RU2191284C2

RU2191284C2 - Valve-type nozzle

Info

Publication number: RU2191284C2
Application number: RU99113670A
Authority: RU
Inventors: А.В. Голубев; О.А. Сибекина; В.П. Кубышкин; А.П. Макейкин
Original assignee: Голубев Алексей Витальевич; Кубышкин Владимир Павлович
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2002-10-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: invention relates to fuel devices of internal combustion engines. Proposed device has working space, locking member with valve and plunger part and locking member drive. Plunger party has positive differential area relative to valve. Parts of locking member are made for free displacement relative to each other and are intercoupled. Axial play between said parts is provided. EFFECT: improved quality of fuel atomizing in combustion chamber of internal combustion engine owing to increased fuel pressure before nozzle valve at preservation of differential area of locking member. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в автомобилестроении. The invention relates to the field of engineering, in particular to internal combustion engines, and can be used in the automotive industry.

Известна форсунка клапанного типа, содержащая рабочую полость с изменяемым объемом и запорный элемент, состоящий из клапана и плунжерной части с отрицательной дифференциальной площадью по отношению к клапану, в случае которой суммарное действие сил от давления топлива в рабочей полости направлено в сторону открытия клапана (патент EВП 656474, м. кл. F 02 M 61/08, 1999). Known valve-type nozzle containing a working cavity with a variable volume and a locking element, consisting of a valve and a plunger part with a negative differential area with respect to the valve, in which case the total action of forces from the fuel pressure in the working cavity is directed towards the valve opening (patent ЕВП 656474, M.C. F 02 M 61/08, 1999).

Недостатком этой форсунки является насосный эффект, возникающий как следствие существования отрицательной дифференциальной площади, выражающийся в увеличении объема рабочей полости при открытии форсунки и приводящий к вялотекущему начальному моменту впрыска топлива и нечеткой отсечке топлива в конце впрыска. The disadvantage of this nozzle is the pumping effect, which arises as a result of the existence of a negative differential area, expressed in an increase in the volume of the working cavity when the nozzle is opened and leading to a sluggish initial moment of fuel injection and a fuzzy fuel cutoff at the end of the injection.

Наиболее близкий аналог предлагаемого технического решения - форсунка клапанного типа, включающая рабочую полость с изменяемым объемом, запорный элемент, состоящий из жестко связанных клапана и плунжерной части с положительной дифференциальной площадью по отношению к клапану, и привод запорного элемента (заявка PCT/SU 91/00167, М. Кл. F 02 M 61/00, 1993). The closest analogue of the proposed technical solution is a valve-type nozzle, including a variable-volume working cavity, a shut-off element consisting of rigidly connected valves and a plunger part with a positive differential area with respect to the valve, and a shut-off element actuator (application PCT / SU 91/00167 , M. C. F 02 M 61/00, 1993).

Данная форсунка характеризуется увеличением ее поперечных габаритов при введении дифференциальной площади. This nozzle is characterized by an increase in its transverse dimensions with the introduction of a differential area.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества распыливания топлива в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания при сохранении поперечных габаритов форсунки за счет повышения давления топлива перед клапаном форсунки при сохранении величины дифференциальной площади запорного элемента. The task to which the invention is directed is to improve the quality of atomization of fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine while maintaining the transverse dimensions of the nozzle by increasing the fuel pressure in front of the nozzle valve while maintaining the differential area of the shut-off element.

Другой технический результат, получение которого может обеспечить заявляемое изобретение по сравнению с наиболее близким аналогом, заключается в устранении опасности разгерметизации пары седло - клапан и заклинивания пары плунжер - распылитель форсунки. Another technical result, the preparation of which the claimed invention can provide in comparison with the closest analogue, consists in eliminating the risk of depressurization of the saddle-valve pair and jamming of the pair of plunger-nozzle nozzles.

Для достижения указанных технических результатов форсунка содержит запорный элемент, имеющий клапан и плунжерную часть в виде отдельных свободно перемещающихся относительно друг друга деталей, сцепленных между собой, с положительной дифференциальной площадью плунжера по отношению к клапану, рабочую полость с изменяемым объемом и привод запорного элемента, причем между клапаном и плунжером предусмотрен осевой люфт. To achieve these technical results, the nozzle contains a locking element having a valve and a plunger part in the form of separate parts freely connected relative to each other, interlocked with a positive differential area of the plunger with respect to the valve, a working cavity with a variable volume and a drive of the locking element, axial play is provided between the valve and the plunger.

Существенные отличительные от наиболее близкого аналога признаки предлагаемого устройства заключаются в выполнении запорного элемента в виде свободно перемещающихся относительно друг друга деталей, сцепленных между собой, и наличии осевого люфта между ними. Significant distinguishing features from the closest analogue of the features of the proposed device are the implementation of the locking element in the form of freely moving relative to each other parts interlocked with each other, and the presence of axial play between them.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид форсунки с электромагнитным приводом и примером конкретного выполнения запорного элемента, продольное сечение; на фиг.2 - фрагмент форсунки на фиг.1. The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of a nozzle with an electromagnetic drive and an example of a specific implementation of the locking element, a longitudinal section; figure 2 is a fragment of the nozzle in figure 1.

Форсунка клапанного типа включает корпус 1, в котором выполнен сквозной канал 2. В этом канале установлена штанга 3, закрепленная одним концом в инерционном элементе 4 электромагнита 5. Форсунка содержит также распылитель 6, жестко закрепленный торцом посредством накидной гайки 7 на торце корпуса 1. В распылителе 6 выполнен сквозной ступенчатый канал 8 с рабочей полостью 9. В канале 8 со стороны противоположного торца распылителя 6 жестко установлено седло 10. В канал 8 помещен запорный элемент 11, 12, выполненный из свободно перемещающихся относительно друг друга клапана 11 и плунжерной части 12. Они сцеплены между собой и между ними предусмотрен осевой люфт "в". В частности, стержень клапана 11 размещен в глухой расточке 13 плунжерной части 12 и выполнен с кольцевой канавкой 14. Плунжерная часть 12 имеет два параллельных отверстия 15, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной ее оси. В отверстия 15 установлены штифты 16, проходящие через канавку 14. Ширина канавки 14 выбрана больше диаметра штифта 16 на величину люфта "в". Головка клапана 11 размещена снаружи распылителя 6 и взаимодействует с седлом 10, обеспечивая герметичность в сопряженном состоянии. Плунжерная часть 12 установлена в прецезионной части распылителя 6 и при перемещении может изменять объем рабочей полости 9, а также имеет возможность взаимодействия со вторым концом штанги 3, расположенной над ним с образованием рабочего зазора "а". The valve-type nozzle includes a housing 1, in which a through channel 2 is made. A rod 3 is mounted in this channel, fixed at one end in the inertia element 4 of the electromagnet 5. The nozzle also contains a spray gun 6, which is rigidly fixed with the end face by means of the union nut 7 on the end face of the housing 1. В the nozzle 6 has a through step channel 8 with a working cavity 9. A seat 10 is rigidly mounted in the channel 8 on the opposite end of the nozzle 6. A locking element 11, 12 made of freely moving relocate is placed in the channel 8 flax each other of the valve 11 and the plunger part 12. They are interlocked and between them there is an axial play "b". In particular, the valve stem 11 is located in the blind bore 13 of the plunger part 12 and is made with an annular groove 14. The plunger part 12 has two parallel holes 15, the axes of which are located in a plane perpendicular to its axis. The holes 15 are equipped with pins 16 passing through the groove 14. The width of the groove 14 is selected to be larger than the diameter of the pin 16 by the amount of play "c". The valve head 11 is located outside the spray gun 6 and interacts with the seat 10, ensuring tightness in the mating state. The plunger part 12 is installed in the precision part of the nozzle 6 and when moving it can change the volume of the working cavity 9, and also has the ability to interact with the second end of the rod 3 located above it with the formation of the working gap "a".

Площадь поперечного сечения плунжерной части 12 больше площади поперечного сечения клапана 11 в месте его касания седла 10 распылителя 6. The cross-sectional area of the plunger part 12 is larger than the cross-sectional area of the valve 11 at the point of contact of the seat 10 of the spray gun 6.

Пружина 17 действует на плунжерную часть 12 и через штифтовое сцепление на клапан 11, поднимая его к седлу 10 и разобщая тем самым рабочую полость 9 с камерой сгорания двигателя. The spring 17 acts on the plunger part 12 and through the pin clutch on the valve 11, lifting it to the seat 10 and thereby disconnecting the working cavity 9 with the combustion chamber of the engine.

В корпусе 1 форсунки и распылителе 6 выполнены сообщенные между собой каналы соответственно 18 и 19 для подвода топлива от насоса (не показан) к рабочей полости 9. In the body 1 of the nozzle and the sprayer 6, the channels 18 and 19 are connected to each other, respectively, for supplying fuel from a pump (not shown) to the working cavity 9.

Форсунка работает следующим образом. The nozzle works as follows.

Топливо от насоса по магистрали с односторонней проводимостью подается через каналы 18 и 19 в рабочую полость 9 распылителя 6. Благодаря положительной разности между площадью сечения плунжерной части 12 и площадью сечения клапана 11 в месте его касания седла 10 (положительная дифференциальная площадь) давление топлива вместе со слабой пружиной 17 поднимает запорный элемент 11, 12 к седлу 10. При подаче на электромагнит 5 сигнала на открытие форсунки инерционный элемент 4 перемещает через штангу 3 плунжерную часть 12, которая ввиду быстродействия происходящего процесса успевает сжать топливо в рабочей полости 9 до того, как клапан 11 начнет открываться. При этом часть осевого люфта "в" оказывается выбранной, а клапан 11 открывается, имея уже перед собой давление топлива значительно выше давления, поступающего от насоса. В результате чего впрыск топлива в камеру сгорания через образовавшуюся щель между клапаном 11 и седлом 10 клапана осуществляется под увеличенным перепадом давления, полученным без увеличения поперечных габаритов форсунки. Неполный выбор осевого люфта "в" предупреждает механическое нагружение штифтов 15 в период наиболее высокого давления топлива при впрыске. The fuel from the pump through the line with one-sided conductivity is fed through the channels 18 and 19 into the working cavity 9 of the sprayer 6. Due to the positive difference between the cross-sectional area of the plunger part 12 and the cross-sectional area of the valve 11 at the point of contact of the seat 10 (positive differential area), the fuel pressure together with a weak spring 17 raises the locking element 11, 12 to the seat 10. When a signal is applied to the electromagnet 5 to open the nozzle, the inertial element 4 moves the plunger part 12 through the rod 3, which, due to the speed of descending process succeeds to compress the fuel in the working chamber 9 before the valve 11 starts to open. In this case, part of the axial play "c" is selected, and the valve 11 opens, having already in front of it the fuel pressure is much higher than the pressure coming from the pump. As a result, fuel is injected into the combustion chamber through the gap formed between the valve 11 and the valve seat 10 under an increased pressure drop obtained without increasing the transverse dimensions of the nozzle. Incomplete selection of axial play "c" prevents the mechanical loading of pins 15 during the period of the highest fuel pressure during injection.

После того как кинетическая энергия, подведенная электромагнитом 5 к запорному элементу 11, 12, израсходуется, плунжерная часть 12 начинает перемещаться в противоположную сторону под действием давления топлива от насоса, действующего на торец плунжерной части 12, и пружины 17. При выборе осевого люфта между плунжерной частью 12 и клапаном 11 последний также начинает двигаться вплоть до посадки на седло 10. В этом случае движение запорного элемента 11, 12 происходит под давлением топлива от насоса, действующего на дифференциальную площадь запорного элемента 11, 12, и под действием пружины 17. After the kinetic energy supplied by the electromagnet 5 to the locking element 11, 12 is consumed, the plunger part 12 begins to move in the opposite direction under the influence of the fuel pressure from the pump acting on the end face of the plunger part 12 and the spring 17. When choosing axial play between the plunger part 12 and valve 11, the latter also begins to move up to landing on the seat 10. In this case, the movement of the locking element 11, 12 occurs under the pressure of the fuel from the pump acting on the differential area of the locking element 11, 12, and under the action of the spring 17.

В дальнейшем цикл работы устройства повторяется. In the future, the cycle of the device is repeated.

Благодаря возможности свободного перемещения клапана 11 относительно плунжерной части 12, т. е. благодаря существующему между ними радиальному зазору, устраняется опасность разгерметизации пары седло-клапан и заклинивания пары плунжер-распылитель форсунки. Due to the possibility of free movement of the valve 11 relative to the plunger part 12, i.e., due to the radial clearance existing between them, the risk of depressurization of the saddle-valve pair and jamming of the nozzle-nozzle pair is eliminated.

Таким образом, изготовление запорного элемента в виде свободно перемещающихся относительно друг друга клапана и плунжерной части, сцепленных между собой с образованием между ними осевого люфта, позволяет повысить качество распыливания топлива без изменения поперечных габаритов форсунки. Thus, the manufacture of a locking element in the form of a valve and a plunger part freely moving relative to each other, interlocked with the formation of axial play between them, can improve the quality of atomization of fuel without changing the transverse dimensions of the nozzle.

Claims

1. The nozzle of the valve type, comprising a working cavity with a variable volume, a locking element having a valve and a plunger part with a positive differential area with respect to the first, and a drive of the locking element, characterized in that the valve and the plunger part of the locking element are made with the possibility of free movement relative to each other and interlocked with each other, while axial play is provided between them.

2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the valve stem at the point of its connection with the plunger part is made with an annular groove, and the plunger part has two parallel holes, the axes of which are located in a plane perpendicular to its axis, while pins are installed in the holes passing through an annular groove whose width is greater than the diameter of the pin.