CN1201093C - 液压伺服提前器 - Google Patents
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Abstract
一种柴油机喷油泵的液压伺服提前器，其特点是该装置由正时齿轮，导向平键、端盖、飞锤、飞锤弹簧、具有一对螺旋花键付的活塞和联轴节及伺服阀组成。主要用于柴油机喷油泵最佳供油角的自动调节，它解决了机械离心式提前器体积大且笨重和液压提前器，受机油压力变化影响大，及某些柴油机没有提前器，其动力性、经济性和排放指标明显降低的问题。该液压伺服提前器，结构紧凑，体积小，工作可靠，力量大，运动精度高，反应灵敏，不受机油压力变化的影响，特别适合于装配提前器空间位置小，又需要输出较大扭矩的场合，正好满足这种柴油机的需要。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种柴油机喷油泵最佳供油提前角自动调节装置的液压伺服提前器。
二、背景技术
供油提前角的大小对柴油机工作过程影响很大，提前角太大时，由于柴油是在气缸内温度较低的情况下喷入的，混合气形成条件差，着火落后期长，使柴油机工作粗暴，怠速不稳，起动困难。而提前角太小时，则柴油机燃烧最高温度及压力下降，使发动机过热，排气冒烟，动力性与经济性降低。最佳的供油提前角，能获得最大功率，并能降低油耗，减少排放。最佳供油提前角在柴油机工作中，不是一个常数，而是随供油量和柴油机转速的变化而变化的。一般和柴油机直列式喷油泵相配套的提前器有外装机械离心式和内装机械离心式两种，另外还有一种液压提前器(中国专利，专利号：91204470.5)。但是，机械离心式提前器存在如下问题：它是依靠飞锤的离心力来工作的，飞锤必须有足够重和较大的活动空间，整套装置结构复杂，体积大且笨重。目前某些结构紧凑的柴油机装直列式喷油泵，则无法装机械离心式提前器。对于液压提前器，它能装上，但液压提前器是靠柴油机的机油压力和弹簧力平衡来工作的，由于柴油机的机油压力不仅与转速成正比例变化，而且与柴油机的制造误差和柴油机磨损程度不同有关，因此必须经常调整液压提前器弹簧的参数，以适应柴油机机油压力的变化，才能达到理想的最佳提前角度，这给使用带来许多麻烦。柴油机在没有提前器的情况下工作，其性能指标明显降低。
三、发明内容
本发明的目的就是针对机械离心式提前器所存在的上述问题和液压提前器存在的缺陷，设计出一种体积小，力量大，与柴油机机油压力变化无关的液压伺服提前器，使柴油机喷油泵在不同的转速范围内，都能在最佳供油角度下工作。从而改善柴油机的燃烧，增加功率，降低油耗，减少排放，减小缸内爆压，提高柴油机的使用寿命。
本发明具体解决方案是：液压伺服提前器由喷油泵正时齿轮，导向平键，活塞总成，联轴节总成，伺服阀总成，端盖，飞锤，飞锤弹簧组成。喷油泵正时齿轮中间开有活塞孔，活塞孔的一端开有导向平键槽，导向平键槽的对称位置开有飞锤槽，飞锤槽内开有飞锤转轴的限位槽，喷油泵正时齿轮与端盖用4个螺钉连结并一起支承在联轴节总成上，用垫片和轴用弹性档圈卡住，在产生外泄漏的位置用一组O型密封圈密封(或在活动部位采用间隙密封)。联轴节总成由联轴节和过渡套组成，联轴节的外圆表面有一段螺旋花键轴，过渡套与联轴节压配并在端面点焊，联轴节与过渡套可以分别制造，或将联轴节与过渡套合成一个零件整体制造(粉末治金或精密铸造)，联轴节上有一个与喷油泵凸轮轴连结的锥孔和一个拆装用螺纹孔，联轴节上钻有喷油泵润滑油和伺服阀总成的回油孔。活塞总成由活塞和堵头组成，活塞外圆有一个键槽，导向平键用螺钉，弹簧垫圈将其紧固在键槽内，在与键槽对称位置有一个伺服阀总成的装配孔，和伺服阀总成相对应的P、a、b、O1、O2、R油口位置钻有油道孔，活塞的中央有一段螺旋花键孔，其余部分为光孔，活塞总成装在喷油泵正时齿轮与联轴节总成之间的环形缸筒内，导向平键装在喷油泵正时齿轮的导向平键槽内，活塞总成的螺旋花键孔与联轴节总成的螺旋花键轴相配合(这对螺旋花键付可以是渐开线螺旋花键付，或者是矩形螺旋花键付，或者是其他截面形状的螺旋花键付)，活塞总成中央的光孔与联轴节总成过渡套相配合，活塞总成在环形缸筒内能轴向活动，同时联轴节总成对活塞总成作相对转动。伺服阀总成由阀芯，2个前后阀套，2个工作边阀套，一个中央阀套，外套，底盖(外套和底盖可以分别制造或者将外套与底盖合成一个零件整体制造)和复位弹簧组成，伺服阀总成装配在活塞的相应孔内，并与其相应的P、a、b、O1、O2、R油道相通。飞锤与飞锤弹簧一起(飞锤弹簧与伺服阀总成的复位弹簧可以分别制造或者合二为一，做成一根弹簧，装在原伺服阀复位弹簧的位置，此时弹簧端面不与底盖接触，而是通过一根带头的中心拉杆，穿过阀芯中央通孔，滑靴，飞锤力臂的纵向槽，端盖上的螺孔将弹簧拉紧)，装在喷油泵正时齿轮的飞锤槽内，在飞锤上与喷油泵正时齿轮接触处有一转轴，卡在喷油泵正时齿轮相应的限位槽内，飞锤的力臂与伺服阀总成的阀芯紧靠接触。
四、附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描述：
图1为：液压伺服提前器结构图。
图2为：飞锤装配的左视图。
图3为：伺服阀总成的放大图。
图1中：1—喷油泵正时齿轮，2、4、8、29、32—O型密封圈(或将8、29除消而采用间隙密封)，3—十字槽沉头螺钉，5—导向平键，6—活塞，7—堵头，6、7组成活塞总成I，9—联轴节，10—过度套，9、10组成联轴节总成II，11—螺帽，12—弹簧垫圈，13—轴用弹性挡圈，14—垫片，15—阀芯，16—前后阀套，17—工作边阀套，18—中间阀套，19—外套，20—底盖，21—复位弹簧，15、16、17、18、19、20、21组成伺服阀总成III(图3)，22—端盖，23—飞锤，24—飞锤弹簧，25—齿轮室盖密封垫，26—齿轮室盖，27—齿轮室总成，28—喷油泵，30—弹簧垫圈，31—螺钉，k—联轴节与喷油泵凸轮轴连结的锥孔，m—拆装用螺纹孔，A—油缸A腔，B—油缸B腔，P—伺服阀总成III的进油口，a—伺服阀总成III通油缸A腔的进出油口，b—伺服阀总成III通油缸B腔的进出油口，O1—伺服阀总成III通油缸A腔的回油口，O2—伺服阀总成III通油缸B腔的回油口，L—喷油泵润滑油的回油口，R—伺服阀总成III总的回油口，c、d、e—从发动机引入机油的压力油道(或者从发动机的机油主油道，通过喷油泵(28)，经过喷油泵凸轮轴及其和联轴节(9)相连结的锥面及联轴节总成II、活塞总成I的内部油道而至伺服阀总成III的P口，引入压力油)，图2中：g—飞锤转轴，u一限位槽。
五、具体实施例
液压伺服提前器由喷油泵正时齿轮(1)，导向平键(5)，活塞总成I，联轴节总成II，伺服阀总成III，端盖(22)，飞锤(23)，飞锤弹簧(24)组成。喷油泵正时齿轮(1)，中间开有活塞孔，活塞孔的一边开有导向平键槽，导向平键槽的对称位置开有飞锤槽，飞锤槽内开有飞锤转轴g的限位槽u，喷油泵正时齿轮(1)与端盖(22)用4个螺钉(3)连结，并一起支承在联轴节II上，用垫片(14)和轴用弹性档圈(13)卡住，在产生外泄漏的位置用一组O型密封圈(2)、(4)、(8)、(29)密封。联轴节总成II，由联轴节(9)和过渡套(10)组成，联轴节(9)的外圆表面有一段螺旋花键轴，过渡套(10)与联轴节(9)压配，并在端面点焊，联轴节(9)有一个与喷油泵凸轮轴连结的锥孔k和拆装用的螺纹孔m，联轴节总成II上钻有喷油泵润滑油和伺服阀总成III的回油孔L、R。活塞总成I，由活塞(6)和堵头(7)组成，活塞(6)的外圆有一个键槽，导向平键(5)用螺钉(31)，弹簧垫圈(30)将其紧固在键槽内，在与键槽对称位置有一个伺服阀总成III的装配孔，和伺服阀总成III相对应的P、a、b、O1、O2、R油口位置钻有油道孔，活塞(6)的中央有一段螺旋花键孔，其余部分为光孔，活塞总成I装在喷油泵正时齿轮(1)与联轴节总成II之间的环形缸筒内，导向平键(5)装在喷油泵正时齿轮(1)的导向平键槽内，活塞总成I的螺旋花键孔与联轴节总成II的螺旋花键轴相配合，活塞总成I中央的光孔与联轴节总成II的过渡套(10)相配合，活塞总成I在环形缸筒内能轴向活动，同时联轴节总成II对活塞总成I作相对转动。伺服阀总成III，由阀芯(15)，2个前后阀套(16)，2个工作边阀套(17)，中间阀套(18)，外套(19)，底盖(20)，复位弹簧(21)组成，伺服阀总成III装在活塞(6)相应的孔内，并与其相应的P、a、b、O1、O2、R油道相通。飞锤(23)，它与飞锤弹簧(24)一起装在喷油泵正时齿轮(1)的飞锤槽内，在飞锤(23)上与喷油泵正时齿轮(1)接触处有一转轴g，卡在喷油泵正时齿轮(1)相应的限位槽u内，飞锤(23)的力臂与伺服阀总成III的阀芯(15)紧靠接触。
本发明的工作过程：(参照图1)液压伺服提前器的动力传递，是由喷油泵正时齿轮(1)，通过导向平键(5)，推动活塞总成I，活塞总成I通过螺旋花键推动联轴节总成II，而到喷油泵(28)的凸轮轴。液压伺服提前器的转速感应则是通过在喷油泵正时齿轮(1)飞锤槽内的飞锤(23)，在不同转速作用下，产生不同的离心力，而压缩飞锤弹簧(24)，使飞锤(23)的力臂绕飞锤(23)的转轴g支点旋转，而推动装在活塞总成I上的伺服阀总成III的阀芯(15)，移动相应的位置，例如转速上升，阀芯(15)向右移动一个距离，打开一个开口Δ，由来自柴油机的机油压力油，通过c-d-e-p-a进入油缸A腔，这时油缸B腔的回油通过油道b-O2-R回到齿轮室，在油缸A腔的压力油作用下，推动活塞总成I跟随阀芯(15)移动的方向，向右移动一段距离，直至开口关闭。由于活塞(6)和联轴节(9)是一对相配合的螺旋花键付，因此活塞总成I向右移动，联轴节总成II便相应地转动，增大一个动态提前角度。同理，转速下降，阀芯(15)向左移动一个距离，同样打开一个开口Δ，压力油通过油道c-d-e-p-b进入油缸B腔，这时油缸A腔的回油通过油道a-O1-R回到齿轮室，在油缸B腔的压力油作用下，推动活塞总成I跟随阀芯(15)移动方向，向左移动一段距离，直到开口关闭。同样是活塞(6)和联轴节(9)是一对相配合的螺旋花键，因此，活塞总成I向左移动，联轴节总成II便相应地转动，减小一个动态提前角度。由转速—飞锤离心力—压缩弹簧—飞锤力臂转动—阀芯移动—活塞移动—联轴节转动提前角，在液压伺服系统中是属于位置控制，只要活塞的作用力(压力和活塞面积的乘积)足够大，压力变化对提前角度的变化无关。即液压伺服提前器的提前角度能和柴油机的转速成比例地变化，使柴油机喷油泵在不同的转速范围内都能在最佳供油角度下工作，从而改善柴油机的燃烧，增加功率，降低油耗，减少排放，减小缸内爆压，提高柴油机的使用寿命。
本发明的突出效果：液压伺服提前器的动力传递元件导向平键、活塞总成，联轴节总成和转速感应元件飞锤、飞锤弹簧、伺服阀总成、活塞总成都装在喷油泵正时齿轮内腔，结构紧凑，体积小，工作可靠，力量大，运动精度高，反应灵敏，不受机油压力变化的影响，特别适合于装配提前器空间位置小，又需要输出较大扭矩的场合。
Claims (7)
1、一种为柴油机喷油泵提供最佳供油提前角自动调节的液压伺服提前器，其特征在于：
a、所述的液压伺服提前器由喷油泵正时齿轮(1)，导向平键(5)，活塞总成I，联轴节总成II，伺服阀总成III，端盖(22)，飞锤(23)，飞锤弹簧(24)组成，
b、上述a所述的喷油泵正时齿轮(1)，中间开有活塞孔，活塞孔的一边开有导向平键槽，导向平键槽的对称位置开有飞锤槽，飞锤槽内开有飞锤转轴g的限位槽u，喷油泵正时齿轮(1)与端盖(22)用4个螺钉(3)连结，并一起支承在联轴节II上，用垫片(14)和轴用弹性档圈(13)卡住，在产生外泄漏的位置用一组O型密封圈(2)、(4)、(8)、(29)密封，
c、上述a所述的联轴节总成II，由联轴节(9)和过渡套(10)组成，联轴节(9)的外圆表面有一段螺旋花键轴，过渡套(10)与联轴节(9)压配，并在端面点焊，联轴节(9)有一个与喷油泵凸轮轴连结的锥孔k和拆装用的螺纹孔m，联轴节总成II上钻有喷油泵润滑油和伺服阀总成III的回油孔L、R，
d、上述a所述的活塞总成I，由活塞(6)和堵头(7)组成，活塞(6)的外圆有一个键槽，导向平键(5)用螺钉(31)，弹簧垫圈(30)将其紧固在键槽内，在与键槽对称位置有一个伺服阀总成III的装配孔，和伺服阀总成III相对应的P、a、b、O1、O2、R油口位置钻有油道孔，活塞(6)的中央有一段螺旋花键孔，其余部分为光孔，活塞总成I装在喷油泵正时齿轮(1)与联轴节总成II之间的环形缸筒内，导向平键(5)装在喷油泵正时齿轮(1)的导向平键槽内，活塞总成I的螺旋花键孔与联轴节总成II的螺旋花键轴相配合，活塞总成I中央的光孔与联轴节总成II的过渡套(10)相配合，活塞总成I在环形缸筒内能轴向活动，同时联轴节总成II对活塞总成I作相对转动，
e、上述a所述的伺服阀总成III，由阀芯(15)，2个前后阀套(16)，2个工作边阀套(17)，中间阀套(18)，外套(19)，底盖(20)，复位弹簧(21)组成，伺服阀总成III装在活塞(6)相应的孔内，并与其相应的P、a、b、O1、O2、R油道相通，
f、上述a所述的飞锤(23)，它与飞锤弹簧(24)一起装在喷油泵正时齿轮(1)的飞锤槽内，在飞锤(23)上与喷油泵正时齿轮(1)接触处有一转轴g，卡在喷油泵正时齿轮(1)相应的限位槽u内，飞锤(23)的力臂与伺服阀总成III的阀芯(15)紧靠接触。
2、根据权利要求1所述的液压伺服提前器，其特征在于联轴节总成II，可以将联轴节(9)和过渡套(10)分别制造，或将联轴节(9)和过渡套(10)合成一个零件整体制造(粉末冶金或精密铸造)。
3、根据权利要求1所述的液压伺服提前器，其特征在于伺服阀总成III中的外套(19)和底盖(20)可以分别制造，或将外套(19)与底盖(20)合成一个零件整体制造。
4、根据权利要求1所述液压伺服提前器，其特征在于伺服阀总成III的压力油道P，可以从发动机的机油主油道，通过齿轮室(27)，经过油道c、d、e和活塞(6)上的油道引入压力油，或从发动机的机油主油道，通过喷油泵(28)，经过喷油泵凸轮轴及其和联轴节(9)相连结的锥面及联轴节总成II、活塞总成I的内部油道而至伺服阀总成III的P口，引入压力油。
5、根据权利要求1所述的液压伺服提前器，其特征在于活塞总成I与联轴节总成II相配合的螺旋花键付可以是渐开线螺旋花键付，或是矩形螺旋花键付，或者是其他截面形状的螺旋花键付。
6、根据权利要求1所述的液压伺服提前器，其特征在于飞锤弹簧(24)与伺服阀总成III的复位弹簧(21)，可以分别制造或合二为一，做成一根弹簧，装在原伺服阀复位弹簧(21)的位置，此时弹簧端面不与底盖(20)接触，而是通过一根带头的中心拉杆，穿过阀芯(15)中央通孔，滑靴，飞锤(23)力臂的纵向槽，端盖(22)上的螺孔将弹簧拉紧。
7、根据权利要求1所述的液压伺服提前器，其特征在于喷油泵正时齿轮(1)与端盖(22)一起支承在联轴节总成II上，可以用O型密封圈(8)、(29)密封或将O型密封圈(8)、(29)除消采用间隙密封。
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