Топливный насос распределительного типа - RU2099578C1
Код документа: RU2099578C1
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение касается топливных насосов, имеющих корпус с нагнетательной камерой, содержащей множество каналов для плунжеров, плунжер, установленный в каждом из этих каналов для возвратно-поступательного перемещения, один или несколько кулачков, обеспечивающих ходы плунжеров для периодического всасывания и нагнетания для подачи всасываемой загрузки топлива в нагнетательную камеру и подачи топлива под высоким давлением из нагнетательной камеры для впрыска топлива, и распределительную системы для распределения нагрузок топлива под высоким давлением из нагнетательной камеры последовательно во множество форсунок соответствующего двигателя внутреннего сгорания (такие топливные насосы называются здесь как "Топливные насосы распределительного типа").
Обычно в топливных насосах распределительного типа применяют роторный распределитель для распределения
порций топлива под высоким давлением в топливные форсунки. Роторный распределитель обычно имеет головку с множеством выпускных отверстий одно для каждой топливной форсунки, и ротор, установленный для
распределения топлива под высоким давлением последовательно в выпускные отверстия распределителя. В таких насосах корпус может быть неподвижным или вращающимся, причем если он вращающегося типа, то он
обычно вращается с ротором распределителя. Поскольку топливо подается под высоким давлением, то необходимо, чтобы относительно вращающейся поверхности головки распределителя имели очень точную посадку
(например, диаметральный зазор 80-100 миллионных долей дюйма) для обеспечения соответствующего уплотнения и смазки. Если корпус насоса неподвижный, то требуется, чтобы относительно вращающейся
поверхности корпуса насоса и ротора распределителя имели подобную подвижную посадку для подачи топлива под высоким давлением из нагнетательной камеры к ротору. Топливные насосы распределительного типа
с неподвижным или вращающимся корпусом имеют следующие недостатки:
а) требуемая точная посадка относительно вращающихся поверхностей значительно увеличивает стоимость изготовления и сборку
насоса;
б) во время работы насоса, особенно при высоких скоростях, образуется значительное количество тепла из-за тонкого слоя топливной смазки между относительно вращающимися поверхностями;
в) при высоких скоростях и с топливами, имеющими низкую вязкость, такими как, например, бензин и метанол, очень трудно достичь соответствующей смазки относительно вращающихся поверхностей;
г) необходимо поддерживать температуру головки распределителя примерно на уровне температуры ротора распределителя на протяжении всей работы насоса и особенно когда температура ротора быстро
увеличивается во время холодного запуска и быстрого ускорения; иначе неодинаковое тепловое расширение деталей приведет к неравномерной смазке и заеданию ротора;
д) трудно достичь давление
12000 фунт/кв. дюйм и выше для подачи загрузки из-за термических, вращающих и конструкционных признаков известной конструкции насоса с роторным распределителем.
В некоторых известных топливных насосах распределительного типа, имеющих роторный распределитель, плунжеры установлены для радиального возвратно-поступательного движения в корпусе насоса, который вращается с ротором распределителя для подачи порций топлива под высоким давлением непосредственно в ротор распределителя. Этот тип насоса имеет определенные дополнительные недостатки и проблемы, связанные с центробежной силой, действующей на плунжеры, и с клапанами и уплотнениями, связанные с подачей топлива и/или сливом топлива из вращающегося корпуса насоса. Некоторые насосы этого типа применяют электромагнитный регулирующий клапан для регулирования количества и времени распределения каждой загрузки топлива под высоким давлением посредством регулирования количества засасываемого топлива и/или отметки времени слива в начале и/или в конце впрыска топлива. Существуют дополнительные недостатки и проблемы, связанные с применением электромагнитного регулирующего клапана для подачи и/или слива топлива из вращающего корпуса насоса.
Основной задачей изобретения является создание нового и улучшенного топливного насоса распределительного типа, имеющего систему распределителя, который устраняет недостатки и проблемы, связанные с применением роторного распределителя и вращающего корпуса насоса.
Задачей настоящего изобретения является создание нового и улучшенного топливного насоса распределительного типа, имеющего камеру высокого давления с небольшим мертвым объемом и способного подавать загрузку топлива под давлением 12000 фунт/кв. дюйм и выше.
Задачей настоящего изобретения является создание нового и улучшенного типа насоса распределительного типа, имеющего невращающийся корпус рабочей камеры и обеспечивающего одно или несколько следующих
преимуществ в сравнении с известными топливными насосами распределительного типа:
а) способность подавать топливо под более высоким давлением;
б) можно применять его с топливом
низкой вязкости, например, бензином или метанолом;
в) его можно изготовить и собрать более экономичным способом и с меньшим количеством деталей;
г) обеспечивает повышенную
производительность в полном диапазоне работы насоса.
Задачей настоящего изобретения является создание нового и улучшенного топливного насоса распределительного типа, имеющего
неподвижный корпус с нагнетательной камерой насоса и взаимодействующей с ним электромагнитный регулирующий клапан, которые вместе обеспечивают следующие преимущества:
а) камера высокого
давления с небольшим мертвым объемом;
б) улучшенная работа клапанов;
в) малый износ и продолжительный срок службы работы клапана;
г) высокая электромагнитная приводящая сила;
д) низкая стоимость изготовления;
е) точное регулирование размера и/или распределения загрузки впрыснутого топлива.
Дополнительной задачей настоящего изобретения
является создание нового и улучшенного типа насоса распределительного типа, имеющего регулятор давления подачи и электромагнитный распределительный клапан, которые взаимодействуют, обеспечивая одно
или несколько следующих преимуществ:
а) регулирование давления на входе и накопления топлива для обеспечения высокой скорости подачи в камеру высокого давления во время такта впуска;
б) возможность слива горячего топлива из рабочей камеры во время действия накачки и отвода горячего слитого топлива для повторной его подачи непосредственно в рабочую камеру насоса во время следующих
тактов впуска.
Задачей настоящего изобретения является создание топливного насоса распределительного типа, имеющего невращающийся корпус рабочей камеры; новую улучшенную систему для (а) подачи топлива из подающего насоса в камеру высокого давления во время тактов впуска; (б) регулирование давления топлива на входе для обеспечения соответствующей подачи топлива в камеру высокого давления во время тактов впуска: (в) слив топлива из камеры высокого давления без чрезмерного противодавления во время работы насоса; и (г) распределение загрузки топлива под высоким давлением из камеры высокого давления в впускные отверстия распределителя, причем новым улучшенным способом, который не требует ротора распределителя.
В соответствии с другой задачей настоящего изобретения предложен новый и улучшенный топливный насос распределительного типа, который (а) можно изготовить более экономично; (б) он может подавать загрузку топлива из камеры высокого давления под давлением 12000 фунт./кв. дюйм и выше; (а) его можно применять с двигателями внутреннего сгорания, имеющими от двух до восьми цилиндров и больше; (г) имеет модульную конструкцию только с несколькими деталями, специально предназначенными для множества форсунок; и (д) электрически управляется для точного регулирования размера и/или распределения загрузки впрыснутого топлива.
Другие задачи станут частично очевидными и частично определенными более подробно.
Изобретение поясняется чертежами, на которых: фиг. 1 продольный вид в разрезе, с частичным вырезом и частично в разрезе, одного типа топливного насоса согласно настоящему изобретению; фиг. 2 другой продольный вид в разрезе, с частичным вырезом и частично в разрезе, топливного насоса, показывающий дополнительные детали насоса; фиг. 3 поперечный вид в разрезе, частично в разрезе, в плоскости 3-3 фиг. 1, показывающий кулачковый и плунжерный механизм топливного насоса; фиг. 4 продольный вид в разрезе в увеличенном масштабе, с частичным вырезом и частично в разрезе, подсборки корпуса топливного насоса, показывающего клапан регулятора в его закрытом положении и тарельчатый клапан в открытом положении; фиг. 5 и 6 поперечный вид в увеличенном масштабе, с частичным вырезом и частично в разрезе в плоскостях 5-5 и 6-6 соответственно фиг. 4; фиг. 7 частичный продольный разрез, с частичным вырезом и частично в разрезе подсборки корпуса насоса, показывающего клапан регулятора в его открытом положении и тарельчатый клапан в его закрытом положении; фиг. 8 схема, показывающая определенные признаки кулачкового и плунжерного механизма, представленного на фиг. 3; фиг. 9 и 10 - поперечный вал в увеличенном масштабе, с частичным вырезом и частично в разрезе, показывающий модифицированные кулачковый и плунжерный механизмы топливного насоса; фиг. 11 схематическое представление с частичным вырезом и частично в разрезе, другого типа топливного насоса в соответствии с другим исполнением настоящего изобретения.
На фиг. 1-7 показан пример топливного насоса распределительного типа согласно настоящему изобретению. Насос 8 имеет электрический регулирующий клапан 9 для регулирования количества и времени распределения каждой впрыснутой загрузки. Регулирующий клапан 9 можно применять для обеспечения работы насоса в режиме накачка-слив или слив-накачка либо в режиме заполнение-слив, описанном в патенте США N 4757795, выданном 19.07.88 на заявку "Способ и устройство для регулирования количества и времени впрыска топлива". Описанный здесь насос 8 имеет такой же режим работы, а именно наполнение-слив, поэтому к патенту США N 4757795, который указан для справки, следует обращаться за какими-либо подробностями описанного режима работы "заполнение-слив", не раскрытого здесь.
Насос 8 предназначен для применения с шестицилиндровым двигателем. Насос 8 имеет неподвижный корпус 12 с нагнетательной камерой 20, имеющей шесть разнесенных под одним углом радиальных каналов 16. В шести каналах 16 расположены шесть плунжеров 14, по одному для каждой форсунки (не показана). Корпус 12 насоса выполнен в форме толстой втулки, имеющей наружную цилиндрическую поверхность 22 и ступенчатый сквозной канал 23. Шесть плунжерных каналов 16 проходят радиально внутрь от наружной цилиндрической поверхности 22 к центральному соосному каналу 23. Корпус 12 насоса и плунжеры выполнены из соответствующего износостойкого стального сплава. Каналы 16 в плунжерах и плунжеры 14 точно притерты или хонингованы, чтобы иметь очень точную посадку (например, имеют типичный диаметральный зазор 80-140 миллионных долей дюйма для дизельного топлива и такой малый как 50 миллионных долей дюйма для топлива с низкой вязкостью, например, для бензина и метанола).
Ведущий вал 24 насоса приводится соответствующим двигателем со скоростью, составляющей половину скорости двигателя, если применяют четырехтактный двигатель, и со скоростью двигателя, когда применяют двухтактный двигатель. Ведущий вал 24 установлен с возможностью его вращения соосно с корпусом 12 насоса посредством шарикового подшипника 29, удерживаемого кожухом 26 насоса, и посредством роликового подшипника 32, удерживаемого внутренним концом корпуса 12 насоса. Неподвижная головка 40, образующая часть кожуха 26, имеет соосное цилиндрическое отверстие, принимающее и удерживающее корпус 12 насоса. Головка 40 выполнена из стали, тогда как остальная часть кожуха 26 предпочтительно из алюминия. Корпус 12 насоса имеет легкую прессовую посадку внутри головки 40 для уплотнения их цилиндрической поверхности раздела от утечки топлива. Головка 40 содержит наружную распределительную головку 42 и ступицу 44 для опоры внутреннего скользящего башмака. Головка 42 распределителя имеет шесть одинакового разнесенных под углом выпускных отверстий 45 по одному для каждой форсунки. Ступица 44 имеет шесть разнесенных под одним углом радиальных пазов 46 для опоры колодок 48 роликовых подшипников для шести плунжеров 14. Пазы 46 проходят до внутреннего осевого конца ступицы 44 для упрощения изготовления пазов 46. Ступица 44 может быть выполнена за одно целое с корпусом 12 насоса (вместо головки 42 распределителя) для упрощения изготовления пазов 46, когда применяют неодинаковое количество плунжеров 14 и пазов 46.
В двух аксиально разнесенных плоскостях (с отверстиями, чередующимися между плоскостями) образованы шесть плунжерных каналов 16 для обеспечения двух, аксиально разнесенных рядов с тремя каналами 16 в каждом. Два ряда каналов 16 имеют осевое смещение, которое меньше диаметра каналов 16 для обеспечения аксиальной нахлестки. Каждый радиальный канал 16 в каждой плоскости пересекает каждый смежный радиальный канал 16 в другой плоскости для образования небольшого соединительного канала 50 на их внутренних концах. Также смежные каналы 16 каждого ряда предпочтительно пересекаются в их внутренних концах для образования подобного небольшого соединительного канала 51. Дополнительные каналы не требуются для соединения радиальных каналов 16 и таким образом нагнетательная камера 20 в корпусе 12 насоса образована только шестью пересекающимися радиальными каналами 16, Плунжеры 14 выполнены такого размера, чтобы исключить контакт в их внутренних конечных положениях, и уменьшить остальной мертвый объем камеры 20 насоса. Осевое смещение двух рядов каналов 16 и диаметр центрального клапанного отверстия 104 (будет описано) оптимизированы для образования каналов 50, 51 соответствующего размера для создания отверстий и уменьшения мертвого пространства в нагнетательной камере 20.
Ведущий вал 24 имеет внутренний радиальный фланец 54, к которому прикреплено посредством установочного штифта 56 и кольцеобразного средства из пяти механических винтов 58 круглое кулачковое кольцо 60. Кулачковое кольцо 60 имеет внутренний кулачок 62, который окружает корпус 12 насоса и ступицу 44. Кулачок 62 имеет пять разнесенных под углом выступов 64 кулачка (т.е. на один меньше количества плунжеров 14), которые могут зацепляться приводными роликами 66 плунжеров для периодического проталкивания плунжеров 14 вместе внутрь во время вращения вала 24. Если это потребуется, то можно предусмотреть соответствующий механизм (не показан) для углового регулирования кольца 60 кулачка относительно ведущего вала 24 либо ведущего вала 24 относительно двигателя, причем в каждом случае для регулирования момента времени хода плунжера относительно двигателя. Иначе говоря, кольцо 60 кулачка обеспечивает фиксированное распределение ходов плунжеров.
Ролики 66, колодки 48 для роликовых подшипников и внутренний кулачок 62 имеют осевую ширину, значительно превышающую общую осевую ширину двух рядов плунжеров 14. Соответственно усилия для привода плунжеров передаются кулачку 62 на значительную осевую длину для уменьшения давления ролика на кулачок 62. Диаметр плунжера и его ход выбирают такие, чтобы оптимизировать давление ролика и ход плунжера для впрыска загрузки топлива в наибольшем объеме.
Пять выступов 64 кулачка имеют одинаковый угловой шаг с роликами 66 и плунжерами 14, таким образом во время каждого хода накачки пять плунжеров 14 из шести приводятся в движение вместе внутрь для подачи загрузки топлива под высоким давлением из камеры 20 насоса. Шестой или остальной плунжер 14 используют в качестве распределительного клапана для обеспечения сообщения камеры 20 накачки с выпускным отверстием 45 распределителя. Каждое плунжерное отверстие 16 соединяется с соответствующим выпускным отверстием 45 распределителя через отверстие 67 распределителя, образованное взаимно сообщающимися каналами 68, 69 одного диаметра в корпусе 12 насоса и головка 42 распределителя, Каждый канал 67 распределителя образует распределительное отверстие 70 в канале 16 плунжера, который открывается и закрывается соответствующим плунжером 14. Плунжеры 14 последовательно устанавливаются кулачком 62 во время вращения кольца 60 кулачка для открывания последовательно шести отверстий 70 распределителя и, следовательно, подачи порций топлива под высоким давлением последовательно и шесть выпускных отверстий 45 распределителя.
Кулачок 62 имеет цилиндрическую часть или часть 74 кулачка распределителя (вместо шестого выступа 64 кулачка) для установки рабочего поршня 14 клапана распределителя для открытия соответствующего отверстия 70 распределителя. Как показано на фиг. 3, цилиндрическая часть 74 кулачка представляет собой пропазованную часть, имеющую радиус, превышающий радиус остальной части кулачка 62, например, на 0,100 дюйма (2,54 мм). На фиг. 8 показано, что цилиндрическая часть 74 кулачка имеет угловую ширину 36o и передний и задний пологие плоскости 75, 76 для всасывания и накачки, имеющие одинаковые наклоны, что и остальные скаты 77 кулачка 62. На фиг. 8 также показано, что действующее отверстие 70 распределителя полностью открывается во время всего хода накачки и во время большей части следующего хода всасывания и, по крайней мере, частично открывается для 68o. Прежде, чем полностью закроется каждое отверстие 70 распределителя, частично откроется следующее действующее отверстие 70.
Фиг. 9 и 10 показывают модифицированные кулачковые и плунжерные механизмы. Как показано на фиг. 9 и 10, все каналы 16 плунжеров расположены в одной плоскости, и камера 20 накачки образована единственно пересекающимися каналами 16 плунжеров. Механизмы на фиг. 9 имеет пять выступов 64 кулачка и шесть разнесенных под одним углом плунжеров 14, и он предназначен для применения с шестицилиндровым двигателем подобно механизму, показанному на фиг. 3. Механизм на фиг. 10 имеет шесть 64 выступов кулачка и четыре разнесенных под одним углом плунжеров 14 для накачки, и он предназначен для применения с восьмицилиндровым двигателем. Соответствующая головка 42 распределителя (не показана) имеет восемь выпускных распределительных отверстий для восьми форсунок, а каждое плунжерное отверстие 16 имеет два аксиальных распределительных отверстия 70, разнесенных под одним углом, для двух выпускных отверстий распределителя. Каждый плунжер 14, показанный на фиг. 9 и 10, имеет по периферии узкое кольцо 80 и внутренний канал 82 (состоящий из радиальных и аксиальных отверстий) для соединения соответствующего канала отверстий 70 распределителя с камерой 20 накачки на внутреннем конце плунжера 14. Таким образом, каждый плунжер 14 служит в качестве вращающегося золотника для выборочного открывания соответствующего отверстия (отверстий) 70 распределителя.
Цилиндрическая часть 74 кулачка на фиг. 9 представляет собой поднятую часть, которая проходит под углом 60o (равен углу между смежными выступами 64 кулачка) и имеет радиус, равный радиусу передней части или вершины выступов 64 кулачка. Кулачок 62 на фиг. 10 имеет две попеременно работающие цилиндрические части 74, причем каждая имеет угловую ширину 45o. Обе цилиндрические части 74 пропазованы обычно подобно цилиндрической части 74, показанной на фиг. 3, но при различных радиусах для двух аксиально разнесенных отверстий 70 распределителя. Во всех трех механизмах, показанных на фиг. 3, 9 и 10, плунжеры 14 имеют такой размер, а кулачки 62 такую конфигурацию, что недействующие отверстия 70 распределителя уплотняются во время ходов плунжера внутрь для накачки посредством уплотняющей полости плунжера минимального размера 0,040 дюйма (1,01 мм).
Механизмы, показанные на фиг. 3, 9 и 10, можно также применять с двигателем, имеющим наполовину больше цилиндров (инжекторов) как и плунжеров 14 за счет образования одного канала 70 распределителя в каждом другом канале 16 плунжера и работы распределителя клапана 9 для подачи топлива во время каждого другого цикла кулачка (т.е. оставляя распределительный клапан 29 открытым на время чередующихся нерабочих циклов кулачка). Таким образом насос, имеющий четыре, шесть или восемь плунжеров 14 и предназначенный для шести или восьми цилиндров, можно легко модифицировать для применения с двумя, тремя- или четырехцилиндровыми двигателями, соответственно.
Как показано на фиг. 1, соответствующий напорный клапан 88 предпочтительно расположен в каждом выпускном отверстии 45 распределителя для регулирования давления топлива между тактами впрыска топлива и для исключения дополнительного ввода топлива. Напорным клапаном 88 может быть комбинированный запорный челночного типа клапан, подобно описанному в одновременно рассматриваемой заявке N 730676, поданной 16.07.91, под названием "Топливная система для вращающегося распределительного топливного насоса" и принадлежащей заявителю настоящей заявки.
Распределительный клапан 9 представляет собой электромагнитный клапан с бинаправленным потоком. Клапан 9 открывается в начале каждой фазы рабочего кулачка 62 для впуска, обеспечиваемого наклонными плоскостями 78 для впуска. Во время такта спуска топливо подается под давлением в нагнетательную камеру 20, чтобы заставить плунжеры 14 перемещаться наружу, со скоростью, определенной наклоном плоскостей 78. Клапан 9 временно закрывают, обычно до завершения такта впуска, посредством возбуждения соленоида 82 клапана. Ходы плунжеров 14 наружу для всасывания завершаются, когда клапан 9 закрывается. Давление топлива (например 10 фунт./кв.дюйм) в полости корпуса препятствует движению плунжеров 14 наружу для исключения чрезмерного движения плунжера после закрытия клапана 9 (и, следовательно, исключения кавитации, вызванной таким чрезмерным перемещением). Количество топлива, подаваемого в камеру 20 нагнетания до закрытия клапана 9, определяется по ходам плунжером 14 наружу для всасывания и, следовательно, по профилю насоса.
Клапан 9 остается закрытым до тех пор, пока не начнется начальная часть следующей фазы кулачка 62 для накачки, обеспечиваемой наклонными плоскостями 77 кулачка. Во время этой начальной фазы сначала исключается любой зазор между кулачком 62 и плунжерами 14 и затем приводятся в действие вместе активные нагнетающие плунжеры 14 (т.е. все плунжеры 14 за исключением активного плунжера 14 клапана распределителя) для подачи загрузки топлива из нагнетательной камеры 20 под высоким давлением для впрыска топлива. Возможна подача топлива под давлением 14000 фунт./кв. дюйм и выше.
Соленоид 82 клапана обычно включается до завершения каждого такта накачки для открытия распределительного клапана 80 и слива топлива из нагнетательной камеры 20, таким образом завершается такт впрыска топлива. Электрическую работу соленоида 82 регулируют посредством электрического блока управления (не показан) для точного регулирования времени впрыска топлива и количества вводимого топлива. Для измерения вращения кольца 60 кулачка для применения в регулировании действия соленоида, как описано в патента США N 4757795 и одновременно рассматриваемой заявке N 598035, поданной 16.10.90 (один заявитель) и озаглавленной "Система управления впрыском топлива, основанная на процессоре", применяют датчик угла 90 с высоким разрешением. Датчик 90 имеет индектирующий диск 92, установленный на ведущем валу 24, и инфракрасный датчик 94, установленный на корпусе 26 для образования серии импульсов, имеющий импульс для каждого заданного небольшого приращения вращения кольца 60 кулачка.
Как показано на фиг. 4 и 7, распределительный клапан 9 имеет тарельчатый клапан 100. Тарельчатый клапан 100 установлен внутри соосного клапанного отверстия 104 в корпусе 12 насоса для перекрытия и закрытия внутренних концов отверстий 16 плунжера. Тарельчатый клапан 100 выполнен в виде втулки для уменьшения его массы и увеличения его чувствительности. Соленоид 82 установлен на головке 40 распределителя соосно с тарельчатым клапаном 100. К наружному концу штока тарельчатого клапана прикреплена прямоугольная пластина якоря 111. Якорь 111 размещен смежно с прямоугольной полюсной поверхностью Е-образного сердечника 113 статора соленоида 82, притягиваемого соленоидом 82, когда он возбуждается, для закрытия тарельчатого клапана 100. Якорная пластина 111 принимается внутрь слегка увеличенного прямоугольного отверстия в распорной втулке 114 для удержания якорной пластины 111 в правильном центрировании с полюсной поверхностью статора.
Тарельчатый клапан 100 имеет головку 106 увеличенного размера на его внутреннем конце с поверхностью 108 в форме усеченного конуса, зацепляющуюся с седлом 110 клапана в форме усеченного конуса на корпусе 12 насоса. Седло 110 клапана слегка отклоняется наружу (например, на 5o) от поверхности 108 клапана, таким образом, поверхность 108 клапана имеет линейный контакт с внутренней круглой кромкой седла 110. Спиральная пружина 112, работающая на сжатие, открывает тарельчатый клапан 110, когда соленоид 82 клапана возбуждается. Клапанное отверстие 104 и шток клапана имеют диаметр, например, 0,350 дюйма (8,89 мм), превышающий диаметр, например, 0,330 дюйма (8,3 мм), отверстий 16 плунжера для упрощения изготовления отверстий 16 плунжера.
Шток тарельчатого клапана имеет по периферии кольцевое пространство 119, которое частично перекрывает внутренний ряд плунжерных каналов 16 для соединения кольцеобразного клапанного отверстия между противолежащей поверхностью 108 клапана и седлом 110 клапана с нагнетательной камерой 20, когда тарельчатый клапан 100 открыт. Таким образом, камера высокого давления в топливном насосе образуется внутренними концами плунжерных отверстий 16 и кольцевым пространством 119. Кольцевое пространство 119 проходит внутрь от головки 106 тарельчатого клапана для уменьшения требуемого движения тарельчатого клапана для открывания клапана 9. Во время каждого такта впуска, когда клапан 9 открыт, топливо подается через клапанное отверстие и кольцевое пространство 119 в нагнетательную камеру 20. Во время каждого ходя для накачки, после повторного открывания клапана 9, топливо выходит из нагнетательной камеры 20 через кольцевое пространство 115 и клапанное отверстие. Действующее отверстие 70 распределителя остается открытым до тех пор, пока после повторного открытия клапана 9, поток не сможет проходить через отверстие 70 в обоих направлениях для установки снова давления в топливопроводе между тактами впрыска топлива.
Регулятор давления или предохранительный клапан 120 установлен в соосно центрировании с тарельчатым клапаном 100. Регулятор 120 имеет наружный корпус 122 с радиальным фланцем 124, имеющим наружную резьбу, завинченным в резьбовом отверстии увеличенного размера в корпусе 12 насоса и находящимся в зацеплении с установочным буртиком корпуса насоса. Передняя торцевая поверхность корпуса 112 регулятора имеет центральную радиальную часть 134, сцентрированную с тарельчатым клапаном 100, и наружную часть 136 в форме усеченного конуса, аксиально разнесенную от соответствующей поверхности 138 в форме усеченного конуса корпуса 12 насоса. Центральная торцевая поверхность 134 образует упор для ограничения аксиального движения, например, 0,008 дюйма (0,2 мм) тарельчатого клапана 100 во время его открывания. Противолежащие поверхности 136, 138 в форме усеченного конуса образуют кольцеобразный канал сразу снаружи от кольцеобразного клапанного отверстия.
Топливо подается к тарельчатому клапану 100 через кольцеобразную топливную камеру 144, которая окружает передний конец корпуса 12 регулятора. Подающий насос 154 непрерывно подает топливо в кольцеобразную топливную камеру 144 через пружинную камеру 145 и торцевую камеру 146 на наружном конце корпуса 12 насоса, через шесть, разнесенных под одним углом радиальных отверстий 147, 160 в корпусе 12 насоса, шесть аксиальных отверстий 148 в корпусе 12 насоса (расположены между плунжерными отверстиями 16) и шесть наклонных радиальных отверстий 150, содержащих внутренние концы аксиальных отверстий 148 с кольцеобразной топливной камерой 144. Подающий насос 154 представляет собой насос лопаточного типа с позитивным перемещением, установленный на ведущем валу 24 насоса и приводимый им. Подающий насос 154 подает топливо в пружинную камеру 145 и наружную торцевую камеру 146 через просверленные каналы 156, 158 в корпусе 26 насоса и через радиальное отверстие 160 увеличенного размера.
Внутренний клапанный элемент 126 регулятора 120 смещается в зацепление с передним концом корпуса 122 регулятора пружиной 130 сжатия. Предварительное натяжение пружины устанавливают во время сборки посредством углового регулирования гнезда 132 под пружину. Между наружной кольцеобразной топливной камерой 144 и передней внутренней камерой 170 давления в корпусе 122 регулятора расположены передний канал и радиальный обводной канал. Передний канал проходит вокруг переднего конца корпуса 122 регулятора и через передней центральное отверстие 162. Обводной канал образован двумя или больше радиальными каналами 164 в корпусе 122 регулятора. Таким образом, давление топлива в наружной кольцеобразной камере 144 зависит от давления во внутренней камере 170 давления и потока топлива через эти два параллельные канала. Регулятор 120 обеспечивает давление топлива, согласованное со скоростью, во внутренней камере 170 давления, которое увеличивается в зависимости от скорости насоса (например, 50-150 фунт/кв.дюйм). Регулятор 120 выпускает лишнее топливо через радиальные выпускные отверстия 172. Избыточное топливо направляется из выпускных отверстий 172 и главным образом через роликовый подшипник 32 и между корпусом 12 насоса и колодкой 48 роликового подшипника в полость корпуса насоса. Часть избыточного топлива можно возвращать непосредственно во впускное отверстие 174 подающего насоса через аксиальное и радиальное отверстие 176, 177 в ведущем валу 24 насоса. В радиальном отверстии 177 установлен предварительно отрегулированный игольчатый клапан 180 для регулировки количества топлива, возвращаемого непосредственно во впускном отверстии 172 насоса. В аксиальном отверстии 176 установлен фильтр 178 для фильтрования этого топлива. Давление в полости корпуса насоса поддерживают известным способом при постоянном относительно низком уровне (например, 10 фунт./кв.дюйм), а лишнее топливо возвращается в топливный бак (не показан).
Когда тарельчатый клапан 100 открыт, то он входит в зацепление с торцевой поверхностью 134 корпуса 122 регулятора для закрытия отверстия 162 вниз по течению. Когда тарельчатый клапан 100 открывается, давление топлива в кольцеобразной питающей камере 144 значительно увеличивается из-за закрытия отверстия 162, ограниченного потока через обводные каналы 164 и количества движения столба топлива вверх по течению. Повышение давления способствует ускорению движения плунжеров 14 наружу по наклонным плоскостям 78 во время фазы всасывания топлива для заполнения нагнетательной камеры 20 до уровня, допускаемого кулачком 62. Когда тарельчатый клапан 100 закрывается, топливо направляется во внутреннюю камеру 170 давления примерно равномерно через два параллельных канала; этот поток быстро удаляет горячее топливо, слитое из предшествующего хода накачки, таким образом, во время следующего такта впрыска оно не подается снова в нагнетательную камеру 20.
Клапанный элемент 126 регулятора аксиально перемещается, например, на 0,250 дюйма (0,635 мм) из его переднего конечного положения прежде, чем оно соединит внутреннюю камеру 170 давления с выпускными отверстиями 172. Таким образом, регулятор 120 служит в качестве аккумулятора для поддержания достаточно высокого давления на протяжении всего рабочего диапазона насоса.
Фиг. 11 показывает другой тип топливного насоса распределительного типа 208, который включает другой вариант исполнения настоящего изобретения. Насос 208 имеет нагнетательную камеру 220 с парой расположенных диаметрально противоположно радиальных плунжерных отверстий 216, и канал 221 в корпусе 212, соединяющий наружные концы двух плунжерных отверстий 216. Нагнетательная камера 20 имеет относительно большой мертвый объем, и она предназначена для применения главным образом с топливной жидкостью низкой вязкости, например, бензином и метанолом, когда не требуется впрыск топлива под высоким давлением.
Центральный вращающийся кулачок 262 установлен между плунжерами 214. Кулачок 262 имеет один выступ 264 (т.е. на один меньше, чем количество плунжеров 14) и расположенную диаметрально противоположно цилиндрическую часть 274 кулачка. Подающий насос 254 с позитивным перемещением производится ведущим валом 224 насоса для подачи топлива под давлением, установленным регулятором 320 давления. Управляемый электромагнитный регулирующий клапан 209 обеспечивает описанный режим работы заполнение-слив (т.е. он точно регулирует количество топлива, подаваемого в нагнетательную камеру 220 во время фазы всасывания, а точный слив завершает операцию впуска топлива во время фазы накачки).
Насос 208 предназначен для применения с двухцилиндровым двигателем, имеющим две топливные форсунки 350. Каждое плунжерное отверстие 216 соединено с соответствующей топливной форсункой 340 через отверстие 267 распределяется в корпусе 212 насоса и нагнетательный клапан 288. Два плунжера 214 служат попеременно в качестве распределительных клапанов для попеременного открывания соответствующих каналов 270 распределителя. Насос 208 может содержать большое количество плунжеров 214 и рабочий кулачок 262 с соответствующим количеством выступов 264 кулачка (т.е. на один меньше, чем количество нагнетательных плунжеров 214) для двигателя внутреннего сгорания, имеющего больше, чем две форсунки.
Показаны и/или описаны здесь конструкции насоса для 2, 4, 6 и 8-цилиндровых двигателей. Понятно, что настоящее изобретение можно также применять с топливными насосами для 3 и 5-цилиндровых двигателей и двигателей, имеющих свыше 8 цилиндров.
В объеме изобретения возможны различные модификации, приспособления и изменения.
Реферат
Использование: двигателестроение, в частности, топливная аппаратура дизелей. Сущность изобретения: топливный насос имеет корпус (12) с нагнетательной камерой (20), со множеством каналов (16) для плунжеров. Плунжер (14), установлен в каждом плунжерном канале (16) для возвратно-поступательного перемещения, а вращающийся кулачок (60) для возвратно-поступательного движения плунжеров (14), и для последовательной установки плунжеров в позициях их распределительного клапана для подачи топлива через распределительные отверстия (70) в плунжерных каналах (16) в распределительные выпускные отверстия (45). В одном варианте исполнения насоса плунжерные каналы (16) разнесены под углом и проходят радиально внутрь в центральное соосное отверстие (104). Вращающийся кулачок выполнен кольцеобразным и приводит в движение плунжеры (16). В центральном соосном отверстии (104) установлен тарельчатый клапан (100) для подачи и слива топлива из нагнетательной камеры (20). Регулятор (20) давления имеет отверстие (162) для впуска топлива, находящееся в аксиальном центрировании с тарельчатым клапаном (100) и которое закрывается тарельчатым клапаном (100) в его открытом положении. 4 с. и 29 з.п. ф-лы, 11 ил.
