Насосное устройство

(5 Р 02 М 59/30 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПАТЕНТ ГОСУДАРСТ 9 ЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(72) Коллин Питер Бротерстоун(71) Лукас Индастриз Лимитед (Великобритания)(54) (57) 1. НАСОСНОЕ УСТРОЙСТВО длявпрыска жидкого топлива в цилиндрыдвигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус, установленный в корпусе с возможностью синхронного вращения и связанный с двигателем через узел сцепления и приводной валраспределитель, имеющий поперечныйканал, в котором расположены плунжеры, и осевой канал, сообщающийпопеременно при вращении распредели, теля межплунжерную полость с линиейвпуска или линией нагнетания, расположенную вокруг распределителя в зне поперечного канала кольцевую кулачковую шайбу с внутренним рабочимпрофилем, толкатель, состоящий избашмака, расположенного у наружногоконца плунжера, и ролика, сопряженного с рабочим профилем кулачковойшайбы, ограничитель всасывающегохода плунжеров, включающий сопряжен-,ные между собой дополнительные наклонные поверхности на башмаках толкателей и на упоре, расположенномвокруг распределителя в зоне поперечного канала, и механизм управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью упрощения конструкции,распределитель установлен в корпусес возможностью перемещения относительно оси вращения и взаимодействияс механизмом управления, а упоржестко закреплен на приводном валу.2.Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что механизм управления выполнен в виде упругогоэлемента, расположенного с одной стороны распределителя, и рычага, расположенного с противоположной егостороны, для перемещения распределителя против действия упругого эле-.мента,3. Устройство по п, 1, о т л и -ч а ю щ е е е я тем, что механизмуправления выполнен в виде упругого1 злемента, расположенного с однойстороны распределителя, и гидравлической полости, расположенной с противоположной его стороны, для создания управляющего давления, воздействующего на торцовую поверхностьпротив действия упругого элементанепосредственно или через промежуточный элемент.4, Устройство по пп. 1-3, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что упругийэлемент расположен между приводнымвалом и распределителем, а торцоваяповерхность расположена на противоположном конце распределителя.5. Устройство по п, 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что гидравлическая полость выполнена в видегидравлической камеры в приводномвалу и поршня, один конец которого1083924 В. Дол ставител хред Л,Ми Редактор М. Рачкулинец орректор С. Шекмар Заказ 1810 57 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 524 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушская1083924 размещен в гидравлической камере,а другой сопряжен с распределителем.6. Устройство по пп. 1-3, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, чтомежду упругим элементом ираспределителем расположена прокладка,Изобретение относится к машиностроению, более конкретно к двМгателестроению, а именно к топливовпрыскивающей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в насосных устройствах распределительного типа.Известно насосное устройство для впрыска жидкого топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, со- О держащее корпус, установленный в корпусе с возможностью синхронного вращения и связанный с двигателем через узел сцепления и приводной вал распределитель, имеющий попереч ный канал, в котором расположены плунжеры, и осевой канал, сообщающий попеременно при вращении распределителя межплунжерную полость с линией впуска или линией нагнетания, 20 расположенную вокруг распределителя в зоне поперечного канала кольцевую кулачковую шайбу с внутренним ра-., бочим профилем, толкатель, состоящий из башмака, расположенного у на ружного конца плунжера, и ролика, сопряженного с рабочим профилем кулачковой шайбы, ограничитель всасы" вающего хода плунжеров, включающийсопряженные между собой дополнитель- ЗО ные наклонные поверхности на башмаках толкателей и на упоре, расположенном вокруг распределителя в зоне поперечного канала, и механизм управления 1 .В известном устройстве ограничитель всасывающего хода плунжера вращается совместно с приводными валом, а для регулировки всасывающего хода плунжеров он снабжен ме" О ханизмом, обеспечивающим его относительное осевое перемещение вдоль приводного вала, Для любого относительного перемещения ограничителя 7. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что узел сцепления приводного вала с распределителем выполнен в виДе продольной прорези на упоре, в которой расположен толкатель, и радиального штифта, соединяющего плунжер с толкателем. 2 необходимо приложить значительныеусилия из-за большой величины силы трения между ограничителем и приводным валом, так как в первоначальный момент они неподвижны относительно друг друга. Необходимость значительных усилий при регулировке всасывающего хода плунжеров приводит к усложнению насосного устройства и повышению его металлоемкости.Цель изобретения - упрощение конструкЦии путем снижения усилия для регулировки производительности насосного устройства.Поставленная цель достигается тем, что в насосном устройстве для впрыска жидкого топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, установленный в корпусе с возможностью синхронного вращения и связанный с двигателем через узел сцепления и приводной вал распределитель, имеющий поперечный канал,в котором расположены плунжеры, иосевой канал, сообщающий попеременнопри вращении распределителя межплунжерную полость с линией впуска илилинией нагнетания, расположеннуювокруг распределителя в зоне поперечного канала кольцевую кулачковую шайбу с внутренним рабочим профилем,толкатель, состоящий из башмака, расположенного у наружного конца +лунжера, и ролика, сопряженного с рабочим профилем кулачковой шайбы, ограничитель всасывающего хода плунжеров, включающий сопряженные междусобой дополнительные наклонные по,верхности на башмаках толкателей ина упоре, расположенном вокруг распределителя в зоне поперечного канала, и механизм управления, распределитель установлен в корпусе с воз,можностью перемещения относительно3 108 оси вращения и взаимодействия с ме Л ханизмом управления, а упор жестко закреплен на приводном валу.Кроме того, механизм управления выполнен в виде упругого элемента, расположенного с одной стороны распределителя, и рычага, расположенного с противоположной его стороны, для перемещения распределителя против действия упругого элемента.При этом механизм управления выполнен в виде упругого элемента, расположенного с одной стороны распределителя, и гидравлической полости, расположенной с противоположной его стороны, для создания управляющего давления, воздействующего на торцовую поверхность против действия упругого элемента непосредственно или через промежуточный элемент,Причем упругий элемент расположен между приводным валом и распределителем, а торцовая поверхность расположена на противоположном конце распределителя.Кроме того, гидравлическая полость выполнена в виде гидравлической камеры в приводном валу и поршня, один конец которого размещен в гид" . равлической.камере а другой сопряУ 30 жен с распределителем.А между упругим элементом и распределителем расположена прокладка.При этом узел сцепления приводно" го вала с распределителем выполнен в виде продольной прорези на упоре, в которой расположен толкатель, и радиального штифта, соединяющего плунжер с толкателем. 3924 4 жеров; на фиг. 11 - разрез А"А на фиг. 10; на фиг, 12 - разрез Б-Б на фиг. 10; на фиг, 13 - деталь устройства на фиг, 10.Насосное устройство содержит корпус 1, обычно имеющий форму чапки 2, открытый конец которой закрыт крышкой 3. Корпус 1 имеет перфорированные лапки 4 для крепления корпуса к двигателю. В чашке .2 размещен приводной вал 5, который во время работы связан с двигателем таким образом, чтобы вращаться синхронно с ним. Приводной вал 5 проходит в цилиндрическую камеру 6, образованную чашкой 2 и крышкой 3 корпуса 1, и имеет расположенный в ней расширенный хвостовик 7. Кроме того, на внешней стороне приводного вала в чашке 2 имеется масляное уплотнение 8 и втулка подшипника 9, а на валу закреплен ротор топливоподкачивающего насоса 10, полость которого ограничена с одной стороны чашкой 2, а с другой - кольцевой пластиной 11, Ротор топливоподкачивающего насоса 10 снабжен лопастями, сопряженными с эксцентрично выполненной цилиндрической поверхностью 12, образующей полость топливоподкачивающего насоса 10, кото,рый имеет подводящий 13 и отводящий 14 и перепускной с клапаном каналы. В крышке 3 выполнено цилиндрическое отверстие 15, в котором закреплена втулка 16, Во втулке 16 размещен с возможностью вращения и относительного продольного перемещения распределитель 17, имеющий расширенную головную часть 18, расположенную в цилиндрической камере 6. В головной части 18 распределителя имеется поперечный канал 19, в котором размещены плунжеры 20, образующие межплунжерную полость 21, сообщенную с осевым каналом 22, выполненным в распределителе 17. На боковой поверхности распределителя 17 имеются две диаметрально расположенные продольные выемки 23, сообщенные с осевым каналом 22 радиальными каналами 24, и продольный распределительный паз 25, также сообщенный с осевым каналом 22, Во втулке 16 в плоскости про" 10 дольных выемок 23 распределителя выполнены наполнительные каналы 26, сообщенные с линией впуска, состо" ящей из кольцевой канавки 27, связанной с отводящим каналом 14 топНа фиг. 1 изображено предлагаемое 40 устройство, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный разрез по другой осевой плоскости; на фиг. 3 - устройство, поперечный разрез в зоне наполнитель" 45 ных каналов, на фиг, 4 - то же, в зоне нагнетательных каналов; на фиг,5 - то же, в зоне ограничителя всасывающего хода плунжеров, на фиг, 6 - схематически изображена часть меха низма управления, на фиг, 7 - вариант выполнения механизма управления, на фиг, 8 - вариант выполнения распределителя;на фиг,9 - распределительЭ поперечный разрез", на фиг. 10 ва риант выполнения устройства нафиг. 1, продольный. разрез в зоне ограничителя всасывающего хода плун 1083924ливоподкачивающего насоса 10 через клапан 28, управляемый электромагнитным устройством 29, и в плоскости распределительного паза 25 - нагнетательные каналы 30, каж дый из которых сообщен с одной из линий 31 нагнетания, снабженной нагнетательным клапаном 32. При необходимости одна из продольных выемок 23 может сообщаться с осевым каналом несколькими радиальными каналами 24, число которых равно числу нагнетательных каналов.Вокруг головной части 18 распределителя 17 в зоне попереиного канала 19 расположена кольцевая кулачковая шайба 33 с внутренним рабочим профилем 34, который образован одной, двумя, тремя и т.д. парами диаметрально расположенных ,рабочих выступов кулачка в зависимости от числа обслуживаемых насосом цилиндров двигателя, Кроме того, кулачковая шайба 33 может пово рачиваться на некоторый угол относительно распределителя 17 с помощью гидравлического устройства 35, регулирующего давление жидкости и соединенного с кольцевой шайбой 33 по- Зо средством радиально расположенной шпильки 36. Гидравлическое устройство 35 обычно содержит нагруженныйпружиной поршень, помещенный в цилиндре, к одному концу которого подается жидкость под давлением, чтобы привести в действие поршень против действия пружины.У наружных концов плунжеров размещены толкатели, состоящие из баш мака 37, сопряженного с наружным концом плунжера, и ролика 38, со" пряженного с рабочим профилем 34 кулачковой шайбы 33 и удерживаемого в башмаке 37. На боковых гранях45 башмака 37, расположенных вдоль оси распределителя, выполнейы дополнительные наклонные поверхности 39. Толкатели удерживаются аксиально относительно распределителя 17 посредством боковых пластин 40 Ф и 41, которые прикреплены к боковым сторонам головной части 18 распределителя 17. Обычно боковые пластины 40 и 41 имеют кольцевую форму с парой проходящих наружу диаметральных выступов 42.Расширенный хвостовик 7 приводного вала 5 имеет диаметрально расположенные продольные упоры 43, в каждом из которых выполнена продоль- ная прорезь 44, а на внутренней стороне расположены дополнительные наклонные поверхности 45. Внутри продольных прорезей 44 упоров 43 размещены башмаки 37 толкателей и диаметральные выступы 42 боковых пластин 40 и 41, через которые вращательное движение приводного вала 5 передается распределителю, причем дополнительные наклонные поверхности 39 башмаков 37 и дополнительные наклонные поверхности .45 упоров 43 сопряжены между собой. Таким образом, перемещение плунжеров 20 наружу, т.е. их всасывающий ход определяется ограничителем всасывающего хода плунжеров, выполненным в виде дополнительных наклонных поверхностей 39 и 45 соответственно, расположенных на башмаках 37 толкателей и упорах 43, приводного вала 5, а величина хода изменяется осевым перемещением распределителя 17. Осевоеперемещение распределителя17 осуществляется механизмом управления,который может выполняться или в механическом,илив гидравлическом варианте. Механизм управления в механйческом варианте обычно выполнен в виде упругого элемента, например цилиндрической пружины 46 сжатия, размещенной в глухом сверлении 47 приводного вала 5 со стороны головной части 18 распределителя 17, и рычага 48, расположенного с противоположной стороны распределителя 17, Один конец рычага 48 соединен с системой управления (не изображена), а другой через промежуточный эле" мент 49 - с торцом распределителя 17. Механизм управления в гидравлическом варианте обычно выполнен в виде упругого элемента, например цилиндрической пружины 46 сжатия, размещенной в глухом сверлении 47 ;приводного вала 5 со стороны головной части 18 распределителя 17, и гидравлической полости 50, расположенной с его противоположной стороны и ограниченной торцом распределителя 17, частью боковой поверхности цилиндрического отверстия 15 и крышкой 51, закрывающей отверстие 15. Гидравлическая полость 50 сообщена с отводящим каналом 14 топливоподкачивающего насоса 10 через дроссель 52, расположенный во втулке 16,5 1 О 15 20 25 30 с распределителем 17 выполнен обычно в виде продольных прорезей 44упоров 43, башмаков 37 толкателей,проходящих внутри прорезей 44, ибоковых пластин 41, диаметральныевыступы 42 которых находятся такжевнутри прорезей, или же в виде продольных прорезей 44, башмаков 37толкателей, проходящих внутри про резей 44, глухих отверстий 62 вплунжерах, отверстий в башмаках 37и ступенчатых радиальных штифтов 63,более широкие концы которых проходят в отверстия 62 плунжеров 20, а 45узкие концы проходят в отверстиябашмаков 37 толкателей и заканчиваются в круговых канавках, выполненных в роликах 38. 50 55 В другом варианте насосного устройа также с цилиндрической камерой 6,которая сообщена со сливом (не показан) через электромагнитный клапан 53, На крышке 51 закреплен регулируемый датчик 54 положения распределителя 17. Обычно датчик 54 имеетчасть, которая расположена на распределителе. В каждом случае усилие упругого элемента направлено против действия или рычага 48, или давления топлива в гидравлической полости 50, а усилие, необходимое дляперемещения распределителя 17, незначительно больше того, которое сообщается пружиной 46, поскольку трение между распределителем 17 и втулкой 16 минимальное, так как при этом имеет место относительное вращение этих двух частей.Кроме того, механизм управления может быть выполнен в виде гидравлической камеры 55, расположенной в приводном валу 5, и поршня 56, один конец которого размещен в гидравлической камере 55, а другой сопряжен с торцом головной части 18 распределителя 17, причем гидравлическая камера 55 сообщена с отводящим каналом 14 топливоподкачивающего насоса 10 через кольцевую выемку 57 и дроссель и регулируетсяклапаном (не показан) аналогично 1 дросселю 52 и электромагнитному клапану 53. В этом случае упругий элемент в виде винтовой пружины 58 установлен на противоположном концераспределителя 17 и сопряжен с еготорцом через опорную прокладку 59,изготовленную из синтетической смолы или металла, Опорная прокладка.59 может отделяться от торца рас-.пределителя пленкой топлива, подводимого к ней через дроссель от отводящего канала 14 топливоподкачивающего насоса 10 (не показано), апружина может быть снабжена регулятором 60 затяжки. Кольцевая выемкаможет быть образована частями втулки подшипника 9. ства распределитель 17 может бытьснабжен дополнительным радиальнымканалом 61, который проходит к наружной поверхности распределителяи соединен с осевым каналом 22. Радиальный канал 61 обычно закрытвтулкой 16, за исключением того случая, когда распределитель 17 установлен для подачи минимума топливаили вообще на нулевой подаче. В таком положении распределитель перемещается в крайнее левое положение,в котором ролики 38 толкателей плунжеров 20 не могут контактироватьс рабочим профилем 34 кулачковойшайбы 33, и даже если они и контактируют с ним, как это может произойти в том случае., когда рабочий профиль 34 имеет специальную форму для регулирования отвода топлива в конце подачи, любое перемещение плунжеров 20 не приведет к подаче топ.лива в цилиндры двигателя, так как дополнительный радиальный канал 61сообщает осевой канал 22 с камерой6 и со сливом. Этот канал также может использоваться для прочисткиустройства воздухом после изготовления или при обслуживании, или в случае, когда воздух попадает в различные каналы устройства. Возможно также выполнение дополнительного канала 61 в непосредственной близости от поперечного канала 19 для удаления из осевого канала 22 воздуха, попавшего в него с топливом из линии впуска,Узел смещения приводного вала 5 В еще одном варианте насосного устройства распределитель 17 может быть снабжен дополнительными нагнетательными каналами 64, расположенными под углом в соответствии с основными нагнетательными каналами 30. Дополнительные нагнетательные каналы 64 имеют ограниченное проходное сечение и находятся в таком осевом положении, чтобы в момент установки1083924щение распределителя 17 приводит к разобщению радиальных каналов 24 с наполнительными каналами 26, ролики 38 толкателей набегают на кулачковые выступы кулачковой шайбы 33 и перемещают плунжеры 20 внутрь, подавая топливо из межплунжерной полости 21 через осевой канал 22, совмещенный в этот момент с одним из нагнетательных каналов 30 через распределительный паз 25, в соответствующую линию 31 нагнетания. Регулирование количества подаваемого топлива насосом за каждый цикл обеспечивается осевым положением распределителя 17, изменяемого механизмом управления. Осевое смещение распределителя 17 приводит к относительному смещению дополнительных наклонных поверхностей толкателя и упора, что ведет к изменению всасывающего хода плунжеров и тем самым количества подаваемого топлива. Перемещение распределителя в сторону уменьшения цикловых подач осуществляется под действием или рычага 48, или давления в гидравлической полости 50, а в сторону увеличения цикловых подач под действием упругого элемента.Регулирование момента подачи топлива в линию 31 нагнетания регулируется поворотом кольцевой кулачковой шайбы 33 вокруг оси вращения распределителя под действием гидравлического устройства 35., регулирующего давление через шпильку 36.Выполнение насосного устройства с распределителем, подвижным от оси вращения, позволяет снизить усилие, необходимое для изменения цикловой подачи топлива, что обеспечивает упрощение механизма управления и насосного устройства в целом, а это в свою очередь, повышает надежность и эффективность двигателя.