МНОГОСЕКЦИОННЫЙ ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ КЛАПАНАМИ И ИХ КОМПОНОВКА НА КОРПУСЕ ТНВД
MULTISECTION HIGH-PRESSURE FUEL PUMP (HPFP) WITH ELECTROMAGNETIC VALVES AND THEIR ARRANGEMENT ON HPFP

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным насосам высокого давления (ТНВД) для дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известные секции ТНВД, например для тяжелых автомобильных двигателей, выполняют обычно в виде одноплунжерного топливного насоса высокого давления с управляющим электромагнитным клапаном (см. патент на изобретение RU 2253031 C1, F02М 51/04). Эти одноплунжерные индивидуальные топливные насосы (ИТН) (см. фиг.1) могут применяться в одноцилиндровых дизельных двигателях, но чаще устанавливаются на многоцилиндровых ДВС непосредственно в блок двигателя с приводом плунжеров от кулачкового вала, размещенного в этом же блоке, или их монтируют в корпусе ТНВД. При этом возникает традиционная проблема компактного размещения ИТН (секций) на двигателе. Пример такого компактного размещения показан на фиг.2 чертежа к этому патенту, где наглядно видно рациональное пространственное размещение базовых (посадочных) цилиндрических поверхностей Д, установленных в блок двигателя перпендикулярно расположенных к ним узлов управляющего клапана 18 с электромагнитом 29 и крепежных деталей 4. Такая удачная компоновка ТНВД стала возможной при проектировании двигателя вновь.
В других случаях конструктивного исполнения секций ТНВД для уже существующих двигателей каждый раз по-новому приходится решать проблему их компактного размещения на конкретном типе двигателя с использованием отдельного корпуса ТНВД для установки в нем секций и кулачкового вала для их привода.
Таким аналогом размещения секций в составе ТНВД на двигателе является компоновочное решение чешской фирмы «Моторпал» (см. прилагаемый рекламный проспект). В этом случае решена задача размещения секций ТНВД, аналогичных секциям фирмы «Бош», в специально спроектированном корпусе с собственным кулачковым валом.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является ТНВД китайского производства по лицензии фирмы «Delphi». В этом случае решена проблема компактного размещения секций в плане (см. вид сверху). Однако при этом, очевидно, не было габаритных ограничений по высоте и поэтому электромагниты своими электрическими разъемами направлены вверх, что создает проблемы с точки зрения предохранения клапанов и электрических разъемов от механических повреждений в эксплуатации.
В предлагаемом заявителем варианте конструкции секций высокого давления и их размещения на корпусе ТНВД учтены требования заказчика топливной аппаратуры (завода-изготовителя ДВС) - не выходить по высоте за заданные пределы. В качестве корпуса заявителем использован собственный модернизированный ТНВД, применяемый в топливной аппаратуре с золотниковым регулированием топливоподачи, а предлагаемые секции высокого давления представляют собой моновтулку с плунжером, нагнетательным клапаном и управляющим электромагнитным клапаном. При этом электромагнит и управляющий клапан выполнены в виде отдельного узла, прикрепляемого к фланцу моновтулки.
Целью предлагаемого изобретения является рациональное и компактное взаимное расположение элементов самой секции высокого давления, обеспечение компактного размещения таких секций в объединяющем корпусе ТНВД вместе с экраном для защиты электромагнитных управляющих клапанов от внешних механических воздействий.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемые секции высокого давления с электромагнитными управляющими клапанами, состоящие из корпуса, плунжерной пары и штуцера с нагнетательным клапаном, и их компоновка на корпусе ТНВД отличаются тем, что электромагнитный управляющий клапан прикреплен к корпусу секции таким образом, что его электромагнит и электрический разъем направлены вниз и все секции при рядном их расположении в общем корпусе ТНВД размещены таким образом, что электромагнитные управляющие клапаны в плане направлены попеременно в разные стороны по отношению к оси ТНВД, проходящей через оси секций, и с разворотом их в одну сторону вплоть до открытия отверстий для крепления секций на корпусе ТНВД и отверстий для крепления ТНВД на двигателе, при этом электромагнитные управляющие клапаны закрыты двумя общими для каждой стороны всего ряда секций экранами.
Внешний вид предлагаемой секции и вариант наиболее компактного размещения секций в объединяющем их корпусе ТНВД представлены на чертежах, где на фиг.1 показан наибольший контур секции, на фиг.2 - вид сверху этой единичной секции и на фиг.3 показано в плане размещение секций в случае их рядного расположения на многоцилиндровом ДВС (в приведенном случае - шестицилиндровом) с боковыми экранами, защищающими электромагнитные управляющие клапаны при монтажных (ремонтных) работах, при транспортировке ТНВД и их эксплуатации в составе двигателя.
Предлагаемая секция высокого давления состоит из корпуса 1 (см. фиг.1) и выступающего из него плунжера 2, приводимого от кулачкового вала через толкатель (на чертеже не показаны). По оси плунжера 2 к верхней части корпуса секции 1 присоединен штуцер 3, к которому присоединяют трубку высокого давления, в свою очередь, присоединяемую к форсунке (на чертеже не показаны). К боковой части корпуса секции 1 крепежными винтами (не показаны) присоединен (электромагнитом вниз) управляющий электромагнитный клапан 4 с электрическим разъемом 5, через который по электропроводу от бортового электронного блока управления (не показаны) поступают в заданные моменты управляющие клапаном 4 электрические сигналы. Корпус секции 1 крепежными винтами 6 присоединяют к корпусу ТНВД 7 (см. фиг.3). Электромагнитные клапаны 4 с боковой стороны закрыты экранами 8. К корпусу ТНВД 7 присоединен топливный подкачивающий насос 9.
Кулачковый вал ТНВД (не показан) получает вращение от муфты 10, соединенной с приводом ДВС (не показан). Детали крепления ТНВД на двигателе обозначены цифрой 11.
Предлагаемая секция высокого давления обеспечивает рабочий цикл впрыска топлива через форсунку в цилиндр ДВС известным способом, т.е. при поступлении топлива в режиме постоянного нагнетания от топливного подкачивающего насоса 9 в надплунжерную полость и движении плунжера 2 вверх сжатое до высокого давления топливо при закрытом по сигналу от электронного блока управления электромагнитном клапане 4 поступает к форсунке, которая открывается, происходит впрыск, который прерывается открытием управляющего электромагнитного клапана 4 в заданный блоком электронного управления момент, что, таким образом, определяет и заданное опережение, и оптимальную порцию впрыска топлива.
Поставленная изобретением цель по достижению максимально возможной компактности топливного насоса высокого давления в целом, даже в случае большего диаметра управляющего электромагнитного клапана 4 по сравнению с межосевым расстоянием между секциями (см. фиг.3), обеспечена направлением электромагнита клапана 4 (см. фиг.1) с электрическим разъемом 5 вниз, поочередным направлением в противоположные стороны от оси рядного ТНВД управляющих электромагнитных клапанов 4 (фиг.3) и их однонаправленным разворотом для обеспечения свободного доступа к крепежным винтам 6 (расположенным в данном случае как это показано на чертеже) при минимально допустимом межсекционном расстоянии и при максимальной унификации по узлам и деталям с серийно выпускаемыми заявителем модификациями рядных ТНВД. Одновременно обеспечен доступ к отверстиям 11 для крепления ТНВД на двигателе (см. фиг.3).