Нагнетательный насос для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1985 года по МПК F02M59/36 

1 Изобретение .относится к машиностроению, а именно к двигателестро ению, в частности к топливовпрыски пающей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в конструкции нагнетательных топливных насосов высокого давления с регулируемым перепуском топлипа на линии высокого давления для двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является повы шение эффективности путем оптимизации изменения начала нагнетания топлива в зависимости от углового положения вращающегося органа двиГЯТГ я li:i чертеже схематично изображем предлагаемый насос, продольный разрез. Нагнетательный насос содержит корпус 1, в котором по оси установлена цилиндрическая втулка 2 с впускными отверстиями 3. Во втулке 2 размещен с возможностью пря молинейяого возвратно-поступательного перемещения между нижней и верхней мертвыми точками (НМТ и ВМТ) плупжер 4 с.отсечной кромкой. 5 на его боковой поверхности. В KOiMTyce также размеи1ен нагнетатель . иый илуцер 6 с нагнетательным кла,паном 7. Торец плунжера 4 с втулкой 2 VI нагнетательным штуцером 6 обрапуат иадплунжервый объем 8, KOTopi-;ic через впускные отверстия 3 сообщается с полостью 9 питания .и через нагнетательный клапан 7 с форсункой двигателя (не показано). Впускные отверстия 3 выполнены в цнггг1ндр;1ческой стенке втулки 2 вбл зи НМТ торца плунжера 4 и закрываются им в начале его хода и ВМТ. В корпусе 1 еще размещен кулачковый вал с кулачком (не показаны) для со- 45 общения плунжеру 4 возвратно-поступательного прямолинейного перемещения. Кулачковый вал кинематически связан с вра1 1;ающимся органом 10, например маховнком двигателя. Насос также со- 50 держит устройство регулирования начала нагнетания топлива, которое состоит из перепускного канала 11, сообщающело падплунжерный объем 8 с полостью Q питания и выпускньми отвер- 55 стиями 3, клапана 12 закраытия и отк)мтия перепускного канала 11 с элементом привода 13 клапана 12 и систе6мы управления клапаном 12, связанной с элементом привода ГЗ. Запорный элемент 14 клапана 12 находится под действием давления топлива в надплунжерном объеме 8. Элемент привода 13 выполнен в виде цили)дрического золотника, установленного с возможностью скольжения в цили гдрическом отверстии 15 и образующего с последГим камеру 16 управления. Система управления клапаном 12 выполнена в виде электрического датчика 17 углового положения вращающегося органа 10 двигателя с элементом 18 задержки сигнала, источника 19 выработки управляющих усилий, действующих на клапан 12 в сторону открытия перепускного канала 11, и узла 20 переключения управляющих усилий, причем датчик 17 углового положения вращающегося органа 10 двигателя с элементом 18 задержки сигнала связан с узлом 20 переключения управляющих усилий, а источник 19 выработки управляющих усилий ,с элементом привода 13 клапана 12, Элемент 18 задержки сигнала предназначен для задержки электрических сигналов, подаваемых датчиком 17 в зависимости от одного или нескольких параметров двигателя таких, как давление воздуха в двигателе, угловое положение плунжера, максимальное давление топливного цикла или скорость двигателя. Система управления клапаном 12 может быть снабжена выключателем 21, обеспечивающим отключение насоса в случае аварийного превьщ1вния какого-либо параметра двигателя, например его скорости. Источник 19 выработки управляющих усилий выполнен в виде двух гидравлических источников 22 и 23 давления. величина давления одного из которых превышает величину воздействия на запорный элемент 14 клапана 12 давления, необходимого для открытия нагнетательного клапана 7 к форсунке, когда плунжер 4 перемещается от НМТ к ВМТ, и может составлять 20 бap, а величина давления другого источника превышает величину давления, которое воздействует на запорный элемент 14 клапана 12 со стороны надплунжерного объема 8, когда плунжер перемещается от ВМТ к НМТ, и может составлять 1-5 бар.

3.

Узел 20 переключения управляющих усилий выполнен в виде гидравлического вентиля с электрическим приводом .

Насос работает следующим образом.

Плунжер 4, перемещаясь от НМТ к ВМТ, закрывает впускные отверстия 3 и продолжает свой ход вверх. Во время первого периода хода вверх плунжера 4 гидравлический вентиль узла 20 переключения управляющих усилий находится в таком положении что жидкость, поступающая из источника 22 относительно высокого давлния, действует через камеру 16 управления на элемент привода 13 клапана 12, который тем самым находится в открытом положении. Это означает, что надплунжерный объем 8 сообщается с прлостью 9 питания через перепускной канал 11. Следовательно, топливо, нагнетаемое плужером 4, поступает в полость 9 питания. Давление в надплунжерном объеме 8 остается относительно низким и недостаточньм для открытия arнeтaтeльнoгo клапана 7, и топлив к форсунке не поступает,

В заданный момент, определяемый прохождением вращающегося органа 10 двигателя перед датчиком 17 угл вого положения, подается электрический сигнал на электропривод узла 20 переключения, который в данном случае изменяет свое положение На элемент привода 13 клапана 12 прекращается воздействие жидкости под высоким давлением от источника 22 и начинается воздействие жидкости с низким давлением от источника 23. Падение давления в камере 16 управления приводит к закрытию клапана 12. Учитывая, что плунжер 4 продолжает свое перемещение к ВМТ, давление в надплунжерном объеме 8 увеличивается и вызывает открытие нагнетательного клапана 7 что означает начало подачи топлива к форсунке.

Подача заканчивается в момент. когда отсечная кромка 5 1проходит (Геред впускным отверстием 3.

Клапан 12 снова открывается во время перемещения плунжера 4от ВМТ к НМТ, когда впускные отверстия 3 закрываются боковой поверхностью плунжера 4. Открытие клапана 12 во

364

время такого перемещения плунжера 4 способствует хорошему наполнению надплунжерного объема 8 между подачами топлива. Повышенное давление, действующее на элемент привода 13 клапана 12, уменьшается и снова блокирует клапан 12 в его открытом положении.

Момент подачи датчиком 17 углового положения сигнала управления вентилем узла 20 переключения управляю.щих усилий может быть выбран близким к моменту начала подачи топлива, определяемого взаимодействием плунжера 4 и впускных отверстий 3. Чтобы можно было изменять в относительно большом диапазоне момент начала подачи топлива после закрытия клапана 12j достаточно установить при помощи элемента 18 задержки сигнала интервал между моментом подачи сигнала датчиком 17 и моментом падения давления над элементом привода 13 клапана 12. Этот интервал может быть

выбран в зависимости от скорости

двигателя, давления воздуха в двигателе, углового положения плунжера 4, максимального давления топливного цикла или в зависимости от любого

другого параметра двигателя.

Насос может также работать в случае превышения скорости. В этом случае достаточно не допускать падения давления над элементом привода

13 клапана 12.

В случае неисправности системы управления клапаном 12 можно выключить систему путем отсоединения

гидравлической схемы источника 22 с относительно высоким давлением. В этом случае момент подачи топлива к форсунке определяется взаимодействием, плунжера 4 и впускных отверстий 3,

т.е. двигатель работает-с большим опережением, определяемым механической частью насоса.

Возможны многочисленные варианты выполнения отдельных частей системы

управления, как гидравлическими,

электрическими или пьезоэлектрическиNOi.

Такое вьтолнение насоса позволяет путем использования относительно небольших значений управляющих усилий в широком диапазоне изменять момент начала впрыска топлива, упрощает систему регулирования топливоподачи.

гз «

1. НАГНЕТАТЕЛЬНЫЙ НАСОС ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус, расположенную в корпусе втулку с впускным отверстием, размещенный во втулке с возможностью возвратно-поступательного перемещения между нижней и верхней мертвыми точками (НМТ и ВМТ) и перекрытия впускного отверстия плунжер, образующий с втулкой надплунжерньш объем и имеющий на боковой поверхности отсечную кромку конца нагнетания топлива, нагнетательный штуцер с нагнетательным клапаном, через который надплунжерный объем сообщен с форсункой, кулачковыйвал с кулачком, связанный с вращающимся органом двигателя, и устройство- регулирования начала нагнетания топлива, состоящее из перепускного канала, сообщающего надплунжерный объем с впускным отверстием, находящегося под воздействием давления топлива в надплунжерном объеме клапана закрытия и открытия перепускно го канала с элементом привода клапана и системы управления клапаном, связанной с элементом привода, о т л ич ающий с я тем, что, с целью повьппения эффективности путем оптимизации изменения начала нагнетания топлива в зависимости от углового положения вращающегося органа двигателя, система управления клапаном вьгполнена в виде датчика углового положения вращающегося органа двигателя с элементом задержки сигнала, источника выработки управляющих усилий, действующих на клапан в сторону открытия перепуск.ного канала и имеющих два значения, 9 to одно из которых превышает величину воздействия на клапан давления, необходимого для открытия нагнетательного клапана к форсунке,когда плунжер перемещается от НМТ и ВМТ,а другое превы;чает величину воздействия на клапан минимального значения давления в надплунжерном объеме, когда плунжер перемещается от ВМТ к НМТ, и узла переключения управляющих усилий, причем датчик углового положения вращающегося органа двигате35 ля с элементом задержки связан с : оэ узлом переключенияуправляющих усилий, а источниквыработки управляющих усилий -с элементомприз ода клапана. 2. Насос ПОП.1, отлича1 ющий с я тем, что источник выработки управляющих усилий системы управления выполнен в виде двух гидравлических источников давления, узел переключения управляющих усилий - в виде гидравлического , а элемент привода клапана в виде цилиндрического золотника.