RU2488014C1

RU2488014C1 - High-pressure fuel pump plunger drive with slider-crank mechanism

Info

Publication number: RU2488014C1
Application number: RU2011148847/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Павлов; Александр Викторович Жаров; Иван Владелинович Костылев; Роман Владимирович Горшков
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-07-20
Also published as: RU2011148847A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed drive is composed of slider-crank mechanism including sliding pusher fitted in guide slots, crankshaft and con-rod bush. Note here that sliding pusher engaged with plunger is translated by con-rod bush fitted in its bore and on crankshaft crank pin. Note here that con-rod bush bore is receive crank pin is made at a distance from crankshaft mirror axis. Application of proposed drive using lowest compact kinematic pairs allows developing higher fuel pressure exceeding 200 MPa. Besides, it allows using spring-free plungers.

EFFECT: higher reliability, longer life.

Description

Изобретение относится к области дизельного двигателестроения, а именно к топливным насосам высокого давления (ТНВД) для аккумуляторных топливных систем.The invention relates to the field of diesel engine building, namely to high pressure fuel pumps (TNVD) for battery fuel systems.

ТНВД для аккумуляторных топливных систем достаточно известны. Различаются они между собой в основном по конструкции привода толкателя, конструкции клапанов низкого и высокого давления и по их компоновке на корпусе ТНВД.Injection pumps for battery fuel systems are well known. They differ among themselves mainly in the design of the drive of the pusher, the design of low and high pressure valves and in their layout on the pump body.

В настоящее время привод плунжеров ТНВД для аккумуляторных топливных систем осуществляется двумя типами приводов. Первый тип привода представляет собой кулачковый механизм в котором кулачек, воздействуют на роликовый толкатель плунжера (патент РФ №2369767 С1, МПК F02M 59/00, МПК F02M 51/04). К недостаткам схемы привода толкателя плунжера кулачком следует отнести то, что при обеспечении необходимого рабочего давления топлива в высшей кинематической паре кулачек - роликовый толкатель возникают критические контактные напряжения. Все это приводит к тому, что при данной схеме невозможна дальнейшая форсировка насоса по величине рабочего давления топлива, а при штатной работе повышается вероятность его отказа, связанная с разрушением деталей кинематической пары кулачек - роликовый толкатель. Второй тип привода представляет эксцентриковый механизм, в котором толкатель плунжера приводится в движение втулкой, на которую воздействует эксцентрик (насос СР 3.3 фирмы «Bosch», выбранный за прототип). В случае применения для привода толкателя плунжера втулки, приводимой в движение от эксцентрика, к основному недостатку следует отнести то, что втулка совершает плоскопараллельное движение, в результате чего присутствует ее скольжение относительно толкателя. Скольжение втулки относительно толкателя приводит к значительным потерям на трение и вызывает повышенный износ, как самой втулки, так и толкателя, при этом не исключается высокая вероятность возникновения натиров и задиров (приводящих впоследствии к катастрофическим износам) их рабочих поверхностей.Currently, the fuel injection pump plunger drive for battery fuel systems is carried out by two types of drives. The first type of drive is a cam mechanism in which the cam act on the roller plunger pusher (RF patent No. 2369767 C1, IPC F02M 59/00, IPC F02M 51/04). The disadvantages of the drive circuit of the plunger pusher cam with the cam should include the fact that while providing the necessary working pressure of the fuel in the higher kinematic pair of cams - the roller pusher, critical contact stresses arise. All this leads to the fact that with this scheme it is not possible to force the pump further in terms of the working pressure of the fuel, and with regular operation, the probability of failure will increase due to the destruction of the parts of the kinematic pair of cams - a roller pusher. The second type of drive is an eccentric mechanism in which the plunger pusher is driven by a sleeve that is driven by an eccentric (CP 3.3 pump from Bosch, selected as the prototype). In the case of using a sleeve driven by an eccentric to drive the plunger plunger, the main disadvantage is that the sleeve performs plane-parallel motion, as a result of which it is sliding relative to the pusher. Sliding the sleeve relative to the pusher leads to significant friction losses and causes increased wear of both the sleeve and the pusher, while the high likelihood of nods and scoring (subsequently leading to catastrophic wear) of their working surfaces is not ruled out.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостатков.The task of the invention is to remedy these shortcomings.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемое устройство привода плунжера топливного насоса высокого давления содержит втулку, плунжер и его привод, представляющий собой кривошипно-ползунный механизм, имеющий, толкатель-ползун, установленный в направляющие пазы, коленчатый вал, втулку-шатун, при этом толкатель-ползун, связанный с плунжером приводится в поступательное движение под действием втулки-шатуна, установленного в его отверстие и на кривошипной шейке коленчатого вала, при этом отверстие во втулке шатуне под кривошипную шейку коленчатого вала выполнено на расстоянии от его оси симметрии.This object is achieved in that the proposed device for driving the plunger of the high pressure fuel pump contains a sleeve, a plunger and its drive, which is a crank-slide mechanism, having a pusher-slider installed in the guide grooves, a crankshaft, a connecting rod-bush, and a pusher -the slider associated with the plunger is brought into linear motion under the action of the connecting rod sleeve installed in its hole and on the crank neck of the crankshaft, while the hole in the connecting rod sleeve under the crank the neck of the crankshaft is made at a distance from its axis of symmetry.

На фиг.1 изображена конструкция устройства привода плунжера топливного насоса высокого давления с кривошипно-ползунным механизмом. Фиг.2 демонстрирует работу устройства привода плунжера топливного насоса высокого давления с кривошипно-ползунным механизмом.Figure 1 shows the design of the drive device of the plunger of the high pressure fuel pump with a crank-slide mechanism. Figure 2 shows the operation of the plunger drive device of the high pressure fuel pump with a crank-slide mechanism.

В корпусе ТНВД 4 смонтирован коленчатый вал 1. На кривошипной шейке коленчатого вала 1 установлена втулка-шатун 2, которая устанавливается в цилиндрическое отверстие толкателя-ползуна 3, находящегося в направляющих пазах. Причем оси симметрии втулки-шатуна 2 и отверстия под его установку в толкателе-ползуне 3 совпадают. Толкатель-ползун 3 связан с плунжером 5 плунжерной пары ТНВД. Плунжерная пара состоит из плунжера 5 и втулки 6.A crankshaft 1 is mounted in the injection pump casing 4. A connecting rod 2 is installed on the crank neck of the crankshaft 1, which is installed in the cylindrical hole of the pusher-slider 3 located in the guide grooves. Moreover, the axis of symmetry of the connecting rod sleeve 2 and the holes for its installation in the pusher-slider 3 are the same. The pusher-slider 3 is connected with the plunger 5 of the plunger pair of the injection pump. The plunger pair consists of a plunger 5 and a sleeve 6.

Расстояние между осями коренной и кривошипной шейкой коленчатого вала равно R. Отверстие в втулке-шатуне 2 под кривошипную шейку коленчатого вала 1 выполнено на расстоянии L от его горизонтальной оси симметрии.The distance between the axes of the main and crank neck of the crankshaft is equal to R. The hole in the connecting rod sleeve 2 under the crank neck of the crankshaft 1 is made at a distance L from its horizontal axis of symmetry.

Устройство привода плунжера топливного насоса высокого давления с кривошипно-ползунным механизмом работает следующим образом.The drive device of the plunger of the high pressure fuel pump with a crank-slide mechanism works as follows.

Получающий вращение от двигателя (не показан) коленчатый вал 1 воздействует своей кривошипной шейкой на втулку-шатун 2, а через нее на толкатель-ползун 3, находящейся в направляющих пазах. При повороте коленчатого вала от первоначального положения на угол α=0…180° втулка-шатун совершает плоскопараллельное движение - поворачивается от первоначального положения на угол β и смещает свою горизонтальную ось симметрии вниз на расстояние S. Так как горизонтальная ось симметрии втулки-шатуна 2 совпадает с осью толкателя-ползуна 3, то последний также перемещается в направляющих пазах на расстояние S. Плунжер 5, связанный с толкателем-ползуном 3 под его действием движется вниз на расстояние S. При движении плунжера 5 вниз осуществляется заполнение надплунжерной полости топливом.Receiving rotation from an engine (not shown), the crankshaft 1 acts with its crank neck on the connecting rod sleeve 2, and through it on the pusher-slider 3 located in the guide grooves. When the crankshaft is rotated from its initial position by an angle α = 0 ... 180 °, the connecting rod sleeve performs plane-parallel motion - it rotates from the initial position by an angle β and shifts its horizontal axis of symmetry downward by S. Since the horizontal axis of symmetry of the connecting rod 2 is the same with the axis of the pusher-slider 3, the latter also moves in the guide grooves to the distance S. The plunger 5, connected with the pusher-slider 3 under its action moves down to the distance S. When the plunger 5 moves down, filling the supraplunger cavity with fuel.

При повороте коленчатого вала 1 на угол α=180…360° под действием втулки-шатуна 2 толкатель-ползун 3 и плунжер 5, связанный с ним, движется вверх. При этом плунжер 5 осуществляет сжатие топлива в полости втулки 6 и подачу его в топливный аккумулятор (не показан).When the crankshaft 1 is rotated through an angle α = 180 ... 360 ° under the action of the connecting rod sleeve 2, the pusher-slider 3 and the plunger 5 associated with it moves up. In this case, the plunger 5 compresses the fuel in the cavity of the sleeve 6 and delivers it to the fuel accumulator (not shown).

При начале очередного движения вниз толкателя-ползуна рабочий цикл повторяется вплоть до принудительной остановки двигателя.At the beginning of the next downward movement of the slider pusher, the duty cycle is repeated until the engine is forcibly stopped.

Использование предлагаемой конструкции привода плунжеров ТНВД благодаря применению низших кинематических пар компактных размеров позволит развивать более высокие рабочие давления топлива (выше 200 МПа). Применение предлагаемой конструкции также позволит применять плунжерную пару без пружин, что позволит упростить конструкцию ТНВД и повысить его надежность.Using the proposed design of the drive plunger injection pump due to the use of lower kinematic pairs of compact sizes will allow you to develop higher working pressure of the fuel (above 200 MPa). The application of the proposed design will also allow the use of a plunger pair without springs, which will simplify the design of the injection pump and increase its reliability.

Claims

A device for driving a plunger of a high pressure fuel pump, comprising a sleeve, a plunger and its drive, characterized in that the drive uses a crank-slide mechanism comprising a slider pusher installed in the guide grooves, a crankshaft, a connecting rod bushing, and a pusher -the slider associated with the plunger is driven into motion under the action of the connecting rod sleeve installed in its hole and on the crank neck of the crankshaft, while the hole in the connecting rod sleeve under the crank neck This shaft is made at a distance from its axis of symmetry.