Способ испытания на герметичность топливного насоса высокого давления и топливный насос высокого давления для осуществления этого способа

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к испытаниям и регулировке топливовпрыскивающей аппаратуры. Изобретение позволяет упростить конструкцию и испытание, а также повысить надежность. Способ испытания на герметичность топливного насоса высокого давления (ТНВД) со вставляемым в корпус двигателя корпусом, который имеет на боковой поверхности, окруженной стенкой гнезда под ТНВД в корпусе двигателя, заключается в том, что выпускной канал на выходе из корпуса насоса или впускной канал закупоривают, вводя элемент, который изготовлен из пластически дифформируемого материала, растворяющегося в топливе, прежде всего при нагревании последнего, и корпус насоса вставляют в гнездо корпуса двигателя или в испытательное гнездо и в сообщающуюся с закрытым выпускным каналом первую кольцевую полость, соответственно в сообщающуюся с закрытым выпускным каналом вторую кольцевую полость под испытательным давлением подают рабочую среду, предпочтительно газообразную среду, снижение давления которой или ее выход на соответствующей стороне уплотнения, обратной первой, соответственно второй кольцевой полости, регистрируют в качестве сигнала, указывающего на наличие негерметичности. В топливном насосе высокого давления (ТНВД) для осуществления способа выпускной канал и/или впускной канал расширяются в сторону первой или второй кольцевой полости. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу испытания на герметичность топливного насоса высокого давления (ТНВД) со вставляемым в корпус двигателя корпусом, который имеет на боковой поверхности, окруженной стенкой гнезда под ТНВД в корпусе двигателя, впускной канал для подачи топливоподкачивающим насосом топлива в надплунжерное пространство ТНВД и выпускной канал для обратного слива топлива, причем этот выпускной канал оканчивается в первой кольцевой полости, уплотненной снаружи установленным между боковой поверхностью корпуса насоса и стенкой гнезда первым уплотнением, а со стороны впускного канала - установленным между боковой поверхностью корпуса насоса и стенкой гнезда вторым уплотнением, а подача топлива во впускной канал осуществляется из второй кольцевой полости, которая расположена между боковой поверхностью корпуса насоса и стенкой гнезда и которая с одной стороны отделена от первой кольцевой полости вторым уплотнением, а с другой стороны уплотнена снаружи установленным между боковой поверхностью корпуса насоса и стенкой гнезда третьим уплотнением, при этом впускной канал и выпускной канал сообщаются друг с другом внутри корпуса насоса по меньшей мере через один дроссель. Изобретение относится также к соответствующему ТНВД, пригодному для осуществления такого способа.

Топливные насосы высокого давления указанного типа с испытываемыми на герметичность кольцевыми полостями известны, например, из заявки ЕР 0461212. При этом при проведении испытаний на герметичность возникают определенные проблемы, состоящие в том, что внутри корпуса насоса между впускным и выпускным каналами имеются по меньшей мере дроссельные гидравлические байпасы, вследствие чего проведение отдельного испытания вышеуказанных уплотнений возможно лишь частично. Без особых проблем такому испытанию поддаются только расположенные снаружи уплотнения, названные выше как первое уплотнение и третье уплотнение. Однако второе уплотнение, герметично отделяющее первую кольцевую полость от второй, невозможно проверить простым образом из-за наличия гидравлического байпаса. Дополнительным осложняющим такую проверку фактором является то, что подобное уплотнение должно допускать проведение испытания на его герметичность прежде всего при окончательной установке ТНВД в корпус двигателя. Однако утечка топлива, просачивающегося, например, в дросселирующем зазоре вдоль плунжера топливного насоса высокого давления или через задросселированный охлаждающий контур, препятствует проведению такого испытания.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать более эффективный способ испытания на герметичность топливного насоса высокого давления, лишенный указанных выше недостатков, а также разработать соответствующий топливный насос высокого давления, который был бы пригоден для осуществления такого способа.

Эта задача в отношении способа указанного в начале описания типа решается благодаря тому, что выпускной канал на выходе из корпуса насоса или впускной канал закупоривают, вводя элемент, который изготовлен из пластически деформируемого материала, растворяющегося в топливе, прежде всего при нагревании последнего, и корпус насоса вставляют в гнездо корпуса двигателя или в испытательное гнездо и в сообщающуюся с закрытым впускным каналом первую кольцевую полость, соответственно в сообщающуюся с закрытым выпускным каналом вторую кольцевую полость под испытательным давлением подают рабочую среду, предпочтительно газообразную среду, снижение давления которой или ее выход на соответствующей стороне уплотнения, обратной первой, соответственно второй кольцевой полости, регистрируют в качестве сигнала, указывающего на наличие негерметичности.

Преимущество предлагаемого согласно изобретению способа состоит в том, что он позволяет простым и надежным образом проводить испытание на герметичность второго уплотнения. Так, например, одно из преимуществ состоит в том, что благодаря введению в выпускной канал корпуса насоса элемента, изготовленного из вещества, которое растворяется в топливе при нагревании последнего, топливный насос высокого давления не требуется более демонтировать с целью удалить это закупоривающее вещество, с чем в противном случае при повторной установке насоса связан риск потери герметичности, наличие которой до этого было подтверждено. Кроме того, подобный демонтаж был бы связан с дополнительными расходами на проведение сборочных работ.

Согласно предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению после проведения испытания в выпускной канал или во впускной канал подают давление, которое действует в направлении первой, соответственно второй кольцевой полости, выталкивая элемент, который изготовлен из пластически деформируемого материала, в эту первую, соответственно эту вторую кольцевую полость. Достигаемое в соответствии с этим вариантом преимущество состоит в очень быстром обеспечении полной работоспособности ТНВД благодаря тому, что закупорка выпускного отверстия ликвидируется полностью и сразу же, не оказывая негативного влияния на функционирование топливоподкачивающего насоса, подающего топливо под низким давлением в ТНВД. При последующем нагревании вещество полностью растворяется в топливе, поступая вместе с ним в камеру сгорания.

При проведении испытаний указанным выше материалом предпочтительно закупоривать выпускной канал. Однако при соответствующей конструкции впускного канала в целях проверки можно закупоривать и его.

Отличие предлагаемого топливного насоса высокого давления, предназначенного для осуществления рассмотренного выше способа, состоит в том, что выпускной или впускной канал, в который вводится изготовленный из соответствующего материала элемент, выполнен расширяющимся, предпочтительно конически расширяющимся, в сторону первой, соответственно второй кольцевой полости, благодаря чему при подаче давления в соответствующую кольцевую полость этот материал по типу обратного клапана под действием давления, направленного внутрь насоса, закупоривает выпускной или впускной канал. При этом выпускной или впускной канал в этом месте выполнен таким образом, что он воронкообразно сужается внутрь насоса, или же согласно одному из предпочтительных вариантов выпускной канал или впускной канал может быть выполнен в виде ступенчатого отверстия с расположенным со стороны первой, соответственно второй кольцевой полости участком большего диаметра, который предпочтительно по конусообразной переходной поверхности переходит в участок меньшего диаметра.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано: на фиг.1 - продольное сечение вставленного в корпус двигателя топливного насоса высокого давления и на фиг.2 - сечение показанного на фиг.1 топливного насоса плоскостью II-II.

Показанный на фиг.1 топливный насос высокого давления (ТНВД) представляет собой так называемый насос-форсунку 1, вставленный в гнездо 2 в корпусе 3 двигателя. Насосы-форсунки такого типа имеют плунжер 5, приводимый в возвратно-поступательное движение приводом от двигателя. Плунжер ограничивает в цилиндрическом отверстии 6 надплунжерное пространство 7, из которого при перемещении плунжера против действия возвратной пружины 8 топливо по напорному каналу 9 подается к распылителю 10 клапанной форсунки. Плунжер, надплунжерное пространство и клапанная форсунка размещены в общем корпусе 11, состоящем из свинченных друг с другом корпусных деталей. Основная особенность насосов-форсунок состоит в том, что они позволяют кратчайшим путем соединить надплунжерное пространство 7 с местом впрыскивания топлива в распылителе 10 клапанной форсунки, при этом соединительный топливопровод выполнен в виде топливного канала 9, проходящего внутри недеформирующегося жесткого корпуса, а не в виде, как это обычно имеет место, упруго деформирующейся трубки, которая обладает вследствие этого переменной пропускной способностью, отрицательно влияя на характеристику впрыскивания.

На той части боковой поверхности корпуса 11 насоса-форсунки, которая утоплена в гнездо 2, имеются первая кольцевая канавка 14, вторая кольцевая канавка 15 и третья кольцевая канавка 16, в которые соответственно вставлены первое уплотнение 17, второе уплотнение 18 и третье уплотнение 19. Когда корпус 11 насоса вставлен в гнездо 2, эти уплотнения плотно прилегают непосредственно к смежным с ними внутренним боковым поверхностям 20 и 21 гнезда 2. Тем самым между первым уплотнением 17 и вторым уплотнением 18 образуется первая кольцевая полость 23, а между вторым уплотнением 18 и третьим уплотнением 19 образуется вторая кольцевая полость 24, которые сбоку ограничены наружной боковой поверхностью корпуса 11 и внутренней боковой поверхностью гнезда 2. При этом во второй кольцевой полости 24 оканчивается подающий трубопровод 25 топливоподкачивающего насоса 26, подающего топливо в кольцевую полость 24 из топливного бака 27 под давлением питания. От первой кольцевой полости 23 к разгрузочной стороне отходит трубопровод 28.

Из второй кольцевой полости подаваемое топливо попадает через образующее впускной канал отверстие 29 в стенке корпуса 11 во внутреннюю кольцевую полость 30, из которой это топливо по соединительному каналу 31 поступает в электромагнитный клапан 32. Вместо одного отверстия можно, как показано на чертеже, предусмотреть и несколько отверстий 29. При этом соединительный канал оканчивается в кольцевой полости 36, которая окружает седло 34 клапанного элемента 35 электромагнитного клапана и из которой топливо при находящемся в открытом положении на ходе впуска клапанном элементе 35 электромагнитного клапана по приточно-сливному каналу 37 попадает в надплунжерное пространство. На ходе нагнетания при открытом электромагнитном клапане не требующееся для впрыскивания количество топлива снова тем же путем поступает обратно в кольцевую полость 24. Как показано на фиг.2, на клапанный элемент в результате приложенного к нему высокого давления, подводимого на ходе нагнетания плунжера по приточно-сливному, соответственно наполнительно-разгрузочному каналу 37, действует такая нагрузка, что на этом клапанном элементе происходит уравновешивание сил. Для этого клапанный элемент 35 имеет направляющий плунжер 38, перемещающийся в направляющем отверстии 39 корпуса 11. Просочившееся в зазоре между этим направляющим плунжером количество топлива попадает в возвратную, или дренажную, полость 40, в которой также размещена действующая на клапанный элемент в направлении открытия пружина 41, и из этой дренажной полости через дроссель 42 по показанному на фиг.1 сливному каналу 43 поступает обратно в выпускной канал 44, оканчивающийся в первой кольцевой полости 23. Этот выпускной канал 44 выполнен в виде ступенчатого отверстия, состоящего из участка 45 большего диаметра, расположенного со стороны первой кольцевой полости 23, и участка 46 меньшего диаметра, расположенного со стороны сливного канала 43. Переход от участка 45 к участку 46 ступенчатого отверстия выполнен в виде конуса 47.

Сливной канал 43, который переходит в участок 46 ступенчатого отверстия, сообщается далее с кольцевой полостью 30 через дроссель 48. Кроме того, от дренажной полости 40 к электромагнитному клапану отходит продувочный канал 49, оканчивающийся в окружающих электромагнитный клапан охлаждающих полостях, которые в свою очередь через дроссель 50 сообщаются с кольцевой полостью 36 электромагнитного клапана. Надплунжерное пространство 7 также сообщается со сливным каналом 43 через зазор плунжера 5, образующим канал для отвода просачивающегося в этом зазоре топлива (см. фиг.1).

Очевидно, что из-за наличия вышеописанных соединений вторая кольцевая полость 30 в нескольких местах имеет задросселированное соединение с выпускным каналом 44, и эти соединения для проведения испытаний невозможно закрыть простым образом.

Согласно же изобретению для проведения испытаний в выпускной канал, соответственно в имеющий больший диаметр участок 45 ступенчатого отверстия вводят элемент, изготовленный из вещества, которое может пластически деформироваться и, что особенно важно, может растворяться в топливе при нагревании последнего. Такой элемент может быть изготовлен, например, из воска или воскоподобного материала, и для проведения испытаний его перед установкой топливного насоса высокого давления в гнездо 2 вводят в участок 45 ступенчатого отверстия в виде предварительно сформованных шариков 51, герметичного закупоривая выпускной канал 44. Затем к первой кольцевой полости 23, например, на выходе трубопровода 28, со стороны, противоположной действию давления во всех остальных линиях, по соответствующей напорной линии подводят испытательное давление такой величины, чтобы преобладающее в этой кольцевой полости 23 давление вдавило восковой или изготовленный из другого аналогичного по своим свойствам материала шарик в конический переход между участками ступенчатого отверстия, окончательно герметично закупорив выпускной канал. После этого можно также испытать на герметичность и второе уплотнение 18. В качестве рабочей среды предпочтительно использовать газообразную среду. В завершение этот шарик можно снова быстро удалить, выдавив его путем подвода давления с другой стороны, при этом в каналах и трубопроводах не образуются сужения, которые могли бы создать помехи самостоятельному всасыванию топлива топливоподкачивающим насосом 26 при его пуске. В последующем выдавленный шарик растворяется в топливе в процессе нагрева последнего и удаляется вместе с ним или же при определенных условиях поступает в камеру сгорания. В тех случаях, когда подача топлива в ТНВД не имеет решающего значения для пускового режима, можно отказаться от такого пути и предоставить шарику 51 возможность растворяться в результате повышения температуры топлива.

Испытание на герметичность уплотнений 17-19 при этом либо можно осуществлять путем визуального контроля, либо после предварительной подачи давления можно определять способность кольцевой полости выдерживать это давление. После этого можно по отдельности испытывать каждое из ограничивающих соответствующую полость уплотнений 17, 18 или 19.

Формула изобретения

1. Способ испытания на герметичность топливного насоса высокого давления (ТНВД) со вставляемым в корпус (3) двигателя корпусом (11), который имеет на боковой поверхности, окруженной стенкой гнезда (2) под ТНВД в корпусе (3) двигателя, впускной канал (29) для подачи топливоподкачивающим насосом (26) топлива в надплунжерное пространство (7) ТНВД и выпускной канал (44) для обратного слива топлива, причем этот выпускной канал (44) оканчивается в первой кольцевой полости (23), уплотненной снаружи установленным между боковой поверхностью корпуса (11) насоса и стенкой гнезда (2) первым уплотнением (17), а со стороны впускного канала (29) - установленным между боковой поверхностью корпуса (11) насоса и стенкой гнезда (2) вторым уплотнением (18), а подача топлива во впускной канал (29) осуществляется из второй кольцевой полости (24), которая расположена между боковой поверхностью корпуса (11) насоса и стенкой гнезда (2) и которая с одной стороны отделена от первой кольцевой полости (23) вторым уплотнением (18), а с другой стороны уплотнена снаружи установленным между боковой поверхностью корпуса (11) насоса и стенкой гнезда (2) третьим уплотнением (19), при этом впускной канал (29) и выпускной канал (44) сообщаются друг с другом внутри корпуса (11) насоса по меньшей мере через один дроссель (48), отличающийся тем, что выпускной канал (44) на выходе из корпуса (11) насоса или впускной канал (29) закупоривают, вводя элемент, который изготовлен из пластически деформируемого материала, растворяющегося в топливе, прежде всего при нагревании последнего, и корпус (11) насоса вставляют в гнездо (2) корпуса (3) двигателя или в испытательное гнездо и в сообщающуюся с закрытым впускным каналом первую кольцевую полость (23), соответственно в сообщающуюся с закрытым выпускным каналом вторую кольцевую полость (24) под испытательным давлением подают рабочую среду, предпочтительно газообразную среду, снижение давления которой или ее выход на соответствующей стороне уплотнения (17, 18, 19), обратной первой (23), соответственно второй (24) кольцевой полости, регистрируют в качестве сигнала, указывающего на наличие негерметичности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после проведения испытания в выпускной канал (44) или во впускной канал (29) подают давление, которое действует в направлении первой (23), соответственно второй (24) кольцевой полости, выталкивая элемент, который изготовлен из пластически деформируемого материала, в эту первую (23), соответственно эту вторую (24) кольцевую полость.

3. Топливный насос высокого давления (ТНВД) для осуществления способа по п. 1 или 2 со вставляемым в корпус (3) двигателя корпусом (11), который имеет на боковой поверхности, окруженной стенкой гнезда (2) под ТНВД в корпусе (3) двигателя, впускной канал (29) для подачи топливоподкачивающим насосом (26) топлива в надплунжерное пространство (7) ТНВД и выпускной канал (44) для обратного слива топлива, причем этот выпускной канал (44) оканчивается в первой кольцевой полости (23), уплотненной снаружи установленным между боковой поверхностью корпуса (11) насоса и стенкой гнезда (2) первым уплотнением (17), а со стороны впускного канала (29) - установленным между боковой поверхностью корпуса (11) насоса и стенкой гнезда (2) вторым уплотнением (18), а подача топлива во впускной канал (29) осуществляется из второй кольцевой полости (24), которая расположена между боковой поверхностью корпуса (11) насоса и стенкой гнезда (2) и которая с одной стороны отделена от первой кольцевой полости (23) вторым уплотнением (18), а с другой стороны уплотнена снаружи установленным между боковой поверхностью корпуса (11) насоса и стенкой гнезда (2) третьим уплотнением (19), при этом впускной канал (29) и выпускной канал (44) сообщаются друг с другом внутри корпуса (11) насоса по меньшей мере через один дроссель (48, 50, 42), отличающийся тем, что выпускной канал (44) и/или впускной канал (29) расширяются в сторону первой (23) или второй (24) кольцевой полости.

4. Топливный насос высокого давления по п. 3, отличающийся тем, что выпускной канал (44) или впускной канал (29) выполнен в виде ступенчатого отверстия (45) с расположенным со стороны первой (23), соответственно второй (24) кольцевой полости участком (45) большего диаметра, который предпочтительно по конусообразной переходной поверхности (47) переходит в участок (46) меньшего диаметра.

5. Топливный насос высокого давления по п. 3. отличающийся тем, что выпускной канал (44) или впускной канал (29) конически расширяется в сторону первой (23), соответственно второй (24) кольцевой полости.

6. Топливный насос высокого давления по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что пластически деформируемым материалом является воск или воскоподобный материал.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2