ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА

Полезная модель относится к системам подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания, в том числе к топливным электроуправляемым форсункам.
Управление подачей топлива в таких форсунках происходит, как правило, регулированием слива из специальной полости, расположенной в так называемом управляющем клапане. В полость управляющего клапана организован постоянный подвод топлива под высоким давлением. Подвод осуществляется через так называемый впускной жиклер. Слив топлива из полости в управляющем клапане осуществляется при открытии запорного элемента. Последний часто выполняется в виде шарика, связанного с помощью дополнительных деталей с актуатором, например, электромагнитом. Поверхность контакта управляющего клапана с запорным элементом называют седлом клапана. Полость в корпусе клапана и седло связаны каналом, в котором выполнен так называемый выпускной жиклер. Продолжительность слива из полости в управляющем клапане определяет величину цикловой подачи топлива в камеру сгорания двигателя.
Слив топлива из управляющей полости, где оно находится под высоким давлением, через клапан в полость с низким давлением сопровождается парообразованием в потоке топлива и может вызвать, в том числе, кавитационную эрозию поверхностей корпуса клапана.
Известен усовершенствованный электромагнитный дозирующий клапан для топливной форсунки, в котором управляющий клапан представляет собой тело вращения ступенчатой формы, в котором выполнены, кроме прочего, два прецизионных отверстия - впускной и выпускной жиклеры и прецизионное седло, с которым контактирует запорный элемент (пат. ЕР 0753658, опубл. 15.01.1997). К недостаткам известного решения относится возможность возникновения кавитации в канале, связывающем управляющую полость с седлом.
Известен шаровой клапан с уменьшенным кавитационным износом, конструкция которого предполагает выполнение в корпусе клапана центрального канала заданного продольного профиля, включающего последовательные сужения и расширения, в том числе конической формы (пат. US 8602321, опубл. 10.12.2013). При этом взаимное расположение участков центрального канала разного диаметра таково, что между участками малого диаметра расположен хотя бы один участок большого диаметра и конусный переход от большого диаметра к малому. Корпус клапана изготовлен в виде единой детали.
К недостаткам Конструкции относится ее нетехнологичность - обеспечение заданного продольного профиля центрального канала невозможно без разработки специальных мероприятий, применения особого инструмента и т.д.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом - заявляемой полезной модели являются управляющий клапан для топливной форсунки и топливная форсунка с указанным клапаном, предполагающим выполнение впускного и выпускного жиклеров в корпусе управляющего клапана и, кроме того, установку на корпус управляющего клапана детали со ступенчатым центральным отверстием, такой формы, что в средней части указанной детали происходит сужение центрального отверстия - образуется жиклер, а выше и ниже жиклера центральное отверстие имеет диаметр, больший диаметра жиклера (заявка DE 102016222386, опубл. 17.05.2018).
Упомянутая деталь со ступенчатым отверстием имеет на верхнем торце прецизионную конусную или плоскую, в зависимости от варианта исполнения, поверхность - седло, с которым контактирует запорный элемент. На наружной поверхности детали выполнена резьба. При сборке корпус управляющего клапана прижимается к выступу в корпусе форсунки усилием от затяжки детали со ступенчатым отверстием. Образующийся после сборки топливной форсунки канал, проходящий последовательно через корпус управляющего клапана и деталь со ступенчатым отверстием, имеет продольный профиль, включающий последовательно расположенные участки большего и меньшего диаметра так, что между выпускным жиклером управляющего клапана и жиклером в детали со ступенчатым отверстием расположен участок большего диаметра. Такой продольный профиль способствует предотвращению возникновения кавитации при сливе топлива из управляющей полости и, за счет этого, благоприятно влияющий на надежность и долговечность конструкции. К недостаткам известного решения относится возможность деформации седла, искажение его геометрии, что может привести к негерметичности управляющего клапана в закрытом состоянии.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является устранение недостатков прототипа: предотвращение деформации седла управляющего клапана при сборке топливной форсунки при одновременном выполнении канала, через который происходит слив из управляющей полости, такой формы, которая обеспечивает подавление кавитационных процессов.
Поставленная задача решается за счет размещения вспомогательной детали, образующей в сочетании с корпусом управляющего клапана ступенчатый центральный канал для слива топлива из управляющей полости, внутри корпуса управляющего клапана с выполнением седла на наружной поверхности корпуса управляющего клапана, причем вспомогательная деталь представляет собой тело вращения и устанавливается в корпус управляющего клапана по посадке с натягом от 0,005 до 0,015 мм.
Новизной в топливной форсунке, предлагаемой в качестве настоящей полезной модели, является взаимное конструкция и расположение деталей, образующих управляющий клапан.
Указанный признак является новым, существенным, неочевидным и промышленно выполнимым и направлен на решение поставленной полезной моделью технической задачи.
Конструкция топливной форсунки, предлагаемой в соответствии с заявляемой полезной моделью, поясняется чертежами (фиг. 1, фиг. 2). Топливная форсунка включает корпус форсунки 1, распылитель 2, содержащий корпус распылителя 21 и иглу распылителя 22, актюатор 3, корпус управляющего клапан 4, поршень управляющего клапана 5, запорный элемент управляющего клапана 6.
В корпусе управляющего клапана 4 выполнен впускной жиклер 401, управляющая полость 402, центральное отверстие большего диаметр 403 и выпускной жиклер 404. В корпус управляющего клапана 4 установлена деталь 41, в которой выполнено центральное отверстие с заходным участком 411, участком меньшего диаметра 412, диффузором 413 и участком большего диаметра 414. Деталь 41 установлена в корпус управляющего клапана 4 с натягом от 0,005 до 0,015 мм. В корпусе форсунки 1 имеются подводящее отверстие 11, через которое в форсунку поступает топливо из источника высокого давления, например, аккумулятора (условно не показан), и полость 12, связанная гидравлически с впускным жиклером 401 и распылителем 2. Поршень управляющего клапана 5 кинематически связан с иглой распылителя 22.
Топливная форсунка работает следующим образом.
При подаче управляющего сигнала на актюатор 3 происходит подъем запорного элемента 6 над седлом управляющего клапана 42. При этом открывается ступенчатый канал, составленный отверстием большего диаметра 403 и выпускным жиклером 404 корпуса управляющего клапана 4 и заходным участком 411, участком меньшего диаметра 412, диффузором 413 и участком большего диаметра 414 детали 41. Пропускная способность выпускного жиклера 404 и сечения, открываемого запорным элементом 6, превышает пропускное сечение впускного жиклера 401. Поэтому в управляющей полости 402 давление топлива уменьшается, и поршень управляющего клапана 5 поднимается вверх. За счет сохранения кинематической связи между поршнем управляющего клапана 5 и иглой распылителя 22 игла распылителя 22 также поднимается, открывая топливу проток к сопловым отверстиям (на фиг. не показаны). Происходит впрыск топлива.
Во время истечения топлива из управляющей полости 402 топливо движется по ступенчатому каналу, образованному участками отверстий в корпусе управляющего клапана 4 и детали 41. За счет наличия специального продольного профиля центрального канала происходит предотвращение возникновения и развития кавитационных процессов и, соответственно, предотвращение повреждения омываемых поверхностей.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение технологичности конструкции топливной форсунки за счет изменения конструкции и расположения деталей, образующих управляющий клапан.
Предлагаемая конструкция топливной форсунки внедрена и выпускается серийно Алтайским заводом прецизионных изделий.