Система впрыскивания топлива - RU2226616C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к системе впрыскивания топлива для непосредственного впрыскивания топлива по меньшей мере в одну камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания (ДВС), при этом в указанной системе впрыскивания топлива для каждой камеры сгорания предусмотрена по меньшей мере одна клапанная форсунка, которая в каждом случае ее расположенным со стороны впрыскивания выпускным концом вставляется в соответствующее выполненное в головке блока цилиндров ДВС посадочное отверстие и имеет впускное отверстие для топлива, а также имеется распределительный топливопровод, который для каждой клапанной форсунки имеет выпускное отверстие для топлива, соединяемое с впускным отверстием для топлива клапанной форсунки, и который крепежным приспособлением крепится к головке блока цилиндров, и для каждой клапанной форсунки предусмотрено прижимное приспособление, служащее для прижима клапанной форсунки в соответствующем посадочном отверстии головки блока цилиндров.

Из опубликованной заявки JP 08-312503 известна сборная конструкция, в которой в головке блока цилиндров ДВС под отдельные клапанные форсунки предусматривают соответствующие посадочные отверстия, в каждое из которых вставляется расположенный со стороны впрыскивания выпускной конец соответствующей клапанной форсунки. При этом клапанная форсунка поджимается выполненным в виде прихвата прижимным приспособлением, которое позволяет надежно удерживать эту форсунку в посадочном отверстии при действии на нее преобладающего в камере сгорания относительно высокого давления сгорания. Для подачи топлива к предусмотренным у клапанных форсунок впускным отверстиям служит распределительный топливопровод, соединяющий клапанные форсунки с топливным насосом. В этом распределительном топливопроводе для каждой клапанной форсунки предусмотрено выпускное отверстие для топлива. Кроме того, для обеспечения необходимой герметичности в каждом случае предусмотрен уплотнительный элемент в виде кольца круглого сечения.

Недостаток этой сборной конструкции состоит в том, что клапанные форсунки необходимо монтировать на головке блока цилиндра по отдельности, что связано со значительными затратами на сборочные работы, предусматривающие выполнение нескольких операций. При этом предварительный контроль системы впрыскивания топлива, например на герметичность, невозможен. Кроме того, большое количество отдельных операций осложняет полную автоматизацию таких сборочных работ.

Еще один недостаток этой сборной конструкции заключается в том, что для крепления распределительного топливопровода и прижима клапанных форсунок в соответствующих посадочных отверстиях головки блока цилиндров используются отдельные, разобщенные элементы. Поэтому прежде чем на головку блока цилиндров можно будет установить и закрепить на ней распределительный топливопровод, клапанные форсунки приходится сначала предварительно устанавливать в их посадочные отверстия. По этой причине степень интеграции, если использовать принятую в микроэлектронике терминологию, указанной сборной конструкции сравнительно невысока, а технология ее сборки является достаточно трудоемкой.

Из заявки DE-OS 2908095 известна сборная конструкция, в которой клапанная форсунка, не предназначенная для непосредственного впрыскивания топлива, фиксируется на распределительном трубопроводе хомутом, а входной, соответственно впускной конец этой форсунки вставляется через вставной ниппель в распределительный топливопровод. Однако хомут не позволяет передавать через него на клапанные форсунки прижимное усилие, противодействующее давлению сгорания в ДВС, в результате чего эта сборная конструкция непригодна для клапанных форсунок, предназначенных для непосредственного впрыскивания топлива в камеру сгорания ДВС.

Из патента ЕР 0491582 известна принципиальная возможность предварительной сборки клапанных форсунок с распределительным трубопроводом перед их установкой в посадочные отверстия головки блока цилиндров. Однако эта известная система впрыскивания топлива также непригодна для непосредственного впрыскивания топлива в камеру сгорания ДВС, а может быть использована только для впрыскивания топлива во впускной коллектор ДВС. Используемые в такой системе крепежные элементы также непригодны для создания прижимного усилия, достаточного для того, чтобы выдерживать давление сгорания в ДВС, в результате чего и эта сборная конструкция также непригодна для систем непосредственного впрыскивания топлива в камеру сгорания ДВС.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать систему непосредственного впрыскивания топлива указанного в начале описания типа, которая была бы лишена недостатков известных систем и прежде всего обеспечивала бы возможность ее простой сборки.

Эта задача решается согласно изобретению благодаря тому, что в предлагаемой в нем системе впрыскивания топлива для каждой клапанной форсунки предусмотрено крепежное приспособление, а каждое прижимное приспособление соединено с соответствующим крепежным приспособлением, при этом каждое крепежное приспособление имеет первый крепежный элемент, предназначенный для крепления распределительного топливопровода к головке блока цилиндров, и второй крепежный элемент, предназначенный для приложения к соответствующей клапанной форсунке прижимного усилия.

Преимущество такой предлагаемой системы впрыскивания топлива по сравнению с известными системами заключается в том, что функции крепления распределительного топливопровода и прижима клапанных форсунок в соответствующих посадочных отверстиях головки блока цилиндров объединены друг с другом в соответствующих крепежных приспособлениях. После закрепления распределительного топливопровода затяжкой первых крепежных элементов крепежных приспособлений становится возможным прикладывать к клапанным форсункам через конструктивно связанные с крепежными приспособлениями прижимные приспособления задаваемое вторыми крепежными элементами прижимное усилие, что обеспечивает надежное удержание клапанных форсунок в посадочных отверстиях в прижатом состоянии при действии на них давления сгорания в ДВС.

Еще одно существенное преимущество состоит в возможности предварительной сборки клапанных форсунок, включая их прижимные приспособления, с распределительным топливопроводом и поставки собранной системы впрыскивания топлива изготовителю двигателей внутреннего сгорания в виде цельного узла. При этом исправность системы впрыскивания топлива, прежде всего ее герметичность, можно контролировать уже на предприятии-изготовителе. Подобный предварительный контроль обеспечивает поставку изготовителю двигателей внутреннего сгорания только безупречно работающих систем впрыскивания топлива, что тем самым повышает в целом надежность таких систем впрыскивания топлива.

Предварительно собранная система впрыскивания топлива может быть быстро и без сколько-нибудь значительных затрат на проведение сборочных работ установлена на двигатель внутреннего сгорания, например на полностью автоматизированной производственной линии на предприятии-изготовителе двигателей. Для этого необходимо лишь вставить клапанные форсунки в предусмотренные в головке блока цилиндров посадочные отверстия и закрепить распределительный топливопровод на головке блока цилиндров, затянув первые крепежные элементы крепежных приспособлений. Затем затяжкой вторых крепежных элементов крепежного приспособления создается приложенное к клапанным форсункам прижимное усилие, достаточное для того, чтобы выдерживать давление сгорания в ДВС.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения на распределительном топливопроводе для каждого крепежного приспособления сформован крепежный участок, на который воздействует первый крепежный элемент.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом между каждым крепежным участком распределительного топливопровода и головкой блока цилиндров расположено по одной опорной втулке. В этом варианте каждое прижимное приспособление предпочтительно имеет упорный участок, который воздействует на соответствующую клапанную форсунку, направляющий участок, который по меньшей мере частично охватывает опорную втулку, соответствующий крепежный участок распределительного топливопровода и первый крепежный элемент, а также имеет соединительный участок, который соединяет упорный участок с направляющим участком. При этом предпочтительно, чтобы второй крепежный элемент был расположен концентрично первому крепежному элементу и воздействовал на направляющий участок соответствующего прижимного приспособления. Первый крепежный элемент предпочтительно выполнен в виде винта, который проходит сквозь крепежный участок распределительного трубопровода и соответствующую опорную втулку и ввинчивается в соответствующее резьбовое отверстие в головке блока цилиндров. Второй крепежный элемент при этом предпочтительно выполнен в виде гайки, которая навинчивается на имеющуюся у первого крепежного элемента резьбовую головку и воздействует на направляющий участок прижимного приспособления. В целом такая конструкция обеспечивает объединение крепежного приспособления с прижимным приспособлением.

Согласно еще одному предпочтительному варианту упорный участок каждого из прижимных приспособлений воздействует на соответствующую клапанную форсунку таким образом, что к указанной клапанной форсунке может быть приложено как прижимное усилие, направленное в сторону камеры сгорания ДВС, так и усилие, направленное в противоположную сторону.

В этом варианте упорный участок каждого из прижимных приспособлений предпочтительно имеет выступающий радиально внутрь краевой выступ, который вставляется в канавку (35) на боковой стенке соответствующей клапанной форсунки.

Упорный участок каждого из прижимных приспособлений предпочтительно имеет выступающий радиально внутрь краевой выступ, который вставляется в канавку на боковой стенке соответствующей клапанной форсунки. В результате создается возможность приложения к соответствующей клапанной форсунке не только прижимного усилия, направленного в сторону камеры сгорания, но и усилия, направленного в противоположную сторону. Такое решение позволяет достичь особых преимуществ при разборке системы впрыскивания топлива, поскольку в этом случае клапанные форсунки можно извлекать из посадочных отверстий в головке блока цилиндров вместе с прижимным приспособлением. Кроме того, предварительная сборка системы впрыскивания топлива обеспечивает надежную фиксацию клапанных форсунок прижимными приспособлениями и крепежными приспособлениями на распределительном топливопроводе и исключает их самопроизвольное отсоединение от такой предварительно собранной системы впрыскивания топлива.

Помимо этого, между каждым выпускным отверстием для топлива распределительного топливопровода и впускным отверстием для топлива соответствующей клапанной форсунки предпочтительно располагать трубчатый переходник. Такой трубчатый переходник позволяет в определенных пределах скомпенсировать погрешности установки по положению и углу, что тем самым позволяет предъявлять менее высокие требования к точности размеров как посадочных отверстий под клапанные форсунки в головке блока цилиндров, так и выпускных отверстий для топлива в распределительном топливопроводе.

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

на фиг.1 - часть предлагаемой в изобретении системы впрыскивания топлива в продольном сечении, выполненной по одному из вариантов,

на фиг.2 - вид сверху показанной на фиг.1 части системы впрыскивания топлива по изобретению,

на фиг.3 - поперечное сечение системы впрыскивания топлива плоскостью III-III по фиг.2 и

на фиг.4 - поперечное сечение системы впрыскивания топлива плоскостью IV-IV по фиг.2.

На фиг.1 показан один из вариантов выполнения предлагаемой в изобретении системы впрыскивания топлива, обозначенной общей позицией 1 и представленной частично в разрезе. Эта система 1 впрыскивания топлива служит для непосредственного впрыскивания топлива в камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания (ДВС). На фиг.1 камера 2 сгорания ДВС показана схематично. Камеры сгорания ДВС закрыты головкой 3 блока цилиндров, часть которой показана на чертеже. Для каждой камеры 2 сгорания ДВС предусмотрена по меньшей мере одна клапанная форсунка 4. Все клапанные форсунки 4 соединены распределительным топливопроводом 5 с топливным насосом.

Распределительный топливопровод 5, который на фиг.1 изображен частично в разрезе, выполнен в форме трубы и имеет внутри топливный канал 6, который соединительным фланцем 7 подсоединяется к не показанному на чертеже топливопроводу. Распределительный топливопровод 5 имеет выпускные отверстия 8 для топлива, из которых для каждой клапанной форсунки 4 предусмотрено по одному и каждое из которых окружено чашевидным гнездом 9. Впускные отверстия 11 для топлива клапанных форсунок 4 в рассматриваемом варианте выполнения сообщаются через трубчатый переходник 10 с соответствующим выпускным отверстием 8 распределительного топливопровода 5, что обеспечивает поступление потока топлива из топливного канала 6 через соответствующее выпускное отверстие 8 и трубчатый переходник 10 в соответствующее впускное отверстие 11 соответствующей клапанной форсунки 4.

Переходник 10, вставляемый впускным участком 12 в чашевидное гнездо 9 распределительного топливопровода 5, охватывает своим выпускным участком 13 впускной участок соответствующей клапанной форсунки 4. Переходник 10 соответствующими уплотнениями уплотнен относительно стенок гнезда 9 распределительного топливопровода 5, а также относительно стенок впускного участка 14 клапанной форсунки 4. Назначение такого трубчатого переходника 10 состоит в том, чтобы компенсировать возможные погрешности установки клапанных форсунок 4 относительно выпускных отверстий 8 соответственно гнезд 9 распределительного топливопровода 5 по положению и углу.

Каждая из клапанных форсунок 4 ее расположенным со стороны впрыскивания выпускным концом 15 вставлена в ступенчатое посадочное отверстие 16 в головке 3 блока цилиндров, благодаря чему топливо впрыскивается клапанными форсунками 4 при их открытии непосредственно в соответствующую камеру 2 сгорания ДВС.

Технологически неизбежные погрешности в точности расположения посадочных отверстий 16 в головке 3 блока цилиндров, с одной стороны, и гнезд 9 соответственно выпускных отверстий 8 в распределительном трубопроводе 5, с другой, эффективно компенсируются переходником 10. Одновременно этот переходник 10 позволяет скомпенсировать и угловые отклонения, которые обусловлены лежащими в определенных пределах производственными допусками на несоосность впускного участка 14 клапанной форсунки 4 с продольной осью 17.

Вдоль распределительного топливопровода 5 со смещением относительно друг друга расположены несколько клапанных форсунок 4, при этом для каждой камеры 2 сгорания ДВС предусмотрена по меньшей мере одна клапанная форсунка 4. Как наглядно показано на фиг. 2, где в виде сверху изображена часть предлагаемой в изобретении системы впрыскивания топлива, показанной на фиг.1, для каждой клапанной форсунки 4 предусмотрено крепежное приспособление 20, с помощью которого распределительный топливопровод 5 в каждом случае крепится к головке 3 блока цилиндров. При этом на фиг.1 показано сечение плоскостью 1-1 по фиг.2. Эта плоскость сечения 1-1 проходит таким образом, чтобы в левой части на фиг.1 был виден разрез крепежного приспособления 20, а в правой части - разрез распределительного топливопровода 5 и переходника 10.

На распределительном топливопроводе 5 сформованы крепежные участки 21, из которых для каждого крепежного приспособления 20, соответственно для каждой клапанной форсунки 4 предусмотрено по одному. Крепежные участки 21 имеют по одному отверстию 22, сквозь каждое из которых проходит по одному первому крепежному элементу 23, который в рассматриваемом варианте выполнен в виде винта. Такие выполненные в данном случае в виде винта первые крепежные элементы 23 ввинчиваются в соответствующие резьбовые отверстия 24 в головке 3 блока цилиндров. Между каждым из крепежных участков 21 распределительного топливопровода 5 и головкой 3 блока цилиндров расположена опорная втулка 25, сквозь которую в собранном виде также проходит выполненный в виде винта первый крепежный элемент 23. Этот выполненный в виде винта первый крепежный элемент 23 имеет резьбовую головку 26, которая воздействует на соответствующий крепежный участок 21 распределительного топливопровода 5, зажимая в собранном виде этот крепежный участок 21 и опорную втулку 25 между резьбовой головкой 26 и головкой 3 блока цилиндров. При этом резьбовая головка 26 первого крепежного элемента 23 имеет надставку 27, в которой предусмотрено, например, шестигранное углубление 28 под соответствующий инструмент, служащий для затяжки первого крепежного элемента 23.

С целью обеспечить надежный прижим клапанных форсунок 4 в их посадочных отверстиях 16 с достаточным прижимным усилием, противодействующим преобладающему в камере 2 сгорания ДВС давлению сгорания, для каждой клапанной форсунки 4 предусмотрены прижимные приспособления 30. Эти прижимные приспособления 30 имеют упорный, или рабочий, участок 31, который воздействует на соответствующую клапанную форсунку 4 и который в данном варианте частично охватывает ее по периметру, направляющий участок 32, который предусмотрен на крепежном приспособлении 20, а также соединительный участок 33, который соединяет упорный участок 31 с направляющим участком 32. Упорный участок 31 имеет в рассматриваемом варианте выполнения выступающий радиально внутрь краевой выступ 34, который вставляется, соответственно заходит в канавку 35 на боковой стенке клапанной форсунки 4. Прижимное приспособление 30 через краевой выступ 34 упорного участка 31 может не только воздействовать на клапанную форсунку 4 прижимным усилием, направленным в сторону камеры 2 сгорания ДВС. Более того, к клапанной форсунке 4 можно также приложить усилие, направленное в противоположную сторону, что позволяет при демонтаже системы 1 впрыскивания топлива легко извлекать из соответствующих посадочных отверстий 16 клапанные форсунки 4, соединенные прижимным приспособлением 30 и крепежным приспособлением 20 с распределительным топливопроводом 5. Благодаря этому существенно упрощаются демонтаж и разборка системы 1 впрыскивания топлива.

Направляющий участок 32 прижимных приспособлений 30 по меньшей мере частично охватывает не только опорную втулку 25, но и крепежный участок 21 и резьбовую головку 26 первого крепежного элемента 23. Благодаря этому на верхнюю торцовую поверхность 36 направляющего участка 32 может воздействовать второй крепежный элемент 37, который в данном варианте выполнен в виде гайки. Второй крепежный элемент 37 можно навинчивать на надставку 27 резьбовой головки 26, что позволяет подтягивать его независимо от выполненного в виде винта первого крепежного элемента 23.

Система 1 впрыскивания топлива может изготавливаться в предварительно собранном виде до собственно ее окончательной установки на головку 3 блока цилиндров ДВС. При этом каждую из клапанных форсунок 4 вначале вставляют в предусмотренное для нее прижимное приспособление 30 и затем на каждую клапанную форсунку 4 надевают трубчатый переходник 10. После этого каждый из выполненных в виде винта первых крепежных элементов 23 вставляют в отверстие 22 крепежных участков 21 распределительного топливопровода 5 и далее пропускают через опорные втулки 25. В завершение на опорные втулки 25 и крепежные участки 21 надевают направляющие участки 32, при этом одновременно вставляют переходники 10 в соответствующие гнезда 9 распределительного топливопровода 5. Во избежание самопроизвольного выскальзывания направляющего участка 32 из опорной втулки 25 на противоположный резьбовой головке 26 конец первого крепежного элемента 23 может быть навинчена гайка, которая впоследствии перед окончательной сборкой снимается. Краевой выступ 34 прижимного приспособления 30 предотвращает выскальзывание клапанных форсунок 4 из переходника 10, соответственно из гнезда 9 распределительного топливопровода 5. Исправность, в частности герметичность, такой предварительно собранной системы 1 впрыскивания топлива может быть предварительно проверена уже на предприятии-изготовителе систем 1 впрыскивания топлива до ее поставки изготовителю двигателей внутреннего сгорания.

После этого на предприятии-изготовителе двигателей внутреннего сгорания систему 1 впрыскивания топлива окончательно монтируют на ДВС, что является простой и не требующей высоких затрат операцией, которая сводится к ввинчиванию выполненных в виде винтов первых крепежных элементов 23 в предусмотренные в головке 3 блока цилиндров резьбовые отверстия 24 с последующей их тугой затяжкой инструментом, вставляемым в углубление 28. После этого с помощью соответствующего инструмента, например накидного гаечного ключа, подтягивают также предварительно установленные вторые крепежные элементы 37, выполненные в виде гайки, в результате чего к клапанным форсункам 4 через прижимные приспособления 30, на направляющие участки 32 которых воздействуют вторые крепежные элементы 37, прикладывается прижимное усилие, достаточное для того, чтобы клапанные форсунки 4 выдерживали давление сгорания, преобладающее в камерах 2 сгорания при работе ДВС. Подобная исключительно простая в осуществлении окончательная сборка допускает без каких-либо проблем полную ее автоматизацию, что значительно сокращает производственные расходы.

Для пояснения сущности настоящего изобретения часть предлагаемой в нем системы впрыскивания топлива на фиг.3 показана в сечении части плоскостью III-III по фиг.2, а на фиг.4 показана в сечении плоскостью IV-IV по фиг.2, при этом уже описанные выше элементы обозначены теми же позициями.

На фиг.3, в частности, более четко видны направляющий участок 32 прижимного приспособления 30 и второй крепежный элемент 37, воздействующий на верхнюю торцовую поверхность 36 направляющего участка 32 прижимного приспособления 30. Кроме того, на этом чертеже видно, что крепежное приспособление 20 и соответствующая клапанная форсунка 4 смещены относительно друг друга не только в продольном, но и в поперечном направлении, в результате чего каждый соединительный участок 33 соответствующего прижимного приспособления 30 проходит по диагонали.

На фиг.4 показаны в сечении направляющий участок 32 прижимного приспособления 30, а также опорная втулка 25, первый крепежный элемент 23 и второй крепежный элемент 37, при этом наглядно видно взаимное расположение этих элементов в поперечном направлении.

Реферат

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам для непосредственного впрыскивания топлива в камеру сгорания двигателя. Изобретение обеспечивает простоту сборки. В системе впрыскивания топлива для каждой камеры сгорания предусмотрена по меньшей мере одна клапанная форсунка, которая в каждом случае ее расположенным со стороны впрыскивания выпускным концом вставляется в соответствующее выполненное в головке блока цилиндров ДВС посадочное отверстие и имеет впускное отверстие для топлива. В системе также имеется распределительный топливопровод, который для каждой клапанной форсунки имеет выпускное отверстие для топлива и крепежным приспособлением крепится к головке блока цилиндров. Для каждой клапанной форсунки предусмотрено прижимное приспособление, служащее для прижима клапанной форсунки в соответствующем посадочном отверстии головки блока цилиндров. Также для каждой клапанной форсунки предусмотрено крепежное приспособление, а каждое прижимное приспособление соединено с соответствующим крепежным приспособлением, при этом каждое крепежное приспособление имеет первый крепежный элемент, предназначенный для крепления распределительного топливопровода к головке блока цилиндров, и второй крепежный элемент, предназначенный для приложения к соответствующей клапанной форсунке прижимного усилия. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула