Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение, в частности топливная дизельная аппаратура. Сущность изобретения: в устройстве для двигателей внутреннего сгорания с впрыском топлива с плунжером 4 основного впрыска и с расположенным с ним коаксиально, от него отдельным и имеющим меньший диаметр плунжером 1 предварительного впрыска плунжер 1 с силовым замыканием против усилия, по меньшей мере, одной пружины 5, которая его удерживает в контакте с основным плунжером 4, приводится в движение подъема основным плунжером 4. Во время основного впрыска рабочая полость 13 плунжера 1 соединяется с рабочей полостью 8 основного плунжера 4, так что плунжер 1 после окончания предварительного впрыска и фазы впрыска подает часть топлива основного впрыска, а давление топлива, возникающее в рабочей полости 13 плунжера 1, поддерживает действие пружины 5. 8 з. п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к устройству для впрыска топлива в ДВС с основным плунжером для впрыска и с коаксиально расположенным по отношению к нему и имеющим меньший диаметр плунжером для предварительного впрыскивания. Основной плунжер для впрыска установлен с возможностью поворота и оснащен спиральной отсечной кромкой для управления впрыском топлива. Плунжер для предварительного впрыска усилием одной или нескольких пружин удерживается в контакте с основным плунжером. Для основного впрыскивания и для предварительного впрыскивания предусмотрены отдельные сопла. Известны устройства для впрыска топлива этого типа, но в них плунжер для предварительного впрыска аксиально соединен с плунжером для основного впрыска без возможности смещения.

Уже было предложено отдельно выполнять плунжер для предварительного впрыска, опирающийся на основной плунжер, причем плунжер предварительного впрыска приводится к напорному ходу основным плунжером и благодаря усилию пружины, действующему против напорного хода плунжера предварительного впрыска, должен удерживаться в контакте с основным плунжером. На торцевую поверхность плунжера предварительного впрыска, обращенную к основному плунжеру, теперь действует давление в рабочей полости основного плунжера и против этого усилия поршень предварительного впрыска должен прижиматься пружиной к основному плунжеру. Поэтому усилие пружины должно преодолеть усилие, созданное этим давлением на плунжер предварительного впрыска. Поэтому пружина должна быть слишком сильной. В новейших топливных насосах давление впрыска в рабочей полости основного плунжера очень велико, но пружина, которая может преодолеть это усилие, имела бы размеры, которые сделали бы невозможным размещение пружины впрыска в насосе. Поэтому этот проект нереализуем, в особенности при высоких давлениях впрыска.

Кроме того, используется для основного впрыска только кольцевая поверхность между наружным периметром основного плунжера и периметром плунжера предварительного впрыска. Поэтому, чтобы добиться достаточного количества топлива при основном впрыске, основной плунжер должен выполняться со сравнительно большим диаметром, из-за чего снова увеличиваются конструктивные размеры топливного насоса.

Изобретение нацелено на то, чтобы улучшить топливный насос, в котором отдельный от основного плунжера плунжер предварительного впрыска усилием пружины удерживается в контакте с основным плунжером, и уменьшить размеры этого насоса.

Для этого плунжер предварительного впрыска после окончания предварительного впрыска и паузы между впрысками доставляет часть топлива основного впрыска. Так как теперь плунжер предварительного впрыска во время основного впрыска, т.е. во время периода, в котором высокое давление впрыска действует в рабочей полости основного плунжера, также подает топливо под давлением, возникающим во время основного впрыска в рабочей полости основного плунжера, то находится рабочая полость плунжера предварительного впрыска также во время этого периода под давлением, соответствующим давлению основного впрыска, и плунжер предварительного впрыска нагружен в направлении действующего на него усилия пружины благодаря давлению основного впрыска, т.е. пружина не должна преодолеть давление, возникающее в рабочей полости основного плунжера, и поэтому достаточно очень слабое (по создаваемому усилию) исполнение этой пружины. Благодаря тому, что теперь плунжер предварительного впрыска во время основного впрыска доставляет часть топлива основного впрыска, то диаметр основного плунжера может быть выполнен меньшим, в результате уменьшаются конструктивные размеры топливного насоса.

Преимущество отдельного от основного плунжера предварительного впрыска, удерживаемого усилием пружины в контакте с основным плунжером, состоит в том, что при истирании или заклинивании плунжера предварительного впрыска этот плунжер против действия усилия пружины может еще приводиться основным плунжером в свое крайнее положение, в котором он затем остается и не препятствует возвратно-поступательному движению основного плунжера. В результате топливный насос до ближайшего ремонта может эксплуатироваться только с основным впрыском при аварийном ходе, причем отсутствует лишь предварительный впрыск. Использование этого преимущества становится возможным благодаря изобретению.

Согласно изобретению использование доставленного плунжером предварительного впрыска топлива для основного впрыска происходит просто благодаря тому, что рабочая полость плунжера предварительного впрыска после окончания предварительного впрыска может быть соединена с рабочей полостью основного плунжера или с направляющим отверстием, проходящим от этой рабочей полости к соплу основного впрыска. В результате во время основного впрыска топливо, доставленное плунжером предварительного впрыска, добавляется к топливу, доставленному основным плунжером, и давление на обоих концах плунжера предварительного впрыска одинаково. При окончании предварительного впрыска рабочая полость плунжера предварительного впрыска может быть разгружена путем соединения с всасывающей камерой так, что происходит очень быстрое падение давления в подающей магистрали, ведущей к соплу предварительного впрыска. Но также может быть соединена рабочая полость плунжера предварительного впрыска с рабочей полостью основного плунжера, так как она в этот момент еще разгружена.

Согласно предпочтительному варианту исполнения изобретения соединение рабочей камеры плунжера предварительного впрыска с рабочей камерой основного поршня управляется плунжером предварительного впрыска. Это может происходить благодаря тому, что плунжер предварительного впрыска имеет центральное отверстие, открытое в его рабочую полость, которое через поперечное отверстие входит в ограниченную управляющей кромкой и выступом кольцевую полость, которая может соединяться отверстием с подающим отверстием, ведущим к соплу основного впрыска.

По изобретению плунжер предварительного впрыска может иметь прямые управляющие кромки для управления началом и концом предварительного впрыска и может свободно поворачиваться относительно основного плунжера, так как безразлично поворотное положение плунжера предварительного впрыска.

Плунжер предварительного впрыска может быть оснащен управляющими кромками для управления началом и концом предварительного впрыска, из которых по меньшей мере одна проходит косо. Плунжер предварительного впрыска может быть повернут специальной регулировочной рейкой. В этом случае плунжер предварительного впрыска может свободно поворачиваться по отношению основного плунжера и может регулироваться в своем поворотном положении независимо от основного плунжера.

Но конструкция может быть так выполнена, что плунжер предварительного впрыска оснащается управляющими кромками для управления началом и концом предварительного впрыска, из которых, по меньшей мере одна проходит косо, и плунжер предварительного впрыска соединен с основным плунжером для поворота ограничивающим крутящий момент сцеплением. В этом случае отсутствует специальная регулировочная рейка для плунжера предварительного впрыска. Так как плунжер предварительного впрыска соединен для поворота с помощью ограничивающего крутящий момент сцепления с основным плунжером, то также и в этом случае при заедании или зажиме плунжера предварительного впрыска может осуществляться аварийный режим работы только с основным плунжером из-за того, что заедание или зажим плунжера предварительного впрыска не блокирует поворотное движение основного поршня.

Такое соединение плунжера предварительного впрыска с основным плунжером по изобретению может осуществляться с помощью аксиально смещаемого по основному плунжеру и направленного без возможности поворота поводка, на который опирается пружина, удерживающая плунжер предварительного впрыска в контакте с основным плунжером. Таким образом, основной плунжер в случае заедания плунжера предварительного впрыска остается свободно подвижным в осевом направлении и также не заблокированным в своем поворотном движении при заедании впрыскивающего плунжера предварительного впрыска.

При этом конструкция может быть выполнена так, что поводок направляется в аксиальной канавке на периметре основного плунжера. Чтобы облегчить относительный поворот сцепления, пружина, удерживающая в контакте оба плунжера, может опираться на поводок через упорный подшипник.

На фиг. 1-11 изображено предложенное устройство.

Плунжер 1 предварительного впрыска имеет прямые, ограничивающие первый буртик 44 управляющие кромки 2 и 3 и поэтому свободно опирается с возможностью вращения на основной плунжер 4 под действием пружин 6. С помощью основного плунжера 4, который задействуется кулачком, плунжер 1 предварительного впрыска поднимается против усилия пружин 5, причем пружины 5 удерживают плунжер 1 в контакте с основным плунжером 4. Основной плунжер 4 имеет наклонные управляющие кромки 6 и может поворачиваться регулировочной рейкой 7. Рабочая полость 8 основного плунжера 4 подающим отверстием 9 соединена с соплом-форсункой 10 основного впрыска. Эта рабочая полость 8 соединена двумя отверстиями 11 для всасывания и перепуска с полостью 12 всасывания и перепуска. Рабочая полость 13 плунжера 1 соединена подающими отверстиями 14 и 15 со специальным соплом форсункой 16 предварительного впрыска.

На фиг. 2 показано начало нагнетания плунжера 1. Отходя от н.м.т. (фиг. 1), управляющая кромка 2 закрывает отверстие 17 для перетока между рабочей полостью 13 и полостью 12 для всасывания и перетока (как показано на фиг. 2). Это и есть начало нагнетания плунжера 1. Предварительный впрыск заканчивается (см. фиг. 5) благодаря тому, что управляющая кромка 23 плунжера 1 освобождает соединительное отверстие 18.

На фиг. 4 показано начало нагнетания основного плунжера 4. Верхняя кромка 19 основного плунжера 4 при этом запирает отверстия 11 для всасывания и перетока. При окончании нагнетания основного плунжера 4 (см. фиг. 5) наклонная управляющая кромка 6 основного плунжера 4 управляет (открытием) отверстиями 11 для всасывания и перетока.

При положении плунжера, показанном на фиг. 4, управляющая кромка 3 освобождает вход подающего отверстия 14 и оно с помощью кольцевой полости 39 между управляющей кромкой 3 и вторым ограниченным управляющими кромками 22 и 23 буртиком 38 соединяется с перепускным отверстием 17, которое входит во всасывающую и перепускную полость 12. Тем самым предварительный впрыск надежно заканчивается. Одновременно рабочая полость 13 плунжера 1 центральным отверстием 40 и поперечным отверстием 41 соединяется с кольцевой камерой 42, ограниченной буртиком 38 и заплечиком 43. По соединительному отверстию 18 теперь эта кольцевая камера 42 соединена с подающим отверстием 9. В результате топливо, вытесненное из рабочей полости 13 плунжером 1, попадает в подающее отверстие 9, ведущее к соплу-форсунке 10 для основного впрыска и это количество топлива также транспортируется к форсунке 10 основного впрыска, так что топливо, вытесненное плунжером 1 во второй фазе, доставляется к топливу, поступившему от основного плунжера 4. Но полученное в рабочей полости 13 плунжера 1 давление действует в направлении прижатия плунжера 1 к основному плунжеру. Поэтому пружины 5 должны быть рассчитаны на меньшие размеры.

На фиг. 6 показано положение 1а плунжера 1 при зажатии или заедании его. В этом случае усилием кулачка плунжер 1 при помощи основного плунжера 4 еще смещается в самое высокое положение 1а, в котором он и остается замещенным. При этом кулачок должен преодолеть действующее на плунжер 1 зажимающее усилие. В этом положении 1а пружины 5 полностью сжаты, но мешает возвратно-поступательному движению основного плунжера 4 оставшийся защемленным плунжер. В этом положении устройство для впрыска топлива и двигатель могут работать дальше в аварийном режиме, причем равным образом только до ближайшего ремонта отсутствует предварительный впрыск.

На фиг. 7 и 8 показан другой вариант исполнения. Плунжер 20 предварительного впрыска свободно с возможностью поворота опирается на основной плунжер 4 и снова удерживается с ним в контакте пружинами 5. Плунжер 20 может поворачиваться регулировочной рейкой 21 независимо от основного плунжера 20 и регулирует теперь наклонными управляющими кромками 22 и 23 на буртике 38 начало и конец подачи, причем здесь предусмотрено только одно соединительное отверстие 18, действующее в качестве всасывающего и перепускного отверстия. В остальном работа такая же. На фиг. 7 плунжеры такие, как и на фиг. 1, представлены в н.м.т. на фиг. 8 так же, как и на фиг. 6 показан аварийный режим работы. Плунжер 20 при зажиме был смещен кулачком и основным плунжером 4 в крайнее верхнее положение 20а и остается из-за зажима или заедания в этом самом высоком положении при дальнейшей эксплуатации, так что он не мешает работе основного плунжера 4.

На фиг. 9-11, показан другой вариант исполнения изобретения. На фиг. 9 вновь представлена н. м. т. плунжеров. Плунжер 24 предварительного впрыска снова имеет первый буртик 45, ограниченный управляющими кромками 25 и 26, причем наклонная управляющая кромка 25 на этом первом буртике 45 и лежащая ниже наклонная управляющая кромка 23 на втором буртике 38 регулируют в зависимости от поворотного положения 24 начало и конец подачи плунжера 24 предварительного впрыска во взаимодействии с всасывающим и перепускным отверстием 17. Но здесь не предусмотрено никакой отдельной регулировочной рейки для проворота плунжера 24, а плунжер 24 сцеплен с основным плунжером 28, ограничивающим крутящий момент поворотным сцеплением 27, допускающим относительное осевое смещение двух плунжеров.

С целью такого соединения основной плунжер 28 на своем периметре имеет продольные канавки 29, по которым направляются язычки 30 поводка 31 так, что поводок 31 относительно основного плунжера 28 может аксиально смещаться. Пружины 5 опираются теперь на этот поводок 31. Плунжер 24 проходит через центральное отверстие 32 поводка 31 и имеет поперечный штифт 33, который входит в зацепление в (стопорные) пазы 34 поводка 31.

На фиг. 11 представлено одно из исполнений паза 34. В пазах 34 поперечный штифт 33 удерживается пружинами 5. Так как эти пазы имеют наклонные боковые поверхности 35, то поперечный штифт 33 при превышении заранее определенного крутящего момента может выйти из этих пазов. Это происходит при защемлении или заедании плунжера 24.

На фиг. 10 показано обозначенное позицией 24а положение плунжера 24 в самом высоком стационарно защемленном или стационарно заевшем положении. В осевом направлении плунжер 24 не мешает в своем стационарно защемленном положении 24а движению основного плунжера 28. Поводок 31 соединен для проворота с основным плунжером 28 так, что в стационарно защемленном положении (см. фиг. 10) еще имеет место относительное проворачивание между нижней тарелкой 36 пружины 5 и поводком 31. Поэтому между этой нижней тарелкой 36 и поводком 31 вставлен упорный подшипник 37.

Формула изобретения

1. Система впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащая основную и дополнительную форсунки с соплами, корпус с двумя соосными цилиндрическими каналами, соединительным каналом и всасывающей камерой, плунжер предварительного впрыска с последовательно сообщенными между собой глухим осевым каналом, сквозным радиальным клапаном и выемкой, выполненной на поверхности плунжера с образованием буртика и заплечика, плунжер основного впрыска выполнен с диаметром, большем, чем диаметр плунжера предварительного впрыска, и установлен с возможностью поворота и взаимодействия при помощи пружины, плунжеры выполнены с управляющими кромками для управления началом и концом впрыска и размещены в цилиндрических каналах с образованием соответственно полости предварительного впрыска и полости основного впрыска, причем полость предварительного впрыска и полость основного впрыска сообщены соответственно с дополнительной и основной форсунками и расположены с возможностью сообщения между собой через соединительный, глухой осевой, сквозной радиальный каналы и выемку, плунжер предварительного впрыска установлен с возможностью перекрытия управляющей кромкой соединительного канала, а управляющая кромка плунжера основного впрыска выполнена наклонной, отличающаяся тем, что канал с размещенным в нем плунжером предварительного впрыска выполнен переходящим в канал с размещенным в нем плунжером основного впрыска с образованием ступени, плунжеры расположены с возможностью взаимодействия своими торцевыми поверхностями.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что выемка на поверхности плунжера предварительного впрыска выполнена замкнутой по периметру с образованием кольцевой камеры.

3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в корпусе выполнен перепускной канал, плунжер предварительного впрыска выполнен с дополнительной замкнутой выемкой с дополнительным буртиком с образованием дополнительной кольцевой камеры, расположенной с возможностью сообщения с дополнительной форсункой через перепускной канал.

4. Система по пп. 1 3, отличающаяся тем, что плунжер предварительного впрыска выполнен с прямыми управляющими кромками и размещен с возможностью свободного поворота относительно плунжера основного впрыска.

5. Система по пп. 1 3, отличающаяся тем, что плунжер предварительного впрыска снабжен приводом вращательного перемещения в виде отдельной регулировочной рейки, причем одна из управляющих кромок расположена наклонно.

6. Система по пп. 1 3, отличающаяся тем, что плунжер предварительного впрыска выполнен с дополнительными управляющими кромками для управления началом и концом предварительного впрыска, причем одна из дополнительных управляющих кромок расположена наклонно, а кинематическая связь между плунжерами выполнена в виде механизма сцепления с ограниченным крутящим моментом.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что механизм сцепления плунжеров снабжен поводком с пазом, установленным на плунжере основного впрыска с возможностью осевого перемещения относительно последнего, поперечным штифтом, установленным в плунжере предварительного впрыска, дополнительной пружиной, опирающейся на поводок, причем поперечный штифт под действием дополнительной пружины, удерживающей плунжеры в контакте, входит с зацеплением в пазы поводка.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что плунжер основного впрыска выполнен с осевыми канавками по своему периметру, а поводок установлен с возможностью перемещения в осевых канавках.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что она снабжена упорным подшипником, а дополнительная пружина, удерживающая плунжеры в контакте между собой, опирается на поводок через упорный подшипник.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11