РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к топливной аппаратуре дизельных автотракторных двигателей с насосами высокого давления распределительного типа.
2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны распределительные топливные насосы высокого давления с внешним расположением плунжера относительно кулачкового вала, которые получили широкое распространение в России (СССР), выпускаемые Вильнуским заводом топливной аппаратуры марки НД с дозированием топлива отсечкой в конце подачи и механическим регулятором (Б.Н.Файнлейб. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. Справочник. Ленинград, Машиностроение. 1990 г.).
Известны также распределительный топливный насос высокого давления с соосным расположением приводного вала и плунжера, роликовой обоймой, торцевой кулачковой шайбой, насосной секцией, регулятором измерения величины цикловой подачи, дозирующим клапаном, помещенным в верхней части осевого канала плунжера, с дозированием топлива по началу подачи топлива без отсечки топлива в конце подачи (Свидетельство на полезную модель №21021 от 05.07.2001).
В предлагаемом насосе применена иная схема формирования закона подачи топлива: в конце подачи топлива введена отсечка топлива. Реализация отсечки топлива в топливных насосах с дозирующим клапаном, помещенном в верхней части плунжера, не известна.
В связи с тем, что применение предлагаемой схемы организации формирования закона подачи топлива планируется в распределительном топливном насосе, по своей конструкции близкой к указанной полезной модели, то последняя выбрана в качестве прототипа.
Выбранный прототип предназначен для топливных насосов высокого давления с соосным расположением приводного вала и плунжера предназначен в основном для высокооборотных двигателей легковых автомобилей, в связи с тем, что дозирование топлива осуществляется без отсечки топлива в конце подачи. На относительно малых оборотах грузовых и тракторных дизелей это может привести к ухудшению процесса смесеобразования и увеличению износа вершины кулачка приводного вала.
3. СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Целью создания настоящей полезной модели является форсирование процесса впрыска топлива в конце подачи, обеспечивающее расширение применения такого типа насосов на малооборотных дизелях.
Указанная цель достигается тем, что надплунжерная полость насосной секции соединяется с полостью низкого давления топлива в корпусе насоса в конце подачи топлива посредством перепускного канала, расположенного в головке секции, кольцевой канавкой и радиальными отверстиями, выполненными в плунжере, расположенными ниже головки дозирующего клапана.
4. ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР, ЧЕРТЕЖЕЙ
Сущность полезной модели поясняется на фигуре, где показан продольный разрез насоса распределительного типа, без приводного вала, подкачивающего насоса, регулятора и автомата опережения впрыска топлива. На фигуре приведен разрез, где левая часть насосной секции развернута на определенный угол относительно правой, поэтому левый П-образный канал расположен в одной плоскости с правым Г-образным каналом. В действительности они расположены под определенным углом относительно друг друга.
5. СВЕДЕНЬЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
5.1. Конструкция топливного насоса.
В корпусе 1 размещена головка 2 (плунжерная втулка), закрытая сверху пробкой 3. В ствол головки помещен плунжер 4, осуществляющий вращательное и возвратно-поступательной движение. В осевом канале плунжера, в верхней его части, расположен дозирующий клапан 5 с головкой 6, опирающийся своим основанием на регулирующую планку 7, пропущенную через окно 8 в плунжере 4, перпендикулярно расположенное его оси и вращающееся совместно с плунжером. Регулирующая планка 7 опирается на муфту 9 регулятора. Грибок 6 дозирующего клапана поджат пружиной 10, противоположный конец которой упирается во вращающийся упор 11. В головке 2 в зоне паза 12 расположены каналы 13 высокого давления. Под углом к ним расположен отсечный канал 14, соединяющий надплунжерную полость высокого давления с осевым каналом плунжера 4 посредством цилиндрического кольца 15 и радиальных отверстий 16, выполненных в плунжере.
Муфта 9 соединена с регулятором изменения цикловой подачи рычагом 17. Полость приводного вала в корпусе 1 разделена от полости плунжера 4 и головки 2 так, чтобы поверхности кулачков и ролик толкателя смазывался маслом.
5.2. Работа насоса.
Внутренняя полость корпуса 1 в зоне, регулирующей планки 7 и муфты 9, во время работы заполнена топливом под давлением подкачивающего насоса. Плунжер 4 соединен шестерней с приводным валом, а ролик толкателя перекатывается по кулачковой поверхности приводного вала, поэтому он вращается и перемещается вверх и низ столько раз во время одного оборота, сколько кулачков на поверхности приводного вала. Во время движения плунжера от верхнего положения (ВМТ) к нижнему (НМТ), дозирующий клапан 5 перемещается совместно с плунжером 4 до упора в регулирующую планку 7, а плунжер продолжает движение до НМТ.
При остановке дозирующего клапана 5 открывается осевой канал в плунжере 4. Топливо через окно 8 и осевой канал в плунжере поступает в надплунжерную полость.
При движении плунжера к ВМТ топливо продолжает поступать в надплунжерную полость, если она не заполнена до момента соприкосновения его с головкой 6 дозирующего клапана. К этому моменту плунжер 4 повернется на определенный угол, при котором распределительный паз 12 совпадет с одним из каналов 13 и тогда начнется нагнетание топлива к одной из форсунок. Нагнетание топлива продолжается до подхода верхней кромки кольца 15 к нижней кромке канала 14. После этого начнется интенсивное перетекание топлива из надплунжерной полости в корпус 1 (отсечка) и впрыск топлива через форсунку прекращается, а плунжер продолжает движение к ВМТ. Когда уровень давления топлива в надплунжерной полости упадет ниже давления в корпусе (подкачки) топливо начнет поступать в надплунжерную полость.
При движении плунжера к НМТ заполнение надплунжерной полости топливом продолжается до соприкосновения плунжера с головкой 6 дозирующего клапана. К этому моменту плунжер 4 опять повернется на определенный угол и начнется нагнетание
топлива в следующую форсунку до отсечки. И так процесс работы насоса повторяется при каждом цикле.
Для увеличения цикловой подачи топлива рычаг 17 регулятора перемещает муфту 9 к НМТ, а для уменьшения - наоборот. Полное выключение подачи топлива происходит тогда, когда дозирующий клапан поднимается так, что плунжер 4 не соприкасается с его уплотняющим корпусом. При этом топливо перетекает обратно в корпус насоса.
5.3. Сведенья, подтверждающие возможность реализации предложенной модели.
Дозирующий клапан, размещенный в осевом канале плунжера, был реализован в рядном топливном насосе высокого давления и прошел все виды испытаний, предусмотренные ОСТами и ГОСТами для разработки новых конструкций. На всех этапах испытаний были получены положительные результаты.
Результаты испытаний показали, что он обеспечивает высокую точность и стабильность дозирования топлива на всех скоростных и нагрузочных режимах, не чувствителен к изменению гидравлического сопротивления нагнетательного тракта (форсунки).
Ресурс плунжерной пары топливного насоса высокого давления с дозирующим клапаном в несколько раз превышает ресурс Золотниковой плунжерной пары, которая применяется в настоящее время.
Все материалы по результатам испытаний насоса с дозирующим клапаном содержатся в научно-исследовательских отчетах ЦНИТА (г.С.-Петербург).
Положительные результаты испытаний насосов с дозирующим клапаном дают основание ожидать возможность успешной реализации предложенной полезной модели в испытании насоса распределительного типа с внешним расположением плунжерной пары и смазкой кулачкового привода маслом.