СИСТЕМА ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА С ИНТЕГРИРОВАННЫМ ТОПЛИВНЫМ АККУМУЛЯТОРОМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F02M55/02 F02M63/02 F02M59/06 F02M59/44 F04B1/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания (ДВС), имеющей насос высокого давления, у которого его выходной канал высокого давления соединен с топливным аккумулятором высокого давления (ТАВД), называемым также общей топливной магистралью высокого давления и имеющим по меньшей мере один выходной канал для соединения с топливной форсункой.

Уровень техники

Подобная система впрыскивания топлива известна из DE 102005027851 A1. Такая система впрыскивания топлива с насосом высокого давления имеет два приводимых в движение кулачковым валом плунжера, каждым из которых топливо через обратный клапан нагнетается в ТАВД, расположенный и смонтированный отдельно от насоса высокого давления. Из ТАВД топливо отбирается для его впрыскивания в камеры сгорания в ДВС топливными форсунками, соединенными топливопроводами с ТАВД.

В основу изобретения была положена задача разработать систему впрыскивания топлива, которая имела бы компактное и характеризующееся высокой надежностью монтажа исполнение.

Краткое изложение сущности изобретения

Указанная задача решается благодаря тому, что ТАВД смонтирован непосредственно на насосе высокого давления, а выходной канал ТАВД ориентирован в точно определенном положении относительно насоса высокого давления. Преимущество, связанное с размещением ТАВД непосредственно на насосе высокого давления, состоит в том, что ТАВД нет необходимости монтировать в виде отдельного узла и соответствующим образом соединять его с насосом высокого давления. Преимущество, связанное с точной ориентацией выходного канала ТАВД, состоит в том, что соединительный топливопровод, ведущий к топливной форсунке, имеет точно определенные размеры и форму и не требует никакой его подгонки для повышения надежности монтажа.

В одном из вариантов осуществления изобретения насос высокого давления имеет корпус с головкой цилиндра, в стенке которой оканчивается выходной канал высокого давления, предусмотренный у насоса высокого давления.

Выполнение выходного канала высокого давления оканчивающимся в стенке головки цилиндра обеспечивает возможность компактного размещения ТАВД непосредственно на стенке головки цилиндра, например, таким образом, что один ТАВД может обслуживать предпочтительно два цилиндра ДВС (а в принципе возможно также снабжение топливом одного, трех или четырех цилиндров ДВС).

В еще одном варианте осуществления изобретения ТАВД выполнен в виде распределительного элемента, взаимодействующего с выходным каналом высокого давления. Такой распределительный элемент при предпочтительном размещении насоса высокого давления в головке блока цилиндров ДВС смонтирован на стенке головки цилиндра насоса высокого давления и, как указано выше, обслуживает предпочтительно два цилиндра ДВС. Подобный распределительный элемент, имеющий цилиндрическое стаканообразное исполнение, наиболее пригоден для применения в качестве ТАВД благодаря возможности его простого изготовления, а также благодаря тому, что его стаканообразное внутреннее пространство обладает достаточно большой для выполнения функции ТАВД вместимостью. В другом варианте распределительный элемент может быть также выполнен в виде цилиндрической трубки, и в этом случае по меньшей мере один выходной канал ТАВД расположен сбоку на имеющем форму цилиндрической трубки распределительном элементе.

В еще одном варианте осуществления изобретения распределительный элемент имеет два, три или четыре выходных канала ТАВД. Выходные каналы ТАВД при этом в предпочтительном варианте расположены под отличным от 0° углом к продольной оси цилиндрического распределительного элемента.

Подобное расположение выходных каналов ТАВД, с одной стороны, позволяет выполнять распределительный элемент с более чем одним выходным каналом ТАВД, однако, с другой стороны, требует точной ориентации распределительного элемента для возможности подсоединения по меньшей мере одного соединительного топливопровода к топливной форсунке без выполнения при этом работ по подгонке соединительного топливопровода.

В еще одном варианте осуществления изобретения распределительный элемент закреплен на стенке головки цилиндра крепежной деталью. В принципе распределительный элемент, например, при наличии у него резьбы можно было бы непосредственно привинчивать к стенке головки цилиндра. Однако в этом случае обеспечить правильную ориентацию выходных каналов ТАВД можно было бы только путем установки распределительного элемента в точно определенное угловое положение при его привинчивании. Использование же крепежной детали позволяет точно, например, по соответствующей метке (либо с помощью описанного ниже ориентирующего устройства) сориентировать распределительный элемент относительно головки цилиндра и затем закрепить на ее стенке такой крепежной деталью.

В еще одном варианте осуществления изобретения крепежная деталь представляет собой стяжной резьбовой элемент (стяжную гайку или стяжной винт), который привинчивают, например, к резьбовому штуцеру на головке цилиндра. Такой стяжной резьбовой элемент имеет при этом удерживающий фланец, который в смонтированном состоянии прилегает к кольцевому фланцу распределительного элемента. Однако в другом варианте стяжной резьбовой элемент может быть также выполнен в виде резьбового элемента двойного действия с правой и левой резьбами и взаимодействовать с соответствующими резьбами на головке цилиндра и распределительном элементе.

В еще одном варианте осуществления изобретения распределительный элемент имеет ориентирующее устройство, взаимодействующее с выходным каналом высокого давления или головкой цилиндра и образованное, например, по меньшей мере одним выступом, взаимодействующим с соответствующей выемкой. Благодаря такому ориентирующему устройству при последующей сборке непосредственно достигается точная необходимая ориентация распределительного элемента без дополнительной оптической регулировки его положения.

В еще одном варианте осуществления изобретения распределительный элемент со стороны, противоположной стороне присоединения к выходному каналу высокого давления или к головке цилиндра, имеет присоединительное отверстие для заглушки или для датчика давления в ТАВД. Этот вариант предпочтительно использовать прежде всего в том случае, когда распределительный элемент выполнен в виде цилиндрической трубки.

Краткое описание чертежей

Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения рассмотрены в последующем описании со ссылкой на прилагаемые к нему чертежи, представленные на которых примеры осуществления изобретения более подробно рассмотрены ниже и на которых, в частности, показано:

на фиг.1 - вид в разрезе стаканообразного распределительного элемента,

на фиг.2 - детально изображенное ориентирующее устройство распределительного элемента,

на фиг.3 - вариант крепления распределительного элемента на головке цилиндра,

на фиг.4 - вид в разрезе распределительного элемента, выполненного в виде цилиндрической трубки, и

на фиг.5 - вид в поперечном разрезе выполненного в виде цилиндрической трубки распределительного элемента, изображенного на фиг.4.

Описание варианта осуществления изобретения

Согласно фиг.1 насос высокого давления, используемый в системе впрыскивания топлива в ДВС, имеет корпус с головкой 1 цилиндра, в цилиндрическом отверстии которой установлен направленно перемещающийся в нем частично изображенный на чертеже плунжер 2, который нагнетает топливо из напорной полости 3 через выходной канал 4 высокого давления с установленным в нем клапаном 5 в ТАВД 23. Выходной канал 4 высокого давления оканчивается в стенке 6 головки 1 цилиндра насоса высокого давления. На стенке 6 головки цилиндра за одно целое с ней выполнен кольцеобразный резьбовой штуцер 7, в который вставлен стаканообразный распределительный элемент 8, внутренняя полость которого образует ТАВД 23. Насос высокого давления может быть встроен в головку блока цилиндров ДВС и в этом случае не имеет собственного приводного вала, а приводится в действие валом ДВС, например его распределительным валом. В другом варианте насос высокого давления может также иметь собственный приводной вал, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания.

Стаканообразный распределительный элемент 8 имеет кольцевой фланец 9, на который воздействует соответствующий удерживающий фланец 10 стяжного 15 резьбового элемента (стяжной гайки) 11. Стяжной резьбовой элемент 11 навинчен на резьбовой штуцер 7 и прижимает распределительный элемент 8 к стенке 6 головки 1 цилиндра насоса высокого давления. Для обеспечения герметичного соединения стаканообразный распределительный элемент 8 имеет со своей обращенной к стенке 6 головки цилиндра стороны уплотняющую геометрию 12. В другом варианте между соответствующими деталями вставлено уплотнение.

На противоположной стороне распределительного элемента 8 в его дне выполнены, например, два выходных канала 13а, 13b ТАВД, к которым подсоединяются привинчиваемые к соответствующим присоединениям топливопроводы для соединения с топливными форсунками. Количество выходных каналов 13 ТАВД (например, два, три или четыре) зависит от количества цилиндров ДВС, поскольку каждый цилиндр снабжен топливной форсункой. Помимо этого распределительный элемент имеет также присоединение 14, к которому подсоединяется датчик 15 давления. Этим датчиком 15 давления измеряется давление топлива в ТАВД 23 в целях регулирования количества топлива, в котором его требуется добавлять в ТАВД взамен израсходованного топлива.

На фиг.2 показан стаканообразный распределительный элемент 8, снабженный ориентирующим устройством 16 в виде трех распределенных по окружности выступов. Такие выступы входят в соответствующие им выемки на резьбовом штуцере 7 (или наоборот) и обеспечивают точную установку распределительного элемента 8 в требуемое (угловое) положение относительно стенки 6 головки цилиндра. Количество выступов в предпочтительном варианте соответствует количеству выходных каналов 13 ТАВД с целью обеспечить точное их размещение и ориентацию. Так, например, при наличии двух выходных каналов 13 они так же, как и соответственно два выступа, расположены диаметрально друг напротив друга (с угловым шагом 180°), тогда как при наличии трех выходных каналов 13 они так же, как и соответственно три выступа, расположены с угловым шагом 120°, а при наличии четырех выходных каналов они расположены с угловым шагом 90° относительно друг друга.

В показанном на фиг.3 примере резьбовой штуцер 7а интегрирован непосредственно в головку 1 цилиндра, а стяжной резьбовой элемент (стяжная гайка) 11а выполнен в виде резьбового элемента двойного действия с правой и левой резьбами. Соответственно и распределительный элемент 8a в данном случае имеет наружную резьбу 17, при навинчивании стяжного резьбового элемента 11a на которую распределительный элемент 8a скрепляется тем самым с резьбовым штуцером 7a. В остальном распределительный элемент 8a по своему исполнению аналогичен распределительному элементу в показанном на фиг.1 примере.

В показанном на фиг.4 примере распределительный элемент 8b выполнен в виде цилиндрической трубки и стяжным резьбовым элементом (стяжным винтом) 11b скреплен с патрубком 18, который взаимодействует со стенкой 6 головки цилиндра. Патрубок 18 функционально соответствует резьбовому штуцеру 7, 7а. Стяжной резьбовой элемент 11b опирается на зажимное кольцо 19, которое вставлено в кольцевую канавку на патрубке 18, и одновременно ввинчен во внутреннюю резьбу распределительного элемента 8b. Между патрубком 18 и распределительным элементом 8b предусмотрены не показанные на чертеже ориентирующее устройство и уплотняющая геометрия.

С противоположной от патрубка 18 стороны в присоединительное отверстие 20 распределительного элемента 8b ввинчена заглушка (запорная крышка) 21. В другом варианте в присоединительное отверстие может быть также ввинчен датчик 15 давления в ТАВД. Ввинченная в присоединительное отверстие 20 заглушка 21 имеет углубление 22, благодаря которому действующее внутри него давление топлива прикладывает радиальное усилие к резьбовому соединению. Таким путем компенсируется возможное расширение распределительно элемента 8b и тем самым повышается эффективность уплотнения.

На фиг.5 в поперечном разрезе показан распределительный элемент 8b, например, с двумя выходными каналами 13a, 13b ТАВД и дополнительным присоединением 14 для датчика давления в ТАВД. В данном случае фактическое количество выходных каналов 13 ТАВД (например, два, три или четыре) также зависит от количества цилиндров ДВС, поскольку каждый цилиндр снабжен топливной форсункой.

Изобретение может быть использовано в топливных системах двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена система впрыскивания топлива в ДВС, имеющая насос высокого давления, у которого его выходной канал (4) высокого давления соединен с топливным аккумулятором (23) высокого давления (ТАВД), имеющим по меньшей мере один выходной канал (13a, 13b) для соединения с топливной форсункой. ТАВД (23) крепежной деталью (11) закреплен непосредственно на насосе высокого давления и имеет центрирующее устройство, благодаря которому выходной канал (13a, 13b) ТАВД ориентирован в точно определенном положении относительно насоса высокого давления. Предложенная система впрыскивания топлива имеет компактную конструкцию и обладает высокой эксплуатационной надежностью. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, имеющая насос высокого давления и топливный аккумулятор (23) высокого давления (ТАВД), с которым соединен насос высокого давления своим выходным каналом (4) высокого давления и который имеет по меньшей мере один выходной канал (13а, 13b) для соединения с топливной форсункой и смонтирован непосредственно на насосе высокого давления, который имеет корпус с головкой (1) цилиндра, в цилиндрическом отверстии которой установлен направленно перемещающийся в нем плунжер (2) и в стенке (6) которой оканчивается указанный выходной канал (4) высокого давления, при этом ТАВД (23) выполнен в виде распределительного элемента (8, 8а), взаимодействующего с этим выходным каналом (4) высокого давления, отличающаяся тем, что распределительный элемент (8, 8а) крепежной деталью, представляющей собой стяжной резьбовой элемент (11, 11a, 11b), закреплен на расположенном на стенке (6) головки цилиндра штуцере (7, 7а) или патрубке (18) и имеет ориентирующее устройство, взаимодействующее с выходным каналом (4) высокого давления или головкой (1) цилиндра, благодаря чему по меньшей мере один выходной канал (13а, 13b) ТАВД ориентирован в точно определенном положении относительно насоса высокого давления.

2. Система впрыскивания топлива по п. 1, отличающаяся тем, что распределительный элемент (8b) выполнен в виде цилиндрической трубки.

3. Система впрыскивания топлива по п. 1, отличающаяся тем, что распределительный элемент (8) имеет два, три или четыре выходных канала (13) ТАВД.

4. Система впрыскивания топлива по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что распределительный элемент (8b) со стороны, противоположной стороне присоединения к выходному каналу (4) высокого давления или к головке (1) цилиндра, имеет присоединительное отверстие (20) для заглушки (21) или для датчика (15) давления в ТАВД.