ТОПЛИВНЫЙ НАСОС Российский патент 1994 года по МПК F02M59/30 

Изобретение относится к области энергетики, конкретнее к топливным насосам высокого давления, предназначенным для впрыска топлива в камере сгорания ДВС, может быть использовано также в насосах-форсунках и в других плунжерных насосах с регулируемой цикловой подачей.

Известен топливный насос высокого давления, содержащий корпус с втулкой, плунжер, расположенный во втулке с возможностью возвратно-поступательного перемещения, толкатель, сопряженный с плунжером, кулачок с приводом вращения и устройство регулирования производительности, выполненное в виде качающегося рычага с исполнительным элементом, связанным с регулятором, причем средняя часть качающегося рычага через промежуточный дополнительный рычаг с подвижной опорой кинематически связана с толкателем, один конец его шарнирно соединен с другой подвижной опорой в виде поворотно закрепленного в корпусе рычага, являющегося исполнительным элементом, другой конец сопряжен с кулачком.

Известное устройство обеспечивает регулирование производительности путем изменения хода плунжера и цикловой подачи топлива повороте основного и дополнительного поворотных рычагов с подвижными опорами и поперечном относительно оси толкателя перемещении двух качающихся рычагов вследствие изменения соотношения плеч последних.

Указанному прототипу изобретения присущи следующие недостатки: сложность конструкции двух рычажных механизмов с элементами сложной конфигурации, значительные габариты и масса, большое число трущихся сопряжений, следовательно, повышенные потери на трение, износ, малый ресурс, потребность в совершенной системе смазки. Кроме того, перемещение качающегося рычага вызывает, кроме изменения цикловой подачи, другой нежелательный эффект - изменение угла опережения впрыска топлива, т. к. скоростные и нагрузочные характеристики нельзя регулировать независимо.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т. е. повышение надежности путем снижения потерь на трение, упрощения конструкции, улучшения массогабаритных характеристик, регулирования подачи не зависимо от регулирования угла опережения впрыска.

Поставленная цель достигается шарнирным соединением качающегося рычага с толкателем, исполнением на его концах контактного ролика и контактной поверхности в виде дуги окружности, сопряженной с упором поворотного рычага, установленного на оси в корпусе и соединенного с качающимся рычагом посредством упругого элемента (пружины).

На чертеже изображен насос в осевом разрезе.

Насос содержит корпус 1, в котором установлены нагнетательный клапан 2 с пружиной 3 и направляющей втулкой 4, наполнительный клапан 5, плунжер 6 с возвратной пружиной 7, толкатель 9, уплотнительная Г-образная манжета 10 из фторопласта, ось 11, на которой с возможностью поворота установлен рычаг 12 с пружиной 13 и тягой 14, соединенной с регулятором цикловой подачи. Толкатель посредством оси 15 шарнирно соединен с рычагом 16, на конце которого на оси 17 установлен ролик 18, сопряженный с кулачком 19, кинематически связанным с силовым валом ДВС. Второй конец рычага 16 имеет выполненную по дуге окружности радиусом R из центра оси 11 опорную поверхность, опертую на упор 20 рычага 12. Упор может быть выполнен в виде выступа или штифта, неподвижно соединенного или выполненного за одно целое с рычагом, однако более работоспособным и надежным является исполнение упора 20 в виде цилиндрического ролика или шарика, расположенного в выемке вкладыша 21, дно которой имеет вогнутую опорную поверхность. Радиус вогнутой поверхности определяется путем геометрического построения радиуса R при крайних положениях рычага 16, при этом опорная вогнутая поверхность выполняется перпендикулярной радиусу в обоих положениях. Относительно боковых поверхностей выемки (паза, углубления) - упор 20 расположен с зазором, обеспечивающим свободное перекатывание ролика при колебаниях рычага 16. На конце плунжера, сопряженном с толкателем, выполнена опорная сферическая поверхность. Коpпус насоса имеет фланец с крепежными отверстиями 22.

При вращении кулачка 19 ролик 18, поджатый к рабочей поверхности кулачка пружинами 13 и 7, катится по ней и сообщает рычагу 16, опертому вторым концом на упор 20, колебательное движение, которое через ось 15 передается толкателю 9 и плунжеру 6. Возвратно-поступательное движение плунжера обеспечивает наполнение рабочей полости насоса через клапан 5 и последующее нагнетание топлива через клапан 2 и топливные форсунки. При необходимости уменьшения мощности двигателя рычаг 12 тягой 14 поворачивается в положение в, при этом сокращается плечо (расстояние между упором 20 и осью 15) рычага 16 и рабочий ход толкателя и плунжера, соответственно уменьшается цикловая подача топлива. При колебаниях рычага 16 происходит его перекатывание по упору 20 в пределах 1. . . 3 мм. Пружина 13 обеспечивает гарантированное поджатие ролика к кулачку при повороте рычага 12 в положение в, когда момент, создаваемый на рычаге 16 пружиной 7, уменьшается в несколько раз и может быть недостаточным для поджатия ролика, кроме того, пружина 13 создает противодействие тяге 14 и устраняет люфты в сопряжениях.

Технико-экономическая эффективность изобретения обусловлена следующими факторами.

Исполнение упора перемещаемым вдоль плеча рычага 16 обеспечивает регулирование цикловой подачи топлива без разрыва механических связей в сопряженных звеньях механизма, следствием чего является устранение ударных динамических нагрузок в приводе насоса, повышение КПД ресурса и надежности.

Взаимодействие плунжера с соосно движущимся толкателем, контактирующим с плунжером по сферическому торцу на его оси, обеспечивает полную разгрузку плунжера от радиальных нагрузок, снижение трения, износа, утечек топлива, повышение КПД.

Разгрузка рычага на роликовую опору также снижает механические потери и износ, повышает КПД и надежность.

Уплотнительная манжета 10 обеспечивает дополнительное увеличение герметичности плунжерной пары и повышение объемного КПД.

Устройство характеризуется простотой конструкции, малыми габаритами и массой.

(56) Патент Германии N 522434, кл. 46 С² 105, опублик. 1931.

Использование: в двигателестроении, а именно в топливных системах двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: топливный насос высокого давления имеет корпус 1 с втулкой 4, плунжер 6, толкатель 9, кулачок 19 с приводом вращения и устройство регулирования производительности в виде шарнирно соединенного в средней части с толкателем 9 качающегося рычага 16, один конец которого снабжен контактным роликом 18 и пружиной 13, постоянно прижимающей его к кулачку 19. Другой конец рычага 16 имеет контактную поверхность, выполненную по дуге окружности R и сопряженную с упором 21, размещенным на поворотном рычаге 12, ось 11 поворота которого размещена на корпусе 1, а свободный конец связан с устройством регулирования через тягу 14. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ТОПЛИВНЫЙ НАСОС высокого давления для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с втулкой, плунжер, расположенный во втулке с возможностью возвратно-поступательного перемещения, толкатель, сопряженный с плунжером, кулачок с приводом вращения и устройство регулирования производительности, выполненное в виде качающегося рычага с исполнительным элементом, связанным с регулятором, причем средняя часть качающегося рычага сопряжена с толкателем, один его конец является опорным, другой - сопряжен с кулачком, а исполнительный элемент выполнен в виде подвижной опоры, сопряженной с опорным концом качающегося рычага, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, сопряжение качающегося рычага с толкателем выполнено в виде шарнира, конец качающегося рычага, сопряженный с кулачком, снабжен контактным роликом и пружиной, прижимающей последний постоянно к кулачку, причем опорный конец качающегося рычага имеет контактную поверхность, выполненную по дуге окружности, а подвижная опора выполнена в виде поворотного рычага с упором, ось поворота рычага размещена на корпусе, а упор сопряжен с контактной поверхностью качающегося рычага. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что упор поворотного рычага выполнен в виде тела качения, установленного с зазором в выемке рычага, имеющей вогнутую поверхность.