CN101000025B - 采用靴形供油规律的柱塞偶件 - Google Patents

Abstract

一种采用靴形供油规律的柱塞偶件，其属于柴油机燃油喷射装置领域。这种采用靴形供油规律的柱塞偶件，由于在柱塞套上增设了调压孔，极少量燃油随着柱塞的上升经调压孔泄入进油腔，从而使得在供油的初期，压力不会急剧升高，但能达到所要求的喷射压力，从而实现第一阶段的低压供油；在调压孔关闭后，泵室内的燃油压力将急剧升高，实现较高的供油速率，这样就实现了先缓后急的供油规律。因此，采用靴形供油规律的柱塞偶件可显著改善柴油机燃烧过程，降低柴油机的NOx和PM排放，同时还可降低柴油机的振动和噪声。

Description

采用靴形供油规律的柱塞偶件

技术领域

本发明涉及一种采用靴形供油规律的柱塞偶件，其属于柴油机燃油喷射装置领域。

背景技术

近年来随着排放法规的越来越严格，迫切要求降低柴油机的排放、噪声和振动。国内外的试验研究已证明，柴油机采用靴形供油规律可有效地降低燃烧噪声与振动，并结合高压喷射，可使柴油机NOx排放降低，同时PM排放也降低。特别是柴油机在怠速和小负荷工况下，如果初期喷油速率过高，将产生强烈的振动和噪声，为此需要在保持较高的总喷油率的情况下降低初期喷油速率，即控制柴油机怠速和小负荷工况下的喷油速率。通过改变喷油泵的供油压力，实现先缓后急的靴形供油规律，可以间接地改变喷油规律，从而有效降低柴油机的排放、振动和噪声。

发明内容

本发明提供一种采用靴形供油规律的柱塞偶件，该柱塞偶件应使柴油机在初期的喷油速率较低，而在后期则仍保持较高的喷油速率，同时整个喷射过程连续不间断。可有效地降低柴油机的排放，并同时降低振动和噪声。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用靴形供油规律的柱塞偶件，它主要由一个柱塞套和一个柱塞组成，在柱塞套上设有一个进油孔，在柱塞上有一个中心油孔经第一径向油孔与斜油槽相连通。在所述的柱塞套上设有一个调压孔，在所述的柱塞的表面上设有一个水平油槽经第二径向油孔与中心油孔相连通；调压孔的位置是在柱塞的顶面关闭进油孔后，在柱塞上的水平油槽才能开启调压孔；调压孔的面积与柱塞的顶面积之比为0.15％～1.5％。所述的斜油槽与水平油槽在柱塞的轴向投影上不重叠；所述的调压孔可采用至少一个圆形孔或三角形孔；所述的调压孔也可以采用至少一个长形孔，所述的长形孔可以是椭圆形孔或梯形孔。

上述技术方案的指导思想是：在供油凸轮驱动柱塞上行时，由于柱塞顶部关闭进油孔后，水平油槽开启调压孔，使得极少量燃油随着柱塞的上升经调压孔流入进油腔；通过设定调压孔的不同形状可以获得不同的供油规律，从而来控制供油初期泵室内的压力变化。同时对调压孔的面积大小有严格的限制，因此不会发生因调压孔的面积过大而在供油的过程中出现泵室内建立不起足够压力的情况，即区别于带有预喷射的喷射模式。这种柱塞偶件所实现的靴形供油是连续的，因此与带有预喷射的喷射模式相比，避免了在一个喷射过程中针阀落座两次所带来的压力波动和由此而产生的对于燃烧过程的影响。该柱塞偶件在供油的初期压力不能急剧升高，但已达到足够的喷射压力，从而实现第一阶段的低压供油；随着凸轮继续转动，柱塞关闭调压孔继续向上运动，泵室内的压力将急剧升高，实现第二阶段高压供油。第一阶段低压供油可以形成较低的喷油速率，随后的第二阶段高压供油则形成高喷油速率的主喷射，从而形成理想的、连续的靴形喷射率曲线，达到改进燃烧、降低排放的目的。

本发明的有益效果是：这种采用靴形供油规律的柱塞偶件，由于在柱塞套侧壁上增设了调压孔，使得部分燃油在柱塞开始泵油的一段时间内仍可以经调压孔流回至低压油腔，使在供油初期泵室内的压力不会急剧升高，当调压孔关闭后，泵室内的燃油压力又快速升高，实现较高的喷油速率，这样就实现了先缓后急的靴形供油规律，这种柱塞偶件可显著改善柴油机燃烧，NOx和PM排放、振动和噪声同时降低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是一种采用靴形供油规律的柱塞偶件结构剖面图。

图2是柱塞头部示意图。

图3a是调压孔为长形孔示意图。

图3b是图3a在进油孔关闭、调压孔开启时的示意图。

图4a是调压孔为三个圆形孔示意图。

图4b是调压孔为梯形孔示意图。

图5a是调压孔为三个圆形孔示意图。

图5b是图5a在油孔关闭、调压孔开启时的示意图。

图6a是三个调压孔为直线排列。

图6b是三个调压孔为三角形排列。

图6c是三个调压孔为斜线排列。

图7是一种采用靴形供油规律的柱塞偶件的单体泵结构剖面图。

图中：1、柱塞套，1a、进油孔，1b、单圆调压孔，1c、长形调压孔，1d、三圆调压孔，1e、三角形调压孔，1f、梯形调压孔，2、柱塞，2a、中心油孔，2b、第一径向油孔，2c、水平油槽，2d、第二径向油孔，2e、斜油槽，3、出油阀总成，4、出油阀弹簧，5、高压油管接头，6、大弹簧座，7、大弹簧，8、阀杆，9、小弹簧座，10、弹簧座，11、衔铁，12、小弹簧，13、电磁线圈，14、单体泵柱塞套，14a、单体泵进油孔，14b、单体泵调压孔，15、单体泵柱塞，15a、单体泵中心油孔，15b、单体泵径向油孔，15c、单体泵水平环形油槽。

具体实施方式

图1所示的实施例中，采用靴形供油规律的柱塞偶件由柱塞套1和柱塞2组成，在柱塞套1的上部设有出油阀腔，出油阀总成3和出油阀弹簧4依次置于该出油阀腔内，然后用高压油管接头5拧紧。在柱塞套1上设有进油孔1a，该进油孔1a在柱塞2上行初期也兼作回油孔，在柱塞套1上还设有一个单圆调压孔1b。在柱塞2上有一个中心油孔2a经第一径向油孔2b与斜油槽2e相连通是常见的结构，但在柱塞2上还设有一个水平油槽2c经第二径向油孔2d与中心油孔2a相连通。在柱塞2上行过程中，进油孔1a关闭时，水平油槽2c与单圆调压孔1b相连通，这时柱塞2位于低压喷射阶段，在单圆调压孔1b被关闭时，柱塞2位于高压主喷射阶段。

图2是柱塞头部示意图，可见中心油孔2a、第一径向油孔2b和斜油槽2e相互连通是常见结构，但水平油槽2c经第二径向油孔2d与中心油孔2a连通，斜油槽2e和水平油槽2c应相互错开，即斜油槽2e与水平油槽2c在柱塞2轴向投影上不重叠。

图3a、3b所示的实施例与图1的主要区别是采用了一个长形调压孔1c，该长形调压孔1c可是采用长方形结构或椭圆形结构。其他结构和工作原理与图1、2所示相同。

图4a、4b所示的实施实例与图1的主要区别是采用了三角形调压孔1e或梯形调压孔1f，同时调压孔也可以设计成其它的形状。关键是：在柱塞上升经过调压孔的过程中，调压孔的流通面积变化应该是连续的，因为这样会保持泵室内压力变化的平滑。

图5a、5b所示的实施例与图1的主要区别是采用了三圆调压孔1d，该三圆调压孔1d可以采用图6a所示的直线排列，也可采用图6b所示的三角形排列，还可采用图6c所示的斜线排列。其他结构和工作原理与图1、2所示相同。

图7所示的实施实例中，采用靴形供油规律的柱塞偶件由单体泵柱塞套14和单体泵柱塞15组成，在单体泵柱塞套14的下部和卡牢在单体泵柱塞15下端的大弹簧座6之间设有大弹簧7，从而保证在供油结束后单体泵柱塞15能够自动回位。阀杆8、小弹簧座9和小弹簧12依次置于单体泵柱塞套14的内部，并与单体泵柱塞套14外部的弹簧座10、衔铁11、和电磁线圈13相配合，组成了电子控制单元。在单体泵柱塞套14上开有一个进油孔14a，在单体泵柱塞套14上还设有一个单体泵调压孔14b。在单体泵柱塞15上设有一个单体泵水平环形油槽15c，经单体泵径向油孔15b与单体泵中心油孔15a相连通。在单体泵柱塞15上行过程中，单体泵进油孔14a关闭后，电磁线圈13通电，吸引衔铁11，使阀杆8被拉回从而关闭单体泵进油孔14a，这时供油开始。随着单体泵柱塞15的上升，当单体泵水平环形油槽15c与单体泵调压孔14b相连通，由于部分燃油从单体泵调压孔14b流回到低压油腔从而使初期的喷射处于低压阶段，当单体泵调压孔14b被关闭后，泵室内的压力迅速升高，从而使喷射进入高压主喷射阶段。当电磁线圈13断电后，由于小弹簧12的作用衔铁11带动阀杆8回位，使单体泵回油孔14a打开，从而整个供油过程结束。同时应该指出：在单体泵柱塞15上升的过程中，通过调节电磁线圈13的通电正时可以调节启喷压力的大小，而控制通电时间的长短可以控制整个供油的持续期，从而间接控制油量。

综上所述，为了保证高压油泵先缓后急的供油，实现靴形供油规律，调压孔的位置和大小十分重要。实验表明：调压孔应在进、回油孔关闭时或稍后开启，调压孔面积为柱塞顶面面积的0.8％左右效果最佳。

Claims (5)

1.一种采用靴形供油规律的柱塞偶件，它主要由一个柱塞套(1)和一个柱塞(2)组成，在柱塞套(1)上设有一个进油孔(1a)，在柱塞(2)上有一个中心油孔(2a)经第一径向油孔(2b)与柱塞(2)表面上的斜油槽(2e)相连通；其特征是：在所述的柱塞套(1)上设有一个调压孔，在所述的柱塞(2)的表面上设有一个水平油槽(2c)经第二径向油孔(2d)与中心油孔(2a)相连通；调压孔的位置是在柱塞(2)的顶面关闭进油孔(1a)后，在柱塞(2)上的水平油槽(2c)才能开启调压孔；调压孔的面积与柱塞(2)的顶面积之比为0.15％～1.5％。

2.据权利要求1所述的采用靴形供油规律的柱塞偶件，其特征是：所述的斜油槽(2e)与水平油槽(2c)在柱塞(2)的轴向投影上不重叠。

3.据权利要求1所述的采用靴形供油规律的柱塞偶件，其特征是：所述的调压孔采用至少一个圆形孔(1d)或至少一个三角形孔(1e)。

4.据权利要求1所述的采用靴形供油规律的柱塞偶件，其特征是：所述的调压孔采用至少一个长形孔。

5.据权利要求4所述的采用靴形供油规律的柱塞偶件，其特征是：所述的长形孔可以是椭圆形孔(1c)或梯形孔(1f)。

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