Плунжерный топливный насос Советский патент 1989 года по МПК F02M39/00 F01L1/08 

ел

4 4

315

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания со ступенчатым впрыском топлива.

Цель изобретения - оптимизация фазодинамических характеристик подачи топлива в основной период впрыска в зависимости от количества топлива, поданного в начальном периоде впрыска.

На фиг. 1 показана система топливоподачи с тангенциальным кулачком привода; на фиг. 2 - положение центрового профиля вьтуклого кулачка при его смещении относительно ведущего вала; на фиг. 3 - графики зависимости скорости движения плунжера и- объемных скоростей нагнетания от угла поворота ведущего вала при различ- ньк позициях настройки выпуклого кулачка; на фиг, 4 - положение центрового профиля кулачка с вогнутым основным рабочим участком при смещении кулачка; на фиг. 5 - совместное расположение угловых створов, ограничивающих рекомендуетФш диапазоны направлений смещения для профилей с выпу1спым и вогнутым основным рабочим участком.

Насос содержит кулачковый привод с ведущим валом 1, кинематически связанным с коленчатьм валом двигателя и кулачком 2, взаимодействующим с толкателем 3 посредством ролика 4. Профиль кулачка 2 содержит основной рабочий з асток 5 для управления подачей топлива: в основной период впрыска и дополнительньй рабочий учас ток 6 для управления подачей топлива в начальный период впрыска, вы-, полненный вьтуклым и более пологим, чем основной рабочий участок 5. Профиль основного рабочего участка 5 (фиг. 1 и 2) сопряжен с дополнитель ным участком 6 промежуточным участком 7 вогнутой формы.

Кулачок 2 установлен на ведущем валу 1 с возможностью регулировочно- установочного поступательного смещения в плоскости вращения по направ- ляюпщм 8 опорного элемента (не показан) . жестко связанного с ведзпдим валом 1. Направляющие 8 ориентированы в направлении, выбранном в пределах узкого углового створа, образованного касательной Т к центровому

1

профилю кулачка 2 в точке с, соот

114474

ветствующей началу дополнительного рабочего участка 6, и радиальным направлением Rg, совпадающим с на- 2 правлением радиуса-вектора центрового профиля 9, соответствующего концу основного рабочего участка 5 при базовой настройке кулачка 2, соответствующей впрыску топлива только под Ш управлением основным рабочим участком 5.

Центровой профиль на дополнительном рабочем участке 6 спрофилирован по спирали Архимеда с полюсом, рас- 15 положенным в центре вращения кулачка 2 при смещенном его положении в крайней позиции, соответствзтощей наибольшей топливоподаче за начальный период впрыска.

20 На фиг. 1-5 даны следующие обозначения :

аЪ - участок центрового профиля 9, соответствзтощий ocнoвнo ry рабочему участку 5 кулачка 2;

cd - участок центрового профиля 9, соответствующий дополнительному выпуклому-рабочему участку 6

25

30

35

40

45

50

55

кулачка 2;

Z - кольцевая рабочая зона в поле вращения кулачка 2, соответствующая диапазону перемещений центра ролика 4 при активном ходе плунжера насоса;

О - ось вращения ведущего вала 1 и позиция центра вращения кулачка 2 на плоскости центрового профиля 9, соответствующая базовой настройке;

О - позиция центра вращения кулачка 2 на плоскости центрового профиля 9,« соответствующая настройке на максимальную топ- ливоподачу в начальный период впрыска; U - величина смещения кулачка 2;

-радиусы-векторы центрового профиля 9, соответствующие началу и концу нагнетания топлива;

-скорость движения плунжера насоса;

-объемная скорость нагнетания топлива;

-РН ир,

V

угол поворота ведущего вала 1;

фазовые углы поворота ведущего вала.1, соответствующие началу и концу нагнетания;

а Ь

R,

п.,

р

Ч-

к центровому профилю 9 в точках а, Ъ, соответствующих началу и концу основного рабочего участка 5, ив точке с, соответствующей началу дополнительного рабочего участка 6;

радиальная линия, проходящая через точку Ъ центрового профиля, соответствующую концу основного рабочего участка 5 при базовой настройке кулачка 2, соответствукядей впрыску топлива только под управлением основным рабочим участком;

ход плунжера, радиус- вектор центрового профиля 9 и фазовый угол поворота ведущего вала 1, соответствующие при базовой настройке нагнетанию порции топлива, равной количеству его, нагнетаемому с пониженными скоростями при реализахщи ступенчатого впрыска.

На всех фигурах центровой профиль 9 кулачка 2 для базовой позиции, соответствующей нагнетанию топлива при управлении только основным рабочим участком 5, показан сплошной линией, а дпя позиции, соответствующей наибольшей топливоподаче за начальный период впрыска, управляемый дополнительным рабочим участком 6, - пунктиром; обозначения, соответствующие этой позиции, помечены штрихом.

Кулачок 2 установлен с возможностью смещения вдоль направления основного тангенциального участка.

На фиг. 2 касательные Tj. и Т ограничивают наиболее предпочтительный (например, в случае перехода на ступенчатый впрыск при форсировке двигателя) диапазон возможных направле6

смещения для кулачка 2 с вьшук- основным участком 5. Фактичеснаправление смещения совпадает

с направлением касательной Т, проведенной к центровому профилю в точке с. При этом расположение центрового профиля 9 на основном 5 и дополнительном 6 рабочих участках относительно рабочей зоны Z до и после смещения из базовой позиции дает представление об изменении объемных скоростей нагнетания и начала нагнетания при регулировке смещения кулачка 2,

Фазодинамические характеристики топливоподачи для. этого случая представлены на фиг. 3, где сплошная линия соответствует базовой позиции

кулачка и нагнетанию только в основной период впрыска, а пунктираня - настройке на ступенчатый впрыск. Причем объемные скорости нагнетания в отличие от скоростей плунжера выделены дополнительной обводкой. Штриховкой на графиках отмечены площади, эквивалентные нагнетанию одной и той же порции Топлива, равной пода- , че с пониженными скоростями при реализации ступенчатого впрыска. В случае, показанном на фиг. 2, кулачок спрофилирован и направление смещения

выбрано так, что фазовый угол ц подачи этой порции топлива сохраняется неизменным до и после смещения из базовой позиции в крайнюю позицию, соответствуюшую наибольшей топливо- подаче за начальный период впрыска. На фиг. 4 касательная Т, и радиальная линия R, ограничивают наиболее предпочтительный диапазон возможных направлений смещения кулачка с вогнутым основным рабочим участком, а фактическое смещение показано вдоль

5

линии

0

5

Чt, - для смещения позиции центра вращения кулачка на плоскости центрового профиля. |.

На фиг. 5 приведены как полные оговариваемые диапазоны направлений, смещений, ограниченные створом RiJ для выпуклого кулачка и створом Tgjj- R(,jj. для вогнутого кулачка, так и наиболее предпочтктел 1 е (опти- ,,i мальные) диапазоны (выделены штри- ховкой), ограниченные соответственно створами (Tj.j- TCI) (ЫГ того, для сравнения указан диапазон направлений смещений купачка, простирающийся влево от радиальной линии R (показан стрелками, радиальными центру вращения кулачка) и который по достигаеому эффекту отчасти эквивалентен (дпя ограниченных участков рабочего профиля) традиционной регулировке ступенчатого впрыска путем изменения толщины регулировочной прокладки под пятой плунжерного толкателя.

Плунжерный топливньй насос работает следующим образом.

Вращательное движение кулачка 2 посредством ролика 4 и толкателя 3 преобразуется в поступательное движение плунжера насоса. При этом при базовой настройке кулачка 2 его дополнительный рабочий участок 6 находится вне рабочей зоны (участок cd центрового профиля находится вне зоны Z), соответствующей активному ходу плунжера насоса, и нагнетание толпива происходит полностью при управлении основным рабочим участком 5 (аЬ на центровом профиле 9).

Когда необходима перенастройка топливоподачи с переходом на ступенчатый впрыск, производят переустановку кулачка 2 на валу 1, сдвигая его так, что участок cd центрового профиля 9, соответствующий дополнительному рабочему участку 6, входит в рабочую зону Z.

При.дальнейшей работе двигателя по мере вращения кулачка 2 впрыск топлива начинается уже при набегании ролика 4 на дополнительный рабочий участок 6, и тем самым начальный период впрыска осуществляется при относительно сниженных скоростях подачи-топлива.

Изобретение расширяет функциональные возможности топливного насоса при осуществлении периодических перенастроек за кона топливоподачи. При этом благодаря совместной оптимизации параметров впрыска при ре- ализации различных законов топливоподачи для различных настроек двигателя улучшаются эксплуатационные свойства последнего.

-Формула из обретения 1. Плунжерный топливный насос высокого давления двигателя внутреннего сгорания со ступенчатым впрыском топлива, содержащий кулачковый привод с ведзш1ин валом, кинематически

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

связанным с коленчатым валом двигателя, и кулачком, взаимодействуклцим с толкателем посредством ролика, причем профиль кулачка содержит основной рабочий з асток для управления подачей топлива в основной период впрыска и дополнительньй рабочий участок для управления подачей топлива в начальньй период впрыска, выполненный выпуклым и более пологим, чем основной рабочий участок, отличающийся тем, что, с целью оптимизации фазодинамических характеристик подачи топлива в основной период впрыска в зависимости от количества топлива, поданного за начальньй период впрыска, предусматривающей одновременно преимущественное ограничение сдвига на опережение топливоподачи в целом по мере повьшения количества топлива, поданного за начальньй период, кулачок установлен на ведущем валу с возможностью регулировочно-установочного поступательного смещения в плоскости вращения в направлении, выбранном в пределах узкого углового створа, образованного касательной к центровому профилю кулачка в точке, соответствующей началу дополнительного рабочего з 1астка, и радиус-вектором центрового профиля, соответствующим концу основного рабочего участка при базовой настройке кулачка, соответствующей впрыску топлива только, под управлением основным рабочим участком.

2.Насос по п. 1, отличающий с я тем, что, с целью оптимизации топливоподачи из условия по- вьш1ения средней объемной скорости нагнетания в основной период впрыска по мере увеличения количества топлива, поданного за начальньй период впрыска, основной рабочий участок выполнен вьшуклым и сопряжен с дополнительным рабочим участком промежуточным; участком вогнутой формы, а направление смещения кулачка выбрано

в пределах узкого углового створа, образованного касательными к центровому профилю кулачка в точках, соответствующих началу основного и дополнительного рабочих участков.

3.Насос по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью оптимизации топливоподачи в случае выполГранина расширен ной йктиВчой зоны при форсировке

Га I Tf

Фиг.2

Изобретение позволяет оптимизировать фазодинамические характеристики подачи топлива в основной и начальный периоды впрыска. С этой целью кулачок 2 установлен на ведущем валу 1 с возможностью регулировочно-установочного поступательного смещения в плоскости вращения в направлении, выбранном в пределах узкого углового створа, образованного касательными к центровому профилю 9 в точках С и А, соответствующих началу дополнительного рабочего участка 6 и концу основного участка 5 при базовой настройке кулачка 2, соответствующей впрыску топлива только под управлением основным рабочим участком 5. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

C.V

W

(ffue.3

Составитель В, Анфимов

Редактор И. Рь бченко Техред ЛГКравчук Корректор Т. олб f

Заказ 5877/36

Тираж 482

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное