CN110685842B - 柴油机的可变喷油正时喷油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机的可变喷油正时喷油泵，包括柱塞套、柱塞组合件、燃油凸轮驱动机构、上柱塞转动组件，上柱塞转动机构和下柱塞转动机构，柱塞组合件包括上柱塞和下柱塞，上柱塞的杆部与下柱塞沉孔间隙配合，上柱塞的上凸台径向设有端面倾斜向上的喷油提前角调整形线，下柱塞的下凸台径向设有端面倾斜向下的喷油量调整形线，上柱塞转动组件设置在下柱塞下部和上柱塞下部。本发明结构紧凑、驱动简单，通过柱塞组合件和上、下柱塞各自的转动机构、上柱塞转动组件和柱塞下端的驱动块，实现了上、下柱塞各自独立且互不干涉的转动，从而可连续调节喷油提前角和喷油量，进行推进型船用电子调速柴油机的可变喷油，提高了柴油机运行的经济性。

Description

柴油机的可变喷油正时喷油泵

技术领域

本发明涉及一种柴油机的喷油泵，尤其适用于一种可改变推进型船用电子调速柴油机的喷油提前角和喷油量的可变喷油正时单体柱塞泵，属于柴油机技术领域。

背景技术

随着相关技术的发展，船用柴油机在提高经济性方面取得了明显成效，发展了多种技术，其中提高爆发压力占据了重要地位。船用柴油机在实际工作过程中会长期运行在部分负荷工况，由于燃油喷射量降低，最高爆发压力也随之降低，经济性较差；在超负荷工况工作时，发动机最高爆发压力较大，而改变喷油正时，增加喷油提前角，可增加柴油机部分负荷最大爆发压力，提高部分负荷经济性；同时能够控制最大负荷的最高爆发压力，提高安全性。因此可变喷油正时柴油机在高性能船用发动机领域应用广泛。

目前可变喷油正时主要包括机械式和电子式两类，其中机械式有可变喷油凸轮机构、柱塞头部特殊形线型两类，可变喷油凸轮机构主要通过改变凸轮和柱塞泵相对位置来改变喷油提前角，响应速度慢，改变范围小；柱塞头部特殊形线型包括进油形线和回油形线两类，其中进油形线改变喷油提前角，回油形线改变喷油量，但由于结构形线固定，只能实现负荷单一因素供油提前角的调整，对调速特性影响明显，且可移植性差。电子式可变喷油正时预先测定各种转速、负荷及环境参数等不同工况下的最佳喷油提前角，制成数据库，存储到电控系统中，系统运行时根据发动机的工况控制执行系统到目标值。电子式可变喷油正时又分为直接式和间接式两类，直接式通过控制喷油系统电磁阀直接控制喷油提前角，应用于高压共轨系统，成本较高，运行维护难度大；间接式通过控制一套执行机构改变喷油提前角，实现方式灵活，运行维护成本低，应用于电子调速型电控柴油机。

由于成本和运维难度限制，电子调速型电控柴油机仍有广阔的应用前景，尤其是在民用船舶领域，在可预见的未来此型柴油机仍将占据主导地位。目前市场上应用于电子调速型电控柴油机的间接式电子可变喷油正时系统通过改变喷油凸轮和驱动轮的相对位置实现喷油提前角的改变，需要的驱动力矩大，一般采用液压驱动系统，为了实现闭环控制系统还包含位置指示等传感设备，其存在着体积大，成本高等缺陷。因此，开展间接式电子可变喷油正时结构创新开发和优化设计仍具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种柴油机的可变喷油正时喷油泵，适用于推进型船用电子调速柴油机的可变喷油，可根据柴油机运行工况连续调节喷油提前角和喷油量，提高柴油机运行的经济性。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种柴油机的可变喷油正时喷油泵，包括柱塞套、柱塞组合件、燃油凸轮驱动机构和上柱塞转动组件，以及分别设置在柱塞套中部外侧的上柱塞转动机构和下柱塞转动机构，分别设置在柱塞套的上部两侧的进油阀通道和回油阀通道与柱塞套内孔贯通，出油阀通道设置在柱塞套的顶部，柱塞组合件嵌进柱塞套内孔中；所述燃油凸轮驱动机构设置在柱塞套的下端，包括燃油凸轮、弹簧和承盘，所述承盘固定在柱塞组合件的下侧，燃油凸轮的外廓抵靠在承盘下侧，弹簧套在柱塞组合件的下端上，弹簧的上下端分别抵靠在柱塞组合件的下端和承盘的上侧；所述上柱塞转动机构包括上柱塞驱动套、上柱塞驱动齿条和上柱塞驱动齿条执行器，下柱塞转动机构包括下柱塞驱动套、下柱塞驱动齿条和下柱塞驱动齿条执行器，下柱塞驱动套包围在柱塞套的外周面上，上柱塞驱动套包围在下柱塞驱动套的外周面上，上柱塞驱动套与下柱塞驱动套之间、下柱塞驱动套与柱塞套之间均为间隙配合的可转动连接；上柱塞驱动套上端设有第一齿轮，下柱塞驱动套上端设有第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮一上一下间隔排列，下柱塞驱动齿条与上柱塞驱动齿条亦一上一下平行排列，下柱塞驱动齿条与第二齿轮啮合，上柱塞驱动齿条与第一齿轮啮合；上柱塞驱动齿条一端与上柱塞驱动齿条执行器的输出端连接，下柱塞驱动齿条一端与下柱塞驱动齿条执行器的输出端连接。

本发明的目的通过以下技术方案来进一步实现：

进一步的，所述柱塞组合件包括上柱塞和下柱塞，上柱塞上端径向延伸出上凸台，上柱塞下端为杆部；下柱塞上端设有与上凸台外径相同的下凸台，上柱塞的杆部与下柱塞沉孔间隙配合，上凸台下侧的定位凸台嵌进下凸台上侧的定位圈中。所述上凸台径向设有端面倾斜向上的喷油提前角调整形线，上柱塞顺时针旋转时喷油开始时刻提前，喷油提前角变大；所述下凸台径向设有端面倾斜向下的喷油量调整形线，顺时针旋转时喷油结束时刻推迟，喷油量变大。

进一步的，上柱塞转动组件设置在下柱塞下部和上柱塞下部，包括成对设置的转动横杆，所述转动横杆一端为直杆，另一端为半圆环，所述半圆环分别横穿过下柱塞下部两侧的下柱塞窗口，抱合固定在上柱塞下端的阶梯轴径上。下柱塞窗口宽度大于半圆环的宽度。

进一步的，所述下柱塞驱动套下部开有下槽口，下柱塞下端端口设有径向延伸的驱动块，所述驱动块嵌入下槽口中。

进一步的，所述上柱塞驱动套由两个半圆筒固定连接而成，半圆筒两侧上部分别设有连接翻边，半圆筒上端设有第一齿轮半环，半圆筒下端设有槽口；包围下柱塞驱动套的两个半圆筒的连接翻边固定连接成一体，两个第一齿轮半环拼接成第一齿轮；转动横杆的直杆从内至外先后穿过下柱塞窗口、柱塞套下端、下柱塞驱动套的下槽口和上柱塞驱动套的槽口。

本发明结构紧凑、驱动简单，通过柱塞组合件和上、下柱塞各自的转动机构、上柱塞转动组件和柱塞下端端的驱动块，以及上柱塞上端的喷油提前角调整形线和下柱塞上端上端的喷油量调整形线的结构，实现了上、下柱塞各自独立且互不干涉的转动，从而可根据柴油机运行工况连续调节喷油提前角和喷油量，实现了推进型船用电子调速柴油机的可变喷油，提高柴油机运行的经济性。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的结构简图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是柱塞组合件的放大主视图；

图4是图3的B-B剖视放大图；

图5是上柱塞驱动套安装方式图；

图6是上柱塞驱动套安装效果图；

图7是下柱塞驱动套的放大立体图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明包括柱塞套1、柱塞组合件2、燃油凸轮驱动机构3和上柱塞转动组件4，以及分别设置柱塞套1中部外侧的上柱塞转动机构5和下柱塞转动机构6，分别设置在柱塞套1的上部两侧的进油阀通道11和回油阀通道12与柱塞套内孔13贯通，出油阀通道14设置在柱塞套1的顶部，柱塞组合件2嵌进柱塞套内孔13中。

燃油凸轮驱动机构3设置在柱塞套1的下端，包括燃油凸轮31、弹簧32和承盘33，承盘33固定在柱塞组合件2的下侧，燃油凸轮31的外廓抵靠在承盘33下侧，弹簧32套在柱塞组合件2的下端上，弹簧33的上下端分别抵靠在柱塞组合件2的下端和承盘33的上侧。当柱塞组合件2位于柱塞套1的下部位置时，进油阀通道11与油腔相通，燃油迅速注满作为油腔的柱塞套内孔13。燃油凸轮31转动通过承盘33带动柱塞组合件2上行，当进油阀通道11被柱塞组合件2上部挡住时，开始压油过程，燃油油室内燃油压力迅速升高，燃油从出油阀通道14进入出油阀，当燃油达到出油阀开启压力时开始喷油。柱塞继组合件2继续上行，当回油阀通道12与柱塞组合件2的下部油量调节形线连通时，开始回油，油室内燃油压力迅速下降，喷油结束。

如图2和图3所示，柱塞组合件2包括上柱塞21和下柱塞22，上柱塞21上端径向延伸出上凸台211，下端为杆部212。下柱塞22上端设有与上凸台211外径相同的下凸台221，上柱塞21的杆部212与下柱塞沉孔222间隙配合，上凸台211下侧的定位凸台213嵌进下凸台221上侧的定位圈223中，实现了上柱塞21和下柱塞22之间的径向相对旋转和轴向定位的功能。

上凸台211径向设有端面倾斜向上的喷油提前角调整形线214，上柱塞顺时针旋转时喷油开始时刻提前，喷油提前角变大；下凸台221径向设有端面倾斜向下的喷油量调整形线224，顺时针旋转时喷油结束时刻推迟，喷油量变大。

如图1、图2、图5和图6所示，上柱塞转动机构5包括上柱塞驱动套51、上柱塞驱动齿条52和上柱塞驱动齿条执行器53，下柱塞转动机构6包括下柱塞驱动套61、下柱塞驱动齿条62和下柱塞驱动齿条执行器63，下柱塞驱动套61包围在柱塞套1的外周面上，上柱塞驱动套51包围在下柱塞驱动套61的外周面上，上柱塞驱动套51与下柱塞驱动套61之间、下柱塞驱动套61与柱塞套1之间均为间隙配合的可转动连接，因而彼此之间均能进行相对转动。上柱塞驱动套51上端设有第一齿轮511，下柱塞驱动套61上端设有第二齿轮611，第二齿轮611与第一齿轮511一上一下间隔排列，下柱塞驱动齿条62与上柱塞驱动齿条52亦一上一下平行排列，下柱塞驱动齿条62与第二齿轮611啮合，上柱塞驱动齿条52与第一齿轮511啮合。上柱塞驱动齿条52左端与上柱塞驱动齿条执行器53输出端连接，下柱塞驱动齿条62左端与下柱塞驱动齿条执行器63输出端连接。

如图4所示，上柱塞转动组件4设置在上柱塞21下部，包括成对设置的转动横杆41，所述转动横杆41一端为直杆411，另一端为半圆环412，半圆环412分别横穿过下柱塞22下部两侧的下柱塞窗口225，抱合固定在上柱塞21下端的阶梯轴径215上，对转动横杆41进行轴向定位。下柱塞窗口225宽度大于半圆环412的宽度，便于转动横杆41另一端的半圆环412先穿过下柱塞窗口225，然后对接固定在上柱塞21下端的阶梯轴径215上。

如图5和图6所示，上柱塞驱动套51由两个半圆筒512固定连接而成，半圆筒512两侧上部分别设有连接翻边513，半圆筒511上端设有第一齿轮半环5111，半圆筒512下端设有槽口515。包围下柱塞驱动套61的两个半圆筒511的连接翻边513通过紧固螺钉固定连接成一体，两个第一齿轮半环5111拼接成第一齿轮511。

如图6和图7所示，下柱塞驱动套61下部开有下槽口612，下柱塞22下端端口设有径向延伸的驱动块226，驱动块226嵌入下槽口612中。

转动横杆41的直杆411从内至外先后穿过下柱塞窗口225、柱塞套1下端、下柱塞驱动套61的下槽口612和上柱塞驱动套51的槽口515。

如图1、图2和图7所示，要调整喷当需油提前角时，上柱塞驱动齿条执行器53推动上柱塞驱动齿条52左移，带动与其啮合的第一齿轮511顺时针旋转，从而使得上柱塞驱动套51顺时针旋转。上柱塞驱动套51顺时针转动时，带动插在槽口515中的上柱塞转动组件4转动，使得与上柱塞转动组件4固定连接的上柱塞21也顺时针转动，上凸台211外周面上的喷油提前角调整形线214转动时，喷油开始时刻提前，喷油提前角变大，完成喷油提前角的调整。

如图5和图6所示，要调整喷油量时，下柱塞驱动齿条执行器63推动下柱塞驱动齿条62左移，带动与其啮合的第二齿轮611顺时针旋转，从而使得下柱塞驱动套61顺时针旋转，下柱塞驱动套61顺时针转动时，带动插在下柱塞驱动套61的下槽口612中的驱动块226转动，从而使得下柱塞22也顺时针转动，下凸台221外周面上的的喷油量调整形线224顺时针转动时喷油结束时刻推迟，喷油量变大，完成对喷油量的调节。

喷油提前角调整形线214转动和喷油量调整形线224的转动分别由上柱塞转动机构5和下柱塞转动机构6独立进行，彼此互不干涉，提高了本发明的可靠性。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种柴油机的可变喷油正时喷油泵，包括柱塞套、柱塞组合件、燃油凸轮驱动机构和上柱塞转动组件，分别设置在柱塞套的上部两侧的进油阀通道和回油阀通道与柱塞套内孔贯通，出油阀通道设置在柱塞套的顶部，柱塞组合件嵌进柱塞套内孔中；所述燃油凸轮驱动机构设置在柱塞套的下端，包括燃油凸轮、弹簧和承盘，所述承盘固定在柱塞组合件的下侧，燃油凸轮的外廓抵靠在承盘下侧，弹簧套在柱塞组合件的下端上，弹簧的上下端分别抵靠在柱塞组合件的下端和承盘的上侧；其特征在于，还包括分别设置柱塞套中部外侧的上柱塞转动机构和下柱塞转动机构，所述上柱塞转动机构包括上柱塞驱动套、上柱塞驱动齿条和上柱塞驱动齿条执行器，下柱塞转动机构包括下柱塞驱动套、下柱塞驱动齿条和下柱塞驱动齿条执行器，下柱塞驱动套包围在柱塞套的外周面上，上柱塞驱动套包围在下柱塞驱动套的外周面上，上柱塞驱动套与下柱塞驱动套之间、下柱塞驱动套与柱塞套之间均为间隙配合的可转动连接；上柱塞驱动套上端设有第一齿轮，下柱塞驱动套上端设有第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮一上一下间隔排列，下柱塞驱动齿条与上柱塞驱动齿条亦一上一下平行排列，下柱塞驱动齿条与第二齿轮啮合，上柱塞驱动齿条与第一齿轮啮合；上柱塞驱动齿条一端与上柱塞驱动齿条执行器的输出端连接，下柱塞驱动齿条一端与下柱塞驱动齿条执行器的输出端连接；所述柱塞组合件包括上柱塞和下柱塞，上柱塞上端径向延伸出上凸台，上柱塞下端为杆部；下柱塞上端设有与上凸台外径相同的下凸台，上柱塞的杆部与下柱塞沉孔间隙配合，上凸台下侧的定位凸台嵌进下凸台上侧的定位圈中；所述上凸台径向设有端面倾斜向上的喷油提前角调整形线，上柱塞顺时针旋转时喷油开始时刻提前，喷油提前角变大；所述下凸台径向设有端面倾斜向下的喷油量调整形线，顺时针旋转时喷油结束时刻推迟，喷油量变大。

2.如权利要求1所述的柴油机的可变喷油正时喷油泵，其特征在于，上柱塞转动组件设置在上柱塞下部，包括成对设置的转动横杆，所述转动横杆一端为直杆，另一端为半圆环，所述半圆环分别横穿过下柱塞下部两侧的下柱塞窗口，抱合固定在上柱塞下端的阶梯轴径上。

3.如权利要求2所述的柴油机的可变喷油正时喷油泵，其特征在于，下柱塞窗口宽度大于半圆环的宽度。

4.如权利要求1所述的柴油机的可变喷油正时喷油泵，其特征在于，所述下柱塞驱动套下部开有下槽口，下柱塞下端端口设有径向延伸的驱动块，所述驱动块嵌入下槽口中。

5.如权利要求1所述的柴油机的可变喷油正时喷油泵，其特征在于，所述上柱塞驱动套由两个半圆筒固定连接而成，半圆筒两侧上部分别设有连接翻边，半圆筒上端设有第一齿轮半环，半圆筒下端设有槽口；包围下柱塞驱动套的两个半圆筒的连接翻边固定连接成一体，两个第一齿轮半环拼接成第一齿轮。

6.如权利要求2所述的柴油机的可变喷油正时喷油泵，其特征在于，转动横杆的直杆从内至外先后穿过下柱塞窗口、柱塞套下端、下柱塞驱动套的下槽口和上柱塞驱动套的槽口。

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