УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВОДА ПЛУНЖЕРА ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ С КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫМ МЕХАНИЗМОМ
HIGH-PRESSURE FUEL PUMP PLUNGER DRIVE WITH SLIDER-CRANK MECHANISM

Изобретение относится к области дизельного двигателестроения, а именно к топливным насосам высокого давления (ТНВД) для аккумуляторных топливных систем.
ТНВД для аккумуляторных топливных систем достаточно известны. Различаются они между собой в основном по конструкции привода толкателя, конструкции клапанов низкого и высокого давления и по их компоновке на корпусе ТНВД.
В настоящее время привод плунжеров ТНВД для аккумуляторных топливных систем осуществляется двумя типами приводов. Первый тип привода представляет собой кулачковый механизм в котором кулачек, воздействуют на роликовый толкатель плунжера (патент РФ №2369767 С1, МПК F02M 59/00, МПК F02M 51/04). К недостаткам схемы привода толкателя плунжера кулачком следует отнести то, что при обеспечении необходимого рабочего давления топлива в высшей кинематической паре кулачек - роликовый толкатель возникают критические контактные напряжения. Все это приводит к тому, что при данной схеме невозможна дальнейшая форсировка насоса по величине рабочего давления топлива, а при штатной работе повышается вероятность его отказа, связанная с разрушением деталей кинематической пары кулачек - роликовый толкатель. Второй тип привода представляет эксцентриковый механизм, в котором толкатель плунжера приводится в движение втулкой, на которую воздействует эксцентрик (насос СР 3.3 фирмы «Bosch», выбранный за прототип). В случае применения для привода толкателя плунжера втулки, приводимой в движение от эксцентрика, к основному недостатку следует отнести то, что втулка совершает плоскопараллельное движение, в результате чего присутствует ее скольжение относительно толкателя. Скольжение втулки относительно толкателя приводит к значительным потерям на трение и вызывает повышенный износ, как самой втулки, так и толкателя, при этом не исключается высокая вероятность возникновения натиров и задиров (приводящих впоследствии к катастрофическим износам) их рабочих поверхностей.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостатков.
Поставленная задача достигается тем, что предлагаемое устройство привода плунжера топливного насоса высокого давления содержит втулку, плунжер и его привод, представляющий собой кривошипно-ползунный механизм, имеющий, толкатель-ползун, установленный в направляющие пазы, коленчатый вал, втулку-шатун, при этом толкатель-ползун, связанный с плунжером приводится в поступательное движение под действием втулки-шатуна, установленного в его отверстие и на кривошипной шейке коленчатого вала, при этом отверстие во втулке шатуне под кривошипную шейку коленчатого вала выполнено на расстоянии от его оси симметрии.
На фиг.1 изображена конструкция устройства привода плунжера топливного насоса высокого давления с кривошипно-ползунным механизмом. Фиг.2 демонстрирует работу устройства привода плунжера топливного насоса высокого давления с кривошипно-ползунным механизмом.
В корпусе ТНВД 4 смонтирован коленчатый вал 1. На кривошипной шейке коленчатого вала 1 установлена втулка-шатун 2, которая устанавливается в цилиндрическое отверстие толкателя-ползуна 3, находящегося в направляющих пазах. Причем оси симметрии втулки-шатуна 2 и отверстия под его установку в толкателе-ползуне 3 совпадают. Толкатель-ползун 3 связан с плунжером 5 плунжерной пары ТНВД. Плунжерная пара состоит из плунжера 5 и втулки 6.
Расстояние между осями коренной и кривошипной шейкой коленчатого вала равно R. Отверстие в втулке-шатуне 2 под кривошипную шейку коленчатого вала 1 выполнено на расстоянии L от его горизонтальной оси симметрии.
Устройство привода плунжера топливного насоса высокого давления с кривошипно-ползунным механизмом работает следующим образом.
Получающий вращение от двигателя (не показан) коленчатый вал 1 воздействует своей кривошипной шейкой на втулку-шатун 2, а через нее на толкатель-ползун 3, находящейся в направляющих пазах. При повороте коленчатого вала от первоначального положения на угол α=0…180° втулка-шатун совершает плоскопараллельное движение - поворачивается от первоначального положения на угол β и смещает свою горизонтальную ось симметрии вниз на расстояние S. Так как горизонтальная ось симметрии втулки-шатуна 2 совпадает с осью толкателя-ползуна 3, то последний также перемещается в направляющих пазах на расстояние S. Плунжер 5, связанный с толкателем-ползуном 3 под его действием движется вниз на расстояние S. При движении плунжера 5 вниз осуществляется заполнение надплунжерной полости топливом.
При повороте коленчатого вала 1 на угол α=180…360° под действием втулки-шатуна 2 толкатель-ползун 3 и плунжер 5, связанный с ним, движется вверх. При этом плунжер 5 осуществляет сжатие топлива в полости втулки 6 и подачу его в топливный аккумулятор (не показан).
При начале очередного движения вниз толкателя-ползуна рабочий цикл повторяется вплоть до принудительной остановки двигателя.
Использование предлагаемой конструкции привода плунжеров ТНВД благодаря применению низших кинематических пар компактных размеров позволит развивать более высокие рабочие давления топлива (выше 200 МПа). Применение предлагаемой конструкции также позволит применять плунжерную пару без пружин, что позволит упростить конструкцию ТНВД и повысить его надежность.