клапан с электрическим управлением для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

Клапан с электрическим управлением для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания, снабженный корпусом с заполненной диэлектрической жидкостью полостью, к внутреннему торцу крышки корпуса, закрывающей полость, прикреплен податливый герметичный стакан с размещенным в нем без торцевого зазора многослойным приводом из пьезоэлектрического материала, который в результате подачи на него командного электрического импульса при удлинении деформирует податливый герметичный стакан и тем самым перемещает в осевом направлении состыкованной с ним затвор, отличающийся тем, что клапан выполнен нормально открытым, к нижней торцевой стенке клапана прикреплен податливый силовой стакан, который непосредственно упирается в подпружиненный снизу затвор цилиндрической формы с нижней головкой в виде уплотняющего по внешнему контуру усеченного конуса и образует единую герметичную полость с полостью корпуса клапана, заполненную диэлектрической жидкостью, перемещение затвора вверх ограничено положением герметичного податливого силового стакана, а вниз - коническим седлом затвора, предназначенным для герметизации топлива при положении затвора на седле, емкость ниже конического седла, в которой размещена пружина сжатия, поднимающая затвор, соединена со сливом, верхняя часть цилиндрического затвора размещена в направляющей, состыкованной с корпусом клапана, образуя с последней прецизионное соединение, полость размещения верхнего торца затвора и нижнего герметичного податливого силового стакана каналом соединена со сливом, выше конического седла затвора и ниже верхней прецизионной части цилиндрического затвора имеется проточка, которая одним каналом соединена с топливным насосом высокого давления, а другим - с форсункой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания.

Известен клапан с электрическим управлением для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания (патент Германии №DE 19958705 А1 от 21.06.2001), снабженный корпусом с заполненной диэлектрической жидкостью полостью. К внутреннему торцу крышки корпуса, закрывающей полость, прикреплен податливый герметичный стакан с размещенным в нем без торцевого зазора многослойным приводом из пьезоэлектрического материала. Многослойный привод в результате подачи на него командного электрического импульса при удлинении деформирует податливый герметичный стакан и, тем самым, перемещает в осевом направлении состыкованный с ним затвор грибкового типа.

Однако это устройство обладает одним, но очень существенным недостатком, связанным с практической невозможностью обеспечения достаточно больших перемещений затвора. Последнее обстоятельство является препятствием на пути использования таких клапанов в системах мощных двигателей внутреннего сгорания со значительными цикловыми подачами.

Задача изобретения - расширение диапазона использования клапанов практически независимо от мощностного диапазона двигателей.

Клапан с электрическим управлением для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания, отличающийся от прототипа тем, что он выполнен нормально открытым. К нижней торцевой стенке корпуса клапана прикреплен податливый силовой стакан. Стакан непосредственно упирается в подпружиненный снизу затвор цилиндрической формы с нижней головкой в виде уплотняющего по внешнему контуру усеченного конуса и образует единую герметичную полость с полостью корпуса клапана, заполненную диэлектрической жидкостью. Перемещение затвора вверх ограничено положением герметичного податливого силового стакана, а вниз - коническим седлом затвора, предназначенным для герметизации топлива при положении затвора на седле. Емкость ниже конического седла, в которой размещена пружина сжатия, поднимающая затвор, соединена со сливом. Верхняя часть цилиндрического затвора размещена в направляющей, состыкованной с корпусом клапана, образуя с последней прецизионное соединение. Полость размещения верхнего торца затвора и нижнего герметичного податливого силового стакана каналом соединена со сливом. Выше конического седла затвора и ниже верхней прецизионной части цилиндрического затвора имеется проточка, которая одним каналом соединена с топливным насосом высокого давления, а другим - с форсункой.

На чертеже изображена конструкция клапана с электрическим управлением для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания.

Клапан содержит корпус 1 с полостью 2, заполненной диэлектрической жидкостью. К крышке 3 корпуса 7, закрывающей полость 2, прикреплен податливый герметичный стакан 4 с размещенным в нем без торцевого зазора многослойным приводом 5 из пьезоэлектрического материала.

Привод 5 в результате подачи на него командного электрического импульса при удлинении деформирует податливый герметичный стакан 4 и, тем самым, вытесняет диэлектрическую жидкость в герметичный податливый силовой стакан 6.

При этом необходимо учесть, что стакан 6 прикреплен к нижней торцевой стенке 7 с выходом в полость 2, заполненную диэлектрической жидкостью.

Герметичный податливый силовой стакан 6 непосредственно упирается в подпружиненный снизу затвор 8 цилиндрической формы с нижней головкой в виде уплотняющего по внешнему контуру усеченного конуса 9.

Перемещение затвора вверх ограничено положением стакана 6, а вниз - коническим седлом 10 затвора 8, предназначенным для герметизации топлива при положении затвора 8 на седле 10.

Емкость 11 ниже конического седла 10, в которой размещена пружина сжатия 12, поджимающая затвор 8 вверх, соединена со сливом.

Верхняя часть цилиндрического затвора 8 размещена в направляющей 13, состыкованной с корпусом 1 клапана, образуя с последней прецизионное соединение, а полость 14 размещения верхнего торца затвора 8 и нижнего силового стакана 6 соединена со сливом.

Выше конического седла 10 затвора 8 и ниже верхней прецизионной части затвора 8 имеется проточка 15, которая каналом 16 соединена с топливным насосом высокого давления (ТНВД), а каналом 17 - с форсункой.

Работу клапана с электрическим управлением наиболее целесообразно пояснить на примере его использования в качестве дозатора топлива, встроенного в ТНВД.

В исходном положении нормально открытый клапан перепускает топливо, которое подает ТНВД, на слив и подача топлива форсункой отсутствует.

При подаче командного электрического импульса на многослойный привод 5 происходит его удлинение и увеличение объема. Увеличение длины привода 5 приводит к деформации податливого герметичного стакана 4, что вызывает вытеснение диэлектрической жидкости из полости 2 в полость податливого силового стакана 6.

Силовой стакан, перемещаясь в осевом направлении, осуществляет посадку затвора на седло. При этом повышается давление топлива на входе в форсунку и происходит впрыск.

Большим преимуществом таких клапанов является возможность управления амплитудой впрыскивания за счет неполной регламентированной посадки затвора 8 на седло 10.

После прекращения подачи командного электрического импульса силовой стакан 6 возвращается в исходное положение, а затвор 8 под действием усилия пружины 12 поднимается и впрыск прекращается.

Анализ полученных результатов математического моделирования процессов, происходящих в клапане, указывает на эффективность их использования в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания различного класса и назначения.