ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02M59/32 F02M57/02 F02M39/00 

Изобретение относится к топливной аппаратуре, используемой в дизелях для подачи топлива, а более конкретно к многоплунжерным топливным насосам высокого давления, и может быть использовано преимущественно для двигателей внутреннего сгорания с разделенным термодинамическим циклом с воспламенением топлива от сжатия воздуха и работающих в условиях высокой частоты вращения.

Известны многоплунжерные топливные насосы высокого давления, дозирование топлива у которых обеспечивается с помощью плунжера золотника. В этом случае во втулке плунжера имеются наполнительные и отсечные каналы, а на теле плунжера выполняется фасонная выточка, связанная с камерой плунжера пазом. Подача топлива изменяется поворотом плунжера относительно неподвижной втулки. Такие насосы серийно изготавливаются отечественной промышленностью, например Ярославским заводом топливной аппаратуры для дизелей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238.

Известен насос высокого давления, содержащий секции по числу цилиндров двигателя. Каждая секция выполнена в виде двух плунжерных пар с соответствующими нагнетательными полостями, общий запорный орган и кулачковый привод. При этом нагнетательные полости обеих плунжерных пар сообщены между собой через перепускной канал [1]
Известный насос (прототип) и другие аналоги обладают следующими недостатками:
дросселирование топлива в отсечном и впускном каналах ухудшающее характеристику впрыска;
потеря хода плунжера, необходимого для впуска и отсечки топлива и связанной с этим необходимостью увеличения полного хода плунжера. Это в свою очередь увеличивает скорость плунжера и, как следствие, усиливает влияние дросселирования и сжимаемости топлива на характеристику впрыска.

Задачей изобретения является устранение отмеченных недостатков и улучшение характеристики насоса. Для этого должен быть исключен обратный переток топлива в процессе его сжатия из нагнетательной полости первой плунжерной пары, связанной непосредственно с топливопроводом, через перепускной канал в нагнетательную полость второй плунжерной пары, в результате чего исключается дросселирование топлива в канале. Кроме того, задачей изобретения является поддержание постоянным давление впрыска, обеспечивающее улучшение характеристики впрыска.

Задача решается тем, что в перепускном канале известного насоса (прототипа) установлен клапан. Запорный клапан выполнен в виде подпружиненного золотника с каналами, штуцера и регулировочного колпачка. При этом нагнетательная полость первой плунжерной пары расположена с возможностью сообщения с каналом штуцера через каналы в золотнике, а кулачковый привод выполнен в виде двух кулачковых валов, кинематически связанных с соответствующими плунжерами и смещенных относительно друг друга по фазе.

Возможен вариант клапана в виде подпружиненной иглы.

На фиг. 1 изображен общий вид одной секции насоса; на фиг.2 разрез F-F; на фиг.3 узел I на фиг.1.

Топливный насос содержит корпус 1, две плунжерные пары (плунжер-втулка) дозирующую и нагнетательную, перепускной игольчатый клапан и нагнетательный клапан аккумулятор.

Дозирующая плунжерная пара (на чертежах втулка условно не показана) содержит плунжер 2, впускной канал 3, связанный с подкачивающим насосом, отсечной канал с фасонной выточкой 4, перепускное отверстие 5, регулирующую рейку 6, надплунжерную полость (плунжерная камера) 7.

Нагнетательная плунжерная пара содержит плунжер 8 и плунжерную камеру 9.

Дозирующая плунжерная камера соединяется с нагнетательной плунжерной камерой с помощью перепускного 10 и топливоподающего 11 каналов. Перепускной игольчатый клапан состоит из иглы 12, пружины 13 и регулировочного винта 14.

Нагнетательный клапан аккумулятор содержит золотник 15 с каналом 16, пружину 17, штуцер 18, колпачок 19 для регулирования усилия пружины. Для слива топлива, скапливающегося в результате утечек через неплотности, служит канал 20.

Насос работает следующим образом.

Дозирование топлива в дозирующей плунжерной паре осуществляется традиционным способом, т.е. путем отсечки плунжером-золотником 2 отмеренной дозы топлива. Перемещение иглы 12 и открытие перепускного клапана начинаются под действием давления топлива в камере 7 на дифференциональную площадку иглы, преодолевая усилие предварительной затяжки пружины. При этом происходит впрыск топлива в плунжерную камеру 9 нагнетательной плунжерной пары. Топливо из камеры 7 в объем перепускного клапана поступает через перепускной канал 10, а из этого объема в камеру 9 через топливоподающий канал 11. При этом верхняя плоскость плунжера 8 при его положении в в.м.т. должна находиться на уровне топливоподающего канала 11. В этот же момент должен начинаться впрыск топлива в камеру 9. Это обеспечивается необходимым сдвигом по фазе кулачковых валов обеих плунжеров. В этом случае период впрыска может продолжаться до н.м.т. плунжера 8, т.е. в течение примерно 120^o угла поворота кулачкового вала. Таким образом, качество работы плунжерной пары 2 определяется только точностью дозирования и не зависит от других параметров давления впрыска, продолжительности впрыска и т.д. При движении плунжера 8 к в.м.т. начинается сжатие топлива в плунжерной камере 9. При этом часть топлива в камере в объеме расположенного выше канала 11 остается от предыдущего цикла.

При повышении давления в камере 9 до значения, преодолевающего результирующую силу, действующую на золотник 15 нагнетательного клапана, последний поднимается и в образовавшийся зазор между золотником и седлом поступает топливо (в процессе его расширения и продолжающегося нагнетания). Одновременно открываются каналы 16 и начинается движение волны давления к топливной форсунке. Результирующая сила равна силе от пружины 17 плюс сила от действия остаточного давления топлива в штуцере 18 на открытые площадки золотника. При подъеме золотника площадь последнего (со стороны седла) увеличивается и, следовательно, увеличивается сила, действующая на золотник, преодолевая силы от остаточного давления. В результате этого золотник продолжает подниматься до упора, преодолевая усилие пружины, и одновременно продолжается движение топлива по каналам 16. По мере приближения плунжера к в.м.т. скорость его и объемная подача уменьшается, но давление в надплунжерной полости поддерживается постоянным за счет усилия пружины 17. Это происходит за счет того, что по мере уменьшения давления золотник начнет опускаться на седло, выдавливая топливо в каналы 16, а затем перекрывая эти каналы. Далее циклы повторяются. С целью исключения должного открытия перепускного клапана при максимальном давлении в камере 9 должно быть обеспечено необходимое соотношение между площадью нижнего торца иглы 12 и площадью дифференциальной площадки этой иглы, а также необходимое соотношение между усилиями пружин перепускного клапана и топливной форсунки.

Использование: двигателестроение, в частности топливная аппаратура двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: в перепускном канале топливного насоса высокого давления установлен клапан. Нагнетательная полость первой плунжерной пары расположена с возможностью сообщения с каналом штуцера через каналы в золотнике, а кулачковый привод выполнен в виде двух кулачковых валов, кинематически связанных с соответствующими плунжерами и смещенных относительно друг друга по фазе. Возможен вариант клапана в виде подпружиненной иглы. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Топливный насос высокого давления, содержащий секции по числу цилиндров двигателя, каждая из секций выполнена в виде двух плунжерных пар с соответствующими нагнетательными полостями, запорным органом и кулачковым приводом, причем нагнетательные полости сообщены между собой через перепускной канал, отличающийся тем, что он снабжен клапаном, размещенным в перепускном канале, запорный орган выполнен в виде подпружиненного золотника с каналами, штуцера и регулировочного колпачка, причем нагнетательная полость первой плунжерной пары расположена с возможностью сообщения с каналом штуцера через каналы в золотнике, а кулачковый привод выполнен в виде двух кулачковых валов, кинематически связанных с соответствующими плунжерами и смещенных друг относительно друга по фазе. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде подпружиненной иглы.