Электромагнитная форсунка (варианты)

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к электромагнитным форсункам. Изобретение позволяет упростить конструкцию и повысить ресурс форсунки. Электромагнитная топливная форсунка содержит внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, аксиально-продленный в полость якоря, сердечник, полый якорь, жестко связанный с запорным элементом, взаимодействующим с седлом, упругий элемент, размещенный в полости якоря с возможностью поджатия запорного элемента к седлу. Упор из немагнитного материала закреплен в регулировочном винте, расположенном в сердечнике. Упор имеет бурт, которым упирается в торец регулировочного винта. На торце упора имеется элемент из твердого немагнитного материала. При этом упругий элемент расположен в полости якоря вокруг упора между дном корпуса якоря и регулировочными шайбами, упирающимися в бурт упора. Во втором варианте регулировочный винт и упор выполнены в виде одной детали из немагнитного материала, на торце которой расположен твердый немагнитный элемент. При этом упругий элемент расположен в полости якоря вокруг упора между дном корпуса якоря и регулировочными шайбами, упирающимися в бурт упора. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Электромагнитная форсунка предназначена для использования в двигателестроении, в частности топливовпрыскиваюшей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания.

Известны электромагнитные форсунки (пат. №2064074 6 F 02 M 51/06, Бюл.№20 от 20.07.96; пат. №2097595 6 F 02 M 51/06, Бюл.№33 от 27.11.97) для двигателей внутреннего сгорания, содержащие внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, сердечник, якорь, жестко связанный с запорным элементом, упругий элемент, размещенный в полости якоря с возможностью поджатия запорного элемента к седлу. Регулировочным элементом, влияющим на крутизну динамической характеристики пролива форсунки (зависимость величины пролива топлива форсункой от длительности управляющего электрического импульса), является усилие, создаваемое подпружиниваюшей якорь пружиной, при этом с большой степенью точности должны выполняться зазоры между якорем и сердечником, а также между стопорным элементом и упором, что нетехнологично. Регулировка пролива топлива осуществляется подбором соответствующего данной форсунке жиклера, что также нетехнологично. Кроме того, упоры указанных электромагнитных форсунок изготовлены из твердых сталей, которые обладают остаточным магнетизмом, что может приводить к залипанию якоря и существенным изменениям параметров форсунки.

Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемой форсунки является электромагнитная форсунка для подачи топлива, содержащая внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, сердечник, выполненный в виде цилиндра с внутренней ступенчатой расточкой, полый якорь, размещенный во внутренней ступенчатой расточке и жестко связанный с запорным элементом взаимодействующим с седлом (пат. №2136950 6 F 02 M 51/06).

К недостаткам указанной форсунки относятся:

1. Невозможность плавной регулировки зазоров "h" и "σ", регулировка производится при помощи замеров и, при необходимости, подрегулировки, каждый раз разборке и сборке форсунки, что нетехнологично, а также невозможность подрегулирования величины пролива топлива после окончательной сборки.

2. Отсутствует регулировочный элемент, способный изменять крутизну динамической характеристики пролива топлива.

3. Упор с целью увеличения ресурса работы форсунки изготовлен из твердых сталей, которые обладают остаточным магнетизмом, что может приводить к залипанию якоря и приведению форсунки в нерабочее состояние или существенно менять ее характеристики.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции, повышения технологичности регулировки и сохранения стабильности динамических характеристик форсунок с одновременным повышением ресурса. Технический результат достигается тем, что в форсунке, содержащей внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, аксиально- продленный в полость якоря, сердечник, полый якорь, жестко связанный с запорным элементом, взаимодействующим с седлом, упругий элемент, размешенный в полости якоря с возможностью поджатия запорного элемента к седлу, упор из немагнитного материала закреплен в регулировочном винте, расположенном в сердечнике, при этом упор имеет бурт, которым упирается в торец регулировочного винта, а на торце упора имеется элемент из твердого немагнитного материала, при этом упругий элемент расположен в полости якоря вокруг упора между дном корпуса якоря и регулировочными шайбами, упирающимися в бурт упора; в сердечнике может быть закреплена упорная шайба с опирающимся на нее через регулировочные шайбы упругим элементом; перпендикулярно резьбе регулировочного винта может быть выполнено отверстие с запрессованным в нем штифтом из мягкого немагнитного материала, своими торцами врезанным в резьбу сердечника и предназначенным для более плотного резьбового соединения; штифт может быть выполнен из полиамида; упор может быть выполнен из латуни, а элемент на торце упора может быть выполнен из корунда.

Регулировочный винт и упор могут быть выполнены в виде одной детали из немагнитного материала, на торце которой расположен твердый немагнитный элемент, при этом упругий элемент расположен в полости якоря вокруг упора между дном корпуса якоря и регулировочными шайбами, упирающимися в бурт упора; в сердечнике может быть закреплена упорная шайба с опирающимся на нее через регулировочные шайбы упругим элементом; деталь из немагнитного материала может быть выполнена из латуни, а элемент на ее торце может быть выполнен из корунда.

На фиг.1 и 2 изображены общие виды независимых технических решений электромагнитной топливной форсунки в разрезе.

На фиг.3 и 4 изображены варианты исполнения технических решений фиг.1 и 2.

По первому независимому техническому решению (фиг.1 и 3) форсунка содержит внешний кожух 1 (фиг.1-4), катушку 2, запорный элемент 3, седло 4 (фиг.1 и 2), упор 5 (фиг.1 и 3) из немагнитного материала, аксиально-продленный в полость якоря, сердечник 6 (фиг.1-4), полый якорь 7, жестко связанный с запорным элементом 3, взаимодействующим с седлом 4 (фиг.1 и 2), упругий элемент 8 (фиг.1-4), размешенный в полости якоря 7 с возможностью поджатия запорного элемента 3 к седлу 4 (фиг.1 и 2), регулировочный винт 9 (фиг.1 и 3), расположенный в сердечнике 6 (фиг.1-4), бурт 10 (фиг.1 и 3) упора 5, которым упор 5 упирается в торец регулировочного винта 9. На торце упора 5 имеется элемент 11 (фиг.1-4) из твердого немагнитного материала, при этом упругий элемент 8 расположен в полости якоря 7 вокруг упора 5 (фиг.1 и 3) между дном корпуса якоря 7 (фиг.1-4) и регулировочными шайбами 12, упирающимися в бурт 10 (фиг.1 и 3) упора 5, при этом регулировочный винт 9 плавно регулирует зазор "а" (фиг.1-4), влияющий на пролив топлива, причем между сердечником 6 и полым якорем 7 остается зазор "б", а регулировочные шайбы 12 изменяют усилие упругого элемента 8, влияющего на крутизну динамической характеристики пролива топлива форсункой; в сердечнике 6 может быть закреплена упорная шайба 13 (фиг.3 и 4) с опирающимся на нее через регулировочные шайбы 12 (фиг.1-4) упругим элементом 8; перпендикулярно резьбе регулировочного винта 9 (фиг.1 и 3) может быть выполнено отверстие с запрессованным в нем штифтом 14 (фиг.3 и 4) из мягкого немагнитного материала, своими торцами врезанным в резьбу сердечника 6 (фиг.1-4) и предназначенным для более плотного резьбового соединения; штифт 14 (фиг.3 и 4) может быть выполнен из полиамида; упор 5 (фиг.1 и 3) может быть выполнен из латуни, а элемент 11 (фиг.1-4) на торце упора 5 (фиг.1 и 3) может быть выполнен из корунда.

По второму независимому техническому решению (фиг.2 и 4) форсунка содержит внешний кожух 1 (фиг.1-4), катушку 2, запорный элемент 3, седло 4 (фиг.1 и 2), упор 5 (фиг.1 и 3) из немагнитного материала, аксиально-продленный в полость якоря, сердечник 6 (фиг.1-4), полый якорь 7, жестко связанный с запорным элементом 3, взаимодействующим с седлом 4 (фиг.1 и 2), упругий элемент 8 (фиг.1-4), размещенный в полости якоря 7 с возможностью поджатия запорного элемента 3 к седлу 4 (фиг.1 и 2), регулировочный винт 9 (фиг.1 и 3) и упор 5 выполнены в виде одной детали 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала, на торце которой расположен твердый немагнитный элемент 11 (фиг.1-4), при этом упругий элемент 8 расположен в полости якоря 7 вокруг упора Б (фиг.1 и 3) между дном корпуса якоря 7 (фиг.1-4) и регулировочными шайбами 12, упирающимися в бурт упора 5 (фиг.1 и 3), при этом деталь 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала плавно регулирует зазор "а" (фиг.1-4), влияющий на пролив топлива, причем между сердечником 6 и полым якорем 7 остается зазор "б", а регулировочные шайбы 12 изменяют усилие упругого элемента 8, влияющего на крутизну динамической характеристики пролива топлива форсункой; в сердечнике 6 может быть закреплена упорная шайба 13 (фиг.3 и 4) с опирающимся на нее через регулировочные шайбы 12 (фиг.1-4) упругим элементом 8; деталь 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала может быть выполнена из латуни, а твердый элемент 11 (фиг.1-4) на ее торце может быть выполнен из корунда.

Электромагнитная форсунка по первому и второму независимому техническому решению работает следующим образом.

При отсутствии напряжения в катушке запорный элемент 3 (фиг.1-4) якоря 7 поджат упругим элементом 8 к седлу 4 (фиг.1 и 2). При подаче электрического сигнала в катушку 2 (фиг.1-4) соленоид возбуждается и якорь 7 запорным элементом 3, преодолевая сопротивление упругого элемента 8 и давление топлива, подтягивается до элемента 11 из твердого немагнитного материала, расположенного в упоре 5 (фиг.1 и 3) или детали 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала на величину зазора "а" (фиг.1-4), при этом между полым якорем 7 и контрполюсом электромагнита (сердечник 6) остается зазор "б". Отверстие в седле 4 (фиг.1 и 2) открывается и происходит впрыск топлива в двигатель. При отключении электрического сигнала якорь 7 (фиг.1-4) с запорным элементом 3 под действием упругого элемента 8 поджимается к седлу 4 (фиг.1 и 2). Проход топливу закрыт.

Регулировка величины подачи топлива через зазор "а" (фиг.1-4) плавно осуществляется регулировочным винтом 9 (фиг.1 и 3) или деталью 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала посредством установки зазора "а" (фиг.1-4) между запорным элементом 3 и элементом 11 из твердого немагнитного материала, расположенным на торце упора 5 (фиг.1 и 3), жестко связанного с регулировочным винтом 9 или торце детали 15 (фиг.2 и 4) из немагнитного материала.

Крутизна динамической характеристики пролива форсунки регулируется в процессе предварительной регулировки усилием сжатия упругого элемента 8 (фиг.1-4) посредством регулировочных шайб 12, расположенных на торце упругого элемента 8.

Преимуществом предлагаемой конструкции является простота, высокая технологичность регулировочного процесса, улучшенные динамические характеристики форсунки. Применение корунда повышает износостойкость и ресурс форсунок. С предлагаемой топливной электромагнитной форсункой проведены испытания на работоспособность и ресурс с удовлетворительными результатами.

Формула изобретения

1. Электромагнитная топливная форсунка, содержащая внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, аксиально продленный в полость якоря, сердечник, полый якорь, жестко связанный с запорным элементом, взаимодействующим с седлом, упругий элемент, размещенный в полости якоря с возможностью поджатия запорного элемента к седлу, отличающаяся тем, что упор из немагнитного материала закреплен в регулировочном винте, расположенном в сердечнике, имеет бурт, которым упирается в торец регулировочного винта, а на торце упора имеется элемент из твердого немагнитного материала, при этом упругий элемент расположен в полости якоря вокруг упора между дном корпуса якоря и регулировочными шайбами, упирающимися в бурт упора.

2. Электромагнитная топливная форсунка по п.1, отличающаяся тем, что в сердечнике закреплена упорная шайба с опирающимся на нее через регулировочные шайбы упругим элементом.

3. Электромагнитная топливная форсунка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что перпендикулярно резьбе регулировочного винта выполнено отверстие с запрессованным в нем штифтом из мягкого немагнитного материала, своими торцами врезанным в резьбу сердечника.

4. Электромагнитная топливная форсунка по п.3, отличающаяся тем, что штифт выполнен из полиамида.

5. Электромагнитная топливная форсунка по любому из п.1 или 4, отличающаяся тем, что упор выполнен из латуни, а элемент на торце упора - из корунда.

6. Электромагнитная топливная форсунка, содержащая внешний кожух, катушку, запорный элемент, седло, упор, аксиально продленный в полость якоря, сердечник, полый якорь, жестко связанный с запорным элементом, взаимодействующим с седлом, упругий элемент, размещенный в полости якоря с возможностью поджатия запорного элемента к седлу, отличающаяся тем, что регулировочный винт и упор выполнены в виде одной детали из немагнитного материала, на торце которой расположен твердый немагнитный элемент, при этом упругий элемент расположен в полости якоря вокруг упора между дном корпуса якоря и регулировочными шайбами, упирающимися в бурт упора.

7. Электромагнитная топливная форсунка по п.6, отличающаяся тем, что в сердечнике закреплена упорная шайба, с опирающимся на нее через регулировочные шайбы упругим элементом.

8. Электромагнитная топливная форсунка по п.6, отличающаяся тем, что деталь из немагнитного материала выполнена из латуни, а твердый элемент на ее торце - из корунда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4