Топливный насос высокого давления

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам питания дизелей. Данное изобретение позволяет снизить шум, повысить долговечность и надежность конструкции. Топливный насос высокого давления, в частности топливный насос высокого давления распределительного типа для двигателей внутреннего сгорания, содержит корпус, приводной вал, топливоподкачивающий насос, один распределительный плунжер, входящий в цилиндр высокого давления, и втулку управления. Привод распределительного плунжера воздействует на противоположный торец плунжера и приводит его в возвратно-поступательное и вращательное движение вдоль его оси. Привод распределительного плунжера выполнен в виде ползуна, состоящего из цилиндрической части, цилиндра предварительной подкачки и распределительного плунжера. На внешней стороне цилиндрической части ползуна выполнена замкнутая канавка, взаимодействующая с опорами, закрепленными в корпусе. Распределительный плунжер имеет осевой канал, который сообщает цилиндр предварительной подкачки с цилиндром высокого давления. Ползун кинематически связан с приводным валом посредством тел качения, а корпус насоса разделен на две части. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к топливным насосам высокого давления распределительного типа, и может быть использован, например, в двигателестроении.

Известен топливный насос высокого давления распределительного типа (VE) из патента RU 2156881 С2, содержащий корпус, приводной вал, один распределительный плунжер, перемещаемый возвратно-поступательно и совершающий одновременно вращательные движения, упирающийся торцом в цилиндр высокого давления насоса, приводной механизм, воздействующий на противоположный торец плунжера и приводящий этот плунжер в возвратно-поступательное и вращательное движение вдоль его оси.

Недостатками аналога являются большие габариты, сложность конструкции и повышенный уровень шума, связанный с наличием в приводном механизме деталей, передающих ударные нагрузки на плунжер.

Прототипом заявляемого изобретения является топливный насос высокого давления распределительного типа, известный из литературы: Афонин С.В. Впрыск дизельных двигателей. Легковые и грузовые автомобили, судовые установки, яхты, стационарные установки. "ПОНЧиК", 1998, 106 с., содержащий корпус, в корпусе установлен вал, который приводится во вращение через специальный узел привода. На валу закреплены лопастной топливоподающий насос и кулачковый диск. Ведущий вал вращает кулачковый диск и плунжер, с которым он кинематически соединен. Выступы на кулачковом диске обеспечивают поступательное перемещение плунжера и его вращение (распределение и подачу топлива). На плунжере размещена регулирующая втулка.

Топливный насос высокого давления - прототип работает следующим образом. Вал привода распределительного насоса движется в подшипниках в корпусе насоса и приводит в движение лопастной топливоподающий насос. Лопастной насос расположен вокруг приводного вала топливного насоса высокого давления. Его рабочий диск концентричен с валом, соединен с ним шпонкой и вращается внутри эксцентричного кольца, укрепленного в корпусе насоса. Топливоподающий насос всасывает топливо из топливного бака. Топливо проходит через канал поступления и выемку в форме почки в корпусе насоса и заполняет пространство, образуемое рабочим диском, лопастью и внутренней стороной эксцентричного кольца. Вращательное движение приводит к тому, что топливо между соседними лопастями нагнетается в верхнюю (выходную) выемку и через канал во внутреннюю часть топливного насоса высокого давления. Вращательные движения приводного вала передаются к плунжеру распределителя через соединительный узел - кулачковый диск. Кулачковый диск прижимается к роликам роликового кольца с помощью пружин, и когда он вращается, выступы кулачков, набегая на ролики, преобразуют чисто вращательное движение приводного вала во вращательно-поступательное движение кулачкового диска. Распределительный плунжер удерживается в кулачковом диске с помощью цилиндрического соединения и закреплен штифтом. Обратный ход распределительного плунжера обеспечивается возвратными пружинами плунжера. Таким образом топливо после топливоподающего насоса поступает через открытый входной канал в цилиндр высокого давления. Вращательное движение плунжера закрывает входной канал и открывает паз распределителя с выходным каналом. При дальнейшем ходе плунжера топливо сжимается в цилиндре высокого давления и через выходной канал попадает к форсункам. Насос продолжает подачу топлива во время рабочего хода до тех пор, пока выпускное отверстие плунжера остается закрытым, и прекращает подачу топлива, как только выпускное отверстие выходит за край регулирующей втулки.

Недостатками прототипа являются большие габариты. Это объясняется тем, что функции подкачивания и создания рабочего давления обеспечиваются разными насосами, при этом габариты топливоподкачивающего и нагнетательного насоса суммируются. К тому же это усложняет конструкцию.

Прототип имеет повышенный уровень шума, это обусловлено применением кулачкового диска, который передает ударные нагрузки на плунжер, к тому же это снижает надежность конструкции.

Помимо этого изготовление кулачкового диска является сложной дорогостоящей операцией.

Кроме того, так как механизм привода во время работы омывается топливом, имеющим низкие смазывающие свойства, продукты износа попадают по топливопроводам высокого давления к форсункам, это снижает долговечность и надежность топливной аппаратуры в целом.

Технической задачей заявляемого топливного насоса высокого давления является устранение ударных нагрузок на привод распределительного плунжера, снижение шума, повышение долговечности и надежности конструкции за счет замены привода распределительного плунжера, снижение габаритов топливного насоса высокого давления путем совмещения в одной детали топливоподкачивающего и нагнетательного распределительного насоса.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом топливном насосе высокого давления, содержащем корпус, приводной вал, топливоподкачивающий насос, один распределительный плунжер, входящий в цилиндр высокого давления, привод распределительного плунжера, воздействующий на противоположный торец плунжера и приводящий его в возвратно-поступательное и вращательное движение вдоль его оси, в отличие от прототипа привод распределительного плунжера выполнен в виде ползуна, состоящего из цилиндрической части, цилиндра предварительной подкачки и распределительного плунжера, на внешней стороне цилиндрической части ползуна выполнена замкнутая канавка, взаимодействующая с опорами, закрепленными в корпусе, распределительный плунжер имеет осевой канал, который сообщает цилиндр предварительной подкачки с цилиндром высокого давления, ползун кинематически связан с приводным валом посредством тел качения, а корпус насоса разделен на две части. Форма замкнутой канавки на внешней стороне цилиндрической части ползуна зависит от числа цилиндров двигателя и требуемой функции подачи топлива.

Это позволяет устранить ударные нагрузки на привод распределительного плунжера и создает возможное объединение в одной детали одновременно топливоподкачивающего и нагнетательного распределительного насоса, что уменьшает габариты топливного насоса высокого давления, упрощает конструкцию, снижает шум и материалоемкость конструкции в целом.

На фигуре 1 схематично представлен вариант выполнения заявляемого топливного насоса высокого давления. На фигуре 2 - вид ползуна с замкнутой канавкой.

Заявляемый топливный насос высокого давления содержит корпус 1, в котором установлен вал 2. Корпус 1 разделен на две части, первая - картер 3, вторая - топливная камера 4. В топливной камере 4 находится канал подачи топлива 5. Вал 2 кинематически связан с ползуном I посредством шариков 6. Ползун I состоит из цилиндра предварительной подкачки 7, распределительного плунжера 8 и цилиндрической части ползуна 9. На внешней стороне цилиндрической части 9 выполнена замкнутая канавка 10, в которой расположены опоры 11. Подкачивающий цилиндр 7 сообщается с топливной камерой 4 через всасывающий клапан 12 и перепускной клапан 13. Распределительный плунжер 8 имеет осевой канал 14, который сообщает цилиндр предварительной подкачки 7 через нагнетательный клапан 15 с цилиндром высокого давления 16. В плунжере 8 также выполнены распределительный канал 17 и поперечный канал 18. Распределительный канал 17 во время движения плунжера 8 соединяется с линиями впрыска 19, число которых соответствует числу цилиндров двигателя. На плунжере 8 установлена втулка управления 20 с рычагом 21.

Заявляемый топливный насос высокого давления работает следующим образом. При вращении вала 2 ползун I за счет шариков 6 начинает вращательное движение. При этом за счет набегания берегов канавки на неподвижно закрепленные опоры 11 ползун I начинает поступательное движение вдоль оси вала 2. Когда ползун I перемещается в крайнее правое положение, создается разряжение в подкачивающем цилиндре 7 ползуна I, всасывающий клапан 12 открывается, и топливо засасывается в подкачивающий цилиндр 7. Далее ползун I перемещается в крайнее левое положение, происходит набеганее ползуна I на шип вала 2, который выполняет функцию поршня для подкачивающего цилиндра 7, происходит возрастание давления, нагнетательный клапан 15 открывается, и топливо под давлением попадает через осевой канал 14 в цилиндр высокого давления 16. При обратном перемещении ползуна I в крайнее правое положение нагнетательный клапан 15 закрывается, в цилиндре высокого давления 16 создается рабочее давление, и топливо по распределительному каналу 17 подается в линии впрыска 19. При рабочем ходе всасывающий клапан 12 открывается, и топливо засасывается в подкачивающий цилиндр 7, т.е. цикл повторяется. Благодаря тому что ползун осуществляет одновременно функции топливоподкачивающего и нагнетательного распределительного насоса, отсутствует холостой ход деталей механизма. Помимо этого надо отметить, что из-за совмещения функций двух насосов в одной детали значительно уменьшаются габариты топливного насоса высокого давления, конструкция получается компактной, менее материалоемкой и более простой. Производство ползуна заявляемого изобретения более технологично по сравнению с кулачковым диском прототипа. Более того, заявляемый топливный насос высокого давления не содержит упругих элементов конструкции, вызывающих ударные нагрузки, что делает его бесшумным. Кроме того, ползун может работать как при заполненном маслом картере, так и на консистентной смазке, отсутствие попадания продуктов износа механизма в топливную камеру увеличивает долговечность и надежность конструкции.

Таким образом, за счет введения новой совокупности существенных признаков можно решить поставленную техническую задачу, вытекающую из современного уровня техники.

Заявляемое изобретение является новым, так как авторам оно неизвестно из отечественных и зарубежных общедоступных источников информации.

По мнению авторов заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно явным образом не следует из источников общедоступной информации, характеризующих уровень техники данной отрасли.

Формула изобретения

1. Топливный насос высокого давления, в частности, топливный насос высокого давления распределительного типа, для двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус, приводной вал, топливоподкачивающий насос, один распределительный плунжер, входящий в цилиндр высокого давления, привод распределительного плунжера, воздействующий на противоположный торец плунжера и приводящий его в возвратно-поступательное и вращательное движение вдоль его оси и втулку управления, отличающийся тем, что привод распределительного плунжера выполнен в виде ползуна, состоящего из цилиндрической части, цилиндра предварительной подкачки и распределительного плунжера, на внешней стороне цилиндрической части ползуна выполнена замкнутая канавка, взаимодействующая с опорами, закрепленными в корпусе, распределительный плунжер имеет осевой канал, который сообщает цилиндр предварительной подкачки с цилиндром высокого давления, ползун кинематически связан с приводным валом посредством тел качения, а корпус насоса разделен на две части.

2. Топливный насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что форма замкнутой канавки на внешней стороне цилиндрической части ползуна зависит от числа цилиндров двигателя и требуемой функции подачи топлива.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2