Плунжерная пара топливного насоса дизеля

 

Использование: двигателестроение, в частности топливовпрыскивающая аппаратура дизелей. Сущность изобретения: приповерхностные слои плунжера выполнены из материала, модифицированного и легированного элементами I-VI и VIII рядов таблицы Менделеева, а также их композициями и соединениями. Участки из модифицированного материала расположены на передней и отсечной кромках и на поверхности, противоположной отсечным кромкам. 4 ил.

Изобретение относится к топливной аппаратуре дизелей.

Известна плунжерная пара топливного насоса дизеля (см. пат. ГДР N 268027, кл. F 02 M 59/44, опубл. 17.05.89), которая имеет перепускную кромку и перепускное отверстие во втулке, через которое при перепуске под высоким давлением вытекает топливо. Для предотвращения кавитационной эрозии в месте падения, обладающей большой энергией перепускной струи, напротив перепускного отверстия расположена износостойкая поверхность, полученная путем уплотнения материала.

Недостатком данной плунжерной пары является то, что происходит износ прецизионной части плунжера, что со временем приводит к ухудшению характеристик впрыска топлива и, как следствие, к ухудшению показателей дизеля.

Известна плунжерная пара (см. Гулянский Л.Г. Исследование износостойкого вакуумно-плазменного покрытия плунжеров топливного насоса. - Двигателестроение. 1988, N 7, стр. 24 26), принятая за прототип, содержащая втулку с плунжером, поверхность которого покрыта износостойким материалом (нитридом титана толщиной 3.7 мм). Покрытие наносится методом конденсации веществ с ионной бомбардировкой. Плунжер нагревают до температуры 380^oC и производят бомбардировку ионами титана. Затем прецизионную поверхность подвергают дополнительной механической обработке.

Недостатком плунжерной пары является нагрев ее до температуры 300.500^oC, что приводит к отпуску материала. Неравномерность покрытия требует дополнительной механической обработки. Во время эксплуатации плунжерных пар возможно скалывание покрытия.

Целью изобретения является повышение долговечности работы плунжерной пары.

Поставленная цель достигается тем, что участки приповерхностного слоя глубиной от 50 до 1 мм выполнены из материала, модифицированного и легированного элементами I II и VIII рядов таблицы Менделеева, а также их композициями и соединениями. Участки из модифицированного и легированного материала расположены на передней и отсечной кромках и на поверхности, противоположной отсечным кромкам.

Известно аналогичное техническое решение в машиностроении. Для повышения эффективности режущего инструмента методом ионной имплантации упрочняют только режущую грань, которая определяет режим резания.

Можно привести аналогию между упрочнением режущей кромки на резце и отсечной кромки в плунжере топливного насоса.

Износостойкие и антифрикционные слои на отсечные кромки и рабочую поверхность плунжера наносятся методом ионной имплантации.

Этот процесс (Ионная имплантация. Под. ред. К. Хирвонена, пер. с англ. М. Металлургия, 1985) сводится к тому, что в вакуумной камере на обрабатываемую деталь за счет разности потенциалов на мишени и деталях подается поток ионов.

В зависимости от величины напряжения между мишенью и деталью производится внедрение ионов.

Известно (Антипов В.В. и др. Ремонт и регулирование топливом аппаратуры двигателей тракторов и комбайнов Изд. 2 дополн. и перераб. М. Россельхозиздат, 1973, 126 с.), что значительному износу подвержена верхняя рабочая часть плунжера со стороны впускного отверстия втулки. Износ имеет форму желобкообразной канавки, которая размещается вдоль плунжера от верхнего торца и несколько ниже середины головки. Ширина износа от верхней кромки составляет около 4 мм. Такой характер износа объясняется тем, что в первый период, когда частицы попадают в зазор, они снимают большую микроструктуру, т.к. режущие кромки их острые. Продвигаясь далее в прецизионном зазоре они затупляются, частицы размельчаются и режущая способность абразивного материала уменьшается.

Важное значение имеет сохранение в процессе эксплуатации первоначальной формы верхней и отсечной кромок. В процессе работы зона отсечной кромки, находящаяся против перепускного отверстия, подвергается усиленному абразивному износу. Это объясняется тем, что в первый момент отсечки перепускное отверстие втулки открывается частично и топливо при своем движении встречает значительное сопротивление. При этом в момент перетекания из области высокого давления в область низкого топливо движется с большой скоростью и прежде всего омывает участок отсечной кромки.

Исходя из изложенного предпочтительно в первую очередь упрочнять образующие кромок и поверхность со стороны, противоположной отсечной кромки.

В качестве антифрикционных материалов, снижающих коэффициент трения, возможно использовать ионы дисульфида молибдена (Диденко А.Н. Лигачев А.К. Куракин И. Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. М. Энергоатомиздат, 1987, 184 стр.). А также материалы, которые облают низкой работой адгезии, т.е. склонностью к схватыванию. К таким материалам относятся кароиды IV группы (титан, цирконий, гафний).

На фиг. 1 изображена пара; на фиг. 2 распределение ионов износостойкого и антифрикционного материала в рабочей поверхности плунжера; на фиг. 3 - распределение ионов износостойкого материала в образующих верхней кромки; на фиг. 4 ионов износостойкого материала в образующих поверхностях отсечной кромки.

Устройство содержит втулку 1 с впускным отверстием 2 и отсечным отверстием 3, по которым движется плунжер 4 с верхней кромкой 5 и отсечной кромкой 6. В поверхность плунжера внедрены ионы износостойкого материала 7 и антифрикционного 8.2 Устройство работает следующим образом. Плунжер 4 совершает по поверхности втулки 1 возвратно-поступательное движение. При подъеме плужера 4 кверху верхняя кромка 5 перекрывает впускное отверстие 2, сжимается топливо и осуществляется впрыск топлива до совмещения отсечки кромки 6 с отсечным отверстием 3. Наличие ионов износостойкого материала 7 в образующей поверхности кромок 5 и 6 снижает их абразивный износ. Наличие в рабочей поверхности плунжера 1 ионов антифрикционного и износостойкого материала 8, 7 снижает коэффициент трения и уменьшает износ.

Формула изобретения

Плунжерная пара топливного насоса дизеля, содержащая втулку плунжера и плунжер, имеющий хвостовик, направляющую часть и рабочую прецизионную часть, ограниченную верхней и отсечной кромками, отличающаяся тем, что участки приповерхностного слоя, расположенные на верхней и отсечной кромках и на поверхности, противоположной кромкам, выполнены из материала, модифицированного и легированного элементами I-VI и VIII рядов таблицы Менделеева и их композициями и соединениями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4