Газовая электромагнитная форсунка

 

Использование: двигателестроение, в частности дизельная топливная аппаратура. Сущность изобретения: газовая электромагнитная форсунка, в которой подпружиненная часть клапана (якорь) выполнена в виде плоской шайбы с центральным и периферийными отверстиями, а кольцевое седло клапана содержит кольцевую щель, площадь сечения которой определяют максимальную производительность форсунки, позволяет повысить быстродействие и эксплуатационную надежность форсунки, что достигается за счет возможности в несколько раз уменьшить ход якоря в клапане, поскольку при открытом клапане газ попадает в кольцевую щель седла как через периферийные, так и через центральные отверстия якоря. Уменьшение магнитного зазора соответственно увеличивает силу притяжения якоря электромагнитом, что особенно важно в начальный момент движения якоря. 1 ил.

Изобретение относится к управлению подачей топлива в двигатель внутреннего сгоpания (ДВС).

Известна электромагнитная форсунка (патент FR 2542816, А1 F 02 M 51/06 от 16. 03. 1983 г), которая может быть взята в качестве аналога. Известна также электромагнитная форсунка подачи газа для ДВС (патент FR 0425327, А1 F 02 M 21/02 от 23. 10. 1989 г), которая может быть принята за прототип.

Обе известные форсунки имеют электромагнитный привод, входной и выходной штуцеры для топлива, седло клапана с выходным отверстием и подпружиненный подвижный якорь клапана в виде плоской шайбы. Дозируемый за один цикл работы в них объем газа определяется площадью отверстия в седле клапана и временем открытого состояния клапана. При этом якорь клапана в указанных форсунках должен перемещаться на величину хода, равную не менее R/2 (где R радиус выходного отверстия в седле клапана), так как только в этом случае площадь сечения отверстия в седле клапана равна или меньше площади цилиндрического пояса, диаметр которого равен диаметру этого отверстия, а высота равна величине хода якоря клапана. В частности, при диаметре отверстия в седле порядка 4 мм (S=12,5 мм²) требуемая величина хода якоря составит не менее 1 мм. От клапана, особенно при центральном согласованном впрыске газа в ДВС, требуется весьма высокое быстродействие.

Время перехода клапана из закрытого состояния в открытое (и наоборот) должно составлять менее 1 мс, что при указанных выше величинах хода якоря приводит к необходимости реализации очень мощной электромагнитной системы газовой форсунки, к большим ускорениям и скоростям перемещения якоря клапана, к большим ударным нагрузкам в моменты остановки якоря как при открытии, так и при закрытии клапана. Все это приводит к уменьшению эксплуатационной надежности газовой форсунки и снижает точность дозирования малых порций газа особенно в режиме холостого хода ДВС.

Целью изобретения является увеличение быстродействия, экономичности и эксплуатационной надежности газовой электромагнитной форсунки (ГЭФ).

На чертеже приведена структурная схема ГЭФ, на которой изображено ее закрытое состояние.

ГЭФ содержит электромагнитную систему, состоящую из магнитопровода 1, обмотки 2 и шайбовидного якоря 3 с центральным отверстием 4 и периферийными отверстиями 5. Якорь 3 пружиной 6 прижат к кольцевому седлу 7 клапана, изготовленному в корпусе 8 из немагнитного износостойкого материала. По средней линии кольцевого седла 7 располагается много отверстий небольшого диаметра, суммарная площадь сечения S которых определяет максимальную производительность ГЭФ. При существенном увеличении числа указанных отверстий они сливаются, образуя кольцевую щель 9 со средними диаметром d и шириной l.

При подаче импульса тока в обмотку 2 ГЭФ ее клапан открывается, т.е. якорь 3 клапана притягивается электромагнитом и приподнимается над кольцевым седлом 7 на величину h, которая существенно меньше, чем в известных форсунках. Газ в этом случае может поступать в кольцевую щель 9 как через центральное отверстие 4 якоря, так и через его периферийные отверстия 5. При этом для обеспечения равенства площади S дозирующей кольцевой щели 9 и суммарной площади цилиндрических поясов, диаметры которых соответственно равны диаметрам внутренней и внешней кромок кольцевой щели 9, а высота равна величине полного хода якоря 3, достаточно чтобы h=1/2.

Например, для обеспечения пропускного сечения S=12,5 мм² при l=0,4 мм достаточно иметь d=10 мм и h=0,2 мм.

Таким образом, ход якоря клапана и соответственно величина магнитного зазора по сравнению с известными форсунками при одинаковой максимальной производительности может быть в нашем примере уменьшена до 5 раз. Это соответственно увеличивает величину силы электромагнита в начальный момент движения якоря и уменьшает время пролета якоря в открытое состояние, тем более, что путь пролета h уменьшается в несколько раз.

При этом уменьшение h позволяет компромиссно оптимизировать величину силы электромагнита, скорости и ускорения перемещения якоря, времени пролета якоря, ударных нагрузок в клапане, его износа и тем самым повысить эксплуатационную надежность ГЭФ в целом.

Повышение быстродействия ГЭФ существенно повышает точность дозирования газа, особенно на оборотах холостого хода ДВС, когда ГЭФ управляется короткими импульсами тока.

Аналогичный эффект может быть достигнут при замене кольцевой щели 9 в седле 7 клапана рядом самостоятельных отверстий, суммарная площадь которых определяет максимальную производительность ГЭФ.

Формула изобретения

Газовая электромагнитная форсунка, содержащая клапан, состоящий из подпружиненного шайбовидного якоря и седла с отверстием, отличающаяся тем, что якорь выполнен с центральным и периферийными отверстиями, седло выполнено кольцевым, а отверстие в седле выполнено в виде кольцевой щели.

РИСУНКИ

Рисунок 1