Топливный инжектор с уравновешенным по давлению управляющим клапаном
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет исключить действия осевых усилий на запорный элемент инжектора. Топливный инжектор предназначен для впрыскивания топлива в камеру сгорания в двигателе внутреннего сгорания, в котором клапанным элементом, служащим для открытия и закрытия, по меньшей мере, одного распылительного отверстия, управляет управляющий клапан, запорный элемент которого в своем опущенном на седло положении перекрывает, а в своем поднятом с седла положении открывает соединение управляющей полости с линией слива топлива. В запорном элементе выполнено отверстие, диаметр которого в основном равен диаметру седла и в которое вставлен штифт, который одним своим концом опирается на работающий на сжатие стержень, на опорную тарелку или на корпус топливного инжектора. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Уровень техники
Топливный инжектор, который предназначен для впрыскивания топлива в камеру сгорания в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) и в котором клапанным элементом, управляющим впрыскиванием топлива, управляет электромагнитный управляющий клапан, известен, например, из EP 1612403. Управляющий клапан управляет открытием и перекрытием сливного дросселя, соединяющего управляющую полость с линией слива топлива. Управляющая полость с одной своей стороны ограничена управляющим поршнем, который управляет клапанным элементом, открывающим или закрывающим по меньшей мере одно распылительное отверстие, через которое топливо впрыскивается в камеру сгорания в ДВС. Сливной дроссель расположен в детали, в которой с обращенной от управляющей полости стороны выполнено конически сужающееся седло. На это седло опускается запорный элемент, соединенный с якорем электромагнитного клапана. С этой целью на запорном элементе выполнена кромка, прижимаемая к коническому седлу. Запорный элемент перемещается по осевому стержню, который выполнен за одно целое с деталью, в которой расположен сливной дроссель. Для обеспечения герметичного закрытия электромагнитного клапана сопрягаемые между собой поверхности необходимо выполнять с особо высокой точностью, а также необходимо обеспечивать высокоточную припасовку запорного элемента к осевому стержню во избежание качания запорного элемента и связанного с этим его возможного перекоса, из-за которого не исключена возможность неполного перекрытия седла запорным элементом.
Краткое изложение сущности изобретения
В изобретении предлагается топливный инжектор, который предназначен для впрыскивания топлива в камеру сгорания в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) и в котором клапанным элементом, служащим для открытия и закрытия по меньшей мере одного распылительного отверстия, управляет управляющий клапан, запорный элемент которого в своем опущенном на седло положении перекрывает, а в своем поднятом с седла положении открывает соединение управляющей полости с линией слива топлива. В предпочтительном варианте седло выполнено в виде шлифованного плоского седла, а запорный элемент, в котором выполнено отверстие, в которое вставлен штифт, имеет шлифованную поверхность, опускаемую на седло. Диаметр указанного отверстия в запорном элементе в основном равен диаметру плоского седла. Преимущество предлагаемой в изобретении конструкции топливного инжектора состоит в том, что благодаря выполнению отверстия в запорном элементе с диаметром, в основном равным диаметру плоского седла, на запорный элемент не действуют никакие осевые усилия, создаваемые давлением топлива. Седло наряду с его выполнением в виде плоского седла можно также выполнять любой иной формы, в основном исключающей нагружение запорного элемента осевыми усилиями, создаваемыми давлением топлива. Для этого запорный элемент необходимо выполнять кольцевой формы, чтобы он не имел поверхности, на которую в осевом направлении могли бы действовать создаваемые давлением усилия.
В целом управляющий клапан предлагаемого в изобретении топливного инжектора представляет собой уравновешенный по давлению 2/2-распределитель с электромагнитным приводом. Однако для приведения в действие управляющего клапана вместо магнита можно использовать и любой иной известный привод. Так, например, в предлагаемом в изобретении топливном инжекторе можно использовать управляющий клапан, приводимый в действие пьезоэлектрическим или любым другим приводом, который обеспечивает быстрое срабатывание клапана.
В одном из предпочтительных вариантов запорный элемент, на котором выполнена шлифованная поверхность, опускаемая не седло, представляет собой иглу. В игле выполнено отверстие, в которое вставлен штифт. В предпочтительном варианте штифт одним своим концом опирается на работающий на сжатие стержень или на корпус топливного инжектора. Тем самым действующее на штифт давление топлива передается на корпус топливного инжектора или на работающий на сжатие стержень. Предпочтительно при этом, чтобы работающий на сжатие стержень также опирался на корпус топливного инжектора. Внутри отверстия в игле на нее в осевом направлении не действует никакое создаваемое давлением усилие. Штифт же при этом служит исключительно для восприятия давления топлива. Игла вставлена в обеспечивающую ее направленное перемещение шлифованную направляющую. Для этого такая направляющая охватывает иглу по ее наружному периметру. Преимущество такой конструкции состоит в том, что направляющая иглы не должна одновременно выполнять функцию уплотнительного элемента. Помимо этого центрирование иглы по ее наружной поверхности в якоре позволяет выполнять направляющую иглы большего диаметра. Благодаря этому упрощается изготовление направляющей. Еще одно преимущество, связанное с центрированием иглы по ее наружному периметру, состоит в независимости уплотнения сливного дросселя от направляющей для иглы. Герметичное перекрытие сливного дросселя обеспечивается с одной стороны плоским седлом, а с другой стороны - уплотнительной щелью между стенкой отверстия в игле и штифтом, тогда как для обеспечения направленного перемещения иглы она центрируется по своему наружному периметру, где нет необходимости обеспечивать уплотнение от просачивания топлива, находящегося под давлением, преобладающим в системе питания. Указанную уплотнительную щель требуется выполнять с меньшим диаметром прежде всего при высоком давлении топлива для уменьшения таким путем его просачивания через неплотности. Поскольку для обеспечения достаточно точного направленного перемещения иглы ее направляющую требуется шлифовать, минимально возможный диаметр в этом месте определяется обрабатывающими инструментами. Функциональное отделение направляющей для иглы от уплотнения, предотвращающего просачивание топлива, позволяет выполнять уплотнение гораздо меньшего диаметра по сравнению с диаметром шлифованной направляющей. В результате удается уменьшить утечку топлива по сравнению с направляющей, которая одновременно выполняет функцию уплотняющей поверхности.
В еще одном варианте управляющий клапан представляет собой электромагнитный клапан, на якоре которого выполнена шлифованная поверхность, взаимодействующая с плоским седлом, в поднятом с которого положении она открывает, а в опущенном на которое положении она перекрывает соединение сливного дросселя с линией слива топлива. Преимущество этого варианта состоит в возможности отказаться от использования отдельной иглы. Тем самым в данном случае с особо высокой точностью требуется изготавливать меньшее количество деталей, что позволяет добиться экономии на издержках. Еще одно преимущество этого варианта состоит в том, что подвижной деталью является только якорь, благодаря чему сокращается время срабатывания управляющего клапана.
В одном из вариантов якорь имеет продолжение, которым он вставлен в обеспечивающую его направленное перемещение направляющую, выполненную на детали клапана и охватывающую якорь. В этом продолжении якоря выполнено отверстие, в которое вставлен штифт, который воспринимает действующее в осевом направлении создаваемое давлением усилие и передает его на корпус топливного инжектора. В этом варианте отверстие в продолжении якоря также служит лишь для установки в него штифта, который герметично перекрывает сливной дроссель, препятствуя утечке из него топлива, находящегося под давлением, преобладающим в системе питания, и воспринимает создаваемое давлением топлива усилие. Направляющая же якоря не выполняет никакую уплотняющую функцию и центрирует якорь по наружному периметру его продолжения. Еще одно преимущество этого варианта состоит в том, что продолжение якоря, по наружному периметру какового продолжения центрируется якорь для обеспечения его направленного перемещения, имеет бóльшие размеры и тем самым проще в изготовлении.
В еще одном варианте штифт представляет собой направляющий стержень, который вставлен в отверстие, выполненное в якоре. В этом варианте шлифованная поверхность, взаимодействующая с плоским седлом, также выполнена на якоре. Использование направляющего стержня в качестве направляющей для якоря позволяет выполнить якорь с меньшей длиной его направляющей, соответственно центрирующей части и тем самым сделать топливный инжектор более компактным. Помимо этого в данном случае необходима лишь точная припасовка сопрягаемых поверхностей, поскольку дополнительная направляющая для якоря отсутствует. Направляющий стержень одновременно служит для восприятия создаваемого давлением усилия, действующего в осевом направлении. Тем самым обеспечивается уравновешивание якоря по давлению.
В следующем варианте якорь, на котором выполнена шлифованная поверхность, взаимодействующая со шлифованным плоским седлом, в поднятом с которого положении она открывает, а в опущенном на которое положении она перекрывает сливной дроссель, имеет продолжение, которым якорь вставлен в обеспечивающую его направленное перемещение направляющую, центрирующую якорь по его наружному периметру и образованную радиально внутренним магнитным сердечником. В таком продолжении якоря выполнено отверстие, в которое вставлен штифт, воспринимающий создаваемое давлением усилие, действующее в осевом направлении. В этом варианте также не требуется отдельная игла, поскольку функцию запорного элемента выполняет сам якорь. Помимо этого благодаря направленному перемещению якоря в радиально внутреннем магнитном сердечнике направляющая (или центрирующая) функция независима от уплотняющей функции. Одновременно с этим подобный вариант позволяет также сделать топливный инжектор более компактным, поскольку между магнитом и деталью клапана, на которой выполнено седло, не требуется предусматривать дополнительную направляющую для якоря.
Чертежи
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - фрагмент топливного инжектора с управляющим клапаном, имеющим иглу,
на фиг.2 - увеличенный фрагмент изображенного на фиг.1 топливного инжектора в зоне седла,
на фиг.3 - фрагмент топливного инжектора с управляющим клапаном, в котором седло выполнено на якоре,
на фиг.4 - фрагмент выполненного по второму варианту топливного инжектора с управляющим клапаном, в котором седло выполнено на якоре, и
на фиг.5 - фрагмент выполненного по третьему варианту топливного инжектора с управляющим клапаном, в котором седло выполнено на якоре.
Описание вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 показан фрагмент топливного инжектора с управляющим клапаном, в котором седло выполнено в виде шлифованной поверхности на игле.
Предлагаемый в изобретении топливный инжектор 1 имеет управляющий клапан 2, выполненный в виде 2/2-распределителя с электромагнитным приводом. В показанном на чертеже управляющем клапане 2 гидравлические усилия минимизируются за счет выравнивания давления. Благодаря этому можно уменьшить усилие упругого элемента (пружины) при одновременно меньшей длине хода и большей площади поперечного сечения. В результате удается сократить время срабатывания управляющего клапана и улучшить его динамику по сравнению с известными из уровня техники клапанами. Достигается подобный эффект за счет выполнения отверстия 5 в игле 3, опускаемой на седло 4. В отверстие 5 вставлен штифт 6. Во избежание воздействия на иглу 3 создаваемых давлением (топлива) осевых усилий диаметр отверстия 5 в основном равен диаметру седла 4. Игла в своем опущенном на седло 4 положении перекрывает, а в своем приподнятом с него положении открывает сливной дроссель 7, через который топливо может через линию 9 его слива сливаться из управляющей полости 8 в не показанную на чертеже часть низкого давления. Управляющая полость 8 с одной своей стороны ограничена управляющим поршнем 10. Управляющий поршень 10 управляет открытием и закрытием не показанного на чертеже клапанного элемента, который открывает или закрывает по меньшей мере одно распылительное отверстие, через которое топливо впрыскивается в камеру сгорания в ДВС. Управляющий поршень 10 вставлен в выполненное в детали 12 клапана отверстие 11 с возможностью направленного перемещения в нем. В управляющую полость 8 топливо может поступать через входной дроссель 13 из кольцевой полости 14, окружающей деталь 12. В кольцевую полость 14 топливо попадает из подводящего топливопровода 15 по не показанному на чертеже топливному каналу. Подводящий топливопровод 15 сообщается с также не показанным на чертеже топливным аккумулятором высокого давления, в котором топливо находится под давлением, преобладающим в системе питания.
Деталь 12 крепится в корпусе 17 топливного инжектора прижимным резьбовым кольцом 16 с наружной резьбой.
Управляющий клапан 2 приводится в действие магнитом 18, выполненным в виде электромагнита. Сразу же при подаче электропитания на магнит 18 он создает магнитное поле, действующее на якорь 19. В якоре 19 выполнено отверстие 20, в которое вставлена игла 3. К якорю 19 примыкает втулка 21. Такая втулка 21 служит направляющей для иглы 3. Для регулирования длины хода иглы на втулке 21 выполнен буртик, прилегающий к кольцу 38, которое, в свою очередь, опирается на деталь 12. Вся эта конструкция, состоящая из втулки 21 с буртиком, кольца 38 и детали 12, крепится указанным выше прижимным резьбовым кольцом с наружной резьбой. Длина хода иглы определяется толщиной кольца 38. Ход иглы 3 ограничен торцом 23 втулки 21, в который игла при своем подъеме упирается своей расширенной частью 22.
Якорь 19 расположен в полости 24, в которую при открытом управляющем клапане 2 из управляющей полости 8 поступает топливо. Из полости 24 топливо через полость 25 и через отверстие 26 в опорной тарелке 27, на которую опирается упругий элемент, попадает в линию 9 слива топлива.
Своим обращенным от управляющей полости 8 концом штифт 6 опирается на работающий на сжатие стержень 28.
Создаваемое давлением усилие, действующее на штифт 6, передается на работающий на сжатие стержень 28. Своим обращенным от штифта 6 концом работающий на сжатие стержень 28 опирается на опорную тарелку 27. Таким путем создаваемое давлением усилие передается далее на опорную тарелку 27. Опорная тарелка 27, в свою очередь, опирается на сливной штуцер 29, которым закрыт корпус топливного инжектора. Таким путем создаваемое давлением усилие, передаваемое штифтом 6 на опорную тарелку 27 через работающий на сжатие стержень 28, передается на сливной штуцер 29, а тем самым и на корпус топливного инжектора. На иглу 3, в отверстие 5 в которой вставлены штифт 6 и работающий на сжатие стержень 28, создаваемое давлением усилие в осевом направлении не действует.
Для установки или опускания иглы 3 на ее седло 4 в полости 25 установлен упругий (или пружинящий) элемент 30, который при обесточенном магните 18 удерживает иглу 3 прижатой к ее седлу. Для этого такой упругий элемент 30 в предпочтительном варианте выполнен в виде спиральной пружины сжатия. Одним своим концом эта пружина опирается на иглу 3, а другим концом - на опорную тарелку 27. При этом упругий элемент 30 охватывает выполненную на опорной тарелке 27 цапфу 31 и работающий на сжатие стержень 28.
Для инициирования процесса впрыскивания топлива топливным инжектором на магнит 18 подается электропитание. При этом создается магнитное поле, под действием которого якорь 19 притягивается к магниту 18. При своем перемещении якорь 19 воздействует на кольцо 32, входящее в паз 33 на игле 3. В результате игла 3 вместе с якорем 19 перемещаются в направлении магнита 18. Игла 3 при этом направленно перемещается во втулке 21. Сразу же при упоре иглы 3 ее расширенной частью 22 в торец 23 втулки 21 перемещение иглы в направлении открытия завершается. При открытой игле топливо, находящееся под давлением, преобладающим в системе питания, может сливаться из управляющей полости 8 через сливной дроссель 7, полость 24, полость 25 и линию 9 слива топлива. При этом давление в управляющей полости 8 снижается. В результате управляющий поршень 10 оказывается более не уравновешен по давлению и поэтому перемещается в управляющую полость 8. Такое перемещение управляющего поршня 10 сопровождается перемещением в направлении него не показанного на чертеже клапанного элемента, который тем самым открывает по меньшей мере одно распылительное отверстие, через которое топливо впрыскивается в камеру сгорания в ДВС.
Для завершения процесса впрыскивания топлива прекращается подача электропитания на магнит 18. В результате магнит прекращает создавать магнитное поле. В отсутствие магнитного поля якорь 19 перестает притягиваться к магниту 18. Под действием усилия упругого элемента 30 игла 3 перемещается в направлении своего седла 4 и перекрывает выходное отверстие сливного дросселя. В результате топливо не может продолжать сливаться из управляющей полости 8 через сливной дроссель 7. Одновременно с этим в управляющую полость 8 через входной дроссель 13 и кольцевую полость 14, сообщающуюся с подводящим топливопроводом 15, начинает поступать топливо, находящееся под давлением, преобладающим в системе питания. Вследствие этого давление в управляющей полости 8 вновь начинает возрастать до уровня, преобладающего в системе питания. Под действием создаваемого при этом давлением топлива усилия управляющий поршень 10 перемещается в направлении клапанного элемента. Клапанный элемент при этом вновь опускается на свое седло и тем самым перекрывает по меньшей мере одно распылительное отверстие. На этом процесс впрыскивания топлива завершается.
На фиг.2 в увеличенном масштабе показан фрагмент топливного инжектора в зоне седла 4.
Для герметичного закрытия сливного дросселя 7 на детали 12 выполнено шлифованное плоское седло 34. На игле 3 выполнена шлифованная поверхность 35, опускаемая для закрытия сливного дросселя 7 на шлифованное плоское седло 34. Поскольку внутренний диаметр 36 шлифованной поверхности 35 равен диаметру отверстия 5, на иглу 3 в осевом направлении не действует создаваемое давлением усилие. Однако исходя из технологических соображений на игле 3 целесообразно шлифованием снимать фаску 36. В этом случае на такую фаску 36 в осевом направлении действует незначительная часть создаваемого давлением усилия. Во избежание просачивания топлива из сливного дросселя 7 через отверстие 5 штифт 6 вставлен в отверстие 5 по плотной, но в то же время подвижной посадке. Тем самым благодаря малому зазору между штифтом и стенкой отверстия обеспечивается необходимое его уплотнение. Штифт 6 при этом, однако, служит только для уплотнения отверстия 5, а также для восприятия создаваемого давлением осевого усилия во избежание его воздействия на иглу 3. Функцию же направляющей для иглы 3 штифт 6 не выполняет. Более того, направляющей для иглы 3 служит втулка 21. Учитывая существенно больший внутренний диаметр втулки 21, ее в качестве такой направляющей проще изготовить с требуемым качеством поверхности, чем отверстие 5, если бы оно использовалось в качестве соответствующей направляющей.
На фиг.3 показан фрагмент топливного инжектора, в котором седло выполнено на якоре электромагнитного клапана.
В показанном на фиг.3 варианте седло 4, работающий в паре с которым запорный элемент перекрывает или соответственно открывает сливной дроссель 7, выполнено непосредственно на продолжении 40 якоря 19. Тем самым в данном случае не требуется отдельная игла в качестве запорного элемента для закрытия или открытия сливного дросселя 7. Продолжение 40 якоря вставлено в обеспечивающую его направленное перемещение направляющую 41, выполненную на детали 12. При этом якорь при своем перемещении центрируется в направляющей по наружному диаметру своего продолжения 40, что тем самым позволяет выполнить направляющую 41 соответственно больших размеров. Благодаря этому упрощается изготовление направляющей 41 якоря. Со стороны сливного дросселя 7 направляющая 41 якоря переходит в радиально внутреннюю полость 42. Эта радиально внутренняя полость через канал 43 сообщается с радиально внешней полостью 44. В продолжении 40 якоря выполнено отверстие 45, в которое вставлен штифт 6. Аналогично показанной на фиг.2 игле 3 на продолжении 40 якоря 19 выполнена шлифованная поверхность 35, опускаемая для закрытия сливного дросселя 7 на шлифованное плоское седло 34 на детали 12. Внутренний диаметр отверстия 45 при этом точно равен внутреннему диаметру шлифованной поверхности 35. Благодаря этому на продолжение 40 якоря, а тем самым и на сам якорь 19 в осевом направлении не действует никакое создаваемое давлением усилие. Вместо этого создаваемое давлением усилие в осевом направлении воспринимается штифтом 6, который опирается на работающий на сжатие стержень 28. Работающий на сжатие стержень 28, в свою очередь, опирается на крышку 46 корпуса топливного инжектора, на которую тем самым от штифта 6 через работающий на сжатие стержень 28 передается создаваемое давлением усилие.
Для инициирования процесса впрыскивания топлива топливным инжектором на магнит 18 подается электропитание. Под действием создаваемого при этом магнитного поля якорь 19 притягивается к магниту 18. Внутрь магнита 18 вставлена втулка 47, которая служит ограничителем хода якоря. Сразу же при упоре якоря 19 во втулку 47 его подъем завершается. При перемещении якоря 19 шлифованная поверхность 35 приподнимается со шлифованного плоского седла 34 и тем самым открывает соединение сливного дросселя 7 с радиально внутренней полостью 42. Вследствие этого топливо, находящееся под давлением, преобладающим в системе питания, начинает поступать из управляющей полости 8 через сливной дроссель 7 в радиально внутреннюю полость 42. Далее по каналу 43 топливо попадает в радиально внешнюю полость 44, которая сообщается с линией слива топлива. В результате давление в управляющей полости 8 снижается, что сопровождается перемещением управляющего поршня 10 в управляющую полость 8 и подъемом клапанного элемента, открывающего тем самым по меньшей мере одно распылительное отверстие.
Для завершения процесса впрыскивания топлива прекращается подача электропитания на магнит 18. Под действием упругого элемента 48, который в показанном на чертеже варианте выполнен в виде спиральной пружины сжатия, якорь 19 перемещается обратно в направлении управляющей полости 8. При этом выполненная на продолжении 40 якоря шлифованная поверхность 35 опускается на шлифованное плоское седло 34. В результате этого сливной дроссель 7 перекрывается. Одновременно с этим в управляющую полость 8 через входной дроссель 13 из кольцевой полости 14, сообщающейся с подводящим топливопроводом, начинает поступать топливо, находящееся под давлением, преобладающим в системе питания, до тех пор, пока давление в управляющей полости не сравняется с давлением, преобладающим в системе питания. Вследствие возрастания давления в управляющей полости 8 управляющий поршень 10 перемещается в направлении клапанного элемента. Клапанный элемент при этом вновь опускается на свое седло и тем самым перекрывает по меньшей мере одно распылительное отверстие. На этом процесс впрыскивания топлива завершается.
Упругий элемент 48, которым при обесточенном магните якорь 19 перемещается в направлении управляющей полости 8, в показанном на чертеже варианте охватывает работающий на сжатие стержень 28. Одновременно с этим упругий элемент 48 вставлен во втулку 47.
На фиг.4 показан фрагмент выполненного по второму варианту топливного инжектора с управляющим клапаном, в котором седло выполнено на якоре.
В отличие от показанного на фиг.3 варианта в показанном на фиг.4 варианте якорь 19 перемещается по направляющему стержню 50. Такой направляющий стержень 50 вставлен в направляющую 51, которая в показанном на чертеже варианте выполнена в виде отверстия в якоре 19. На якоре 19 выполнено седло 4, работающий в паре с которым запорный элемент перекрывает или соответственно открывает сливной дроссель 7. Седло 4 при этом в предпочтительном варианте выполнено аналогично показанному на фиг.2 варианту со шлифованным плоским седлом 34 на детали 12 и со шлифованной поверхностью 35 на якоре 19. Благодаря выполнению шлифованной поверхности 35 на якоре 19 с внутренним диаметром, равным диаметру отверстия 51, которое с сопряженным с ним направляющим стержнем 50 образуют направляющую якоря, на якорь 19 в осевом направлении не действует никакое создаваемое давлением усилие. Такое усилие действует только на направляющий стержень 50. Для ограничения хода 53 якоря 19 направляющий стержень 50 выполнен с расширенной в диаметре частью 52. Ход 53 якоря 19 ограничивается при этом его упором в расширенную в диаметре часть 52 направляющего стержня. Направляющий стержень 50 своей расширенной в диаметре частью 52 жестко соединен с крышкой 57, закрывающей электромагнитный клапан. Направляющий стержень может быть при этом соединен с крышкой, например, с силовым или геометрическим замыканием. Направляющий стержень 50 с расширенной в диаметре частью 52 может быть также выполнен за одно целое с крышкой 57.
В показанном на чертеже варианте якорь 19 и магнит 18 окружены кольцевой деталью 54. Высотой этой детали 54 и длиной расширенной в диаметре части 52 направляющего стержня определяется ход 53 якоря 19.
Для возможности перетекания топлива в линию его слива при открытом сливном дросселе 7 деталь 54 предпочтительно выполнять с отверстиями 55.
Для инициирования процесса впрыскивания топлива топливным инжектором в показанном на фиг.4 варианте его выполнения на магнит 18 подается электропитание. Под действием создаваемого при этом магнитного поля якорь 19 притягивается к магниту 18 и перемещается в направлении него до упора в расширенную в диаметре часть 52 направляющего стержня. При таком своем перемещении якорь 19 приподнимается со своего седла 4. Вследствие этого через сливной дроссель 7 и отверстия 55 в кольцевой детали открывается соединение управляющей полости 8 с линией слива топлива. Топливо при этом сливается из управляющей полости 8. По этой причине давление в управляющей полости 8 снижается, что сопровождается перемещением управляющего поршня 10 в управляющую полость 8. В результате клапанный элемент приподнимается со своего седла и открывает по меньшей мере одно распылительное отверстие.
Для завершения процесса впрыскивания топлива прекращается подача электропитания на магнит 18. Под действием упругого элемента 56, который окружает расширенную в диаметре часть 52 направляющего стержня и который в предпочтительном варианте выполнен в виде спиральной пружины сжатия, якорь 19 своей шлифованной поверхностью 35 опускается на шлифованное плоское седло 34 и таким путем перекрывает сливной дроссель 7. Одновременно с этим в управляющую полость 8 из подающего топливопровода 15 через входной дроссель 13 начинает поступать топливо, находящееся под давлением, преобладающим в системе питания. В результате давление в управляющей полости 8 повышается до уровня, преобладающего в системе питания. Под действием такого давления управляющий поршень 10 перемещается в направлении клапанного элемента. Клапанный элемент при этом вновь опускается на свое седло и тем самым перекрывает по меньшей мере одно распылительное отверстие.
На фиг.5 показан фрагмент выполненного по третьему варианту топливного инжектора с управляющим клапаном, в котором седло выполнено на якоре.
Показанный на фиг.5 топливный инжектор 1 отличается при этом от топливного инжектора, показанного на фиг.4, тем, что якорь 19 направленно перемещается не по направляющему стержню 50, а в направляющей 60, образованной радиально внутренним магнитным сердечником 61. Этот радиально внутренний магнитный сердечник 61 в показанном на чертеже варианте выполнен в виде кольцевого продолжения верхней корпусной детали 62, которой закрыт топливный инжектор. Радиально внутренний магнитный сердечник 61 окружен при этом магнитом 18. Радиально внутренний магнитный сердечник 61 одновременно служит ограничителем 63 хода якоря 19. Якорь 19 выполнен со втулкообразным продолжением 64, которое вставлено в направляющую 60.
Верхняя корпусная деталь 62 крепится к корпусу 17 топливного инжектора зажимной гайкой 65.
Для инициирования процесса впрыскивания топлива топливным инжектором на магнит 18 подается электропитание. Под действием создаваемого при этом магнитного поля якорь 19 притягивается к магниту 18 и перемещается в направлении него, что сопровождается подъемом выполненной на якоре шлифованной поверхности 35 со шлифованного плоского седла 34 и тем самым открытием сливного дросселя, оканчивающегося в седле 4. После этого топливо может сливаться из управляющей полости 8 через сливной дроссель 7 в полость 24. По этой причине давление в управляющей полости 8 снижается, что сопровождается перемещением управляющего поршня 10 в управляющую полость 8 и подъемом клапанного элемента, открывающего тем самым по меньшей мере одно распылительное отверстие. Из полости 24 топливо по каналу 66 перетекает в полость 25, а из нее через отверстие 26 в опорной тарелке 27 поступает в линию 9 слива топлива.
Для завершения процесса впрыскивания топлива прекращается подача электропитания на магнит 18. Якорь 19 при этом своей шлифованной поверхностью 25 опускается на шлифованное плоское седло 34 и тем самым перекрывает сливной дроссель 7. После этого давление в управляющей полости 8 вновь начинает возрастать, в результате чего управляющий поршень 10 перемещается в направлении клапанного элемента. Последний под действием управляющего поршня вновь опускается на свое седло и перекрывает по меньшей мере одно распылительное отверстие.
Перемещению якоря 19 в направлении закрытия способствует расположенный в полости 25 упругий элемент 67, который в предпочтительном варианте выполнен в виде спиральной пружины сжатия. Под действием усилия упругого элемента 67, который с одной своей стороны опирается на втулкообразное продолжение 64 якоря 19, а с другой своей стороны опирается на опорную тарелку 27, якорь 19 перемещается в направлении плоского седла 34. Давление, преобладающее в системе питания и передаваемое через сливной дроссель 7, воспринимается штифтом 6. Этот штифт опирается на опорную тарелку 27, через которую создаваемое давлением топлива и действующее на штифт 6 усилие передается на верхнюю корпусную деталь 62. Благодаря выполнению отверстия 5, в которое вставлен штифт 6, с диаметром, равным внутреннему диаметру шлифованной поверхности 35, на якорь 19 в осевом направлении не действует никакое создаваемое давлением усилие.
Якорь 19 со втулкообразным продолжением и со шлифованной поверхностью 35 может быть при этом выполнен цельным либо, как в показанном на фиг.5 варианте, состоящим из двух частей. В последнем случае с деталью, имеющей втулкообразное продолжение 64 и шлифованную поверхность 35, непосредственно соединен диск 19. Для ограничения хода якоря на детали, имеющей втулкообразное продолжение 64 и шлифованную поверхность 35, выполнено расширение 69, которое при подаче электропитания на магнит и тем самым при поднятом с седла 4 запорном элементе упирается в ограничитель 63.
Наряду с показанными на фиг.1-5 вариантами, в которых седло 4 выполнено в виде плоского седла, его можно также выполнять любой иной формы, в основном исключающей нагружение запорного элемента осевыми усилиями, создаваемыми давлением топлива. Подобное условие всегда соблюдается, например, при выполнении запорного элемента кольцевой формы.
Наряду с рассмотренными выше и показанными на чертежах вариантами, в которых работающий на сжатие штифт 6 опирается на работающий на сжатие стержень 28, который, в свою очередь, опирается на опорную тарелку 27, возможен также вариант с опорой работающего на сжатие штифта 6 непосредственно на корпус топливного инжектора. Помимо этого можно также выполнять работающий на сжатие штифт 6 или работающий на сжатие стержень 28 за одно целое с корпусом топливного инжектора. Кроме того, работающий на сжатие штифт 6 или работающий на сжатие стержень 28 можно также выполнять ступенчатыми, т.е. с несколькими разными по его длине диаметрами.
1. Топливный инжектор, который предназначен для впрыскивания топлива в камеру сгорания в двигателе внутреннего сгорания, и в котором клапанным элементом, служащим для открытия и закрытия по меньшей мере одного распылительного отверстия, управляет управляющий клапан (2), запорный элемент (3; 19) которого в своем опущенном на седло (4) положении перекрывает, а в своем поднятом с седла (4) положении открывает соединение управляющей полости (8) с линией (9) слива топлива, отличающийся тем, что в запорном элементе (3; 19) выполнено отверстие (5; 45; 51), диаметр (36) которого в основном равен диаметру седла (4), и в которое вставлен штифт (6), который одним своим концом опирается на работающий на сжатие стержень (28), на опорную тарелку (27) или на корпус (17; 62) топливного инжектора.
2. Топливный инжектор по п.1, отличающийся тем, что управляющий клапан (2) представляет собой электромагнитный клапан или снабжен управляющим им пьезоэлектрическим приводом.
3. Топливный инжектор по п.1, отличающийся тем, что запорный элемент представляет собой иглу (3) с выполненной на ней шлифованной поверхностью (35).
4. Топливный инжектор по п.3, отличающийся тем, что игла (3) вставлена в обеспечивающую ее направленное перемещение шлифованную направляющую (41).
5. Топливный инжектор по п.1, отличающийся тем, что седло (4) выполнено в виде шлифованного плоского седла (34), а запорный элемент (3; 19) имеет шлифованную поверхность (35), опускаемую на седло (4).
6. Топливный инжектор по п.2 или 5, отличающийся тем, что запорный элемент представляет собой якорь (19) электромагнитного клапана, на котором выполнена шлифованная поверхность (35).
7. Топливный инжектор по п.6, отличающийся тем, что якорь (19) имеет продолжение (40), которым он вставлен в обеспечивающую его направленное перемещение направляющую (41), выполненную на детали (12) клапана и охватывающую якорь (19), и в котором выполнено отверстие (45), в которое вставлен штифт (6).
8. Топливный инжектор по п.6, отличающийся тем, что штифт (6) представляет собой направляющий стержень (50), который вставлен в отверстие (51), выполненное в якоре (19).
9. Топливный инжектор по п.6, отличающийся тем, что якорь (19) имеет втулкообразное продолжение (64), которым он вставлен в обеспечивающую его направленное перемещение направляющую (60), образованную радиально внутренним магнитным сердечником (61), и в котором выполнено отверстие (5), в которое вставлен штифт (6).
10. Топливный инжектор по п.9, отличающийся тем, что штифт (6) одним своим концом опирается на корпус (62) топливного инжектора.
