Регулируемый дозирующий клапан для топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания и связанный с ним способ регулирования - RU2215177C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к регулируемому дозирующему клапану топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, а также к связанному с ним способу регулирования.

Управление дозирующим клапаном обычно осуществляют якорем электромагнита, при этом клапан крепят к корпусу форсунки. Перемещение или подъем якоря по направлению к сердечнику электромагнита влияет на подачу форсунки, а зазор между якорем и сердечником влияет на чувствительность клапана, когда электромагнит обесточен. Как перемещение, так и зазор, сами по себе должны быть точно отрегулированы.

Известны разные дозирующие клапаны, в которых якорь подсоединен к стержню, направляемому втулкой со стопорным фланцем, при этом перемещение якоря определяется стопорением фланца о край втулки. В одном из известных дозирующих клапанов втулку устанавливают внутри корпуса форсунки при наличии тонкой промежуточной прокладки, а электромагнит крепят к корпусу форсунки посредством кожуха при наличии второй тонкой промежуточной прокладки.

В другом дозирующем клапане, известном из ЕР 0604915, фланец направляющей втулки устанавливают между буртиком корпуса форсунки и краем кожуха электромагнита при наличии промежутка из двух групп тонких прокладок.

В обоих случаях две тонкие прокладки выбирают из определенного количества калиброванных прокладок с модульной толщиной, отличающихся на весьма малую величину, которая по техническим причинам не может быть менее допуска на механическую обработку, например менее пяти микрон. Однако регулирование перемещения якоря с допуском до 5 микрон часто не обеспечивает достаточную точность для сохранения подачи форсунки в узком диапазоне, который требуется для современных, особо высокопрочных двигателей внутреннего сгорания.

Задача настоящего изобретения заключается в создании регулируемого дозирующего клапана и связанного с ним способа регулирования, обеспечивающего возможность более точного регулирования перемещения якоря, чем то, которое обеспечивается посредством использования известных тонких прокладок, и который весьма прост и надежен.

Согласно настоящему изобретению создан дозирующий клапан для топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, при этом клапан крепят к полому корпусу форсунки и управляют им посредством якоря электромагнита, а перемещение якоря к электромагниту ограничивают стопорным элементом, прикрепляемым к упомянутому полому корпусу, отличающийся тем, что упомянутый стопорный элемент крепят посредством резьбового элемента, который навинчивается на резьбовую нарезку полого корпуса посредством оттарированного момента затягивания, чтобы отрегулировать перемещение якоря к электромагниту посредством момента затягивания. Стопорный элемент удерживается направляющим элементом якоря, а имеющий резьбовую нарезку элемент выполнен за одно целое с направляющим элементом. Корпус дозирующего клапана прикреплен к полому корпусу посредством кольцевой гайки, направляющий элемент содержит фланец, больший по диаметру, чем элемент с резьбовой нарезкой, причем фланец задерживается о буртик полого корпуса, а момент затягивания эластично деформирует упомянутый фланец. Электромагнит содержит кольцеобразный сердечник, а якорь содержит диск, магнетически взаимодействующий с сердечником, диск подсоединен к стержню, скользящему во втулке направляющего элемента, а стопорный элемент определен кромкой втулки и приспособлен для задерживания уступа стержня. Фланец принудительно подведен к буртику с нахождением между ними промежуточной детали с толщиной, выбираемой из ряда модульных толщин для предварительного регулирования упомянутого перемещения. При этом сердечник подсоединен к направляющему элементу посредством дополнительного элемента с резьбовой нарезкой, взаимосвязанного с наружным кожухом электромагнита, и дополнительный элемент с резьбовой нарезкой выполнен за одно целое с наружным кожухом и навинчивается на наружную резьбовую нарезку полого корпуса, при этом между сердечником и фланцем установлена дополнительная промежуточная деталь, выбираемая из класса промежуточных деталей для регулирования зазора между диском и сердечником. Дополнительный элемент с резьбовой нарезкой может быть выполнен за одно целое с дополнительной кольцевой гайкой, навинчиваемой на наружную резьбовую нарезку полого корпуса, при этом наружный кожух имеет буртик, с которым входит в зацепление выступ дополнительной кольцевой гайки, при этом между наружным кожухом и фланцем установлена промежуточная деталь, выбираемая из класса промежуточных деталей для регулирования зазора между диском и сердечником.

Поставленная задача решается также тем, что создан способ регулирования дозирующего клапана топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, при котором дозирующий клапан устанавливают в полый корпус форсунки и управляют якорем электромагнита, при этом перемещение якоря к электромагниту задерживается стопорным элементом, прикрепленным к полому корпусу, в котором согласно изобретению устанавливают стопорный элемент внутри полого корпуса посредством элемента с резьбовой нарезкой и регулируют перемещение якоря к электромагниту посредством приложения к элементу с резьбовой нарезкой оттарированного момента затягивания. При этом используют стопорный элемент, образованный частью направляющего элемента якоря. Способ также содержит следующие стадии: установку направляющего элемента посредством приложения к элементу с резьбовой нарезкой заданного крутящего момента затягивания; измерение подачи форсунки; сравнение результатов измерения с базовой подачей; регулирование упомянутого перемещения посредством регулирования момента затягивания, как функции упомянутого сравнения. Направляющий элемент крепят к полому корпусу с установкой между ними калиброванной промежуточной детали, регулирование представляет собой точное регулирование, а предварительное регулирование перемещения выполняют посредством выбора толщины промежуточной детали из класса промежуточных деталей с модульными калиброванными толщинами. Элемент с резьбовой нарезкой выполняют за одно целое с направляющим элементом, при этом точное регулирование выполняют посредством динамометрического гаечного ключа. Измерение проводят при разных давлениях топлива и делают сравнение между кривой на графике измерения с диапазоном относительно кривой базового графика подачи.

Два предпочтительных, не налагающих ограничений варианта осуществления конструкции настоящего изобретения будут описаны посредством примера со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
на фигуре 1 представлено частичное сечение топливной форсунки со встроенным регулируемым дозирующим клапаном согласно первому варианту осуществления конструкции согласно изобретению;
на фигуре 2 представлено частичное сечение форсунки со встроенным дозирующим клапаном согласно еще одному варианту осуществления конструкции согласно изобретению.

Позицией 11 на фигуре 1 в целом обозначена топливная форсунка, предназначенная, например, для двигателя внутреннего сгорания. Форсунка 11 содержит полый корпус 12, снабженный соплом (не показано), оканчивающимся в донной части одним или более калиброванными отверстиями, управляющий шток 10, который скользит внутри корпуса 12 и подсоединен к пальцу для закрытия калиброванного отверстия форсунки, при этом корпус 12 содержит отвод 13, в который вставлен впускной штуцер 16, подсоединенный к обычному насосу для подачи топлива, и фактически цилиндрическую полость 17, имеющую резьбовую нарезку 18 и буртик 19.

Форсунка 11 также содержит регулируемый дозирующий клапан, в целом обозначенный позицией 24, заключенный в полости 17 и контролируемый электромагнитом 26, который управляет якорем 27. Электромагнит 26 имеет кольцеобразный магнитный сердечник 28, вмещающий обычную электрическую катушку 29, при этом сердечник 28 имеет центральное отверстие 31, соосное с выпускным патрубком 32, соединенным с топливным резервуаром,
Дозирующий клапан 24 содержит цилиндрический корпус 33, имеющий фланец 34, который обычно удерживается так, что опирается на буртик 19 полости 17 посредством кольцевой гайки 36 с внешней резьбовой нарезкой, навинчиваемой на резьбовую нарезку 18 полости 17. Якорь 27 по существу содержит диск 37, имеющий три сектора 38, разделенных отверстиями 39; корпус 33 клапана 24 содержит управляющую камеру 41, имеющую выпускной канал 43, сообщающийся с полостью 17; полый корпус 12 содержит осевое отверстие 40, примыкающее к камере 41, в котором скользит шток 10, а корпус 33 содержит входной канал 42, заканчивающийся в отверстии 40 и сообщающийся со штуцером 16 через канал 44 полого корпуса 12.

Давление топлива обычно удерживает шток 10 в нижнем положении закрытия калиброванного отверстия форсунки 11; выпускной канал 43 управляющей камеры 41 обычно закрыт шариком 46, который опирается на коническое седло, образуемое контактной поверхностью с каналом 43, при этом направление шарику 46 придается направляющей пластиной 47, на которую действует фланец 45 цилиндрического стержня 48, подсоединенного к якорю 27.

Точнее, диск 37 якоря 27 выполнен за одно целое со втулкой 49, скользящей в осевом направлении на стержне 48, при этом шток 48 имеет канавку, в которую вставлено С-образное кольцо 50, взаимодействующее с буртиком 51 якоря 27, так, что якорь 27 отсоединен от стержня 48, причем стержень 48 проходит на заданную длину внутрь отверстия 31 и оканчивается частью 52 с небольшим диаметром для удержания и крепления работающей на сжатие пружины 53, заключенной внутри отверстия 31.

Сердечник 28 электромагнита 26 заключен внутри кожуха, в целом обозначенного позицией 54, который изготовлен из немагнитного материала и подсоединен к части 55 полого корпуса 12 посредством уплотнения 56. Кожух 54 выполнен за одно целое с торцевой стенкой 57, удерживающей патрубок 32, имеет полностью цилиндрическую внутреннюю поверхность 58, а также имеет наружный буртик 59, зацепляемый внутренним буртиком 61 цилиндрической крышки 62, имеющей внутреннюю резьбовую нарезку 63, которая навинчивается на наружную резьбовую нарезку 64 части 55 корпуса 12.

Дозирующий клапан 24 содержит направляющий элемент, в целом обозначенный позицией 66 и содержащий втулку 67, в которой скользит шток 48 якоря 27. Дозирующий клапан имеет стопорный элемент для стопорения якоря 27, который образован нижней кромкой 71 втулки 67, о которую задерживается буртик, образованный фланцем 45 штока 48. Втулка 67 также имеет элемент с резьбовой нарезкой, образованный частью 68, имеющей больший наружный диаметр и внешнюю резьбовую нарезку 69, которая навинчивается на резьбовую нарезку 18 в полости 17.

Направляющий элемент 66 имеет фланец 73, который опирается на дополнительный буртик 74 полого корпуса 12 через калиброванную промежуточную деталь или тонкую прокладку 76, выбираемую из класса отформованных тонких прокладок. Как известно, по техническим причинам класс промежуточных деталей 76 может изменяться по толщине, но не менее чем на пять микрон, а поэтому обеспечивает предварительно отрегулированное перемещение якоря 27 с точностью до пяти микрон.

Однако при воздействии на часть 68 момента затягивания, то есть момента завинчивания, фланец 73 в определенной степени подвергается изгибу, который в определенных пределах фактически пропорционален моменту. Толщина фланца 73 и наружный диаметр части 68 могут иметь такую величину, чтобы получить заданное смещение, например, порядка одного микрона, кромки 71 при заданном изменении момента затягивания, так что посредством изменения момента затягивания перемещение якоря 27 может быть отрегулировано с точностью до одного микрона. Предпочтительно, чтобы упомянутые толщина и диаметр могли иметь такую величину, чтобы обеспечить перемещение в один микрон при изменении момента закручивания в один ньютон/метр.

Направляющий элемент 66 имеет призматическое седло 79 для известного динамометрического ключа Аллена, а работающая на сжатие пружина 80, над которой находится пружина 53, установлена между фланцем 73 и диском 37 якоря 27.

Другая промежуточная деталь 82 установлена между сердечником 28 электромагнита 26 и фланцем 73 и содержит кольцевую часть 83, которая опирается на фланец 73, и определенное количество опор 84, выполненных за одно целое с кольцеобразной частью 83. Опоры 84 устанавливают сквозь отверстия 39 в диске 37 якоря 27 для зацепления с сердечником 28 электромагнита 26, при этом промежуточная деталь 82 выполнена в форме треноги. Предусмотрены промежуточные детали 82 с опорами 84, имеющими модульные длины, отличающиеся на весьма незначительную величину, при этом промежуточная деталь 82 может быть выбрана из класса модульных промежуточных деталей, чтобы отрегулировать зазор между диском 37 якоря 27 и сердечником 28.

Торцевая стенка 57 кожуха 54 имеет отверстие 86, через которое проходит электрический кабель 87 для электрического подсоединения катушки 29 к обычной электрической цепи двигателя. Кабель 87 заделан в отвод 88 кольца 89 из изоляционного пластикового материала.

Дозирующий клапан 24 форсунки 11 собирают так, как указано ниже.

Корпус 33 клапана 24 вставляют в полость 17 полого корпуса 12 и кольцевую гайку 36 завинчивают по резьбе 18 до тех пор, пока фланец 34 не будет соприкасаться с буртиком 19. Затем из класса имеющихся промежуточных деталей выбирают промежуточную деталь 76, чтобы обеспечить перемещение якоря 27, по возможности близкое к тому, которое требуется для обеспечения желаемой подачи форсунки 11, с тем чтобы произвести предварительное регулирование перемещения якоря 27.

После этого внутрь втулки 67 направляющего элемента 66 вставляют стержень 48 якоря 27, а выбранную промежуточную деталь 76 помещают на буртик 74 корпуса 12. Затем, используя динамометрический ключ Аллена внутри призматического седла 79, резьбовую нарезку 69 части 68 навинчивают на резьбовую нарезку 18 корпуса 12 до тех пор, пока фланец 73 не будет соприкасаться с промежуточной деталью 76, и на этой стадии к фланцу 73 прилагают заданный момент затягивания, например, порядка 30 ньютон/метр.

После этого форсунку 11 совместно с дозирующим клапаном 24 помещают на известный испытательный стенд; подачу в мм³ измеряют при различных давлениях и в заданном интервале времени, а полученную при испытаниях кривую подачи сравнивают с базовой кривой подачи для определения того, попадает ли кривая подачи, полученная при испытаниях, в заданный диапазон, содержащий базовую кривую получи. Если кривая подачи, полученная при испытаниях, находится вне заданного диапазона, выбирают другую промежуточную деталь 76.

Наоборот, если кривая подали, полученная при испытаниях, находится внутри заданного диапазона, перемещение якоря 27 может быть точно отрегулировано путем определения из соответствующих таблиц изменения перемещения, требуемого для приведения кривой подачи, полученной при испытаниях, как можно ближе к базовой кривой подачи. На основе упомянутого изменения перемещения определяется момент затягивания в ньютон/метр, требуемый для точного регулирования перемещения.

На этой стадии промежуточную деталь 82 помещают поверх направляющего элемента 66 с кольцевой частью 83, находящейся у фланца 73; пружину 80 помещают на фланец 73, а втулку 81 на элемент 66; втулку 49 якоря 27 вставляют между стержнем 48 и втулкой 81 и посредством работающей на сжатие пружины 80 С-образное кольцо 50 вставляют в канавку стержня 48; электромагнит 26 вставляют в кожух 54, а пружину 53 в отверстие 31 сердечника 28.

На этой стадии уплотнение 56 вставляют в посадочное место на кожухе 54, кожух 54 вставляют в часть 55 полого корпуса 12 так, что сердечник 28 соприкасается с опорами 84 промежуточной детали 82 и торцевой стенкой 57 кожуха 54, крышку 62 крепят к кожуху 54 и резьбовую нарезку 63 навинчивают на резьбовую нарезку 64 полого корпуса 12, пока буртик 61 не войдет в зацепление с буртиком 59 кожуха 54, так, что стенка 57 прижимает сердечник 28 к промежуточной детали 82, которая, в свою очередь, прижимается к фланцу 73, а кольцо 89 крепят к патрубку 32 так, чтобы оно опиралось на наружную поверхность стенки 57.

В варианте осуществления конструкции согласно фигуре 2, в котором детали, соответствующие деталям, показанным на фигуре 1, обозначены с использованием той же самой системы нумерации без какого-либо дополнительного описания, после вставки стержня 48 в направляющий элемент 66, соединения диска 37 якоря 27 со стержнем 48 и размещения калиброванной промежуточной детали 76 на буртике 74 резьбовую нарезку 69 части 68 навинчивают на резьбовую нарезку 18 полого корпуса 12 с моментом затягивания 30 ньютон/метр, при этом перемещение якоря 27 регулируется точно таким же способом, как и на фигуре 1, и, наконец, краевую зону 92 закрывают колпачком 99 из изоляционного пластикового материала.

С другой стороны, электромагнит 26 отдельно крепят к кожуху 90 этого электромагнита 26, причем в данном случае кожух имеет внутренний буртик 91 и крепится к патрубку 32 посредством деформации кромки 92 на диске 93, выполненном за одно целое с патрубком 32 с тем, чтобы застопорить сердечник 28 между буртиком 91 и диском 93.

Кожух 90 также имеет наружный буртик 94, с которым входит в зацепление внутренний выступ 95 кольцевой гайки 96 с резьбовой нарезкой, которая навинчивается на резьбовую нарезку 64 полого корпуса 12, а между нижним краем 97 кожуха 90 и фланцем 73 направляющего элемента 66 установлена тонкая прокладка или промежуточная деталь 98, с тем чтобы образовать зазор между диском 37 и сердечником 28 таким же образом, как это обеспечивается промежуточной деталью 82 на фигуре 1.

Таким образом, способ регулирования согласно настоящему изобретению по существу содержит стадию крепления стопорного элемента к полому корпусу 12 посредством элемента с резьбовой нарезкой, а также стадию регулирования перемещения якоря 27 к электромагниту 26 путем приложения к элементу с резьбовой нарезкой оттарированного усилия затягивания.

Преимущества регулируемого дозирующего клапана согласно настоящему изобретению по сравнению с известными дозирующими клапанами будут очевидны из нижеследующего. В частности, он обеспечивает гораздо более точное регулирование, чем регулирование, которое может быть достигнуто посредством использования известных способов; регулирование выполняется посредством простого регулирования момента затягивания и, наконец, регулирование может быть выполнено даже при ремонте или техническом обслуживании форсунки.

Очевидно, что без отклонения от объема прилагаемой формулы изобретения могут быть выполнены изменения описанной и представленной здесь форсунки. Например, способ может быть осуществлен посредством автоматического устройства, содержащего соответственно блок измерения подачи и блок корректировки момента затягивания. Кроме того, зазор между диском 37 якоря 27 и сердечником 28 также может быть точно отрегулирован посредством регулирования момента затягивания части 68 (фигура 1) или кольцевой гайки 96 (фигура 2) на корпусе 12.

Реферат

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и способам ее регулирования. Изобретение позволяет более точно регулировать перемещение якоря. Регулируемый дозирующий клапан для топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, в котором дозирующий клапан прикреплен к полому корпусу форсунки и управляется якорем электромагнита. Перемещение якоря к электромагниту задерживается стопорным элементом, который приспособлен для прикрепления к полому корпусу. Упомянутый стопорный элемент закреплен посредством элемента с резьбовой нарезкой, который навинчивается на резьбовую нарезку полого корпуса с оттарированным моментом затягивания для регулирования перемещения якоря к электромагниту посредством упомянутого момента затягивания. Способ регулирования дозирующего клапана топливной форсунки двигателя внутреннего сгорания, при котором дозирующий клапан устанавливают в полый корпус форсунки и управляют якорем электромагнита, а перемещение якоря к электромагниту задерживается стопорным элементом, прикрепленным к полому корпусу. Стопорный элемент устанавливают внутри полого корпуса посредством элемента с резьбовой нарезкой и регулируют перемещение якоря к электромагниту посредством приложения к элементу с резьбовой нарезкой оттарированного момента затягивания. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула