Усовершенствованный электромагнитный клапан для регулирования давления подачи топлива двигателя внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к электромагнитным клапанам для регулирования давления подачи топлива двигателя внутреннего сгорания. Изобретение позволяет разработать электромагнитный клапан для регулирования давления подачи топлива, который исключительно прост и надежен и обеспечивает исключение недостатков, обычно связанных с известными электромагнитными клапанами. Электромагнитный клапан для регулирования давления подачи топлива двигателя внутреннего сгорания содержит канал подачи топлива и заслонку, управляемую электромагнитом и взаимодействующую с седлом в упомянутом канале. Электромагнитный клапан также содержит средства фильтрации топлива, размещенные в канале и представляющие собой стенку, имеющую ряд отверстий для предотвращения проникновения частиц грязи между седлом и заслонкой без получения избыточного падения давления топлива. Толщина упомянутой стенки меньше 1 мм, а ширина отверстий меньше 0,25 мм. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к усовершенствованному электромагнитному клапану для регулирования давления подачи топлива двигателя внутреннего сгорания.
В современных системах подачи топлива двигателей насос высокого давления подает топливо в распределитель или так называемое "общее направляющее средство", которое запитывает форсунки различных цилиндров двигателя, а для управления давлением топлива в распределителе и поддержания этого давления постоянным и для слива в бак любого избыточного топлива, подаваемого насосом высокого давления, обычно предусмотрен электромагнитный клапан, управляемый датчиком давления. Электромагнитный клапан содержит подающий канал, сообщающийся с нагнетательным каналом насоса высокого давления, и заслонку, управляемую электромагнитом и взаимодействующую с седлом в подающем канале.
В одном известном электромагнитном клапане для регулирования давления, входящем в состав радиально-поршневого насоса, заслонка выполнена в форме шарика, управляемого концом штока на якоре электромагнита и взаимодействующего с коническим уплотняющим седлом на одном конце подающего канала.
Учитывая, что между шариком и коническим уплотняющим седлом оседает грязь, например частицы металла, электромагнитный клапан имеет проблемы с уплотнением, приводящие к падению давления, а следовательно, и к неправильной работе системы подачи в целом. Вследствие предусматриваемого исключительно высокого рабочего давления, например, порядка 140 МПа (1400 бар), обычные средства фильтрации в подающем канале приводят к падению давления вдоль подающего канала.
Задача изобретения состоит в том, чтобы разработать электромагнитный клапан для регулирования давления подачи топлива, который исключительно прост и надежен и обеспечивает исключение вышеупомянутых недостатков, обычно связанных с известными электромагнитными клапанами.
Согласно настоящему изобретению разработан электромагнитный клапан для регулирования давления подачи топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий канал подачи топлива и заслонку, управляемую электромагнитом и взаимодействующую с седлом в упомянутом канале, и характеризующийся тем, что содержит средства фильтрации топлива, размещенные в канале и представляющие собой стенку, имеющую ряд отверстий для предотвращения проникновения частиц грязи между седлом и заслонкой без получения избыточного падения давления топлива, при этом толщина упомянутой стенки меньше 1 мм, а ширина отверстий меньше 0,25 мм.
Предпочтительно, стенка является цилиндрической, при этом отверстия имеют ширину 0,05-0,08 мм.
Предпочтительно, стенка имеет толщину 0,5-0,8 мм, при этом упомянутые отверстия выполнены в виде круглых отверстий, причем отверстия образованы с использованием лазерного сверлильного устройства, а количество отверстий превышает 500.
Предпочтительно, диаметр круглых отверстий составляет около 0,06 мм, а количество отверстий составляет около 2000.
Предпочтительно, упомянутая цилиндрическая стенка имеет один конец, выполненный как единое целое с одним концом канала, причем канал имеет другой конец, закрытый пробкой, вставленной внутрь другого конца.
Предпочтительно, цилиндрическая стенка отделена от канала и выполнена как единое целое с нижней стенкой чашеобразного корпуса, причем цилиндрическая стенка содержит часть, которая установлена на буртик канала.
Предпочтительно, цилиндрическая стенка изготовлена из сетки, имеющей ячейки в виде квадрата со стороной 0,05-0,08 мм, причем упомянутая сетка поддерживается каркасом, который установлен на канал.
Предпочтительно, каркас содержит нижнюю стенку, кольцо, которое установлено на канал, и, по меньшей мере, два цилиндрических сектора, выполненных как единое целое с нижней стенкой и с кольцом, причем упомянутые цилиндрические сектора поддерживают сетку.
Предпочтительно, сетка изготовлена из металла и имеет два поддерживающих кольца, при этом каркас изготовлен из пластмассы и нанесен на сетку посредством формования так, что поддерживающие кольца заключены в кольце и в нижней стенке каркаса, а два сектора сетки заключены в цилиндрических секторах каркаса.
Предпочтительно, кольцо каркаса содержит кольцевой выступ, который защелкивается в канавку на канале.
Предпочтительно, седло выполнено коническим и размещено на одном конце канала, при этом заслонка представляет собой шарик, взаимодействующий с коническим седлом, а стенка имеет такое соотношение между длиной отверстий и суммарным проходным сечением, что предотвращается избыточное падение давления.
Несколько предпочтительных, неограничительных конкретных вариантов осуществления изобретения будут описаны в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает сечение первого конкретного варианта осуществления электромагнитного клапана для регулирования давления подачи топлива в соответствии с изобретением,
фиг.2 изображает сечение дополнительного конкретного варианта осуществления электромагнитного клапана для регулирования в соответствии с изобретением,
фиг.3 изображает сечение дополнительного конкретного варианта осуществления электромагнитного клапана в соответствии с изобретением,
фиг.4 изображает сечение в увеличенном масштабе вдоль линии IV-IV, показанной на фиг.3,
фиг.5 изображает сечение вдоль линии V-V, показанной на фиг.4.
Позиция 5 на фиг.1 обозначает как единое целое электромагнитный клапан для регулирования давления подачи топлива двигателя внутреннего сгорания. Электромагнитный клапан 5 сдержит корпус 6 клапана, имеющий подающий канал 7а, проходящий в осевом направлении вдоль первой цилиндрической части 8 корпуса 6 клапана; подающий канал 7а содержит часть 9 калиброванного диаметра и сообщается с нагнетательной стороной не показанного топливоподающего насоса высокого давления, а цилиндрическая часть 8 устанавливается с обеспечением непроницаемости для текучей среды в корпус насоса посредством соответствующих уплотнений 10.
Цилиндрическая часть 8 имеет ряд радиальных отверстий 11, сообщающихся с отводным каналом (не показан) в корпусе насоса. Между подающим каналом 7а и радиальными отверстиями 11 предусмотрена заслонка в виде шарика 12, который контактирует с коническим седлом 13, образованным на конце части 9, для закрывания канала 7а; электромагнитный клапан 5 содержит электромагнит, имеющий корпус 15, в который известным способом установлен корпус 6 клапана, и этот электромагнит управляет якорем, имеющим шток 16, скользящий внутри отверстия 17 в корпусе 15 и предназначенный для управления шариком 12.
Топливо в подающем канале 7а должно поддерживаться при рабочем давлении, по меньшей мере, 100 МПа (1000 бар). Выбираемое рабочее давление предпочтительно составляет 140 МПа (1400 бар), а внутренний диаметр канала 7а преимущественно составляет около 2,5 мм.
Согласно изобретению, подающий канал 7а оснащен средствами фильтрации топлива, т.е. фильтром, представляющим собой цилиндрическую стенку 22, имеющую один конец 23, выполненный как единое целое с каналом 7а. Стенка 22 содержит некоторое количество отверстий в виде круглых отверстий 24, лишь некоторые из которых показаны на фиг.1 для ясности и которые образованы с использованием лазерного сверлильного устройства. После сверления другой конец 26 стенки 22 закрывают пробкой или пластинкой 27, вставляемой известным способом в конец 26.
Толщина стенки 22 меньше 1 мм, например 0,5-0,8 мм, диаметр отверстий 24 меньше 0,25 мм, например 0,05-0,08 мм, а поверхность стенки 22 такова, что в ней могут быть заключены, по меньшей мере, 500 отверстий 24. Преимущественно, выбираемый диаметр отверстия составляет около 0,06 мм, а выбираемое количество отверстий 24 составляет около 2000.
Просверленная таким образом стенка 22 предотвращает проникновение грязи, которой обычно являются мелкие частицы металла, между коническим седлом 13 и шариком 12, тем самым предотвращая проблемы уплотнения на электромагнитном клапане 5, которые могут вызывать падение давления в канале 7а до столь низкого уровня, что это нарушит работу системы подачи топлива в целом.
С другой стороны, отверстия 24 таковы, что не вызывают избыточное падение давления топлива вдоль канала 7а и позволяют избежать явлений эрозии, обуславливаемой гидравлической кавитацией. Избыточное падение давления фактически предотвращается просверленной стенкой 22, имеющей как раз правильное соотношение между длиной отверстий 24 и суммарным проходным сечением.
В конкретном варианте осуществления, изображенном на фиг.2, средства фильтрации представляют собой чашеобразный корпус 28, изготовленный, например, из металла; корпус 28 отделен от подающего канала 7b и имеет цилиндрическую стенку 29, выполненную как единое целое с нижней стенкой 31; за исключением концевой части 33, стенка 29 просверлена с получением отверстий 32, по существу, аналогичных отверстиям 24 в стенке 22, изображенной на фиг.1; после сверления корпус 28 вставляют таким образом, что его конец 33 опирается на седло, образованное внешним буртиком 34 канала 7b, и при этом просверленная стенка 29 обладает тем же фильтрующим воздействием, что и стенка 22, изображенная на фиг.1.
В конкретном варианте осуществления, изображенном на фиг.3-5, средства фильтрации представляют собой цилиндрическую стенку, изготовленную из проволочной сетки 36 или иного материала, при этом сетка 36 прикреплена к каналу 7с посредством каркаса 37, который предназначен для поддержания сетки 36 и изготовлен из пластмассы, нанесенной на сетку 36 посредством формования, как недвусмысленно поясняется ниже.
Сетка 36 имеет максимальную толщину 1 мм и имеет ячейки шириной 0,05-0,08 мм, так что она может содержать около 2000 ячеек 38. Следовательно, толщина сетки 36 также такова, что достигается правильное соотношение между длиной ячеек 38 и суммарным проходным сечением, и таким образом предотвращается избыточное падение давления.
Каркас 37 содержит нижнюю стенку 39 (фиг.3 и 4), кольцо 41, которое установлено на канал 7с корпуса 6 клапана и, по меньшей мере, два цилиндрических сектора 42, выполненных как единое целое с нижней стенкой 39 и кольцом 41. Более конкретно, предусмотрены два диаметрально противоположных цилиндрических сектора 42. Сетка 36 прикреплена к двум кольцам 45, изготовленным из листового металла, которые заключены в кольце 41 и стенке 39 каркаса 37, а два цилиндрических сектора 43 сетки 36 заключены в секторах 42 каркаса 37.
Для установки каркаса 37 на канал 7с один конец 44 (фиг.3) канала 7с имеет канавку 46, а кольцо 41 имеет выступ 47, который защелкивается в канавку 46. Сетка 36 обладает тем же фильтрующим воздействием, что и просверленные цилиндрические стенки 22 и 29.
Преимущества электромагнитного клапана 5, соответствующего изобретению, по сравнению с известными электромагнитными клапанами станут очевидны из нижеследующего описания. Фильтрующие стенки 22, 29 и 36, с одной стороны, предотвращают проблемы уплотнения, возникающие между шариком 12 и коническим седлом 13 без получения избыточного падения давления, а, с другой стороны, предотвращают явления эрозии, обуславливаемой кавитацией, внутри конического седла 13.
Очевидно, что в описанный здесь электромагнитный клапан можно внести дополнительные изменения и усовершенствования, не выходящие, однако, за рамки объема притязаний прилагаемой формулы изобретения. Например, фильтр может быть выполнен отдельно или содержать больше одной фильтрующей стенки, размещенной в любом положении вдоль подающего канала.
1. Электромагнитный клапан для регулирования давления подачи топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий канал (7а, 7b, 7с) подачи топлива и заслонку (12), управляемую электромагнитом и взаимодействующую с седлом (13) в упомянутом канале (7а, 7b, 7с), отличающийся тем, что содержит средства (22, 24; 29, 31; 36, 38) фильтрации топлива, размещенные в канале (7а, 7b, 7с) и представляющие собой стенку (22, 29, 36), имеющую ряд отверстий (24, 32, 38) для предотвращения проникновения частиц грязи между седлом (13) и заслонкой (12) без получения избыточного падения давления топлива, при этом толщина упомянутой стенки (22, 29, 36) меньше 1 мм, а ширина отверстий (24, 32, 38) меньше 0,25 мм.
2. Электромагнитный клапан по п.1, отличающийся тем, что стенка (22, 29, 36) является цилиндрической, при этом отверстия (24, 32, 38) имеют ширину 0,05-0,08 мм.
3. Электромагнитный клапан по п.2, отличающийся тем, что стенка (22, 29, 36) имеет толщину 0,5-0,8 мм, при этом упомянутые отверстия выполнены в виде круглых отверстий (24, 32), причем отверстия (24, 32) образованы с использованием лазерного сверлильного устройства, а количество отверстий (24, 32) превышает 500.
4. Электромагнитный клапан по п.3, отличающийся тем, что диаметр круглых отверстий (24, 32) составляет около 0,06 мм, а количество отверстий (24, 32) составляет около 2000.
5. Электромагнитный клапан по п.4, отличающийся тем, что упомянутая цилиндрическая стенка (22) имеет один конец (23), выполненный как единое целое с одним концом канала (7а), причем канал (7а) имеет другой конец (26), закрытый пробкой (27), вставленной внутрь другого конца (26).
6. Электромагнитный клапан по п.4, отличающийся тем, что цилиндрическая стенка (29) отделена от канала (7b) и выполнена как единое целое с нижней стенкой (31) чашеобразного корпуса (28), причем цилиндрическая стенка (29) содержит часть (33), которая установлена на буртик (34) канала (7b).
7. Электромагнитный клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что цилиндрическая стенка изготовлена из сетки (36), имеющей ячейки (38) в виде квадрата со стороной 0,05-0,08 мм, причем упомянутая сетка (36) поддерживается каркасом, который установлен на канал (7с).
8. Электромагнитный клапан по п.7, отличающийся тем, что каркас (37) содержит нижнюю стенку (39), кольцо (41), которое установлено на канал (7с), и, по меньшей мере, два цилиндрических сектора (42), выполненных как единое целое с нижней стенкой (39) и с кольцом (41), причем упомянутые цилиндрические сектора (42) поддерживают сетку (36).
9. Электромагнитный клапан по п.8, отличающийся тем, что сетка (26) изготовлена из металла и имеет два поддерживающих кольца (45), при этом каркас (37) изготовлен из пластмассы и нанесен на сетку (36) посредством формования, так что поддерживающие кольца (45) заключены в кольце (41) и в нижней стенке (39) каркаса (37), а два сектора (43) сетки (36) заключены в цилиндрических секторах (42) каркаса (37).
10. Электромагнитный клапан по п.9, отличающийся тем, что кольцо (41) каркаса (37) содержит кольцевой выступ (47), который защелкивается в канавку (46) на канале (7с).
11. Электромагнитный клапан по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что седло (13) выполнено коническим и размещено на одном конце канала (7а, 7b, 7с), при этом заслонка представляет собой шарик (12), взаимодействующий с коническим седлом (13), а стенка (22, 29, 36) имеет такое соотношение между длиной отверстий (24, 32, 38) и суммарным проходным сечением, что предотвращается избыточное падение давления.
