СЕКЦИЯ ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
HIGH-PRESSURE FUEL PUMP (HPFP) SECTION

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к топливным насосам высокого давления (ТНВД) преимущественно дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известны одноплунжерные ТНВД со встроенным регулирующим электромагнитным клапаном, разделяющим линии высокого и низкого давления топлива (см., например, патенты DE 19531873 C1 и DE 19839522 С1), содержащие корпус насоса с установочными цилиндрическими поверхностями и фланцем, плунжер с приводом от роликового толкателя для нагнетания топлива под высоким давлением через топливопровод в форсунку, регулирующий клапан, взаимодействующий с пружиной, упором хода клапана и электромагнитным приводом, а также полости и каналы в корпусе для подвода, отвода и нагнетания топлива.
В этих конструкциях насосов в одном корпусе выполнены два перпендикулярно расположенных прецизионных отверстия для регулирующего клапана и плунжера, что усложняет изготовление корпуса сложной формы, особенно обработку несквозного прецизионного отверстия для плунжера, и требует специального высокоточного оборудования. Цельный корпус не позволяет также производить замену только узла регулирующего клапана, имеющего меньший ресурс по сравнению с плунжерной парой, и не позволяет унифицировать плунжерную пару для насосов, предназначенных для использования в ДВС с различной габаритной обстановкой в районе монтажа ТНВД.
За прототип предлагаемого технического решения принят одноплунжерный ТНВД по патенту RU 2247854 C1, F02M 59/02, не имеющий перечисленных выше недостатков и содержащий корпус с установочными цилиндрической поверхностью и фланцем, плунжер, регулирующий клапан с электромагнитным приводом, а также полости и каналы в корпусе для подвода, отвода и нагнетания топлива. При этом корпус насоса выполнен составным из двух частей, скрепленных резьбовым соединением таким образом, что в верхней части размещены регулирующий клапан, полости низкого давления и каналы для подвода, отвода и нагнетания топлива, а в нижней части размещен плунжер, каналы для подвода, нагнетания и отвода дренажного топлива.
Вместе с тем, выполнение резьбового соединения и уплотнительного торца по прототипу с наружной резьбой по втулке плунжера и внутренней резьбой на корпусе насоса для обеспечения минимальных деформаций прецизионного отверстия приводит к необходимости использовать глухой торец прецизионного отверстия под плунжер с минимальным по диаметру каналом в корпусе секции высокого давления, что ухудшает технологичность конструкции плунжерной пары при необходимости обеспечения высоких требований по геометрическим параметрам втулки плунжера.
Целью предлагаемого изобретения является при улучшении технологичности конструкции плунжерной пары и в целом секции высокого давления обеспечить перспективу дальнейшего повышения давления нагнетания топлива при гарантии уплотнения по стыкам высокого и низкого давления между составными частями секции топливного насоса высокого давления.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая секция топливного насоса высокого давления, состоящая из корпуса с установочными цилиндрической поверхностью и фланцем, втулки плунжера и плунжера, присоединенных к нижней части корпуса, полостей и каналов для подвода, отвода и нагнетания топлива, штуцера с нагнетательным клапаном и регулирующего электромагнитного клапана, отличается тем, что один уплотняющий торец разъема корпуса ограничивает полость нагнетания над плунжером, резьбовое соединение корпуса с плунжерной парой выполнено таким образом, что на нижней части корпуса выполнена наружная резьба, а на верхней части втулки плунжера - внутренняя резьба, канал высокого давления выведен к нагнетательному клапану и к боковому уплотняющему торцу верхней части корпуса, к которому присоединен крепежом регулирующий электромагнитный клапан.
Конструкция предлагаемой секции ТНВД представлена на чертеже в продольном разрезе.
К нижней части корпуса секции 1 прикреплена винтовой парой 2 прецизионная плунжерная пара 3. Этим соединением обеспечивается стык высокого давления 4. На верхней части корпуса секции 1 резьбовым соединением 5 присоединен штуцер 6 с нагнетательным клапаном 7. К боковому разъему 8 корпуса секции 1 присоединен крепежом (на чертеже не показан) регулирующий электромагнитный клапан 9 известной конструкции (например, фирмы «Delphic»). Плунжерная пара 3 состоит из втулки плунжера 10 и плунжера 11. Подвод топлива низкого давления от подкачивающего насоса (на чертеже не показан) осуществляют через канал 12. Топливо под высоким давлением (при закрытом регулирующем электромагнитном клапане 9) из надплунжерной полости 13 по каналу 14 через открытый нагнетательный клапан 7, штуцер 6 и топливопровод (на чертеже не показан) поступает к известной форсунке гидравлического управления (например, 51.1112010-20 производства заявителя ОАО «ЯЗДА» - на чертеже не показана). Сливной канал 15 регулирующего электромагнитного клапана 9 связан со сливным каналом 16 на втулке плунжера 10 (трасса проходит за изображенным на чертеже разрезом секции ТНВД).
Описываемая секция ТНВД работает следующим образом.
При возвратно-поступательном движении плунжера 11, приводимого от кулачкового вала через роликовый толкатель (на чертеже не показаны), при открытом регулирующем электромагнитном клапане 9 топливо от подкачивающего насоса под низким давлением заполняет надплунжерную и другие полости описываемой секции ТНВД (вплоть до форсунки) и, не встречая большого сопротивления, идет на слив через канал 15-16. При этом форсунка остается закрытой и впрыска топлива в цилиндр двигателя не происходит - двигатель не заводится.
При поступлении сигнала от электронного блока управления (на чертеже не показан) в момент движения верхней кромки плунжера 11 выше канала 12 регулирующий электромагнитный клапан 9 закрывается (перекрывая сливные каналы 15 и 16), начинается сжатие топлива в надплунжерной полости 13, передаваемое через открытый нагнетательный клапан 7 к форсунке, определяя момент начала ее открытия.
При продолжении движения плунжера 11 вверх блок электронного управления прерывает электрический сигнал на регулирующий электромагнитный клапан 9, который открывается, определяя предел (объем) поданного на форсунку сжатого до высокого давления топлива. При этом форсунка закрывается, прекращая впрыск топлива в цилиндр двигателя. Впрыснутое топливо воспламеняется - начинается рабочий ход поршня (двигатель заводится).
В процессе впрыска топлива давление в подигольной полости распылителя падает и форсунка под действием ее пружины закрывается до следующего подъема давления в случае закрытия регулирующего электромагнитного клапана 9.
Остаточным давлением в форсунке нагнетательный клапан 7 закрывается, предотвращая возврат топлива в надплунжерную полость 13 при движении плунжера 11 в нижнее положение.
Прерывание сигнала от электронного блока управления на регулирующий электромагнитный клапан 9 в течение двух и более циклов движения плунжера 11 приводит к прекращению впрысков топлива через форсунку в цилиндр двигателя - двигатель «глохнет».
Предлагаемая секция топливного насоса высокого давления применима как для одноцилиндровых, так и для многоцилиндровых двигателей с индивидуальным управлением работы каждой форсунки (каждого цилиндра), что в некоторых случаях ради экономии топлива позволяет отключать часть цилиндров и снова включать их в работу при необходимости увеличения мощности двигателя до номинальной.
Предлагаемая конструкция соединения втулки плунжера и корпуса секции (и, в частности, при его креплении при сборке на ТНВД или двигателе) позволяет разгрузить резьбовое соединение стыка высокого давления от осевой составляющей силы при сжатии топлива за счет нагружения крепежа корпуса секции. Конструкция секции технологична в производстве: не требует специального высокоточного оборудования для обработки прецизионных поверхностей, т.к. отсутствуют глухие отверстия.
Этот вид соединения корпуса секции и плунжерной пары может быть использован также в конструкциях секций традиционных ТНВД с золотниковым регулированием подачи топлива, а также в системах аккумуляторного типа и в насос-форсунках.