CN105697207B - 一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵，主要包括柱塞、柱塞套、吸油量调节装置和喷油量调节装置。其特点是自动调节吸油、喷油量。本发明通过吸油量调节装置实现吸油量的自动调节；通过喷油量调节装置实现喷油量的自动调节；通过45°角斜槽实现喷油量的线性调节和斜槽的受力均衡；通过锥油孔实现燃油的多进、少出；通过T型杆与转轴的间隙配合实现转轴的无干涉转动；通过柱塞套下端的角位移传感器实现柱塞转角的测量；通过齿条两端的起始、终止限位杆防止齿轮脱离齿条；通过喷油泵供油压力的计算公式实现快速得到供油压力。

Description

一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵

技术领域

本发明涉及一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵，尤其涉及一种通过吸油量调节装置实现吸油量的自动调节，通过喷油量调节装置实现喷油量的自动调节，通过45°角斜槽实现喷油量的线性调节和斜槽的受力均衡，通过锥油孔实现燃油的多进、少出，通过T型杆与转轴的间隙配合实现转轴的无干涉转动，属于柱塞式喷油泵的技术研发领域。

背景技术

喷油泵的功用是按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序，以一定的规律，定时定量地向喷油器输送高压燃油，其中柱塞式喷油泵是利用柱塞在柱塞套内的往复运动吸油和压油。但是由于目前柱塞式喷油泵结构的单一性，造成以下问题：一是驱动结构复杂，目前喷油泵主要采用机械装置驱动，机械装置存在结构复杂，易出故障，维修不变的缺点，此外其效率较低；二是吸油量固定、无法调节，如采用凸轮装置驱动柱塞上、下移动时，因凸轮结构固定，造成柱塞往复运动吸油量固定，而要改变吸油量时，需另换凸轮装置，这给不同工况下的使用带来不便。

因此，针对现有柱塞式喷油泵在使用中普遍存在的驱动结构复杂，吸油量无法调节等问题，应从柱塞式喷油泵的整体结构上进行综合考虑，设计驱动结构简易且可自动调节吸油量的一种喷油泵。

发明内容

本发明针对现有柱塞式喷油泵在使用中普遍存在的驱动结构复杂，吸油量无法调节等问题，提供了一种可有效解决上述问题的一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵。

本发明的一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵采用以下技术方案：

一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵，主要包括柱塞、柱塞套、吸油量调节装置和喷油量调节装置，吸油量调节装置主要由竖直电磁阀、T型杆、转轴和齿轮组成，喷油量调节装置主要由水平电磁阀、螺纹杆和齿条组成；所述柱塞开有中心孔和斜槽，斜槽角度a为45°，斜槽底端与中心孔相通，柱塞处于最大有效行程时，斜槽顶端距柱塞顶端的距离为h₁，柱塞处于最小有效行程时，斜槽顶端距柱塞顶端的距离为h₂，h₂=2/3 h₁；所述柱塞套开有锥油孔，锥油孔的锥度为1：3；所述T型杆的结构为杆头呈长条形、杆身呈圆柱形，杆头两端凸出杆身；所述转轴与柱塞固定连接，转轴上部安装有齿轮，齿轮通过平键固定在转轴上，转轴下端开有“倒凸形”圆槽，T型杆放置在“倒凸形”圆槽内，T型杆与“倒凸形”圆槽呈间隙配合；所述齿轮的齿厚为柱塞最大有效行程的3/5；所述螺纹杆两端分别与齿条和铁芯固定连接；所述齿条与齿轮啮合，齿条齿厚为齿轮齿厚的1/2。

所述柱塞套下端安装有角位移传感器。

所述齿条两端设有起始限位杆和终止限位杆。

所述喷油泵的供油压力计算公式为p=ρgψ/(180r),其中p为供油压力，ρ为油液密度，g为重力加速度，ψ为柱塞的旋转角度，r为柱塞半径。

本发明将斜槽设计为呈45°角的结构，通过这种设计既能实现喷油量的线性调节，又能实现斜槽受力均衡；即当喷油泵调节喷油量时，45°角斜槽的设计实现柱塞的径向旋转位移与轴向移动位移呈线性关系，以此通过调节柱塞旋转量来线性调节斜槽与锥油孔的接触位置，这样能准确的控制喷油量；此外，斜槽的45°角结构，又能实现斜槽内流体以等值的轴向和径向分力作用于斜槽，使斜槽受力均衡，延长其使用寿命。

本发明在柱塞套上开有锥度为1：3的锥油孔，通过这种设计实现燃油的多进、少出；即当喷油泵吸油时，随着柱塞的下移，在柱塞上方产生负压，带动燃油由锥油孔进入喷油泵内，而喷油泵吸油量的多少，往往受柱塞上方负压、柱塞下移空间的影响，本发明将喷油泵的进油通道设计为锥度为1：3的锥油孔，通过截面积的增大，使燃油在锥油孔流动过程中，处于由高压区向低压区的流动状态，通过压力差来加速燃料进入喷油泵内，加之增大的截面积也在一定程度上增加燃油的储存空间，从而整体实现燃油的多进；而当喷油泵喷油时，传统的喷油泵随着柱塞的上移，会使一部分燃油经进油通道流出，这在一定程度上不仅减少喷油量，还降低油压，而本发明锥油孔的设计，能使燃料在经锥油孔流出时，对流体产生阻力，从而阻碍流体流出，保证喷油量及油压，即当柱塞上移促使燃油经锥油孔流出时，因流体流经的截面积呈逐渐减小的趋势，使得燃油由低压区向高压区流动，流体流动受阻，从而实现燃油的少出。

本发明将T型杆与转轴下端的“倒凸形”圆槽设计为间隙配合，通过这种设计实现转轴的无干涉转动，即当齿轮带动转轴旋转时，这种间隙配合设计使转轴绕T型杆自由转动，防止T型杆干涉转轴运动。

本发明将齿轮的齿厚设计为柱塞最大有效行程的3/5，并且齿条齿厚设计为齿轮齿厚的1/2，通过这种设计防止齿轮随转轴、柱塞上移时，齿轮和齿条出现脱齿。

本发明在柱塞套下端安装有角位移传感器，通过这种设计实现柱塞转角的测量。

本发明在齿条两端设有起始限位杆和终止限位杆，通过这种设计防止齿轮与齿条在啮合移动时，齿轮脱离齿条。

本发明所设计的喷油泵供油压力的计算公式为p=ρgψ/(180r)，其中p为供油压力，ρ为油液密度，g为重力加速度，ψ为柱塞的旋转角度，r为柱塞半径，ρ、g和r为定值，ψ为变量，通过柱塞套下端的角位移传感器测量柱塞的旋转角度，带入公式即可计算出该喷油泵的供油压力。

本发明通过由竖直电磁阀、T型杆、转轴和齿轮组成的吸油量调节装置，实现吸油量的自动调节，即通过调节竖直电磁阀的供电量，使竖直电磁阀弹簧实现不同的压缩量，在满足T型杆、转轴带动柱塞上、下移动使喷油泵实现吸油、喷油的基础上，还能改变柱塞的最大轴向位移量，从而通过调节柱塞上方空间的大小，实现喷油泵吸油量的自动调节。

本发明通过由水平电磁阀、螺纹杆和齿条组成的喷油量调节装置，实现喷油量的自动调节，即当对水平电磁阀中电磁线圈通电时，对铁芯产生磁力，并使铁芯克服弹簧的弹力，带动螺纹杆、齿条运动，进而带动齿轮、转轴和柱塞旋转，改变斜槽位置，从而实现喷油量调节，而本发明通过对水平电磁阀中电磁线圈的供电量进行调节，可间接的调节铁芯移动量，进而调节斜槽位置，实现喷油泵喷油量的自动调节。

本发明的有益效果是：通过吸油量调节装置实现吸油量的自动调节；通过喷油量调节装置实现喷油量的自动调节；通过45°角斜槽实现喷油量的线性调节和斜槽的受力均衡；通过锥油孔实现燃油的多进、少出；通过T型杆与转轴的间隙配合实现转轴的无干涉转动；通过柱塞套下端的角位移传感器实现柱塞转角的测量；通过齿条两端的起始、终止限位杆防止齿轮脱离齿条；通过喷油泵供油压力的计算公式实现快速得到供油压力。

附图说明

图1是本发明的柱塞到达底端的整体结构示意图。

图2是本发明中水平电磁阀与齿条连接处的结构示意图。

图3是本发明的柱塞到达顶端的整体结构示意图。

图4是本发明中减小柱塞有效行程后的整体结构示意图。

图5是本发明中锥油孔的结构示意图。

图6是本发明中竖直电磁阀与转轴连接处的结构示意图。

图7是本发明中T型杆的俯视示意图。

图8是本发明中齿轮与齿条啮合的示意图。

其中：1、竖直电磁阀，2、转轴，3、齿轮，4、齿条，5、柱塞，6、柱塞套，7、锥油孔， 8、斜槽，9、角位移传感器，10、水平电磁阀，11、螺纹杆，12、铁芯，13、弹簧，14、电磁线圈，15、弹簧座，16、T型杆，17、终止限位杆，18、起始限位杆。

具体实施方式

实施例：

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵，主要包括柱塞5、柱塞套6、吸油量调节装置和喷油量调节装置。吸油量调节装置主要由竖直电磁阀1、T型杆16、转轴2和齿轮3组成，工作时，由竖直电磁阀1、T型杆16、转轴2和齿轮3组成的吸油量调节装置，能实现吸油量的自动调节，即通过调节竖直电磁阀1的供电量，使竖直电磁阀1弹簧实现不同的压缩量，在满足T型杆16、转轴2带动柱塞5上、下移动使喷油泵实现吸油、喷油的基础上，还能改变柱塞的5最大轴向位移量，从而通过调节柱塞5上方空间的大小，实现喷油泵吸油量的自动调节。喷油量调节装置主要由水平电磁阀10、螺纹杆11和齿条4组成，工作时，由水平电磁阀10、螺纹杆11和齿条4组成的喷油量调节装置，实现喷油量的自动调节，即当对水平电磁阀10中电磁线圈14通电时，对铁芯12产生磁力，并使铁芯12克服弹簧13的弹力，带动螺纹杆11、齿条4运动，进而带动齿轮3、转轴2和柱塞5旋转，改变斜槽8位置，从而实现喷油量调节，而本发明通过对水平电磁阀10中电磁线圈14的供电量进行调节，可间接的调节铁芯12移动量，进而调节斜槽8位置，实现喷油泵喷油量的自动调节。

柱塞5开有中心孔和斜槽8，斜槽8角度a为45°，斜槽8底端与中心孔相通，柱塞5处于最大有效行程时，斜槽8顶端距柱塞5顶端的距离为h₁，柱塞5处于最小有效行程时，斜槽8顶端距柱塞5顶端的距离为h₂，h₂=2/3 h₁。将斜槽8设计为呈45°角的结构，工作时，这种设计既能实现喷油量的线性调节，又能实现斜槽8受力均衡；即当喷油泵调节喷油量时，45°角斜槽8的设计实现柱塞5的径向旋转位移与轴向移动位移呈线性关系，以此通过调节柱塞5旋转量来线性调节斜槽8与锥油孔7的接触位置，这样能准确的控制喷油量；此外，斜槽8的45°角结构，又能实现斜槽8内流体以等值的轴向和径向分力作用于斜槽8，使斜槽8受力均衡，延长其使用寿命。

齿轮3的齿厚为柱塞5最大有效行程的3/5；螺纹杆11两端分别与齿条4和铁芯12固定连接；齿条4与齿轮3啮合，齿条4齿厚为齿轮3齿厚的1/2，工作时，这种设计能防止齿轮3随转轴2、柱塞5上移时，齿轮3和齿条4出现脱齿。

柱塞套6下端安装有角位移传感器9，工作时，这种设计实现柱塞5转角的测量。

喷油泵的供油压力计算公式为p=ρgψ/(180r),其中p为供油压力，ρ为油液密度，g为重力加速度，ψ为柱塞5的旋转角度，r为柱塞5半径，ρ、g和r为定值，ψ为变量，通过柱塞套6下端的角位移传感器9测量柱塞5的旋转角度，带入公式即可计算出该喷油泵的供油压力。

结合图5所示，柱塞套6开有锥油孔7，锥油孔7的锥度为1：3。工作时，这种设计实现燃油的多进、少出；即当喷油泵吸油时，随着柱塞5的下移，在柱塞5上方产生负压，带动燃油由锥油孔7进入喷油泵内，而喷油泵吸油量的多少，往往受柱塞5上方负压、柱塞5下移空间的影响，本发明将喷油泵的进油通道设计为锥度为1：3的锥油孔7，通过截面积的增大，使燃油在锥油孔7流动过程中，处于由高压区向低压区的流动状态，通过压力差来加速燃料进入喷油泵内，加之增大的截面积也在一定程度上增加燃油的储存空间，从而整体实现燃油的多进；而当喷油泵喷油时，传统的喷油泵随着柱塞5的上移，会使一部分燃油经进油通道流出，这在一定程度上不仅减少喷油量，还降低油压，而本发明锥油孔7的设计，能使燃料在经锥油孔7流出时，对流体产生阻力，从而阻碍流体流出，保证喷油量及油压，即当柱塞5上移促使燃油经锥油孔7流出时，因流体流经的截面积呈逐渐减小的趋势，使得燃油由低压区向高压区流动，流体流动受阻，从而实现燃油的少出。

结合图6、图7所示，转轴2与柱塞5固定连接，转轴2上部安装有齿轮3，齿轮3通过平键固定在转轴2上，转轴2下端开有“倒凸形”圆槽，T型杆16放置在“倒凸形”圆槽内，T型杆16与“倒凸形”圆槽呈间隙配合；T型杆16的结构为杆头呈长条形、杆身呈圆柱形，杆头两端凸出杆身。将T型杆16与转轴2下端的“倒凸形”圆槽设计为间隙配合，工作时，这种设计实现转轴2的无干涉转动，即当齿轮3带动转轴2旋转时，这种间隙配合设计使转轴2绕T型杆16自由转动，防止T型杆16干涉转轴2运动。

结合图8所示，齿条4两端设有起始限位杆18和终止限位杆17，工作时，这种设计能防止齿轮3与齿条4在啮合移动时，齿轮3脱离齿条4。

Claims (4)

1.一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵，主要包括柱塞、柱塞套、吸油量调节装置和喷油量调节装置，吸油量调节装置主要由竖直电磁阀、T型杆、转轴和齿轮组成，喷油量调节装置主要由水平电磁阀、螺纹杆和齿条组成；其特征在于：所述柱塞开有中心孔和斜槽，斜槽角度a为45°，斜槽底端与中心孔相通，柱塞处于最大有效行程时，斜槽顶端距柱塞顶端的距离为h₁，柱塞处于最小有效行程时，斜槽顶端距柱塞顶端的距离为h₂，h₂=2/3 h₁；所述柱塞套开有锥油孔，锥油孔的锥度为1：3；所述T型杆的结构为杆头呈长条形、杆身呈圆柱形，杆头两端凸出杆身；所述转轴与柱塞固定连接，转轴上部安装有齿轮，齿轮通过平键固定在转轴上，转轴下端开有“倒凸形”圆槽，T型杆放置在“倒凸形”圆槽内，T型杆与“倒凸形”圆槽呈间隙配合；所述齿轮的齿厚为柱塞最大有效行程的3/5；所述螺纹杆两端分别与齿条和铁芯固定连接；所述齿条与齿轮啮合，齿条齿厚为齿轮齿厚的1/2。

2.如权利要求1所述的一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵，其特征在于：所述柱塞套下端安装有角位移传感器。

3.如权利要求1所述的一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵，其特征在于：所述齿条两端设有起始限位杆和终止限位杆。

4.如权利要求1所述的一种采用电磁阀自动调节吸、喷油量的柱塞式喷油泵，其特征在于：所述喷油泵的供油压力计算公式为p=ρgψ/(180r)，其中p为供油压力，ρ为油液密度，g为重力加速度，ψ为柱塞的旋转角度，r为柱塞半径。