Топливный насос роторного типа для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02M41/12 F02D1/02 

10

15

20

25

1364246

Изобретение относится к машино- и пружины троению, конкретно к двигателестрое- Hio, а именно к топливовпрьюкиваю- ей аппаратуре для двигателей внут- еннего сгорания, и может быть исользовано в топливных насосах роторого .типа,.

Целью изобретения является повыение надежности и эффективности раоты насоса путем повьштения жесткоси приводного вала.

На фиг, изображен насос, проольный разрез; на фиг.2 - сечение -А на фиг.1; на фиг.З - речение Б-Б а фиг.1; на фиг.4 - график зависиости подъема кулачка за время- прыска топлива; на фиг.5-- насос, бщий вид; на фиг.6 - вид В на фиг.З, Топливный насос состоит из корпуса 1 , в котором выполнено сверление 2, а также наполнительные 3, отсечные 4 и нагнетательные 5 каналы. В отверстии корпуса i размещен с возможностью вращения и осевого перемещения распределитель 6, имеющий на, своей наружной рабочей поверхности образованные двумя расходяищнися наклонно к направлению его продольной оси канавками отсечные кромки 7, продольно вытянутьй Прямоугольньш распределительный паз ,8, соединен- ньй с одной из канавок, образующих отсечные кромки 7, дополнительным соединением, и кольцевую канавку 9, сообщенную с обеими канавками, образующими отсечные кромки 7, и соответственно с распределительным пазом.

В корпусе 1 в зоне кольцевой канавки 9 распределителя выполнено несколько радиальных сверлений 10, в которых расположены поршни 1 насоса, которые внутренними торцами образуют рабочую камеру насоса, а. их Наружные тор1Ц 1 снабжены роликовыми толкателями 12, которые через ролики 13 могут входить в контакт с кулачковой направляющей 14, охватьшающей в этом месте корпус 1 и распределитель 6. Кулачковая направляющая 14 соединена с пр1-шод йм валом 15, расположенным на одной оси с распределителем Ь.

Изменение осевого положения рас-. пределителя 6 осуществляется- устройством, выполненным в управляющего элемента 16, установленного с внешнего конца 17 распределителя 6,

внутреннег 6. В прив внутренне 6 выполне котором р

Вращат тель 6 пол через мех выполнен го косого имеющего, ходящего осевого с 13, повод го с напр щегося со 15, и дет ной жестк распредел известных рального наруяшой ления вып выступа 2 положено с возможн нем, прич обращ.енно полнены д 26, распо возможнос выступами Пружина 1 рой опира 20 привод поводково другой ко концом 19 няя повер в зоне ос на цилинд

Кроме 45 ляюищм ус вого поло 22, Управ но в виде с пружино перестано

Устано 1О подвиж поверхнос не осевог поводковы водковой штифта 29 косом нап может быт

30

35

40

50

55

0

15

0

25

и пружины

8 сжатия, установленной с внутреннего конца 19 распределителя 6. В приводном валу 15 со стороны внутреннего конца 19 распределителя 6 выполнено осевое сверление 20, в котором расположена пружина 18,

Вращательное движение распределитель 6 получает от приводного вала через механизм соединения, который выполнен в виде по меньшей мере одного косого направляющего окна 21, имеющего, например, форму паза, про- ходящего в виде спирали в стенке осевого сверления 20 приводного вала 13, поводкового кольца 22, связанного с направляющим окном 21 и вращающегося совместно с приводным валом 15, и детали .23 сцепления, соединенной жестко с внутренним концом 19 распределителя 6 при помощи любых известных средств, например диаметрального стопорного пальца 24, а на наруяшой поверхности детали 23 сцепления выполнены два противолежащих выступа 25. Поводковое кольцо 22 расположено внутри осевого сверления 20 с возможностью осевого перемещения в нем, причем на стороне кольца 22, обращ.енной к детали 23 сцепления, выполнены две противолежащие- впадины 26, расположенны е вдоль его оси с возможностью-подвижного сопряжения с выступами 25 детали 23 сцепления. Пружина 18 сжатия, один конец которой опирается на осевое сверление 20 приводного вала 15,. проходит через поводковое кольцо 22 свободно, а ее другой конец сопряжен с внутренним концом 19 распределителя 6, Внешняя поверхность приводного вала 13 в зоне осевого сверления 20 выполнена цилиндрической.

Кроме того, насос снабжен управ- 45 ляюищм устройством для изменения осевого положения поводкового кольца 22, Управляющее устройство выполнено в виде установочного кольца 27 с пружиной 28 и снабжено механизмом перестановки установочного кольца.

Установочное кольцо 27 расположе- 1О подвижно на внешней цилиндрической поверхности приводного вала 15 в зоне осевого сверления 20 и связано с поводковым кольцом 22 при помощи поводковой детали, выполненной в виде штифта 29, размещенного радиально в косом направляющем окне 21. Штифт может быть выполнен съемным.

30

35

40

50

55

Механизм перестановки установочного кольца 27 вынолнен в виде тягового электромагнита 30, соединенного с электронным управляющим устройством 31, и передаточного двуплечего рычага 32, взаимодействующего одним плечом 33 с установочным кольцом 27, ha котором для этого выполнена внешняя кольцевая проточка 34, а другим плечом 35 - с якорем 36 тягового электромагнита 30. Управляющий элемент 16 для изменения осевого положения распределителя 6 может быть выполнен в виде установочно- 15 с во§можностью поворота вокруг оси.

го электромагнита 37,.якорь 38 которого взаимодействует с внешним концом 17 распределителя 6, а электромагнит управляется электронным управляющим устройством 31. Ход якоря 36 тягово- го электромагнита 30 определяется регулируемыми упорами 39, 40.

Насос включает также полость 41 наполнения, в которую выходят наполнительные 3 и отсечные 4 каналы. От- сечные кромки 7 распределителя 6 образованы двумя расходящимися от кольцевой канавки 9 в виде буквы V канавками, одна из которых выполнена

короткой, а другая выполнена удлинен- 30 тогда, когда приводной вал приводитной и связывает кольцевую канавку 9 с распределительным пазом 8. Отсеп- ные 4, наполнительные 3 и нагнетательные 5 каналы выполнены в корпусе 1 каждые в своей радиальной плоскости и размещены равномерно по периметру распределителя 6. Причем эти радиальные плоскости разнесены вдоль оси распределителя и каждая из них располагается соответственно в зоне отсечных кромок 7 и дополнительного соединения и распределительного паза 8.

Количество нагнетательных 5, отсечных 4 и наполнительных 3 каналов соответствует числу обслуживаемых насосом цилиндров двигателя.

Наполнительные 3 и отсечные 4 каналы имеют одинаковую ориентировку

размещения по периметру распределите- .50 чением вдоль оси и выполнена из магля о так, что входные отверстия на полнительных каналов 3 перекрываются распределителем самое позднее одновременно с закрытием соответствующего отсечного канала 4.

Поперечное сечение отсечных каналов 4 имеет приблизительно трапециевидную форму и ориентировано так, что боковые поверхности отверстий по

всей ширине открьшаются и закрываются отсечными кромками 7.

Кроме того, приводной вал 15 может быть выполнен с двумя диаметрально противолежащими косыми направляющими окнами 21 в станке осевого сверления 20, а штифт 29 поводковой детали может быть размещен в этих окнах так, что его концы 42 выступают наружу. В этом случае поводковое кольцо 22 снабжено прорезью 43, поверхность которой выполнена бочкообразной, а штифт 29 размещен в прорези

перпендикулярной к оси распределителя 6. На выступающих концах 42 штифта 29 выполнены вырезы 44 для сопряжения с торцом 45 установочного кольца 27 и осевой фиксации штифта 29. Между вырезами 44 и торцом 45 установочного кольца 27 размещено контактное кольцо 46, а установочное кольцо зафиксировано от поворота при помощи пальца 47, проходящего осепараллель но через перегородку установочного кольца 27 в соответствующем направляющем сверлении, так что этйм создается препятствие повороту также и

5

0

5

ся во вращательное движение. При этом механизм переустановки установочного кольца 27 выполнен в виде кольцевого тягового электромагнита, имеющего сердечник 48, ярмо 49, запирающее кольцо 50 и кольцевую катушку 51, охватывающую приводной вал 15, а установочное кольцо 27 вьтолнено в ви- де втяжного якоря 52. Втяжной якорь 52 снабжен фиксатором от поворота. Сердечник 48 электромагнита, несущий кольцевую катущку, имеет наружный цилиндрический стакан 53, который выступает за катушку 51 в осевом направлении и образует, между своим внутренним диаметром и внешним диа-- метром втяжного якоря 52 рабочий воздушный зазор, причем его выступаю-- щая часть вьшолнена с переменным сенитопроводящего материала.

Ярмо 49 тягового кольцевого электромагнита соединено магнитно с на- .. ружным цилиндрическим стаканом и ус- 55 тановлено с посадкой скольжения.на приводной вал 15, запирающее кольцо 50 образует с приводным валом 15 кольцевой зазор для прохода цилиндрической внутренней части втяжного яко.51364246

ря 52, а катушка 51 размещена

ярмом 49 и запирающим кольцом 50 и удерживается последним при помощи стяжнЪпс винтов 54,

Фиксатор втяжного якоря 52 от проворачивания может быть выполнен как в виде одного пальца 47, проходящего через осепараллельное отверстие 55

в перегородке 56 и связанного с запи-io отсечная кромка 7 и дополнительная рающим кольцом 50, или в виде частично расположенных одна против другой выемок 57 и 58, выполненных на выступающей части наружного цилиндрического стакана 53 и на обращенной 15 к ней внешней части втяжного якоря 52.

Такое выполнение насоса предусматривает также, что пружина сжатия 18 опирается с одной стороны на по- 20 водковое кольцо 22, а с другой стороны снабжена механизмом ее предварительного натяжения, выполненного в виде уменьшающегося в диаметре к стороне привода ступенчатого сверления 25 59 и размещенного в нем с возможностью регулирующего перемещения штока 60 и упора 61 с опорной тарелкой 62 пружины 18 сжатия.

Топливный насос работает следую- ЗО щим образом.

Вращение приводного вала 15 приводит к вращению кулачковой направляющей 4 и распределителя 6, Под дей.- ствием кулачковой направляющей 14 ,,д поршни.11 с подпружиненными толкателями совершают возвратно поступательное перемещение в радиальных сверлениях 10, При движении поршней

1Iпод действием пружин толкателей 40

12и давления топлива в полости 41 наполнения происходит заполнение топливом объема освобождаемого поршнями 11 .

канавка пройдут связанные с ними соответственно отсечной канал 4 или наполнительный канал 3, начинается подача топлива в цилиндр двигателя из рабочих камер насоса через кольц вую канавку 9, распределительный па 8 и нагнетательный канал 5.

Подача топлива в цилиндр двигате ля прекращается в тот момент, когда вторая отсечная кромка 7 откроет отсечной канал 4 и соединит рабочие камеры насоса с полостью 41 наполне ния. Все это произойдет в период на гнетательного хода поршней 11. Таки образом, равномерное наклонное расп лож-ение отсечных кромок 7 и возмож ность изменения осевого положения распределителя 6 установочным элект ромагнитом 37 позволяет равномерно изменять количество подаваемого топ лива С начала и конца его подачи. При крайних положениях распредели теля 6 количество подаваемого топли ва определяется отрезками А и А (фиг.4). Отрезок А соответствует количеству впрыскиваемого топлива при максимальном смещении распредел теля 6 к приводному валу 15, а отре зок А - количеству топлива, когда распределитель 6 максимально смещен в противоположную сторону. В соответствии с симметричным наклоном первой и второй отсечных кромок 7 м

Топливо проходит из полости напол- 45 менты начала и конца впрыска топлива

нения 41 через один из. наполнительных каналов 3, дополнительную канавку и соединенную с ней канавку, образующую первую из отсечных кромок 7, в кольцевую канавку 9 и далее в радиальные сверления 10, образующие рабочие камеры насоса. Одновременно происходит также заполнение .через короткую канавку, образующую вторую отсечную кромку 7 и взаимодействз о- щее с ней одно из отсечных отверстий

,4. Это обеспечивает воз о: н&сть быстрого заполнения рабочих камер насо- са.

Когда к роликам 13 толкателей 12 подходят кулачковые выступы кулачковой направляющей 14, то под их действием поршни 11 перемещаются вовнутрь, обеспечивая нагнетательный ход (передний фронт кривой на фиг.4 в зависимости от угла поворота). Одновременно после того, как первая

отсечная кромка 7 и дополнительная

канавка пройдут связанные с ними соответственно отсечной канал 4 или наполнительный канал 3, начинается подача топлива в цилиндр двигателя из рабочих камер насоса через кольцевую канавку 9, распределительный паз 8 и нагнетательный канал 5.

Подача топлива в цилиндр двигателя прекращается в тот момент, когда вторая отсечная кромка 7 откроет отсечной канал 4 и соединит рабочие камеры насоса с полостью 41 наполнения. Все это произойдет в период нагнетательного хода поршней 11. Таким образом, равномерное наклонное распо- лож-ение отсечных кромок 7 и возможность изменения осевого положения распределителя 6 установочным электромагнитом 37 позволяет равномерно изменять количество подаваемого топлива С начала и конца его подачи. При крайних положениях распределителя 6 количество подаваемого топлива определяется отрезками А и А (фиг.4). Отрезок А соответствует количеству впрыскиваемого топлива при максимальном смещении распределителя 6 к приводному валу 15, а отрезок А - количеству топлива, когда распределитель 6 максимально смещен в противоположную сторону. В соответствии с симметричным наклоном первой и второй отсечных кромок 7 модля этих крайних случаев также лежат симметрично друг другу, т.е. это означает, что при одинаковом относительном смещении распределителя 6 к

приводному валу 15 начало впрыска при большем количестве впрыскиваемого топлива начинается при более раннем угле поворота коленчатого вала, обеспечивающего впрыск, чем при

меньшем количестве впрыскиваемого топлива. То же самое соответствует и концу впрыска. Изменением наклона отсечных кромок 7 можно изменить это соотношение.

71

Кроме этого, во время работы можн

угловое

изменять относительное угловое положение распределителя 6 к приводному валу 15 при помощи механизма соединения приводного вала 15 с ра спредели- телем 6 и управляющего устройства. Поскольку установочное кольцо 27 сохраняет определенное осевое положение не происходит никакого относительного проворота распределителя 6 по отношению к приводному валу 15, когда первый смещается установочным электромагнитом 37, причем независиМО от осевого положения распределителя 6 можно смещать в осевом направлении установочное кольцо 27 или втяжной якорь 36 при помоЕщ тягового электромагнита 30. При этом штифт 29 поводковой детали, перемещаясь по наклонному направляющему окну 21, поворачивает поводковое кольцо 22 относительно приводного вала 15, а последнее через деталь 23 сцепления разворачивает распределитель 6. Эта регулировка смещает положение впрыска по отношению к нагнетательному ходу поршней 11 (линия А на фиг.4) Таким образом, независимо от количества впрыскиваемого топлива, от давления впрыска, от числа оборотов, от температуры и вязкости топлива с помощью электронного управляющего устройства 31 можно устанавл1 вать более определенное начало впрыска или также можно использовать различные величины крутизны нарастания боковой поверхности кулачковых выступов для впрыска, чтобы получить раз

личные величины скорости впрыска топ- 40 CBOefi рабочей поверхности наклон- лива. При этом затраты на управление очень малы, а задающее воздействие может быть вьтолнено известным образом.

При помощи регулируемь1х упоров 45 39, 40 может быть ограничена зона воздействия.регулятора, а при помо-: щи упора 39 может устанавливаться начало действия регулятора.

С использованием установочного 50 кольца 27 в виде втяжного якоря 52, который в данном случае фиксируется от проворачивания, достигается точная с малой величиной гистерезиса регулируемость осевого положения ус- 55 тановочного кольца или относительного поворотного положения распределителя 6 и приводного вала 15. Перемещаемые по приводному валу 15 устаноно к направлению оси отсечные кромки и распределительный паз, устройство для изменения осевого положения распределителя, выполненное в виде управляющего элемента, установленного с внешнего конца, и пружины сжатия, установленной с внутреннего конца распределителя, приводной вал с осевым сверлением, в котором расположены пружина сжатия и внутренний конец распределителя, механизм соединения приводного вала с распределителем, вьтолненный в виде по меньшей мере одного косого направляющего окна в стенке осевого сверления приводного вала, поводкового кольца, связанного с направляющим окном и вращающегося с приводным валом, и детали сцепления, соединенной с внутрен8

вочное кольцо 27 или втяжной якорь 52 находятся в процессе эксплуатации насоса в постоянном контакте по типу трения скольжения с приводным валом и одновременно смазываются топливом, т.е. не может возникнуть трение сцепления, определяющее гистерезис перемещения при начале устй- Q новочного движения.

Предварительное натяжение пружины 18 сжатия, которое можно изменять . при помощи штока 60 и опорной тарелки 62, позволяет достичь определен- 5 ное Соответствие тока возбуждения магнитного потока и осевого положения втяжного якоря 52 или поводкового кольца 22.

Предложенная конструкция топлив- 0 ного насоса, когда поводковое кольцо 22 устанавливается внутри осевого сверления 20 приводного вала 15, приводит к тому, что эффективное поперечное сечение приводного вала ослаб- 5 ляется существенно меньше и при сохранении общих размеров приводного вала его жесткость значительно повышается , что в свою очередь приводит к повьщ1ению надежности и эффективнос- 0 ти работы насоса в целом.

Формула изобретения

1.Топливный насос роторного типа для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус со сверлением, наполнительными, отсечными и нагнетательными каналами, расположенньй в сверлении распределитель, имеющий

5

CBOefi рабочей поверхности наклон-

но к направлению оси отсечные кромки и распределительный паз, устройство для изменения осевого положения распределителя, выполненное в виде управляющего элемента, установленного с внешнего конца, и пружины сжатия, установленной с внутреннего конца распределителя, приводной вал с осевым сверлением, в котором расположены пружина сжатия и внутренний конец распределителя, механизм соединения приводного вала с распределителем, вьтолненный в виде по меньшей мере одного косого направляющего окна в стенке осевого сверления приводного вала, поводкового кольца, связанного с направляющим окном и вращающегося с приводным валом, и детали сцепления, соединенной с внутренним концом распределителя, причем на приводном кольце имеются расположенные продольные оси впадины, а на детали сцепления - выступы, взаимодействующие с продольными впадинами с возможностью их относительного перемещения вдоль оси, и управляющее устройство для изменения осевого положения поводкового кольца, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения жесткости приводного вала, поводковое кольцо установлено в осевом сверлении приводного вала с возможностью осевого перемещения в нем, внешняя поверхность приводного вала в зоне осевого сверления выполнена цилиндрической, управляющее устройство снабжено установочным кольцом, расположенным на внешней цилиндрической поверхности приводного вала, а связь поводкового кольца с направляющим косым окном осуществлена при Ггомощи ПОВОДКОВОЙ детали, размещенной радиально в последнем и соединен ной с ПОВОДКОВЫМ и установочным кольцами.

2.Насос по п.1, отличающийся тем, что поводковая детал выполнена в виде штифта.

3.Насос по п.1,0 тли чаю - щ и и с я тем, что управляющее уст- ройствр снабжено механизмом перестановки установочного кольца.

4.Насос поп.З, отличаю- щ и и с я тем, что механизм перестановки установочного, кольца выполнен в виде тягового электромагнита и передаточного рычага, соединенных между собой.

5.Насос по пп.1-4, отличающийся тем, что установочное кольцо снабжено внешней кольцевой поверхностью, сопряженной с пе редаточньм рычагом.

6.Насос по пп.1 и 2, о т л и - ч а ю щ и и с я тем, что приводной вал снабжен двумя диаметрально противолежащими косыми направляющими окнами в стенке осевого сверления, а штифт размещен в последнем так, что .его концы выступают наружу.

7.Насос поПоб, отличающийся тем, что поводковое колъцо снабжено прорезью, поверхность которой выполнена бочкообразной, а штифт размещен в прорези с возмож-

ностью поворота вокруг оси, перпендикулярной к оси распределителя.

8.Насос по пп.б и 7, отличающийся тем, что на выступающих концах штифта выполнены вырезы для сопряжения с торцом установочного кольца и осевой фиксации штифта.

9.Насос по п.8, отличающийся тем, что между вырезами штифта и торцом установочного кольца

размещено контактное

кольцо,

а

установочное кольцо зафиксировано от поворота.

10. Насос по пп.б и 9, отличающийся тем, что механизм перестановки установочного кольца выполнен в виде кольцевого тягового электромагнита, имеющего сердечник,

ярмо, запирающее кольцо и кольцевую катушку, охватывающую приводной вал, а установочное кольцо вьтолне- но в виде втяжного якоря.

11.Насос по п.10, отличающ и и с я тем, что втяжной якорь снабжен фиксатором от поворота.

.Насос по пп. 10 и П, отличающийся тем, что сердечник электромагнита, несущий кольцевуто

катушку, имеет наружньм цилиндрический стакан, которьй выступает за катушку в осевом направлении и образует между своим внутренним диамет- . ром и внешним диаметром втяжного

якоря рабочий воздушный зазор.

13.Насос по п.12, отличающийся тем, что выступающая часть наружного цилиндрического стакана выполнена с леременным сечением

вдоль оси и выполнена из магнитопро- водящего материала.

14. Насос по пп.10-13, отличающийся тем, что ярмо тягового электромагнита магнитно соединено с наружным цилиндрическим стаканом, и установлено с посадкой скольжения на приводной вал, запирающее кольцо образует с приводным валом кольцевой зазор для прохода цилиндрической внутренней части втяжного якоря , а катушка размещена между ярмом и запирающим кольцом и удерживается последштм,

15.Насос по пп.11-14, о т л и чающийся тем, что фиксатор втяжного якоря вьтолнен в виде по меньшей мере одного аксиально расположенного и закрепленного в корпусе направляющего штифта, а втяжной

якорь снабжен направляющим сверлением, в котором проходит направляющий гатифт.

16.Насос по п.15, отличающийся тем, что втяжной якорь выполнен с перегородкой, в которой вьтолнено направляющее сверление.

П.На сос по пп. 12-14, о т л и - ч а ющий с я тем, что выступающая часть наружного цилиндрического стакана сердечника тягового электромагнита и обращенная к ней внешняя часть втяжного якоря выполнены по меньшей мере с частично расположенны

ми одна против другой выемками, которые в окружном направлении имеют одинаковую ширину.

18.Насос по пп.7-16, о т л и - чающийся тем, что пружина сжатия опирается с одной стороны на поводковое кольцо, а с другой снабжена механизмом ее предварительного натяжения, выполненным в виде уменьшающегося в диаметре к стороне приво- да ступенчатого сверления и размещенных в нем с возможностью регулирующего перемещения штока и упора с опорной тарелкой пружины сжатия.

Изобретение относится к двигате- лестроению и позволяет повысить надежность и эффективность работы насоса путем повьшения жесткости приводного вала. Топливный насос выполнен так, что поводковое кольцо 22 устанавливается внутри осевого сверления 20 приводного вала 15 с возможностью осевого перемещения в нем. Управляющее устр-во имеет установочное кольцо 27 с пружиной. При сохранении общих размеров поперечное сечение приводного вала ослабляется меньше. 17 з.п. ф-лы, 6 нп. с о jy (У) с со с: 4: Ю 4: О5 ы фи.{:

/4

(pus.Z

ff ff

фиеА

60

SSJ5

.5

57

58

Л

Редактор М.Келемеш

Составитель Долгов

Техред М.Дидык Корректор О.Кравцова

Заказ 6389/59Тираж 504Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.б