Устройство управления топливным инжектором двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить надежность. Устройство управления топливным инжектором двигателя внутреннего сгорания содержит дозирующий клапан, включающий корпус клапана с посадочной поверхностью для штока, управляющего инжектором, контрольную камеру, расположенную по одной оси с посадочной поверхностью. Контрольная камера сообщается со сливной камерой посредством сливного канала. Шток имеет упорную часть, перемещение которой ограничивается торцевой поверхностью посадочной поверхности для временного закрытия контрольной камеры, канал подачи топлива под давлением, который сообщается с областью, образованной посадочной поверхностью, примыкающей к торцевой поверхности. Упорная часть выполнена с поверхностью в форме усеченного конуса, которая входит в контакт с частью торцевой поверхности, выполненной в форме усеченного конуса, причем эта часть в форме усеченного конуса, примыкающая к контрольной камере, имеет ту же конусность, что и поверхность в форме усеченного конуса. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству для управления топливным инжектором двигателя внутреннего сгорания.

Существующие инжекторы обычно имеют шток форсунки, гидравлически управляемый дозирующим клапаном, причем корпус дозирующего клапана имеет посадочную поверхность для штока, расположенную по одной оси с контрольной камерой, в которую под давлением подается топливо. Контрольная камера сообщается со сливной камерой через сливной канал, в нормальном состоянии закрытый клапаном, управляемым электромагнитом.

Для временного закрытия контрольной камеры при открытом дозирующем клапане шток обычно имеет часть, которая при перемещении упирается в плоскую торцевую область посадочной поверхности в корпусе клапана. А для уменьшения подачи топлива при открытом дозирующем клапане боковая поверхность штока, находящегося в положении, закрывающем контрольную камеру, обычно частично перекрывает канал подачи топлива под давлением, который расположен в непосредственной близости к плоской области посадочной поверхности штока.

Основной недостаток существующих инжекторов упомянутого типа - значительная осевая отдача, получаемая штоком при ударе о плоскую область поверхности корпуса клапана, в результате чего топливо попадает в контрольную камеру, что приводит к усиленному колебанию штока относительно положения гидравлического равновесия и к неравномерной подаче топлива инжектором, что в свою очередь вызывает флуктуацию времени открытия и закрытия форсунки центральным блоком управления.

Для уменьшения подобных колебаний предлагаются инжекторы, в которых поверхность, в которую упирается шток, имеет микрометрические канавки для предотвращения полного закрывания контрольной камеры при открывании дозирующего клапана, при этом некоторое количество топлива продолжает поступать в контрольную камеру для подавления колебаний штока. Такое поступление топлива, однако, ухудшает характеристики срабатывания штока для открывания форсунки инжектора и ведет в то же время к бесполезной циркуляции топлива. Более того, создание микрометрических канавок является чрезвычайно дорогостоящим.

Известно устройство управления топливным инжектором двигателя внутреннего сгорания, которое содержит дозирующий клапан, включающий корпус клапана с посадочной поверхностью для штока, управляющего инжектором, контрольную камеру, расположенную по одной оси с посадочной поверхностью, причем контрольная камера сообщается со сливной камерой посредством сливного канала, а шток имеет упорную часть, перемещение которой ограничивается торцевой поверхностью посадочной поверхности для временного закрытия контрольной камеры, и канал подачи топлива под давлением, который сообщается с областью, образованной посадочной поверхностью в непосредственной близости к торцевой поверхности (см. заявку ЕР 548916, опубликованную 30.06.1993).

Настоящее изобретение предлагает в высшей степени надежное и соответствующее предъявляемым требованиям устройство для управления инжектором упомянутого типа, разработанное для устранения указанных недостатков, которые присущи известным устройствам.

Настоящим изобретением предлагается устройство управления топливным инжектором двигателя внутреннего сгорания, которое содержит дозирующий клапан, включающий корпус с посадочной поверхностью для штока, управляющего работой инжектора; контрольную камеру, расположенную по одной оси с посадочной поверхностью, причем контрольная камера сообщается со сливной камерой посредством сливного канала, а шток имеет упорную часть, перемещение которой ограничивается торцевой областью посадочной поверхности для временного закрытия контрольной камеры; канал подачи топлива под давлением, который сообщается с областью, образованной посадочной поверхностью, в непосредственной близости к торцевой области; отличающееся тем, что упорная часть выполнена с поверхностью в форме усеченного конуса, которая входит в контакт с частью торцевой области, выполненной в форме усеченного конуса, причем эта часть в форме усеченного конуса расположена в непосредственной близости к контрольной камере и имеет ту же конусность, что и упомянутая поверхность в форме усеченного конуса. Часть в форме усеченного конуса имеет внешний диаметр, который в 1,1-1,5 раза больше диаметра контрольной камеры. Угол α конуса при его вершине составляет от 120 до 150^o. При этом поверхность в форме усеченного конуса завершается кромкой при пересечении с боковой поверхностью штока, а область, образованная посадочной поверхностью, содержит поверхность, которая больше по диаметру, чем посадочная поверхность, с целью избежать контакта кромки с посадочной поверхностью.

Ниже на конкретном примере с использованием соответствующих чертежей описан предпочтительный вариант изобретения. Приведенный вариант не сужает объем настоящего изобретения.

На фиг.1 показан частичный разрез топливного инжектора, включающего устройство управления, предлагаемое настоящим изобретением.

На фиг.2 показана часть устройства по фиг.1 в увеличенном масштабе.

Позиция 11 на фиг.1 обозначает в целом топливный инжектор, который используется, например, в двигателе внутреннего сгорания и состоит из полого корпуса 12, в котором установлена форсунка 10, завершающаяся на дне одним или более отверстиями впрыска. Корпус 12 содержит осевую полость 13, внутри которой свободно перемещается контрольный шток 14, соединенный с иглой 9, закрывающей отверстие впрыска.

Корпус 12 также содержит патрубок 15, в котором установлен впускной штуцер 16, соединенный с обычным топливным насосом для подачи топлива при очень высоком давлении, например 1350 бар. Патрубок 15 имеет капал 17, связывающий штуцер 16 с камерой впрыска 8 форсунки 10, камера расположена у буртика 7 иглы 9. Корпус 12 далее имеет по существу цилиндрическую по форме полость 18 с резьбой 19 и посадочное место 21, отделенное от полости 18 буртиком 23.

Инжектор 11 также содержит дозирующий клапан, обозначенный в целом позицией 24, который установлен на посадочном месте 21. Клапан управляется штоком 25 якоря электромагнита (не показан) и в свою очередь содержит корпус 26 клапана, закрепленный по фланцу 29 кольцевой гайкой 31 с внешней резьбой, которая навинчена по резьбе 19 полости 18.

Зазор между кольцевой гайкой 31 и штоком 25 образует сливную камеру 32 клапана 24. Камера 32 сообщается определенным образом со сливным штуцером 33, соединенным с топливным баком, так, чтобы топливо в камере 32 находилось обязательно под атмосферным давлением. Осевая полость 13 корпуса 12 также сообщается со сливным штуцером 33 через сливной канал 34, образованный в корпусе 12, так, чтобы полость 13 также находилась под атмосферным давлением.

Корпус клапана 26 содержит осевое отверстие 36, образующее посадочную поверхность для верхней части 37 штока 14, и контрольную камеру 38 (фиг.2), расположенную по одной оси с отверстием 36, которое соединено с камерой 38 по торцевой поверхности, показанной в целом позицией 40.

Корпус клапана 26 содержит внешнюю кольцевую канавку 39, сообщающуюся с верхней областью 45 отверстия 36 через калиброванный канал 41, который является впускным каналом контрольной камеры 38. Корпус 12 содержит другой канал 42, соединяющий штуцер 16 с кольцевой канавкой 39, которая, таким образом, работает как распределительная камера для распределения топлива от канала 42 к контрольной камере 38.

Контрольная камера 38 содержит калиброванный сливной канал 44, сообщающийся со сливной камерой 32. Для предотвращения перетекания топлива из контрольной камеры 38 в осевую полость 13 часть 37 штока 14 снабжена двумя кольцевыми уплотнениями 47.

Наличие пружины 46 приводит к тому, что давление топлива на шток 14 в камере 38 и области 45 отверстия 36 больше, чем давление топлива в камере 8 на буртик 7 иглы 9, в связи с чем шток 14 в нормальном состоянии удерживает иглу 9 в нижней позиции, в которой она закрывает форсунку 10 инжектора 11. При этом сливной канал 44 контрольной камеры 38 в нормальном состоянии закрыт затвором в форме шарика 48, который опирается на коническое седло 50 и управляется направляющей пластиной 49, приводимой в действие фланцем 51 штока 25 якоря.

Согласно изобретению верхняя часть 37 штока 14 содержит упорную часть 52, которая имеет поверхность 53, выполненную в форме усеченного конуса, входящей в контакт с выполненной в форме усеченного конуса частью 54 торцевой области поверхности 40 отверстия 36 и ограничивает, таким образом, перемещение штока 14 вверх. Часть 54 в форме усеченного конуса расположена в непосредственной близости к нижнему краю контрольной камеры 38 и имеет ту же конусность, что и поверхность 53 упорной части 52.

Внешний диаметр части 54 в предпочтительном варианте больше диаметра контрольной камеры 38 в 1,1-1,5 раза с целью уменьшения области контакта между поверхностью 53 и частью 54. Угол α конуса при его вершине поверхности 53 и части 54 составляет от 120 до 150^o.

Поверхность 53 образует кромку 56 с боковой поверхностью верхней части 37 штока 14. Диаметр поверхности 57 области 45 отверстия 36 больше диаметра отверстия 36, а высота поверхности 57 выбирается таким образом, чтобы избежать контакта кромки 56 с посадочной поверхностью 36 верхней части 37 штока 14 при его перемещении.

Инжектор 11 работает следующим образом.

При включении электромагнита шток 25 якоря поднимается. Давление топлива в контрольной камере 38 открывает дозирующий клапан 24. Пружина 46 под давлением топлива в камере впрыска 8 сжимается, в результате чего игла 9 и шток 14 поднимаются и игла 9 открывает форсунку 10 инжектора 11, в то время как топливо из камеры 38 сливается в топливный бак через камеру 32 и штуцер 33.

Когда поверхность 53 части 52 штока 14 входит в контакт с частью 54 поверхности 40, шток 14 останавливается, в результате чего в части 54 поверхности 40 возникает сила реакции, перпендикулярная поверхности 53 и, следовательно, направленная к оси штока 14. Составляющая этой силы, параллельная оси штока, очень мала, что обуславливает снижение величины отдачи штока 14.

Более того, благодаря малой области контакта между поверхностью 53 и частью 54 давление топлива в области 45 заставляет топливо вытекать вдоль части 54 в контрольную камеру 38, что приводит к перемещению штока 14 вверх и, соответственно, смягчению любой остаточной отдачи.

При выключении электромагнита пружина (не показана) двигает шток 25 вниз и прижимает шарик 48 к коническому седлу 50, в результате чего клапан 24 закрывается. Давление топлива в контрольной камере 38 быстро увеличивается и шток 14 вместе с иглой 9 перемещается вниз, что закрывает форсунку 10 инжектора 11.

Преимущества устройства управления, предлагаемого настоящим изобретением, по сравнению с существующими устройствами очевидны из приведенного описания. В частности, контрольный шток 14 закрывает камеру 38 чрезвычайно быстро, поэтому подача топлива у инжектора 11 более равномерна, чем у существующих устройств. Другим преимуществом является то, что утечка топлива вдоль части 54 поверхности 40 меньше, чем в случае изготовления канавок на поверхности, ограничивающей перемещение штока. И, наконец, в этом случае не требуется применения дорогостоящей механической обработки для создания канавок на этой поверхности.

Разумеется, в конструкцию приведенного здесь устройства управления могут быть внесены изменения, которые, однако, не влияют на сущность изобретения. Например, впускной канал может быть расположен под углом, а не направлен по радиусу к оси клапана; кромка 56 может быть закруглена, а поверхность 57 области 45 может иметь тот же диаметр, что и диаметр отверстия 36.

Формула изобретения

1. Устройство управления топливным инжектором (11) двигателя внутреннего сгорания содержит дозирующий клапан (24), включающий корпус клапана (26) с посадочной поверхностью для штока (14), управляющего инжектором, контрольную камеру (38), расположенную по одной оси с посадочной поверхностью, причем контрольная камера (38) сообщается со сливной камерой (32) посредством сливного канала (44), а шток (14) имеет упорную часть (52), перемещение которой ограничивается торцевой поверхностью (40) посадочной поверхности для временного закрытия контрольной камеры (38), канал подачи топлива под давлением, который сообщается с областью (45), образованной посадочной поверхностью, примыкающей к торцевой поверхности (40), отличающееся тем, что упорная часть (52) выполнена с поверхностью (53) в форме усеченного конуса, которая входит в контакт с частью (54) торцевой поверхности (40), выполненной в форме усеченного конуса, причем эта часть (54) в форме усеченного конуса, примыкающая к контрольной камере (38), имеет ту же конусность, что и поверхность (53) в форме усеченного конуса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что часть (54) в форме усеченного конуса имеет внешний диаметр, который в 1,1-1,5 раза больше диаметра контрольной камеры (38).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что угол α конуса при его вершине составляет 120 - 150^o.

4. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что поверхность (53) в форме усеченного конуса завершается кромкой (56) при пересечении с боковой поверхностью штока (14), а область (45), образованная посадочной поверхностью, содержит поверхность (57), которая больше по диаметру, чем посадочная поверхность, с целью избежать контакта кромки (56) с посадочной поверхностью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2