Регулятор давления топлива

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к средствам управления подачей топлива в двигателях внутреннего сгорания. Изобретение позволяет упростить конструкцию регулятора давления топлива, снизить трудоемкость изготовления, а также улучшить его расходные характеристики. Регулятор давления топлива содержит корпус клапана с топливной и воздушной камерами, седло клапана с запирающим элементом и входное и выходное отверстия для протока рабочей среды. Мембрана зажата в мембранном узле. Упругий элемент в виде цилиндрической пружины зажат между опорным фланцем и направляющей чашкой и насажен на направляющий стержень, жестко закрепленный на опорном фланце. Скругленный конец стержня шарнирно соединен с мембранным узлом. Цилиндрическая пружина насажена на направляющий стержень через втулку. В седле клапана расположен шток с направляющим штырьком и вогнутыми сегментами для протока рабочей среды. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области средств управления подачей топлива в двигателях внутреннего сгорания, в частности к устройствам регулирования давления топлива в топливной рампе перед форсунками систем впрыска в модуле электробензонасоса.

Из уровня техники известны различные конструкции регуляторов давления топлива с различными расходными характеристиками: линейностью, коэффициентом наклона рабочей характеристики и т.д., настроенные на поддержание определенного давления за счет обеспечения заданного усилия пружины, а также с различными величинами допусков по соосности всех входящих в регулятор деталей и узлов.

Известно устройство регулирования давления топлива, принятое за прототип, которое включает в себя топливную и воздушную камеры, разделенные мембраной. В топливной камере размещены входное отверстие, выходное отверстие с седлом и запирающий элемент с запрессованным в него запорным элементом, соединенный с мембраной. В воздушной камере размещена пружина, воздействующая на мембрану и торец воздушной камеры. Сжатие пружины строго по оси регулятора обеспечивает стержень, жестко закрепленный в мембранном узле (1).

Данная конструкция регулятора не обеспечивает равномерного отхода запирающего элемента от седла при повышении давления рабочей среды в топливной камере, т.е. не соблюдается необходимая равномерность распределения давления на поверхность мембраны и мембранного узла.

Известен также регулятор давления топлива, содержащий корпус с топливной и воздушной камерами, разделенные мембраной. В топливной камере размещены входное отверстие, выходное отверстие с седлом и запирающий элемент, соединенный с мембраной через мембранный узел. Между вогнутой торцовой частью воздушной камеры и мембранным узлом размещена цилиндрическая пружина. Подпружиненный запирающий элемент в форме полусферы соединен с мембраной через мембранный узел (2).

Данная конструкция регулятора, так же как и вышеописанная, не обеспечивает равномерного отхода запирающего элемента от седла при повышении давления рабочей среды в топливной камере, т.е. не обеспечивается необходимый коэффициент наклона рабочей характеристики.

Недостатком данной конструкции является также сложность и трудоемкость изготовления мембранного узла с подпружиненным запирающим элементом в форме полусферы.

Задачей изобретения является упрощение конструкции регулятора давления топлива, снижение трудоемкости изготовления, а также улучшение его расходных характеристик, т. е. когда заданное значение давления топлива при самых низких затратах соблюдается максимально точным образом.

Сущность заявляемого регулятора давления топлива заключается в следующем.

Регулятор давления топлива, содержащий корпус клапана с топливной и воздушной камерами, седло клапана с запирающим элементом, мембрану, зажатую в мембранном узле, упругий элемент в виде цилиндрической пружины, зажатый между опорным фланцем и направляющей чашкой и насаженный на направляющий стержень, входное и выходное отверстие для протока рабочей среды, причем направляющий стержень жестко закреплен на опорном фланце, а скругленный конец стержня шарнирно соединен с мембранным узлом; цилиндрическая пружина насажена на направляющий стержень через втулку и внешняя поверхность стенок втулки соприкасается и скользит по внутренней поверхности пружины; в седле клапана расположен шток с направляющим штырьком и вогнутыми сегментами для протока рабочей среды; количество сегментов может равняться по меньшей мере трем, а сумма площадей их сечений не менее площади диаметра проходного сечения выходного отверстия.

В результате сопоставительного анализа уровня техники, проведенного по патентным и научно-техническим источникам информации, содержащим сведения об аналогах заявляемого изобретения, не было выявлено аналога, характеризующегося признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого решения.

Результаты анализа дают основание для вывода о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Преимущество предлагаемой конструкции регулятора давления топлива заключается также в том, что оригинально решена проблема соосности всех деталей и узлов регулятора и нет необходимости учета всех влияющих на настройку регулятора факторов: разброс геометрических параметров пружины, непараллельность торцов пружины, наличие упругой деформации корпуса и д.р.

Таким образом, достижение более высокого технического результата при использовании новых признаков заявленного технического решения позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения требованию "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение поясняется фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 представлен заявляемый регулятор; На фиг.2 представлен вид штока клапанного седла в изометрии.

Регулятор содержит корпус с топливной камерой 1 и воздушной камерой 2, мембрану 3, зажатую в мембранном узле 4, седло 5 с запирающим элементом 6, закрепленном на мембранном узле 4 через опору мембраны 7, шток 8, расположенный в седле 5, с вогнутыми сегментами 9 для протока рабочей среды и направляющим штырьком 10. Количество сегментов 9 в штоке 8 равно по меньшей мере трем, а сумму площадей сечений сегментов 9 в штоке 8 подбирают т.о., чтобы она была не менее площади диаметра проходного сечения выходного отверстия 20.

Внутри корпуса воздушной камеры 2 размещен упругий элемент в виде цилиндрической пружины 11, поджимающей запирающий элемент 6 к седлу 5. Запирающий элемент 6 имеет гладкую полированную металлическую поверхность, соприкасающуюся с седлом 5. Пружина 11 расположена между опорным фланцем 12 и дном направляющей чашки 13 и насажена на направляющий стержень 14 через направляющую втулку 15, обеспечивающую направление давления строго по оси регулятора, причем внешняя поверхность стенок втулки соприкасается и скользит по внутренней поверхности пружины. Втулка 15 выполнена из легкого и прочного полимера. Направляющий стержень 14 жестко закреплен на опорном фланце 12, а скругленный конец 16 стержня 14 свободно входит в углубление мембранного узла 4.

Шток 17 выступает над поверхностью торца воздушной камеры 2 и внешнее дно чашки 13 с помощью пружины поджимает шток 17 через поясок 18 к внутренней поверхности воздушной камеры 2.

Внутри корпуса топливной камеры 1 расположены входное отверстие 19 и выходное отверстие 20 для протока рабочей среды.

Горизонтальная поверхность штока 8 лежит несколько ниже притертой горизонтальной поверхности седла 5, что обеспечивает абсолютную герметичность при отсутствии давления в топливной камере.

Регулятор давления топлива регулируют на определенный расход рабочей среды способом, описанным в патенте РФ 2161726, т.е. сжатие пружины и ее фиксацию осуществляют путем деформации корпуса воздушной камеры. Деформацию осуществляют штоком, выступающим над поверхностью торца воздушной камеры (в данном случае шток выполняет функцию патрубка по патенту РФ 2161726), и одновременно ведут контроль заданных параметров давления и расхода рабочей среды.

Регулятор давления топлива работает следующим образом.

При отсутствии заданного давления в топливной камере запирающий элемент 6 поджат к седлу 5, штырек 10 штока 8 на всю свою высоту входит в паз запирающего элемента и проход рабочей среды закрыт. При превышении этого давления рабочая среда, находящаяся в топливной камере, воздействуя на мембрану 3 и преодолевая усилие пружины 11, приподнимает запирающий элемент 6 от седла 5 и штырек 10 на немного выходит из паза запирающего элемента, соблюдая при этом соосность пары запирающий элемент 6 - седло 5. С увеличением давления мембрана отжимается на большую величину, увеличивая слив (расход) рабочей среды через выпускное отверстие 19. Таким образом, поддерживается постоянное давление в топливной камере.

Предложенное устройство предназначено для использования в производстве с достижением значительного технического результата, что позволяет говорить о соответствии заявленного решения критерию "промышленная применимость".

Источники информации: 1. Европейский патент 0218207, МПК⁶: F 02 M 69/54, опубл. 19.04.95 г., (прототип).

2. Международная завязка 93/17238, МПК⁵: F 02 M 69/54, опубл. 02.09.93 г.

Формула изобретения

1. Регулятор давления топлива, содержащий корпус клапана с топливной и воздушной камерами, седло клапана с запирающим элементом, мембрану, зажатую в мембранном узле, упругий элемент в виде цилиндрической пружины, зажатый между опорным фланцем и направляющей чашкой и насаженный на направляющий стержень, входное и выходное отверстия для протока рабочей среды, отличающийся тем, что направляющий стержень жестко закреплен на опорном фланце, а скругленный конец стержня шарнирно соединен с мембранным узлом, цилиндрическая пружина насажена на направляющий стержень через втулку, в седле клапана расположен шток с направляющим штырьком и вогнутыми сегментами для протока рабочей среды.

2. Регулятор давления топлива по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность стенок втулки соприкасается и скользит по внутренней поверхности пружины.

3. Регулятор давления топлива по п.1, отличающийся тем, что количество сегментов в штоке седла клапана равняется по меньшей мере трем.

4. Регулятор давления топлива, по п.1, отличающийся тем, что сумма площадей сечений сегментов в штоке седла клапана не менее площади диаметра проходного сечения выходного отверстия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2