Топливный насос высокого давления для дизеля Советский патент 1991 года по МПК F02M59/44 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к топливовпрыскивающей аппаратуре четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в топливных насосах высокого давления для дизелей.

Целью изобретения является повышение эффективности впрыска топлива путем повышения скорости движения плунжера насоса.

На фиг. 1 изображен насос, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - развертка паза плунжера; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 4-диаграмма работы топливного насоса при ка 1; на фиг. 5 - диаграмма работы топливного насоса при ка 2.

Топливный насос состоит из корпуса 1 с полостью 2 низкого давления. В корпусе 1 размещена нагнетательная секция, состоящая из втулки 3 с наполнительным отверстием 4, расположенного во втулке 3 с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения плунжера 5 с осевым 6 и радиальным 7 каналами, толкателя 8 и кулачка 9. Плунжер 5 образует с втулкой 3 переменный рабочий объем 10, сообщенный нагнетательным каналом 11 с форсункой (.не показано), а его осевой 6 и радиальный 7 каналы сообщены между собой с рабочим объемом 10. Кулачок 9 связан с коленчатым валом дизеля приводом (не показано) и имеет участок 12 профиля прямого хода, ограниченный центральным углом (/3 кп). Толкатель 8 имеет опорный ролик 13 и возвратную пружину 14. Плунжер 5 в зоне радиального канала 7 имеет втулку дозатора 15, а также на наружной поверхности прямоугольный паз 16, сообщенный постоянно каналом 17 с осевым каналом 6. Насос снабжен дополнительным приводом вращательного движения плунжера 5, выполненным в виде шестерен 18 и 19, связанных с коленчатым валом дизеля (не показан) и обеспечивающих передаточное соотношение 1:2, причем во втулке выполнено дополнительное отверстие 20, разнесенное с основным 4 лс оси втулки и имеющее диаметр, ограниченный центральным углом (), а ширина прямого угольного паза 16 ограничена центральным углом ( ап), величина которого определяется из выражения Јкп/1) + К,

где U - отношение передаточного числа (KI) между кулачком и коленчатым валом дизеля к передаточному числу (кз) между коленчатым валом дизеля и приводом вращательного движения плунжера 5;

К - коэффициент, равный я(кН).

Высота прямоугольного паза 16 равна сумме хода плунжера 5 (Sn) и диаметра дополнительного наполнительного отверстия 20. Торцовые стенки пяча 16 перпендикулярны оси плунжера 5, а боковые - параллельны. Высота и ширина прямоугольного паза 16 плунжера 5, диаметр дополнительного наполнительного отверстия 20 и частота вращения плунжера 5 подобраны так, что

прямоугольный паз 16 периодически сообщается с дополнительным отверстием 20 на всей длине нагнетательного хода плунжера 5, т.е. паз 16 плунжера 5 расположен так, что при положении последнего в нижней мертвой точке (НМТ), верхняя торцовая крышка паза 16 находится у верхней кромки дополнительного отверстия 20, при этом боковая стенка паза 16 периодически находится у боковой кромки дополнительного отверстия

20 в момент, когда участок 12 профиля прямого хода кулачка 9 начинает набегать на ролик 13 толкателя 8.

Топливный насос работает следующим образом.

В конце такта сжатия плунжера 5, вращающийся шестернями 18 и 19с частотой, в два раза меньшей частоты вращения коленчатого вала двигателя, под воздействием участка профиля 12 прямого хода кулачка

9, ролика 13 и толкателя 8 начинает двигаться от НМТ к ВМТ. Дополнительное отверстие 20 втулкиЗ в это время перекрыто плунжером 5. При движении плунжера 5 от НМТ к ВМТ он вначале перекрывает наполнительное отверстие 4 втулки 3, а затем обеспечивает впрыскивание топлива под давлением, величина которого зависит от скорости его возвратно-поступательного перемещения, которая зависит как от профиля прямого хода кулачка 9, так и от частоты вращения последнего по сравнению с частотой вращения коленчатого вала двигателя.

При частоте вращения кулачка 9 (Пк),

равной частоте вращения коленчатого вала (п), через 360° угла поворота коленчатого вала ( в конце такта выпуска) повторяется движение плунжера 5 -от НМТ к ВМТ, но впрыска топлива в цилиндр двигателя не

происходит потому, что с момента начала движения плунжера 5 от НМТ к ВМТ дополнительное отверстие 20 постоянно на протяжении всего хода плунжера 5 сообщается С рабочим объемом 10 через прямоугольный

паз 16, канал 17 и осевой канал 6. Впрыска не происходит, так как топливо из рабочего объема 10 перетекает в полость низкого давления, т.е. за полный рабочий цикл в цилиндре двигателя плунжер 5 топливного

насоса совершает два рабочих хода, один из которых является холостым ходом.

При частоте вращения кулачка пк, в два раза превышающей частоту вращения вала п, через 180° угла поворота коленчатого вала (в конце такта горения-расширения) повторяется движение плунжера от НМТ к ВМТ, но впрыска топлива в цилиндр двигателя не происходит потому, что с момента начала движения плунжера 5 от НМТ к ВМТ дополнительное отверстие 20 постоянно на протяжении всего хода плунжера 5 сообщается с рабочим объемом 10 через прямоугольный паз 16, канал 17 и осевой канал 6. Впрыска не происходит, так как топливо из рабочего обьема 10 перетекает в полость 6 низкого давления, т.е. за полный рабочий цикл цилиндра двигателя (два оборота коленчатого вала) плунжер 5 топливного насоса совершает четыре рабочих хода, три из которых являются холостыми ходами, когда топливо из рабочего объема перетекает в полость низкого давления,

Такое соотношение выполняется благодаря ширине прямоугольного паза 16, величина которой определяется из выражения

On /Зд +/3кп/и +К

где - центральный угол, ограничивающий диаметр дополнительного отверстия 16 втулки 3;

Р кп - центральный угол, ограничивающий участок 12 профиля прямого хода кулачка 9;

U - отношение передаточного числа (KI) между кулачком и коленчатым валом дизеля к передаточному числу (ка) между коленчатым валом дизеля и приводом вращательного движения плунжера;

К - коэффициент, равный лг(к1-1).

Такое выполнение насоса, обеспечивающее повышение частоты вращения кулачка плунжера, приводит к резкому увеличению скорости плунжера и тем самым к повышению давления впрыска топлива, а вместе с

этим и к повышению эффективности работы дпигателл в целом.

Формула изобретения Топливный насос высокого давления

для дизеля, содержащий нагнетательную секцию, имеющую втулку с наполнительным отверстием, расположенный во втулке с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования переменного

рабочего объема высокого давления плунжер с осевым и радиапьным каналами, которые сообщены между собой и с рабочим объемом, толкатель и кулачок, связанный с коленчатым валом дизеля и имеющий участок профиля прямого хода, отпичающ- и и с я тем, что, с целью повышения эффективности путем повышения скорости движения плунжера, он снабжен приводом вращательного движения плунжера, связанного с коленчатым валом дизеля переда- точным соотношением 1:2, во втулке выполнено дополнительное наполнительное отверстие, разнесенное с основным по оси втулки, на наружной поверхности плунжера выполнен прямоугольный продольный паз, сообщенный постоянно с осеоым каналом плунжера и с возможностью периодического сообщения с дополнительным отверстием втулки на всей длине нагнетательного хода плунжера, причем ширина прямоугольного паза плунжера ограничена центральным углом ап, величина которого определяется из выражения

+К

где рд- центральный угол, ограничивающий диаметр дополнительного отверстия втулки;

/3Пк - центральный угол, ограничивающий участок профиля прямого хода кулачка;

U - отношение передаточного числа (KI) между кулачком и коленчатым валом дизеля к передаточному числу (к2) между коленчатым валом дизеля;

К л (кг1) - коэффициент.

&

20

А-А

го

0(

/7 -77

Изобретение относится к машиностроению, а именно к топливовпрыскивающей аппаратуре четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, и позволяет повысить эффективность впрыска топлива путем повышения скорости движения плунжера насоса. Для повышения скорости плунжера увеличивают частоту вращения кулачка (К) 9 насоса кратно относительно частоты вращения коленчатого вала (КВ) дизеля с организацией холостых ходов плунжера (П) 5. Для этого П снабжают приводом вращательного движения с частотой 1 : 2 относительно КВ дизеля. На его боковой поверхности выполняют прямоугольный паз (ПП) 16, постоянно сообщенный с рабочим объемом 10. Во втулке 3 выполняют дополнительное наполнительное отверстие (ДНО) 20, причем ПП расположен таким образом, что он периодически может сообщаться с ДНО на всем протяжении хода П от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Необходимая периодичность обеспечивается следующим соотношением параметров насоса: Α_п = β_Д + β_кп/U + K, где Α_п - центральный угол, ограничивающий ширину ПП

β_Д - центральный угол, ограничивающий диаметр ДНО

β_кп - центральный угол, ограничивающий участок профиля 12 прямого хода K

U - отношение передаточного числа (K₁) между K и коленчатым валом дизеля к передаточному числу (K₂) между коленчатым валом дизеля и приводом вращательного движения П

K - коэффициент, равный φ (K₁ - 1). 5 ил.

Фиг.I

н

Г-Р

Фиг.З

8

Н

Г-Р