RU2117815C1

RU2117815C1 - Electromagnetic injector

Info

Publication number: RU2117815C1
Application number: RU96102619/06A
Authority: RU
Inventors: Исаак Матвеевич Коростышевский
Original assignee: Исаак Матвеевич Коростышевский
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1998-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: injector has hollow cylindrical body, core coupled to it, winding, nonmagnetic insert, and valve element pressed to seat by return spring. Guide element in form of internal circular rib or separate projections is provided on nonmagnetic insert. Guide element interacts with armature which is connected rigidly to valve element in zone of armature end removed from valve element. Nonmagnetic insert is connected rigidly to valve body which is in its turn coupled to hollow cylindrical body. Sealing ring is positioned between nonmagnetic insert and core. Injector is fitted with nonmagnetic washer adjacent to core which limits armature movement to core. Bead is made on washer round hole which locks return spring in radial position. Return spring presses washer to core end. EFFECT: enhanced sealing, reduced requirements for accuracy of part manufacture. 7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания, в частности к форсункам с электромагнитным управлением. The invention relates to the field of fuel equipment of internal combustion engines, in particular to nozzles with electromagnetic control.

Известна электромагнитная форсунка, которая содержит внешний кожух, катушку с сердечником в виде ферромагнитного полого цилиндра, клапан, соединенный с полым якорем из ферромагнитного материала. Клапан выполнен из материала, подходящего для герметизации топлива. Внутри якоря расположен упругий элемент, который поджимает клапан к седлу. Якорь поддерживается в скользящем состоянии направляющей втулкой, вставленной в сердечник (см. патент Великобритании N 2057193, кл. 6 F 02 M 51/06, публ. 25.03.81 г.). Known electromagnetic nozzle, which contains an outer casing, a coil with a core in the form of a ferromagnetic hollow cylinder, a valve connected to a hollow armature of ferromagnetic material. The valve is made of a material suitable for sealing fuel. An elastic element is located inside the anchor, which presses the valve to the seat. The anchor is supported in a sliding state by a guide sleeve inserted into the core (see UK patent N 2057193, CL 6 F 02 M 51/06, publ. 03/25/81).

В данной конструкции якорь фиксируется по направляющей втулке на значительной длине якоря, что не дает возможности углового смещения якоря относительно продольной оси форсунки для плотного прижатия клапана к седлу и обеспечения герметичности. В этом случае требуется высокая степень взаимной перпендикулярности уплотняющих поверхностей седла и клапанного элемента. Кроме того, введение специальной направляющей втулки значительной длины усложняет конструкцию, увеличивает габариты и вес форсунки. In this design, the anchor is fixed along the guide sleeve over a considerable length of the armature, which does not allow the armature to be angularly displaced relative to the longitudinal axis of the nozzle for tightly pressing the valve against the seat and ensuring tightness. In this case, a high degree of mutual perpendicularity of the sealing surfaces of the seat and valve element is required. In addition, the introduction of a special guide sleeve of considerable length complicates the design, increases the dimensions and weight of the nozzle.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является топливная форсунка с электромагнитным управлением, включающая полое цилиндрическое тело на магнитомягкого материала, соединенный с телом трубчатый сердечник, также выполненный из магнитомягкого материала, немагнитную вставку, размещенную на конце сердечника, с меньшим диаметром, обращенным к седлу, обмотку, расположенную вокруг сердечника, причем полое цилиндрическое тело имеет кольцевой фланец, проходящий вовнутрь и снабженный отверстием, в котором расположен плоский клапанный элемент из магнитомягкого материала, поджатый к седлу возвратной пружиной. Немагнитная вставка установлена на уступе сердечника меньшего диаметра, обращенного к клапанному элементу, и имеет внутренний кольцевой фланец, примыкающий к торцу сердечника и ограничивающий аксиальное перемещение клапанного элемента (заявка РСТ N 88/04727, м. кл. 6 F 02 M 51/03, публ. 30.06.88 г.). The closest in technical essence to the claimed solution is a fuel nozzle with electromagnetic control, including a hollow cylindrical body on a soft magnetic material, a tubular core connected to the body, also made of soft magnetic material, a non-magnetic insert located at the end of the core, with a smaller diameter facing the saddle , a winding located around the core, and the hollow cylindrical body has an annular flange extending inward and provided with an opening in which is located a flat valve element made of soft magnetic material, pressed against the seat by a return spring. A non-magnetic insert is mounted on a ledge of a core of smaller diameter facing the valve element and has an inner annular flange adjacent to the end face of the core and restricting axial movement of the valve element (PCT application N 88/04727, class 6 F 02 M 51/03, publ. 30.06.88 g.).

К недостаткам этой конструкции относится расположение направляющего отверстия немагнитной вставки вблизи от места контактирования клапанного элемента с седлом, что при малом радиальном (кольцевом) зазоре между клапанным элементом и направляющим отверстием ограничивает угловую подвижность клапанного элемента, что может привести к негерметичности соединения даже при незначительной непараллельности рабочих поверхностей седла и клапанного элемента, а в случае увеличенного радиального (кольцевого) зазора может привести к заклиниванию клапанного элемента и нарушению работоспособности конструкции, т. е. требуется строгая параллельность рабочего торца клапанного элемента торцу седла, которую трудно обеспечить, так как немагнитная вставка зафиксирована на сердечнике и положение рабочего торца клапанного элемента определяется направляющим отверстием немагнитной вставки, а положение рабочей торцевой поверхности седла определяется его положением в корпусе (полом цилиндрическом теле). The disadvantages of this design include the location of the guide hole of the non-magnetic insert close to the place of contact of the valve element with the seat, which, with a small radial (annular) gap between the valve element and the guide hole, limits the angular mobility of the valve element, which can lead to leakage of the connection even with slight non-parallelism of the workers surfaces of the seat and valve element, and in the case of increased radial (annular) clearance can lead to jamming valve element and structural failure, i.e., strict parallelism of the working end of the valve element to the seat end is required, which is difficult to ensure, since the non-magnetic insert is fixed on the core and the position of the working end of the valve element is determined by the guide hole of the non-magnetic insert, and the position of the working end surface of the seat determined by its position in the housing (hollow cylindrical body).

Кроме того, для обеспечения оптимальных весогабаритных характеристик форсунки ограничительный фланец на немагнитной вставке должен быть тонким, в пределах 0,05 - 0,1 мм, что в данной конструкции почти невозможно обеспечить технологически. In addition, to ensure optimal weight and size characteristics of the nozzle, the restrictive flange on the non-magnetic insert should be thin, in the range of 0.05 - 0.1 mm, which is almost impossible to provide technologically in this design.

Предлагаемая конструкция электромагнитной форсунки решает задачу повышения технологичности ее изготовления и надежности работы. The proposed design of the electromagnetic nozzle solves the problem of improving the manufacturability of its manufacture and reliability.

Заявляемая форсунка содержит полое цилиндрическое тело из магнитомягкого материала, расположенный в теле трубчатый сердечник, который также выполнен из магнитомягкого материала, и соединен с полым цилиндрическим телом, образуя часть магнитопровода. Вокруг сердечника в полом цилиндрическом теле расположена обмотка. Вокруг конца сердечника, обращенного к седлу и выполненного с меньшим диаметром, размещена немагнитная вставка. Клапанный элемент поджат к седлу возвратной пружиной. The inventive nozzle comprises a hollow cylindrical body of soft magnetic material, a tubular core located in the body, which is also made of soft magnetic material, and connected to the hollow cylindrical body, forming part of the magnetic circuit. Around the core in a hollow cylindrical body is a winding. Around the end of the core facing the saddle and made with a smaller diameter, a non-magnetic insert is placed. The valve element is pressed against the seat by a return spring.

Заявляемая конструкция отличается тем, что немагнитная вставка снабжена внутренним направляющим элементом, взаимодействующим с якорем, один конец которого жестко соединен с клапанным элементом со сферической рабочей поверхностью. При этом направляющий элемент аксиально удален от клапанного элемента и размещен в зоне противоположного конца якоря. The inventive design is characterized in that the non-magnetic insert is equipped with an internal guide element interacting with the armature, one end of which is rigidly connected to the valve element with a spherical working surface. In this case, the guide element is axially remote from the valve element and placed in the zone of the opposite end of the armature.

Немагнитная вставка зафиксирована (приварена) на корпусе клапана в отличие от известной конструкции, где позиционирование осуществляется по торцу сердечника. Такая фиксация немагнитной вставки облегчает обеспечение соосности клапанного элемента и седла, которое размещено в том же корпусе. При этом между сердечником и немагнитной вставкой расположено уплотнительное кольцо, что позволяет уменьшить количество уплотняемых стыков по сравнению с прототипом. Корпус клапана жестко соединен с полым цилиндрическим телом. A non-magnetic insert is fixed (welded) on the valve body, in contrast to the known design, where positioning is carried out at the end of the core. This fixation of the non-magnetic insert facilitates the alignment of the valve element and the seat, which is located in the same housing. At the same time, a sealing ring is located between the core and the non-magnetic insert, which reduces the number of sealed joints in comparison with the prototype. The valve body is rigidly connected to the hollow cylindrical body.

Внутренний направляющий элемент немагнитной вставки может быть выполнен либо в виде сплошного кольцевого ребра, либо в виде отдельных выступов. The inner guide element of the non-magnetic insert can be made either in the form of a continuous annular rib, or in the form of separate protrusions.

Конструкция отличается еще и тем, что к торцу сердечника, обращенного к клапанному элементу, возвратной пружиной поджата немагнитная шайба, ограничивающая аксиальное перемещение якоря к сердечнику. Шайба выполнена с кольцевым буртиком вокруг отверстия, на котором фиксируется возвратная пружина. The design also differs in that a non-magnetic washer is pressed by the return spring to the end face of the core facing the valve element, which limits the axial movement of the armature to the core. The washer is made with an annular flange around the hole on which the return spring is fixed.

На чертеже изображена предлагаемая электромагнитная форсунка. The drawing shows the proposed electromagnetic nozzle.

Электромагнитная форсунка содержит полое цилиндрическое тело 1 из магнитомягкого материала, и полый сердечник 2 из магнитомягкого материала, размещенный внутри полого тела и соединенный с ним, которые вместе образуют часть магнитопровода. На сердечнике 2 внутри полого тела размещена обмотка 3. Полое цилиндрическое тело жестко соединено (например вальцовкой) с корпусом клапана 4, выполненным из магнитомягкого материала, в котором последовательно размещены упругий элемент 5, втулка 6 с седлом 7, уплотнительное кольцо 8, резьбовая втулка 9. Между торцем резьбовой втулки 9 и седлом (внутренним уступом втулки 6) размещена пластина 10 с дозирующим отверстием 11. Резьбовая втулка 9, размещенная в резьбовом отверстии корпуса клапана 4, определяет аксиальное положение седла, а упругий элемент 5 поджимает седло к резьбовой втулке 9. На корпусе закреплена и полая цилиндрическая немагнитная вставка 12, конец которой расположен на меньшем диаметре сердечника, обращенного к седлу. Между немагнитной вставкой 12 и сердечником размещено уплотнительное кольцо 13. На внутренней поверхности немагнитной вставки 12 расположен направляющий элемент 14, который может быть выполнен либо в виде кольцевого ребра, либо в виде отдельных выступов. The electromagnetic nozzle comprises a hollow cylindrical body 1 of soft magnetic material, and a hollow core 2 of soft magnetic material, placed inside the hollow body and connected to it, which together form part of the magnetic circuit. A winding 3 is placed on the core 2 inside the hollow body. The hollow cylindrical body is rigidly connected (for example by rolling) to the valve body 4 made of soft magnetic material, in which the elastic element 5, the sleeve 6 with the seat 7, the sealing ring 8, the threaded sleeve 9 are sequentially placed Between the end face of the threaded sleeve 9 and the seat (the inner ledge of the sleeve 6) is placed a plate 10 with a metering hole 11. The threaded sleeve 9, located in the threaded hole of the valve body 4, determines the axial position of the seat, and the elastic element t 5 biases the seat to the threaded sleeve 9. The main body is fixed and the hollow cylindrical nonmagnetic insert 12, whose end is located at a smaller diameter core facing the seat. A sealing ring 13 is placed between the non-magnetic insert 12 and the core 13. On the inner surface of the non-magnetic insert 12 there is a guide element 14, which can be made either in the form of an annular rib or in the form of separate protrusions.

Внутри корпуса клапана 4 и немагнитной вставки 12 размещен выполненный из магнитомягкого материала якорь 15, жестко соединенный с клапанным элементом 16, рабочая поверхность которого выполнена сферической. Внутри якоря размещена возвратная пружина 17, поджимающая одним концом клапанный элемент к седлу 7, а другим немагнитную шайбу 18 к торцу сердечника. На одном из торцев немагнитной шайбы вокруг отверстия выполнен буртик 19 для радиальной фиксации возвратной пружины 17. An anchor 15 made of magnetically soft material is placed inside the valve body 4 and the non-magnetic insert 12, rigidly connected to the valve element 16, the working surface of which is made spherical. A return spring 17 is placed inside the anchor, pressing one end of the valve element to the seat 7, and the other non-magnetic washer 18 to the end of the core. A flange 19 is made on one of the ends of the non-magnetic washer around the hole for radial fixation of the return spring 17.

Направляющий элемент 14 немагнитной вставки 12 контактирует с внешней цилиндрической поверхностью на конце якоря, удаленном от клапанного элемента. The guide element 14 of the non-magnetic insert 12 is in contact with the outer cylindrical surface at the end of the armature, remote from the valve element.

В якоре выполнены отверстия 20 для прохода топлива. На корпусе клапана размещен монтажный уплотнитель 21. Между торцем якоря и немагнитной шайбой образован воздушный рабочий зазор δ. The anchor has holes 20 for fuel passage. An installation seal 21 is located on the valve body. An air working gap δ is formed between the end of the armature and the non-magnetic washer.

Электромагнитная форсунка работает следующим образом. The electromagnetic nozzle operates as follows.

При подаче питающего напряжения на обмотку 3 по магнитопроводу, образованному сердечником 2, полым цилиндрическим телом 1, корпусом клапана 4 и якорем 15, и рабочему воздушному зазору δ проходит магнитный поток, который, преодолевая усилие возвратной пружины 17, перемещает якорь к сердечнику 2, отрывая клапанный элемент от отверстия седла 7, обеспечивая тем самым проход топлива. When supplying voltage to the winding 3 through the magnetic circuit formed by the core 2, the hollow cylindrical body 1, the valve body 4 and the armature 15, and the working air gap δ, a magnetic flux passes, which, overcoming the force of the return spring 17, moves the armature to the core 2, breaking the valve element from the opening of the seat 7, thereby ensuring the passage of fuel.

При отключении питающего напряжения возвратная пружина поджимает клапанный элемент к седлу, перекрывая проход топлива. When the supply voltage is disconnected, the return spring presses the valve element to the seat, blocking the fuel passage.

Преимуществом заявляемой конструкции является выполнение направляющего элемента немагнитной вставки в виде узкого кольцевого ребра или отдельных выступов, контактирующих с якорем на удалении от клапанного элемента, что обеспечивает угловое смещение сферического клапанного элемента и плотное прилегание его к седлу, что повышает надежность герметичности форсунки и снижает требования к точности выполнения деталей. An advantage of the claimed design is the implementation of the guide element of the non-magnetic insert in the form of a narrow annular rib or individual protrusions in contact with the armature away from the valve element, which provides angular displacement of the spherical valve element and its snug fit to the seat, which increases the reliability of the tightness of the nozzle and reduces the requirements for precision parts.

Фиксация немагнитной вставки в корпусе клапана, в котором установлено седло, облегчает обеспечение соосности клапанного элемента и седла, что упрощает технологию изготовления и повышает надежность работы. Размещение уплотнительного кольца между немагнитной вставкой и сердечником уменьшает количество уплотняемых стыков. Выполнение немагнитной шайбы, ограничивающей продольное перемещение якоря к сердечнику, в виде отдельной детали упрощает технологию ее изготовления, т.к. позволяет получать ее штамповкой из листа любой заданной толщины с высокой точностью, а также улучшает весогабаритные характеристики форсунки. Буртик на торце шайбы обеспечивает радиальное положение возвратной пружины, что положительно влияет на надежность работы форсунки. Fixing the non-magnetic insert in the valve body, in which the seat is installed, facilitates the alignment of the valve element and the seat, which simplifies manufacturing technology and increases reliability. Placing the o-ring between the non-magnetic insert and the core reduces the number of joints to be sealed. The implementation of a non-magnetic washer, limiting the longitudinal movement of the armature to the core, as a separate part simplifies the technology of its manufacture, because allows you to get it by stamping from a sheet of any given thickness with high accuracy, and also improves the weight and size characteristics of the nozzle. The bead on the end of the washer provides a radial position of the return spring, which positively affects the reliability of the nozzle.

Claims

1. An electromagnetic nozzle containing a hollow cylindrical body of soft magnetic material and a tubular core connected to it, also made of soft magnetic material, a winding placed around the core, a non-magnetic insert located at the end of the core facing the seat, and a valve element pushed to the seat return spring, characterized in that the non-magnetic insert is made with an internal guide element interacting with a hollow armature rigidly connected to the valve element, and The feeding element is located in the zone of the end of the armature remote from the valve element.

2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the non-magnetic insert is rigidly connected to the valve body connected to the hollow cylindrical body, and a sealing ring is located between the core and the non-magnetic insert.

3. The nozzle according to claims 1 and 2, characterized in that the inner guide element of the non-magnetic insert is made in the form of a continuous annular rib.

4. The nozzle according to claims 1 and 2, characterized in that the inner guide element is made in the form of separate protrusions.

5. The nozzle according to claims 1 to 4, characterized in that it is equipped with a non-magnetic washer that limits the axial movement of the armature to the core and is pressed against the end of the core facing the saddle.

6. The nozzle according to claim 5, characterized in that at the end of the non-magnetic washer facing the seat, a collar is made around the hole fixing the return spring in the radial direction.

7. The nozzle according to claim 5, characterized in that the non-magnetic washer is pressed against the end of the core by a return spring.