Топливная форсунка для двигателей внутреннего сгорания

Топливная форсунка для двигателей внутреннего сгорания

Реферат

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет исключить при высоких температурах двигателя опасность уменьшения количества впрыскиваемого топлива. Форсунка содержит корпус, подвижный затвор, взаимодействующий с поверхностью седла клапана, выполненной в теле клапана. Для уменьшения теплоперехода между телом седла и распылителем предусмотрен, по меньшей мере, один переходный элемент. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Уровень техники Изобретение касается топливной форсунки согласно ограничительной части п. 1 формулы. Уже известна топливная форсунка (заявка ФРГ N 4221185 A1), у которой при очень высоких температурах двигателя и топлива возникает уменьшение количества впрыскиваемого топлива (обеднение), в частности при пуске прогретого двигателя и на холостом ходу прогретого двигателя. Это происходит из-за того, что корпус клапана, тело седла клапана и распылитель сильно нагреваются, в результате чего между телом седла клапана и распылителем или на отверстиях распылителя возникают пузырьки пара, которые приводят к образованному ими и жидким топливом двухфазному потоку через распыливающие отверстия с меньшим в единицу времени количеством протекающего топлива. Это нежелательным образом влияет на работу двигателя таким образом, что он начинает работать неравномерно или даже останавливается.

Преимущества изобретения Топливная форсунка согласно изобретению с отличительными признаками п. 1 формулы имеет по сравнению с известной то преимущество, что она простым образом уменьшает или почти устраняет, в частности при очень высоких температурах двигателя или топлива, опасность уменьшения количества впрыскиваемого топлива (обеднение), так что работа прогретого двигателя, в частности также при его пуске или на холостом ходу, улучшается. По меньшей мере, один переходной элемент между телом седла клапан и распылителем уменьшает теплопереход от тела седла клапана к распылителю, т.е. прерывает связь между ними, так что необходимая теплота для испарения распыливаемого через распыливающие отверстия топлива, отбираемая у распылителя, приводит к охлаждению последнего, тогда как поступление тепла от тела седла клапана к распылителю уменьшается переходным элементом или почти полностью прекращается. Благодаря более холодному по сравнению с известными форсунками распылителю образование пузырьков пара перед распылителем или на его отверстиях резко уменьшается или полностью устраняется, так что через них протекает жидкое топливо и тем самым двигатель, в частности при его пуске и на холостых оборотах в прогретом состоянии, снабжается достаточным количеством топлива для надежного пуска и дальнейшей работы.

Приведенные в зависимых пунктах признаки обеспечивают предпочтительные модификации и усовершенствования описанной в п. 1 формулы топливной форсунки.

Предпочтительно, что, по меньшей мере, один переходный элемент выполнен в виде возвышающегося уступа на теле седла клапана, уменьшая таким образом площадь контакта между телом седла клапана и распылителем и создавая за счет этого место дросселирования для теплоперехода.

Предпочтительно также, что, по меньшей мере, один переходный элемент выполнен в виде возвышающегося уступа на распылителе, уменьшая таким образом площадь контакта между телом седла клапана и распылителем и дросселируя за счет этого теплопереход. При этом далее предпочтительно, что уступ на распылителе образован углубленной ступенькой или вогнутостью в распылителе. Другое предпочтительное выполнение заключается в том, что, по меньшей мере, один переходный элемент выполнен в виде возвышающегося уступа на теле седла клапана и, по меньшей мере, один переходный элемент выполнен в виде возвышающегося уступа на распылителе, дросселируя теплопереход между телом седла клапана и распылителем. Дополнительно предпочтительно, что уступ тела седла клапана и уступ распылителя выполнены каждый в форме кругового кольца.

Предпочтительно также, если распылитель прилегает к уступу тела седла клапана и соединен с ним или распылитель прилегает своим уступом к телу седла клапана и соединен там с ним.

Также предпочтительное выполнение состоит в том, что, по меньшей мере, один переходный элемент выполнен в виде отдельного теплоизолятора и расположен между телом седла клапана и распылителем, уменьшая количество тепла, переходящего от тела седла клапана к распылителю. При этом предпочтительно, что изолятор выполнен из пластмассы, в частности в виде пластмассовой отливки.

Чертеж Сущность изобретения изображена на чертеже, представляющем: на фиг. 1 - первый пример выполнения схематично показанной топливной форсунки; на фиг. 2-8 - примеры выполнения топливной форсунки со второго по восьмой в частичном виде.

Описание примеров выполнения На фиг. 1 в частичном виде изображен пример выполнения уже известной топливной форсунки для систем впрыска топлива двигателей внутреннего сгорания со сжатием рабочей смеси и принудительным зажиганием. Форсунка содержит трубчатый корпус 1, в котором концентрично оси 2 выполнена продольная расточка 3. В ней расположена, например, трубчатая игла 5, которая своим концом 6 вниз по потоку соединена с шарообразным затвором 7, по периферии которого выполнено, например, пять круговых лысок 8.

Топливная форсунка имеет, как известно, например, электромагнитное управление. Для осевого перемещения иглы 5 и, тем самым, для открывания форсунки против усилия возвратной пружины (не показана) или ее закрывания служит электромагнитный контур из катушки 10 возбуждения, якоря 11 и сердечника 12. Якорь 11 соединен сварным швом, выполненным посредством лазера, с обращенным от затвора 7 концом иглы 5 и ориентирован по сердечнику 12.

Для ведения затвора 7 во время его осевого перемещения служит направляющее отверстие 15 в теле 16 седла. В лежащий вниз по потоку, обращенный от сердечника 11 конец корпуса 1 в концентричную продольной оси 2 продольную расточку 3 вставлено цилиндрическое тело 16 седла, диаметр которого чуть меньше диаметра продольной расточки 3 корпуса 1. Обращенная от затвора 7 нижняя торцовая сторона 17 тела 16 седла снабжена возвышающимся уступом 18, к которому своей верхней торцовой стороной 19 прилегает, а также концентрично и прочно соединено с ним основание 20 выполненного, например, чашеобразным распылителя 21. В своей центральной зоне 24 основание 20 распылителя 21 имеет, по меньшей мере, одно, например четыре отверстия 25, выполненных посредством электроэрозионной обработки или штамповки.

К основанию 20 чашеобразного распылителя 21 примыкает огибающий крепежный край 26, обращенный в осевом направлении от тела 16 седла и выгнутый до своего конца 27 конически наружу. Поскольку диаметр тела 16 седла меньше диаметра продольной расточки 3 корпуса 1, радиальное давление имеется только между продольной расточкой 3 и выгнутым слегка конически наружу крепежным краем 26 распылителя 21.

Глубина вставки седла, состоящего из тела 16 и чашеобразного распылителя 21, в продольную расточку 3 определяет предварительную установку хода иглы 5, поскольку одно конечное положение иглы 5 при невозбужденной катушке 10 определяется прилеганием затвора 7 к поверхности 29 тела 16 седла, а другое конечное положение при возбужденной катушке 10 - например, прилеганием якоря 11 к сердечнику 12. Путь между этими двумя конечными положениями иглы 5 представляет собой, таким образом, ее ход.

Своим концом 27 крепежный край распылителя 21 герметично и прочно соединен со стенкой продольной расточки 3. Для этого между концом 27 крепежного края 26 и стенкой продольной расточки 3 выполнен огибающий сварной шов 30. Вне центральной зоны 24 другим огибающим сварным швом 31 основание 20 герметично соединено с уступом 18 на торцовой стороне 17 тела 16 седла. Герметичное соединение тела 16 седла и распылителя 21, а также распылителя 21 и корпуса 1 необходимо потому, чтобы топливо не могло протекать между продольной расточкой 3 корпуса 1 и периферией тела 16 седла к отверстиям 25 распылителя 21 или между продольной расточкой 3 корпуса и крепежным краем 26 распылителя 21 непосредственно в воздухозаборник двигателя.

Шарообразный затвор 7 взаимодействует с суженной в форме усеченного конуса в направлении потока поверхностью 29 тела 16 клапана, которая выполнена в осевом направлении между направляющим отверстием 15 и впускным отверстием 32 на нижней торцовой стороне 17 тела 16 седла. Тело 16 седла имеет обращенное к катушке 10 возбуждения отверстие 34, диаметр которого больше, чем диаметр направляющего отверстия 15 тела 16 седла.

Для точного ведения затвора 7 и, тем самым, иглы 5 во время осевого перемещения диаметр направляющего отверстия 15 выполнен так, что шарообразный затвор 7 вне своих лысок 8 проходит через направляющее отверстие 15 с небольшим радиальным зазором.

Центральный участок 24 основания 20 распылителя 21 выгнут, например, вниз по потоку, т.е. в направлении от затвора 7, из плоскости основания 20, так что на центральном участке 24 образуется выгиб 36. Между торцовой стороной 17 затвора 7, поверхностью 29 тела 16 седла и стенкой выгиба 36 или верхней торцовой стороной 19 распылителя 21 образована сборная камера 37, в которую при приподнятом от поверхности 29 затворе 7 сначала попадает топливо, прежде чем оно, будучи дозировано отверстиями 25, будет распыливаться в воздухозаборник двигателя.

По меньшей мере, один уступ 18 на нижней торцовой стороне 17 тела 16 седла образует переходный элемент от тела 16 седла к распылителю 21 и дросселирует теплопереход между ними. Преимущественно уступ 18 выполнен в форме кругового кольца, в частности концентрично продольной оси 2 форсунки, и уменьшает площадь контакта между основанием 20 распылителя 21 и телом 16 седла. Для тепловой развязки между распылителем 21 и телом 16 седла уже достаточно, если уступ 18 имеет в осевом направлении параллельно продольной оси 2 высоту несколько сотых миллиметра, например 0,05 мм. Ширина уступа 18 в радиальном направлении, т.е. поперек продольной оси 2, составляет около 1 мм, например 0,8 мм. Положение уступа 18 на нижней торцовой стороне 17 тела 16 седла можно выбрать подходящим образом между положением вблизи выпускного отверстия 32 и положением вблизи диаметра тела 16 седла, т.е. вблизи продольной расточки 3.

За счет меньшей по сравнению с площадью нижней торцовой стороны 17 площади сечения уступа 18, служащего переходным элементом между телом 16 седла и распылителем 21, достигается тепловая развязка и, тем самым, дросселирование теплоперехода между телом седла клапана и распылителем, так что даже при разогретом двигателе во время пуска или на холостом ходу теплоты испарения распыленного через отверстия 25 топлива достаточно для охлаждения распылителя 21 в зоне сборной камеры 37 так, что там и на распыливающих отверстиях 25 не образуются или почти не образуются пузырьки пара, приводящие к ухудшению работы двигателя.

На нижеследующих фигурах такие же или обладающие таким же действием детали, как и на предыдущих фигурах, обозначены теми же ссылочными позициями.

На фиг. 2 в частичном виде изображена топливная форсунка, у которой на нижней торцовой стороне 17 тела 16 седла отсутствует переходный элемент, т. е. нижняя торцовая сторона 17 выполнена плоской. В отличие от примера на фиг. 1 на фиг. 2 переходный элемент выполнен в виде возвышающегося уступа 39 распылителя 21, проходящего за пределы верхней торцовой стороны 19 основания 20 распылителя в направлении тела 16 седла клапана, прилегающего к нижней торцовой стороне 17 и соединенного с ней огибающим сварным швом 31. По меньшей мере, один уступ 39 на имеющем, например, толщину 0,15 мм основании 20 распылителя 21 выполнен преимущественно в форме кругового кольца и имеет такие же размеры, что и уступ 18 на теле 16 седла. Посредством уступа 39 также достигается тепловая развязка между телом седла и распылителем и, тем самым, дросселирование теплоперехода. Положение уступа 39 может быть выбрано подходящим образом между положением вблизи выпускного отверстия 32 тела 16 седла и положением вблизи диаметра распылителя 21.

В третьем примере на фиг. 3 комбинированы примеры на фиг. 1 и 2, т.е. в качестве переходного элемента служит уступ 18 на теле 16 седла и уступ 39 на основании 20 распылителя 21, причем уступ 39 прилегает к уступу 18 и герметично соединен с ним огибающим швом 31.

В примерах на фиг. 4 - 6 нижняя торцовая сторона 17 тела 16 седла выполнена плоской, а на верхней торцовой стороне 19 распылителя 21 также не предусмотрено никакого возвышения. В отличие от описанных примеров на фиг. 4 - 6 между телом 16 седла и распылителем 21 расположен, по меньшей мере, один выполненный в виде отдельного теплоизолятора 41 переходный элемент, который уменьшает теплопереход между телом 16 седла и распылителем 21, благодаря чему уменьшается или полностью устраняется образование пузырьков пара в свободной камере 37 или на отверстиях 25 распылителя 21. Для установки хода затвора 7 тело 16 седла может быть либо запрессовано посредством прессовой посадки в продольную расточку 3 корпуса 1, как изображено на фиг. 5, либо после установки хода фиксировано посредством сварного шва 43 (фиг. 4 - 6) на нижней торцовой стороне 17 между телом 16 седла и корпусом 1. Материалом для изолятора 41 может служить пластмасса, резина, стекло, керамика или другой изолирующий материал.

В четвертом примере на фиг. 4 изолятор 41 имеет форму плоской шайбы с проходным отверстием 45, соединяющим выпускное отверстие 32 с центральным участком 24 основания 20.

В пятом примере на фиг. 5 в зоне нижней торцовой стороны 17 тела 16 седла в корпусе 1 выполнен паз 47, проходящий в этом примере параллельно продольной оси 2, не доходя до конца 27 крепежного края 26 распылителя 21, так что конец 27 прилегает к стенке продольной расточки 3 и может быть сварен с ней сварным швом 30. В паз 47 цилиндрическим краем 49 входит чашеобразный изолятор 41, который на фиг. 5 может быть изготовлен, например, из пластмассы непосредственным литьем под давлением в продольной расточке 3. Затем в нее вставляют распылитель 21 и сваривают сварным швом 30.

В шестом примере на фиг. 6 изолятор 41 также выполнен чашеобразным, а паз 47 и цилиндрический край 49 проходят от тела 16 седла в осевом направлении за конец 27 распылителя 21, так что распылитель 21, за исключением своего центрального участка 24, полностью окружен на своей наружной поверхности изолятором 41. Конец 27 распылителя 21 зацепляется при вставке распылителя за цилиндрический край 49 изолятора 41, который в примере на фиг. 6 также может быть изготовлен из пластмассы литьем под давлением.

В седьмом примере на фиг. 7 в верхней торцовой стороне 19 основания 20 выполнена, например чеканкой, углубленная ступенька 52, которая охватывает центральный участок 24, по меньшей мере с одним распыливающим отверстием 25 большего диаметра, так что от ступеньки 52 до периферии основания 20 образуется уступ 39, прилегающий к нижней торцовой стороне 17 тела 16 седла.

В восьмом примере на фиг. 8 в верхней торцовой стороне 19 основания 20 выполнена, например чеканкой, углубленная вогнутость 53, которая охватывает центральный участок 24, по меньшей мере, с одним распыливающим отверстием 25 большего диаметра, так что от вогнутости 52 по периферии основания 20 образуется уступ 39, прилегающий к нижней торцовой стороне 17 тела 16 седла.

Для всех примеров на фиг. 1 - 3 и 7, 8 общим является то, что за счет выполнения уступа 18 или уступа 39 и сечения распылителя 21, составляющего всего около 0,15 мм, уменьшается тепловой поток к центральному участку 24 и, тем самым, опасность образования пузырьков пара.

Можно также в примерах на фиг. 1 - 3 и 7, 8 в зоне уступа 18 и/или 39 предусмотреть подходящий теплоизолятор.

Описанные с помощью примеров выполнения решения проблемы пригодны не только для чашеобразных распылителей, но и для совершенно плоских.

Формула изобретения

1. Топливная форсунка для двигателей внутреннего сгорания, содержащая корпус, подвижный затвор, взаимодействующий с поверхностью седла клапана, выполненной в теле седла, и расположенный вниз по потоку за телом седла распылитель, в котором выполнено, по меньшей мере, одно распыливающее отверстие, отличающаяся тем, что для уменьшения теплоперехода между телом (16) седла и распылителем (21) предусмотрен, по меньшей мере, один переходный элемент (18, 39, 41).

2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один переходный элемент выполнен в виде возвышающегося уступа (18) на теле (16) седла клапана.

3. Форсунка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один переходный элемент выполнен в виде возвышающегося уступа (39) на распылителе (21).

4. Форсунка по п.3, отличающаяся тем, что распылитель (21) имеет обращенную к телу (16) седла верхнюю торцовую сторону (19), на центральном участке (24) которой выполнено, по меньшей мере, одно распыливающее отверстие (25), а для образования идущего от периферии уступа (39) распылителя (21) - углубленную относительно верхней торцовой стороны (19) ступеньку (52), охватывающую центральный участок (24) большего диаметра.

5. Форсунка по п.3, отличающаяся тем, что распылитель (21) имеет обращенную к телу (16) седла верхнюю торцовую сторону (19), на центральном участке (24) которой выполнено, по меньшей мере, одно распыливающее отверстие (25), а для образования идущего от периферии уступа (39) распылителя (21) - углубленную относительно верхней торцевой стороны (19) вогнутость (53), охватывающую центральный участок (24) большого диаметра.

6. Форсунка по п.2, отличающаяся тем, что уступ (18) тела (16) седла выполнен в форме кругового кольца.

7. Форсунка по пп.3 - 5, отличающаяся тем, что уступ (39) распылителя (21) выполнен в форме кругового кольца.

8. Форсунка по п.2, отличающаяся тем, что распылитель (21) прилегает к уступу (18) тела (16) седла и соединен с ним.

9. Форсунка по пп.3 - 5, отличающаяся тем, что распылитель (21) прилегает своим уступом (39) к телу (16) седла и соединен с ним в месте прилегания.

10. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один переходный элемент выполнен в виде отдельного теплоизолятора (41) и расположен между телом (16) седла и распылителем (21).

11. Форсунка по п.10, отличающаяся тем, что изолятор (41) выполнен из пластмассы, керамики или стекла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8