НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ С ДВУХПОЗИЦИОННЫМ КЛАПАНОМ ДЛЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F02M59/36 

Настоящее изобретение относится к насосу высокого давления с двухпозиционным клапаном для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, в частности в двигатель автомобиля.

Известны различные виды насосов высокого давления для подачи топлива, и эти насосы обычно снабжаются топливом из обычного бака посредством насоса низкого давления, приводимого в действие электродвигателем. Насос высокого давления обычно содержит двухпозиционный клапан, который открывается автоматически при подаче к нему топлива посредством насоса низкого давления.

Корпус известных насосов высокого давления включает в себя, по меньшей мере, камеру сжатия топлива и камеру привода, включающую в себя приводные элементы насоса; а двухпозиционный клапан содержит затвор, предназначенный для обеспечения втекания топлива в камеру привода даже тогда, когда клапан закрыт, для смазки и охлаждения приводных элементов.

В частности, в одном известном радиально-поршневом насосе корпус насоса включает в себя три цилиндра, в которых скользят соответствующие поршни, приводимые в действие общим кулачком, имеющемся на валу, который приводится во вращение ведущим валом; кулачок размещен внутри камеры привода или кожуха насоса; а затвор выполнен в виде полого цилиндра и скользит по стенке радиального канала в корпусе насоса.

Корпус насоса также имеет подающий топливо трубопровод для подачи топлива из радиального канала в цилиндры; подающий трубопровод закрыт боковой стенкой затвора; а для смазки и охлаждения вала насоса, кулачка и различных трущихся поверхностей корпуса насоса и поршней затвор также имеет калиброванное осевое отверстие, обеспечивающее непрерывное втекание топлива в кожух.

Для предотвращения накопления топлива в цилиндре двигателя в случае поломки соответствующей форсунки или для предотвращения отсасывания топлива из камеры привода в случае недостаточной подачи топлива насосом низкого давления или ее отсутствия, например вследствие повреждения, затвор закрывается автоматически посредством пружины сжатия, когда давление втекающего топлива падает ниже заданного значения.

Пружина сжатия размещена внутри затвора и уперта в перфорированную пластину, которая имеет поверхность для размещения конца пружины и обычно прикреплена, например приварена, к противоположному концу направляющего канала затвора.

В этом насосе известного вида обработка радиального канала в корпусе насоса, закрепление крышки и сборка пружины сопряжены с трудностями; для выполнения дорогостоящих операций необходимы значительное время и высококвалифицированный персонал. Кроме того, перфорированная пластина на конце канала, обращенном к кожуху, ограничивает до определенной степени наружный диаметр и, следовательно, производительность насоса в заданных условиях.

Задача изобретения заключается в создании предельно простого надежного насоса высокого давления, имеющего двухпозиционный клапан, который является дешевым в производстве и не требует усилий при сборке, с тем, чтобы исключить вышеуказанные недостатки известных насосов с двухпозиционными клапанами.

В соответствии с настоящим изобретением предусмотрен насос высокого давления с двухпозиционным клапаном для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, включающий в себя, по меньшей мере, камеру сжатия топлива и камеру привода, включающую в себя приводные элементы насоса, клапан содержит затвор, скользящий внутри канала в корпусе, для закрытия подающего топливо трубопровода; при этом подающий трубопровод образован в корпусе между каналом и камерой сжатия; а затвор удерживается в закрытом положении посредством пружины сжатия; отличающийся тем, что пружина уперта непосредственно или косвенно в заплечик внутри (корпуса), при этом заплечик образован за одно целое с корпусом.

В первом варианте осуществления пружина уперта в заплечик через средства, закрепленные с возможностью замены внутри канала и содержащие перфорированный диск, введенный с возможностью замены внутрь канала, и эластичный С-образный металлический элемент, расположенный между диском и заплечиком, внутри кольцевой канавки, прилегающей к заплечику.

Целесообразно, чтобы указанные средства также содержали С-образный металлический элемент, расположенный между диском и заплечиком; при этом элемент выполнен гибким в радиальных направлениях; а канал имеет кольцевую канавку, прилегающую к заплечику, в которую элемент вставлен с возможностью замены.

Согласно первому примеру выполнения элемент выполнен в виде обычного стопорного кольца, а заплечик задан круговым отверстием, имеющем меньший диаметр, чем диаметр канала, и такой, чтобы обеспечить возможность обработки канавки через отверстие. При этом разность между указанными двумя диаметрами находится в пределах между 1 и 3 мм; при этом заплечик имеет толщину в пределах между 2 и 4 мм.

Предпочтительно, отверстие в диске имеет выступающий край для направления указанной пружины, а край образован путем холодной деформации диска.

Согласно другому предпочтительному примеру выполнения отверстие в диске имеет две кромки, симметричные по отношению к диску и выступающие по оси в двух противоположных направлениях, для упрощения расположения диска в канале.

В дополнительном варианте осуществления изобретения пружина уперта непосредственно в заплечик, а стенка канала имеет кольцевую канавку, обеспечивающую возможность прецизионной обработки стенки. При этом заплечик задан отверстием с диаметром в пределах между 3 и 5 мм.

В другом примере выполнения цилиндрическая стенка указанного канала имеет кольцевую канавку, прилегающую к заплечику, для обеспечения возможности точной обработки указанной стенки. Предпочтительно заплечик имеет толщину в пределах между 5 и 8 мм.

Согласно еще одному примеру выполнения он содержит некоторое количество цилиндров, расположенных по радиусам внутри корпуса, и некоторое количество поршней, связанных с цилиндрами и скользящих в радиальных направлениях, при этом указанные приводные элементы содержат общий кулачок, выполненный за одно целое с валом, а кулачок и вал размещены в камере привода.

Кулачок приводит в действие поршни посредством кольца, имеющего некоторое количество наружных участков; при этом каждый из указанных участков соприкасается с опорным башмаком, переносимым соответствующим поршнем; а указанное кольцо и опорные башмаки размещены в камере привода.

Два предпочтительных, не ограничивающих варианта осуществления изобретения будут описаны посредством примера со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фигура 1 - вид сбоку с местным разрезом насоса высокого давления с двухпозиционным клапаном в соответствии с изобретением для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания;

фигура 2 - крупномасштабный разрез клапана и части насоса в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

фигура 3 - крупномасштабный вид сверху детали из фигуры 2;

фигура 4 - разрез дополнительной детали для варианта из фигуры 2;

фигура 5 - крупномасштабный разрез клапана и части насоса в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения.

Ссылочной позицией 5 на фигуре 1 обозначен в целом насос высокого давления для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, например, автомобиля. Насос 5 снабжается топливом из обычного бака посредством насоса низкого давления (не показанного), приводимого в действие электродвигателем, на который подается напряжение, когда двигатель включен.

Насос 5 высокого давления относится к виду, содержащему три радиальных поршня 6, которые скользят внутри трех цилиндров 7, расположенных по радиусам внутри корпуса 8 насоса 5, при этом каждый цилиндр 7 закрыт крышкой 9, несущей всасывающий клапан 11 и нагнетательный клапан 12, а каждый цилиндр 7 и соответствующая крышка 9 соединены с корпусом 8 посредством соответствующей крепежной головки 13.

Поршни 6 приводятся в действие последовательно посредством одного кулачка 14, выполненного за одно целое с валом 16, приводимым во вращение ведущим валом двигателя внутреннего сгорания. Кулачок 14 воздействует на поршни 6 через посредство кольца 17, имеющего для каждого поршня 6 наружный участок 18, взаимодействующий с опорным башмаком 19, прикрепленным к поршню 6; а каждый опорный башмак 19 прижат к кулачку посредством соответствующей пружины 21.

Промежуток между концом каждого поршня 6 и соответствующей крышкой 9 задает камеру 22 сжатия, вследствие чего очевидно, что три камеры 22 сжатия размещены внутри корпуса 8. Пространство внутри корпуса 8, в котором размещены цилиндры 7 и в котором вращаются вал 16 и кулачок 14, образует камеру 23 привода насоса 5, и эта камера закрыта фланцем 24, прикрепленным известным способом к корпусу 8; вал 16 расположен во фланце 24 с возможностью вращения и с обеспечением непроницаемости для жидкости; а камера 23 связана известным способом со спускным трубопроводом 25, через который осуществляется слив в бак.

Корпус 8 изготовлен из чугуна, а головки 13 изготовлены из стали; корпус 8 и головки 13 имеют три всасывающих трубопровода 26, связанных с трубопроводом, заданным кольцевой канавкой 27 во фланце 24; каждый трубопровод 26 также связан с соответствующей камерой 22 сжатия через соответствующий всасывающий клапан 11; а каждая головка 13 также имеет трубопровод 28 сжатия, который через соответствующий нагнетательный клапан 12 соединяет камеру 22 сжатия с нагнетательным трубопроводом 29 насоса 5.

Кроме того, корпус 8 имеет подающий трубопровод 30, образованный двумя каналами 31, расположенными крест-накрест друг к другу и закрытых наружу двумя заглушками 32. На одном конце трубопровод 30 связан с кольцевой канавкой 27 фланца 24 и поэтому - с камерами 22 сжатия; а на другом конце трубопровод 30 выходит в цилиндрическую стенку 33 цилиндрического радиального канала 34, образованного в корпусе 8. Канал 34 связан с камерой 23 привода и частично выдается во фланец 24; а впускной трубопровод 36, связанный с насосом низкого давления, введен внутрь канала 34.

В канале 34 размещен двухпозиционный клапан, в целом обозначенный позицией 37 и содержащий полый цилиндрический затвор 38. Точнее, затвор 38 имеет форму поршня или чашки и содержит боковую стенку 39, которая скользит точно по стенке 33 канала 34, вследствие чего необходимо точно обрабатывать как стенки 33 канала 34, так и стенки 39 затвора 38.

Кроме того, затвор 38 содержит плоскую стенку 40, которая имеет калиброванное отверстие 41, обеспечивающее прохождение определенного количества топлива, даже когда трубопровод 30 закрыт посредством затвора 38. Внутрь затвора 38 введена цилиндрическая пружина 42 сжатия, которая уперта в стопорный элемент, прикрепленный к концу канала 34, обращенного к камере 23 привода, а стопорный элемент выполнен перфорированным для обеспечения возможности прохождения топлива из канала 34 в камеру 23 привода, как это описано в заявке на патент Италии № ТO95А 000010.

В соответствии с изобретением стопорный элемент пружины 42 задан заплечиком 43 канала 34, образованным за одно целое с корпусом 8 и расположенным на конце канала 34, прилегающем к камере 23 привода. Заплечик 43 задает круговое отверстие 45 (фигура 2), имеющее меньший диаметр, чем канал 34; а пружина 42 уперта непосредственно или косвенно в заплечик 43, что упрощает сборку двухпозиционного клапана 37.

В варианте осуществления на фигуре 2 пружина 42 уперта в заплечик 43 через средство, закрепленное с возможностью замены внутри канала 34 и содержащее диск 44, имеющий центральное отверстие 46, обеспечивающее возможность прохождения топлива из канала 34 в камеру 23 привода. Выгодно, когда разность диаметров канала 34 и отверстия 45 находится в пределах между 1 и 3 мм, а заплечик 43 имеет толщину в пределах между 2 и 4 мм.

Отверстие 46 в диске 44 имеет выступающий край 47 для направления одного из концов пружины 42; причем край может быть образован путем холодной деформации диска. Кроме того, диск 44 вместе с отверстием 46 и выступающий край 47 можно дешево изготовить из листового металла путем пробивки отверстий и холодной штамповки или посредством чеканочного пресса.

Средства, закрепленные с возможностью замены внутри канала 34, также содержат гибкий в радиальных направлениях С-образный металлический элемент 48, например обычное стопорное кольцо (фигура 3), размещенное внутри канала 34 (фигура 2) между диском 44 и заплечиком 43. Точнее, канал 34 имеет кольцевую канавку 49 в стенке 33, прилегающую к заплечику 43, в которую кольцо 48 вставлено с возможностью замены; а диаметр отверстия 45 выбран таким, чтобы канавку 49 можно было обработать через отверстие 45.

Кольцо 48 устанавливают внутрь канавки 49 или удаляют из канавки при приведении друг к другу двух концов кольца 49, вследствие чего очевидно, что детали клапана 37 также легко собрать, при этом необходима осторожность только при установке диска 44 с краем 47, обращенным к пружине 42.

Для исключения соблюдения даже вышеуказанной осторожности и/или упрощения автоматической сборки клапана 37 в варианте, показанном на фигуре 4, отверстие 46 диска 44 может иметь две кромки, образованные кольцом 51, симметричные по отношению к диску 44 и выступающие по оси в двух противоположных направлениях. Кольцо 51 можно приварить или образовать за одно целое с диском 44 путем прессования и спекания металлического порошка.

В варианте осуществления на фигуре 5 пружина 42 уперта непосредственно в заплечик 43. Выгодно, когда диаметр отверстия 45 находится в пределах между 3 и 5 мм, а заплечик имеет толщину в пределах между 5 и 8 мм. Чтобы получить возможность точной обработки стенки 33 канала 34 с наружной стороны корпуса 8 в стенке 33 протачивают кольцевую канавку 52, которая может иметь меньшую глубину, чем канавка 49 на фигуре 2, так что клапан 37 на фигуре 4 является даже более дешевым в изготовлении, чем клапан на фигуре 2.

Преимущества насоса высокого давления согласно изобретению по сравнению с известными насосами должны быть понятны из предшествующего описания. В частности, использование сменной сборки диска 44 и кольца 48 снижает стоимость изготовления насоса; использование заплечика 43 исключает необходимость закрепления стопорного элемента пружины 42 внутри канала 34; и отсутствует взаимодействие между кольцом 17 кулачка и стопорным элементом пружины 42, так что диаметр кулачка 14 можно увеличить, чтобы повысить производительность насоса.

Очевидно, что можно сделать изменения в насосе, описанном здесь, однако без отступления от объема сопровождающей формулы изобретения. Например, поршни насоса 5 можно расположить иным образом, чем это описано; а насос можно применить к другому двигателю, а не к двигателю автомобиля.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к насосам высокого давления. Изобретение позволяет упростить конструкцию и сборку насоса высокого давления и уменьшить его стоимость. Насос высокого давления с двухпозиционным клапаном для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, включающий в себя, по меньшей мере, камеру сжатия топлива и камеру привода, включающую в себя приводные элементы насоса, и в котором клапан содержит затвор, скользящий внутри канала в корпусе, для закрытия подающего трубопровода. Подающий трубопровод образован в корпусе между каналом и камерой сжатия. Затвор удерживается в закрытом положении посредством пружины сжатия. Пружина уперта непосредственно или косвенно в заплечик внутри канала; при этом заплечик образован за одно целое с корпусом. 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Насос высокого давления с двухпозиционным клапаном для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, включающий в себя, по меньшей мере, камеру сжатия топлива и камеру привода, включающую в себя приводные элементы насоса, и в котором клапан содержит затвор, скользящий внутри канала в корпусе, для закрытия подающего трубопровода, при этом подающий трубопровод образован в корпусе между каналом и камерой сжатия, а затвор удерживается в закрытом положении посредством пружины сжатия, отличающийся тем, что пружина уперта непосредственно или косвенно в заплечик внутри канала, при этом заплечик образован за одно целое с корпусом.2. Насос по п.1, отличающийся тем, что пружина уперта в указанный заплечик через средства, закрепленные с возможностью замены внутри указанного канала.3. Насос по п.2, отличающийся тем, что средства содержат диск, имеющий отверстие, обеспечивающее возможность втекания топлива в камеру привода, при этом диск вставлен с возможностью замены внутрь указанного канала.4. Насос по п.3, отличающийся тем, что указанные средства также содержат С-образный металлический элемент, расположенный между диском и заплечиком, при этом элемент выполнен гибким в радиальных направлениях, а канал имеет кольцевую канавку, прилегающую к заплечику, в которую элемент вставлен с возможностью замены.5. Насос по п.4, отличающийся тем, что элемент выполнен в виде обычного стопорного кольца.6. Насос по п.5, отличающийся тем, что заплечик задан круговым отверстием, имеющим меньший диаметр, чем диаметр канала, и такой, чтобы обеспечить возможность обработки канавки через отверстие.7. Насос по п.5, отличающийся тем, что разность между указанными двумя диаметрами находится в пределах между 1 и 3 мм, при этом заплечик имеет толщину в пределах между 2 и 4 мм.8. Насос по одному из пп.3 - 7, отличающийся тем, что отверстие в диске имеет выступающий край для направления указанной пружины.9. Насос по п.8, отличающийся тем, что край образован путем холодной деформации диска.10. Насос по одному из пп.3 - 7, отличающийся тем, что отверстие в диске имеет две кромки, симметричные по отношению к диску и выступающие по оси в двух противоположных направлениях, для упрощения расположения диска в канале.11. Насос по п.1, отличающийся тем, что пружина уперта непосредственно в заплечик; при этом заплечик задан отверстием с диаметром в пределах между 3 и 5 мм.12. Насос по п.11, отличающийся тем, что цилиндрическая стенка указанного канала имеет кольцевую канавку, прилегающую к заплечику, для обеспечения возможности точной обработки указанной стенки.13. Насос по п.11 или 12, отличающийся тем, что заплечик имеет толщину в пределах между 5 и 8 мм.14. Насос по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он содержит некоторое количество цилиндров, расположенных по радиусам внутри корпуса, и некоторое количество поршней, связанных с цилиндрами и скользящих в радиальных направлениях, при этом указанные приводные элементы содержат общий кулачок, выполненный за одно целое с валом, а кулачок и вал размещены в камере привода.15. Насос по п.14, отличающийся тем, что кулачок приводит в действие поршни посредством кольца, имеющего некоторое количество наружных участков, при этом каждый из указанных участков соприкасается с опорным башмаком, переносимым соответствующим поршнем, а указанное кольцо и опорные башмаки размещены в камере привода.