Клапанная форсунка для впрыскивания топлива

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к клапанным форсункам для впрыскивания топлива. Изобретение позволяет усовершенствовать клапанные форсунки и упростить сборку. Клапанная форсунка для впрыскивания топлива имеет возбуждаемый привод, перемещаемый этим приводом клапанный элемент, который для открытия и закрытия форсунки взаимодействует с контактной поверхностью седла, а также дисковый распылитель, который расположен по ходу потока после контактной поверхности седла и имеет, по меньшей мере, одно распылительное отверстие. Дисковый распылитель выполнен чашечной, соответственно стаканообразной, формы, образованной его донной частью и выступающим от нее крепежным буртиком. Дисковый распылитель на участке перехода его донной части в крепежный буртик имеет профильные элементы, повышающие жесткость этого дискового распылителя. 7 з. п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к клапанной форсунке для впрыскивания топлива, имеющей возбуждаемый привод, перемещаемый этим приводом клапанный элемент, который для открытия и закрытия форсунки взаимодействует с контактной поверхностью седла, а также дисковый распылитель, который расположен по ходу потока после контактной поверхности седла и имеет по меньшей мере одно распылительное отверстие и который выполнен чашечной, соответственно стаканообразной, формы, образованной его донной частью и выступающим от нее крепежным буртиком.

Из заявки DE 4026721 А1 уже известна клапанная форсунка, на нижнем по ходу потока конце которой расположен тонкий дисковый распылитель чашечной формы. Такой дисковый распылитель имеет плоскую донную часть с несколькими распылительными отверстиями и выступающий от нее крепежный буртик, который собственно и придает этому дисковому распылителю чашечную, соответственно стаканообразную, форму. Дисковый распылитель крепится в зоне его донной части круговым сварным швом к седлу, а его крепежный буртик прочно соединен сваркой с корпусом, служащим опорой для седла. Во избежание приподнятия дискового распылителя под действием преобладающего давления топлива его приходится выполнять достаточно толстым. Недостаток дискового распылителя с задаваемой таким путем толщиной заключается в том, что выходящее из распылительных отверстий топливо не дробится оптимальным образом на мельчайшие капельки, т.е. не достигается идеальное приготовление горючей смеси.

Поэтому уже в заявке DE 4123692 С2 было предложено предусмотреть дополнительно к дисковому распылителю еще и опорную шайбу. При этом чашечную форму имеет опорная шайба, между донной частью которой и седлом зажат плоский дисковый распылитель, который сферически выгнут в центральной зоне. Такое решение позволяет упростить изготовление дискового распылителя, который помимо этого можно выполнять сравнительно тонким. Хотя подобная конструкция и позволяет устранить вышеуказанные недостатки, тем не менее изготовление двух деталей связано, как очевидно, со значительными дополнительными затратами, при этом опорную шайбу выполняют толще дискового распылителя. Поэтому наряду с дополнительными затратами, связанными с изготовлением нескольких деталей, существенно возрастает и расход материалов. Кроме того, оперировать с двумя деталями при их установке сложнее по сравнению лишь с одним дисковым распылителем.

Исходя из вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать клапанную форсунку указанного в начале описания типа, которая не имела бы описанных выше недостатков, присущих известным клапанным форсункам.

Эта задача в отношении клапанной форсунки для впрыскивания топлива, имеющей возбуждаемый привод, перемещаемый этим приводом клапанный элемент, который для открытия и закрытия форсунки взаимодействует с контактной поверхностью седла, а также дисковый распылитель, который расположен по ходу потока после контактной поверхности седла и имеет по меньшей мере одно распылительное отверстие и который выполнен чашечной, соответственно стаканообразной, формы, образованной его донной частью и выступающим от нее крепежным буртиком, решается благодаря тому, что дисковый распылитель на участке перехода его донной части в крепежный буртик имеет профильные элементы, повышающие жесткость этого дискового распылителя.

Преимущество предлагаемой в изобретении клапанной форсунки для впрыскивания топлива состоит в том, что она имеет сформованный наиболее простым путем и без какого-либо дополнительного расхода материалов или деталей дисковый распылитель, который по сравнению с известными дисковыми распылителями той же толщины обладает повышенной стабильностью и жесткостью. Кроме того, достигается его более высокая динамическая стойкость. Предлагаемые в изобретении меры по повышению жесткости дискового распылителя позволяют выполнять такой дисковый распылитель более тонким, чем до сих пор, и за счет этого без особых проблем соблюсти необходимое при определенных условиях сборки конкретное соотношение между толщиной дискового распылителя и диаметром его распылительных отверстий.

Согласно одному из предпочтительных вариантов выполнения предлагаемой в изобретении клапанной форсунки имеющиеся у дискового распылителя профильные элементы выполнены в виде гофров или отформованных поверхностей. Такие профильные элементы предпочтительно выполнять рельефной формовкой.

Согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения предлагаемой в изобретении клапанной форсунки ее дисковый распылитель представляет собой листовую деталь.

У дискового распылителя предлагаемой в изобретении клапанной форсунки предпочтительно предусмотреть по меньшей мере три профильных элемента, распределенных по окружности.

Подобные профильные элементы могут представлять собой углубления с верхней стороны дискового распылителя и выступы с его нижней стороны.

Кроме того, такие профильные элементы могут иметь круглую форму, овальную форму или комбинированную форму, представляющую собой сочетание обеих указанных форм.

В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом выполнения предлагаемой в изобретении клапанной форсунки в донной части дискового распылителя предусмотрено четыре распылительных отверстия.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые упрощенные чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - изображение части клапанной форсунки для впрыскивания топлива;

на фиг.2 - предлагаемый в изобретении дисковый распылитель;

на фиг.3 - дисковый распылитель, показанный на фиг.2, в сечении плоскостью III-III по фиг.2.

На фиг.1 показана часть клапана, выполненного в виде клапанной форсунки для систем впрыскивания топлива двигателей внутреннего сгорания со сжатием рабочей смеси и принудительным зажиганием и имеющего предлагаемый в изобретении дисковый распылитель.

Клапанная форсунка имеет трубчатый корпус 1, который служит опорой для седла и в котором концентрично продольной оси 2 форсунки выполнено продольное отверстие 3. В этом продольном отверстии 3 расположена выполняющая функцию подвижного в осевом направлении клапанного элемента игла 5, которая выполнена, например, трубчатой и нижний по ходу потока конец 6 которой жестко соединен со сферическим запорным элементом 7, на периферии которого предусмотрено, например, пять круговых лысок 8 для протекания топлива.

Клапанная форсунка имеет выполненный известным образом привод, например электромагнитный. Очевидно, что для управления клапанной форсункой можно использовать и пьезоэлектрический привод. Для осевого перемещения иглы 5 и тем самым для открытия клапанной форсунки против усилия не показанной на чертеже возвратной пружины и соответственно для закрытия клапанной форсунки служит схематично изображенная на чертеже электромагнитная цепь, состоящая из катушки 10, якоря 11 и сердечника 12. Якорь 11 соединен с иглой 5 на ее дальнем от запорного элемента 7 конце сварным швом, выполненным, например, с помощью лазера, и установлен на одной оси с сердечником 12.

Направляющей запорного элемента 7 при его осевом перемещении служит направляющее отверстие 15 в седле 16, которое герметично вварено в продольное отверстие 3 с нижнего по ходу потока конца трубчатого корпуса 1, служащего опорой для этого седла. Седло 16 жестко соединено с дисковым распылителем 21, который расположен концентрично этому седлу и имеет чашечную, соответственно стаканообразную, форму, при этом указанный дисковый распылитель 21 непосредственно прилегает к нижней торцовой стороне 23 седла 16 своей донной частью 22.

К донной части 22 дискового распылителя 21 примыкает круговой крепежный буртик 26, который в осевом направлении обращен в противоположную от седла 16 сторону и который несколько конически отогнут наружу вплоть до его конца 27. При этом диаметр крепежного буртика 26 у его конца 27 несколько больше диаметра продольного отверстия 3 в корпусе 1 форсунки. Седло 16 соединено с дисковым распылителем 21, например, круговым и плотным первым сварным швом 25, выполненным с помощью лазера. Кроме того, дисковый распылитель 21 концом 27 его крепежного буртика 26 соединен со стенкой продольного отверстия 3 в корпусе 1, например, круговым и плотным вторым сварным швом 30.

Сферический запорный элемент 7 взаимодействует с выполненной по ходу потока после направляющего отверстия 15 контактной поверхностью 29 седла 16, которая, например, конически сужается в направлении течения топлива. Одно из конечных положений иглы 5 при невозбужденной катушке 10 задается упором запорного элемента 7 в контактную поверхность 29 седла. Другое конечное положение иглы 5 при возбужденной катушке 10 определяется, например, упором якоря 11 в сердечник 12. Расстоянием между этими обоими конечными положениями иглы 5 определяется, таким образом, величина ее хода.

Топливо, протекающее при открытой клапанной форсунке вдоль контактной поверхности 29 седла, попадает в примыкающее к ней и выполненное, например, цилиндрическим выходное отверстие 31 в седле 16. Затем топливо выходит через одно или несколько, например четыре, распылительных отверстия 33, которые выполнены в центральной зоне 34 донной части 22 дискового распылителя 21 пробивкой, электроэрозионным или лазерным прошиванием. Из этих распылительных отверстий 33 топливо впрыскивается, например, во впускной трубопровод двигателя внутреннего сгорания вблизи от впускного клапана.

Обычно закрепленные в клапанных форсунках дисковые распылители шайбы с их распылительными отверстиями берут на себя функции по обеспечению требуемого расхода топлива, по формообразованию струи топлива, а также по приготовлению струи горючей смеси. Дисковые распылители 21 предпочтительно изготавливать глубокой вытяжкой из листового металла с получением металлических деталей чашечной или стаканообразной формы, которые, как уже было сказано выше, имеют донную часть 22 и выступающий от нее крепежный буртик 26. Таким образом, подобные дисковые распылители 21 выполняют ряд дополнительных функций, таких как косвенное крепление седла 16, регулирование величины хода иглы 5 и уплотнение форсунки сварными швами 25 и 30 во избежание нежелательного протекания топлива в обход распылительных отверстий 33. Для обеспечения соответствующих углов распыла при заданных статических параметрах расхода по технологическим и функциональным причинам необходимо соблюдать определенное, сравнительно точное соотношение между толщиной листа (по меньшей мере в донной части 22) и соответствующим диаметром распылительных отверстий 33.

В некоторых случаях подобное строго заданное соотношение между толщиной листа и диаметром отверстий может потребовать использования металлического листа относительно небольшой толщины для изготовления дисковых распылителей 21. Однако дисковые распылители при их изготовлении из такого особо тонкого листа подвергаются соответственно более высоким механическим нагрузкам. Согласно изобретению стабильность и жесткость дискового распылителя 21 можно повысить без использования известных из DE 4123692 С2 дополнительных опорных элементов.

На фиг.2 в виде сверху показан предлагаемый в изобретении дисковый распылитель 21, а на фиг.3 дисковый распылитель 21 изображен в сечении плоскостью III-III по фиг.2. С целью повысить жесткость дискового распылителя 21 на участке перехода его донной части 22 в крепежный буртик 26 по указанной выше причине сформировано несколько профильных элементов в виде гофров 36 или повышающих жесткость поверхностей иной формы. В идеальном случае эти гофры 36 получают рельефной формовкой, при этом по периметру выполняют по меньшей мере три или, например, как показано на фиг.2 и 3, восемь гофров 36. Как показано на фиг.2, при выполнении, например, восьми гофров 36 их можно располагать друг относительно друга с угловым шагом в 45°. Преимущество усиленного таким простым путем дискового распылителя 21 состоит также в его повышенной динамической стойкости.

Гофры 36 выполняют, например, таким образом, чтобы получить с обращенной к седлу 16 верхней стороны 37 дискового распылителя 21 желобчатые углубления в окружающем эти гофры 36 материале. В соответствии с этим с нижней стороны 38 дискового распылителя 21, обратной его верхней стороне 37, в окружающем эти гофры 36 материале образуются выступы. Гофры 36 могут иметь, например, круглую, овальную или любую иную аналогичную форму.

Дисковый распылитель 21 можно, например, также устанавливать в клапанную форсунку в положении, в котором крепежный буртик 26 обращен в осевом направлении вверх навстречу потоку.

Формула изобретения

1. Клапанная форсунка для впрыскивания топлива, имеющая возбуждаемый привод, перемещаемый этим приводом клапанный элемент (5, 7), который для открытия и закрытия форсунки взаимодействует с контактной поверхностью (29) седла, а также дисковый распылитель (21), который расположен по ходу потока после контактной поверхности (29) седла и имеет по меньшей мере одно распылительное отверстие (33) и который выполнен чашечной, соответственно стаканообразной формы, образованной его донной частью (22) и выступающим от нее крепежным буртиком (26), отличающаяся тем, что дисковый распылитель (21) на участке перехода его донной части (22) в крепежный буртик (26) имеет профильные элементы, повышающие жесткость этого дискового распылителя (21).

2. Клапанная форсунка по п.1, отличающаяся тем, что профильные элементы выполнены в виде гофров (36) или отформованных поверхностей.

3. Клапанная форсунка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что профильные элементы выполнены рельефной формовкой.

4. Клапанная форсунка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что дисковый распылитель (21) представляет собой листовую деталь.

5. Клапанная форсунка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что предусмотрено по меньшей мере три профильных элемента.

6. Клапанная форсунка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что профильные элементы представляют собой углубления с верхней стороны (37) дискового распылителя (21) и выступы с его нижней стороны (38).

7. Клапанная форсунка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что профильные элементы имеют круглую форму, овальную форму или комбинированную форму, представляющую собой сочетание обеих указанных форм.

8. Клапанная форсунка по п.1, отличающаяся тем, что в донной части (22) дискового распылителя (21) предусмотрено четыре распылительных отверстия (33).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3