ДОЗАТОР ТОПЛИВА ДЛЯ СИСТЕМЫ ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА
FUEL METERING UNIT FOR FUEL INJECTION SYSTEM

Настоящее изобретение относится к дозатору топлива для системы впрыскивания топлива в двигатели внутреннего сгорания (ДВС) согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Уровень техники
Подобный дозатор топлива известен, например, из DE 102005025872 А1. Такой дозатор топлива предназначен для регулирования объемной подачи топливного насоса, являющегося частью системы впрыскивания топлива в ДВС, путем регулирования расхода топлива, подаваемого в этот топливный насос с его впускной стороны. Известный дозатор топлива имеет приводимый в действие электромагнитом регулирующий клапан с затвором, позволяющий настраивать проходное сечение с впускной стороны топливного насоса высокого давления на различные величины. Таким путем регулируется объемная подача топливного насоса. Электромагнит имеет якорь и подвижный якорный стержень, приводящий в движение затвор регулирующего клапана. Якорный стержень и регулирующий клапан расположены соосно один за другим, при этом якорь расположен на обращенном от регулирующего клапана конце якорного стержня. Дозатор топлива обычно имеет электромагнитную часть, облицованную отлитой под давлением пластмассой, и гидравлическую регулирующую часть, образованную преимущественно стальными деталями.
Краткое изложение сущности изобретения
Согласно изобретению у предлагаемого в нем дозатора топлива его корпус предлагается изготавливать в виде наложенной литьем под давлением облицовки из пластмассы. В соответствии с этим в такой корпус заключают также гидравлический регулирующий контур. Тем самым корпус может брать на себя выполнение функции своего рода герметичной капсулы, не допускающей попадание топлива вовне. Благодаря этому дозатор топлива можно при сохранении его функциональности выполнять компактнее и изготавливать с меньшими затратами. При этом путем выбора исходных материалов и технологических методов и путем введения добавок можно в широких пределах регулировать технические свойства пластмассы, такие как формуемость, твердость, упругость, временное сопротивление, термостойкость, а также стойкость к воздействию топлива. Таким путем можно обеспечить соблюдение практически любого требования к механическим и/или термическим свойствам. Помимо этого пластмасса обладает малой по сравнению с металлом удельной массой и имеет сравнительно невысокую стоимость. Пластмасса, кроме того, не влияет на магнитные потоки.
Выполнение корпуса из пластмассы позволяет удешевить изготовление стандартных дозаторов, выпускаемых крупными партиями, а также позволяет изготавливать выпускаемые партиями меньшего объема дозаторы специального исполнения, у которых, например, гнездо (штекерный разъем) для электрического подключения имеет исполнение, отличное от исполнения гнезд у выпускаемых крупными партиями дозаторов, поскольку такие гнезда можно в последующем с приемлемыми затратами соединять сваркой с пластмассовым корпусом. Помимо этого благодаря учитывающей свойства материала конструкции удается уменьшить конструктивную длину дозатора топлива.
Важные отличительные особенности изобретения рассмотрены далее в последующем описании и представлены на чертежах, при этом такие отличительные особенности могут иметь важное значение для изобретения не только по отдельности, но и в различных сочетаниях между собой, даже если на это и не указано в явном виде в каждом конкретном случае. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В одном из таких предпочтительных вариантов корпус имеет по меньшей мере одно закрываемое крышкой отверстие для введения деталей дозатора топлива в этот его корпус. После сборки дозатора топлива крышки, которые в предпочтительном варианте также изготовлены из пластмассы, герметично соединяют с корпусом, предпочтительно лазерной сваркой. Тем самым корпус вместе с крышками представляет собой абсолютно герметичную цельную конструкцию. Таким путем исключается попадание топлива, утечки которого могут в принципе появляться везде во внутреннем пространстве дозатора топлива, наружу него. Помимо этого подобный корпус обеспечивает эффективное демпфирование колебаний.
В следующем предпочтительном варианте в приводном устройстве его якорный стержень пропущен через по меньшей мере одну обеспечивающую его осевое направленное перемещение опору, предпочтительно через по меньшей мере одну опорную втулку. Точность и надежность осевого направления якорного стержня можно повысить, расположив внутри дозатора топлива две опорные втулки на относительно большом расстоянии одна от другой. Таким путем удается предотвратить перекашивание якоря и обеспечить прежде всего восприятие радиальных составляющих силы, действующей на якорь со стороны приводного устройства (например, электромагнита). Якорный стержень, а также опорные втулки могут быть изготовлены из металла или пластмассы, при этом якорный стержень и опорные втулки могут быть изготовлены из разных материалов.
В особенно предпочтительном варианте затвор регулирующего клапана установлен в отдельной обеспечивающей его осевое направленное перемещение металлической втулке. Такая металлическая втулка позволяет при этом обеспечить достаточно хорошую подвижность затвора регулирующего клапана с малыми силами трения. Вместо этого затвор регулирующего клапана можно также установить в обеспечивающей его осевое направленное перемещение направляющей, образованной частью корпуса. Поскольку пластмассу, из которой изготавливают корпус, можно выполнить очень гладкой, в этом случае также обеспечивается хорошая подвижность затвора регулирующего клапана. Помимо этого выполненный по данному варианту дозатор имеет особо малую массу.
В еще одном предпочтительном варианте магнитный переход к якорю приводного устройства происходит во внутренней зоне катушки электромагнита приводного устройства. Тем самым вне пределов катушки электромагнита требуется располагать лишь опору якоря. Связанное с этим преимущество состоит в возможности минимизировать конструктивную высоту дозатора топлива.
Помимо этого на корпусе может быть предусмотрен штекерный разъем для электрического подключения, который выполнен в виде отдельной детали, предпочтительно из пластмассы, и герметично соединен с корпусом, предпочтительно лазерной сваркой. Для электрического подключения, таким образом, штекерный разъем можно выполнять за одно целое с пластмассовым корпусом в виде его интегрального компонента либо можно выполнять в виде отдельной детали. В соответствии с этим для электрического подключения дозатора топлива на его стандартном корпусе можно использовать разные штекерные разъемы (соответствующие разным стандартам).
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематичный вид в вертикальном разрезе предлагаемого в изобретении дозатора топлива, выполненного по первому варианту,
на фиг.2 - схематичный вид в вертикальном разрезе предлагаемого в изобретении дозатора топлива, выполненного по второму варианту, и
на фиг.3 - схематичный вид в вертикальном разрезе предлагаемого в изобретении дозатора топлива, выполненного по третьему варианту.
Подробное описание чертежей
На фиг.1 в вертикальном разрезе показан предлагаемый в изобретении дозатор 10 топлива, выполненный по первому варианту. Такой дозатор 10 преимущественно размещают в топливном насосе высокого давления (не показан), предназначенном для питания ДВС топливом.
Дозатор 10 имеет приводное устройство 12 и интегрированный регулирующий клапан 14. Основными компонентами приводного устройства 12 являются, в частности, катушка 16 электромагнита, якорь 18 с якорным стержнем 20 и горшковый магнитный сердечник 22, который частично охватывает катушку 16 и якорь 18. Якорный стержень 20 может быть изготовлен из металла или пластмассы. Горшковый магнитный сердечник 22 обеспечивает замыкание магнитной цепи.
В показанном на фиг.1 варианте под катушкой 16 расположен конус 24 электромагнита. Осевое направленное перемещение якорного стержня 20 обеспечивают первая опорная втулка 26 и вторая опорная втулка 28, каждая из которых расположена при этом в зоне одного из обоих концов якорного стержня 20. Опорные втулки 26 и 28 могут быть изготовлены из металла или пластмассы. Над второй опорной втулкой 28 в показанном на фиг.1 варианте расположен регулировочный диск 30 для выставления остаточного воздушного зазора.
В показанном на фиг.1 варианте катушка 16 имеет со своей правой стороны в верхней части электрический контакт 32, к которому примыкает первый контактный штифт 34, с которым в свою очередь электрически соединен второй контактный штифт 36, ведущий в штекерный разъем 38. Место ввода первого контактного штифта 34 во внутренне пространство дозатора 10 уплотнено уплотнительным кольцом 40 круглого сечения, которое защищает контактный штифт 34 от короткого замыкания, а также защищает весь штекерный разъем 38 от коррозионного действия топлива.
Регулирующий клапан 14 имеет подвижный втулкообразный затвор 42, который прилегает к якорному стержню 20 и приводится им в движение. Во внутреннем пространстве втулкообразного затвора 42 расположена пружина 44 сжатия, которая противодействует усилию, которое развивает перемещающее якорный стержень 20 приводное устройство 12.
Весь дозатор 10 топлива (приводное устройство 12 и регулирующий клапан 14) заключен в охватывающий его пластмассовый корпус 46. Такой пластмассовый корпус 46 при этом фиксирует катушку 16, первую и вторую опорные втулки 26 и 28, электрические контактные штифты 34 и 36 со штекерным разъемом 38 и служит направляющей для подвижного затвора 42 регулирующего клапана. Пластмассовый корпус 46 может при этом представлять собой индивидуальный корпус, который можно изготавливать путем наложения облицовки литьем под давлением, или же может представлять собой также стандартный (универсальный) корпус. Для введения деталей внутрь дозатора 10 пластмассовый корпус 46 имеет первое монтажное отверстие 48. Для вставки электрического контактного штифта 34 и его соединения со вторым контактным штифтом 36 пластмассовый корпус 46 имеет второе монтажное отверстие 50. Монтажные отверстия 48 и 50 закрыты колпачкообразными крышками 52 и 54, которые закреплены на пластмассовом корпусе 46 лазерной сваркой (см. позиции 56 и 58). В соответствии с этим пластмассовый корпус 46 вместе с крышками 52 и 54 представляет собой абсолютно герметичную цельную конструкцию.
Пружина 44 сжатия с передней стороны опирается на дно 60 затвора 42 регулирующего клапана, а с задней стороны - на ту часть пластмассового корпуса 46, которая выполнена в виде опорной тарелки 62 этой пружины. Опорная тарелка 62 имеет по ее центру впускное отверстие 64, соединяющее внутреннее пространство затвора 42 регулирующего клапана с (не показанным на чертеже) топливоподкачивающим насосом системы впрыскивания топлива в ДВС. Помимо этого пластмассовый корпус 46 имеет сбоку в зоне верхней на фиг.1 части затвора 42 регулирующего клапана радиально ориентированное выпускное отверстие 66 для гидравлического соединения с не показанным на чертеже топливным насосом высокого давления.
В зоне выпускного отверстия 66 в стенке затвора 42 регулирующего клапана расположены (не показанные на чертеже) радиальные сквозные отверстия для выхода поступающего через впускное отверстие 64 топлива. Такие сквозные отверстия могут быть выполнены в виде прорезанных лазером прорезей практически любой формы или же в виде сверленых отверстий. В показанном на фиг.1 варианте над выпускным отверстием 66 расположено уплотнительное кольцо 68 круглого сечения в качестве осевого уплотнения, а в зоне впускного отверстия 64 расположено уплотнительное кольцо 70 круглого сечения в качестве радиального уплотнения.
Направление прохождения потока топлива в дозаторе 10 может быть также обратным (этот вариант на чертежах не показан). В этом случае отверстие 64 было бы гидравлически соединено с топливным насосом высокого давления, а отверстие 66 было бы соединено с напорной стороной топливоподкачивающего насоса и тем самым образовывало бы впускное отверстие, через которое топливо поступает в дозатор 10.
Дозатор 10 работает в основном следующим образом. При запитывании катушки 16 электромагнита он создает тяговое усилие, которое через якорный стержень 20 воздействует на затвор 42 и непрерывно перемещает его в направлении закрытия регулирующего клапана 14 с преодолением при этом сопротивления пружины 44 сжатия. При уменьшении силы тока, подаваемого на катушку 16 электромагнита, и при соответственном снижении создаваемого им тягового усилия, действующего на якорь 18 и якорный стержень 20, пружина 44 сжатия способна непрерывно перемещать затвор 42 регулирующего клапана обратно в направлении его открытия. При этом изменяется проходное сечение не показанного на чертежах сквозного отверстия в стенке затвора 42, а тем самым изменяется и расход проходящего через это сквозное отверстие топлива. Форма сквозного отверстия, соответственно его проходное сечение, а также локальное положение затвора 46 позволяют влиять на гидравлическую характеристику дозатора 10.
На фиг.2 в вертикальном разрезе показан дозатор 10, выполненный по второму варианту. При этом на данном чертеже и на последующем чертеже те элементы и части, которые функционально эквивалентны элементам и частям дозатора, показанного на фиг.1, обозначены теми же позициями и повторно подробно не рассматриваются. В выполненном по второму варианту дозаторе 10 затвор 42 регулирующего клапана направленно перемещается в металлической втулке 72. Помимо этого дозатор 10 имеет аксиально перемещаемый регулировочный элемент 74, который, с одной стороны, выполняет функцию опорной тарелки 62 пружины сжатия, а с другой стороны, обеспечивает возможность настройки усилия предварительного сжатия пружины 44 после ее монтажа на соответствующую величину. После установки пружины 44 сжатия регулировочный элемент 74 неразъемным соединением фиксируют в отрегулированном положении.
На фиг.3 в вертикальном разрезе показан дозатор 10, выполненный по третьему варианту. На этом чертеже слева от средней линии 76 дозатор 10 показан в открытом положении, а справа от средней линии 76 - в закрытом положении. В данном варианте дозатор 10 встроен в универсальный корпус из пластмассы. Универсальный корпус имеет распорную втулку 78 для крепления дозатора 10 в топливном насосе высокого давления, например, резьбовым соединением. Универсальный корпус прежде всего выполнен без штекерного разъема, а имеет лишь профиль 80 под вставляемый в него стандартный штекерный разъем 38 в виде отдельной детали, а также выполнен с возможностью вставки по меньшей мере первого электрического контактного штыря 34. Таким путем дозатор 10 можно адаптировать под различные системы штекерных соединений. Штекерный разъем 38 лазерной сваркой крепят к пластмассовому корпусу 46, при этом профиль 80 является частью пластмассового корпуса 46.