НАСОС ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F02D1/18 F02M41/12 

Изобретение относится к насосу для впрыска топлива для двигателей внутреннего сгорания в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. В таком насосе для впрыска топлива, известном из DE-A1-4341932, возвратная камера клапана управления давлением, начиная с определенной температуры, соответствующей разогретому двигателю внутреннего сгорания, разгружается через управляемый клапан. Начиная с этой рабочей точки, клапан управления давлением работает по своему назначению для управления давлением во внутренней камере насоса для регулирования начала впрыска в зависимости от числа оборотов. С помощью этого известного устройства возможно управлять особой регулировкой начала впрыска на холодном двигателе внутреннего сгорания только в зависимости от температуры.

Преимущества изобретения
Насос для впрыска топлива с отличительными признаками по п. 1 формулы изобретения в противоположность этому имеет то преимущество, что независимо от управления управляемым клапаном в зависимости от температуры имеется дополнительная возможность осуществлять в зависимости от устанавливающегося во внутренней камере насоса давления разгрузку возвратной камеры, что переводит работу клапана управления давлением в режим, предусмотренный для разогретого до рабочей температуры двигателя внутреннего сгорания, независимо от действительной температуры двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, с увеличивающимся числом оборотов отключается управляемое клапаном управления давлением влияние на начало впрыска для не разогретого до рабочей температуры двигателя внутреннего сгорания или же ограничивается в зависимости от числа оборотов особый режим работы этого клапана управления давлением. При высоких числах оборотов нет больше необходимости в регулировании начала впрыска (KSB=ускорение холодного запуска).

Преимущественное развитие изобретения согласно п. 2 формулы изобретения состоит в том, чтобы так улучшить управление управляемым клапаном в связи с управлением давлением во внутренней камере насоса, чтобы обеспечить возможность влиять на давление во внутренней камере насоса для регулирования начала впрыска в зависимости как от нагрузки, так и от температуры и числа оборотов. Дальнейшие варианты выполнения изобретения отражены в дальнейших зависимых пп. 3-6 формулы изобретения и имеют то преимущество, что улучшают точность переключения для управления давлением во внутренней камере насоса. При этом можно простым способом интегрировать выполняемые дополнительно к уровню техники изменения в существующие решения с применением многих имеющихся серийных деталей.

Чертеж
На чертеже представлены три примера выполнения изобретения, которые ниже поясняются подробно. Фиг. 1 показывает схематическое изображение в продольном разрезе распределительного насоса для впрыска, фиг. 2 - существенную для изобретения часть распределительного насоса для впрыска топлива по фиг. 1 с регулирующей муфтой, регулятором впрыска, клапаном управления давлением и устройством управления давлением для первого примера выполнения изобретения, фиг. 3 - видоизмененный вариант реализации примера выполнения изобретения по фиг. 2 и фиг. 4 - третий вариант выполнения изобретения с отдельно предусмотренным поршневым золотником.

Описание примеров выполнения изобретения
В показанном на фиг. 1 распределительном насосе для впрыска топлива известным образом предусмотрен поршень 1 насоса, который с помощью кулачкового диска 2, который приводится во вращательное движение приводным валом 3 насоса для впрыска топлива и кулачковая дорожка 4 которого бежит по роликам 5 роликового кольца 6, приводится в возвратно-поступательное и одновременно во вращательное движение, при этом благодаря вращению поршень насоса одновременно служит распределителем. Поршень насоса торцевой частью закрывает в расположенном в корпусе 7 насоса для впрыска топлива цилиндре 8 с цилиндрическим сверлением рабочую камеру 9 насоса, в которую во время хода всасывания поршня насоса через всасывающие канавки 10 и всасывающий канал 11 всасывается топливо из внутренней камеры 12 насоса и при его нагнетательном ходе через продольный канал 15 топливо подается к одному из нескольких нагнетательных каналов 16. Эти нагнетательные каналы 16 расположены на одинаковом расстоянии вокруг поршня насоса по отношению к цилиндрическому сверлению и ведут через нагнетательный клапан 17 к одной из не изображенных на чертеже форсунок впрыска топлива. Количество подводимого к ней топлива определяется аксиальным положением кольцевой заслонки 18, которая может перемещаться вдоль части поршня 1 насоса, выступающей во внутреннюю камеру 12 насоса. С помощью торцевой кромки кольцевой заслонки 18, начиная с определенной величины хода подачи поршня насоса, открывается поперечное отверстие 19, соединенное с продольным каналом 14 так, что рабочая камера насоса разгружается во внутреннюю камеру насоса и фаза подачи под высоким давлением после впрыска заканчивается. Положение кольцевой заслонки регулируется регулятором 20 числа оборотов, имеющим регулировочный рычаг 21, который с одной стороны связан с кольцевой заслонкой 18 и с другой стороны нагружен регулировочной пружиной 22, которая с помощью регулировочного рычага 23 может быть предварительно нагружена в большей или меньшей степени. Против действия регулировочной пружины действует регулирующая муфта 24 центробежного регулятора 25 числа оборотов, центробежные грузики 26 которого приводятся во вращение от приводного вала 3 через зубчатую передачу 27, 28 и при этом с увеличением числа оборотов толкают регулирующую муфту 24 вдоль опоры 30 муфты против силы регулирующей пружины 22.

Для управления началом впрыска насоса для впрыска топлива предусмотрен далее регулятор 31 впрыска, который на чертеже изображен повернутым на 90^o в плоскость чертежа. Он имеет поршень 32 регулятора впрыска, который с одной торцевой стороны замыкает рабочую камеру 33 в цилиндрическом сверлении, а с другой торцевой стороны нагружен возвратной пружиной 34. Поршень регулятора впрыска через палец 36 связан с роликовым кольцом 6, который установлен на опоре в корпусе насоса и при своем повороте определяет начало хода кулачкового диска 4 и тем самым поршня 1 насоса в зависимости от направления вращения раньше или позже по отношению к угловому положению приводного вала 3, соответственно, положению поворота поршня 1 насоса. Регулирование поршня 32 регулятора впрыска производится введением в рабочую камеру 33 рабочей жидкости, которая подается через дроссельное соединение 37 в поршне регулятора впрыска. При этом источником давления служит внутренняя камера 12 насоса, в которой с помощью подающего насоса 38, приводимого в синхронное по числу оборотов вращательное движение от приводного вала 3, подается топливо для питания также рабочей камеры 9 насоса. Дополнительно к возрастающему в зависимости от числа оборотов давлению подачи подающего насоса давление во внутренней камере 12 насоса управляется с помощью клапана 39 управления давлением, который в качестве органа управления содержит управляющий поршень 40, который расположен с возможностью перемещения в цилиндрическом сверлении 51 и своей одной торцевой стороной ограничивает напорную камеру 41 и с другой торцевой стороны нагружен пружиной, обеспечивающей возвратную силу. Своей торцевой стороной, ограничивающей напорную камеру 41, управляющий поршень регулирует отток 43 из внутренней камеры 12 насоса в разгрузочную камеру, которая в данном случае может быть всасывающей стороной подающего топливного насоса 38 или топливным баком 44. Пространство, в котором находится пружина 42, является возвратной камерой 54 и через дроссель 45 в управляющем поршне соединено с напорной камерой 41 и через разгрузочный патрубок 46 соединено с управляемым вентилем 52. Более подробно он изображен на фиг. 2 и 4.

Выше был описан распределительный насос для впрыска с кулачковым диском и роликовым кольцом, которое регулируется регулятором 31 начала впрыска для установления начала впрыска. С помощью такого регулятора начала впрыска можно регулировать также другие кулачковые приводы насосов для впрыска, например, в радиально-поршневых насосах кулачкового кольца или кулачковых устройств, например, в рядных насосах для регулирования относительного положения кулачков по отношению к приводному валу. Принципиально может регулироваться либо несущая кулачки часть, которая в основном неподвижна, либо несущая ролики часть, которая ощупывает кулачковую дорожку для достижения необходимого результата регулирования начала впрыска.

Так как давлением во внутренней камере насоса можно управлять с помощью клапана управления давлением, в частности, так, что оно увеличивается с возрастанием числа оборотов, то давление во внутренней камере может предпочтительно служить в качестве регулирующей среды, соответственно, управляющего давления для регулятора начала впрыска, который также с увеличением числа оборотов регулирует через свой регулирующий поршень и кулачковый привод начало впрыска. Известно, что на давление внутренней камеры можно влиять также в зависимости от других параметров, а не только числа оборотов для обеспечения определенных функций насоса в отношении установления начала впрыска. В частности, может использоваться зависящий от нагрузки фактор тем, что в регулировочной муфте 24 предусматривается изменяемый отточный дроссель 47. При этом регулировочная муфта имеет в стенке отверстие, которое в процессе перемещения регулировочной муфты все больше сопрягается с отточным каналом 48, проходящим внутри опоры 30 муфты. Этот отточный канал ведет через управляемый вентиль 52 в разгрузочную камеру, на сторону всасывания насоса 38 подачи топлива, соответственно, в топливный бак 44.

Фиг. 2 показывает детально клапан 39 управления давлением, который в комбинации с управляемым вентилем 52 образует первое устройство 49 управления давлением. Еще раз показано описанное выше второе устройство 50 управления давлением для оказания дополнительного воздействия на давление во внутренней камере насоса, состоящее из отточного дросселя 47 и регулировочной муфты 24, через которые отводится зависящее от нагрузки количество топлива из внутренней камеры насоса. При этом управляемый вентиль 52 расположен в разгрузочном патрубке 46 возвратной камеры 54. Он состоит из шарикового возвратного клапана с шариком 56 в качестве запорного элемента, который пружиной 57 с определенным усилием удерживается в положении запирания. При этом управляемый вентиль 52 управляется в зависимости от температуры двигателя внутреннего сгорания. Это происходит в показанном на фиг. 2 примере выполнения с помощью работающего в зависимости от температуры эластичного элемента 59, который может, например, подвергаться воздействию температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания или подогреваться электрически в зависимости от температуры или другого заменяющего параметра. Этот элемент перемещает золотник 61, который расположен с возможностью перемещения в коаксиальном с управляемым вентилем 52 сверлении 62 и нагружен пружиной 63 в сторону эластичного элемента 59. Золотник продолжен регулирующим стержнем 64, который аксиально так входит в канал, соединяющий разгрузочный патрубок 46 с одной стороны с управляемым вентилем 52 и с другой стороны со сверлением 62, что при перемещении золотника 61 с помощью эластичного элемента 59 регулирующий стержень 64 приходит в контакт с шариком 56 и поднимает его из седла и таким образом открывает управляющий клапан. За счет этого образуется соединение разгрузочного патрубка 46 с разгрузочной камерой.

При этом золотник управляет одновременно идущим далее отточным каналом 48 второго устройства 50 управления давлением. Этот канал так входит в сверление 62, что при холодном двигателе внутреннего сгорания в показанном на фиг. 2 положении золотника 61 он перекрыт золотником, а при нагретом двигателе, когда золотник вместе с его регулирующим стержнем сдвинут для открывания управляемого вентиля 52, он открыт. Канал 48 ведет от сверления 62 через электромагнитно управляемый переключательный вентиль 66 в разгрузочную камеру 44. Переключательный вентиль, положение открытия или закрытия которого играют существенную роль тогда, когда золотник 61 открывает отточный канал 48, управляется в зависимости от других рабочих параметров помимо температуры двигателя внутреннего сгорания. Он закрывается, например, при работе соответствующего автомобиля с двигателем внутреннего сгорания на большой высоте, когда зависящее от нагрузки смещение начала впрыска приводило бы к неправильному срабатыванию в области частичных нагрузок. Таким образом, с помощью переключающего вентиля можно тогда оказывать зависящее от нагрузки влияние на начало впрыска при разогретом двигателе внутреннего сгорания, когда этого требуют соответствующие рабочие параметры. Напротив, при холодном двигателе согласно изображению на фиг. 2 зависящее от нагрузки влияние на управляющее давление во внутренней камере насоса и тем самым на начало впрыска дополнительно отключено вторым устройством 50 управления давлением.

Для ограничения воздействия закрытого положения управляемого вентиля 52 на давление во внутренней камере 12 насоса, соответственно, на регулирование начала впрыска дополнительно предусмотрен ограничивающий клапан 106, состоящий из золотника 107, который герметично перемещается в цилиндрическом сверлении и своей торцевой стороной закрывает рабочую камеру 109, которая через дроссель 108 постоянно соединена с внутренней камерой 12 насоса. Со стороны, противоположной рабочей камере 109, на золотник 107 действует устанавливающая сила в виде пружины сжатия 110, которая, в частности, может регулироваться. В золотнике предусмотрен канал 111, который при соответствующем перемещении золотника 107 против силы пружины 110 приходит в соединение с соединительным каналом 112, который отходит от разгрузочного патрубка 46 и тем самым постоянно соединен с возвратной камерой 54. Канал 111 заходит другой стороной в пространство, где расположена пружина 110, которое в свою очередь через трубку 114 соединено с разгрузочной камерой 44, соответственно, с топливным баком. Этот клапан 106 является частью первого устройства 49 управления давлением. С его помощью достигается то, что начиная с определенного внутреннего давления во внутренней камере 12 насоса создается разгрузочное соединение между возвратной камерой 54 и разгрузочной камерой 44. Это происходит регулярно при достижении определенного числа оборотов, при котором не требуется особой ранней регулировки начала впрыска, соответственно, особого управления началом впрыска и учета того факта, что двигатель внутреннего сгорания еще не достиг рабочей температуры. С помощью этого ограничительного клапана 106 можно ограничить подключение первого устройства 49 управления давлением определенным числом оборотов, которое определяется по внутреннему давлению во внутренней камере 12 насоса.

При выполнении изобретения по фиг. 2 отключение зависящего от нагрузки воздействия на давление во внутренней камере насоса достигалось посредством управляемого отточного дросселя 47 в регулировочной муфте 24 с помощью золотника 61, с которым был соединен регулировочный стержень 64 для задействования элемента 56 клапана. В этом выполнении соединение трубки 48 с разгрузочной камерой 44 управляется только в зависимости от температуры. В другом примере выполнения по фиг. 3 управление этим отсоединением за счет перекрытия канала 48 производится с помощью шарикового обратного клапана 156, 161, 157. Применяемый по фиг. 2 простой обратный клапан с клапанным элементом в виде шарика 56 теперь заменяется комбинацией его с золотником 161, имеющим канавку вдоль периметра. Посредством этого золотника шарик 56 нагружается в направлении запирания запирающей силой пружины сжатия 157. В этом положении золотник 161, скользящий в цилиндрическом сверлении, закрывает проходящее через это цилиндрическое сверление соединение 48 с отводящей трубкой 65, в которой установлен переключательный вентиль 66. Если шариковый обратный клапан открывается под действием увеличивающегося давления в возвратной камере 54, давление в которой является также давлением во внутренней камере насоса пока закрыт соединительный канал 112, то тогда открывается также соединение 48 с каналом 65, так что при открытом электрически управляемом переключательном вентиле 66 становится возможной разгрузка в разгрузочную камеру и оказывается зависящее от нагрузки воздействие на давление во внутренней камере насоса. Таким способом происходит управление подключением зависящего от нагрузки воздействия на давление во внутренней камере насоса в реальной зависимости от достижения двигателем внутреннего сгорания состояния, при котором не требуется особого регулирования начала впрыска. В частности, при этом становится принципиально возможным зависящее от нагрузки воздействие на давление во внутренней камере тогда, когда достигнута требуемая рабочая температура, и шариковый обратный клапан 156 постоянно находится в открытом положении под действием эластичного элемента 59.

Другой вариант осуществления такого воздействия показан в варианте выполнения по фиг. 4. Прежде всего в нем предусмотрено первое устройство управления давлением, соответствующее устройству 49 управления давлением по фиг. 2. С той только разницей, что в устройстве 249 управления давлением предусмотрен поршневой золотник 100, установленный с возможностью перемещения в цилиндрическом сверлении 101, и который с одной стороны нагружен возвратной пружиной 103, в то время как другая торцевая сторона закрывает в закрытом цилиндрическом сверлении 101 рабочую камеру 102, которая постоянно соединена с разгрузочным патрубком 46, соответственно, с возвратной камерой 54. Под действием давления в этой возвратной камере поршневой золотник может быть перемещен против силы возвратной пружины 103 до упора 104 так, что проходящее через цилиндрическое сверление соединение с отводящей трубкой закрывается поршневым золотником. При снижении давления в возвратной камере 54 до значения, соответствующего нормальному режиму работы двигателя внутреннего сгорания, т. е. если либо посредством эластичного элемента 59 открывается уже известный по фиг. 2 шариковый обратный клапан 256, либо ограничительный клапан 106 открывается под действием возрастающего давления во внутренней камере насоса, то разгружается также рабочая камера 102, и создается соединение между соединительной трубкой 48 и трубкой 65 к разгрузочной камере 44 при открытом электрически управляемом переключательном вентиле 66. С помощью этого построения можно также согласовать зависящее от нагрузки воздействие на давление во внутренней камере насоса с состоянием, которое характеризуется тем, что больше не требуется особое регулирование начала впрыска, необходимое, в частности, в области, когда двигатель внутреннего сгорания не достиг рабочей температуры. Это может наступить при еще не совсем разогретом двигателе при высоких числах оборотов или в том состоянии, когда двигатель внутреннего сгорания достиг своей рабочей температуры, и открылся шариковый обратный клапан 256 под воздействием эластичного элемента, соответственно, зависящего от температуры установочного органа.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к насосам для впрыска топлива. Изобретение позволяет автоматизировать регулирование начала впрыска топлива. Насос для впрыска топлива, в котором регулирование начала впрыска топлива производится с помощью устройства регулирования начала впрыска, приводимого в действие управляемым в зависимости от рабочих параметров давления топлива во внутренней камере насоса. Это давление, с одной стороны, управляется в зависимости от числа оборотов и, с другой стороны, увеличивается с помощью первого устройства управления давлением посредством клапана управления давлением так, что при холодном двигателе внутреннего сгорания происходит усиленное раннее регулирование начала впрыска. На управляющее давление дополнительно оказывается зависящее от нагрузки воздействие с помощью второго устройства управления давлением так, что при разогретом до рабочей температуры двигателе внутреннего сгорания может происходить относительно позднее регулирование начала впрыска. Так как это приносит желаемые результаты не во всех рабочих режимах, то воздействие этого второго устройства управления давлением отключается в зависимости от температуры при холодном запуске двигателя внутреннего сгорания и подключается при разогретом до рабочей температуры двигателе внутреннего сгорания с последующим воздействием с помощью переключательного вентиля при разогретом двигателе внутреннего сгорания. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Насос для впрыска топлива для двигателя внутреннего сгорания с поршнем (1) насоса, который приводится в движение кулачковым приводом, состоящим из одной вращающейся, приводимой в движение от приводного вала (3) части (2) и одной, по меньшей мере, в основном неподвижной части (6), из которых одна несет кулачковую дорожку (4), которая движется по отношению к другой части и служит для создания в поперечном к кулачковой дорожке направлении возвратно-поступательного движения, соединенного с одной из частей поршня (1) насоса, и с поршнем (32) регулирования начала впрыска для перемещения одной из частей в или против направления движения кулачковой дорожки (4), который приводится в движение против действия возвратной силы (34) управляющим давлением гидравлической рабочей среды во внутренней камере (12) насоса для впрыска топлива, при этом управляющее давление, создаваемое приводимым в синхронное вращение по числу оборотов с насосом для впрыска топлива подающим насосом (38), устанавливается с помощью первого устройства (49) управления давлением, которое имеет клапан (39) управления давлением, управляющий элемент (40) которого управляет оттоком (43) из внутренней камеры (12) насоса и нагружен против действия силы действия силы пружины (42) управляемым давлением, которое устанавливается в ограничиваемой этим управляющим элементом (40) возвратной камере (54), которая через дроссель (45) соединена с внутренней камерой (12) насоса, и дополнительно устанавливается с помощью второго устройства (50) управления давлением, которое содержит устанавливаемый в зависимости от нагрузки двигателя внутреннего сгорания отточный дроссель (47) в содержащем управляемый предпочтительно в зависимости от рабочих параметров переключательный вентиль (66) соединении (48) между внутренней камерой (12) насоса и разгрузочной камерой (44), и возвратная камера (54) имеет дополнительно идущий к разгрузочной камере отток, который управляется управляемым в зависимости от характеризующей температуру двигателя внутреннего сгорания управляющей величины вентилем (52, 152, 252), посредством срабатывания которого опосредованно или непосредственно перемещается клапанный элемент (61, 161, 100) клапана, за счет чего соединение (48) между отточным дросселем (47) и разгрузочной камерой (44) второго устройства (50) управления давлением управляется так, что при открытом управляемом вентиле (52, 152, 252) соединение открывается, при этом предпочтительно переключательный вентиль (66) может переключаться в зависимости от других параметров помимо температуры двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что параллельно к управляемому вентилю (52, 152, 252) предусмотрен управляемый в зависимости от управляющего давления во внутренней камере насоса ограничительный клапан (106), с помощью которого может устанавливаться соединение между возвратной камерой (54) и разгрузочной камерой (44), если давление во внутренней камере насоса превышает определенное значение. 2. Насос для впрыска топлива по п.1, отличающийся тем, что ограничительный клапан (106) в качестве клапанного элемента содержит золотник (107), который ограничивает соединенную через дроссель (108) с внутренней камерой насоса рабочую камеру (109) и выполнен с возможностью регулирования против воздействия устанавливаемой возвратной силы (110). 3. Насос для впрыска топлива по п.1 или 2, отличающийся тем, что управляемый вентиль (52) выполнен в виде вентиля поддержания напора, клапанный элемент которого (56) нагружен пружиной (57) и может открываться с помощью перемещаемого в соответствии с управляющей величиной исполнительного элемента (64), и одновременно с задействованием управляемого вентиля может перемещаться золотник (61), который управляет соединением (48, 65) между отточным дросселем (47) и разгрузочной камерой (44) второго устройства (50) управления давлением. (фиг. 1). 4. Насос для впрыска топлива по п.1 или 2, отличающийся тем, что управляемый вентиль (152) выполнен в виде вентиля поддержания напора, клапанный элемент (156) которого нагружен пружиной (157) и может открываться с помощью перемещаемого в соответствии с управляющей величиной исполнительного элемента (164), и с клапанным элементом может перемещаться золотник (161), который управляет соединением (48, 65) между отточным дросселем (47) и разгрузочной камерой (44) второго устройства (50) управления давлением. (фиг. 2). 5. Насос для впрыска топлива по п.4, отличающийся тем, что клапанный элемент вентиля поддержания напора выполнен в виде взаимодействующего с седлом (70) шарика, который отвернутой от седла стороной упирается в золотник (161), который, в свою очередь, нагружен пружиной (157). (фиг. 3). 6. Насос для впрыска топлива по п.4, отличающийся тем, что управляемый вентиль (252) выполнен в виде вентиля поддержания напора, клапанный элемент (256) которого нагружен пружиной (257) и может открываться с помощью перемещаемого в соответствии с управляющей величиной исполнительного элемента (164), и переключающий соединение (48, 65) клапан в качестве клапанного элемента имеет поршневой золотник (100), который в находящемся в соединении (48, 65) между отточным дросселем (47) и разгрузочной камерой (44) цилиндре (101) ограничивает постоянно соединенную с возвратной камерой (54) рабочую камеру (102) и может перемещаться против действия силы возвратной пружины (103) до неподвижного упора (104), у которого он закрывает соединение (48, 65) между отточным дросселем (47) и разгрузочной камерой (44). (фиг. 4).