Топливный насос роторного типа для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить надежность и эффективность работы насоса путем повьшения жесткости приводного вала. Топливный насос выполнен так, что поводковое кольцо 22 устанавливается внутри осевого сверления 20 приводного вала 15 с возможностью осевого перемещения в нем. Управляющее устр-во имеет установочное кольцо 27 с пружиной. При сохранении общих размеров поперечное сечение приводного вала ослабляется меньше. 17 з.п. ф-лы, 6 нп. с о jy (У) с со с: 4: Ю 4: О5 ы фи.{:

Союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н flATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3936952/25-06 (22) 06.08.85 (31) P 3429027.3 (32) 07.08.84 (33) DE (46) 30. 12. 87. Бюл. № 48 (71) Роберт Бош ГМБХ (DE) (72) Жан Лебланк, Франсуа Каррэ, Андре Брюнель, Жерар Дюпла, 11акс Штройбель, Вольфганг Фельманн,, Вернер Папе и Антон Карле (DE) (53) 621.43.038.5(088.8) (56) Заявка ФРГ № 3010839,, кл. F 02 D I/02, 1981., „„SU„,136 246 А3 (51) 4 F 02 М 41/12, F 02 D I/02

1 (54) ТОПЛИВНЫЙ НАСОС РОТОРНОГО ТИПА

ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к двигате лестроению и позволяет повысить надежность и эффективность работы насоса путем повышения жесткости приводного вала. Топливный насос выполнен так, что поводковое кольцо

22 устанавливается внутри осевого сверления 20 приводного вала 1.5 с возможностью осевого перемещения в нем. Управляющее устр-во имеет установочное кольцо 27 с пружиной. При сохранении общих размеров поперечное сечение приводного вала ослабляется меньше. 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

13642

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к двигателестроению, а именно к топливовпрыскивающей аппаратуре для двигателей внут5 реннего сгорания, и может быть использовано в топливных насосах роторного типа.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы насоса путем повьш ения жесткости принодного вала.

На фиг.! изображен насос, продольный разрез; на фиг.2 — сечение

А-А на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг,l; на фиг.4 — график зависимости подъема кулачка за время впрыска топлива; на фиг.5 — насос, общий вид; на фиг.6 — вид В на фиг.5. Топливный насос состоит из корпуса 1, в котором выполнено сверление

2, а также наполнительные 3, отсечные

4 и нагнетательные 5 каналы. В отверстии корпуса 1 размещен с возможностью вращения и осевого перемеще- 25 ния распределитель 6, имеющий на своей наружной рабочей поверхности образованные двумя расходящимися наклонно к направлению его продольной оси канавками отсечные кромки 7, 30 продольно вытянутый прямоугольныи распределительный паэ .8, соединенный с одной из канавок, образующих отсечные кромки 7, дополнительным соединением, и кольцевую канавку 9, сообщенную с обеими канавками, образующими отсечные кромки 7, и соответственно с распределительным пазом.

В корпусе 1 в зоне кольцевой ка- 40 навки 9 распределителя выполнено несколько радиальных сверлений 10, в которых расположены поршни 1 насоса, которые внутренними торцами образуют рабочую камеру насоса, а. их наружные торцы снабжены роликовыми толкателями 12, которые через ролики

13 могут входить в контакт с кулачковой направляющей 14, охватывающей в этом месте корпус 1 и распределитель 6. Кулачковая направляющая 14 соединена с приводным валом 15, расположенным на одной оси с распределителем 6.

Изменение осевого поло>кения рас-. пределителя 6 осуществляется устройством, выполненным в вйде управляющего элемента 16, установленного с внешнего конца 17 распределителя 6, 46

2 и пружины 18 сжатия, установленной с внутреннего конца 19 распределителя

6. В приводном валу !5 со стороны внутреннего конца 19 распределителя

6 выполнено осевое сверление 20, в котором расположена пружина 18.

Вращательное движение распределитель 6 получает от приводного вала через механизм соединения, который выполнен в виде по меньшей мере одного косого направляющего окна 21, имеющего, например, форму паза, проходящего в виде спирали в стенке осевого сверления 20 приводного вала !

5, поводкового кольца 22, связанного с направляющим окном 21 и вращающегося совместно с приводным валом

15, и детали 23 сцепления, соединенной жестко с внутренним концом 19 распределителя 6 при помощи любых известных средств, например диаметрального стопорного пальца 24, а на наружной поверхности детали 23 сцепления выполнены два противолежащих выступа 25. Поводковое кольцо 22 расположено внутри осевого сверления 20 с возможностью осевого перемещения в нем, причем на стороне кольца 22, обращенной к детали 23 сцепления, выполнены две противолежащие впадины

26, расположенные вдоль его оси с возможностью. подвижного сопряжения с ьыступами 25 детали 23 сцепления.

Пружина 18 сжатия, один конец кото" рой опирается на осевое сверление

20 приводного вала 15, проходит через поводковое кольцо 22 свободно, а ее другой конец сопряжен с внутренним концом 19 распределителя 6. Внешняя поверхность приводного вала !5 в зоне осевого сверления 20 выполнена цилиндрической.

Кроме того, насос снабжен управляющим устройством для изменения осевого положения поводкового кольца

22. Управляющее устройство выполнено в виде установочного кольца 27 с пружиной 28 и снабжено механизмом перестановки установочного кольца.

Установочное кольцо 27 расположено подвижно на внешней цилиндрической поверхности приводного вала 15 в зоне осевого сиерления 20 и связано с поводковым кольцом 22 при помощи поводковой детали, выполненной в виде штифта 29, размещенного радиально в косом направляющем окне 21. Ш ифт может быть выполнен съемньм.

246

4 всей ширине открываются и закрываются отсечными кромками 7.

Кроме того, приводной вал 15 может быть выполнен с двумя диаметрально противолежащими косыми направляющими окнами 21 в станке осевого сверления 20, а штифт 29 поводковой детали может быть размещен в этих окнах так, что его концы 42 выступают чаружу. В этом случае поводковое кольцо 22 снабжено прорезью 43, поверхность которой выполнена бочкообразной, а штифт 29 размещен в прорези с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной к оси распределителя 6. На выступающих концах 42 штифта 29 выполнены вырезы 44 для сопряжения с торцом 45 установочного кольца 27 и осевой фиксации штифта 29.

Между вырезами 44 и торцом 45 установочного кольца 27 размещено контактное кольцо 46, а установочное кольцо зафиксировано от поворота при помощи пальца 47, проходящего осепараллельно через перегородку установочного кольца 27 в соответствующем направляющем сверлении, так что этим создается препятствие повороту также и тогда, когда приводной вал приводится во вращательное движение. При этом механизм переустановки установочного кольца 27 выполнен в виде кольцевого тягового электромагнита, имеющего сердечник 48, ярмо 49, запирающее кольцо 50 и кольцевую катушку 51, охватывающую приводной вал 15, а установочное кольцо 27 выполнено в виде втяжного якоря 52. Втяжной якорь

52 снабжен фиксатором от поворота.

Сердечник 48 "электромагнита, несущий кольцевую катушку, имеет наружный цилиндрический стакан 53, который выступает за катушку 51 в осевом направлении и образует. между своим внутренним диаметром и внешним диа метром втяжного якоря 52 рабочий воздушный зазор, причем его выступающая часть выполнена с переменным сечением вдоль оси и выполнена из магнитопроводящего материала. ярмо 49 тягового кольцевого электромагнита соединено магнитно с на-, ружным цилиндрическим стаканом и установлено с посадкой скольжения.на приводной вал 15, запирающее кольцо

50 образует с приводным валом 15 кольцевой зазор для прохода цилиндрической внутренней части втяжного яко3 1364

Механизм перестановки установочного кольца 27 выполнен в виде тягового электромагнита 30, соединенного с электронным управляющим уст- 5 ройством 31, и передаточного двуплечего рычага 32, взаимодействующего одним плечом 33 с установочным кольцом 27, на котором для этого выполнена внешняя кольцевая проточка 34, 10 а другим плечом 35 — с якорем 36 тягового электромагнита 30. Управляющий элемент 16 для изменения осевого положения распределителя 6 может быть выполнен в виде установочно- 15

ro электромагнита 37, якорь 38 которого взаимодействует с внешним концом

17 распределителя 6, а электромагнит управляется электронным управляющим устройством 31. Ход якоря 36 тягово- 20

ro электромагнита 30 определяется регулируемыми упорами 39, 40.

Насос включает также полость 41 наполнения, в которую выходят наполнительные 3 и отсечные 4 каналы. Отсечные кромки 7 распределителя 6 образованы двумя расходящимися от кольцевой канавки 9 в виде буквы V канавками, одна из которых выполнена короткой, а другая выполнена удлинен- 30 ной и связывает кольцевую канавку 9 с распределительным пазом 8. Отсе .— ные 4, наполнительные 3 и нагнетательные 5 каналы выполнены в корпусе 1 каждые в своей радиальной плос35 кости и размещены равномерно по периметру распределителя 6. Причем эти радиальные плоскости разнесены вдоль оси распределителя и каждая из них располагается соответственно в зоне 4р отсечных кромок 7 и дополнительного соединения и распределительного паза 8.

Количество нагнетательных 5, отсечных 4 и наполнительных 3 каналов 45 соответствует числу обслуживаемых насосом цилиндров двигателя.

Наполнительные 3 и отсечные 4 каналы имеют одинаковую ориентировку размещения по периметру распределите- .50 ля 6 так, что входные отверстия наполнительных каналов 3 перекрываются распределителем самое позднее одновременно с закрытием соответствующего отсечного канала 4. 55

Поперечное сечение отсечных каналов 4 имеет приблизительно трапециевидную форму и ориентировано так, что боковые поверхности отверстий по

5 136424 ря 52, а катушка 51 размещена между ярмом 49 и запирающим кольцом 50 и удерживается последним при помощи стяжных винтов 54.

Фиксатор втяжного якоря 52 от проворачивания может быть выполнен как в виде одного пальца 47, проходящего через осепараллельное отверстие 55 в перегородке 56 и связанного с запи- 10 рающим кольцом 50, или в виде частично расположенных одна против другой выемок 57 и 58, выполненных на выступающей части наружного цилиндрического стакана 53 и на обращенной к ней внешней части втяжного якоря

52.

Такое выполнение насоса предусматривает также, что пружина сжатия

18 опирается с одной стороны на по- 20 водковое кольцо 22, а с другой стороны снабжена механизмом ее предварительного натяжения, выполненного в виде уменьшающегося в диаметре к стороне привода ступенчатого сверления 25

59 и размещенного в нем с возможностью регулирующего перемещения штока 60 и упора 61 с опорной тарелкой

62 пружины 18 сжатия °

Топливный насос работает следующим образом.

Вращение приводного вала 15 приводит к вращению кулачковой направляющей 14 и распределителя 6. Под дей:ствием кулачковой направляющей 14 поршни. 11 с подпружиненными толкателями совершают возвратно поступательное перемещение в радиальных сверлениях 10. При движении поршней

11 под действием пружин толкателей 10

12 и давления топлива в полости 41 наполнения происходит заполнение топливом объема освобождаемого поршнями 11.

Топливо проходит из полости напол- д5 кения 41 через один из. наполнительных каналов 3, дополнительну о канавку и соединенную с ней канавку, образующую первую из отсечных кромок

7, в кольцевую канавку 9 и далее

50 в радиальные сверления 10, образующие рабочие камеры насоса. Одновременно происходит также заполнение .через короткую канавку, образующую вторую отсечную кромку 7 и взаимодействующее с ней одно из отсечных отверстий

4. Это обеспечивает возМожность быстрого заполнения рабочих камер насо- са.

Когда к роликам 13 толкателей 12 подходят кулачковые выступы кулачковой направляющей 14, то под их действием поршни 11 перемещаются вовнутрь, обеспечивая нагнетательный ход (передний фронт кривой на фиг.4 в зависимости от угла поворота). Одновременно после того, как первая отсечная кромка 7 и дополнительная канавка пройдут связанные с ними соответственно отсечной канал 4 или наполнительный канал 3, начинается подача топлива в цилиндр двигателя из рабочих камер насоса через кольцевую канавку 9, распределительный паэ

8 и нагнетательный канал 5.

Подача топлива в цилиндр двигателя прекращается в тот момент, когда вторая отсечная кромка 7 откроет отсечной канал 4 и соединит рабочие камеры насоса с полостью 41 наполнения. Все это произойдет в период нагнетательного хода поршней 11. Таким образом, равномерное наклонное расположение отсечных кромок 7 и воэможность изменения осевого положения распределителя 6 установочным электромагнитом 37 позволяет равномерно изменять количество подаваемого топлива с начала и конца его подачи.

При крайних положениях распределителя 6 количество подаваемого топлиt ва определяется отрезками А и А (фиг. 4) . Отрезок А соответствует количеству впрыскиваемого топлива при максимальном смещении распределителя 6 к приводному валу 15, а отрезок А — количеству топлива, когда ( распределитель 6 максимально смещен в противоположную сторону. В соответствии с симметричным наклоном первой и второй отсечных кромок 7 моMeHTbl начала и конца впрыска топлива для этих крайних случаев также лежат симметрично друг другу, т.е. это означает, что при одинаковом относительном смещении распределителя 6 к приводному валу 15 начало впрыска при большем количестве впрыскиваемого топлива начинается при более раннем угле поворота коленчатого вала, обеспечивающего впрыск, чем при меньшем количестве впрыскиваемого топлива. То же самое соответствует и концу впрыска. Изменением наклона отсечных кромок 7 можно изменить это соотношение.

50

7 13642

Кроме этого, во время работы можно изменять относительное угловое положение распределителя б к приводному валу 15 при помощи механизма соединения приводного вала 15 с распредели5 телем 6 и управляющего устройства.

Поскольку установочное кольцо 27 сохраняет определенное осевое положение, не происходит никакого относительного проворота распределителя 6 по отношению к приводному валу 15, когда первый смещается установочным электромагнитом 37, причем независимо от осевого положения распределителя б можно смещать в осевом направлении установочное кольцо 27 или втяжной якорь 36 при помощи тягового электромагнита 30. При этом штифт 29 поводковой детали, перемещаясь по наклонному направляющему окну 21, поворачивает поводковое кольцо 22 относительно приводного вала 15, а последнее через деталь 23 сцепления разворачивает распределитель 6. Эта 25 регулировка смещает положение впрыска по отношению к нагнетательному ходу поршней 11 (линия А на фиг.4).

Таким образом, независимо от количества впрыскиваемого топлива, от дп давления впрыска, от числа оборотов, от температуры и вязкости топлива с помощью электронного управляющего устройства 31 можно устанавливать более определенное начало впрыска или также можно использовать различные- величины крутизны нарастания боковой поверхности кулачковых выступов для впрыска, чтобы получить различные величины скорости впрыска топ- 40 лива. При этом затраты на управление очень малы, а задающее воздействие может быть выполнено известным образом.

При помощи регулируемых упоров

39, 40 может быть ограничена зона воздействия регулятора, а при помо": щи упора 39 может устанавливаться начало действия регулятора.

С использованием установочного кольца 27 в виде втяжного якоря 52, который в данном случае фиксируется от проворачивания, достигается точная с малой величиной гистерезиса регулируемость осевого положения установочного кольца или относительного поворотного положения распределителя 6 и приводного вала 15. Перемещаемые по приводному валу 15 устано4

46

8 вочное кольцо 27 или втяжной якорь

52 находятся в процессе эксплуатации насоса в постоянном контакте по типу трения скольжения с приводным валом и одновременно смазываются топливом, т. е. не может возникнуть трение сцепления, определяющее гистерезис перемещения при начале установочного движения.

Предварительное натяжение пружины

l8 сжатия, которое можно изменять при помощи штока 60 и опорной тарелки 62, позволяет достичь определенное соответствие тока возбуждения магнитного потока и осевого положения втяжного якоря 52 или поводкового кольца 22.

Предложенная конструкция топливного насоса, когда поводковое кольцо 22 устанавливается внутри осевого сверления 20 приводного вала 15 приводит к тому, что эффективное поперечное сечение приводного вала ослабляется существенно меньше и при сохранении общих размеров приводного вала его жесткость значительно повышается, что в свою очередь приводит к повышению надежности и эффективности работы насоса в целом. формула и з обретения

1.Топливный насос роторного типа для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус со сверлением, наполнительными, отсечными и нагнетательными каналами, расположенньп в сверлении распределитель, имеющий на своей рабочей поверхности наклонно к направлению оси отсечные кромки и распределительный паз, устройство для изменения осевого положения распределителя, выполненное в виде управляющего элемента, установленного с внешнего конца, и пружины сжатия, установленной с внутреннего конца распределителя, приводной вал с осевым сверлением, в котором расположены пружина сжатия и внутренний конец распределителя, механизм соединения приводного вала с распределителем, .выполненный в виде по меньшей мере одного косого направляющего окна в стенке осевого сверления приводного вала, поводкового кольца, связанногб с направляющим окном и вращающегося с приводным валом, и детали сцепления, соединенной с внутрен1364246

10 ним концом распределителя, причем на приводном кольце имеются расположенные продольные оси впадины, а на детали сцепления — выступы взаимодей9

5 ствующие с продольными впадинами с воэможностью их относительного перемещения вдоль оси, и управляющее устройство для изменения осевого положения поводкового кольца, о т л и — 10 чающий с я тем, что, с целью повышения надежности путем повышения жесткости приводного вала, поводковое кольцо установлено в осевом сверлении приводного вала с возможностью осевого перемещения в нем, внешняя поверхность приводного вала в зоне осевого сверления выполнена цилиндрической, управляющее устройство снабжено установочным кольцом, 20 расположенным на внешней цилиндрической поверхности приводного вала, а связь поводкового кольца с направляющим косым окном осуществлена при помощи поводковой детали, размещен- 25 ной рациально в последнем и соединенной с поводковым и установочным кольцами.

2.Насос по п.l, о т л и ч а ю — ЭО

m, и и с я тем, что поводковая деталь выполнена в ниде штифта.

3.Насос по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что управляющее устройство снабжено механизмом переста3".. новки установочного кольца.

4.Насос по п.3, о т л и ч а ю— шийся тем, что механизм перестановки установочного, кольца выпо;анен в виде тягового электромагнита и передаточного рычага, соединенных между собой.

5,Насос по пп.1-4, о т л и— ч а ю шийся тем, что установочное кольцо снабжено внешней кольцевой поверхностью, сопряженной с нередаточным рычагом, 6.Насос по пп.l и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что приводной вал снабжен двумя диаметрально про- 60 тиволежащими косыми направляющими окнами в стенке осевого сверления, а штифт размещен в последнем так, что

его концы выступают наружу.

7.Насос по п.б, о т л и ч а ю— шийся тем, что паводковое коль-. цо снабжено прорезью, поверхность которой выполнена бочкообразной, а штифт размещен в прорези с возможкостью поворота вокруг оси, перпендикулярной к оси распределителя.

8. Насос по пп.б и 7, о т л и— ч а ю шийся тем, что на выступающих концах штифта выполнены выре". зы для сопряжения с торцом установочного кольца и осевой фиксации штифта.

9. Насос по п.8, о т л и ч а ю— шийся тем, что межцу вырезами штифта и торцом установочного кольца размещено контактное кольцо, а . установочное кольцо зафиксировано от поворота.

10. Насос по пп.б и 9, о т л и— ч а ю шийся тем, что механизм перестановки установочного кольца вы- полнен в виде кольцевого тягового электромагнита, имеющего сердечник, ярмо, запирающее кольцо и кольцевую катушку, охватывающую приводной вал, а установочное кольцо выполнено в виде втяжного якоря.

ll.Íàñîñ по п,10, о т л и ч а ю— шийся тем, что втяжной якорь снабжен фиксатором от поворота.

12.Насос по пп.10 и 11, о т л и— ч а ю шийся тем, что сердечник электромагнита, несущий кольцевую катушку, имеет наружный цилиндрический стакан, который выступает эа катушку в осевом направлении и образует между своим внутренним диаметром и внешним диаметром втяжного якоря рабочий воздушный зазор.

13.Насос по п.12, о т л и ч а ю— шийся тем, что выступающая часть наружного цилиндрического ста" кана выполнена с .переменным сечением вдоль оси и выполнена из магнитопроводящего материала.

14. Насос по пп.10-13, о т л и— ч а ю шийся тем, что ярмо тягового электромагнита магнитно соединено с наружным цилиндрическим стаканом, и установлено с посадкой скольжения на приводной вал, запирающее кольцо образует с приводным валом кольцевой зазор для прохода цилиндрической внутренней части втяжного якоря, а катушка размещена между ярмом и запирающим кольцом и удерживается последним.

l5.Насос по пп.11-14, о т л и— ч а ю шийся тем, что фиксатор втяжного якоря выполнен в виде по меньшей мере одного аксиально расположенного и закрепленного в корпусе направляющего штифта, а втяжнсй

II 1364246 12 якорь снабжен направляющим сверлени» ми одна против другой выемками, кото- .; ем, в котором проходит направляющий рые в окружном направлении имеют одиштифт. наковую ширину.

16.Насос по п.l5, о т л и ч а ю— IS. Насос по пп.7-I6, о т л ишийся тем, что втяжной якорь ч а ю шийся тем, что пружина выполнен с перегородкой, в которой сжатия опирается с одной стороны на выполнено направляющее сверление. поводковое кольцо, а с другой снабже!

7.Насос по пп,l2-!4, о т л и— на механизмом ее предварительного ч а ю шийся тем, что выступаю- 0 натяжения, выполненным в виде уменьщая часть наружного цилиндрического шающегося в диаметре к стороне привостакана сердечника тягового электро- да ступенчатого сверления и размещенмагнита и обращенная к ней внешняя ных в нем с возможностью регулирующечасть втяжного якоря выполнены по го перемещения штока и упора с опорменьшей мере с частично расположенны- is ной тарелкой пружины сжатия.

28

s4

1364246

Фиг б

Составитель Долгов

Техред N.Äèäûê Корректор О.Кравцова

Редактор N.Êeëåìåø

Заказ 6389/59 Тираж 504 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4