Топливный насос роторного типа для двигателя внутреннего сгорания

ООЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСКИСПУБЛИН 2 П 1/02 02 М 41 1.а АНИЕ ИЗ НИЯ ПАТЕНТУ48(РЕ) Карле8.8)10839,81.,(,й СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(21) 3936952/25-06 (22) 06.08.85 (31) Р 3429027.3 (32) 07.08.84 (33) РЕ (46) 30.12. 87. Бюл. (71) Роберт Бош ГмБ (72) Жан Лебланк, Ф Андре Брюнель, ЖераМакс Штройбель, Вол Вернер Папе и Антон (53) 621.43.038.5(0 (56) Заявка ФРГ3(54) ТОПЛИВНЫЙ НАСОС РОТОРНОГО ТИПАДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить надежность и эффектинность работы насоса путем поньппения жесткости приводного вала, Топливный насос выполнен так, что поводковое кольцо22 устанавливается внутри осевогосверления 20 приводного вала 1.5 свозможностью осевого перемещения внем. Управляющее устр-во имеет установочное кольцо 27 с пружиной. Присохранении общих размеров поперечноесечение приводного нала ослабляетсяменьше, 7 з.п. ф-лы, 6 ил.13642Изобретение относится к машиностроению, конкретно к двигателестроению, а именно к топливовпрыскивающей аппаратуре для двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в топливных насосах роторного типа,Целью изобретения является повышение надежности и эФФективности работы насоса путем повьшения жесткости принодного вала.На Фиг,1 изображен насос, продольный разрез; на Фиг.2 - сечениеА-А на Фиг,1; на фиг.3 - сечение Б-Бна Фиг,1; на фиг.4 - график зависимости подъема кулачка за времявпрыска топлива; на Фиг.5 - насос,общий вид; на Фиг.6 - вид В на фиг.5.Топливный насос состоит из корпуса 1, в котором выполнено сверление2, а также наполнительные 3, отсечные4 и нагнетательные 5 каналы. В отверстии корпуса 1 размещен с возможностью вращения и осевого перемещения распределитель 6, именующий насвоей наружной рабочей поверхностиобразованные двумя расходящимисянаклонно к направлению его продольной оси канавками отсечные кромки 7,продольно вытянутый прямоугольныираспределительный паэ 8, соединенный с одной из канавок, образующихотсечные кромки 7, дополнительнымсоединением, и кольцевую канавку 9,сообщенную с обеими канавками, образующими отсечные кромки 7, и соответственно с распределительным пазом.В корпусе 1 в зоне кольцевой канавки 9 распределителя выполненонесколько радиальных сверлений 10,в которых расположены поршни 1 насоса, которые внутренними торцами образуют рабочую камеру насоса, а. ихнаружные торцы снабжены роликовымитолкателями 12, которые через ролики13 могут входить в контакт с кулачковой направляющей 14, охватывающейв этом месте корпус 1 и распределитель 6. Кулачковая направляющая 14соединена с приводным валом 15, расположенным на одной оси с распределителем 6,Изменение осевого положения рас-.пределителя 6 осуществляется устройством, выполненным в вйде управляющего элемента 16, установленного свнешнего конца 17 распределителя 6,462и пружины 18 сжатия, установленной свнутреннего конца 19 распределителя6, В приводном валу 5 со сторонывнутреннего конца 19 распределителя6 выполнено осевое сверление 20, вкотором расположена пружина 18.Вращательное движение распределитель 6 получает от приводного валачерез механизм соединения, которыйвыполнен в виде по меньшей мере одного косого направляющего окна 21,имеющего, например, Форму паза, проходящего в виде спирали в стенкеосевого сверления 20 приводного вала5, поводкового кольца 22, связанного с направляющим окном 21 и вращающегося совместно с приводным валом15, и детали 23 сцепления, соединенной жестко с внутренним концом 19распределителя 6 при помощи любыхизвестных средств, например диаметрального стопорного пальца 24, а нанаружной поверхности детали 23 сцепления выполнены два противолежащихвыступа 25. Поводковое кольцо 22 расположено внутри осевого сверления 20с возможностью осевого перемещения внем, причем на стороне кольца 22,обращенной к детали 23 сцепления, выполнены две противолежащие впадины26, расположенные вдоль его оси сВозможностью подвюкного сопряжения сьыступами 25 детали 23 сцепления,Пружина 18 сжатия, один конец кото"рой опирается на осевое сверление20 приводного вала 15, проходит черезповодковое кольцо 22 свободно, а еедругой конец сопряжен с внутреннимконцом 19 распределителя 6, Внешняя поверхность приводного вала 5в зоне осевого сверления 20 выполнена цилиндрической,Кроме того, насос снабжен управляющим устройством для изменения осевого положения поводкового кольца22. Управляющее устройство выполнено в виде установочного кольца 27с пружиной 28 и снабжено механизмомперестановки установочного кольца.Установочное кольцо 27 расположено подвижно на внешней цилиндрическойповерхности приводного вала 15 в зоне осевого сиерления 20 и связано споводковым кольцом 22 при помощи поводковой детали, выполненной в видештифта 29, размещенного радиально вкосом направляющем окне 21. Ш.ифтможет быть выполнен съемньм.2464всей 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 осевогосверления 20, а штифт 29 поводковойдетали может быть размещен в этихокнах так, что его концы 42 выступают чаружу. В этом случае поводковоекольцо 22 снабжено прорезью 43, поверхность которой выполнена бочкообразной, а штифт 29 размещен в прорезис 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 кольцозафиксировано от поворота при помощипальца 47, проходящего осепараллельно через перегородку установочногокольца 27 в соответствующем направляющем сверлении, так что этим создается препятствие повороту также итогда, когда приводной вал приводится во вращательное движение. При этоммеханизм переустановки установочногокольца 27 выполнен в виде кольцевоготягового электромагнита, имеющегосердечник 48, ярмо 49, запирающеекольцо 50 и кольцевую катушку 51,охватывающую приводной вал 15, а установочное кольцо 27 выполнено в виде втяжного якоря 52. Втяжной якорь52 снабжен фиксатором от поворота.Сердечник 48 "электромагнита, несущийкольцевую катушку, имеет наружныйцилиндрический стакан 53, которыйвыступает за катушку 51 в осевом направлении и образует, между своимвнутренним диаметром и внешним диаметром втяжного якоря 52 рабочийвоздушный 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.наприводной вал 15, запирающее кольцо50 образует с приводным валом 15кольцевой зазор для прохода цилиндрической внутренней части втяжного яко 3 1364Механизм 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 выпол" иена 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 го электромагнита 37, якорь 38 которого взаимодействует с внешним концом 17 распределителя 6, а электромагнит управляется электронным управляющим устройством 31, Ход якоря 36 тягово го электромагнита 30 определяется регулируемыми упорами 39, 40.Насос включает также полость 41 наполнения, в которую выходят наполнительные 3 и отсечные 4 каналы. От сечные кромки 7 распределителя 6 образованы двумя расходящимися от кольцевой канавки 9 в виде буквы Ч канавками, одна из которых выполнена короткой, а другая выполнена удлинен ной и связывает кольцевую канавку 9 с распределительным пазом 8. Отсечные 4, наполнительные 3 и нагнетательные 5 каналы выполнены в корпусе 1 каждые в своей радиальной плос"35 кости и размещены равномерно по периметру распределителя 6. Причем эти радиальные плоскости разнесены вдоль оси распределителя и каждая из них располагается соответственно в зоне 40 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. 55Поперечное сечение отсечных каналов 4 имеет приблизительно трапециевидную форму и ориентировано так, что боковые поверхности отверстий по5 136424ря 52, а катушка 51 размещена междуярмом 49 и запирающим кольцом 50 иудерживается последним при помощистяжнйх винтов 54.5Фиксатор втяжного якоря 52 от проворачивания может быть выполнен какв виде одного пальца 47, проходящегочерез осепараллельное отверстие 55в перегородке 56 и связанного с запирающим кольцом 50, или в виде частично расположенных одна против другойвыемок 57 и 58, выполненных на выступающей части наружного цилиндрического стакана 53 и на обращенной 15к ней внешней части втяжного якоря52.Такое выполнение насоса предусматривает также, что пружина сжатия18 опирается с одной стороны на поводковое кольцо 22, а с другой стороны снабжена механизмом ее предварительного натяжения, выполненного ввиде уменьшающегося в диаметре к стороне привода ступенчатого сверления 2559 и размещенного в нем с возможностью регулирующего перемещения штока 60 и упора 61 с опорной тарелкой62 пружины 18 сжатия.Топливный насос работает следую- ЗОщим образом.Вращение приводного вала 15 приводит к вращению кулачковой направляющей 14 и распределителя 6. Под дей:.ствием кулачковой направляющей 14поршни. 11 с подпружиненными толкателями совершают возвратно поступательное перемещение в радиальныхсверлениях 10, При движении поршней11 под действием пружин толкателей12 и давления топлива в полости 41наполнения происходит заполнение топливом объема освобождаемого поршнями 11.Топливо проходит из полости наполкения 41 через один из. наполнительных каналов 3, дополнительну о канавку и соединенную с ней канавку,образующую первую из отсечных кромокв кольцевую канавку 9 и далее 50в радиальные сверления 10 образующиерабочие камеры насоса, Одновременнопроисходит также заполнение .черезкороткую канавку, образующую вторуюотсечную кромку 7 и взаимодействующее с ней одно из отсечных отверстий4. Это обеспечивает возможность быстрого заполнения рабочих камер насо-са,6Когда 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 вцилиндр 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 топлива 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 моменты 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 13642Кроме этого, во время работы можно изменять относительное угловое положение распределителя 6 к приводному валу 15 при помощи механизма соединения приводного вала 15 с распредели 5 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 распредели теля 6 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 З 0 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 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 устано 468вочное кольцо 27 или втяжной якорь52 находятся в процессе эксплуатациинасоса в постоянном контакте по типу трения скольжения с приводным валом и одновременно смазываются топ. ливом, т.е, не может возникнуть трение сцепления, определяющее гистерезис перемещения при начале установочного движения.Предварительное натяжение пружины 18 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 приводитк повышению надежности и эффективности работы насоса в целом. Формула изобретения 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 ок" на в стенке осевого сверления приводного вала, поводкового кольца, связанногб с направляющим окном и вращающегося с приводным валом, и детали сцепления, соединенной с внутрен 1364246 10ним концом распределителя, причем на приводном кольце имеются расположенные продольные оси впадины, а на детали сцепления - выступы взаимодейЭ5 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 ч а ю щ и й 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 ной рациально в последнем и соединенной с поводковым и установочным кольцами. 2.Насос по п,1, о т л и ч а ю - ЭОщ и й с я тем, что поводковая детальвыполнена в виде штифта.З.Насос по п,1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что управляющее устройство снабжено механизмом переста 3,новки установочного кольца.4,Насос по п.З, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что механизм перестановки установочного, кольца выпо;аненв виде тягового электромагнита и передаточного рычага, соединенных между собой.5,Насос по пп.1-4, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что установочное кольцо снабжено внешней кольцевой поверхностью, сопряженной с передаточным рычагом,6.Насос по пп.1 и 2, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что приводнойвал снабжен двумя диаметрально противолежащими косыми направляющимиокнами в стенке осевого сверления, аштифт размещен в последнем так, чтоего концы выступают наружу.7.Насос по п.б, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что паводковое коль-.цо снабжено прорезью, поверхностькоторой выполнена бочкообразной, аштифт 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 щ и й с я 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 - щ и й с я тем, что межцу вырезами штифта и торцом установочного кольца размещено контактное кольцо, аустановочное кольцо зафиксировано отповорота.10, Насос по пп,б и 9, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что механизмперестановки установочного кольца вы-полнен в виде кольцевого тяговогоэлектромагнита, имеющего сердечник,ярмо, запирающее кольцо и кольцевую катушку, охватывающую приводнойвал, а установочное кольцо выполнено в виде втяжного якоря.11.Насос по п,10, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что втяжной якорьснабжен Фиксатором от поворота.12,Насос по пп,10 и 11, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что сердечникэлектромагнита, несущий кольцевуюкатушку, имеет наружный цилиндрический стакан, который выступает эакатушку в осевом направлении и образует между своим внутренним диаметром и внешним диаметром втяжногоякоря рабочий воздушный зазор.13.Насос по п.12, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что выступающаячасть наружного цилиндрического ста"кана выполнена с .переменным сечениемвдоль оси и выполнена из магнитопроводящего материала.14. Насос по пп,10-13, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что ярмо тягового электромагнита магнитно соединено с наружным цилиндрическим стаканом, и установлено с посадкой скольжения на приводной вал, запирающеекольцо образует с приводным валомкольцевой зазор для проходацилиндрической внутренней части втяжного якоря, а катушка размещена между ярмоми запирающим кольцом и удерживаетсяпоследним,15,Насос по пп.11-14, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что фиксаторвтяжного якоря выполнен в виде поменьшей мере одного аксиально расположенного и закрепленного в корпусенаправляющего штифта, а втяжнсй11 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,15, о т л и ч а ю - 8,Насос по пп.7-6, о т л ищ и й с я тем, что втяжной якорь ч а ю щ и й с я 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,12-4, о т л и - на механизмом ее предварительного ч а ю щ и й с я тем, что выступаю О натяжения, выполненным в виде уменьщая часть наружного цилиндрического шающегося в диаметре к стороне приво- стакана сердечника тягового электро- да ступенчатого сверления и размещен- магнита и обращенная к ней внешняя ных в нем с возможностью регулирующечасть втяжного якоря выполнены по го перемещения штока и упора с опор- меньшей мере с частично расположенны Б ной тарелкой пружины сжатия.1364246 г. СоставительТехред М,Дидык гов Редактор М.Кел оррек равцова 5 Т одписное енн рете Жсква,кое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,роиэводственно-полигр Закаэ 6389/59ВНИИПИ Государепо делам изо о комит й и отк Раушска а СССР тий наб., д, 4/