ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02M59/36 

Изобретение относится к области двигателестроения, преимущественно к многоплунжерным топливным насосам с клапанным дозированием для впрыска маловязкого топлива, и может быть использовано в топливных насосах с золотниковым дозированием.

Известны топливные насосы [1] которых орган управления дозированием топлива выполнен в виде рейки, осуществляющей одновременно управление всеми секциями насосов, что приводит к неравномерной топливоподаче из-за невозможности технологически обеспечить идентичность перемещений клапанов дозаторов во всех секциях, а регулировкой может быть обеспечена равномерность только для одного режима работы двигателя. Это приводит к увеличению эксплуатационного расхода топлива.

За прототип взят топливный насос для впрыска легкого топлива в цилиндры двигателя [2] который содержит плунжеры, втулки и подпружиненные всасывающие клапаны момент закрытия которых изменяется подвижным органом с косыми срезами для изменения дозирования количества подаваемого топлива, при этом впускные клапаны расположены внутри плунжеров, а передвижной орган выполнен в виде рейки, проходящей через пазы во втулках и плунжерах.

Регулировку равномерности топливоподачи между секциями в данном насосе производят лишь на одном выбранном режиме за счет изменения начального положения плунжеров посредством регулировочных болтов в толкателях. При смещении управляющего звена рейки величины перемещений клапанов-дозаторов зависят от точности выполнения рейки и величин зазоров в направляющих.

Недостаток прототипа невозможно обеспечить высокую равномерность топливоподачи на всех эксплуатационных режимах из-за наличия совместного управления всеми элементами дозирования посредством одной рейки, что позволяет достичь равномерность только на одном режиме, на прочих режимах из-за неизбежности технологических отклонений возникает неравномерность и тема большая, чем с меньшей точностью изготовлен топливный насос все это увеличивает эксплуатационный расход топлива и ухудшает экологические показатели работы двигателя. Задача изобретения повышение топливной экономичности путем равномерной подачи топлива на всех режимах работы двигателя.

В основу изобретения положена задача создать топливный насос для двигателя внутреннего сгорания, работающего на маловязком топливе, с клапанным дозированием цикловой подачи при обеспечении равномерности цикловой подачи по секциям насоса для всех эксплуатационных режимов работы двигателя.

Поставленная задача решается тем, что топливный насос двигателя внутреннего сгорания с устройством регулирования содержащий плунжеры, внутри которых расположены всасывающие клапаны-дозаторы орган управления дозированием топлива, проходящий через радиальные пазы в плунжерах, в котором согласно изобретению орган управления дозированием топлива выполнен в виде двуплечевого рычага и управляющего звена, причем последнее выполнено, например, в виде втулки с вырезом, взаимодействующей с двуплечим рычагом в своей средней части, одно плечо, которого проходит через радиальный паз плунжера и взаимодействует со стержнем клапана-дозатора, а другое через сферический шарнир на торце этого же рычага соединено с устройством для регулирования, а устройство для регулирования топливного насоса, содержащего плунжеры с расположенными в них клапанами-дозаторами, орган дозирования, выполненный в виде управляющего звена и двуплечего рычага, одно плечо которого имеет на торце сферический шарнир - согласно изобретению выполнено в виде цилиндрической опоры, размещенной в корпусе, с эксцентрично выполненным в ней гнездом для размещения сферического шарнира двуплечего рычага, при этом цилиндрическая опора установлена с возможностью поворота вокруг своей оси и смещения вдоль нее с последующим закреплением в любом из положений, причем ось опора пересекает ось плунжера.

Авторам неизвестны топливные насосы для двигателя внутреннего сгорания, работающие на маловязком топливе с клапанным дозированием цикловой подаче и с возможностью регулирования равномерности топливоподачи на всех эксплуатационных режимах, у которых:
орган управления дозированием топлива выполнен в виде двуплечего рычага и управляющего звена;
управляющее звено выполнено в виде втулки с вырезом, взаимодействующей в своей средней части с двуплечим рычагом;
одно плечо двуплечего рычага проходит через радиальный паз плунжера и взаимодействует со стержнем клапана-дозатора;
другое плечо через сферический шарнир на торце этого же рычага соединено с устройством для регулирования топливоподачи;
устройство доя регулирования топливоподачи выполнено в виде цилиндрической опоры, размещенной в корпусе:
ось опоры с эксцентрично выполненным в ней гнездом пересекает ось плунжера;
в гнезде размещен сферический шарнир, расположенный на торце плеча двуплечего рычаг;
цилиндрическая опора установлена с возможностью как поворота вокруг своей оси, так и смещения вдоль нее с последующим закреплением в любом из положений.

Функциональное назначение совокупности заявляемых признаков состоит в возможности изменения передаточного отношения между органом дозирования и клапаном-дозатором в каждой секции насоса, что позволяет обеспечить равномерность работы топливного насоса на всех режимах работы двигателей.

Преимущество заявляемого топливного насоса с устройством для его регулирования состоит в снижении требований к точности изготовления и стоимости насоса при обеспечении высокой равномерности топливоподачи на всех режимах работы двигателя. А также, при сохранении существующей технологии изготовления, позволяет повысить равномерность топливоподачи и снизить эксплуатационный расход топлива.

На фиг. 1 показана схема топливного насоса с органами дозирования и регулирования; на фиг. 2 управляющее звено органа дозирования; на фиг. 3 - плунжер в сборе с клапаном-дозатором.

Топливный насос включает плунжер 1 (на фиг. 1 показана одна секция), внутри которых расположены всасывающие клапаны-дозаторы 2, орган управления дозированием топлива, выполненный в виде двуплечего рычага 3, взаимодействующего в своей средней части с управляющим звеном 4, последнее выполнено, например, в виде поворотной втулки с вырезом 5 для взаимодействия с двуплечим рычагом 3. Одно плечо 6 рычага 3 проходит через радиальный паз 7 во внутреннюю полость плунжера 1 и взаимодействует с торцом стержня 8 клапана-дозатора 2, а другое плечо 9 имеет сферический шарнир 10, соединенный с цилиндрической опорой 11 через эксцентрично выполненное в ней гнездо 12, причем ось 13 опоры 11 пересекает ось 14 плунжера 1. Вырезы 5 в управляющем звене 4 образует окно (см. фиг. 2), через которое проходит плунжер 1 с зазором для обеспечения возможности поворота управляющего звена 4. Для изменения соотношения плеч двуплечего рычага 3 в корпусе 15 опоры 11 установлен ограничитель 16, к которому опора 11 прижимается при затяжке контргайки 17, чем обеспечивается фиксация опоры 11, последняя установление с возможностью поворота вокруг своей оси 13 и смещение вдоль нее для обеспечения регулировки.

Позиция "а" обозначена эластичное манжетное уплотнение плунжера 1, для подачи маловязкого топлива.

Топливный насос работает следующим образом.

При всасывающем ходе плунжер 1 под действием возвратной пружины перемещается вниз, при этом клапан-дозатор 2, нагруженный пружиной перемещается вместе с плунжером 1. В результате чего в нагнетательной полости возникает разрежение. В момент, когда стержень 8 клапана-дозатора 2 входит в контакт с плечом 6 двуплечего рычага 3 происходит его остановка при продолжающемся перемещении вниз плунжера 1. В результате, клапан-дозатор 2 открывает доступ топливу из полости низкого давления, в которой размещено управляющее звено 4, в нагнетательную полость. После остановки плунжера 1 в нижнем положении, начинается его нагнетательный ход. Плунжер 1 движется вверх, однако, нагнетание не начинается до тех пор, пока плунжер 1 не войдет в контакт с клапаном-дозатором 2. Всю эту начальную часть нагнетательного кода плунжера 1 будет сопровождать обратная перетечка части топлива из нагнетательной полости через еще не закрытый клапан-дозатор 2 в полость низкого давления. После закрытия клапана-дозатора 2, он начинает перемещаться совместно с плунжером 1 происходит сжатие топлива в нагнетательной полости, сопровождаемые резким увеличением давления. Это приводит к вытеканию топлива в топливопровод и впрыску топлива. Впрыск прекращается при остановке плунжера 1 в его верхнем положении. Затем процесс повторяется.

Уменьшение или увеличение подачи топлива осуществляется подъемом или опусканием клапана-дозатора 2 с помощью управляющего звена 4 через двуплечий рычаг 3. При воздействии выреза 5 втулки 4 не двуплечий рычаг 3, последний поворачивается относительно центра сферического шарнира 10, при этом происходит перемещение клапана-дозатора 2 за счет воздействия на него плеча 6 двуплечего рычага 3. Величина перемещения клапана-дозатора 2 зависит от величины передаточного отношения двуплечего рычага 3, определяемого отношением длин его плеч 6 и 9.

Для равномерной подачи топлива всеми секциями насоса необходимо обеспечить в них одинаковое перемещение клапанов-дозаторов 2, что достигается регулировкой передаточных отношений двуплечих рычагов 3 в каждой секции.

Предварительно в каждой секции подбирает такие передаточные отношения двуплечих рычагов 3, при которых при перемещении управляющего звена 4 во всех секциях насоса происходит изменение цикловой подачи на одну и ту же величину. Для этого необходимо в той секции, где это изменение, например, меньше, чем в остальных увеличить передаточное отношение, что приводит к увеличению смещения клапана-дозатора 2 в сторону увеличения подачи и наоборот. Изменение передаточного отношения двуплечего рычага 3 происходит перемещением цилиндрической опоры 11 вдоль оси 13,а что приводит к изменению длины плеча 9 двуплечего рычага 3 поскольку последний сопряжен с цилиндрической опорой 11 посредством сферического шарнира 10, размещенного в гнезде 12 цилиндрической опоры 11. При этом длина второго плеча 6 двуплечего рычага 3 остается без изменений, так как она определяется расстоянием от выреза 5 до оси 14. Закрепление положения цилиндрической опоры 11 осуществляется ограничителем 16 с помощью контргайки 17.

Для установки во всех секциях равных величин максимальной подачи фиксирует положение управляющего звена 4 и смещает сферические шарниры 10 в направлении, перпендикулярном оси 13, что приводит к повороту двуплечего рычага 3 вокруг вырезов 5 в управляющем звене 4 и перемещению клапанов-дозаторов 2, определяющему величины цикловых подач. Для указанного смещения сферических шарниров 10 производит их поворот вокруг осей 13 цилиндрических опор 11.

Достижение высокой равномерности при максимальной цикловой подаче обеспечивает одновременно высокую равномерность на всех частичных подачах за счет предварительной установки во всех секциях необходимых передаточных отношений двуплечих рычагов 3.

Обеспечение высокой равномерности топливоподачи на всех эксплуатационных режимах обеспечивает повышение экономичности и экологических показателей работы двигателя.

Использование: двигателестроение, преимущественно многоплунжерные топливные насосы. Сущность изобретения: орган управления дозированием топлива выполнен в виде двуплечего рычага и управляющего звена. Управляющее звено выполнено в виде поворотной втулки с вырезом, взаимодействующей с двуплечим рычагом в своей средней части. Плечо рычага проходит через радиальный паз во внутреннюю полость плунжера и взаимодействует с торцом стержня клапана дозатора. Плечо имеет сферический шарнир, соединенный с цилиндрической опорой через эксцентрично выполненное с ней гнездо. 2 с.п., ф-лы, 3 ил.

1. Топливный насос для двигателя внутреннего сгорания, содержащий плунжеры, внутри которых расположены всасывающие клапаны-дозаторы, орган управления дозированием топлива, проходящий через радиальные пазы в плунжерах, отличающийся тем, что орган управления дозированием топлива выполнен в виде двуплечего рычага и управляющего звена, причем последнее выполнено, например, в виде втулки с вырезом, взаимодействующей с двуплечим рычагом в своей средней части, одно плечо которого проходит через радиальный паз плунжера и взаимодействует со стержнем клапана-дозатора, а другое через сферический шарнир на торце этого же рычага соединено с устройством для регулирования. 2. Устройство для регулирования топливного насоса, содержащего плунжеры с расположенными в них клапанами-дозаторами, орган дозирования, выполненный в виде управляющего звена и двуплечего рычага, одно плечо которого имеет на торце сферический шарнир, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде цилиндрической опоры, размещенной в корпусе, с эксцентрично выполненным в ней гнездом для размещения сферического шарнира двуплечего рычага, при этом цилиндрическая опора установлена с возможностью поворота вокруг своей оси и смещения вдоль нее с последующим закреплением в любом из положений, причем ось опоры пересекает ось плунжера.