Palivové dopravní čerpadlo pro vstřikovací čerpadlo paliva pro spalovací motory

Oblast techniky

Vynález se týká palivového dopravního čerpadla pro vstřikovací čerpadlo paliva pro spalovací motory, s otočně poháněnou dvojicí ozubených kol nebo jiných výtlačných elementů, upravených ve vzájemném záběru v čerpací komoře, která dopravují palivo z nasávacího prostoru spojeného ze zásobní nádrží dopravním kanálem, vytvořeným mezi čelní plochou ozubených kol a obvodovou stěnou čerpací komory, do tlakové komory, spojené se vstřikovacím čerpadlem paliva, a s obtokovým kanálem, který je integrován do skříně palivového dopravního čerpadla, a který spojuje nasávací prostor s tlakovou komorou a je ovladatelný tlakovým ventilem v něm uspořádaným.

Dosavadní stav techniky

Takové palivové dopravní čerpadlo, které je známé z EP 0 166 995 Bl, je vytvořeno jako dopravní čerpadlo s ozubenými koly a dopravuje palivo ze zásobní nádrže do sacího prostoru vstřikovacího čerpadla paliva. K tom,u účelu má dopravní čerpadlo dvojici ozubených kol, která zabírají ve vnějším záběru a která dopravují palivo z nasávacího prostoru, spojeného prostřednictvím nasávacího potrubí se zásobní nádrží do tlakové komory, spojené prostřednictvím dopravního potrubí se sacím prostorem vstřikovacího čerpadla paliva. Přitom je pro ovládání tlaku v tlakové komoře, případně dopravovaného množství paliva do vstřikovacího čerpadla paliva upravena mezi tlakovou komorou a mezi nasávacím prostorem palivového dopravního čerpadla obtokový kanál. Ovládání tohoto obtokového kanálu se přitom uskutečňuje prostřednictvím do obtokového kanálu vloženého tlakového ventilu, který při stanoveném rozdílu mezi tlakovou komorou a mezi nasávacím prostorem uvolňuje v závislosti na síle ventilové pružiny stanovený otevřený průřez. Okamžik otevírání tlakového ventilu je přitom možné přestavovat prostřednictvím předpínací síly ventilové pružiny, přičemž k tomuto účelu je přestavitelná axiální poloha opěry pružiny tlakového ventilu.

Nevýhoda tohoto známého palivového dopravního čerpadla spočívá v tom, že obtokový kanál, ve kterém je uložen tlakový ventil, je uspořádán vně dopravního čerpadla, případně prostorově relativně daleko od dvojice ozubených kol, což má za následek zvýšené nároky na konstrukci a montáž a je také nevýhodné z hlediska nároků na konstrukční prostor.

Z německé patentové přihlášky P4441 505.2 je známé palivové dopravní čerpadlo, u kterého jsou odstraněny výše uvedené nevýhody. Obtokový kanál, ve kterém je uložen tlakový ventil, je integrován do skříně palivového dopravního čerpadla, takže není potřebný žádný přípravný konstrukční prostor.

Obě palivová dopravní čerpadla však mají tu nevýhodu, že pokud je palivové dopravní čerpadlo mimo provoz, tak, může palivo obsažené v čerpadlové komoře proudit do sacího potrubí, které vede k palivovému dopravnímu čerpadlu a tak se může palivové dopravní čerpadlo vyprázdnit. Tak se za určitých okolností vytvoří nutnost při novém nastartování spalovacího motoru odvzdušnit sací potrubí.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje palivové čerpadlo pro vstřikovací čerpadlo paliva pro spalovací motory, s otočně poháněnou dvojicí ozubených kol nebo jiných výtlačných elementů, upravených ve vzájemném záběru v čerpací komoře, která dopravují palivo z nasávacího prostoru spojeného se zásobní nádrží dopravním kanálem, vytvořeným mezi čelní plochou ozubených kol

-1 CZ 290647 B6 a obvodovou stěnou čerpací komory, do tlakové komory, spojené se vstřikovacím čerpadlem paliva, a s obtokovým kanálem, který· je integrován do skříně palivového dopravního čerpadla, a který spojuje nasávací prostor s tlakovou komorou a je ovladatelný tlakovým ventilem v něm uspořádaným podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi nasávacím prostorem čerpadla a připojovacím elementem, upraveným na vstupu paliva do skříně čerpadla, je ve vstupním otvoru uspořádán zpětný ventil, za jehož ventilovým sedlem je ve směru proudění čerpaného paliva vytvořen škrticí ventil.

Podle výhodného provedení vynálezu je škrticí ventil tvořen podélnými zahloubeními uspořádanými rovnoměrně po obvodě ventilového zahloubeními uspořádanými rovnoměrně po obvodě ventilového uzavíracího členu zpětného ventilu.

Škrticí ventil je s výhodou tvořen alespoň jedním průchozím otvorem, vytvořeným v tělese, upevněném ve vstupním otvoru a upraveném pro opření ventilové pružiny zpětného ventilu.

Podle výhodného provedení vynálezu je ventilové sedlo, pro dosednutí těsnicí plochy ventilovou pružinou odpruženého ventilového uzavíracího členu zpětného ventilu, tvořeno vnitřním čelem připojovacího elementu.

Ventilová pružina s výhodou dosedá na upínací vložku, vloženou do konce obtokového ventilu na straně sacího prostoru a protilehlou k ventilovému uzavíracímu členu.

Podle výhodného provedení vynálezu je upínací vložka uspořádána u vstupního otvoru nebo, alespoň částečně do tohoto vstupního otvoru zasahuje, přičemž v oblasti procházející nasávacím prostorem je opatřena průchozími drážkami.

Připojovací element je s výhodou tvořen hadicovým nátrubkem zasahujícím do vstupního otvoru skříně a axiálně přestavitelně upevněným ke skříni, zejména rychlouzávěrem.

Podle výhodného provedení vynálezu je zpětný ventil tvořen samostatnou konstrukční jednotkou vložitelnou do vstupního otvoru a připojovacím elementem axiálně aretovatelnou ve vstupním otvoru.

Zpětný ventil je s výhodou integrální součástí připojovacího elementu.

Palivové dopravní čerpadlo podle vynálezu má výhodu v tom, že zpětný ventil, který uzavírá nasávací prostor palivového dopravního čerpadla, zabraňuje vyprázdnění palivového dopravního čerpadla při vypnutém motoru. Tím se umožní bezprostředně po opětovném rozběhu palivového dopravního čerpadla přivádět palivo do vstřikovacího čerpadla paliva, což umožňuje ve velmi krátké době vytvořit požadovaný dopravní tlak pro palivo. Prostřednictvím uspořádání zpětného ventilu, který uzavírá nasávací prostor, lze také dosáhnout ta skutečnost, že při zastavení motoru zůstane palivové dopravní čerpadlo smáčeno palivem, takže nemůže dojít k žádné korozi. Přitom je zvláště výhodné, když je zpětný ventil uspořádán v otvoru skříně, který vede k nasávacímu prostoru, což umožňuje vytvořit palivové dopravní čerpadlo s velmi malým konstrukčním prostorem.

Zpětný ventil, který uzavírá nasávací prostor, má mimoto tu výhodu, že působí jako odpor v proudění se škrticím účinkem v provozu palivového dopravního čerpadla. Prostřednictvím škrcení paliva v sacím potrubí lze zmenšit dopravní proud při narůstajícím počtu otáček. Tak lze dosáhnout jemného přechodu od plynule narůstajícího dopravního proudu k maximálnímu dopravnímu proudu, čímž je potřebný pro dopravu paliva menší pracovní výkon. Nadměrné množství je normálně ovládáno prostřednictvím tlakového omezovacího ventilu. Tím se umožní přizpůsobit charakteristiku čerpadla na charakteristiku potřeby, čímž se dosáhne na podkladě menšího škrceného množství nižšího ohřevu palivového dopravního čerpadla. Současně působí zpětný ventil při narůstajícím počtu otáček a narůstajícím množství jako sací tlumivka. To

-2CZ 290647 B6 znamená, že sací tlumivka při stanoveném rozdílu tlaku před a za tlumivkou propouští jen stanovené množství paliva, protože sací tlumivka je upravena v sacím potrubí, může mít maximální tlakový rozdíl hodnotu jen zhruba 1 bar. To odpovídá rozdílu mezi tlakem okolního prostředí a mezi vakuem. Při nárůstu podtlaku se však nedosáhne tlaku páry a tlaku odplynění paliva. Palivo se tak za tlumivkou napěňuje, zvětšuje objem a napěněné palivo se dostává do čerpadlové komory a je v průběhu zhutňovací fáze opět převáděno do kapalné fáze. Přitom vznikající zmenšení objemu je vyrovnáváno palivem proudícím nazpět z tlakové komory. To znamená, že čerpadlo od stanoveného kritického počtu otáček dopravuje efektivně menší objem za časovou jednotku. Tak je nutné při stanovené potřebě ovládat menší nadměrné množství paliva přes tlakový omezovači ventil.

Podle vynálezu je možné vytvořit také víceúčelové čerpadlo, například pro mazací olej, a to podle znaků význakové části patentového nároku 1.

Další výhody a výhodná uspořádání předmětu vynálezu jsou patrná z popisu, z výkresů a z patentových nároků.

Přehled obrázků na výkresech

Xa výkresech jsou znázorněny dva příklady provedení palivového dopravního čerpadla podle vynálezu a jsou blíže vysvětleny v následujícím popisu.

Xa obr. 1 je znázorněn podélný řez palivovým dopravním čerpadlem v rovině podle čáry I -1 na obr. 2.

Xa obr. 2 je znázorněn půdorys palivového dopravního čerpadla znázorněného na obr. 1 s odebraným víkem.

Xa obr. 3 je znázorněn řez rovinou znázorněnou na obr. 2 podle čáry III-III, přičemž je zde znázorněna poloha obtokového kanálu a v něm uspořádaného tlakového ventilu a také uspořádání tlakového ventilu v otvoru skříně podle vynálezu.

Xa obr. 4 je znázorněno ve srovnání s obr. 3 alternativní provedení tlakového ventilu.

Xa obr. 5 je znázorněn diagram charakteristik k příkladu provedení podle obr. 3 a obr. 4.

Příklady provedení vynálezu

Xa obr. 1 až obr. 3 je v různých pohledech znázorněn první příklad provedení palivového dopravního čerpadla, které je vloženo do neznázoměného přívodního potrubí od zásobní nádrže ke vstřikovacímu čerpadlu paliva pro spalovací motory. Dopravní čerpadlo přitom má ve své skříni 1 čerpací komoru 3, ve které je uspořádána otočně poháněná dvojice navzájem v záběru upravených ozubených kol 7, 9. Přitom je na hřídeli 5 upevněné první ozubené kolo 7 otočně poháněno prostřednictvím blíže neznázoměného vnějšího poháněcího elementu a přenáší tento otočný pohyb prostřednictvím čelního ozubení na s prvním ozubeným kolem 7 zabírající druhé ozubené kolo 9, které je uspořádáno na ose 11, uložené ve skříni 1. Ozubená kola 7, 9 přitom rozdělují svým ozubeným záběrem čerpací komoru 3 do dvou částí, z nichž první část vytváří nasávací prostor 13 a druhá část vytváří tlakovou komoru 15. Nasávací prostor 13 je přitom prostřednictvím dopravního kanálu 17, vytvářeného mezi ozubenými drážkami na čelní ploše prvního ozubeného kola 7 a druhého ozubeného kola 9 a obvodu čerpací komory 3, spojen s tlakovou komorou 15. Mimoto má nasávací prostor 13 a tlaková komory 15 vstupní otvor 19 a výstupní otvor 21 ve stěně skříně 1 čerpadla, prostřednictvím kterých je nasávací prostor 13 spojen s připojovacím elementem 14 blíže neznázoměného nasávacího potrubí od zásobní nádrže a tlaková komora 15 je spojena s neznázoměným dopravním potrubím k sacímu prostoru vstřikovacího čerpadla paliva. Tak je vytvořen vstupní otvor 19 do nasávacího prostoru 13

-3 CZ 290647 B6 a výstupní otvor 21 z tlakové komory £5. Čerpací komora 3 je na své jedné čelní straně v osovém směru hřídele 5 a osy 11 uzavřena víkem 23 skříně £, které je u vyobrazení na obr. 2 odebráno a tak je umožněn pohled dovnitř čerpadla.

Pro ovládání dopravního tlaku v tlakové komoře £5 je dále ve skříni £ čerpadla upraven obtokový kanál 25. Tento tokový kanál 25 je vytvořen vývrtem v žebru 27 skříně £, které ohraničuje čerpací komoru 3 na její čelní straně odvrácené od víka 213 skříně £, odděluje tlak od sací strany a přitom vytváří stěnu čerpací komory 3. Přitom je vývrt vytvářející obtokový kanál 25 uspořádán tak, že jeho příčný řez projektovaný v axiálním směruje upraven zcela uvnitř světlého průřezu vstupního otvoru 19. Vývrt vytvářející obtokový kanál 25 je proveden jako průchozí vývrt. jehož jeden konec vyúsťuje do tlakové komory 15 a jehož opačný konec vyúsťuje do nasávacího prostoru 13. Na konci straně tlaku má obtokový kanál 25 prostřednictvím osazení vytvořené zmenšení průřezu ve směru ke tlakové komoře 15, přičemž prstencové rameno vytvořené na straně obtokového kanálu 25 tvoří ventilové sedlo 29 pro tlakový ventil 31 uložený do obtokového kanálu 25. Na toto ventilové sedlo 29 dosedá ventilový uzavírací člen 33 tlakového ventilu 31 těsnicí plochou 35, vytvořenou na jeho čelní straně na straně tlakové komory 15, a to v důsledku síly ventilové pružiny 37. Tato ventilová pružina 37 v obtokovém kanálu 25 přitom zabírá prostřednictvím osazení na ventilovém uzavíracím členu 33 a na svém opačném konci je opatřena na upínací vložce 39, vložené do konce obtokového kanálu 25 na straně nasávacího prostoru £3. Tato upínací vložka 39 je přitom analogicky k ostatním konstrukčním součástem tlakového ventilu 31 vložitelná prostřednictvím vstupního otvoru 19 do obtokového kanálu 25, přičemž prostřednictvím axiální hloubky zasunutí, průtokový průřez uvolňující upínací vložky 39 je nastavitelná síla předpětí ventilové pružiny 37 a tím také otevírací , tlak tlakového ventilu 31 v obtokovém kanálu 25 ke tlakové komoře 15 a nasávacímu prostoru £3. Upínací vložka 39 přitom může být do obtokového kanálu 25 zalisována nebo zašroubována prostřednictvím závitu, což umožňuje velmi přesné axiální zajištění polohy upínací vložky 39.

Do vstupního otvoru 19 je vložen připojovací element 14, který je vytvořen jako hadicový nátrubek. Tento hadicový nátrubek připojovacího elementu £4 může být přitlačen je skříni £ prostřednictvím rychlouzávěru, nebo může být prostřednictvím závitu našroubován nebo může být ke skříni £ upevněn prostřednictvím rychlého spoje. Ve vstupním otvoru 19 je veden ventilový uzavírací člen 41, který uzavírá nasávací prostor 13 proti neznázoměnému přívodnímu potrubí od zásobní nádrže k palivovému dopravnímu čerpadlu. Ventilový uzavírací člen 41 má průměr odpovídající průřezu otvoru vstupního otvoru 19 a je pohyblivý v axiálním směru ve vstupním otvoru 19 proti ventilové pružině 44. K nasávacímu prostoru 13 směřující konec hadicového nátrubku připojovacího elementu 14 vytváří zmenšení průřezu vstupního otvoru 19, kterým je vytvořeno ventilové sedlo 42 zpětného ventilu 40, vloženého do vstupního otvoru £9. Na toto ventilové sedlo 42 dosedá ventilový uzavírací člen 41 zpětného ventilu 40 v důsledku působení síly ventilové pružiny 44 svou těsnicí plochou 43, směřující k hadicovému nátrubku připojovacího elementu £4. Tato ventilová pružina 44 ve vstupním otvoru 19 přitom zabírá na osazení na ventilovém uzavíracím členu 41 a na druhé straně se opírá o upínací vložku 39, vloženou do konce obtokového kanálu 25 na straně nasávacího prostoru £3. Tato upínací vložka 39 prochází skrz nasávací prostor 13 a sousedí se vstupním otvorem 19.

Vstupní otvor 19 má průřez, který odpovídá vnějšímu průměru upínací vložky 39, takže ventilová pružina 44 se může opřít ba čelní ploše upínací vložky 39. Prostřednictvím délky upínací vložky 39, která může být upravena také ve vstupním otvoru 19, jakož i prostřednictvím hloubky zasunutí hadicového nátrubku připojovacího elementu 14 do vstupního otvoru 19, je možné nastavit sílu předpětí ventilové pružiny 44, čímž je nastavitelný určitý otevírací tlak zpětného ventilu 40 ve vstupním otvoru 19. Tlakový ventil 31 a zpětný ventil 40 jsou s výhodou konstrukčně shodně provedeny, což umožňuje ekonomicky výhodné uspořádání. Tlakový ventil 31 a zpětný ventil 40 pracují na sobě navzájem nezávisle.

Upínací vložka 39 má ve své oblasti procházející skrz nasávací prostor 13 otvorové drážky, takže palivo přiváděné přiváděné prostřednictvím neznázoměného palivového potrubí palivového

-4CZ 290647 B6 dopravního čerpadla může proudit kolem zpětného ventilu 40 a procházet přes otvorové drážky upínací vložky 39 do nasávacího prostoru 13. Prostřednictvím těchto otvorů vytvořených drážkami může být také přiváděno nazpět palivo z tlakové komory 15 do obloukového kanálu 25 a z něj do nasávacího prostoru 13..

Na obr. 4 je znázorněn alternativní příklad provedení zpětného ventilu 50 podle obr. 4 je vytvořen jako konstrukční jednotka a má ventilové sedlo 51, které dosedá na osazení 52 vstupního otvoru 19. Pro axiální upevnění zpětného ventilu 50 je do vstupního otvoru 19 zašroubován nebo zalisován připojovací element 14. Na tento připojovací element 14 je připojovací neznázoměné palivové potrubí. Na ventilové sedlo 51 navazuje těleso 53 ve tvaru hrnce, v němž je uložena ventilová pružina 54, která uvádí ventilový uzavírací člen 56 do dosednutí na ventilové sedlo 5j_. Ventilové sedlo 51 je přitom vytvořeno jako prstencová plocha-. Ventilový uzavírací člen 56 je palivem vychylován proti ventilové pružině 54. Palivo protéká otvorem 57 ventilového sedla 51 do tělesa 53 a alespoň jedním otvorem 59, provedeným v obvodové stěně 58 tělesa 53, do nasávacího prostoru 1_3. Otvory 59 představují ekvivalentní provedení k podélným zahloubením uspořádaným rovnoměrně po obvodě uzavíracího členu 44 zpětného ventilu 40, působícího jako tlumivka, která zmenšují proud paliva při zvyšujících se otáčkách palivového dopravního čerpadla.

U tohoto příkladu provedení je upínací vložka 39 ve srovnání s provedením podle obr. 3 vytvořena kratší, což umožňuje její úplné vložení do odtokového kanálu 25.

Alternativně je možno provést rovněž úpravu, u které je zpětný ventil 50 integrální součástí připojovacího elementu 14, čímž je umožněna jednoduchá montáž připojovacího elementu 14 se zpětným ventilem 50, který je jeho integrální součástí. V úvahu rovněž připadá takové provedení, u něhož je ventilový uzavírací člen 56 vytvořen jako koule nebo podobně.

Tlakový ventil 31 a zpětné ventily 40. 50 mohou být provedeny z plastu odolného působení paliva a teploty nebo z kovových materiálů nebo jejich kombinací.

V dalším je popsána pracovní činnost palivového dopravního čerpadla podle vynálezu. Při provozu spalovacího motoru jsou vstřikovací čerpadlo paliva a palivové dopravní čerpadlo proporcionálně vzhledem k počtu otáček spalovacího motoru. To se uskutečňuje u palivového dopravního čerpadla, které je znázorněno u palivového dopravního čerpadla, které je znázorněno na obr. 1 až obr. 4, prostřednictvím zvnějšku na hřídeli 11 zabírajícího a neznázoměného mechanického přenášecího elementu. Otáčením prvního ozubeného kola 7 a sním zabírajícího druhého zubeného kola 9 se dopravuje palivo z nasávacího prostoru 13 podél dopravního kanálu 17 do tlakové komory 15. Přitom se vytváří v nasávacím prostoru 13 podtlak, který je dostatečný k tomu, aby otevřel zpětný ventil 40, 50 a aby bylo palivo nasáváno prostřednictvím nasávacího potrubí ze zásobní nádrže. Tlak paliva vytvořený v tlakové komoře 15 zajistí dopravu paliva z ní prostřednictvím dopravního potrubí do sacího prostoru napájeného vstřikovacího čerpadla paliva. Zpětný ventil 40, 50 působí jako tlumivka, která má mírný přechod charakteristiky 60 proti teoretickému průběhu charakteristiky 61 podle obr. 5, která by odpovídala charakteristice, kdyby nebyl žádný zpětný ventil 40, 50. Vodorovně procházející čára 62 je dána maximálním prouděním paliva dopravním čerpadlem v závislosti na otevíracím tlaku tlakového ventilu 31 v obtokovém kanálu 25.

Škrticí účinek spočívá v tom, že ve ventilovém uzavíracím členu 41 jsou uspořádána po obvodu rovnoměrně rozdělená zahloubení, která umožňují, že palivo po nadzdvižení ventilového uzavíracího členu 41 od ventilového sedla 42 může proudit přes tyto otvory k nasávacímu prostoru 13. U příkladu provedení podle obr. 4 proudí palivo na nadzdvižení ventilového uzavíracího členu 56 od ventilového sedla přes otvory 59 tělesa 53 k nasávacímu prostoru 13..

Paralelně k tomu se uskutečňuje ovládání maximálního tlaku paliva v tlakovém prostoru 15 a tím dopravované množství paliva ke vstřikovacímu čerpadlu paliva přes obtokový kanál 25, a to tím,

-5CZ 290647 B6 že ventilový uzavírací člen 33 v něm vloženého ventilu 31 je při stanoveném tlaku v tlakové komoře 15 nadzdvižen od ventilového sedla 29 a tak otevře na obtokovém kanálu 25 odtokový průřez, prostřednictvím kterého odtéká pod vysokým tlakem se nalézající množství paliva z tlakové komory 15 do nasávacího prostoru 13. Tím se zmenší dopravované množství paliva proudící z neznázoměného palivového potrubí přes připojovací element 14.

Tím, že při klidovém stavu palivového dopravního čerpala jsou zpětné ventily 40, 50 v uzavírací poloze, zůstává jak v nasávacím prostoru J3, tak i v tlakové komoře 15 palivo, což umožňuje při rozběhu palivového dopravního čerpadla okamžitou dopravu paliva ke vstřikovacímu čerpadlu paliva, aniž by bylo třeba provádět přídavné odvzdušnění. Tak je možné v průběhu nejkratší doby vytvořit požadovaný pracovní tlak. Tak například je možné při spouštěcím počtu otáček v době o hodnotě 0,3 sekund vytvořit tlak o hodnotě 0,3 barů, čímž je dáno okamžité spuštění spalovacího motoru. Současně tak lze dosáhnout s nepatrným pracovním výkonem vyššího stupně účinnosti palivového dopravního čerpadla, přičemž případně k tlumicímu účinku zpětných ventilů 40, 50 je vytvořen plynulý přechod nejprve plynule stoupající charakteristiky do povlovného přechodu k maximálnímu dopravnímu proudění, takže palivové dopravní čerpadlo může vytvářet zmenšený pracovní výkon, který je znázorněn šrafovaným polem 63. Prostřednictvím přizpůsobení dopravovaného množství na potřebné množství prostřednictvím škrticího účinku se zmenšuje diference mezi dopravovaným množstvím a mezi potřebným množstvím.