СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
FUEL SUPPLY SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Настоящее изобретение относится к системе подачи топлива для двигателя внутреннего сгорания, в частности к системе подачи дизельного топлива в установленный на транспортном средстве эндотермический двигатель, работающий по циклу Дизеля.
Система указанного выше типа обычно включает в себя, как это известно из уровня техники, топливный бак, в котором топливо содержится при низком давлении, и топливораспределительный коллектор, в котором топливо содержится при высоком давлении и из которого топливо подается в двигатель через несколько форсунок.
Топливный бак и распределительный коллектор соединены между собой насосным узлом, в котором имеется топливный тракт, содержащий магистраль низкого давления и магистраль высокого давления. Эти магистрали топливного тракта соединены насосом высокого давления. Магистраль низкого давления включает в себя подкачивающий насос, установленный в вышеупомянутом топливном тракте последовательно с насосом высокого давления.
Магистраль низкого давления также имеет несколько отрезков, в которые включены компоненты системы подачи топлива, каждый из которых соединен по меньшей мере с одним отрезком магистрали низкого давления соединителем, снабженным соединительным патрубком, вставленным частично в соединительную часть и частично в отрезок магистрали низкого давления.
Упомянутые выше соединительные патрубки обычно изготавливаются из металла и фиксируются внутри соответствующих соединительных частей с помощью резьбовых соединений или путем обработки давлением, причем в последнем случае соединительные патрубки обычно изготавливаются из латуни.
Подобная система известна из публикации WO 2009/053345 А2, ближайшей к изобретению по технической сущности.
Из публикации WO 2008/024229 А1 известна система подачи топлива, в которой для подключения компонентов к топливному тракту используется соединительный патрубок, имеющий пластмассовый трубчатый корпус, уплотнение, расположенное между трубчатым корпусом и соответствующей соединительной частью, и средство осевой фиксации трубчатого корпуса относительно соответствующей соединительной части в заданном осевом положении. Соединительный патрубок также имеет осевой ограничитель для установки трубчатого корпуса относительно соответствующей соединительной части в указанном заданном осевом положении. Соединительная часть имеет торцевую поверхность и цилиндрический корпус, начинающийся у торцевой поверхности, охватывающий часть соответствующего соединительного патрубка, уплотнение и средство осевой фиксации трубчатого корпуса. При этом средство осевой фиксации выполнено в зубчатой структуре на трубчатом корпусе, входящей в контакт с внутренней поверхностью соединительной части. Такого рода осевая фиксация не всегда обеспечивает надежное крепление трубчатого корпуса патрубка в соединительной части.
Задачей настоящего изобретения является создание системы подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, обеспечивающей надежную фиксацию трубчатого корпуса соединительного патрубка в соединительной части соответствующего компонента системы.
Объектом изобретения является система подачи топлива для двигателя внутреннего сгорания, включающая в себя топливный бак, топливораспределительный коллектор и насосный узел, соединяющий между собой топливный бак и топливораспределительный коллектор и содержащий топливный тракт с магистралью низкого давления и магистралью высокого давления, насос высокого давления, соединяющий между собой указанные магистрали топливного тракта, и подкачивающий насос, включенный в магистраль низкого давления, причем магистраль низкого давления имеет несколько отрезков, в которые включены компоненты системы подачи топлива, каждый из которых имеет по меньшей мере одну соединительную часть и по меньшей мере один соединительный патрубок, вставленный частично в соединительную часть и частично в один из указанных отрезков магистрали низкого давления для соединения между собой соответствующего компонента системы подачи топлива и отрезка магистрали низкого давления.
В соответствии с изобретением каждый соединительный патрубок имеет пластмассовый трубчатый корпус, уплотнение, расположенное между трубчатым корпусом и соответствующей соединительной частью, и средство осевой фиксации трубчатого корпуса относительно соответствующей соединительной части в заданном осевом положении, содержащее упруго деформируемые защелкивающиеся фиксаторы, причем каждый соединительный патрубок имеет осевой ограничитель для установки трубчатого корпуса относительно соответствующей соединительной части в указанном заданном осевом положении, соединительная часть имеет торцевую поверхность и цилиндрический корпус, начинающийся у торцевой поверхности, охватывающий часть соответствующего соединительного патрубка, уплотнение и защелкивающиеся фиксаторы и имеющий кольцевой паз, в который входят защелкивающиеся фиксаторы, выполненные за одно целое с трубчатым корпусом соединительного патрубка.
Объектом изобретения является также соединительный патрубок для подключения компонента системы подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания к отрезку магистрали низкого давления указанной системы подачи топлива, характеризующийся указанными выше признаками.
Ниже рассматриваются некоторые варианты осуществления изобретения, не ограничивающие его объема и поясняемые чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 - схема предлагаемой в изобретении системы в предпочтительном варианте ее выполнения, с исключением некоторых элементов для наглядности изображения,
на фиг. 2 - вид в продольном разрезе одного узла показанной на фиг. 1 системы в предпочтительном варианте его выполнения,
на фиг. 3 - выполненный частично в разрезе и с исключением некоторых элементов для наглядности изображения вид сбоку показанных на фиг. 2 элементов в рабочей конфигурации,
на фиг. 4 - вид, аналогичный фиг. 3 и показывающий первый вариант выполнения элемента, изображенного на фиг. 2,
на фиг. 5 - вид, аналогичный фиг. 3 и показывающий второй вариант выполнения элемента, изображенного на фиг. 2,
на фиг. 6 - местный вид в увеличенном масштабе и с половинным разрезом фрагмента конструкции, показанного на фиг. 5,
на фиг. 7 - вид, аналогичный фиг. 3 и показывающий третий вариант выполнения элемента, изображенного на фиг. 2, и
на фиг. 8 - изображение в перспективе элемента конструкции, показанного на фиг. 7.
На фиг. 1 номером 1 обозначена в целом система подачи топлива, преимущественного дизельного топлива, из бака 2 в двигатель 3 внутреннего сгорания, в частности в двигатель 3, работающий по циклу Дизеля.
Двигатель 3 имеет форсунки 4 для впрыска топлива, расположенные по потоку за коллектором 5, образованным емкостью, обычно называемой топливным аккумулятором высокого давления или топливной рампой (шиной) высокого давления (англ. Common Rail), и распределяющим топливо. Коллектор 5 рассчитан на то, чтобы вмещать в себя топливо при давлении, предпочтительно, но не обязательно, превышающем 2000 бар.
Система 1 включает в себя насосный узел 6 для подачи топлива из бака 2 в коллектор 5 и блок 7 управления для регулирования расхода топлива через систему 1 на основании мгновенной потребности двигателя 3 в топливе.
Насосный узел 6, в свою очередь, содержит подкачивающий насос 8, предпочтительно шестеренный насос, и насос 9 высокого давления, предпочтительно объемный плунжерный насос 10. Эти насосы расположены последовательно в топливном тракте 11, который соединяет бак 2 с коллектором 5 через насосный узел 6.
Насос 9 высокого давления имеет корпус 12 с внутренним объемом 13, предпочтительно круглого сечения, предназначенным для частичного размещения механизма 14 привода плунжеров 10, которые связаны с механизмом 14 привода, как поясняется ниже. Во внутреннем объеме 13 напротив друг друга расположены полости 15, в каждой из которых с возможностью скольжения в осевом направлении герметично установлен конец соответствующего плунжера 10. Как правило, плунжеры 10 и полости 15 имеют круглое сечение.
Механизм 14 привода содержит вал 16, установленный с возможностью вращения вокруг оси 17 и имеющий эксцентрик 18, на котором с возможностью свободного вращения установлено многогранное кольцо 19.
Вал 16 установлен внутри корпуса 12 насоса с возможностью вращения на подшипниках или латунных вкладышах (на чертеже не показаны) известного типа, расположенных с противоположных сторон внутреннего объема 13. Установка вала 16 внутри корпуса 12 насоса выполнена известным образом с применением уплотнений известного типа (на чертеже не показаны) для предотвращения утечек топлива из корпуса 12 насоса. Кроме того, вал 16 соединен, известным образом, на чертеже не отраженным, с выходным валом двигателя 3 и, в предпочтительном варианте (на чертеже не показан), также соединен с подкачивающим насосом 8, который приводится от вала 16, как и насос 9 высокого давления.
Каждый плунжер 10 находится в скользящем соединении, посредством соответствующего промежуточного элемента или скользящего контакта 20, с соответствующей боковой плоской поверхностью (гранью) многогранного кольца 19, которое во время работы насоса совершает поступательные движения вокруг вала 16. Скольжение скользящего контакта 20 плунжера по соответствующей боковой плоской поверхности означает, что вращение вала 16 вокруг своей оси 17 соответствует возвратно-поступательному движению каждого плунжера 10 в собственном радиальном - по отношению к оси 17 -направлении вдоль своей полости 15.
Плунжеры 10, число которых в рассматриваемом примере равно трем, хотя оно может быть и другим, распределены вокруг оси 17, располагаясь с равным угловым интервалом.
Каждая полость 15 сообщается с топливным трактом 11 через впускной клапан 21 и выпускной клапан 22, которые встроены в корпус 12 насоса и выполнены известным образом.
Топливный тракт 11 включает в себя магистраль Р1 низкого давления и магистраль Р2 высокого давления.
В частности, магистраль Р1 низкого давления содержит:
- соединительный отрезок 23, соединяющий бак 2 с входом подкачивающего насоса 8, причем вдоль соединительного отрезка 23 последовательно включены фильтр 231 предварительной (грубой) очистки, ручной прокачной насос 232 и гидравлическое сопротивление 233 с точно подобранным размером проходного отверстия;
- комплекс 24 перепускных отрезков, в частности два перепускных отрезка 24а и 24b, присоединенных к соединительному отрезку 23 перед подкачивающим насосом 8 по потоку топлива и способных направлять топливо в обход подкачивающего насоса 8 в различных направлениях потока в зависимости от условий работы, причем перепускные отрезки 24а и 24b содержат, соответственно, обратные клапаны 241, 242;
- отрезок 25 фильтрации, соединенный с выходом подкачивающего насоса 8 и с перепускными отрезками 24а и 24b и проходящий через фильтр 251;
- распределительный отрезок 26 для приема топлива из отрезка 25 фильтрации, включающий в себя дозирующий клапан 261 и несколько отрезков 26′, расположенных за дозирующим клапаном 261 по потоку топлива и соединенных с соответствующими впускными клапанами 21, питающими насос 9 высокого давления;
- подающий отрезок 27, соединенный с отрезком 25 фильтрации параллельно распределительному отрезку 26, проходящий через гидравлическое сопротивление 271 с точно подобранным размером проходного отверстия, и ведущий во внутренний объем 13 насоса 9 высокого давления;
- регулирующий отрезок 28, соединенный с отрезком 25 фильтрации параллельно распределительному отрезку 26 и подающему отрезку 27 и ведущий к перепускному клапану 29;
- собирающий отрезок 30 для возврата топлива из двигателя 3 в бак 2;
- выходной отрезок 31, ведущий из коллектора 5 к собирающему отрезку 30 и управляемый обратным клапаном 311, предназначенным для поддержания давления в коллекторе 5 ниже заданного максимального значения;
- возвратный отрезок 32, соединенный с выходом из внутреннего объема 13 насоса 9 высокого давления и ведущий к перепускному клапану 29;
- рециркуляционный отрезок 33, соединенный с выходом перепускного клапана 29 и ведущий в соединительный отрезок 23; и
- рециркуляционный отрезок 34, соединенный с выходом перепускного клапана 29 и ведущий в собирающий отрезок 30.
Магистраль Р2 высокого давления содержит:
- несколько отрезков 35′, расположенных за соответствующими выпускными клапанами 22 насоса 9 высокого давления и сходящимися в один отрезок 35, питающий топливом коллектор 5.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения (на чертеже не показан) подкачивающий насос 8 и насос 9 высокого давления помещены в общий корпус, в котором отрезки топливного тракта 11 выполнены путем удаления материала.
Вдоль магистрали Р1 низкого давления расположено несколько присоединительных устройств А для подключения описанных выше компонентов системы подачи топлива к отрезкам магистрали низкого давления.
Каждое присоединительное устройство А содержит соединительную часть 36, выполненную на соответствующем компоненте системы подачи топлива и имеющее цилиндрическое тело 37 со свободной торцевой поверхностью 38 и продольный цилиндрический корпус 39, выполненный в осевом направлении внутри тела 37 и проходящий от торцевой поверхности 38.
Каждое присоединительное устройство А также содержит соединительный патрубок 40, вставленный частично в соединительную часть 36 и частично в отрезок 23-28, 30-34 магистрали низкого давления. Каждый соединительный патрубок 40 имеет по меньшей мере одно уплотнение 41 (в рассматриваемом примере показано только одно уплотнение 41, но в других, не показанных на чертежах вариантах, может использоваться два или более уплотнений 41, расположенных последовательно) и по меньшей мере одно соединительное средство 42, вставленное в цилиндрический корпус 39 соответствующей соединительной части 36 и находящийся в осевом положении, заданном контактом уступа 43 практически кольцевой формы на его собственном ограничителе 44 со свободной торцевой поверхностью 38 тела 37 соединительной части 36.
На фиг. 2 и 3 показан первый вариант выполнения присоединительного устройства А, в котором соединительный патрубок 40, который в этом варианте осуществления обозначен номером 140, содержит пластмассовый трубчатый корпус 145, на котором установлены, как это подробнее поясняется ниже, уплотнение 141 и соединительное средство 142, выполненное из металлического материала, предпочтительно латуни.
Трубчатый корпус 145 имеет продольную ось 146 и два осевых отверстия 147, 148, каждое из которых выполнено на соответствующем свободном конце трубчатого корпуса 145. Осевые отверстия 147 и 148 обеспечивают сообщение между наружным пространством и продольной цилиндрической внутренней полостью 149 трубчатого корпуса 145, и за счет этих отверстий соединительный патрубок 140 обеспечивает сообщение между компонентами магистрали Р1 низкого давления топливного тракта 11.
Как показано на фиг. 2, внутренняя полость 149 разделена на два разных в продольном разрезе участка, отличающихся друг от друга диаметром, кроме того, осевые отверстия 147 и 148 выполнены различными, предпочтительно круглыми, и имеют диаметр, равный диаметру того участка полости 149, в который они ведут. В частности, осевое отверстие 147 ведет в участок полости 149, имеющий меньший диаметр.
Трубчатый корпус 145 имеет внешний кольцевой паз 150, который расположен вблизи осевого отверстия 147 и в который посажено уплотнение 141 известного типа и тороидальной формы. Трубчатый корпус 145 также имеет внешний кольцевой выступ 151, расположенный в промежуточной части трубчатого корпуса 145, в частности там, где изменяется диаметр полости 149, и кольцевой паз 152, который расположен между пазом 150 и выступом 151 и в котором установлено соединительное средство 142.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2-4, соединительное средство 142 представляет собой втулку, ось которой совпадает с осью 146 и которая имеет внешний кольцевой выступ 144, выполненный на ее свободном конце, ближайшем к выступу 151, и два внешних кольцевых паза.
Выступ 144 образует на соединительном патрубке 140 ограничитель 44 соединительного патрубка 40 в общем случае его выполнения, а уплотнение 141 и соединительное средство 142 соответствуют уплотнению 41 и соединительному средству 42 соединительного патрубка 40 в общем случае его выполнения.
Уплотнение 141 и соединительное средство 142 установлены с натягом (по прессовой посадке), т.е. зажаты между корпусом 39 соединительной части 36 и трубчатым корпусом 145 соединительного патрубка 140.
На фиг. 5 изображен еще один вариант выполнения присоединительного устройства А, в котором соединительный патрубок 40, в этом варианте обозначенный номером 340, содержит пластмассовый трубчатый корпус 345, уплотнение 341 и соединительное средство 342.
Трубчатый корпус 345 имеет продольную ось 346 и два осевых отверстия 347 и 348, каждое из которых выполнено на соответствующем свободном конце трубчатого корпуса 345. Осевые отверстия 347 и 348 ведут во внутреннюю полость 349 цилиндрической формы, и за счет этих отверстий соединительный патрубок 340 обеспечивает сообщение между компонентами магистрали Р1 низкого давления топливного тракта 11.
Трубчатый корпус 345 имеет внешний кольцевой паз 350, который расположен вблизи осевого отверстия 347 и в который посажено уплотнение 341 известного типа, имеющее по существу тороидальную форму, причем на промежуточном участке трубчатого корпуса 345 расположена увеличенная (в диаметре) внешняя кольцевая часть 351, имеющая несколько внешних кольцевых пазов, в частности два таких паза, между пазом 350 и увеличенной частью 351 и корпусом расположен кольцевой паз 352, как это более подробно поясняется ниже, и кроме того, трубчатый корпус 345 имеет внешнюю периферийную часть соединительного средства 342 и выступ 353, расположенный между увеличенной частью 351 и осевым отверстием 348.
Как показано на фиг. 6, соединительное средство 342 представляет собой кольцо, являющееся металлической втулкой, которая предпочтительно выполнена из пружинной стали, ось которой совпадает с осью 346 и которая заканчивается на своем свободном конце зубцами 354. Зубцы выполнены в основном крючкообразными и изогнуты радиально наружу соединительного средства 342 с приданием им U-образной формы. В частности, соединительное средство 342 частично заключено в трубчатом корпусе 345 таким образом, что зубцы 354 выступают из трубчатого корпуса 345 наружу внутри паза 352.
Увеличенная часть 351 образует на соединительном патрубке 340 ограничитель 44 соединительного патрубка 40 в общем случае его выполнения, а уплотнение 341 и соединительное средство 342 соответствуют уплотнению 41 и соединительному средству 42 соединительного патрубка 40 в общем случае его выполнения.
Уплотнение 341 и соединительное средство 342 установлены с натягом (по прессовой посадке), т.е. зажаты между корпусом 39 соединительной части 36 и трубчатым корпусом 145. Соединительный патрубок 340 предпочтительно устанавливается в соединительные части 36, выполненные из алюминия.
На фиг. 7 показан еще один вариант выполнения присоединительного устройства А, в котором соединительный патрубок 40, в этом варианте обозначенный номером 440, содержит пластмассовый трубчатый корпус 445, пластмассовое соединительное средство 442, выступающее из свободного конца трубчатого корпуса 445, и уплотнение 441, установленное, как это подробнее описывается ниже, вокруг трубчатого корпуса 445.
Трубчатый корпус 445 имеет продольную ось 446 и два осевых отверстия 447 и 448, каждое из которых выполнено на соответствующем свободном конце трубчатого корпуса 445, причем осевые отверстия 347 и 348 ведут во внутреннюю полость 449 цилиндрической формы, и за счет этих отверстий соединительный патрубок 440 обеспечивает сообщение между компонентами магистрали Р1 низкого давления топливного тракта 11. Трубчатый корпус 445 имеет внешний кольцевой паз 450, который расположен вблизи осевого отверстия 147 и в который посажено уплотнение 441 известного типа, имеющее по существу тороидальную форму, причем на промежуточном участке трубчатого корпуса 445 расположена увеличенная (в диаметре) внешняя кольцевая часть 451, имеющая несколько внешних кольцевых пазов, в частности два взаимно параллельных паза, а трубчатый корпус 445 также имеет выступ 452 между увеличенной частью 451 и осевым отверстием 448.
Соединительное средство 442 выполнено за одно целое с трубчатым корпусом 445, выступает (фиг. 8) из этого трубчатого корпуса 445, на свободном конце которого имеется осевое отверстие 447, и содержит несколько одинаковых крючкообразных зубцов 453, распределенных по его окружности таким образом, что они расположены на равных угловых интервалах вокруг оси 446. Каждый крючкообразный зубец 453 имеет в целом упругую ножку 454, параллельную оси 446, на свободном конце которой имеется крючкообразный выступ 455, выдающийся из ножки 454 радиально наружу и имеющий упорную поверхность 456, обращенную к увеличенной части 451. В частности, каждый крючкообразный зубец 453 образован пластиной, представляющей единое целое со свободным концом его ножки 454 и перпендикулярной оси 446, имеет (в плане) форму сектора круглого кольца с отверстием и фаску, выполненную приблизительно под углом 45°, выступает радиально наружу и при введении соединительного патрубка в соединительную часть заскакивает в паз 45, выполненный по окружности цилиндрического корпуса 39, и расположенный в радиальном направлении рядом с внутренней поверхностью соединительной части 36, чтобы фиксировать соединительный патрубок 440 в соответствующей соединительной части 36 в осевом направлении, т.е. от осевого перемещения.
Увеличенная часть 451 образует на соединительном патрубке 440 ограничитель 44 соединительного патрубка 40 в общем случае его выполнения, а уплотнение 441 и соединительное средство 442 соответствуют уплотнению 41 и соединительному средству 42 соединительного патрубка 40 в общем случае его выполнения.
Соединительное средство 442 входит в паз 45 со щелчком, т.е. защелкивается в пазу.
Присоединительные устройства А предпочтительно расположены на входе подкачивающего насоса 8 и на соединительных частях 36 собирающего отрезка 30 магистрали низкого давления. В последнем случае применение присоединительного устройства А является особенно выгодным, поскольку возвращающееся в бак 2 топливо является горячим, что способствует протеканию в баке 2 химических процессов, обусловленных присутствием ионов цинка и меди и ухудшающих качество топлива.
Трубчатый корпус 145, 345 и 445 может быть прямым или может быть уголковой (L-образной) формы (фиг. 4), чтобы обеспечивать угловое соединение и соединять трубки, расположенные под прямым углом друг к другу. Этот тип присоединительного устройства А может использоваться вместо известных патрубков типа "банджо".
Соединительные патрубки 40, 140, 340 и 440 вставляются, как описано выше, одним концом в соответствующую соединительную часть 36, а другим концом - в соответствующий отрезок 23-28, 30-34 магистрали низкого давления. Форма и размер трубчатого корпуса 145, 345 или 445 выбираются, исходя из формы и размера соответствующего отрезка магистрали низкого давления, в которую он вставляется.
Следует подчеркнуть, что соединительный патрубок 140 или 340 фиксируется внутри соединительного патрубка 36 за счет натяга, или прессовой посадки, в сопряжении с корпусом 39 (соединение с силовым замыканием), а соответствующее соединительное средство 142 или 342 выполнено из металлического материала, тогда как соединительный патрубок 440, который содержит пластмассовое соединительное средство 442, крепится в соединительной части 36 защелкивающимся замком (соединение с геометрическим замыканием), посредством упруго деформируемых защелкивающихся фиксаторов, выполненных с упругой ножкой 454 и крючкообразным зубцом 453.
Соединительный патрубок 40 в варианте осуществления изобретения, где он обозначен номером 140, предпочтительно использовать вместо известных соединительных патрубков 40, фиксируемых путем обработки давлением и обычно имеющих цельнолатунный корпус, тогда как соединительный патрубок 40 в вариантах осуществления изобретения, где он обозначен номерами 340 и 440, целесообразно использовать вместо резьбовых соединительных патрубков, обычно имеющих резьбовые стальные корпуса.
Важно подчеркнуть, что соединительные патрубки 140, 340 и 440 можно подсоединить, просто вставив их в соответствующую соединительную часть 36, что уменьшает затраты времени на сборку и материальные затраты.
Из вышеизложенного следует, что соединительные патрубки 140, 340 и 440 являются более легкими и дешевыми, чем соответствующие известные соединительные патрубки, а в силу применения в них пластмассового трубчатого корпуса 145, 345 или 445 они препятствуют контакту топлива с металлическими компонентами, особенно латунными компонентами, содержащими сплавы цинка и меди.
Уголковый трубчатый корпус 145, 345 или 445 позволяет соединять компоненты, расположенные поперек друг друга, исключая необходимость использования известных патрубков типа "банджо", которые обычно изготавливаются из металла и являются дорогостоящими в производстве.