L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
БЛОЧНЫЙ МНОГОСЕКЦИОННЫЙ ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
| Название | БЛОЧНЫЙ МНОГОСЕКЦИОННЫЙ ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Балабин Валентин Николаевич, Калугин Сергей Павлович |
| Вид объекта патентного права | Изобретение |
| Регистрационный номер | 2724560 |
| Дата регистрации | 23.06.2020 |
| Правообладатель | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) |
| Область применения (класс МПК) | F02D 1/00, F02M 59/02 |
| Медаль имени А.Нобеля |  |
Описание изобретения
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом изобретения является повышение надежности 2- и 4-тактных многоцилиндровых поршневых двигателей внутреннего сгорания с числом цилиндров m, где m≥2, и таким же числом одинаковых плунжерных пар при условии возникновения отказа некоторых из этих плунжерных пар, а также для снижения активного хода плунжера при той же цикловой подаче. Предложен блочный многосекционный топливный насос высокого давления для поршневого многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с числом цилиндров m, где m≥2, и таким же числом одинаковых плунжеров, каждый из которых предназначен для выполнения функции вытеснителя и золотника с фазой 
где τ - тактность двигателя; n - номер плунжера, причем плунжеры выполнены с возможностью работы последовательно попарно в сочетаниях n-й с n+1-м, где n - номер плунжера, n=1…m-1, а m-й - с 1-м, и образуют кольцевую структуру, при этом функции золотника и вытеснителя разделены между плунжерами в каждом сочетании, но совмещены в каждом плунжере, работающем в разных сочетаниях. Плунжеры насоса объединены в k независимых кольцевых структур, с 
плунжеров в отдельной кольцевой структуре и одинаковой последовательностью соединения каналов во всех кольцевых структурах, при которой каждый канал высокого давления соединяет надплунжерное пространство данной гильзы с отсечным отверстием гильзы плунжера, работающего с большей фазой, а число плунжеров в кольцевой структуре и число кольцевых структур в насосе определено из разложения числа цилиндров двигателя m на простые множители. 5 ил.
«Область техники, к которой относится изобретение».
Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно транспортному многоцилиндровому. Целесообразно применение в топливной аппаратуре высокого давления дизелей, работающих длительное время на переходных режимах.
«Уровень техники»
Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является «Способ организации работы топливного насоса высокого давления и блочный многосекционный топливный насос высокого давления для его реализации» по Патенту России №2695162 от 22.07.19.
«Раскрытие изобретения»
Техническим результатом изобретения является повышение надежности многоцилиндровых 2- и 4-тактных поршневых многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания с числом цилиндров m, где m≥2, и таким же числом одинаковых плунжерных пар при условии возникновения отказа некоторых из этих плунжерных пар, а также для снижения активного хода плунжера при той же цикловой подачи.
Для достижения технического результата предложен блочный многосекционный топливный насос высокого давления для поршневого многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с числом цилиндров m, где m≥2, и таким же числом одинаковых плунжеров, каждый из которых предназначен для выполнения функции вытеснителя и золотника с фазой 
где τ - тактность двигателя; n - номер плунжера, причем плунжеры выполнены с возможностью работы последовательно попарно в сочетаниях n-ый с n+1-ым, где n - номер плунжера, n=1…m-1, а m-й - с 1-м, и образуют кольцевую структуру, при этом функции золотника и вытеснителя разделены между плунжерами в каждом сочетании, но совмещены в каждом плунжере, работающем в разных сочетаниях, при этом плунжеры насоса объединены в к независимых кольцевых структур, с 
плунжеров в отдельной кольцевой структуре и одинаковой последовательностью соединения каналов во всех кольцевых структурах, при которой каждый канал высокого давления соединяет надплунжерное пространство данной гильзы с отсечным отверстием гильзы плунжера, работающего с большей фазой, а число плунжеров в кольцевой структуре и число кольцевых структур в насосе определено из разложения числа цилиндров двигателя m на простые множители.
«Краткое описание чертежей»
На Фиг. 1 для наглядности показана схема плунжерной пары. Здесь 1 отсечной штуцер втулки; 2 - нагнетательный штуцер.
На Фиг. 2 представлена схема образования кольцевой структуры из двух плунжерных пар.
На Фиг. 3 представлена схема образования кольцевой структуры из трех плунжерных пар.
На Фиг. 4 показаны возможные комбинации кольцевых структур для 6-цилиндрового двигателя.
На Фиг. 5 показаны возможные комбинации кольцевых структур для 8-цилиндрового двигателя.
«Осуществление изобретения»
Применительно к Фиг. 2 плунжерная пара 3 соединена с плунжерной парой 4 двумя трубопроводами высокого давления. При этом отсечные штуцеры втулок 1 соединены с соответствующими нагнетательными штуцерами 2. Линии высокого давления связаны с форсунками 5 соответствующих цилиндров.
Применительно к Фиг. 3 параметр z - количество плунжерных пар в кольцевой структуре.
Тогда: τ - тактность двигателя; n - номер плунжерной пары; m - число цилиндров двигателя; z - число плунжерных пар в кольцевой структуре ТНВД, к - число кольцевых структур.
Значение «m» раскладывается на простые множители с условием выбора минимального «z». К дополнительным условиям можно отнести симметрию двигателя, конструкцию ТНВД и др. Например, желательно, чтобы значение «z» давало центральную симметрию (чтобы «z» не было простым числом), z=6 лучше, чем z=7.
Если число цилиндров «т» простое число, то будет одна кольцевая структура (к=1) и в ней число плунжерных пар равно числу цилиндров (z=m). При этом, чем больше «т», тем больше возможных вариантов организации кольцевых структур.
По формуле (1) для 2-тактного 4-цилиндрового двигателя τ=2; τ=4 получим:
Этот двигатель имеет параметры кольцевых структур: m=4; z=2; к=2.
Для 6-цилиндрового двигателя возможные комбинации кольцевых структур показаны на фиг. 4. Соответственно (а) - m=6, z=2, к=3; (б) - m=6, z=3, к=2; (в) - m=6, z=6, к=1.
Для 8-цилиндрового двигателя кольцевая структура показана на фиг. 5, в левой части а, с параметрами: m=8, z=2, к=4. При выходе из строя плунжерной пары 6 (см. фиг. 5, правую часть б), выключаются из работы пары 7 и 8, входящие в кольцевую структуру и связанные с парой 6. В свою очередь пара 9 продолжает работать в штатном режиме. Таким образом, 8-цилиндровый двигатель при выходе из строя одной плунжерной пары продолжает работать на 5-и цилиндрах.
Рассмотрим возможные комбинации организации кольцевой работы ТНВД дизеля 42ЧНСП 16/17. Число цилиндров m=42 раскладывается на простые множители 2, 3 и 7. Возможные комбинации числа плунжерных пар и числа кольцевых структур (Z×К):
Анализ показывает нецелесообразность организации кольцевых структур при Z>10.
Формула изобретения
Блочный многосекционный топливный насос высокого давления для поршневого многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с числом цилиндров m, где m≥2, и таким же числом одинаковых плунжеров, каждый из которых предназначен для выполнения функции вытеснителя и золотника с фазой 
где τ - тактность двигателя; n - номер плунжера, причем плунжеры выполнены с возможностью работы последовательно попарно в сочетаниях n-й с n+1-м, где n - номер плунжера, n=1…m-1, a m-й - с 1-м, и образуют кольцевую структуру, при этом функции золотника и вытеснителя разделены между плунжерами в каждом сочетании, но совмещены в каждом плунжере, работающем в разных сочетаниях, отличающийся тем, что плунжеры насоса объединены в k независимых кольцевых структур с 
плунжеров в отдельной кольцевой структуре и одинаковой последовательностью соединения каналов во всех кольцевых структурах, при которой каждый канал высокого давления соединяет надплунжерное пространство данной гильзы с отсечным отверстием гильзы плунжера, работающего с большей фазой, а число плунжеров в кольцевой структуре и число кольцевых структур в насосе определено из разложения числа цилиндров двигателя m на простые множители.
Медаль Альфреда Нобеля