КУЛАЧКОВЫЙ ПРИВОД ТОПЛИВНОГО НАСОСА Российский патент 1997 года по МПК F02M39/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системе топливоподачи двигателей внутреннего сгорания.

Известны кулачковые приводы, имеющие дополнительный криволинейный рабочий участок [1] [2, стр. 127] однако отсутствие в них введенного нами выпуклого участка не позволяет повысить экономичность двигателя за счет сокращения периода протекания топлива, а также варьировать максимальными уровнями контактных напряжений и отрицательных ускорений на рабочих участках профиля кулачка.

Прототипом предлагаемого кулачкового привода топливного насоса является кулачковый механизм [2 стр. 127]
На фиг. 1 показан кулачковый привод с предложенным вариантом профиля кулачка; на фиг. 2 графики скоростей плунжера топливного насоса с предложенным вариантом профиля кулачка и прототипа.

Привод содержит ролик 1, взаимодействующий с толкателем 2 топливного насоса, и кулачок 3, выполненный за одно целое с распределительным валом 4.

Кулачок 3 содержит вогнутый участок АВ, выпуклый участок ВС основного нагнетания и дополнительный выпуклый участок СD, смежный концу участка основного нагнетания.

Приняты следующие обозначения (фиг. 1):
АВ вогнутый участок профиля кулачка;
ВС выпуклый участок основного нагнетания;
CD дополнительный выпуклый участок;
DЕ переходный участок от дополнительного участка к участку полного подъема ролика толкателя;
О центр вращения кулачка;
R₁ радиус выпуклого участка основного нагнетания;
R₂ радиус дополнительного выпуклого участка профиля кулачка;
Φ угол поворота распределительного вала.

Сплошными линиями ABCDE (фиг. 2) изображен график скорости плунжера топливного насоса с предложенным вариантом профиля кулачка, а пунктирными линиями A'B'C'D', с профилем кулачка прототипа; v_г.н. и Φ_г.к. начало и конец геометрической подачи; Φ_н.в. и Φ_к.в. начало и конец действительного впрыска; Φ_нзп начало закрытия иглы форсунки.

Преимущество кулачкового привода топливного насоса с предложенным вариантом профиля кулачка, по сравнению с прототипом, заключается в следующем.

1. В предложенном варианте с точки зрения эффективности процесса активного впрыска топлива , последний происходит либо при возрастающей (участок ВС, фиг. 2), либо при постоянной (участок ВС) скорости плунжера, вместо уменьшающейся (участок B'C') скорости, как у прототипа.

2. Повышение средней скорости плунжера за счет введения дополнительного выпуклого участка CD профиля кулачка, позволяет также активизировать впрыск топлива за период фазы (Φ_г.н. - Φ_нзп.), имеющей место за счет разгрузки нагнетательной системы от давления отсечки в насосе до давления закрытия иглы форсунки и, тем самым, ускорить ее разгрузку и сократить период подтекания топлива (Φ_г.н. - Φ_к.в.).

3. Введение дополнительного участка CD профиля кулачка между участком ВС основного нагнетания и переходным участком DЕ, имеющим большую кривизну, позволяет в значительных пределах варьировать величиной радиуса R₁ в зависимости от заданного уровня давления впрыска и приемлемых максимальных уровней контактных напряжений и отрицательных ускорений на рабочих участках профиля кулачка. Для профиля кулачка прототипа такое варьирование невозможно, так как уменьшение радиуса B'C' ведет к недопустимому уровню контактных напряжений на этом участке, а увеличение радиуса к высокому уровню отрицательных ускорений в месте перехода участка B'C' к участку C'D'. Кроме того, как показывает совмещение графиков скоростей на фиг. 2, у профиля кулачка прототипа начало участка C'D', имеющего большую кривизну, попадает в зону высоких давлений разгрузки нагнетательной системы от давления отсечки, что может привести к недопустимому уровню контактных напряжений в начале участка C'D'.

4. Оптимизацией величины радиуса R₂ дополнительного выпуклого участка CD достигается как снижение уровня контактных напряжений на этом участке от давления разгрузки нагнетательной системы, так и обеспечение приемлемого уровня отрицательных ускорений на границе участков CD и DE.

5. При пониженных уровнях давлений впрыска топлива и частоты вращения распределительного вала, т.е. при уменьшении радиуса R₁ участка ВС и увеличении радиуса R₂ участка CD, график скорости принимает положение AB'C''E, при котором происходит наибольшая эффективность впрыска топлива за периоды общей продолжительности впрыска и разгрузки нагнетательной системы.

Применение кулачкового привода, изображенного на фиг. 1, позволяет за счет повышения эффективности впрыска топлива за период общей продолжительности впрыска и сокращения периода подтекания значительно повысить экономические показатели двигателя и обеспечить надежную работу механизма привода плунжера.

Сущность изобретения заключается в оптимизации радиуса R₁ выпуклого участка ВС основного нагнетания, исходя из приемлемости максимального уровня контактных напряжений [3, стр.271] на этом участке, в соответствии с заданной величиной давления впрыска при условии, что прямолинейный участок ВС кривой скорости ABCDE имеет либо возрастающую, либо постоянную (участок В'С кривой скорости АВ'С''Е) скорость плунжера, а величина радиуса R₂ дополнительного участка CD оптимизируется из условий повышения скорости плунжера на этом участке и приемлемости максимального уровня отрицательных ускорений [3, стр. 263] в месте перехода участка CD к участку DE.

Использование: двигателестроение, в частности приводы топливной аппаратуры дизеля. Сущность изобретения: привод содержит ролик, взаимодействующий с толкателем топливного насоса, и кулачок, выполненный за одно целое с распределительным валом. Кулачок содержит вогнутый участок, выпуклый участок основного нагнетания и дополнительный выпуклый участок, смежный концу участка основного нагнетания. 2 ил.

Кулачковый привод топливного насоса высокого давления двигателя внутреннего сгорания, содержащий ролик, взаимодействующий с толкателем топливного насоса и вогнутый кулачок с выпуклым участком основного нагнетания, выполненный за одно целое с распределительным валом, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности варьирования в условиях повышения средней объемной скорости нагнетания и впрыска за периоды нагнетания и общей продолжительности впрыска и увеличения скорости плунжера за период разгрузки нагнетательной системы, а также приемлемых уровней контактных напряжений, в условиях роста давлений под плунжером, и получения меньших ударных нагрузок на рабочих участках профиля кулачка, введен дополнительный выпуклый рабочий участок профиля, смежный концу участка основного нагнетания.