Электромагнитная форсунка для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания - RU2052151C1

Описание

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам топливоподачи двигателей внутреннего сгорания.

Известна электромагнитная форсунка, содержащая распылитель, соединенный с корпусом форсунки при помощи резьбового соединения с возможностью перемещения распылителя относительно оси симметрии корпуса форсунки [1]
Недостаток данной конструкции форсунки заключается в том, что подвижный распылитель, являющийся одновременно седлом запорного органа, не имеет рассекателя потока топлива, жестко связанного с подвижным распылителем, что не позволяет формировать эффективно распыливающийся поток топлива.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятому в качестве прототипа, является электромагнитная форсунка для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая полый корпус с топливоподводящим отверстием, установленный на корпусе полый распылитель с по меньшей мере одним распыливающим соплом, подпружиненный запорный элемент, размещенный в полости распылителя с возможностью перемещения вдоль оси корпуса и периодического сообщения полости распылителя с распыливающим соплом, электромагнитную катушку привода, размещенную в полости корпуса, якорь привода, жестко связанный с запорным элементом, ограничитель хода запорного элемента, выполненный в виде магнитопроводной втулки, размещенной в полости корпуса с возможностью взаимодействия своей торцовой поверхностью с торцовой поверхностью якоря, направляющий элемент, установленный в распылителе с возможностью взаимодействия с запорным элементом перфорированный упругий элемент, внутренняя поверхность которого жестко соединена с боковой поверхностью якоря, а внешняя поверхность с корпусом, причем в магнитопроводной втулке выполнен осевой канал, сообщенный с топливопроводящим отверстием и полостью распылителя [2]
Недостатком прототипа является то, что он обладает недостаточной износостойкостью соударяющихся поверхностей магнитопроводной втулки и якоря и повышенным временем срабатывания.

Техническим результатом, который предполагается получить от использования изобретения, является повышение эффективности работы форсунки путем повышения качества распыливания топлива, снижение неравномерности его расхода и повышение износостойкости комплектующих деталей форсунки.

Поставленная цель достигается за счет того, что электромагнитная форсунка для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая полый корпус с топливоподводящим отверстием, установленный на корпусе полый распылитель с по меньшей мере одним распыливающим соплом, подпружиненный запорный элемент, размещенный в полости распылителя с возможностью перемещения вдоль оси корпуса и периодического сообщения полости распылителя с распыливающим соплом, электромагнитную катушку привода, размещенную в полости корпуса, якорь привода, жестко связанный с запорным элементом, ограничитель хода запорного элемента, выполненный в виде магнитопроводной втулки, размещенной в полости корпуса с возможностью взаимодействия своей торцовой поверхностью с торцовой поверхностью якоря, направляющий элемент, выполненный в распылителе с возможностью взаимодействия с запорным элементом, перфорированный упругий элемент, внутренняя поверхность которого жестко соединена с боковой поверхностью якоря, а внешняя поверхность с корпусом, причем в магнитопроводной втулке выполнен осевой канал, сообщенный с топливоподводящим отверстием и полостью распылителя, она снабжена немагнитным, износостойким проставочным элементом, выполненным из керамики или металокерамики или металла или вещества с алмазным порошком, причем распылитель установлен на корпусе с возможностью перемещения вдоль оси последнего, а отношение диаметра якоря к толщине проставочного элемента выполнено 40-2500. Кроме того, форсунка снабжена вогнутым проволочным рассекателем, установленным в распылителе после распыливающего сопла в плоскости симметрии корпуса, причем вогнутая часть проволочного рассекателя обращена к распыливающему соплу. Распылитель может быть соединен с корпусом при помощи резьбового соединения или при помощи посадочного соединения с натягом. Форсунка может быть снабжена дросселирующей шайбой с по меньшей мере одним отверстием, размещенной в распылителе после распыливающего сопла, а также крепежной втулкой, размещенной в распылителе после распыливающего сопла и связанной с проволочным рассекателем и/или дроссельной шайбой. Крепежная втулка установлена поворотно относительно распылителя. Запорный элемент может быть выполнен в виде полой иглы с радиальными отверстиями, расположенными под углом к оси симметрии иглы, а проставочный элемент в виде шайбы, жестко связанной с торцовой поверхностью магнитопроводной втулки или якоря. Проставочный элемент может быть выполнен в виде покрытия, нанесенного на торцовые поверхности магнитопроводной втулки и якоря, при этом покрытие выполнено из нитрида титана толщиной 5-16 мкм.

На чертеже представлена конструктивная схема форсунки.

Электромагнитная форсунка содержит полый корпус 1 с топливоподводящим отверстием 2, установленный на корпусе 1 полый распылитель 3 с по меньшей мере одним распыливающим соплом 4. Подпружиненный запорный элемент 5 размещен в полости распылителя с возможностью перемещения вдоль оси корпуса 1 и периодического сообщения полости распылителя 3 с распыливающим соплом 4. Электромагнитная катушка 6 привода размещена в полости корпуса, якорь 7 привода жестко связан с запорным элементом 5. Ограничитель хода запорного элемента выполнен в виде магнитопроводной втулки 8, размещенной в полости корпуса 1 с возможностью взаимодействия торцовой поверхностью с торцовой поверхностью якоря 7.

Проволочный рассекатель 9 установлен в распылителе 3 после распыливающего сопла 4 в плоскости симметрии корпуса 1, причем в магнитопроводной втулке 8 выполнен осевой канал, сообщенный с топливопроводящим отверстием 2 и полостью распылителя 3.

Между торцовыми поверхностями магнитопроводной втулки 8 и якоря 7 установлен проставочный элемент 10, выполненный из керамики или металлокерамики или металла, или вещества с алмазным порошком. Проволочный рассекатель 9 выполнен вогнутым, распылитель 3 установлен на корпусе с возможностью перемещения вдоль оси последнего, причем вогнутая часть проволочного рассекателя 9 обращена к распыливающему соплу 4.

Распылитель 3 может быть соединен с корпусом 1 при помощи резьбового соединения или при помощи посадочного соединения с натягом. Запорный элемент 5 выполнен в виде полой иглы с радиальными отверстиями, расположенными под углом к оси симметрии иглы, и взаимодействует с направляющим элементом 11, выполненным в распылителе 3. Перфорированный упругий элемент 12 расположен в полом корпусе 1, причем его внутренняя поверхность жестко связана с боковой поверхностью якоря 7, а внешняя поверхность с корпусом 1. В полости распылителя после распыливающего сопла 4 установлена дросселирующая шайба 13 с отверстием. Крепежная втулка 14 размещена в распылителе 3 после распыливающего сопла 4 и связана с проволочным рассекателем 9 и/или с дроссельной шайбой 13 и установлена с возможностью поворота относительно оси симметрии распылителя.

Проставочный элемент 10 может быть либо выполнен в виде шайбы, жестко связанной с торцовой поверхностью магнитопроводной втулки 8 или якоря 7 или в виде покрытия, например из нитрида титана толщиной 5-15 мкм нанесенного на торцовые поверхности магнитопроводной втулки 8 и якоря 7 или на одну из данных поверхностей.

Отношение диаметра якоря 7 к толщине проставочного элемента 10 выполнено равным 40-2500. Это поясняется тем, что выполнение отношения ниже заданного предела снижает силу притяжения якоря 7 и, следовательно, увеличивает время открытия запорного элемента 5, а выполнение отношения выше заданного предела приводит к возникновению прилипания якоря 7 к проставочному элементу 10, что приводит к увеличению времени закрытия запорного элемента 5.

Электромагнитная форсунка работает следующим образом.

Топливо под постоянным давлением из топливной системы двигателя поступает в топливоподводящее отверстие 2. Далее топливо проходит через осевой канал магнитопроводной втулки 8 в полость распылителя 3, например, в случае выполнения запорного элемента 5 в виде полой иглы через полость и радиальные каналы последней.

Выходу топлива из полости распылителя 3 через распыливающее сопло 4 препятствует запорный элемент 5, поджатый пружиной. При подаче напряжения на обмотки электромагнитной катушки 6, якорь 7 совместно с запорным органом 5 перемещается вдоль оси корпуса 1 и сообщает полость распылителя 3 с распыливающим соплом 4. Топливо, выходя из распыливающего сопла 4, попадает на проволочный рассекатель 9, который разделяет поток топлива на две части, обеспечивая равномерное распределение потока в его частях при отсутствии конденсата, стекающего с проволочного рассекателя 9. Благодаря вогнутой форме проволочного рассекателя не изменяется расходная характеристика форсунки и капли топлива не расходятся от центра рассекателя 9 к его периферии. При открытом положении запорного органа 5 торцовые поверхности якоря 7 и магнитопроводной втулки 8 взаимодействуют между собой, однако наличие на торцовых поверхностях проставочного элемента 10 увеличивает износостойкость указанных соударяющихся поверхностей.

После снятия напряжения с обмоток электромагнитной катушки 6 запорный орган 5 с якорем 7 перемещаются в противоположном направлении и разобщают распыливающее сопло 4 с полостью распылителя 3. Таким образом наличие проставочного элемента 10 обеспечивает упрочнение торцовых поверхностей и позволяет увеличить ресурс форсунки, устраняет взаимное залипание втулки 8 и якоря 7, уменьшает время срабатывания при снятии напряжения с обмотки катушки 6 из-за более интенсивного рассеивания вихревых токов в немагнитном зазоре, образованным этим покрытием.

Исследования показали, что наиболее оптимальная толщина металлокерамического покрытия из нитрида титана лежит в пределах 5-15 мкм. Выполнение толщины меньше нижнего предела приводит к снижению прочности поверхностей, а увеличение толщины выше верхнего предела увеличивает время срабатывания при снятии напряжения с обмотки катушки из-за ухудшения рассеивания вихревых токов.

Положение подвижного распылителя 3 относительно корпуса 1 устанавливают при регулировке форсунки. Подвижный распылитель 3 позволяет настраивать магнитную систему форсунки до оптимального состояния с обеспечением эффективного распыливания топлива и избавляет от прецизионной обработки и селективной сборки узлов форсунки.

Выполнение запорного элемента 5 в виде полой иглы с отверстиями под углом к оси симметрии иглы позволяет закручивать поток топлива перед распыливающим соплом 4, обеспечивая более эффективное распыливание топлива.

Реферат

Использование: в двигателестроении, а именно в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: электромагнитная форсунка содержит корпус 1, на котором установлен подвижный полый распылитель 3. Запорный элемент 5 связан с якорем 7 и размещен в полости распылителя 3. Между торцевыми поверхностями магнитопроводной втулки 8 и якоря 7 установлен проставочный элемент 10, выполненный из керамики или металлокерамики или металла или вещества с алмазным порошком, с заданной толщиной, что позволяет повысить ресурс работы форсунки и эффективность ее работы. Вогнутая часть проволочного рассекателя 9 обращена к распыливающему соплу 4 распылителя 3, повышая эффективность распыла топлива. 11 з. п. ф- лы, 1 ил.

Формула