SU1671939A1

SU1671939A1 - Diesel high-pressure fuel pump

Info

Publication number: SU1671939A1
Application number: SU894674115A
Authority: SU
Inventors: Ростислав Викторович Казачков; Игорь Витальевич Севрук; Анатолий Федорович Шеховцов
Original assignee: Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1991-08-23

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению, а именно к топливовпрыскивающей аппаратуре четырехтактных двигателей внутреннего сгорани , и позвол ет повысить эффективность впрыска топлива путем повышени скорости движени плунжера насоса. Дл повышени скорости плунжера увеличивают частоту вращени кулачка (К) 9 насоса кратно относительно частоты вращени коленчатого вала (КВ) дизел с организацией холостых ходов плунжера (П) 5. Дл этого П снабжают приводом вращательного движени с частотой 1 : 2 относительно КВ дизел . На его боковой поверхности выполн ют пр моугольный паз (ПП) 16, посто нно сообщенный с рабочим объемом 10. Во втулке 3 выполн ют дополнительное наполнительное отверстие (ДНО) 20, причем ПП расположен таким образом, что он периодически может сообщатьс с ДНО на всем прот жении хода П от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Необходима периодичность обеспечиваетс следующим соотношением параметров насоса: Α_п = β_Д + β_кп/U + K, где Α_п - центральный угол, ограничивающий ширину ППThe invention relates to mechanical engineering, in particular to fuel injection equipment of four-stroke internal combustion engines, and it allows to increase the fuel injection efficiency by increasing the speed of the pump plunger. To increase the plunger speed, the cam rotation frequency (K) 9 of the pump is multiplied relative to the crankshaft rotation frequency (CW) of the diesel engine with the idling of the plunger (C) 5. For this C supply 1: 2 rotary motion relative to the CW diesel engine. On its side surface, a rectangular groove (PP) 16 is continuously in communication with the displacement 10. In the sleeve 3, an additional filling opening (BOT) 20 is made, and the PP is arranged in such a way that it can periodically communicate with the BOT over the stroke P from the bottom dead center to the top dead center. The required periodicity is ensured by the following ratio of pump parameters: Α _n = β _D + β _kp / U + K, where Α _n is the central angle bounding the width of the PP

β_Д - центральный угол, ограничивающий диаметр ДНОβ _D - the central angle bounding the diameter of the DNO

β_кп - центральный угол, ограничивающий участок профил 12 пр мого хода Kβ _кп - the central angle bounding the section of the profile 12 of the forward stroke K

U - отношение передаточного числа (K₁) между K и коленчатым валом дизел к передаточному числу (K₂) между коленчатым валом дизел и приводом вращательного движени ПU is the ratio of the gear ratio (K ₁ ) between K and the diesel crankshaft to the gear ratio (K ₂ ) between the diesel crankshaft and the rotary drive P

K - коэффициент, равный ϕ (K₁ - 1). 5 ил.K is a coefficient equal to ϕ (K ₁ - 1). 5 il.

Description

Изобретение относитс к машиностроению , в частности к двигателестроению, а именно к топливовпрыскивающей аппаратуре четырехтактных двигателей внутреннего сгорани , и может быть использовано в топливных насосах высокого давлени дл дизелей.The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, namely to fuel injection equipment of four-stroke internal combustion engines, and can be used in high-pressure fuel pumps for diesel engines.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности впрыска топлива путем повышени скорости движени плунжера насоса.The aim of the invention is to increase the fuel injection efficiency by increasing the speed of the pump plunger.

На фиг. 1 изображен насос, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - развертка паза плунжера; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 4-диаграмма работы топливного насоса при ка 1; на фиг. 5 - диаграмма работы топливного насоса при ка 2.FIG. 1 shows a pump, general view, longitudinal section; in fig. 2 - scan of the plunger groove; in fig. 3 is a section A-A in FIG. 1; in fig. 4-diagram of the fuel pump operation when ka 1; in fig. 5 is a diagram of the operation of the fuel pump when ka 2.

Топливный насос состоит из корпуса 1 с полостью 2 низкого давлени . В корпусе 1 размещена нагнетательна секци , состо ща из втулки 3 с наполнительным отверстием 4, расположенного во втулке 3 с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещени плунжера 5 с осевым 6 и радиальным 7 каналами, толкател 8 и кулачка 9. Плунжер 5 образует с втулкой 3 переменный рабочий объем 10, сообщенный нагнетательным каналом 11 с форсункой (.не показано), а его осевой 6 и радиальный 7 каналы сообщены между собой с рабочим объемом 10. Кулачок 9 св зан с коленчатым валом дизел приводом (не показано) и имеет участок 12 профил пр мого хода, ограниченный центральным углом (/3 кп). Толкатель 8 имеет опорный ролик 13 и возвратную пружину 14. Плунжер 5 в зоне радиального канала 7 имеет втулку дозатора 15, а также на наружной поверхности пр моугольный паз 16, сообщенный посто нно каналом 17 с осевым каналом 6. Насос снабжен дополнительным приводом вращательного движени плунжера 5, выполненным в виде шестерен 18 и 19, св занных с коленчатым валом дизел (не показан) и обеспечивающих передаточное соотношение 1:2, причем во втулке выполнено дополнительное отверстие 20, разнесенное с основным 4 лс оси втулки и имеющее диаметр , ограниченный центральным углом (), а ширина пр мого угольного паза 16 ограничена центральным углом ( ап), величина которого определ етс из выражени Јкп/1) + К,The fuel pump consists of a housing 1 with a low pressure cavity 2. The housing 1 contains an injection section consisting of a sleeve 3 with a filling hole 4 located in the sleeve 3 with the possibility of reciprocating and rotational movement of the plunger 5 with the axial 6 and 7 radial channels, the pusher 8 and the cam 9. Plunger 5 forms with the sleeve 3 variable displacement 10, communicated by the injection channel 11 with a nozzle (. Not shown), and its axial 6 and radial 7 channels communicate with each other with a displacement of 10. Cam 9 is connected to a diesel engine with a drive (not shown) and has a section 12 pro straight run bounded by center angle (/ 3 kp). The pusher 8 has a support roller 13 and a return spring 14. The plunger 5 in the zone of the radial channel 7 has a metering sleeve 15, as well as a rectangular groove 16 on the outer surface, which is permanently connected to the channel 17 with the axial channel 6. The pump is equipped with an additional drive of the plunger rotational movement 5, made in the form of gears 18 and 19, associated with the diesel crankshaft (not shown) and providing a gear ratio of 1: 2, with an additional hole 20 made in the sleeve, spaced from the main 4 hp of the axis of the sleeve and having a diameter a central angle (), and the width of the straight coal groove 16 is limited to a central angle (an), the value of which is determined from the expression kf / 1) + K,

где U - отношение передаточного числа (KI) между кулачком и коленчатым валом дизел к передаточному числу (кз) между коленчатым валом дизел и приводом вращательного движени плунжера 5;where U is the ratio of the gear ratio (KI) between the cam and the crankshaft of the diesel engine to the gear ratio (kz) between the crankshaft of the diesel engine and the drive of the rotary motion of the plunger 5;

К - коэффициент, равный (кН).K - coefficient equal to (kN).

Высота пр моугольного паза 16 равна сумме хода плунжера 5 (Sn) и диаметра дополнительного наполнительного отверсти 20. Торцовые стенки п ча 16 перпендикул рны оси плунжера 5, а боковые - параллельны . Высота и ширина пр моугольного паза 16 плунжера 5, диаметр дополнительного наполнительного отверсти 20 и частота вращени плунжера 5 подобраны так, чтоThe height of the rectangular groove 16 is equal to the sum of the stroke of the plunger 5 (Sn) and the diameter of the additional filling hole 20. The end walls of the pc 16 are perpendicular to the axis of the plunger 5, and the side walls are parallel. The height and width of the rectangular groove 16 of the plunger 5, the diameter of the additional filling hole 20 and the frequency of rotation of the plunger 5 are chosen so that

пр моугольный паз 16 периодически сообщаетс с дополнительным отверстием 20 на всей длине нагнетательного хода плунжера 5, т.е. паз 16 плунжера 5 расположен так, что при положении последнего в нижней мертвой точке (НМТ), верхн торцова крышка паза 16 находитс у верхней кромки дополнительного отверсти 20, при этом бокова стенка паза 16 периодически находитс у боковой кромки дополнительного отверсти The rectangular groove 16 is periodically connected with an additional hole 20 along the entire length of the injection stroke of the plunger 5, i.e. the groove 16 of the plunger 5 is positioned so that when the latter is at the bottom dead center (BDC), the upper end cover of the groove 16 is located at the upper edge of the additional hole 20, while the side wall of the groove 16 is periodically located at the side edge of the additional hole

20 в момент, когда участок 12 профил пр мого хода кулачка 9 начинает набегать на ролик 13 толкател 8.20 at the moment when the section 12 of the forward stroke profile of the cam 9 begins to build on the roller 13 of the pusher 8.

Топливный насос работает следующим образом.The fuel pump operates as follows.

В конце такта сжати плунжера 5, вращающийс шестерн ми 18 и 19с частотой, в два раза меньшей частоты вращени коленчатого вала двигател , под воздействием участка профил 12 пр мого хода кулачкаAt the end of the compression stroke of the plunger 5, rotating gears 18 and 19 with a frequency that is two times lower than the frequency of rotation of the engine crankshaft, under the influence of the profile section 12 of the forward stroke of the cam

9, ролика 13 и толкател 8 начинает двигатьс от НМТ к ВМТ. Дополнительное отверстие 20 втулкиЗ в это врем перекрыто плунжером 5. При движении плунжера 5 от НМТ к ВМТ он вначале перекрывает наполнительное отверстие 4 втулки 3, а затем обеспечивает впрыскивание топлива под давлением, величина которого зависит от скорости его возвратно-поступательного перемещени , котора зависит как от профил пр мого хода кулачка 9, так и от частоты вращени последнего по сравнению с частотой вращени коленчатого вала двигател .9, the roller 13 and the pusher 8 begins to move from BDC to TDC. The additional bore 20 of the bushing C at this time is blocked by the plunger 5. When the plunger 5 moves from BDC to TDC, it first closes the filling bore 4 of the bushing 3 and then injects fuel under pressure, the value of which depends on the speed from the forward stroke profile of the cam 9, and from the rotational speed of the latter, as compared to the engine rotational speed.

При частоте вращени кулачка 9 (Пк),With the frequency of rotation of the cam 9 (PC),

равной частоте вращени коленчатого вала (п), через 360° угла поворота коленчатого вала ( в конце такта выпуска) повтор етс движение плунжера 5 -от НМТ к ВМТ, но впрыска топлива в цилиндр двигател неequal to the frequency of rotation of the crankshaft (p), through 360 ° of the angle of rotation of the crankshaft (at the end of the exhaust stroke), the movement of the plunger 5 - from BDC to TDC, but the fuel injection into the engine cylinder does not

происходит потому, что с момента начала движени плунжера 5 от НМТ к ВМТ дополнительное отверстие 20 посто нно на прот жении всего хода плунжера 5 сообщаетс С рабочим объемом 10 через пр моугольныйThis happens because from the moment the plunger 5 starts to move from NMT to TDC, an additional hole 20 is permanently connected throughout the entire stroke of plunger 5 With a working volume of 10 through a rectangular

паз 16, канал 17 и осевой канал 6. Впрыска не происходит, так как топливо из рабочего объема 10 перетекает в полость низкого давлени , т.е. за полный рабочий цикл в цилиндре двигател плунжер 5 топливногоthe groove 16, the channel 17 and the axial channel 6. The injection does not occur as the fuel from the displacement volume 10 flows into the low-pressure cavity, i.e. for a full working cycle in the cylinder of the engine plunger 5 fuel

насоса совершает два рабочих хода, один из которых вл етс холостым ходом.the pump makes two working strokes, one of which is idling.

При частоте вращени кулачка пк, в два раза превышающей частоту вращени вала п, через 180° угла поворота коленчатого вала (в конце такта горени -расширени ) повтор етс движение плунжера от НМТ к ВМТ, но впрыска топлива в цилиндр двигател не происходит потому, что с момента начала движени плунжера 5 от НМТ к ВМТ дополнительное отверстие 20 посто нно на прот жении всего хода плунжера 5 сообщаетс с рабочим объемом 10 через пр моугольный паз 16, канал 17 и осевой канал 6. Впрыска не происходит, так как топливо из рабочего обьема 10 перетекает в полость 6 низкого давлени , т.е. за полный рабочий цикл цилиндра двигател (два оборота коленчатого вала) плунжер 5 топливного насоса совершает четыре рабочих хода, три из которых вл ютс холостыми ходами, когда топливо из рабочего объема перетекает в полость низкого давлени ,When the cam cam rotation frequency is twice as high as the shaft rotation frequency n, the plunger moves from BDC to TDC, 180 ° through the angle of rotation of the crankshaft (at the end of the expansion-burning stroke), but the fuel injection into the engine cylinder does not occur because since the start of the movement of the plunger 5 from the BDC to the TDC, an additional hole 20 is constantly connected throughout the entire stroke of the plunger 5 to the working volume 10 via a rectangular groove 16, channel 17 and axial channel 6. There is no injection as the fuel from the working volume 10 flows into the floor low pressure nce 6, i.e. for the full working cycle of the engine cylinder (two revolutions of the crankshaft) the plunger 5 of the fuel pump makes four working strokes, three of which are idle strokes when the fuel from the displacement volume flows into the low-pressure cavity,

Такое соотношение выполн етс благодар ширине пр моугольного паза 16, величина которой определ етс из выражени This relationship is satisfied by the width of the rectangular groove 16, the value of which is determined from the expression

On /Зд +/3кп/и +КOn / Rear + / 3kp / and + K

где - центральный угол, ограничивающий диаметр дополнительного отверсти 16 втулки 3;where - the central angle limiting the diameter of the additional hole 16 of the sleeve 3;

Р кп - центральный угол, ограничивающий участок 12 профил пр мого хода кулачка 9;Pcn is the central angle bounding section 12 of the forward stroke profile of cam 9;

U - отношение передаточного числа (KI) между кулачком и коленчатым валом дизел к передаточному числу (ка) между коленчатым валом дизел и приводом вращательного движени плунжера;U is the ratio of the gear ratio (KI) between the cam and the diesel crankshaft to the gear ratio (ka) between the diesel crankshaft and the plunger rotational drive;

К - коэффициент, равный лг(к1-1).K - coefficient equal to lg (k1-1).

Такое выполнение насоса, обеспечивающее повышение частоты вращени кулачка плунжера, приводит к резкому увеличению скорости плунжера и тем самым к повышению давлени впрыска топлива, а вместе сSuch an embodiment of the pump, which provides an increase in the cam rotation frequency of the plunger, leads to a sharp increase in the plunger speed and, consequently, to an increase in the fuel injection pressure, and together with

этим и к повышению эффективности работы дпигателл в целом.this and to improve the overall performance of the team.

Claims

Invention Formula High Pressure Fuel Pump

for a diesel engine, containing an injection section, having a sleeve with a filling hole, located in the sleeve with the possibility of reciprocating movement and the formation of variable

a high pressure working volume plunger with axial and radial channels that are in communication with each other and with a working volume, a pusher and a cam connected to the diesel engine crankshaft and having a forward running profile section, which also efficiency by increasing the speed of the plunger movement, it is equipped with a rotary movement drive of the plunger connected to the diesel crankshaft with a transmission ratio of 1: 2, an additional filling hole is made in the sleeve, spaced from the main axis v On the outer surface of the plunger, a rectangular longitudinal groove is made, communicating permanently with the axial channel of the plunger and with the possibility of periodically communicating with the additional bore of the sleeve along the entire length of the injection stroke of the plunger, which is limited by the central angle an, the value of which from the expression

+ K

where rd is the central angle limiting the diameter of the additional hole in the sleeve;

/ 3Пк - central angle limiting the section of the forward cam profile;

U is the ratio of the gear ratio (KI) between the cam and the crankshaft of the diesel engine to the gear ratio (k2) between the crankshaft of the diesel engine;

K l (kg1) - coefficient.

&

20

Aa

go

0 (

/ 7 -77

Fig.i

n

Mr

Fig.Z

eight

H

Mr