Насос высокого давления с заменяемым двухпозиционным клапаном для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к насосам высокого давления. Изобретение позволяет упростить конструкцию и сборку насоса высокого давления и уменьшить его стоимость. Насос высокого давления с заменяемым двухпозиционным клапаном для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, включающий в себя, по меньшей мере, камеру сжатия топлива и камеру привода, включающую в себя приводные элементы указанного насоса. Двухпозиционный клапан соединен с впускным трубопроводом насоса. Клапан образован независимым рабочим узлом, введенным с обеспечением непроницаемости для жидкости внутрь канала в корпусе. Указанный канал соединяет впускной трубопровод с камерой привода. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Настоящее изобретение относится к насосу высокого давления с заменяемым двухпозиционным клапаном для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, в частности в двигатель автомобиля.
Известны различные виды насосов высокого давления для подачи топлива, и эти насосы обычно снабжаются топливом из обычного бака посредством насоса низкого давления. Насос высокого давления обычно содержит двухпозиционный клапан, который открывается автоматически при подаче к нему топлива посредством насоса низкого давления.
Корпус известных насосов высокого давления включает в себя, по меньшей мере, камеру сжатия топлива и камеру привода, включающую в себя приводные элементы насоса; а двухпозиционный клапан образован в корпусе насоса и содержит затвор, предназначенный для обеспечения втекания топлива в камеру привода даже тогда, когда клапан закрыт, для смазки и охлаждения приводных элементов.
В частности, в одном известном радиально-поршневом насосе корпус насоса включает в себя три цилиндра, в которых скользят соответствующие поршни, приводимые в действие общим кулачком, имеющимся на валу, который приводится во вращение ведущим валом; кулачок размещен внутри камеры привода или кожуха насоса; а затвор выполнен в виде полого цилиндра и скользит по стенке радиального канала в корпусе затвора.
Корпус насоса также имеет подающий топливо трубопровод для подачи топлива из радиального канала в цилиндры; подающий трубопровод закрыт боковой стенкой затвора; а для смазки и охлаждения вала насоса, кулачка и различных трущихся поверхностей корпуса насоса и поршней затвор также имеет калиброванное осевое отверстие, обеспечивающее непрерывное втекание топлива в кожух.
Для предотвращения накопления топлива в цилиндре двигателя в случае поломки соответствующей форсунки или для предотвращения отсасывания топлива из камеры привода в случае прекращения подачи топлива насосом низкого давления, например, вследствие повреждения или в случае аварии затвор закрывается автоматически посредством пружины сжатия, когда давление втекающего топлива падает ниже заданного значения. Пружина уперта в перфорированную пластину, обычно прикрепленную, например приваренную, к противоположному концу направляющего канала затвора.
Кроме того, чтобы обеспечить смазку насоса высокого давления при слабом потоке топлива на впуске, например, когда двигатель включается, и насос низкого давления приводится в действие непосредственно двигателем внутреннего сгорания, двухпозиционный клапан соединен непосредственно с камерой привода с помощью вспомогательного трубопровода.
В этом насосе известного вида обработка радиального канала в корпусе насоса, закрепление пластины и сборка пружины сопряжены с трудностями, для выполнения дорогостоящих операций необходимы значительное время и высококвалифицированный
персонал. Кроме того, перфорированная пластина на конце канала, обращенном к кожуху, ограничивает до определенной степени наружный диаметр кулачка и, следовательно, производительность насоса в заданных условиях.
Наконец, подающий и вспомогательный трубопроводы, каждый из которых задан двумя каналами, расположены крест-накрест друг к другу внутри корпуса насоса и образованы с использованием сверлильного инструмента с наружной стороны канала; и оба пересекающихся канала должны быть закрыты на соответствующих концах путем вдавливания соответствующих, обычно сферических заглушек внутрь каналов.
Задача изобретения заключается в создании предельно простого надежного насоса высокого давления, имеющего двухпозиционный клапан, который является дешевым в производстве и не требует усилий при сборке, с тем, чтобы исключить вышеуказанные недостатки известных насосов с двухпозиционными клапанами.
В соответствии с настоящим изобретением создан насос высокого давления с заменяемым двухпозиционным клапаном для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, включающий в себя, по меньшей мере, камеру сжатия и камеру привода, включающую в себя приводные элементы насоса, при этом двухпозиционный клапан соединен с впускным трубопроводом насоса, отличающийся тем, что клапан образован независимым рабочим узлом, введенным с обеспечением непроницаемости для жидкости внутрь канала в корпусе; при этом канал соединяет впускной трубопровод с камерой привода.
Узел клапана содержит втулку, имеющую отверстие, которое закрывается затвором, скользящим в указанной втулке; при этом отверстие расположено в подающем топливо трубопроводе; а подающий трубопровод предусмотрен в корпусе между каналом и камерой сжатия.
Затвор выполнен чашеобразным и удерживается в закрытом положении пружиной сжатия; при этом стопорный элемент, съемный заодно со втулкой, приспособлен для обеспечения упора указанной пружины.
Затвор содержит плоскую стенку, имеющую калиброванное отверстие; при этом указанный элемент образован перфорированной пластиной, закрепленной внутри втулки.
Втулка содержит первую осевую часть, несущую указанную пластину; и вторую осевую часть, имеющую указанное отверстие.
Вторая часть имеет выступ для соединения с корпусом посредством, по меньшей мере, одного винта.
Первая часть имеет меньший наружный диаметр, чем наружный диаметр второй части; при этом канал имеет два осевых участка с диаметрами, соответствующими диаметрам осевых частей втулки.
Непроницаемое для жидкости уплотнение втулки в канале достигнуто посредством двух уплотнений, размещенных внутри двух кольцевых гнезд, расположенных на противоположных сторонах указанного отверстия.
Два гнезда расположены соответственно на осевых частях втулки.
Подающий трубопровод выполнен прямолинейным и наклоненным по отношению к оси канала; при этом подающий трубопровод образован с использованием сверлильного инструмента через участок большего диаметра канала.
Корпус имеет вспомогательный трубопровод для соединения канала непосредственно с камерой привода; при этом втулка имеет дополнительное отверстие, которое расположено возле вспомогательного трубопровода внутри канала.
Кольцевые гнезда также расположены на противоположных сторонах указанного дополнительного отверстия.
Вспомогательный трубопровод содержит участок, наклоненный по отношению к оси канала; при этом участок вспомогательного трубопровода образован при использовании сверлильного инструмента через участок большего диаметра канала.
Предпочтительный, не ограничивающий вариант осуществления будет описан посредством примера со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фигура 1 - вид сбоку с местным разрезом насоса высокого давления с двухпозиционным клапаном в соответствии с изобретением для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания;
фигура 2 - крупномасштабный вид с местным разрезом части из фигуры 1; и
фигура 3 - крупномасштабный разрез двухпозиционного клапана из фигуры 2.
Ссылочной позицией 5 на фигуре 1 обозначен в целом насос высокого давления для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, например, автомобиля. Насос 5 снабжается топливом из обычного бака посредством насоса низкого давления (не показанного), приводимого в действие электродвигателем, на который подается напряжение, когда двигатель включен.
Насос 5 высокого давления относится к виду, содержащему три радиальных поршня 6, которые скользят внутри трех цилиндров 7, расположенных по радиусам внутри корпуса 8 насоса; каждый цилиндр 7 закрыт крышкой 9, несущей всасывающий клапан 11 и нагнетательный клапан 12; а каждый цилиндр 7 и соответствующая крышка 9 соединены с корпусом 8 посредством соответствующей крепежной головки 13.
Поршни 6 приводятся в действие последовательно посредством одного кулачка 14, выполненного за одно целое с валом 16, приводимым во вращение ведущим валом двигателя внутреннего сгорания. Кулачок 14 воздействует на поршни 6 через посредство кольца 17, имеющего для каждого поршня 6 наружный участок 18, взаимодействующий с опорным башмаком 19, прикрепленным к поршню 6; а каждый опорный башмак 19 прижат к кулачку посредством соответствующей пружины 21.
Промежуток между концом каждого поршня 6 и соответствующей крышкой задает камеру 22 сжатия, вследствие чего очевидно, что три камеры 22 сжатия размещены внутри корпуса 8. Пространство внутри корпуса 8, в котором размещены цилиндры 7 и в котором вращаются вал 16 и кулачок 14, образует камеру 23 привода насоса 5, и эта камера закрыта фланцем 24, прикрепленным известным способом к корпусу 8; вал 16 расположен во фланце 24 с возможностью вращения и с обеспечением непроницаемости для жидкости; а камера 23 связана известным способом со спускным трубопроводом 25, через который осуществляется слив в бак.
Корпус 8 изготовлен из чугуна, а головки 13 изготовлены из стали; корпус 8 и головки 13 имеют три всасывающих трубопровода 26, связанных с трубопроводом, заданным кольцевой канавкой 27 во фланце 24; каждый трубопровод 26 также связан с соответствующей камерой 22 сжатия через соответствующий всасывающий клапан 11; а каждая головка 13 также имеет трубопровод 28 сжатия, который через соответствующий нагнетательный клапан 12 соединяет камеру 22 сжатия с нагнетательным трубопроводом 29 насоса 5.
Кроме того, корпус 8 имеет подающий трубопровод 30, связанный с кольцевой канавкой 27 фланца 24, и поэтому - с камерой 22 сжатия; а на другом конце трубопровод 30 выходит в цилиндрическую стенку 31 цилиндрического радиального канала 32, образованного в корпусе 8 и связанного с камерой 23 привода. Канал 32 связан с насосом низкого давления с помощью впускного трубопровода 33 и имеет двухпозиционный клапан, в целом обозначенный номером 34.
В соответствии с изобретением двухпозиционный клапан 34 охарактеризован как независимый рабочий узел, вводимый с обеспечением герметичности внутрь канала 32, и который поэтому можно изготавливать полностью независимо от насоса 5. Клапанный узел 34 (фигура 3) содержит втулку 36, имеющую цилиндрическую внутреннюю поверхность 37, в которой скользит полый цилиндрический затвор 38.
Точнее, затвор 38 имеет чашеобразную форму и содержит цилиндрическую боковую стенку 39, которая скользит точно по внутренней поверхности 37 втулки 36, так что обработку внутренней поверхности 37 и наружной поверхности стенки 39 затвора 38 необходимо производить с высокой степенью точности.
Кроме того, затвор 38 включает в себя плоскую стенку 40, имеющую калиброванное отверстие 41, которое обеспечивает прохождение определенного количества топлива, даже когда клапан 34 закрыт посредством затвора 38. В данном примере винтовая пружина 42 сжатия введена внутрь затвора 38. При этом стопорный элемент, съемный заодно со втулкой, приспособлен для обеспечения упора указанной пружины.
Точнее, стопорный элемент образован кольцевой пластиной 43, прикрепленной, например, посаженной с гарантированным натягом или приваренной, к концу первой осевой части 44 втулки 36, и имеющей отверстие 46, позволяющее топливу втекать из впускного трубопровода 33 в камеру 23 привода (фигура 1) для смазки движущихся соприкасающихся частей, например, вала 16, кулачка 14, кольца 17 и опорных башмаков 19 поршней 6.
Кроме того, втулка 36 содержит вторую осевую часть 47 (фигуры 2 и 3), с которой соединен один конец 48 подводящего топливо трубопровода 33. Наружный диаметр части 47 больше, чем наружный диаметр части 44, так что радиальный канал 32 имеет осевой участок 49 для размещения части 44 втулки 36 и осевой участок 51 большего диаметра для размещения части 47 втулки 36.
Корпус 8 насоса 5 имеет вспомогательный трубопровод 52, расположенный между каналом 32 и камерой 23 привода для того, чтобы гарантировать удовлетворительную смазку движущихся частей даже в случае недостаточного поступления топлива из трубопровода 33. Оба трубопровода 30 и 52 заканчиваются в стенке 31 канала 32 двумя отверстиями 53 и 54 (фигура 1), расположенными на участке 51 большего диаметра канала 32 и, предпочтительно, находящимися на одинаковом расстоянии от наружного конца канала 32.
Часть 47 (фигуры 2 и 3) втулки 36 имеет два радиальных отверстия 56 и 57, которые при использовании расположены возле отверстий 53 и 54 в канале 32 и в положении упора закрыты боковой стенкой 39 затвора 38. Каждая часть 44, 47 втулки 36 имеет соответствующие кольцевые гнезда 58, 59 для размещения соответствующих упругих уплотнений 61, 62; гнездо 59 расположено на части 47 так, что отверстия 56 и 57 находятся между двумя уплотнениями 61 и 62; а часть 47 имеет добавочную деталь или выступ 63, который прикреплен с возможностью удаления к корпусу 8 насоса 5 посредством винта 64.
В соответствии с одним конкретным объектом изобретения диаметр участка 51 канала 32 и, следовательно, наружный диаметр части 47 втулки 36 выбирают так, чтобы обеспечить возможность образования подающего трубопровода 30, используя сверлильный инструмент, через участок 51 канала 32 с тем, чтобы трубопровод 30 был наклонен по отношению к оси канала 32 и его не требовалось подключать.
В свою очередь, вспомогательный трубопровод 52 можно расположить так, чтобы он был соединен с каналом 32 посредством участка 66, наклоненного по отношению к оси канала 32, и также образован с использованием сверлильного инструмента через участок 51 канала 32. Точнее, вспомогательный трубопровод 52 может быть слегка наклонен по отношению к оси канала 32 с тем, чтобы сделать более коротким участок 66, и в любом случае необходима только одна шаровая заглушка 67 для закрытия направленного наружу конца корпуса насоса 5.
Преимущества насоса высокого давления согласно изобретению по сравнению с известными насосами должны быть понятными из предшествующего описания. В частности, независимый рабочий узел клапана 34 делает клапан 34 более легким и более дешевым в производстве и, кроме того, исключает любое взаимодействие между кольцом 17 кулачка 14 и стопорной пластиной 43 пружины 42, и поэтому дает возможность повысить производительность насоса просто путем увеличения диаметра кулачка 14.
В свою очередь, больший диаметр наружного участка 51 канала 32 позволяет образовать подающий трубопровод 30 и/или участок 66 вспомогательного трубопровода 52, используя сверлильный инструмент, через канал 32, что тем самым дополнительно упрощает обработку трубопроводов 30 и 52. И наконец, для направления перемещения затвора 38 отсутствует необходимость в обработке с высокой степенью точности поверхности 31 канала 32, поэтому дополнительно уменьшаются затраты на обработку.
Очевидно, что можно сделать изменения в насосе высокого давления, описанном здесь, однако без отступления от объема сопровождающей формулы изобретения. Например, поршни 6 насоса 5 можно расположить иным образом, чем это описано; насос можно применить к другому двигателю, а не к двигателю автомобиля; и можно обойтись без вспомогательного трубопровода 52.
1. Насос высокого давления с заменяемым двухпозиционным клапаном для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, включающий в себя, по меньшей мере, камеру сжатия топлива и камеру привода, включающую в себя приводные элементы указанного насоса, при этом двухпозиционный клапан соединен с впускным трубопроводом насоса, отличающийся тем, что клапан образован независимым рабочим узлом, введенным с обеспечением непроницаемости для жидкости внутрь канала в корпусе, при этом указанный канал соединяет впускной трубопровод с камерой привода.
2. Насос по п.1, отличающийся тем, что узел клапана содержит втулку, имеющую отверстие, которое закрывается затвором, скользящим в указанной втулке, при этом отверстие расположено в подающем топливо трубопроводе, а подающий трубопровод предусмотрен в корпусе между каналом и камерой сжатия.
3. Насос по п.2, отличающийся тем, что затвор выполнен чашеобразным и удерживается в закрытом положении пружиной сжатия, при этом стопорный элемент, съемный заодно с втулкой, приспособлен для обеспечения упора указанной пружины.
4. Насос по п.3, отличающийся тем, что затвор содержит плоскую стенку, имеющую калиброванное отверстие, при этом указанный элемент образован перфорированной пластиной, закрепленной внутри втулки.
5. Насос по п.4, отличающийся тем, что втулка содержит первую осевую часть, несущую указанную пластину, и вторую осевую часть, имеющую указанное отверстие.
6. Насос по п.5, отличающийся тем, что вторая часть имеет выступ для соединения с корпусом посредством, по меньшей мере, одного винта.
7. Насос по п.5 или 6, отличающийся тем, что первая часть имеет меньший наружный диаметр, чем наружный диаметр второй части, при этом канал имеет два осевых участка с диаметрами, соответствующими диаметрам осевых частей втулки.
8. Насос по п.7, отличающийся тем, что непроницаемое для жидкости уплотнение втулки в канале достигнуто посредством двух уплотнений, размещенных внутри двух кольцевых гнезд, расположенных на противоположных сторонах указанного отверстия.
9. Насос по п.8, отличающийся тем, что два гнезда расположены соответственно на осевых частях втулки.
10. Насос по одному из пп.7-9, отличающийся тем, что подающий трубопровод выполнен прямолинейным и наклоненным по отношению к оси канала, при этом подающий трубопровод образован с использованием сверлильного инструмента через участок большего диаметра канала.
11. Насос по одному из пп.7-9, отличающийся тем, что корпус имеет вспомогательный трубопровод для соединения канала непосредственно с камерой привода, при этом втулка имеет дополнительное отверстие, которое расположено возле вспомогательного трубопровода внутри канала.
12. Насос по п.8, отличающийся тем, что кольцевые гнезда также расположены на противоположных сторонах указанного дополнительного отверстия.
13. Насос по п.11 или 12, отличающийся тем, что вспомогательный трубопровод содержит участок, наклоненный по отношению к оси канала, при этом участок вспомогательного трубопровода образован при использовании сверлильного инструмента через участок большего диаметра канала.
