки осуществляется известным способом, например электромагнитным. Для аксиального перемещения запорной иглы 5 и тем самым для открывания или закрывания топливной клапанной форсунки служит обозначенная электромагнитная цепь с магнитной катушкой 10, якорем 11 и сердечником 12. Якорь 11 соединен с отвернутым от корпуса закрытия клапана 7 концом запорной иглы 5 и установлен по одной оси с сердечником 12.

Для направления корпуса закрытия клапана 7 во время аксиального перемещения служит направляющее отверстие 16 корпуса седла клапана 18. Объем корпуса седла клапана 18 имеет меньший диаметр, чем диаметр продольного отверстия 3 держателя седла 1. На своей одной, отвернутой от корпуса закрытия клапана 7 торцевой стороне 19 корпус седла клапана 18 концентрично и жестко соединен с донной частью 21 корпуса с отверстиями 22 так, что донная часть 21 своей торцевой стороной 20 прилегает к торцевой стороне 19 корпуса седла клапана 18. Соединение корпуса седла клапана 18 и корпуса с отверстиями 22 осуществляется, например, посредством кругового и герметичного, выполненного, например, с помощью лазера первого сварного шва 24. При выборе материала для корпуса с отверстиями 22 по этой причине следует обращать внимание также на хорошую свариваемость. Посредством этого вида монтажа избегается опасность деформации донной части 21 на участке ее по меньшей мере одного, например, из двух сформованных посредством эродирования разбрызгивающих отверстий 27.

Корпуc с отверстиями 22 имеет стаканообразную форму поперечного сечения. К донной части 21 корпуса с отверстиями примыкает кольцевая стопорная кромка 23, которая простирается в аксиальном направлении отвернуто от корпуса седла клапана 18 и до конца 26 конически наружу изогнута. При этом стопорная кромка 23 на своем конце 26 имеет больший диаметр, чем диаметр продольного отверстия 3 держателя седла 1.

При вдвинутой в продольное отверстие 3 держателя седла 1 запорной игле 5 вдвигается в продольное отверстие 3 состоящая из корпуса седла клапана 18 и корпуса с отверстиями 22 часть седла клапана. Благодаря меньшему по сравнению с продольным отверстием 3 держателя седла диаметру объема корпуса седла клапана 18 имеется радиальное сжатие только между продольным отверстием 3 и выполненной слегка конически наружу изогнутой стопорной кромкой 23 корпуса с отверстиями 22, причем стопорная кромка 23 оказывает радиальное подпружинивающее воздействие на стенку продольного отверстия 3. Благодаря этому избегается при вдвигании состоящей из корпуса седла клапана 18 и корпуса с отверстиями 22 части седла клапана 18 и корпуса с отверстиями 22 части седла клапана в продольное отверстие 3 держателя седла 1 образование стружки как в части седла клапана, так и в продольном отверстии 3. К тому же при изготовлении корпуса седла клапана 18 не требуется выдерживание узкого допуска на размер его объема, т.к. корпус седла клапана 18 в радиальном направлении имеет маленький зазор в продольном отверстии 3 держателя седла 1, так что стоимость изготовления существенно снижается в отношении запрессованного в продольное отверстие 3 корпуса седла клапана. Глубина вдвигания части седла клапана в продольное отверстие 3 держателя седла 1 определяет предварительную установку хода запорной иглы 5, т.к. одно крайнее положение запорной иглы 5 ори невозбужденной магнитной катушке 10 установлено посредством прилегания корпуса закрытия клапана 7 к поверхности седла клапана 32 корпуса седла клапана 18. Другое конечное положение запорной иглы 5 устанавливается при возбужденной магнитной катушке 10, например, посредством прилегания якоря 11 к сердечнику 12. Путь между этими обоими конечными положениями запорной иглы 5 представляет ход.

На своем конце, прилегающем к продольному отверстию 3 держателя седла 1, стопорная кромка 23 корпуса с отверстиями 22 соединена со стенкой продольного отверстия 3, например, посредством кругового и герметичного второго сварного шва 30. Второй сварной шов 30 выполнен точно как первый сварной шов 24, например, с помощью лазера, так что получается прочная и надежная изготавливая простым способом заварка, при которой нагрев свариваемых друг с другом частей незначителен.

Герметичная заварка корпуса седла клапана 18 и корпуса с отверстиями 22, а также корпуса с отверстиями 22 и держателя седла необходима с тем, чтобы используемая среда, например топливо, не могла протекать между продольным отверстием 3 держателя седла 1 и объемом корпуса седла клапана 18 к разбрызгивающим отверстиям 27 или между продольным отверстием 3 держателя седла 1 и стопорной кромкой 23 корпуса с отверстиями 22 непосредственно в отсасывающий трубопровод двигателя внутреннего сгорания.

Таким образом, в корпусе с отверстиями 22 имеются две точки закрепления: первой точкой закрепления является первый сварной шов 24 с корпусом седла клапана 18 и второй точкой закрепления является второй сварной шов 30 с держателем седла 1.

Шаровидный корпус закрытия клапана 7 взаимодействует с конически сужающейся в направлении потока поверхностью седла клапана 32 корпуса седла клапана 18, выполненной в аксиальном направлении между направляющим отверстием 16 и торцевой стороной 19 корпуса седла клапана 18. Направляющее отверстие 16 имеет, как представлено в фигуре слева от продольной оси клапана 2, по меньшей мере одно пропускное отверстие 33, которое делает возможным протекание среды от ограниченной в радиальном направлении посредством продольного отверстия 3 держателя седла 1 полости клапана 35 в выполненную в направлении истока между направляющим отверстием 16 и опорной поверхностью седла клапана 32 корпуса седла клапана 18 кольцевую выточку 36, которая в открытом состоянии клапана соединена с разбрызгивающими отверстиями 27 пластины с отверстиями 22. Для точного направления корпуса закрытия клапана 7 и тем самим запорный иглы 5 во время аксиального движения диаметр направляющего отверстия так выполнен, что конусовидный корпус закрытия клапана 7 проходит насквозь направляющее отверстие 16 с маленьким радиальным зазором.

Точная установка хода запорной игла 5 и тем самым статического, сбрасываемого во время установившегося состояния открытия клапанной форсунки расхода потока среды осуществляется в полностью смонтированной клапанной форсунке. т.е. в частности, сваренный с корпусом седла клапана 18 корпус с отверстиями 22 на своей стопорной кромке 23 сварен с держателем седла 1. Если статическое, сброшенное клапаном и измеренное с помощью мерного сосуда 37 фактическое количество среды не совладает с желаемым, предварительно заданным расчетным количеством, то корпус с отверстиями 22 для точной установки хода запорной иглы 5 в аксиальном направлении на участке между вторым сварным швом 30 и первым сварным швом 24 с помощью инструмента 38, таким образом, вытягивается и тем самым при необходимости пластически деформируется, пока измеренное фактическое количество среды не совпадает о предварительно заданным расчетным количеством среды.

Соответствующая изобретению клапанная форсунка и соответствующий изобретению способ изготовления клапанной форсунки разрешают простым способом точную установку статического сбрасываемого во время установившегося состояния открытия клапанной форсунки расхода потока среды в полностью смонтированной клапанной форсунке.

На окружности держателя седла 1 на его нижнем по течению, отвернутом от магнитной катушки 10 конце расположен защитный колпак 45 и с помощью фиксирующего соединения 46 соединен с окружностью держателя седла 1. Защитный колпак 45 прилегает первым со стороны торца радиальным отрезком 47 к торцевой стороне 48 держателя седла 1. В обращенном к магнитной катушке 10 направлении примыкают к первому радиальному отрезку 47 защитного колпака 45 сначала проходящий аксиально параллельный отрезок 49 и к нему указывающий радиально наружу второй радиальный отрезок 50. Уплотнительное кольцо 51 расположено в кольцевой выточке 53, боковые поверхности которой образуются посредством обращенной к магнитной катушке 10 торцевой стороны 54 второго радиального отрезка 50 защитного колпака 45 и посредством указывающей радиально наружу опорной поверхности 55 держателя седла 1, а ее дно 57 посредством окружности держателя седла 1. Уплотнительное кольцо 51 служит для уплотнения между окружностью топливной клапанной форсунки и непоказанным креплением к клапану, например, всасывающим трубопроводом двигателя внутреннего сгорания.

Формула изобретения

1. Клапанная форсунка, преимущественно для топливной вспрыскивающей аппаратуры двигателей внутреннего сгорания, содержащая трубообразный корпус с продольным осевым каналом, размещенные в продольном осевом канале последовательно по потоку запорный орган, распылитель с седлом и вставку с основанием и по меньшей мере одним распыливающим отверстием, прячем запорный орган установлен с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с седлом распылителя, а вставка расположена с возможностью контакта внешней поверхностью основания с торцом распылителя, отличающаяся тем, что внешняя поверхность основания вставки жестко соединена с торцом распылителя, а по окружности вставка жестко соединена с поверхностью продольного осевого канала.

2. Клапанная форсунка по п.1, отличающаяся тем, что вставка выполнена в виде горшка, примыкающего к основанию и имеющего кольцевую стопорную кромку, проходящую от распылителя в направлении продольного осевого канала, жестко соединенную с поверхностью продольного осевого канала корпуса.

3. Клапанная форсунка по п.2, отличающаяся тем, что кольцевая стопорная кромка вставки выполнена расширяющейся с диаметром ее конца, превышающим диаметр продольного осевого канала.

4. Клапанная форсунка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что внешняя поверхность распылителя с седлом выполнена с диаметром меньшим, чем диаметр продольного осевого канала корпуса.

5. Клапанная форсунка по пп. 1-4, отличающаяся тем, что жесткое соединение внешней поверхности основания вставки с торцом распылителя выполнено в виде первого герметичного кольцевого сварного шва, а жесткое соединение кольцевой стопорной кромки с поверхностью продольного осевого канала выполнено в виде второго герметичного кольцевого сварного шва.

6. Клапанная форсунка по пп.1-4, отличающаяся тем, что первый сварной шов и/или второй сварной шов выполнены при помощи лазерной сварки.

7. Способ изготовления клапанной форсунки, преимущественно для топливной впрыскивающей аппаратуры двигателей внутреннего сгорания, заключающийся в том, что в продольном осевом канале трубообразного корпуса размещают последовательно по потоку запорный орган, распылитель с седлом и вставку в виде горшка с кольцевой стопорной кромкой и основанием, производят установку хода запорного органа, за счет перемещения распылителя и вставки осуществляют жесткое крепление распылителя и вставки, отличающийся тем, что перед установкой хода запорного органа распылитель и вставку жестко закрепляют между собой путем соединения внешней поверхности основания вставки распылителя при помощи первого сварного шва, после установки хода запорного органа производят соединение кольцевой стопорной кромки вставки с поверхностью продольного осевого канала при помощи второго сварного шва, измеряют статическое сбрасываемое во время установившегося состояния открытия клапанной форсунки фактическое количество жидкости и сравнивают с требуемым, предварительно заданным количеством жидкости, при несовпадении с предварительно заданным количеством жидкости вставку деформируют на участке между вторым и первым сварными швами до совпадения фактического количества жидкости с предварительно заданным количеством жидкости.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что первый сварной шов и второй сварной шов выполняют по кольцу и герметично.

9. Способ по пп. 7 и 8, отличающийся тем, что первый сварной шов и/или второй сварной шов выполняют с помощью лазерной сварки.