RU2150019C1 - Electrohydraulic injector - Google Patents
Electrohydraulic injector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2150019C1 RU2150019C1 RU99105527A RU99105527A RU2150019C1 RU 2150019 C1 RU2150019 C1 RU 2150019C1 RU 99105527 A RU99105527 A RU 99105527A RU 99105527 A RU99105527 A RU 99105527A RU 2150019 C1 RU2150019 C1 RU 2150019C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control valve
- valve
- sleeve
- control
- electro
- Prior art date
Links
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к устройствам для осуществления электронного управления впрыскиванием жидкого топлива в цилиндры двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to the field of engine building, and in particular to devices for electronically controlling the injection of liquid fuel into the cylinders of internal combustion engines.
Наиболее удобны по возможностям минимизации наружных размеров, размещаемых в крышке цилиндра частей электроуправляемых форсунок, и потерь давления впрыскивания при одновременной минимизации суммарных объемов управляющих камер электрогидравлические форсунки. Комбинированные схемы таких форсунок сочетают запирание иглы пружиной и поршнем и обеспечивают максимальное быстродействие и соответствующие диапазоны устойчивых подач топлива. Пружина электрогидравлической форсунки действует только на иглу и располагается в промежуточной полости между иглой и поршнем, а поршень передает запирающую силу на иглу через штангу, выполненную заодно с иглой или поршнем и проходящую внутри пружины. Electro-hydraulic nozzles are most convenient for minimizing the external dimensions placed in the cylinder cover of parts of electrically controlled nozzles and the loss of injection pressure while minimizing the total volumes of control chambers. Combined schemes of such nozzles combine locking the needle with a spring and a piston and provide maximum speed and the corresponding ranges of stable fuel supplies. The spring of the electro-hydraulic nozzle acts only on the needle and is located in the intermediate cavity between the needle and the piston, and the piston transfers the locking force to the needle through the rod, made integral with the needle or piston and passing inside the spring.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является электрогидравлическая форсунка, известная из патента Швейцарии N 495504, МПК F 02 M 51/06, 1970, содержащая корпус, игольчатый клапан, перекрывающий подачу топлива к распыливающим отверстиям, сопряженный с игольчатым клапаном поршень, диаметр которого больше диаметра цилиндрической направляющей и уплотняющей поверхности игольчатого клапана, управляющую камеру, в которую выходит верхний свободный торец поршня, питаемую топливом через подводящий канал и сообщенную со сливом через сливной канал, в котором размещен нормально закрытый затвор игольчатого управляющего клапана с цилиндрической направляющей поверхностью, сопряженной с соответствующей поверхностью в корпусе управляющего клапана или корпусе форсунки, причем управляющий клапан приводится в действие электрическим приводом в виде электромагнита с возвратной пружиной. The closest technical solution to the claimed invention is an electro-hydraulic nozzle, known from Swiss patent N 495504, IPC F 02 M 51/06, 1970, comprising a housing, a needle valve that shuts off the fuel supply to the spray holes, a piston mated to a needle valve, the diameter of which is larger the diameter of the cylindrical guide and the sealing surface of the needle valve, a control chamber into which the upper free end face of the piston, fed by fuel through the inlet channel and communicated with the discharge m through a drain channel in which a normally closed shutter of a needle control valve is placed with a cylindrical guide surface mating with the corresponding surface in the control valve body or nozzle body, the control valve being actuated by an electric actuator in the form of an electromagnet with a return spring.
Известная электрогидравлическая форсунка обладает следующим недостатком: управляющий клапан нагружен гидравлической силой, создаваемой давлением топлива со стороны затвора. Для исключения утечек топлива через закрытый затвор управляющего клапана в паузах между впрыскиваниями топлива необходима большая сила возвратной пружины. Поэтому электромагнит в любой момент процесса открытия форсунки должен развивать силу, преодолевающую разность сил возвратной пружины и гидравлической от давления топлива, что возможно только за счет увеличения габаритов и инерции электрического привода управляющего клапана, а соответственно и снижения его быстродействия. The known electro-hydraulic nozzle has the following disadvantage: the control valve is loaded with hydraulic force generated by the fuel pressure from the valve side. To prevent fuel leaks through the closed gate of the control valve in the pauses between fuel injections, a large spring force is required. Therefore, an electromagnet at any moment of the nozzle opening process must develop a force that overcomes the difference between the return spring and hydraulic forces from the fuel pressure, which is possible only by increasing the size and inertia of the electric drive of the control valve, and, accordingly, reducing its speed.
Задачей заявленного изобретения является повышение быстродействия управляющих клапанов за счет оптимального использования действующих на них гидравлических сил. The objective of the claimed invention is to increase the speed of control valves due to the optimal use of the hydraulic forces acting on them.
Поставленная задача может быть решена тем, что электрогидравлическая форсунка содержит корпус, игольчатый клапан, перекрывающий подачу топлива к распыливающим отверстиям, сопряженный с игольчатым клапаном поршень, диаметр которого больше диаметра цилиндрической направляющей и уплотняющей поверхности игольчатого клапана, управляющую камеру, в которую выходит верхний свободный торец поршня, питаемую топливом через подводящий канал и сообщенную со сливом через сливной канал и нормально закрытый затвор игольчатого управляющего клапана с цилиндрической направляющей поверхностью, сопряженной с соответствующей поверхностью в корпусе управляющего клапана или корпусе форсунки, причем управляющий клапан приводится в действие электрическим приводом, управляющий клапан соединен с электрическим приводом по боковой поверхности клапана вне ее направляющей и уплотняющей части, на свободном конце управляющего клапана установлена втулка в виде стакана, свободно перемещающаяся вдоль управляющего клапана по сопряженным цилиндрическим направляющим и уплотняющим поверхностям управляющего клапана и втулки, внутренняя полость втулки сообщена каналом, выполненным внутри управляющего клапана, с выходом из управляющей камеры, в корпусе форсунки или в жестко связанных с ним деталях выполнен упор, ограничивающий перемещение втулки по управляющему клапану в противоположную от управляющего клапана сторону, на управляющем клапане выполнен дополнительный нормально открытый затвор, размещенный в подводящем канале топлива в управляющую камеру, причем нормально закрытый затвор выполнен в свободно перемещающейся втулке, а полость втулки, находящаяся за нормально закрытым затвором управляющего клапана, сообщена с каналом слива топлива одним или несколькими отверстиями, суммарное гидравлическое сопротивление отверстий в свободно перемещающейся втулке больше гидравлического сопротивления внутреннего канала управляющего клапана, а диаметр цилиндрической поверхности, по которой втулка соприкасается с управляющим клапаном, больше диаметра цилиндрической поверхности, по которой управляющий клапан соприкасается с корпусом управляющего клапана или корпусом форсунки, поршень снабжен хвостовиком, часть которого в верхнем положении поршня, по крайней мере частично, перекрывает вход во внутренний канал находящегося в нижнем положении управляющего клапана, электрический привод выполнен в виде электромагнита или пьезоэлектрического преобразователя, или магнитострикционного преобразователя. The problem can be solved in that the electro-hydraulic nozzle contains a housing, a needle valve that shuts off the fuel supply to the spray holes, a piston mated to a needle valve, the diameter of which is larger than the diameter of the cylindrical guide and the sealing surface of the needle valve, a control chamber into which the upper free end faces piston fed with fuel through the inlet channel and in communication with the drain through the drain channel and a normally closed shutter of the needle control valve and with a cylindrical guide surface mating with a corresponding surface in the control valve body or nozzle body, the control valve being driven by an electric actuator, the control valve is connected to the electric actuator along the side surface of the valve outside its guide and sealing part, and the free end of the control valve is installed sleeve in the form of a cup, freely moving along the control valve along the mating cylindrical guides and sealing surface m of the control valve and the sleeve, the internal cavity of the sleeve is communicated by a channel made inside the control valve, with an exit from the control chamber, an emphasis is made in the nozzle body or in parts rigidly connected with it, restricting the movement of the sleeve along the control valve in the direction opposite to the control valve the control valve has an additional normally open shutter located in the fuel supply channel to the control chamber, and the normally closed shutter is made in a freely moving w lke, and the cavity of the sleeve located behind the normally closed shutter of the control valve is in communication with the fuel drain channel with one or more holes, the total hydraulic resistance of the holes in the freely moving sleeve is greater than the hydraulic resistance of the internal channel of the control valve, and the diameter of the cylindrical surface along which the sleeve is in contact with a control valve larger than the diameter of the cylindrical surface along which the control valve is in contact with the control valve body or the nozzle body, the piston is equipped with a shank, part of which in the upper position of the piston, at least partially, blocks the entrance to the internal channel of the control valve located in the lower position, the electric drive is made in the form of an electromagnet or a piezoelectric transducer, or a magnetostrictive transducer.
На чертеже показан пример выполнения форсунки с нормально закрытым затвором, расположенным во втулке, и нормально открытым затвором, расположенным в канале подвода топлива в управляющую камеру. The drawing shows an example of a nozzle with a normally closed shutter located in the sleeve and a normally open shutter located in the channel for supplying fuel to the control chamber.
Электрогидравлическая форсунка содержит корпус 1, в котором расположены игольчатый клапан 2, перекрывающий подачу топлива к распыляющим отверстиям 3, поршень 4, сопряженный с игольчатым клапаном 2 и имеющий диаметр больше диаметра цилиндрической направляющей и уплотняющей поверхности игольчатого клапана 2 и управляющую камеру 5, в которую выходит верхний свободный торец поршня 4. Управляющая камера 5 питается топливом через подводящий канал 6, в котором размещен нормально открытый затвор 7 игольчатого управляющего клапана 8 с цилиндрической направляющей поверхностью, сопряженной с соответствующей поверхностью в корпусе 1 форсунки или в корпусе (на чертеже не показан) управляющего клапана. Над игольчатым клапаном 2 установлена пружина 9, запирающая игольчатый клапан 2 для исключения подтекания топлива в цилиндр при отсутствии давления топлива в форсунке. The electro-hydraulic nozzle comprises a housing 1 in which a needle valve 2 is located, which shuts off the fuel supply to the spray holes 3, a piston 4, coupled to the needle valve 2 and having a diameter larger than the diameter of the cylindrical guide and the sealing surface of the needle valve 2 and a control chamber 5 into which the upper free end face of the piston 4. The control chamber 5 is fed with fuel through the inlet channel 6, which is placed normally open shutter 7 of the needle control valve 8 with a cylindrical th guide surface, mating with the corresponding surface in the housing 1 of the nozzle or in the housing (not shown) of the control valve. Above the needle valve 2 a spring 9 is installed, locking the needle valve 2 to prevent leakage of fuel into the cylinder in the absence of fuel pressure in the nozzle.
Управляющий клапан 8 приводится в действие электрическим приводом, на примере в виде электромагнита 10 одностороннего действия с возвратной пружиной 11. Управляющий клапан 8 соединен с электрическим приводом (на примере - с якорем 12 электромагнита 10) по боковой поверхности клапана 8, вне ее направляющей и уплотняющей части. На свободном конце управляющего клапана 8 установлена втулка 13, свободно перемещающаяся вдоль управляющего клапана по сопряженным цилиндрическим направляющим и уплотняющим поверхностям управляющего клапана 8 и втулки 13. Внутренняя полость 14 втулки 13 сообщена с каналом 15, выполненным внутри управляющего клапана 8, с выходом из управляющей камеры 5. В корпусе 1 форсунки или в жестко связанных с ним деталях (на чертеже это нижний торец сердечника электромагнита 10) выполнен упор, ограничивающий перемещение втулки 13 по управляющему клапану 8. The control valve 8 is actuated by an electric actuator, for example, in the form of a single-acting solenoid 10 with a return spring 11. The control valve 8 is connected to an electric actuator (with an armature 12 of the electromagnet 10 as an example) along the side surface of the valve 8, outside of its guide and sealing parts. A sleeve 13 is mounted on the free end of the control valve 8, which moves freely along the control valve along the mating cylindrical guides and sealing surfaces of the control valve 8 and the sleeve 13. The internal cavity 14 of the sleeve 13 is in communication with the channel 15 made inside the control valve 8, with the exit from the control chamber 5. In the housing 1 of the nozzle or in rigidly connected parts (in the drawing, this is the lower end of the core of the electromagnet 10), an emphasis is made restricting the movement of the sleeve 13 along the control valve 8.
На управляющем клапане 8 в свободно перемещающейся втулке 13 выполнен нормально закрытый затвор 16. Полость 17 втулки 13, находящаяся за нормально закрытым затвором 16 управляющего клапана 8, сообщена с каналом слива топлива одним или несколькими отверстиями 18. A normally closed shutter 16 is made on the control valve 8 in the freely moving sleeve 13. The cavity 17 of the sleeve 13, which is located behind the normally closed shutter 16 of the control valve 8, is in communication with the fuel drain channel with one or more openings 18.
Предложенное исполнение двухзатворного управляющего клапана создает возможности использования дифференциальных эффектов на управляющем клапане 8 для повышения его быстродействия и уменьшения расхода топлива в процессах переключения клапана (открытия и закрытия его затворов) путем введения обратных связей по положениям управляющего клапана 8 и поршня 4. The proposed design of the double-gate control valve creates the possibility of using differential effects on the control valve 8 to increase its speed and reduce fuel consumption in valve switching processes (opening and closing its valves) by introducing feedbacks on the positions of the control valve 8 and piston 4.
Если эффективный диаметр закрытого затвора 16 во втулке 13 равен диаметру сопрягаемых поверхностей клапана 8 и корпуса клапана, то в исходном его состоянии разность гидравлических сил на клапане от давления в управляющей камере 5 равна нулю. If the effective diameter of the closed valve 16 in the sleeve 13 is equal to the diameter of the mating surfaces of the valve 8 and the valve body, then in its initial state the difference in hydraulic forces on the valve from the pressure in the control chamber 5 is zero.
Если гидравлическое сопротивление выходных отверстий 17 во втулке 13 за нормально закрытым затвором 16 больше гидравлического сопротивления внутреннего канала 15 управляющего клапана 8, то после трогания клапана 8 вниз под действием электрического привода (в примере - движения якоря 12 после включения электромагнита 10) до начала впрыскивания топлива (трогания игольчатого клапана 2 форсунки) оставшееся в камере управления 5 давление топлива в результате увеличения действующей площади управляющего клапана 8 во втулке 13 создает дополнительную гидравлическую силу, ускоряющую движение клапана 8. If the hydraulic resistance of the outlet openings 17 in the sleeve 13 behind the normally closed gate 16 is greater than the hydraulic resistance of the internal channel 15 of the control valve 8, then after starting the valve 8 down under the action of an electric drive (in the example, the armature 12 moves after turning on the electromagnet 10) before fuel injection starts (starting the needle valve 2 of the nozzle) the fuel pressure remaining in the control chamber 5 as a result of an increase in the effective area of the control valve 8 in the sleeve 13 creates an additional The hydraulic force accelerating the movement of the valve 8.
Эффект от этой положительной обратной связи растет с увеличением разницы сопрягаемых диаметров клапана 8 во втулке 13 и корпусе 1, сопротивления отверстий 18 во втулке 13 и давления топлива в аккумуляторе. Ускорение движения клапана 8 и повышенное сопротивление канала слива уменьшают расход топлива при перелете клапана. The effect of this positive feedback increases with the difference in the mating diameters of the valve 8 in the sleeve 13 and the housing 1, the resistance of the holes 18 in the sleeve 13 and the fuel pressure in the battery. The acceleration of the valve 8 and the increased resistance of the drain channel reduce fuel consumption during the flight of the valve.
Изменение эффективного диаметра закрытого затвора 16 во втулке 13 соответственно изменяет только условия трогания клапана 8 вниз. Changing the effective diameter of the closed shutter 16 in the sleeve 13, respectively, changes only the conditions for starting the valve 8 down.
При сработавшем управляющем клапане 8 (переключении его затворов) давление в управляющей камере 5 падает в конечном счете до давления на сливе. А давление в аккумуляторе действует только на дифференциальную площадку закрывшегося затвора 7 в канале подвода топлива 6. Создаваемая при этом гидравлическая сила противодействует силе, развиваемой электрическим приводом. В представленном примере она суммируется с силой пружины 11 и, соответственно, электромагнитная сила должна быть больше этой суммы. When the actuated control valve 8 (switching its valves), the pressure in the control chamber 5 ultimately drops to the pressure at the drain. And the pressure in the accumulator acts only on the differential pad of the closed shutter 7 in the fuel supply channel 6. The hydraulic force created in this case counteracts the force developed by the electric drive. In the presented example, it is summed with the force of the spring 11 and, accordingly, the electromagnetic force must be greater than this sum.
При трогании клапана 8 из нижнего положения в результате возвращающегося действия электрического привода (в примере - отпадания якоря 12 под действием возвратной пружины 11 после отключения электромагнита 10) дифференциальный эффект от действия гидравлического сопротивления отверстий 18 на втулке 13 препятствует возвратному движению клапана 8. Устранение этого нежелательного эффекта в гидравлической системе форсунки достигается положительной обратной связью по положению поршня 4 (игольчатого клапана 2). When starting the valve 8 from the lower position as a result of the returning action of the electric actuator (in the example, the armature 12 falls off under the action of the return spring 11 after the electromagnet 10 is turned off), the differential effect of the hydraulic resistance of the holes 18 on the sleeve 13 prevents the return movement of the valve 8. Eliminating this undesirable effect in the hydraulic system of the nozzle is achieved by positive feedback on the position of the piston 4 (needle valve 2).
Для этого поршень 4 снабжен хвостовиком 19, который при подъеме поршня 4 хотя бы частично перекрывает вход во внутренний канал 15 управляющего клапана 8, создавая тем самым дополнительное гидравлическое сопротивление между управляющей камерой 5 и внутренней камерой во втулке 13. Поэтому при открывании затвора 7 управляющего клапана 8 в результате возвращающего действия возвратной пружины 11 после отключения электромагнита 10) рост давления во втулке 13 существенно отстает от роста давления в управляющей камере 5. Создается дополнительная временная гидравлическая сила на клапане, ускоряющая его движение к исходному положению. Уменьшается и расход топлива во время перелета клапана 8. For this, the piston 4 is equipped with a shank 19, which, when lifting the piston 4, at least partially blocks the entrance to the internal channel 15 of the control valve 8, thereby creating additional hydraulic resistance between the control chamber 5 and the internal chamber in the sleeve 13. Therefore, when the shutter 7 of the control valve is opened 8 as a result of the return action of the return spring 11 after the electromagnet is turned off 10) the pressure increase in the sleeve 13 is significantly behind the pressure increase in the control chamber 5. An additional time is created naya hydraulic force on the valve, accelerating its movement to the starting position. Reduces fuel consumption during the flight of valve 8.
Этот эффект появляется только при поднятом поршне 4, то есть при установившемся впрыскивании. Он ускоряет только процесс окончания впрыскивания и не влияет на процесс начала впрыскивания. This effect appears only when the piston 4 is raised, that is, with steady injection. It accelerates only the end of injection process and does not affect the start of injection process.
Достигаемое ускорение закрытия форсунки дополнительной гидравлической силой позволяет снизить необходимую возвращающую силу привода и удерживающую его в исходном положении. Это ускоряет процесс открытия форсунки и поднимает допустимый верхний уровень давления в аккумуляторе, то есть достигаемые максимальные значения давления впрыскивания топлива. The achieved acceleration of nozzle closure with additional hydraulic force allows reducing the necessary restoring force of the drive and holding it in its original position. This speeds up the process of opening the nozzle and raises the permissible upper level of pressure in the accumulator, that is, the achieved maximum values of the fuel injection pressure.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99105527A RU2150019C1 (en) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | Electrohydraulic injector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99105527A RU2150019C1 (en) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | Electrohydraulic injector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2150019C1 true RU2150019C1 (en) | 2000-05-27 |
Family
ID=20217335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99105527A RU2150019C1 (en) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | Electrohydraulic injector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2150019C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2451821C2 (en) * | 2006-05-10 | 2012-05-27 | Роберт Бош Гмбх | Fuel injector with pressure-equalised control valve |
| RU2543636C2 (en) * | 2013-03-11 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО Казанский ГАУ) | Diesel injector |
-
1999
- 1999-03-16 RU RU99105527A patent/RU2150019C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2451821C2 (en) * | 2006-05-10 | 2012-05-27 | Роберт Бош Гмбх | Fuel injector with pressure-equalised control valve |
| RU2543636C2 (en) * | 2013-03-11 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО Казанский ГАУ) | Diesel injector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6067955A (en) | Fuel injection device for internal combustion engines | |
| KR100561791B1 (en) | Fuel injector | |
| US5651345A (en) | Direct operated check HEUI injector | |
| RU2193683C2 (en) | Hydraulic distributing valve | |
| US5597118A (en) | Direct-operated spool valve for a fuel injector | |
| US5720318A (en) | Solenoid actuated miniservo spool valve | |
| GB2307946A (en) | I.c. engine fuel injection valve with damping of valve element in intermediate position | |
| JPS6036772A (en) | Fuel injection valve | |
| RU99112961A (en) | VALVE INJECTOR FOR FUEL INJECTION | |
| CA2465182A1 (en) | Dual fuel injection valve and method of operating a dual fuel injection valve | |
| KR19980018437A (en) | Sandblast | |
| JPH11193765A (en) | Fuel injection system | |
| JPH07189850A (en) | Fuel injector for internal combustion engine | |
| KR870000506A (en) | Fuel injector in the engine | |
| JP3145108B2 (en) | Solenoid valves, especially for fuel injection pumps | |
| RU2150019C1 (en) | Electrohydraulic injector | |
| RU2262617C2 (en) | Fuel-injection device with built-in flow-rate limiter | |
| JP4075894B2 (en) | Fuel injection device | |
| KR20010080112A (en) | Fuel injection device | |
| RU2003113559A (en) | FUEL INJECTION DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| KR20040028662A (en) | Fuel injection device for an internal combustion engine | |
| WO2001051805A3 (en) | Injector | |
| US6345804B1 (en) | Control valve for fuel injection devices for internal combustion engines | |
| JPH11294297A (en) | Fuel injection device for internal combustion engine | |
| KR20020038691A (en) | Fuel injection system for an internal combustion engine |