ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК F02M59/36 

Использование: двигателестроение, в частности топливная аппаратура с электронным управлением.

Известна конструкция топливного насоса высокого давления по патенту Германии DE 3841462 A1 (кл. F 02 M 59/36), содержащая корпус, в котором размещены электромагнитный управляющий клапан, плунжерная пара и нагнетательный клапан. Электромагнитный клапан имеет нормально открытый цилиндрический затвор с запирающим элементом конического типа, расположенным в плоскости оси плунжерной пары перпендикулярно к ней между нагнетательным клапаном и плунжером. Надплунжерная плоскость соединена специальными каналами с плоскостями всасывания и нагнетательного клапана. Управляющий электромагнит вынесен за пределы корпуса насоса и крепится к нему сбоку соосно с затвором, который соединен с подвижным якорем магнита. Управление подачей топлива в таком насосе осуществляется перепуском топлива из надплунжерной полости в полость всасывания через нормально открытый затвор управляющего клапана на части активного хода плунжера. При срабатывании электромагнита в момент подачи на его обмотку электрического сигнала затвор управляющего клапана разъединяет надплунжерную полость от полости всасывания. Этот момент соответствует моменту начала геометрического нагнетания топлива насосом. При отключении электрического сигнала затвор управляющего клапана с помощью пружины открывается, сообщая надплунжерную полость с полостью всасывания. Этот момент соответствует концу геометрического нагнетания насосом (момент отсечки). Таким образом, фазовое положение управляющего электрического импульса определяет опережение начала подачи, а его длительность - продолжительность нагнетания, т.е. цикловую подачу.

Указанная конструкция имеет ряд недостатков.

1. Обмотки электромагнита практически не охлаждаются и при форсировании управляющего импульса по току, например, с целью увеличения быстродействия, могут перегреваться.

2. Консольное расположение магнита усложняет его работу в условиях вибрации двигателя.

3. Поперечное (относительно плунжера) расположение клапана с выносом катушки магнита за пределы корпуса насоса увеличивает габариты и массу управляющего клапана, что отрицательно сказывается на его быстродействии.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и быстродействия насоса высокого давления с электронным управлением за счет уменьшения габаритов управляющего электромагнитного клапана, ослабления вибрационных нагрузок и введения принудительного охлаждения его катушки (соленоида).

Указанная цель достигается тем, что топливный насос высокого давления, содержащий корпус, плунжерную пару с плунжером без управляющих кромок, нагнетательный штуцер с клапаном и управляющий электромагнитный клапан, проходное сечение которого соединяет полость всасывания с надплунжерной полостью, соединенной одновременно с нагнетательным трубопроводом, катушка электромагнита размещена в корпусе насоса между плунжерной парой и нагнетательным штуцером соосно с плунжером, либо ось катушки параллельна оси плунжера, неподвижный магнитопровод состоит из двух частей, охватывающих катушку, одновременно изолируя ее от топлива, и содержащих топливные каналы, соединяющие надплунжерную полость с полостями нагнетания и всасывания, подвижный магнитопровод (якорь) одновременно является гидравлическим затвором, выполненным в виде Т-образной полой цилиндрической втулки и расположенным соосно с катушкой внутри нее таким образом, чтобы цилиндрическая часть большего диаметра входила в катушку на 1/3 ее высоты с диаметральным зазором не более 0,2 мм, а часть меньшего диаметра входила в один из неподвижных магнитопроводов с зазором 0,001 - 0,002 мм.

Подвижный магнитопровод (якорь) образует с неподвижным магнитопроводом прецизионную пару в виде нормально-открытого клапана конического типа.

В плунжере и втулке плунжера выполнены каналы, соединяющие надплунжерную полость с полостью всасывания посредством установленного в плунжер клапана, открывающегося при возвратном ходе плунжера.

На чертеже изображен топливный насос высокого давления.

В корпусе 1 установлены плунжерная пара 2 с плунжером 17, катушка электромагнита 5 с неподвижными 4 и 6 и подвижным 7 магнитопроводами и нагнетательный штуцер 12.

Магнитопровод 4 дополнительно выполняет функции прецизионной направляющей для якоря 7, являющегося одновременно затвором, соединяющим надплунжерную 18 и всасывающую 19 полости, связанные каналами 9 и 3, либо, при перемещении якоря вниз, разъединяющими их. Затвор (якорь) 7 поддерживается в нормально открытом состоянии с помощью пружины 8. Управляющий электрический импульс подается на катушку через разъем 13. Плунжер насоса выполнен по патенту России N 2009361 C1 (F 02 M 51/00), как это показано на чертеже. В этом случае для улучшения процесса наполнения плунжер содержит клапан 14, который при возвратном ходе плунжера открываясь, дополнительно сообщает полости 18 и 19 через каналы 16 и 18. Плунжер насоса может не содержать управляющих кромок и дополнительно клапана. Наполнение полости 18 в этом случае происходит через каналы 3, 9 и нормально открытый затвор 7 при возвратном ходе плунжера. Затвор (якорь) может иметь запирающий элемент цилиндрической (золотник), конической, либо сферической формы.

Насос работает следующим образом.

При отсутствии управляющего электрического импульса на катушке магнита и ходе плунжера вверх топливо из полости 18 по каналам 9 и 3, сообщенным между собой открытым затвором 7, вытесняется в полость 19. При подаче управляющего электрического сигнала на катушку магнита затвор (якорь), перемещаясь вниз под действием эл. магнитных сил, разобщает каналы 9 и 3, а в полости 18 формируется ударная волна (момент начала активного нагнетания), поступающая затем к форсунке по каналу 10 и топливопроводу. При отключении управляющего электрического сигнала затвор (якорь) возвращается в исходное положение пружиной 8, сообщая полости 18 и 19 через каналы 9 и 3. Этот момент соответствует началу отсечки топлива. Таким образом, фаза и длительность управляющего сигнала определяют фазу и длительность подачи топлива, а количество импульсов (один, два или больше) - количество фаз подачи. Наполнение надплунжерного пространства осуществляется при возвратном ходе плунжера через каналы 3, 9, 16, 18, а при отсутствии каналов 16 и 18 - только через каналы 3 и 9. Плунжерная пара, управляющий электромагнитный клапан и нагнетательный штуцер закреплены в корпусе с помощью фланца 11.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре с электронным управлением. Топливный насос высокого давления содержит корпус, плунжерную пару с плунжером без управляющих кромок, нагнетательный штуцер с клапаном и управляющий электромагнитный клапан, проходное сечение которого соединяет полость всасывания с надплунжерной полостью, соединенной одновременно с нагнетательным трубопроводом. Катушка электромагнита размещена в корпусе насоса между плунжерной парой и нагнетательным штуцером соосно с плунжером, либо ось катушки параллельна оси плунжера. Неподвижный магнитопровод состоит из двух частей, охватывающих катушку, одновременно изолируя ее от топлива, и содержащих топливные каналы, соединяющие надплунжерную полость с полостями нагнетания и всасывания. Подвижный магнитопровод (якорь) одновременно является гидравлическим затвором, выполненным в виде Т-образной полой цилиндрической втулки и расположенным соосно с катушкой внутри нее таким образом, чтобы цилиндрическая часть большего диаметра входила в катушку на 1/3 ее высоты диаметральным зазором не более 0,2 мм, а часть меньшего диаметра входила в один из неподвижных магнитопроводов с зазором 0,001-0,002 мм. Технический результат заключается в повышении надежности и быстродействия насоса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Топливный насос высокого давления, содержащий корпус, плунжерную пару с плунжером без управляющих кромок, нагнетательный штуцер с клапаном и управляющий электромагнитный клапан, проходное сечение которого соединяет полость всасывания с надплунжерной полостью, соединенной одновременно с нагнетательным трубопроводом, отличающийся тем, что катушка электромагнита размещена в корпусе насоса между плунжерной парой и нагнетательным штуцером соосно с плунжером, либо ось катушки параллельна оси плунжера, неподвижный магнитопровод состоит из двух частей, охватывающих катушку, одновременно изолируя ее от топлива, и содержащих топливные каналы, соединяющие надплунжерную полость с полостями нагнетания и всасывания, подвижный магнитопровод (якорь) одновременно является гидравлическим затвором, выполненным в виде Т-образной полой цилиндрической втулки и расположенным соосно с катушкой внутри нее таким образом, чтобы цилиндрическая часть большего диаметра входила в катушку на 1/3 ее высоты диаметральным зазором не более 0,2 мм, а часть меньшего диаметра входила в один из неподвижных магнитопроводов с зазором 0,001-0,002 мм. 2. Топливный насос по п. 1, отличающийся тем, что подвижный магнитопровод (якорь) образует с неподвижным магнитопроводом прецизионную пару в виде нормально открытого клапана конического типа. 3. Топливный насос по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в плунжере и втулке плунжера выполнены каналы, соединяющие надплунжерную полость с полостью всасывания посредством установленного в плунжер клапана, открывающегося при возвратном ходе плунжера.