ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Техническое решение относится к двигателестроению, в частности к насосам для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания.
Известен топливный насос распределительного типа для многоцилиндровых дизелей. В данном насосе подача топлива в цилиндр дизеля начинается после перекрытия торцевой поверхностью плунжера впускных отверстий втулки, т.е. после развития плунжером некоторой скорости. При этом обеспечивается необходимая для дизелей с объемной схемой смесеобразования крутизна переднего фронта характеристики впрыска. Высокая скорость нарастания давления в начальный период подачи топлива в дизелях с непосредственным впрыском уменьшает удельный расход топлива, улучшает пусковые качества двигателя. [АС №236902, F 02 M 41/12]
Однако известный насос имеет недостаток: повышенный кавитационный и абразивный износ плунжерной пары в зоне перекрытия наполнительных окон втулки.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности является топливный насос высокого давления, содержащий корпус с полостью питания, топливоподающими каналами по числу обслуживаемых цилиндров двигателя, запорный механизм, установленную в корпусе гильзу с внутренней полостью, образованную цилиндрической поверхностью, нагнетательными каналами, сообщенными с топливоподающими каналами корпуса, размещенный во внутренней полости гильзы с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения плунжер-распределитель, имеющий торец, который образует с гильзой рабочую камеру, осевой канал, открытый в сторону рабочей камеры, боковую поверхность, на которой образован распределительный паз, сообщенный постоянно с рабочей камерой через осевой канал и только при ходе нагнетания с одним из нагнетательных каналов гильзы, отсечные отверстия, постоянно сообщенные с рабочей камерой через осевой канал, размещенный на плунжер-распределителе
в зоне отсечных отверстий в полости питания с возможностью перемещения вдоль его оси дозатор цикловой подачи, наполнительный клапан, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем корпус наполнительного клапана установлен с возможностью упора в торцевую поверхность гильзы, возможность возвратно-поступательного перемещения обеспечивается пружиной сжатия либо пружиной растяжения, рабочая камера и полость питания сообщены посредством топливопровода, топливопровод снабжен фильтром тонкой очистки топлива, в корпусе которого установлен запорный механизм. [Патент №21643 09, F 02 M 41/00]
При наполнительном ходе плунжера сила разности давлений питающей полости и рабочей камеры в которой образуется разряжение преодолевают усилие пружины наполнительного клапана, клапан открывается и рабочая камера наполняется топливом.
Недостатком данного топливного насоса высокого давления являются плохие топливо-экономические и пусковые показатели дизельных двигателей с непосредственным впрыском при работе с данным насосом.
Задачей предлагаемой полезной модели является улучшение топливо-экономических показателей, пусковых качеств дизельных двигателей с непосредственным впрыском при работе с данными насосами.
Поставленная задача достигается тем, что топливный насос высокого давления, содержащий корпус с полостью питания, топливоподающими каналами по числу обслуживаемых цилиндров двигателя, запорный механизм, установленную в корпусе гильзу с внутренней полостью, образованную цилиндрической поверхностью, нагнетательными каналами, сообщенными с топливоподающими каналами корпуса, размещенный во внутренней полости гильзы с возможностью возвратно-поступательного и вращательного
перемещения плунжер-распределитель, имеющий торец, который образует с гильзой рабочую камеру, осевой канал, открытый в сторону рабочей камеры, боковую поверхность, на которой образован распределительный паз, сообщенный постоянно с рабочей камерой через осевой канал и только при ходе нагнетания с одним из нагнетательных каналов гильзы, отсечные отверстия, постоянно сообщенные с рабочей камерой через осевой канал, размещенный на плунжер-распределителе в зоне отсечных отверстий в полости питания с возможностью перемещения вдоль его оси дозатор цикловой подачи, наполнительный клапан, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения, причем корпус наполнительного клапана установлен с возможностью упора в торцевую поверхность гильзы, рабочая камера и полость питания сообщены посредством топливопровода, топливопровод снабжен фильтром тонкой очистки топлива, в корпусе которого установлен запорный механизм, а наполнительный клапан снабжен цилиндрическим пояском.
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид насоса, на фиг.2 изображен наполнительный клапан в открытом положении, на фиг.3 показаны графики перемещения и скорости плунжера в зависимости от угла поворота кулачкового вала насоса.
Топливный насос высокого давления содержит корпус 1 с полостью 2 питания. В корпусе 1 расположена гильза 3, в гильзе 3 размещен плунжер-распределитель 4, который образует с первой рабочую камеру 5. В гильзе 3 размещены нагнетательные каналы 6, каждый из которых сообщен с одним из топливоподающих каналов 7 корпуса 1. На плунжере-распределителе 4 в полости 2 питания выполнен узел соединения 8 с приводом возвратно-поступательного и вращательного движения (не показано). В плунжере-распределителе 4 выполнен осевой канал 9, открытый в сторону рабочей камеры 5, а на его поверхности выполнен распределительный паз 10 и отсечные отверстия 11. Осевой канал 9 сообщается с распределительным пазом
10 и отсечными отверстиями 11. На плужнере-распределителе 4 в зоне отсечных отверстий 11 в полости 2 питания размещен с возможностью плотного перемещения вдоль его оси дозатор цикловой подачи 12 с приводом 13 от регулятора (не показан). В зависимости от осевого положения дозатора 12 изменяется активный (нагнетательный) ход плунжера-распределителя 4, который заканчивается после выхода отсечных отверстий 11 за верхнюю (правую) кромку дозатора 12, и таким образом определяется количество топлива, предназначенного для впрыскивания.
Нагнетательные каналы 6 гильзы 3, число которых равно числу обслуживаемых цилиндров двигателя, расположены равномерно по окружности в цилиндрической поверхности в зоне перемещений распределительного паза 10 таким образом, что при каждом ходе нагнетания один из них сообщается с последним для подачи топлива в соответствующий цилиндр двигателя.
В корпусе 1 установлен корпус 14 наполнительного клапана с возможностью упора в торцевую поверхность гильзы 3. В корпусе 14 установлено седло 15. Для предотвращения просачивания топлива по торцам буртика седла 15 установлены уплотняющие шайбы 16. В корпусе 14 установлен штуцер 17, который прижимает седло 15. В седле 15 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения наполнительный клапан 18, изображенный на фиг.2. Клапан 18 соединен с пружиной 19 растяжения, последняя, в свою очередь, соединена со штифтом 20, который установлен в седле 15. Под действием силы предварительного натяжения пружины 19 клапан 18 поджимается к седлу 15. Штуцер 17 имеет внутреннюю полость 21, образованную цилиндрической поверхностью. Внутренняя полость 21 закрывается пробкой 22. В штуцере 17 выполнены радиальные отверстия 23. Внутренняя полость переходника 24 соединена посредством отверстий 23 с полостью 21.
Между торцевой поверхностью гильзы 3 и уплотняющей кромкой корпуса 14 наполнительного клапана установлен сетчатый фильтр 25, снабженный ограничительным буртиком 26. В буртике 26 выполнены пазы 27.
В корпусе 1 насоса, в районе полости 2 питания, установлен штуцер 28, внутренняя полость которого сообщает полость 2 питания с внутренней полостью переходника 29. К переходнику 29 подсоединен топливопровод 30, другой конец которого, в свою очередь, подсоединен к переходнику 31. Внутренняя полость переходника 31 сообщена с внутренней полостью штуцера 32. Штуцер 32 установлен в корпусе 33 фильтра тонкой очистки топлива К нижней части корпуса 33 прикреплен отстойник 34, во внутренней полости которого расположен фильтрующий элемент 35. В нижней части отстойника 34 установлена сливная пробка 36, выполненная из намагниченного материала. В корпусе 33 фильтра выполнено отверстие 37. В верхней части корпуса 33 установлен запорный механизм 38, выполненный в виде электромагнитного клапана. Запорный механизм 38 снабжен уплотняющим элементом 39, который плотно перекрывает отверстие 37, когда электронная система, связанная с двигателем, отключает ток, подаваемый на запорный механизм. С противоположной штуцеру 32 стороны в корпусе 33 соосно установлен штуцер 40. Внутренняя полость штуцера 40 сообщена с внутренней полостью переходника 41. К переходнику 41 подсоединен топливопровод 42, последний, в свою очередь, соединен с переходником 24. Таким образом, посредством штуцера 28, переходника 29, топливопровода 30, переходника 31, штуцера 32, внутренней полости отстойника 34, отверстия 37, штуцера 40, переходника 41, топливопровода 42, переходника 24 и радиальных отверстий 23 полость 2 питания сообщается с внутренней полостью 21 штуцера 17, а при открытом клапане 18 и с рабочей камерой 5.
Наполнительный клапан 18 (фиг.2) грибкового типа, имеет запорный конус 43, направляющие перья 44 и расположенный между ними цилиндрический поясок 45. Седло наполнительного клапана 15 имеет запорный конус 46 и внутреннюю цилиндрическую поверхность 47 имеющую прецизионное исполнение с перьями 44 и цилиндрическим пояском 45 клапана 18.
Насос работает следующим образом.
Наполнение топливом рабочей камеры 5 (фиг.1) осуществляется через щель между наполнительным клапаном 18 и седлом 15. Когда плунжер-распределитель 4 совершает наполнительный ход, т.е. когда его движение сопровождается увеличением объема рабочей камеры 5, распределительный паз 10 и отсечные отверстия 11 не сообщаются соответственно ни с нагнетательными каналами 6, ни с полостью 2 питания. В рабочей камере 5 создается разряжение. Клапан 18 под действием перепада давлений в рабочей камере 5 и в полости 21 поднимается с седла 15 и движется в сторону сетчатого фильтра 25 до упора в ограничительный буртик 26. При этом пружина 19 растягивается, накапливая потенциальную энергию. Топливо из полости 2 питания под действием избыточного давления через топливопровод 30, фильтрующий элемент 35, отверстие 37, топливопровод 42, радиальные отверстия 23, полость 21, через ячейки сетчатого фильтра 25, а также через пазы 27 поступает в рабочую камеру 5. В фильтре тонкой очистки топливо очищается от продуктов износа деталей привода плунжер-распределителя 4 при помощи фильтрующего элемента 35, а также при помощи сливной пробки 36, выполненной из намагниченного материала, от топлива отделяются металлические частицы износа деталей.
При высоте плунжер-распределителя 4 в нижней мертвой точке пружина 19 растяжения тянет клапан 18 к седлу 15, клапан 18 закрывается до тех пор, пока поясок 45 клапана 18 на уровне запорного конуса 46 седла 15 своей кромкой не разобщит рабочую камеру 5 и полость 21. Усилия пружины 19 не достаточно для возникновения разрежения в камере 5 и полной посадки клапана 18 на седло15.
В начале движения плунжера 4 при его нагнетательном ходе, кривая ОА (фиг.3), часть вытесняемого топлива из камеры нагнетания 5 заполняет объем освобождаемый наполнительным клапаном 18 при его движении в полость питания. За этот промежуток пути h1 плунжер 4 набирает необходимую для начала впрыска скорость С1. После остановки наполнительного клапана 18
при его окончательной посадке на запорный конус седла 15 увеличивается давление в камере 5 и начинается впрыск, точка А. Сжимаемое в полости 5 топливо через осевой канал 9 и распределительный паз 10 плунжера 4, через нагнетательный канал 6 втулки и топливоподающий канал 7 корпуса подается до тех пор, пока отсечные отверстия 11 плунжера 4 не выйдут за верхнюю (правую) кромку дозатора 12, точка Б. При этом плунжер совершает активный ход h2, определенный положением дозатора 12.
При дальнейшем ходе плунжера топливо из камеры 5 перетекает через отсечные отверстия 11 в камеру питания 2, подачи топлива насосом в этот момент не происходит.
Для остановки двигателя предусмотрено принудительное разобщение полости 2 питания и рабочей камеры 5. Осуществляется это следующим образом, когда электронная система, связанная с двигателем, отключает ток, подаваемый на запорный механизм 38, уплотняющий элемент 39 перекрывает отверстие 37.
Использование данного топливного насоса высокого давления в дизелях с непосредственным впрыском уменьшает удельный расход топлива на 3-5%, улучшает пусковые качества двигателя в 1.5 раза. Снабжение наполнительного клапана цилиндрическим пояском, обеспечивающим частичный отбор топлива телом клапана из рабочей камеры при посадке клапана на седло в начале движения плунжера на ходе нагнетания, позволяет сместить начало подачи топлива на момент достижения плунжером необходимой скорости и тем самым обеспечить необходимую величину скорости нарастания давления впрыска в начальный момент подачи, кроме того, увеличивается величина среднего давления впрыска. При этом обеспечивается необходимая для дизелей с объемной схемой смесеобразования крутизна переднего фронта характеристики впрыска. Причем, изменяя положение пояска относительно запорного конуса клапана можно в некоторой степени изменять объемную скорость впрыска при неизменном законе движения плунжера, что позволит оптимизировать закон подачи для конкретного двигателя.