CN1049953C - 柱塞液压增压增速短时喷油泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于柴油机或缸内汽油喷射式汽油机使用的喷油泵，称为柱塞液压增压增速短时喷油泵。该喷油泵在喷油泵偶件和挺柱滚轮体之间增设异径双柱塞液压偶件，使其成为带补油冷却回路的具有增压增速功能的泵—马达液压系统。液压油可用燃油，也可用机油(润滑油)。同现有喷油泵相比，可改善现有开式或半分开式燃烧室的喷油雾化效果，并把这两种燃烧室应用于小缸径高转速内燃机。
Description
本发明涉及一种柴油机或缸内汽油喷射式汽油机的喷油泵。
根据流体力学，喷孔流速V，喷孔断面积F，喷油持续时间t与循环供油量W存在下列关系：
W＝V·F·t
式中：W—每循环供油量(mm3/循环)；V—喷孔流速(mm/s)；F—喷孔断面积(mm2)；t—喷油持续时间(S)。
从上式可以看出，当W和V一定时，减小t可以增加F即可增大喷孔直径或增加喷孔数目；当W和F一定时，减小t可增大V，即可增大喷射速度或增加射程。
对于小缸径柴油机来说，由于循环供油量很小，若要采用开式或半分开式燃烧室，如果使用现有的喷油泵，则要求喷孔直径很小的多孔喷油器。喷孔直径过小会引起在使用中容易发生堵塞或燃油净化要求高的问题，另外还会引起加工喷孔的困难。对于现有使用开式或半分开式燃烧室柴油机，如能增加喷孔数目，改善喷油雾化效果，可以减小螺旋进气道产生进流涡流的强度，提高进气效率，增加柴油机功率，减小比油耗。改善喷油泵性能是改善喷油雾化效果的重要手段。
汽油机的缸径也很小，所以循环供油量也很小。用提高现有化油器式汽油机的压缩比获得降低油耗，受到爆震问题的限制。类似柴油机的缸内汽油喷射式汽油机不存在高压缩比的爆震问题。缸内汽油喷射式汽油机可采用均匀混合气燃烧方式，也可采用分层燃烧方式，前者组织燃烧容易而后者较为困难。喷油雾化效果好的喷油泵，在压缩冲程尽量推迟喷油时间，对解决爆震问题极为有利。缸内汽油喷射式汽油机控制混合气浓度可把喷油泵喷油量调节与节气门调节用联动机构联系即可。喷油雾化效果好的喷油泵用于组织分层燃烧的后果有待实验解决。
开式或半分开式燃烧室柴油机的缺点是工作粗暴，一种与开式或半分开式燃烧室有相同油耗而有利于提高进气能力，有利于多孔喷油器安装以及有利于抑制工作粗暴的多孔喷射短时涡流半分隔燃烧室正在设计之中，该燃烧室与柱塞液压增压增速短时喷油泵联合使用称为双短时燃烧系统。提高柴油机转速会恶化燃烧效果。按曲轴转角计缩短喷油持续时间，对高转速柴油机组织燃烧极为有利。
本发明的目的在于为改善现有开式或半分开式直接喷射燃烧室柴油机的性能并把这两种燃烧室应用于小缸径高转速柴油机或缸内汽油喷射式汽油机而提供一种柱塞液压增压增速短时喷油泵。
以下将结合附图对实现本发明的途径作一详细描述。
图1是由燃油输送泵供油的柱塞液压增压增速短时喷油泵结构原理剖视图。
图2是由高位燃油箱供油的柱塞液压增压增速短时喷油泵结构原理剖视图。
参照图1，由燃油输送泵供油的柱塞液压增压增速短时喷油泵主要由出油接头(1)、出油阀(2)、上泵体(3)、进油接头(4)、喷油泵偶件柱塞套(5)、喷油泵偶件柱塞(6)、拨叉(7)、压板(8)、液压偶件小柱塞(9)、液压偶件异径双柱塞套(10)、液压偶件大柱塞(11)、下泵体(12)、挺柱滚轮体(13)、及回油接头(14)等零部件组成。进油接头(4)用油管与燃油输送泵连接，出油接头(1)用高压油管与喷油器连接，回油接头(14)用油管与燃油箱连接。从进油接头(4)进入喷油泵的燃油一部分由喷油泵偶件柱塞(6)泵送给喷油器，另一部分经油道(A)进入液压偶件异径双柱塞套(10)的内部油腔，然后经回油接头(14)及回油油管返回燃油箱。返回燃油箱的燃油有三个作用：对柱塞液压系统补油、冷却及带走液压系统的有害杂质。柱塞液压系统的有害杂质是由于机械零件磨损产生或其它原因产生。
柱塞液压增压增速短时喷油泵与现有柱塞式喷油泵的区别是在要挺柱滚轮体(13)和喷油泵偶件(5)、(6)之间，增加了由液压偶件小柱塞(9)，液压偶件异径双柱塞套(10)和液压偶件大柱塞(11)组成的泵——马达液压系统。在液压偶件异径双柱塞套(10)对称设两个油孔(B)。液压偶件大柱塞(11)为空心形并对称设两个油孔(C)。夜压偶件大柱塞(11)的有效泵油行程决定油孔(B)和(C)的相关位置设计。减小喷油持续时间的结构原理是减小液压偶件大柱塞(11)的有效泵油行程。为了能调节供油量大小，利用液压偶件小柱塞(9)放大液压偶件大柱塞(11)的有效泵油行程。所以，由液压偶件(9)、(10)及(11)组成柱塞液压系统是利用液压原理的行程放大机构，或者说是柱塞运动速度放大机构。调节喷油量大小的调节机构原理同现有喷油泵，可设在喷油泵偶件柱塞(6)，也可以设在液压偶件小柱塞(9)。液压偶件小柱塞(9)的直径大于喷油泵偶件柱塞(6)的直径是一种增压结构方案，这种方案液压系统的压力较小，有利于液压系统的密封。
上述单体喷油泵的结构原理可以应用于多缸合成喷油泵。多缸合成喷泵需增加凸轮轴机构。单体喷油泵利用配气凸轮轴驱动。
液压系统除了使用燃油外，也可以利用内燃机的润滑油(即机油)，采用润滑油必须有润滑油循环输送泵。
参照图1及图2，由高位燃油箱供油的柱塞液压增压增速短时喷油泵与由燃油输送泵供油的柱塞液压增压增速短时喷油泵的区别是进油接头(4)与出油接头(14)的位置互换，并在回油接头(14)中安装低压单向阀(15)。进油接头(4)和回油接头(14)均与燃油箱连接。增加低压单向阀(15)的原因是，由喷油泵偶件柱塞(6)泵送到喷油器的燃油必须经过液压偶件异径双柱塞套(10)的内部空腔到达喷油泵偶件柱塞套(5)的内部空腔，另外，在喷油泵工作过程中，液压偶件大柱塞(11)首先上升关闭油孔(B)后，喷油泵偶件柱塞(6)才上升关闭油孔(D)。在关闭油孔(D)过程中，喷油泵偶件柱塞套(5)内部油腔要排油。油道(A)油压升高，利用油压升高打开低压单向阀(15)回油。如果在喷油泵工作过程发生油道(A)油压低于大气压，单向阀(15)可以阻止燃油箱的燃油从回油接头(14)进入油道(A)。多缸合成喷油泵的单向阀(15)也是只有一个，安装在回油管与油箱的接头处即可。图2所示喷油泵也可以用燃油输送泵供油。
缩短喷油持续时间，除决定喷油泵结构外，喷油器弹簧也要有相应的压力。弹簧压力和喷孔流速V可由水力学孔口出流理论确定其数学关系，弹簧压力即为孔口出流的液柱压力。
柱塞液压增压增速短时喷油泵同现有柱塞式喷油泵相比，其优点是在喷油射程不变情况下，可以增加喷孔数目；或在喷孔数目和喷孔直径不变情况下，可以增加喷油射程。也就是说，可改善开式或半分开式直接喷射燃烧室的喷油雾化效果，并把这两种燃烧室应用于小缸径高转速柴油机或缸内汽油喷射式汽油机。
应用实例如采用球型燃烧室的90系列柴油机，采用双孔喷油器的喷孔直径是0.35mm。如果使用本发明喷油泵，球型燃烧室可改为开式燃烧室，喷油器可采用喷孔直径为0.35mm的8--10孔喷油器。
Claims (6)
1、一种由喷油泵偶件柱塞套(5)，喷油泵偶件柱塞(6)，液压偶件小柱塞(9)，液压偶件异径双柱塞套(10)，液压偶件大柱塞(11)及挺柱滚轮体(13)组成的柱塞液压增压增速短时喷油泵，其特征是由液压偶件大柱塞(11)和液压偶件小柱塞(9)组成的带补油冷却回路的泵一马达液压系统。
2、根据权利要求1所述的柱塞液压增压增速短时喷油泵，其特征是喷油泵偶件柱塞(6)由液压偶件小柱塞(9)驱动作泵油运动，并且前者的直径小于后者直径。
3、根据权利要求1所述的柱塞液压增压增速短时喷油泵，其特征是减小液压偶件大柱塞(11)的有效泵油行程，并使液压偶件大柱塞(11)直径大于液件偶件小柱塞(9)直径。
4、根据权利要求1所述的柱塞液压增压增速短时喷油泵，其特征是液压偶件大柱塞(11)的有效泵油行程是由油孔(B)和油孔(C)相关位置确定的。
5、根据权利要求1所述的柱塞液压增压增速短时喷油泵，其特征是液压油及液压补油冷却回路的循环动力可用燃油输送系统或机油(润滑油)循环系统。
6、根据权利要1求所述的柱塞液压增压增速短时喷油泵，其特征是用高位燃油箱供油时，液压补油冷却回路中油流方向相反，并且要在回油接头(14)安装低压单向阀(15)。
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