Патент на изобретение №2347100

(54) НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить износостойкость трущихся поверхностей в зоне контакта между кольцом и, по меньшей мере, одним, по меньшей мере, опосредованно взаимодействующим с ним плунжером. Насос высокого давления для устройства впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания содержит приводимый во вращение приводной вал с выполненным эксцентрично относительно оси его вращения участком, на котором с возможностью вращения установлено кольцо, и, по меньшей мере, один насосный элемент, имеющий приводимый, по меньшей мере, опосредованно приводным валом через кольцо в возвратно-поступательное движение плунжер, который, по меньшей мере, опосредованно упирается в кольцо. Кольцо, по меньшей мере, на своей обращенной от эксцентрического участка приводного вала наружной поверхности, по меньшей мере, на том ее участке, на котором, по меньшей мере один плунжер, по меньшей мере, опосредованно упирается в это кольцо, снабжено покрытием из антифрикционного лака. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к насосу высокого давления для устройства впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Подобный насос высокого давления известен из DE 19844272 А1. Такой насос высокого давления содержит приводимый во вращение приводной вал с выполненным эксцентрично относительно оси его вращения участком. На этом эксцентрическом участке приводного вала с возможностью вращения установлено многогранное кольцо. Насос высокого давления содержит также по меньшей мере один насосный элемент, имеющий приводимый по меньшей мере опосредованно приводным валом через многогранное кольцо в возвратно-поступательное движение плунжер. Кольцо имеет на своей наружной боковой поверхности лыски, количество которых соответствует количеству насосных элементов и в которые по меньшей мере опосредованно, например, через толкатели упираются плунжеры. При работе насоса высокого давления кольцо и плунжер или толкатель подвергаются высоким нагрузкам, прежде всего воздействию высокого удельного давления на поверхности их взаимного контакта. Помимо этого кольцо и плунжеры или толкатели могут совершать друг относительно друга движение скольжения. Смазывание зоны контакта между кольцом и плунжерами или толкателями обеспечивает находящееся внутри корпуса насоса высокого давления топливо. Однако смазывания этой зоны контакта топливом прежде всего при высоких его температурах оказывается уже недостаточно, и поэтому кольцо и/или плунжеры либо толкатели начинают подвергаться интенсивному износу, который в конечном итоге может привести к выходу всего насоса высокого давления из строя.

Преимущества изобретения

Преимущество предлагаемого в изобретении насоса высокого давления с отличительными признаками п.1 формулы изобретения по сравнению с известным из уровня техники насосом состоит в том, что наличие у кольца покрытия из антифрикционного лака обеспечивает достаточно высокую износостойкость трущихся поверхностей в зоне контакта между кольцом и по меньшей мере одним по меньшей мере опосредованно взаимодействующим с ним плунжером.

Предпочтительные варианты выполнения предлагаемого в изобретении насоса высокого давления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения. Наиболее высокую износостойкость трущихся поверхностей в указанной выше зоне контакта позволяет обеспечить предлагаемое в п.3 формулы изобретения сочетание карбонитрированного поверхностного слоя и нанесенного на него покрытия из антифрикционного лака. В первое время эксплуатации насоса высокого давления покрытие из антифрикционного лака способствует при этом приработке трущихся поверхностей, обеспечивающей взаимное согласование поверхностных микрорельефов контактирующих между собой поверхности кольца, с одной стороны, и поверхности по меньшей мере опосредованно взаимодействующего с ним плунжера, с другой стороны. Помимо этого под действием возникающего при работе насоса высокого давления прижимного усилия между кольцом и по меньшей мере опосредованно взаимодействующим с ним плунжером компоненты антифрикционного лака вдавливаются в крупнопористую оболочку, т.е. в наружную часть карбонитрированного поверхностного слоя кольца. При этом из компонентов антифрикционного лака образуются своего рода резервуары со смазкой, из которых при перегреве насоса высокого давления при высоких температурах топлива непрерывно высвобождаются частички твердой смазки, которые исключают вероятность недостаточного смазывания трущихся поверхностей.

Чертежи

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 – устройство впрыскивания топлива в ДВС с насосом высокого давления и

на фиг.2 – насос высокого давления в поперечном разрезе плоскостью II-II по фиг.1.

Описание варианта осуществления изобретения

На фиг.1 и 2 показан насос высокого давления для устройства впрыскивания топлива в ДВС. Насос высокого давления имеет корпус 10, который выполнен составным из нескольких частей или корпусных деталей и в котором расположен приводной вал 12. Приводной вал 12 с возможностью вращения смонтирован в корпусе 10 на двух разнесенных в направлении оси 13 своего вращения опорах 14 и 16. Опоры 14, 16 могут располагаться в различных деталях корпуса 10.

На своем расположенном между обоими опорами 14, 16 участке приводной вал 12 имеет выполненный эксцентрично относительно оси 13 его вращения участок 26, на котором на опоре 30 с возможностью вращения смонтирован передаточный элемент 28 в виде многогранного кольца. Насос высокого давления имеет по меньшей мере один, а предпочтительно несколько расположенных в корпусе 10 насосных элементов 32, каждый из которых имеет плунжер 34, приводимый многогранным кольцом 28 в возвратно-поступательное движение в по меньшей мере приблизительно радиальном направлении относительно оси 13 вращения приводного вала 12. Плунжер 34 направленно перемещается по плотной посадке в цилиндрическом отверстии 36 корпуса 10 или во вставленной в него втулке и своим обращенным от передаточного элемента 28 торцом ограничивает в цилиндрическом отверстии 36 надплунжерное пространство 38. Надплунжерное пространство 38 через топливоподводящий канал 40 в корпусе 10 сообщается с устройством подачи топлива, например с топливоподкачивающим насосом. На входе топливоподводящего канала 40 в надплунжерное пространство 38 установлен открывающийся внутрь него впускной клапан 42 с подпружиненным клапанным элементом 43. Помимо этого надплунжерное пространство 38 через проходящий в корпусе 10 топливовыпускной канал 44 сообщается с выпускным топливопроводом, который соединен, например, с топливным аккумулятором. На выходе топливовыпускного канала 44 из надплунжерного пространства 38 установлен открывающийся в направлении от него выпускной клапан 46, который также имеет подпружиненный клапанный элемент 47.

Плунжер 34 своим основанием 50 непосредственно или через толкатель 52 удерживается в постоянном контакте предварительно сжатой пружиной 48 с многогранным кольцом 28. При вращении приводного вала 12 многогранное кольцо 28 не вращается вместе с ним, а совершает из-за наличия у приводного вала эксцентрического участка 26 движение в перпендикулярном оси 13 вращения приводного вала 12 направлении, приводя тем самым плунжер 34 в возвратно-поступательное движение. Многогранное кольцо 28 имеет на своей наружной боковой поверхности по одной из расчета на каждый насосный элемент 32 лыске 29, в которую упирается основание 50 плунжера или толкатель 52. При совершении плунжером 34 хода всасывания, на котором плунжер перемещается радиально внутрь, надплунжерное пространство 38 через топливоподводящий канал 40 при открытом впускном клапане 42 и закрытом выпускном клапане 46 наполняется топливом. При совершении плунжером 34 хода нагнетания, на котором плунжер перемещается радиально наружу, топливо через открытый выпускной клапан 46 под высоким давлением нагнетается плунжером 34 по топливовыпускному каналу 44 при закрытом впускном клапане 42 в топливный аккумулятор 110.

Многогранное кольцо 28 в месте расположения его опоры 30 опирается на эксцентрический участок 26 вала непосредственно, т.е. без вкладыша, или через вкладыш. На своей обращенной к эксцентрическому участку 26 вала внутренней поверхности многогранное кольцо 28 может иметь покрытие 54 из антифрикционного лака. Альтернативно этому или в дополнение к этому такое же покрытие 54 из антифрикционного лака может иметь и эксцентрический участок 26 вала на своей обращенной к многогранному кольцу 28 наружной поверхности. Толщина покрытия 54 составляет примерно от 10 до 50 мкм, предпочтительно примерно от 15 до 30 мкм. Антифрикционный лак, образующий покрытие 54, обладает необходимыми для его использования в месте расположения опоры 30 свойствами касательно коэффициента трения, а также износо- и термостойкости. Наличие покрытия 54 даже при смазывании опоры 30 только находящимся внутри корпуса 10 топливом обеспечивает малое трение в опоре 30 и достаточно высокую ее износостойкость. Благодаря малой толщине покрытия 54 и обусловленной этим малой величине его возможного внутреннего диаметра многогранное кольцо 28 можно при заданных наружных размерах его поперечного сечения выполнять со сравнительно большой толщиной стенки.

Многогранное кольцо 28 на своей обращенной от эксцентрического участка 26 вала наружной поверхности по меньшей мере в зоне лысок 29 также снабжено покрытием 56 из антифрикционного лака. Покрытие 56 из антифрикционного лака можно также предусмотреть на всей наружной поверхности многогранного кольца 28. Толщина покрытия 56 из антифрикционного лака составляет примерно от 10 до 50 мкм, предпочтительно примерно от 15 до 30 мкм. Образующий покрытие 56 антифрикционный лак наносят на многогранное кольцо 28 в жидком или порошкообразном виде и затем отверждают при повышенной температуре. Антифрикционный лак по меньшей мере в основном представляет собой при этом лак с внедренными в него частичками твердой смазки.

Помимо этого многогранное кольцо 28 предпочтительно по меньшей мере в зоне лысок 29 имеет карбонитрированный поверхностный слой 58. Такой карбонитрированный поверхностный слой 58 может быть предусмотрен и по всей поверхности многогранного кольца 28. Этот поверхностный слой 58 получают помещением многогранного кольца 28 в соляную ванну. Толщина карбонитрированного поверхностного слоя 58 составляет примерно от 5 до 20 мкм, предпочтительно примерно 10 мкм. Поверхностный слой 58 имеет при этом наружную часть с порами и внутреннюю не имеющую пор часть толщиной не менее 5 мкм.

Многогранное кольцо 28 изготовлено из стали, предпочтительно из сплава 16MnCrS5. Многогранное кольцо 28 подвергают улучшению, после чего помещают в соляную ванну, в которой образуется карбонитрированный поверхностный слой 58, и в заключение на этот поверхностный слой 58 наносят покрытие 56 из антифрикционного лака, которое затем отверждают.

В первое время эксплуатации насоса высокого давления покрытие 56 из антифрикционного лака способствует приработке трущихся поверхностей, обеспечивающей возможность взаимного согласования поверхностных микрорельефов контактирующих между собой поверхности лысок 20 многогранного кольца 28, с одной стороны, и поверхности основания 50 плунжера соответственно поверхности толкателя 52, с другой стороны. Помимо этого под действием возникающего при работе насоса высокого давления прижимного усилия между многогранным кольцом 28 и основанием 50 плунжера, соответственно толкателем 52 компоненты антифрикционного лака вдавливаются в крупнопористую оболочку, т.е. в наружную часть карбонитрированного поверхностного слоя 58 многогранного кольца 28. При этом из компонентов антифрикционного лака образуются своего рода резервуары со смазкой, из которых при перегреве насоса высокого давления при высоких температурах топлива непрерывно высвобождаются частички твердой смазки, которые исключают вероятность недостаточного смазывания трущихся между собой поверхностей многогранного кольца 28 и основания 50 плунжера соответственно толкателя 52.

Формула изобретения

1. Насос высокого давления для устройства впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащий приводимый во вращение приводной вал (12) с выполненным эксцентрично относительно оси (13) его вращения участком (26), на котором с возможностью вращения установлено кольцо (28), и по меньшей мере один насосный элемент (32), имеющий приводимый по меньшей мере опосредованно приводным валом (12) через кольцо (28) в возвратно-поступательное движение плунжер (34), который по меньшей мере опосредованно упирается в кольцо (28), отличающийся тем, что кольцо (28) по меньшей мере на своей обращенной от эксцентрического участка (26) приводного вала наружной поверхности по меньшей мере на том ее участке (29), на котором по меньшей мере один плунжер (34) по меньшей мере опосредованно упирается в это кольцо (28), снабжено покрытием (56) из антифрикционного лака.

2. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что кольцо (28) имеет на своей наружной боковой поверхности по меньшей мере одну лыску (29), в которую по меньшей мере опосредованно упирается плунжер (34) и которая снабжена покрытием (56) из антифрикционного лака.

3. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что кольцо (28) по меньшей мере на том своем участке, на котором на него нанесено покрытие (56) из антифрикционного лака, имеет карбонитрированный поверхностный слой (58), поверх которого нанесено покрытие (56) из антифрикционного лака.

4. Насос высокого давления по п.3, отличающийся тем, что толщина карбонитрированного поверхностного слоя (58) составляет примерно от 5 до 20 мкм, предпочтительно примерно 10 мкм.

5. Насос высокого давления по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что толщина покрытия (56) из антифрикционного лака составляет примерно от 10 до 50 мкм, предпочтительно примерно от 15 до 30 мкм.

6. Насос высокого давления по п.1, отличающийся тем, что кольцо (28) изготовлено из сплава 16MnCrS5.

РИСУНКИ