Топливный насос высокого давления для ступенчатого впрыска топлива

 

Использование: двигателестроение, в частности, топливовпрыскивающая аппаратура. Сущность изобретения: топливный насос высокого давления, выполненный для подачи топлива, разделенного на количество топлива, подаваемого в режиме предварительного впрыскивания, и количество топлива, подаваемого в режиме основного впрыскивания, имеет в боковой поверхности 25, расположенной внутри цилиндра 14 насоса, плунжер 16 насоса, кроме двух ограниченных скошенной перепускной кромкой 28 углублений 26 и 27, первую горизонтальную перепускную кромку 33, образованную уступом 31 с торцовой стороны, и на противоположной уступу 31 стороне закрытый поперечный паз, имеющий вторую и третью перепускные кромки 35 и 36. Два перепускных отверстия 22 и 23 и расположенный над ними кольцевой паз 41 в стенке цилиндра 14 насоса управляют во взаимодействии с перепускными кромками точно устанавливаемым предварительным впрыскиванием и после установленной с помощью разности b - a между шириной поперечного паза и удалением кольцевого паза 41 относительно перепускного отверстия 23 паузы подачи последующим основным впрыскиванием. Перепускные отверстия 22 и 23 для управления точным, в значительной степени независящим от частоты вращения, началом подачи как в режиме предварительного впрыскивания, так и в режиме основного впрыскивания могут быть оснащены со стороны рабочей камеры насоса прямой ограничительной кромкой. 7 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к топливному насосу высокого давления для дизельных двигателей внутреннего сгорания для подачи распределенного на предварительное и основное впрыскивания количества топлива.

В современных дизельных двигателях внутреннего сгорания, в частности в двигателях с непосредственным впрыскиванием топлива, по причине законодательных норм и из-за повышенного их использования вследствие благоприятных показателей расхода и низкой стоимости топлива необходимо уменьшить мешающие шумы, возникающие во время сгорания при сохранении благоприятных показателей расхода и состава отработавших газов.

Из литературы и результатов стендовых и дорожных испытаний известно, что заметное снижение шума во всех диапазонах нагрузки и частот вращения у дизельных двигателей с непосредственным впрыскиванием может быть достигнуто только благодаря впрыскиванию количества топлива, распределенного на предварительное и основное впрыскивания. Чтобы не увеличить опасность выброса черного дыма и благоприятный расход топлива в результате предварительного впрыскивания, необходимо точно соблюдать количество предварительно впрыскиваемого топлива и определенный во время испытаний интервал между предварительным и основным впрыскиваниями. Хотя оптимальное количество предварительно впрыскиваемого топлива и оптимальная пауза впрыскивания или подачи между предварительным и основным впрыскиваниями различны в зависимости от нагрузки и частоты вращения, можно добиться приемлемого компромисса относительно снижения шума, с одной стороны, и показателей выброса отработавших газов и расхода, с другой стороны, с помощью небольшого постоянного количества предварительно впрыскиваемого топлива и постоянной паузы подачи. Оптимальный результат может быть достигнут только с помощью двух индивидуально управляемых топливных насосов высокого давления и соответствующих форсунок или сдвоенных форсунок для предварительного и основного впрыскиваний. Такая конструкция слишком дорога и занимает много места и поэтому не может быть использована в небольших и средних дизельных двигателях внутреннего сгорания, прежде всего если они устанавливаются на автомобилях, поэтому ведутся поиски решений с использованием одного единственного топливного насоса высокого давления.

Известен топливный насос высокого давления типовой конструкции (заявка Франции N 2620771, патент ФРГ N 736684), плунжер которого с целью подачи количества топлива в процессе предварительного и основного впрыскиваний и управления промежуточной паузой подачи оснащен содержащим первую перепускную кромку выступом, образующим скошенную перепускную кромку углублением и управляющим прерыванием поперечным пазом, цилиндр которого помимо двух смещенных по высоте перепускных отверстий имеет отдельный разгрузочный канал, управление которым осуществляется с помощью поперечного паза и который во время паузы подачи направляет разгрузочное топливо в камеру форсунки и тем способствует повышению давления. С этой целью соединенный длительное время с рабочей камерой насоса поперечный паз управляет дополнительным перепускным отверстием в стенке цилиндра насоса. При такой компоновке длительность паузы подачи не становится меньше длительности прерывания, которая складывается из суммы составляющих длины хода, определенных шириной поперечного паза и диаметром дополнительного перепускного отверстия. Так как минимальная ширина поперечного паза и диаметр соответствующего перепускного отверстия определяются без заметного дросселирования протекающим при частоте вращения при полной нагрузке промежуточным перепускаемым количеством топлива, в известном насосе желаемая небольшая длительность прерывания реализована быть не может. Кроме того, используется намного большая часть обусловленного конструкцией ограниченного хода кулачков привода топливного насоса высокого давления и расположенные на определенном расстоянии относительно друг друга на противоположных сторонах плунжера насосы, образованные выступом и углублением, нагруженные при впрыскивании высоким давлением поверхности, создают, так как имеется только одно ограниченное скошенной перепускной кромкой углубление, очень высокое боковое давление и опрокидывающий момент на плунжере насоса. В результате этого из-за повышенных сил трения существует опасность заедания плунжера с соответствующими последующими повреждениями.

Цель изобретения создание топливного насоса высокого давления, с помощью которого относительно простыми средствами подается небольшое, точно определенное, предварительно впрыскиваемое количество топлива с относительно коротким интервалом впрыскивания. Принимаемые меры, прежде всего в режиме полной нагрузки, на насосном элементе не могут привести к повышению боковых сил с вытекающей отсюда "склонностью к заеданию".

Топливный насос высокого давления в соответствии с отличительными признаками по п. 1 формулы изобретения помимо желательных функциональных имеет также ряд преимуществ, связанных с изготовлением. Например, в гильзе цилиндра с требуемой точностью и приемлемыми затратами могут быть изготовлены оба соосных перепускных отверстия и смешанный на установленном расстоянии относительно рабочей камеры насоса кольцевой паз, так как ширина кольцевого паза имеет второстепенное значение и допуски могут быть установлены грубыми, так как только нижняя кромка кольцевого паза выполняет перепускную функцию. Эта нижняя кромка совместно с второй перепускной кромкой поперечного паза определяет конец подачи предварительного впрыскивания и поэтому может быть достаточно точно вышлифована с установленным со строгим допуском удалением относительно перепускных отверстий в поверхности стенки цилиндра насоса.

Эти преимущества имеет также вторая группа признаков, в соответствии с которыми устанавливающая длительность паузы подачи разность между шириной поперечного паза и установленным расстоянием вновь зависит от этого расстояния между вторым перепускным отверстием и нижней кромкой кольцевого паза, благодаря чему точно изготавливаемая третья перепускная кромка на поперечном пазу с запиранием второго перепускного отверстия определяет начало подачи фазы основного впрыскивания. Дополнительное второе углубление в рабочей поверхности плунжера насоса, также имеющее скошенную перепускную кромку, в подверженной опасности относительно износа фазе высокого давления незадолго до и во время процесса регулирования подачи топлива со сливом его избытка служит для компенсации воздействующего в противном случае односторонне на плунжер насоса боковой силы, и проходящий в соответствии с последним отличительным признаком формулы изобретения через вырез и кольцевой паз к поперечному пазу и от него через второе перепускное отверстие к камере низкого давления разгрузочный канал способствует точному управлению точно выдерживаемой паузой подачи между предварительным и основным впрыскиваниями.

С помощью приведенных в дополнительных пунктах формулы изобретения мер могут быть получены усовершенствованные варианты и усовершенствования служащего для управления предварительным и основным впрыскиваниями топливного насоса высокого давления в соответствии с изобретением. Так, с помощью оснащенных в соответствии с п. 2 формулы изобретения со стороны рабочей камеры насоса в основном прямыми ограничивающими кромками перепускных отверстий совместно с первой и третьей перепускными кромками можно управлять экстремально точным, четко ограниченным началом подачи как в режиме предварительного впрыскивания, так и в режиме основного впрыскивания, которые вследствие отсутствующего благодаря этим признакам дросселирующего эффекта практически не испытывают никакого мешающего изменения, зависящего от частоты вращения. Это положительное действие может быть достигнуто также с помощью лишь незначительно изогнутой, а в остальном проходящей перпендикулярно к продольной оси плунжера ограничивающей кромки, причем такая кромка допускает несколько большее отклонение положения, необходимого для изготовления перепускных отверстий инструмента.

Если изготовленные в виде фасонных отверстий перепускные отверстия имеют в зоне взаимодействия со скошенными кромками плунжера насоса определенный в соответствии с отличительным признаком п. 3 формулы изобретения радиус R, то процесс регулирования подачи топлива в режиме основного впрыскивания осуществляется испытанным известным способом с помощью круглых перепускных отверстий, так как слишком четкое регулирование в конце подачи топлива в режиме основного впрыскивания вследствие преобладающих там экстремально высоких давлений привело бы к кавитации эрозии на соответствующих элементах конструкции. Благодаря симметрично изготавливаемым или сформованным в соответствии с признаками п. 4 или 6 формулы изобретения перепускным отверстиям оба могут изготавливаться с помощью единственного протяжного инструмента и за один рабочий проход, что значительно упрощает изготовление. Однако если в соответствии с признаками п. 5 формулы изобретения прямая ограничивающая кромка явно длиннее двойного радиуса R перепускных отверстий, то вследствие более длинной ограничивающей кромки можно управлять еще более быстрым и резким началом подачи топлива, как в режиме предварительного, так и основного впрыскивания. Однако оба перепускных отверстия должны изготавливаться раздельно по окружности или с обеих сторон, одновременно, например с помощью электроэрозионной обработки.

Если в соответствии с п. 7 формулы изобретения расстояние между поперечным пазом и торцовой поверхностью со стороны рабочей камеры насоса меньше ширины кольцевого паза, то в конце подачи в режиме предварительного впрыскивания получается максимально возможное кратчайшее непосредственное соединение рабочей камеры насоса через кольцевой паз с поперечным пазом и вторым перепускным отверстием, что способствует желательному быстрому концу подачи, а в соответствии с п. 8 формулы изобретения относительно небольшая ширина кольцевого паза предпочтительным образом приводит к тому, что, по меньшей мере, во время гораздо большей части основного впрыскивания направление смежной с торцовой поверхностью части рубашки плунжера осуществляется внутри отверстия цилиндра.

Первая группа признаков из отличительной части п. 1 формулы изобретения с двумя соосными перепускными отверстиями, смещенными на определенное расстояние а относительно перепускных отверстий, кольцевым пазом и выполненным в виде глухого углубления поперечным пазом на плунжере насоса известна из предназначенного также для предварительного и основного впрыскиваний, однако в остальном выполненного отличным топливного насоса высокого давления (патент Великобритании N 688003). Там пауза подачи между предварительным и основным впрыскиваниями определяется разностью между шириной кольцевого паза и высотой расположенной выше поперечного паза зоны плунжера насоса, для чего торцовая поверхность должна быть непрерывно круглой и ширина кольцевого паза должна быть изготовлена экстремально точно, так как обе ограничивающие кромки выполняют функцию управления. Кроме того, в такого рода конструкции нельзя управлять экстремально небольшим количеством предварительно впрыскиваемого топлива с точно определенным началом подачи, так как рабочая камера насоса должна заполняться через впускной клапан и насос начинает подавать в положении нижней мертвой точки, вследствие чего особенно медленно начинается нарастание давления и из-за неясного соотношения давлений вводится слишком неточное начало подачи в режиме предварительного впрыскивания.

На фиг. 1 показана часть насосного элемента, выполненного для предварительного и основного впрыскиваний топливного насоса высокого давления, с находящимся в положении начала подачи для предварительного впрыскивания плунжером насоса, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 развертка боковой поверхности плунжера представленного на фиг. 1 и 2 топливного насоса высокого давления с изображенными штрихпунктирной линией перепускным отверстием и кольцевым пазом соответствующего цилиндра насоса; на фиг. 4 три варианта формы перепускных отверстий, вид Б на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 часть насосного элемента, выполненного для предварительного и основного впрыскиваний топливного насоса высокого давления с находящимся в положении для конца подачи в режиме предварительного впрыскивания или для начала подачи в режиме основного впрыскивания плунжером насоса, продольный разрез.

Насосный элемент 10 вставлен в посадочное отверстие 11 обозначенного штрихпунктирными линиями корпуса 12 насоса, закрепленного в представленном примере известным образом с помощью фланца 13. Фланец 13 сформован на выполненном в виде гильзы с фланцевым элементом цилиндре 14 насоса, в отверстии 15 которого установлен плунжер 16 насоса с возможностью осевого перемещения и поворота. Ограниченная как часть цилиндрического отверстия 15 торцовой поверхностью 17 рабочая камера 18 насоса закрыта с другой стороны содержащим нагнетательный клапан 19 корпусом 21 нагнетательного клапана, оба элемента имеют одинаковую конструкцию и поэтому изображены лишь частично. Рабочая камера 18 насоса с помощью двух диаметрально расположенных друг против друга, служащих одновременно в качестве впускных и перепускных отверстий 22 и 23 соединена со служащей одновременно в качестве впускной и перепускной камерой 24 низкого давления. В камеру 24 низкого давления по подводящему топливопроводу подается находящееся под созданным топливоподающим насосом давлением топливо.

В боковой поверхности 25 плунжера 16 насоса выбраны два смещенных относительно друг друга на 180^о, выполненных в виде скошенных пазов углубления 26 и 27, указывающее в направлении рабочей камеры 18 насоса ограничение образует с боковой поверхностью 25 плунжера 16 насоса соответственно скошенную перепускную кромку 28. Углубления 26 и 27 постоянно соединены с помощью выбранного в виде продольного паза в плунжере 16 насоса тормозящего паза 29 с рабочей камерой 18 насоса. Вместо тормозящего паза 29 рабочая камера 18 насоса может быть соединена с углублениями также с помощью входящего в углубления 26 и 27 продольного и поперечного отверстия в плунжере 16 насоса, вместо образованной скошенным пазом скошенной перепускной кромки 28 для управления количеством впрыскиваемого топлива могут использоваться также выфрезерованные или вышлифованные в боковой поверхности винтообразные перепускные кромки.

Для управления количеством топлива, впрыскиваемого в режиме предварительного впрыскивания и в режиме основного впрыскивания, боковая поверхность 25 плунжера 16 насоса помимо взаимодействующей с помощью углублений 26 и 27 и тормозных пазов 29 с первым перепускным отверстием 22 зоны прервана еще исходящим от торцовой поверхности 17 со стороны рабочей камеры плунжера 16 насоса к образующим против нее смещенный назад уступ 31 участком 32. При этом уступ 31 образует с боковой поверхностью 25 простирающуюся перпендикулярно продольной оси А плунжера первую горизонтальную перепускную кромку 33, которая взаимодействует с первым перепускным отверстием 22 и в обозначенном положении начала подачи плунжера насоса для предварительного впрыскивания закрывает ограничивающую кромку 34 со стороны рабочей камеры насоса первого перепускного отверстия 22. Примерно диаметрально против участка 32 в управляемой вторым перепускным отверстием 23 зоне боковой поверхности 25 расположен образующий со стороны pабочей камеры насоса вторую горизонтальную перепускную кромку 35 и против нее третью управляющую кромку 36 поперечный паз 37. Поперечный паз 37, если смотреть в направлении продольной оси А плунжера, расположен между торцовой поверхностью 17 и первым углублением 26 и выполнен в виде закрытого со стороны плунжера глухого углубления, форму и простирание по периметру которого отчетливо можно видеть на фиг. 2, а также на фиг. 3 из развертки боковой поверхности 25 плунжера насоса. В показанной форме это глухое углубление может быть выполнено путем фрезерования и шлифования. Это углубление может быть изготовлено также путем врезного фрезерования и врезного шлифования, а также путем обработки по методу обката. В обращенной от рабочей камеры 18 насоса концевой зоне второго углубления 27 имеется обработанное с помощью второго поперечного паза 39 углубление, которое предназначено для ограничения превышения расхода топлива при пуске двигателя над расходом в режиме максимальной мощности.

Цилиндр 14 насоса, который в представленном варианте выполнения является частью так называемого фланцевого элемента, может быть любой другой известной формой гильзы цилиндра или частью полностью изготовленной из стали головки цилиндра. Оба диаметрально противоположных перепускных отверстия 22, 23 для выполнения предусмотренной функции должны располагаться соосно на одинаковой высоте точно друг против друга, так как различные перепускные кромки на плунжере 16 насоса, например, при управлении началом подачи в режиме предварительного и основного впрыскиваний последовательно взаимодействуют с первым перепускным отверстием 22 и затем с вторым перепускным отверстием 23, так что могут допускаться только отклонения положения в несколько сотых миллиметра. Хотя перепускные отверстия 22 и 23 могут иметь обозначенное на фиг. 4 штрихпунктирными линиями известное круглое поперечное сечение и хотя известный эффект предварительного дросселирования частично может устраняться с помощью увеличенного по сравнению с обычными перепускными отверстиями поперечного сечения, в представленном варианте выполнения постоянное, точное и почти независящее от частоты вращения начало подачи достигается благодаря выполнению перепускных отверстий 22 и 23 в виде фасонных отверстий с некруглым поперечным сечением. Ограничивающая кромка этих перепускных отверстий со стороны рабочей камеры насоса в представленных на фиг. 4 вариантах выполнения абсолютно прямая, т.е. выполнена горизонтально или перпендикулярно продольной оси А плунжера (фиг. 4 вид Б на фиг. 1).

Длина l ограничивающей кромки 34 в представленном на фиг. 4а варианте выполнения примерно равна двойному радиусу R, который имеют перепускные отверстия 22 и 23 на противоположной ограничивающей кромке 34 стороне. Этот радиус соответствует половине диаметра обычных перепускных отверстий и должен иметь место по меньшей мере в зоне перепускных отверстий, которая взаимодействует со скошенной перепускной кромкой 28. Поэтому дополнительно в представленных на фиг. 4б и 4в вариантах выполнения перепускные отверстия 22 и 23 соответственно сформованы.

Так, в одном из вариантов перепускное отверстие 123 (фиг. 4б) с целью получения более длинной ограничивающей кромки 134 выполнено тангенциально удлиненным от имеющего радиус R и взаимодействующего со скошенной перепускной кромкой 28 угла к стенке цилиндра насоса. Поэтому противоположное перепускное отверстие 122 должно быть выполнено такой же формы на обратной стороне, т.е. со смещением на 180^о. Расположенное на обратной стороне перепускное отверстие 122 обозначено пунктирной линией. Длина l₁ прямой ограничивающей кромки 134 больше, предпочтительно на 30-50% двойного радиуса R перепускного отверстия 122 или 123. Три других не имеющих радиуса R угла перепускных отверстий 122, 123 выполнены с меньшим радиусом r, уменьшающим концентрацию напряжений.

В другом варианте выполнения перепускных отверстий (фиг. 4в) перепускное отверстие 223 выполнено симметрично относительно продольной оси А плунжера. Прямая за исключением обоих переходных радиусов r ограничивающая кромка 234, длина l₂ которой в два раза больше радиуса R, соединена с помощью двух наклоненных под одинаковым углом к продольной оси А плунжера боковых кромок 39 с радиусом R и имеет, таким образом, поперечное сечение, приближенное к расположенному на вершине треугольнику. Вследствие полностью симметричного относительно продольной оси А плунжера поперечного сечения в данном случае противоположное перепускное отверстие 222 имеет совершенно одинаковую форму, расположено всеми без исключения контурами полностью соосно с изображенным вторым перепускным отверстием 223, т.е. точно за вторым перепускным отверстием 223. Симметричная форма изображенных на фиг. 4а и 4в перепускных отверстий позволяет изготавливать их за один рабочий проход, например, с помощью прошивки.

Представленное в предпочтительной форме на фиг. 4 выполненное в виде сквозного фасонного отверстия перепускное отверстие 22 и 23, или 122 и 123, или 222 и 223 имеет во всех трех вариантах выполнения совершенно прямую ограничивающую кромку 34, или 134, или 234, которая также без потери своих существенных для изобретения преимуществ (очень быстрого перепуска при начале подачи в режиме предварительного и основного впрыскивания и тем самым желаемой независимости от нагрузки) может несильно искривляться или изгибаться, т. е. с очень большим радиусом. Эта форма обозначена на фиг. 4в пунктирной линией и имеет преимущество, заключающееся в том, что незначительные, обусловленные инструментом скошенные места перепускного отверстия не сказываются отрицательно. Обозначенная на фиг. 1 и 4 в направлении хода плунжера 16 насоса определенная высота h перепускных отверстий 22 и 23 соответствует двойному радиусу R и диаметру обычного для соответствующих размеров насоса перепускного отверстия. В данной конструкции эта высота предусматривается для того, чтобы сохранить одинаковое отношение длины хода поршня к диаметру цилиндра, как и в серийном работающем без предварительного впрыскивания топливном насосе высокого давления. Однако возможны отклонения от этого стандартного размера, таким образом, в качестве замены показанных на фиг. 4 фасонных отверстий может быть использовано перепускное отверстие большего диаметра, которое, если позволяют прочие отношения длины хода к диаметру цилиндра, благодаря большему радиусу обеспечивает также более быстрое и менее зависящее от частоты вращения управление началом подачи в режиме предварительного и основного впрыскиваний.

Кроме того, как можно заключить из фиг. 1 и 2, выше обоих перепускных отверстий 22 и 23, т.е. со смещением к рабочей камере 18 насоса, выработана круговая и закрытая кольцевая канавка 41 в поверхности внутренней стенки цилиндрического отверстия 15. Кольцевая канавка 41 имеет для обоих перепускных отверстий 22 и 23 взаимодействующую с второй перепускной кромкой 35 поперечного паза 37, т.е. управляющую нижнюю кромку 42, которая выполнена на точно установленном расстоянии а от обращенной к ней ограничивающей кромки 34 перепускных отверстий 22 и 23. Кроме того, определяющая расстояние между второй перепускной кромкой 35 и третьей перепускной кромкой 36 ширина b поперечного паза на устанавливающую длительность паузы подачи между предварительным и основным впрыскиванием разность b-a больше, чем установленное расстояние а. Эту связь более отчетливо можно видеть на фиг. 6. Расстояние с между поперечным пазом 37 и торцовой поверхностью 17 плунжера со стороны рабочей камеры насоса предпочтительно меньше ширины d кольцевого паза 41, так что при промежуточном процессе регулирования подачи топлива со сливом и его избытка между предварительным и основным впрыскиваниями создается прямое, т. е. возможное кратчайшее, соединение между рабочей камерой 18 насоса через кольцевой паз 41 и поперечный паз 37 с перепускным отверстием 23. Однако если разница между этим расстоянием с и шириной d кольцевого паза 41 меньше определяющей паузу подачи разницы b-a (фиг. 6), то при начале подачи в режиме основного впрыскивания, как показано на фиг. 6, торцовая сторона 17 плунжера уже снова опускается в направляющую цилиндрического отверстия 15, так что получается хорошее направление и незадолго до показанного на фиг. 6 положения плунжера обратный поток топлива начинает перемещаться от рабочей камеры 18 насоса по вырезу 32 или тормозящим пазам 29 в кольцевой паз 41 и оттуда по поперечному пазу 37 к перепускному отверстию 23. Соединяющий с целью получения паузы подачи между предварительным и основным впрыскиваниями рабочую камеру 18 насоса с камерой 24 низкого давления разгрузочный канал 43 наиболее отчетливо показан на фиг. 5, так как там плунжер 16 насоса находится в положении, занятом вскоре после конца подачи в режиме предварительного впрыскивания, и отходящий от рабочей камеры 18 насоса разгрузочный канал 43, как показано маленькой стрелкой, проходит оттуда через кольцевой паз 41 и поперечный паз 37 к перепускному отверстию 23, причем кольцевой паз 41 в любом положении, также показанном на фиг. 6, соединен с помощью выреза 32 плунжера 16 с рабочей камерой 18 насоса. Это предотвращает вредное дросселирование обратного потока топлива перед началом подачи в режиме основного впрыскивания.

Ответственная за подачу предварительно впрыскиваемого количества топлива часть хода плунжера насоса равна перекрытию, т.е. расстоянию между перепускной кромкой 35 и нижней кромкой 42 кольцевого паза 41. Это перекрытие получается из разности между установленным расстоянием а и расстоянием между первой перепускной кромкой 33 и второй перепускной кромкой 35.

Показанная на фиг. 3 развертка боковой поверхности 25 плунжера 16 насоса показывает пространственное положение перепускных кромок, вырезов и пазов относительно друг друга и здесь также внесены описанные прежде размеры расстояний ширины от а до d. Кроме того, в этом изображении для показанного на фиг. 1 положения хода плунжера 16 насоса при начале подачи в режиме предварительного впрыскивания штрихпунктирными линиями показаны перепускные отверстия 22 и 23, а также кольцевой паз 41. При смоделированном ходе подачи плунжера 16 насоса затем мысленно необходимо перепускные отверстия 22, 23 и кольцевой паз 41 параллельно и одновременно сместить вниз.

Топливный насос высокого давления работает следующим образом.

Плунжер 16 насоса на фиг. 1 находится во вводящем начало подачи в режиме предварительного впрыскивания положении или положении хода после выполненного известным образом предварительного хода до перекрытия перепускного отверстия 22 прилегающей к первой перепускной кромке 33 перепускной поверхностью. Для простоты ниже говорится только об управляющей функции кромок и отверстий, причем само собой разумеется, что соответственно задействуются смежные перепускные поверхности. В этом положении начала подачи рабочая камера 18 насоса полностью закрыта, а подача предварительно впрыскиваемого количества топлива по нагнетательному трубопроводу к форсунке происходит после открывания нагнетательного клапана 19. В качестве нагнетательного клапана предпочтительно используется известный нагнетательный уравновешивающий клапан с разгрузочным пояском.

Если теперь после относительно короткого, соответствующего подаваемому количеству топлива в режиме предварительного впрыскивания, хода, который соответствует расстоянию между первой перепускной кромкой 33 и второй перепускной кромкой 35 поперечного паза 37 кольцевой паз 41 после перекрытия его нижней кромки 42 второй перепускной кромкой 35 излишне поворачивается, то это означает, что достигнут конец подачи в режиме предварительного впрыскивания, и в изображенном на фиг. 5 положении хода плунжера 16 насоса промежуточно перепускаемое топливо очень быстро стекает вдоль обозначенного стрелками пути через образованный там кольцевым пазом 41 и поперечным пазом 37 разгрузочный канал 43 от рабочей камеры 18 насоса к перепускному отверстию 23 и оттуда в камеру 24 низкого давления, при этом управление осуществляется с помощью относительно больших поперечных сечений. При этом нагнетательный клапан 19 закрывается и открывается снова лишь тогда, когда после запирания этого разгрузочного канала 43 в показанном на фиг. 6 положении хода плунжера 16 насоса третья перепускная кромка 36 поперечного паза 37 закрывает второе перепускное отверстие 23 в результате перекрытия ограничивающей кромки 34. Теперь путь стока вновь перекрыт, а подача количества топлива при основном впрыскивании начинается до осуществляемого благодаря повторному открытию обоих перепускных отверстий 22 и 23 процесса регулирования подачи топлива со сливом его избытка с помощью обеих скошенных перепускных кромок 28. Этот процесс регулирования подачи топлива со сливом его избытка осуществляется так же, как и в известных двухпоточных насосных элементах, и поэтому на чертеже не показан.

Формула изобретения

1. ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА, содержащий разгрузочный канал, втулку с первым и вторым диаметрально расположенными на одной оси и на одной высоте перепускными отверстиями и кольцевым пазом, размещенный во втулке с образованием рабочей камеры и возможностью осевого перемещения и поворота плунжер, выполненный с постоянно сообщенным с рабочей камерой первым углублением на своей боковой поверхности, поперечным пазом в виде глухого отверстия, закрытого со стороны плунжера, первой перепускной кромкой, наклонной перепускной кромкой, причем первое перепускное отверстие расположено с возможностью перекрытия и управления первой перепускной кромкой, по меньшей мере одно из перепускных отверстий расположено с возможностью окончания основного впрыскивания при помощи наклонной перепускной кромки и углубления, плунжер размещен с возможностью сообщения рабочей камеры с камерой низкого давления через поперечный паз, а разгрузочный канал образован кольцевым пазом, отличающийся тем, что поперечный паз расположен между углублением и торцом плунжера, ограничивающим рабочую камеру насоса, с образованием своим верхним концом второй горизонтальной перепускной кромки со стороны рабочей камеры, а своим нижним концом третьей горизонтальной перепускной кромки, торец плунжера выполнен с вырезом и образованным последним выступом, первая перепускная кромка образована горизонтальной кромкой выступа, перпендикулярной к продольной оси насоса, кольцевой паз на своем конце со стороны, противоположной рабочей камере насоса, выполнен с нижней кромкой, расположенной с возможностью пересечения с второй перепускной кромкой и управления окончанием подачи в режиме предварительного впрыска, ширина поперечного паза больше расстояния между вторым перепускным отверстием и нижней кромкой кольцевого паза, третья перепускная кромка расположена с возможностью запирания перепускного отверстия при ходе подачи и управления началом подачи в режиме основного впрыска, на боковой поверхности плунжера выполнено второе углубление с наклонной перепускной кромкой, смещенной относительно первого углубления на 180^o, рабочая камера сообщена через вырез, кольцевой паз разгрузочного канала и поперечный паз с вторым перепускным отверстием.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что оба перепускных отверстия выполнены с некруглым поперечным сечением, причем верхние ограничивающие кромки, ориентированные к рабочей камере насоса, выполнены горизонтальными и перпендикулярны продольной оси плунжера.

3. Насос по п. 2, отличающийся тем, что оба перепускных отверстия, оснащенные прямыми перепускными кромками, выполнены в зоне, взаимодействующей с наклонными кромками плунжера насоса, с радиусами, соответствующими диаметру круглого перепускного отверстия.

4. Насос по п. 3, отличающийся тем, что длина горизонтальной прямой ограничивающей кромки равна двойному радиусу перепускного отверстия.

5. Насос по п. 3, отличающийся тем, что длина прямой ограничивающей кромки больше двойного радиуса перепускных отверстий.

6. Насос по п. 3, отличающийся тем, что оба перепускных отверстия выполнены симметричными относительно продольной оси плунжера насоса, причем между концами прямой ограничивающей кромки, расположенной со стороны рабочей камеры насоса, и радиусом нижней кромки, расположенной в середине со стороны привода, предусмотрены две наклонные боковые кромки, сопряженные с прямой ограничивающей кромки переходным радиусом, меньшим радиуса перепускного отверстия.

7. Насос по пп. 2 6, отличающийся тем, что расстояние между поперечным пазом и торцом плунжера со стороны рабочей камеры насоса меньше ширины кольцевого паза.

8. Насос по пп. 2 7, отличающийся тем, что ширина кольцевого паза меньше высоты перепускных отверстий, измеренных в направлении хода плунжера насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6