ЭЛЕКТРОМАГНИТ ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ

Полезная модель относится к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания.
Наиболее распространенным типом современной топливной аппаратуры являются системы типа Common Rail с электромагнитными топливными форсунками. Управление движением иглы распылителя в таких форсунках происходит с помощью электромагнитного актюатора. В качестве последних наибольшее применение нашли быстродействующие торцевые электромагниты, включающие катушку индуктивности, сердечник, называемый также магнитопроводом, и подвижный якорь.
При проектировании электромагнитов для управления форсунками важной задачей является выбор конструкции и материала сердечника, позволяющих обеспечить требуемые характеристики конечного изделия.
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
i
m
n
o
p
Известна конструкция электромагнита, в которой сердечник представляет собой набор изогнутых определенным образом стальных пластин из материала заданного химического состава (пат. DE 102009038730, опубл. 13.03.2014). Пластины изогнуты спирально или по эвольвенте для снижения вихревых токов, приводящих к разогреву сердечника при работе. В качестве материала для пластин предлагаются сплавы на основе железа, имеющие в общем случае формулу FeCoCrSMoSiAlMnMVNiCCuPNOB, где индексы соответствуют процентному содержанию легирующих элементов. Из уровня техники известно, что обязательным мероприятием при изготовлении сердечников в виде набора пластин является специальное изоляционное покрытия пластин во избежание короткого замыкания между ними. К недостаткам известной конструкции относятся трудоемкость изготовления, связанная с необходимостью специального профилирования и покрытия пластин, составляющих сердечник, а также необходимость применения электротехнических сплавов, содержащих многочисленные легирующие добавки и имеющих высокую стоимость.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемой полезной модели - является электромагнит для управления клапаном топливной форсунки, включающий сердечник, катушку индуктивности и якорь (пат. ЕР 0665374, опубл. 25.11.1999). Сердечник изготовлен прессованием из специальной смеси, включающей в заданной пропорции порошкообразный феррит и эпоксидную смолу, и термически обработан после прессования - спечен в печи. К недостаткам известной конструкции относится необходимость применения при изготовлении сердечника весьма специфичных и дорогих технологий, требующихся для прессования и последующего спекания порошкового материала.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание электромагнита, сердечник которого не требует применения специальных дорогостоящих материалов и технологий.
Поставленная техническая задача решается за счет изготовления сердечника из конструкционной легированной стали общемашиностроительного применения, имеющей следующий химический состав, %: углерод 0,15-0,21; кремний 0,17-0,37; марганец и хром 0,9-1,2; никель до 0,3; медь до 0,3; фосфор до 0,035; сера до 0,03.
Новизной в предлагаемой полезной модели является применение в качестве материала детали, являющейся частью магнитной системы, конструкционной стали общемашиностроительного применения в состоянии поставки, не требующей дополнительной термической обработки и обработки давлением.
Указанный признак являются новым, существенным, неочевидным и промышленно выполнимым и направлен на решение поставленной полезной моделью технической задачи.
Предлагаемый в качестве полезной модели электромагнит топливной форсунки поясняется чертежом (фиг. 1). Электромагнит топливной форсунки включает сердечник 1, катушку индуктивности 2 и якорь 3. Сердечник 1, катушка индуктивности 2 и якорь 3 образуют магнитную систему. Сердечник 1 выполнен обработкой резанием из стального проката в состоянии поставки, имеющего твердость сердцевины не более 220 НВ и следующий химический состав, %: углерод 0,15-0,21; кремний 0,17-0,37; марганец и хром 0,9-1,2; никель до 0,3; медь до 0,3; фосфор до 0,035; сера до 0,03, остальное - железо, без дополнительной термообработки и обработки давлением.
Электромагнит топливной форсунки работает следующим образом.
После подачи напряжения на катушку индуктивности 2 в магнитной системе возникает магнитное поле. При этом на якорь 3 действует тяговое усилие, притягивающее якорь 3 к торцу сердечника 1. После отключения напряжения магнитное поле исчезает, и якорь 3 освобождается от действия притягивающего усилия.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в реализации её назначения. За счет осуществления полезной модели также достигается удешевление конструкции и технологии изготовления электромагнита топливной форсунки за счет применения для изготовления сердечника конструкционной стали общемашиностроительного применения вместо специальной электротехнической стали, причем предлагаемый материал не требует при изготовлении сердечника термобработки и обработки давлением.
В настоящее время идет подготовка серийного производства предлагаемой конструкции электромагнита топливной форсунки на Алтайском заводе прецизионных изделий.