ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F02M41/00 

Изобретение относится к машиностроению, более конкретно - к двигателестроению, и может быть использовано в насосах для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания.

Известен распределительный насос для дизеля. В данном насосе полость питания и рабочая камера разобщены клапаном. Клапан нагружен пружиной сжатия и снабжен направляющей, закрепленной на плунжере /1/.

Однако известный насос имеет ряд недостатков, а именно сложность изготовления и крепления его на плунжер, ввиду небольшого диаметра плунжера, ненадежность сопряжения плунжер-направляющая клапана вследствие больших инерционных нагрузок, клапан увеличивает массу плунжера, что приводит к значительному увеличению инерционных нагрузок на детали привода плунжера. Перечисленные недостатки существенно сокращают срок службы насоса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является насос для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с полостью питания с питающим каналом, в котором установлен запорный механизм, и топливоподающими каналами по числу обслуживаемых цилиндров двигателя, установленную в корпусе гильзу с внутренней полостью, образованной цилиндрической поверхностью, единственным наполнителем каналом и нагнетательными каналами, сообщенными с топливоподающими каналами корпуса, причем единственный наполнительный канал сообщен с полостью питания через питающий канал, размещенный во внутренней полости гильзы с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения плунжер-распределитель, имеющий торец, который образует с гильзой рабочую камеру, осевой канал, открытый в сторону рабочей камеры, и боковую поверхность, на которой образованы по числу обслуживаемых насосом цилиндров двигателя наполнительные продольные пазы, открытые в сторону рабочей камеры, распределительный паз, сообщенный постоянно с рабочей камерой через осевой канал и только при ходе нагнетания - с одним из нагнетательных каналов гильзы, и отсечные отверстия, постоянно сообщенные с рабочей камерой через осевой канал, и размещенный на плунжер-распределителе в зоне отсечных отверстий в полости питания с возможностью перемещения вдоль его оси дозатор цикловой подачи /2/.

При высоте плунжер-распределителя в НМТ и его повороте происходит разобщение наполнительного канала гильзы и наполнительного продольного паза, в результате чего разобщаются полость питания и рабочая камера насоса.

Однако в приведенном насосе при разобщении полости питания и рабочей камеры происходит защемление топлива в зоне наполнительного канала гильзы, в результате чего происходит кавитационный износ кромки наполнительного канала и кромок наполнительных продольных пазов, из-за отсутствия эффективной системы очистки топлива на линии наполнительного канала в район защемления топлива из полости питания попадают продукты износа деталей привода плунжер-распределителя, что приводит к ускоренному абразивному износу прецизионной пары плунжер-распределитель-гильза, а также выполнение наполнительных продольных пазов существенно усложняет геометрию боковой поверхности плунжер-распределителя. Все это существенно сокращает ресурс плунжерной пары, снижает эксплуатационную надежность насоса и усложняет технологический процесс производства плунжер-распределителя.

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности насоса, увеличение ресурса плунжерной пары и упрощение технологического процесса производства плунжер-распределителя, за счет новой организации процесса наполнения рабочей камеры, более эффективной очистки топлива, поступающего в рабочую камеру из полости питания, и исключения из технологического процесса производства плунжера-распределителя операций, связанных с выполнением наполнительных продольных пазов.

Указанный технический результат достигается тем, что насос для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с полостью питания и топливоподающими каналами по числу обслуживаемых цилиндров двигателя, запорный механизм, установленную в корпусе гильзу с внутренней полостью, образованной цилиндрической поверхностью, нагнетательными каналами, сообщенными с топливоподающими каналами корпуса, размещенный во внутренней полости гильзы с возможностью возвратно-поступательного и вращательного движения плунжер-распределитель, имеющий торец, который образует с гильзой рабочую камеру, осевой канал, открытый в сторону рабочей камеры, и боковую поверхность, на которой образован распределительный паз, сообщенный постоянно с рабочей камерой через осевой канал, и размещенный на плунжере-распределителе в зоне отсечных отверстий в полости питания с возможностью перемещения вдоль его оси дозатор цикловой подачи, снабжен наполнительным клапаном, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем корпус наполнительного клапана установлен с возможностью упора в торцевую поверхность гильзы, рабочая камера и полость питания сообщаются посредством топливопровода, топливопровод снабжен фильтром тонкой очистки топлива, в корпусе которого установлен запорный механизм, сливная пробка фильтра выполнена из намагниченного материала, между корпусом впускного клапана и торцевой поверхностью гильзы установлен сетчатый фильтр, причем сетчатый фильтр снабжен ограничительным буртиком, запорный механизм выполнен в виде электромагнитного клапана, наполнительный клапан выполнен в форме клапана грибкового типа и снабжен пружиной, причем возможность возвратно-поступательного перемещения наполнительного клапана может быть обеспечена пружиной сжатия или пружиной растяжения.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид насоса.

На фиг. 2 изображен наполнительный клапан, выполненный в варианте с пружиной сжатия.

Топливный насос высокого давления содержит корпус 1 с полостью 2 питания. В корпусе 1 расположена гильза 3, в гильзе 3 размещен плунжер-распределитель 4, который образует с первой рабочую камеру 5. В гильзе 3 размещены нагнетательные каналы 6, каждый из которых сообщен с одним из топливоподающих каналов 7 корпуса 1. На плунжере-распределителе 4 в полости 2 питания выполнен узел соединения 8 с приводом возвратно-поступательного и вращательного движения (не показано). В плунжере-распределителе 4 выполнен осевой канал 9, открытый в сторону рабочей камеры 5, а на его поверхности выполнен распределительный паз 10 и отсечные отверстия 11. Осевой канал 9 сообщается с распределительным пазом 10 и отсечными отверстиями 11. На плужнере-распределителе 4 в зоне отсечных отверстий 11 в полости 2 питания размещен с возможностью плотного перемещения вдоль его оси дозатор цикловой подачи 12 с приводом 13 от регулятора (не показан). В зависимости от осевого положения дозатора 12 изменяется активный (нагнетательный) ход плунжера-распределителя 4, который заканчивается после выхода отсечных отверстий 11 за верхнюю (правую) кромку дозатора 12, и таким образом определяется количество топлива, предназначенного для впрыскивания.

Нагнетательные каналы 6 гильзы 3, число которых равно числу обслуживаемых цилиндров двигателя, расположены равномерно по окружности в цилиндрической поверхности в зоне перемещений распределительного паза 10 таким образом, что при каждом ходе нагнетания один из них сообщается с последним для подачи топлива в соответствующий цилиндр двигателя.

В корпусе 1 установлен корпус 14 наполнительного клапана с возможностью упора в торцевую поверхность гильзы 3. В корпусе 14 установлено седло 15. Для предотвращения просачивания топлива по торцам буртика седла 15 установлены уплотняющие шайбы 16. В корпусе 14 установлен штуцер 17, который прижимает седло 15. В седле 15 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения наполнительный клапан 18, который выполнен в виде клапана грибкового типа с направляющими перьями. Клапан 18 соединен с пружиной 19 растяжения, последняя, в свою очередь, соединена со штифтом 20, который установлен в седле 15. Под действием силы предварительного натяжения пружины 19 клапан 18 поджимается к седлу 15. Штуцер 17 имеет внутреннюю полость 21, образованную цилиндрической поверхностью. Внутренняя полость 21 закрывается пробкой 22. В штуцере 17 выполнены радиальные отверстия 23. Внутренняя полость переходника 24 соединена посредством отверстий 23 с полостью 21.

Между торцевой поверхностью гильзы 3 и уплотняющей кромкой корпуса 14 наполнительного клапана установлен сетчатый фильтр 25, снабженный ограничительным буртиком 26. В буртике 26 выполнены пазы 27.

В корпусе 1 насоса, в районе полости 2 питания, установлен штуцер 28, внутренняя полость которого сообщает полость 2 питания с внутренней полостью переходника 29. К переходнику 29 подсоединен топливопровод 30, другой конец которого, в свою очередь, подсоединен к переходнику 31. Внутренняя полость переходника 31 сообщена с внутренней полостью штуцера 32. Штуцер 32 установлен в корпусе 33 фильтра тонкой очистки топлива. К нижней части корпуса 33 прикреплен отстойник 34, во внутренней полости которого расположен фильтрующий элемент 35. В нижней части отстойника 34 установлена сливная пробка 36, выполненная из намагниченного материала. В корпусе 33 фильтра выполнено отверстие 37. В верхней части корпуса 33 установлен запорный механизм 38, выполненный в виде электромагнитного клапана. Запорный механизм 38 снабжен уплотняющим элементом 39, который плотно перекрывает отверстие 37, когда электронная система, связанная с двигателем, отключает ток, подаваемый на запорный механизм. С противоположной штуцеру 32 стороны в корпусе 33 соосно установлен штуцер 40. Внутренняя полость штуцера 40 сообщена с внутренней полостью переходника 41. К переходнику 41 подсоединен топливопровод 42, последний, в свою очередь, соединен с переходником 24. Таким образом, посредством штуцера 28, переходника 29, топливопровода 30, переходника 31, штуцера 32, внутренней полости отстойника 34, отверстия 37, штуцера 40, переходника 41, топливопровода 42, переходника 24 и радиальных отверстий 23 полость 2 питания сообщается с внутренней полостью 21 штуцера 17, а при открытом клапане 18 и с рабочей камерой 5.

В другом варианте (фиг. 2) между наполнительным клапаном 18 и сетчатым фильтром 25 установлена пружина 43 сжатия. Для центрирования пружины 43 в клапане 18 выполнен паз 44, другой конец пружины 43 центрируется ограничительным буртиком 26. Седло 15 выполнено с буртиком 45, который своей уплотняющей кромкой плотно прижимается к сетчатому фильтру 25, тем самым, предотвращая утечку топлива из рабочей камеры 5.

Насос работает следующим образом.

Наполнение топливом рабочей камеры 5 (фиг. 1) осуществляется через щель между наполнительным клапаном 18 и седлом 15. Когда плунжер-распределитель 4 совершает наполнительный ход, т.е. когда его движение сопровождается увеличением объема рабочей камеры 5, распределительный паз 10 и отсечные отверстия 11 не сообщаются соответственно ни с нагнетательными каналами 6, ни с полостью 2 питания. В рабочей камере 5 создается разряжение. Клапан 18 под действием перепада давлений в рабочей камере 5 и в полости 21 поднимается с седла 15 и движется в сторону сетчатого фильтра 25 до упора в ограничительный буртик 26. При этом пружина 19 растягивается, накапливая потенциальную энергию. Топливо из полости 2 питания под действием избыточного давления через топливопровод 30, фильтрующий элемент 35, отверстие 37, топливопровод 42, радиальные отверстия 23, полость 21, через ячейки сетчатого фильтра 25, а также через пазы 27 поступает в рабочую камеру 5. В фильтре тонкой очистки топливо очищается от продуктов износа деталей привода плунжер-распределителя 4 при помощи фильтрующего элемента 35, а также при помощи сливной пробки 36, выполненной из намагниченного материала, от топлива отделяются металлические частицы износа деталей. При высоте плунжер-распределителя 4 в нижней мертвой точке клапан 18 под действием пружины 19 растяжения садится на седло 15, тем самым разобщая рабочую камеру 5 и полость 21. Далее происходит нагнетательный ход.

В варианте с пружиной 43 сжатия (фиг. 2), когда плунжер-распределитель 4 совершает наполнительный ход, в рабочей камере 5 создается разряжение. Клапан 18 под действием перепада давлений в рабочей камере 5 и в полости 21 поднимается с седла 15 и движется в сторону сетчатого фильтра 25 до упора в ограничительный буртик 26. При этом пружина 43 сжимается, накапливая потенциальную энергию. Топливо из полости 21 под действием избыточного давления перетекает в рабочую камеру 5. При высоте плунжер - распределителя 4 в нижней мертвой точке клапан 18, под действием пружины 43 сжатия, садится на седло 15, разобщая полость 21 и рабочую камеру 5. Далее происходит нагнетательный ход.

Для остановки двигателя предусмотрено принудительное разобщение полости 2 питания и рабочей камеры 5. Осуществляется это следующим образом, когда электронная система, связанная с двигателем, отключает ток, подаваемый на запорный механизм 38, уплотняющий элемент 39 перекрывает отверстие 37.

Такое выполнение насоса, а именно устранение наполнительного канала гильзы и наполнительных продольных пазов плунжера-распределителя, и организации нового способа наполнения рабочей камеры с помощью установки наполнительного клапана для разобщения полости питания и рабочей камеры, а также установка фильтра тонкой очистки топлива с магнитным улавливателем металлических частиц износа деталей привода плунжера-распределителя на линии наполнительной магистрали позволяет устранить кавитационный и абразивный износ плунжерной пары в районе наполнительного канала, и тем самым увеличить в несколько раз ресурс плунжерной пары и значительно повысить эксплуатационную надежность насоса. В результате увеличения ресурса плунжерной пары будет обеспечен более оптимальный процесс впрыска топлива во время всего срока эксплуатации двигателя, в результате повысится топливная экономичность и сократятся затраты, связанные с эксплуатацией всего двигателя в целом. Изобретение может быть использовано при производстве насосов для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания. Геометрия боковой поверхности плунжера-распределителя значительно упрощается и, следовательно, упрощается технологический процесс производства плунжера-распределителя за счет исключения операций, связанных с выполнением наполнительных продольных пазов.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 827828, кл. F 02 M 41/12, 1981.

2. Патент СССР N 1358792, кл. F 02 M 41/12, 1987.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к насосам для впрыска топлива в двигателях внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность насоса и увеличить ресурс плунжерной пары за счет новой организации процесса наполнения рабочей камеры и более эффективной очистки топлива. Насос для впрыска топлива содержит корпус с полостью питания, топливоподающие каналы по числу обслуживаемых цилиндров двигателя, гильзу с внутренней полостью. Плунжер-распределитель размещен во внутренней полости гильзы с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения и имеет боковую поверхность, на которой образован распределительный паз, сообщенный постоянно с рабочей камерой через осевой канал. Дозатор цикловой подачи размещен на плунжере-распределителе в зоне отсечных отверстий в полости питания и снабжен наполнительным клапаном с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Корпус наполнительного клапана установлен с возможностью упора в торцевую поверхность гильзы. Рабочая камера и полость питания сообщаются посредством топливопровода. Топливопровод снабжен фильтром тонкой очистки топлива, в корпусе которого установлен запорный механизм. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Топливный насос высокого давления, содержащий корпус с полостью питания и топливоподающими каналами по числу обслуживаемых цилиндров двигателя, запорный механизм, установленную в корпусе гильзу с внутренней полостью, образованную цилиндрической поверхностью, нагнетательными каналами, сообщенными с топливоподающими каналами корпуса, размещенный во внутренней полости гильзы с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения плунжер-распределитель, имеющий торец, который образует с гильзой рабочую камеру, осевой канал, открытый в сторону рабочей камеры, и боковую поверхность, на которой образован распределительный паз, сообщенный постоянно с рабочей камерой через осевой канал и только при ходе нагнетания с одним из нагнетательных каналов гильзы, и отсечные отверстия, постоянно сообщенные с рабочей камерой через осевой канал, и размещенный на плунжере-распределителе в зоне отсечных отверстий в полости питания с возможностью перемещения вдоль его оси дозатор цикловой подачи, отличающийся тем, что корпус насоса снабжен наполнительным клапаном, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем корпус наполнительного клапана установлен с возможностью упора в торцовую поверхность гильзы, рабочая камера и полость питания сообщены посредством топливопровода, причем топливопровод снабжен фильтром тонкой очистки топлива, в корпусе которого установлен запорный механизм. 2. Топливный насос по п.1, отличающийся тем, что наполнительный клапан снабжен пружиной. 3. Топливный насос по пп.1 и 2, отличающийся тем, что пружина может быть пружиной сжатия или пружиной растяжения. 4. Топливный насос по п.1, отличающийся тем, что наполнительный клапан выполнен в виде грибкового типа. 5. Топливный насос по п.1, отличающийся тем, что между корпусом впускного клапана и торцевой поверхностью гильзы установлен сетчатый фильтр. 6. Топливный насос по п.5, отличающийся тем, что сетчатый фильтр снабжен ограничительным буртиком. 7. Топливный насос по п.1, отличающийся тем, что запорный механизм выполнен в виде электромагнитного клапана. 8. Топливный насос по п.1, отличающийся тем, что сливная пробка фильтра тонкой очистки топлива выполнена из намагниченного материала.