CN2237730Y - 柴油机供油提前器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及柴油发动机用双偏心式的供油提前器。包含心轴、圆盘支架、齿轮座，有分别与飞锤和齿轮座铰联的大偏心轮和小偏心轮构成的双摇杆型四连杆机构；起始状态，铰点03的内角α＜180°；有串并联弹簧组的弹性机构，飞锤的联动限位板，两飞锤间的垫圈。具有0.5～3°的起动供油提前特性和优异的工作提前特性，柴油机起动性好噪声低，动力经济性好。

Description

柴油机供油提前器

本实用新型涉及柴油发动机的燃油供给系，特别是柱塞式高压油泵的机械式双偏心结构的供油提前器。

现有柴油机柱塞式高压油泵的机械式供油提前器结构原理上分为两类：偏摆式和双偏心式。现有的机械式供油提前器，无论是偏摆式或是双偏心式，都没有起动提前功能。偏摆式结构在原理上就不可实现起动提前功能；双偏心结构在原理上有实现起动提前功能的可能性，但在设计上没能实现结构参数的优化和弹性系统的完善解决，因此现有的双偏心提前器都选择没有起动提前功能的结构。

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种改进结构、使柴油机供油系具有起动供油提前功能，改善柴油机起动、降低柴油机低速噪声，改善柴油机动力性能，结构简单的柴油机供油提前器。

本实用新型的柴油机供油提前器(参见附图)，包含心轴(1)及其上固装的园盘支架(2)、套装的齿轮座(3)，有与飞锤(4、5)铰联的大偏心轮(6)、与齿轮座铰联的小偏心轮(7)构成的双摇杆型四连杆机构，有与飞锤相联含弹簧的弹性机构，起始状态时，构成四连杆机构的小偏心轮转动中心的铰点(O3)的连架杆(O2—O3)与连杆(O3—O4)间的内角α小于180°。

上述弹簧串联有弱弹簧(19)。

上述弹簧可以是大弹簧，也可以是大弹簧(20)并联小弹簧(21)。有支承弹簧的弹簧支承轴(14)。

在上述心轴上可以套装有联动限位板(10)，该联动限位板上有与飞锤的传动销(8)套联的斜长孔(11)。

本柴油机供油提前器，有对称的两个飞锤，有对称的两套上述双摇杆型四连杆机构，有两两对称的四组上述弹性机构。在两个飞锤之间可以有垫圈(23)。

上述心轴的起动供油提供转角β1＝0.5°～3°。

上述心轴的工作供油提前转角β2＝4°～8°。

实用新型是在现有双偏心供油提前器结构上的改进。

首先，是对双摇杆型四连杆机构的改进，供油提前器的四连杆机构由园盘支架、齿轮座、大偏心轮、小偏心轮构成，其机构简图如图3所示，O1是园盘支架、齿轮座及心轴的转动中心，O2是大偏心轮的转动中心，O3是小偏心轮的转动中心，O4是齿轮座与小偏心轮的铰点。四连杆机构的O1—O2杆为机架，O 2—O3杆和O1—O4杆为连架杆，O3—O4杆为连杆。当动力驱动装在齿轮座上的齿轮转动时，通过偏心机构，使园盘支架及其与之固联的心轴转动，驱动与心轴相联的柱塞式高压油泵。同时园盘支架上的飞锤随园盘支架旋转并在离心力作用下作离心的径向位移，与飞锤偏心铰联的大偏心轮在园盘支架中自转，大偏心轮中的小偏心轮因齿轮座的偏心铰联约束而转动。即O2—O3杆为主动杆，O3—O4杆和O1—O4杆为从动杆。因构成铰点O3的O2—O3杆与O3—O4杆间的内角α，在起始状态时，即飞锤径向位移为O时，α＜180°，所以，当O2—O3杆绕O2点作顺时针摆动时，O1—O4杆先围绕O1点作顺时针摆动，直到O2—O3杆和O3—O4杆成为直线时，O1—O4杆绕O1点顺时针摆到极点位置其转角为β1；之后，O1—O2杆继续绕O1点作顺时针摆动时，O1—O4杆才开始围绕O1点作反时针摆动。该四连杆机构O1—O4杆的顺时针和反时针摆动，即是心轴相对于齿轮座的反时针和顺时针转动。O1—O4杆顺时针转动时，驱动油泵调节起动供油提前从β1到零度；反时针转动时，又驱动油泵调节工作供油提前从零度到β2。而现有的双偏心供油提前器的四连杆机构的机构简图如图4所示，因构成铰点O3’的O2’—O3’杆与O3’—O4’杆之间的内角α’，在起始状态时，因α’＞180°，当O2’—O3’杆绕O2’点作顺时针摆动时，O1’—O4’杆即刻就绕O1’点作反时针摆动，O1’—O4’杆没有绕O1’点作顺时针摆动的过程。故不能实现起动供油提前，只具有工作供油提前特性。

本实用新型的四连杆机构，采用通常的优化设计各杆的长度获得。

一旦四连杆机构各杆长度优化设定，O1—O4杆绕O1点摆动的角度位置与飞锤对O1点的离心径向位移成对应关系。由于O1—O4杆绕O1点摆动的角度与O2—O3杆绕O2点摆动的角度不成正比，以及O2—O3杆绕O2点摆动的角度与飞锤对O1点的径向位移也不成正比，因此O1—O4杆绕O1点摆动的角度β(即供油提前器提前角)与飞锤对O1点的离心径向位移ΔS并不成正比，而是成如图5的曲线关系。

通常，柴油机要求提前器的提前特性，在柴油机起动时能实现2度或2度以上的起动供油提前，在柴油机怠速和低速时趋于零值，在柴油机工作转速范围内，随转速呈线性变化，即相当于O1—O4杆绕O1点的逆时针摆动角在提前器起作用转速范围内，随转速呈如图6的线性变化。这是一条理想的提前器特性曲线。

其次，在柴油机工作过程中，O1—O4杆绕O1点的摆动的位置是由飞锤的所在位置决定的。而飞锤所在位置又是决定于飞锤的离心力、传动油泵阻力、摩擦阻力和弹簧的弹力。在结构参数和运行参数已定的情况下，如要满足提前器的提前特性，只有保证飞锤各个位置上所需的弹力。如果以飞锤的径向位移ΔS为横座标，则飞锤在不同位置上所需的弹力F绘制的曲线如图8的实线形状。这是一条理想的弹力曲线，它是一条复杂曲线，用简单的弹性机构很难实现。由于这条曲线的斜率变化范围极大，欲想以变螺距弹簧来实现是不可能的。现有的双偏心提前器往往采用一个等螺距弹簧的简单的弹性机构，其弹力曲线是一直线，这种结构的提前特性较低。本实用新型采用大弹簧或大弹簧并联小弹簧，再串联弱弹簧的双弹簧或三弹簧的弹性机构，其弹力曲线为如图8的虚线形状，呈两段直线或三段直线连接成的折线，这种弹力曲线更趋近于理想的弹力曲线，可以得到较满意的提前特性。

本实用新型的弹簧座，是实现上述弹簧并联和串联的联接件，在台阶孔形或台阶轴形的弹簧座的内孔中或轴上套装一个刚性很弱的弱弹簧；在弹簧座与原有的弹簧上座之间套装一个大弹簧或大弹簧并联一个刚度较大的小弹簧。柴油机起动前弹簧座与飞锤孔底环面18是不接触的，但上述弹簧组通过弱弹簧对飞锤孔底环面有一定的预压力。当柴油机起动时，由于起动转速低，飞锤受到的离心力很小，飞锤保持在初始位置，这时柴油机获得起动供油提前的设计值。柴油机一经起动后，为了改善低速噪声，希望怠速时供油提前角较低。由于弹簧对飞锤的预压力较低，弱弹簧的刚度又很小，在起动到怠速的过程中，飞锤即可飞开直至弱弹簧压缩而弹簧座与飞锤孔底环面接触，获得提前特性的最小值，即零值。本弹性机构的弹力曲线如图8虚线所示，从起动到怠速的弹力曲线是一条折转直线如AB线段，它的斜率是由弱弹簧和大弹簧的刚度决定。柴油机从怠速继续升速，飞锤继续向外飞开，大弹簧继续受压缩，直至小弹簧开始受压缩为止，这一工作段的弹力曲线也是一条折转直线如BC线段，它的斜率由大弹簧的刚度决定。柴油机转速继续升高，飞锤继续外移，直至飞锤受联动限位板的限位，不能外移为止，此工作段大弹簧和小弹簧并联作用，弹力曲线也是一条折转直线如CD线段，它的斜率由大弹簧和小弹簧的刚度决定。

如果柴油机要求供油提前器在较高的工作转速下才开始起作用，可以选取刚度较大的大弹簧或者在弹簧支承轴上安装钢丝挡圈，使弹簧座被限位，调整和控制大弹簧对弹簧座的预紧力即可实现。后者可获得理想弹力曲线中位移不变弹力突跳的折线。

本实用新型的联动限位板。它的作用除对高速提前角限位外，对提前器上的两块飞锤的位移有同步协调的作用，特别是柴油机将停车时，虽然飞锤离心力的大幅度降低，但由于弹簧对飞锤的预压力低，弱弹簧的弹力很弱，不易实现回到初始位置，而联动限位板可保证飞锤能回到初始位置。否则下次起动时，就不存在起动提前供油，会发生起动困难。

该实用新型还在两飞锤之间的弹簧支承轴上安放了一个垫圈，可以通过改变垫圈厚度适当调整起动供油提前量，以及克服飞锤回位时飞锤之间因碰击所产生的机械噪声。

本实用新型的柴油机供油提前器具有如下的优点：

1.本供油提前器具有2度或3度以上的起动供油提前，又具有常规提前器在工作转速范围内的提前特性，能改善柴油机起动、降低柴油机低速噪声，以及改善柴油机在低速、中速和高速下的动力性能和经济性能。

2.本供油提前器的提前特性线型好，且容易调整参数，获得不同线型的提前特性，满足各种不同柴油机的要求。

3.本供油提前器，性能稳定，磨损小，寿命长，噪声低。

4.本供油提前器可在现有供有提前器上进行局部改进设计而成，结构简单，机械加工和装配调试较容易。

下面，再用实施例及其附图，对本实用新型作进一步说明。

附图的简要说明。

图1是本实用新型的一种柴油机供油提前器的结构示意图。

图2是图1的俯视和A—A剖面上的局部剖视结构示意图。

图3是图1的双摇杆型四连杆机构的机构简图。图中实线为起始状态，虚线是起动供油提前状态，双点划线是工作供油提前状态。

图4是现有供有提前器的双摇杆型四连杆机构的机构简图。

图5是供油提前器的提前角β与飞锤径向位移ΔS的关系曲线。

图6是供油提前器理想的提前特性曲线。β为供油提前器提前角，n为供油提前器转速。

图7是本实用新型实施例的提前特性曲线。

图8是供油提前器的弹性机构的弹力曲线。图中，实线为理想曲线，虚线为本实用新型实施例的弹力曲线。F为弹力。

实施例1

本实用新型的一种柴油机供油提前器，如图1、2、3、7、8所示。有通常结构的心轴1、心轴上固装的园盘支架2和套装的齿轮座3，园盘支架上对称结构的两个飞锤4、5，和对称结构的两套双偏心机构、及两两对称结构的四组弹性机构。

上述双偏心机构，有大偏心轮6和小偏心轮7。大偏心轮6可转动地装在飞锤支架2上相配合的孔中，并用传动销8与飞锤4或5呈偏心铰联。小偏心轮7可转动地装在大偏心轮6上相配合的孔中，并用传动销9与齿轮座3呈偏心铰联。上述心轴1，园盘支架2、齿轮座3的转动中心O1，大偏心轮6的转动中心O2，小偏心轮7的转动中心O3，传动销9的转动中心O4依次相联构成双摇杆型的四连杆机构，其中O1—O2杆为机架，O2—O3杆和O1—O4杆为连架杆，O3—O4杆为连杆。在柴油机起动前的初始状态，即飞锤的径向位移为0时，构成小偏心轮6的转动中心即铰点O3的O2—O3杆与O3—O4杆的内角α＜180°，α约为123°。柴油机起动后，飞锤作径向位移时，传动销8推动大偏心轮6在飞锤支架的孔中转动，即O2—O3杆绕O2作顺时针转动，经O3—O4杆推动O1—4杆绕O1转动，在O2—O3杆与O3—O4杆成直线前的柴油机起动阶段，即α＜180°变化为α＝180°时，O1—O4杆顺时针转动角度β1，该β1角是起动供油提前角，上述各杆的设计长度，应使β1＝2°。四连杆机构的随后变化是从α＝180°至α＞180°直至飞锤达最大离心径向位移为止，此时，O1—O4杆反时针转角β2＝6°。O1—O4杆的转动运动，也就是心轴1相对于齿轮座4反方向的转动运动。

在心轴1上，相对于齿轮座3的另一端，可转动地套装有圆板形的联动限位板10，在联动限位板上相对于传动销8的适当位置，开制有相对于径向倾斜的斜长孔11，传动销8被置于斜长孔11中并与之呈滑动配合，当飞锤旋转且作离心位移时，传动销8沿斜长孔11作离心滑动，当飞锤停止旋转时，飞锤向心位移复位。联动限位板的长孔有协调两套双摇杆四连杆机构因制造误差等因素引起的运动不一致，避免飞锤卡死，也令其飞锤可靠地恢复到起始位置。

上述弹性机构，呈对称地设置在两个飞锤4、5上，分别安装于飞锤4、5的通孔12、13中，有贯穿两个飞锤4、5的两个通孔12、13的弹簧支承轴14，弹簧支承轴14中部套装有分别置于两个飞锤的通孔12、13下部内，各自的弹簧座15，在弹簧支承轴14的两端各有一个通常结构的弹簧上座16。弹簧座15呈圆筒形，其上端呈台阶轴形，也可以呈台阶内孔形。弹簧座15下部的圆柱腔内，装有套装在弹簧支承轴14上，且其上端与圆柱腔顶环面17，相接，下端与通孔底环面18相接的弱弹簧19。在弹簧座15与弹簧上座16之间，装有套置的大弹簧20和小弹簧21，从而构成并联的大弹簧和小弹簧，再串联弱弹簧的弹性机构。其弹性曲线如图8虚线ABCD所示。

在相对于弹簧座15的圆柱腔顶环面位置的弹簧支承轴14上，可以有对称的两个钢丝档圈22，用于限制弹性座15向内的位移。

在弹簧支承轴14的中部，套装有被置于两个飞锤4和5之间的垫圈23。

本实用新型用通常方法安装在柴油机上，其心轴与柱塞式高压油泵传动相联，并随心轴的转动而调节供油。

本实施例的柴油机供油提前器能实现起动提前2度；在提前器转速为400转/分时，提前特性降为最低值，即零值；在500转/分到1600转/分的工作转速范围内，提前器获得近似理想特性线即直线型的提前特性，在1600转/分时提前特性达最大值，即6度。经油泵试验台测定以及在发动机试验台上与490Q型柴油机的全面性能匹配试验和装车试验证明，该供油提前器全面满足了柴油机的要求。

Claims (6)

1、柴油机供油提前器，包含心轴(1)及其上固装的园盘支架(2)、套装的齿轮座(3)，有与飞锤(4、5)铰联的大偏心轮(6)、与齿轮座铰联的小偏心轮(7)构成的双摇杆型四连杆机构，有与飞锤相联含弹簧的弹性机构，其特征在于起始状态时，构成四连杆机构小偏心轮转动中心的铰点(O3)的连架杆(O2—O3)与连杆(O3—O4)间的内角α小于180°。

2、如权利要求1所述的柴油机供油提前器，其特征在于所说弹簧串联有弱弹簧(19)，上述弹簧是大弹簧或大弹簧(20)并联小弹簧(21)。

3、如权利要求2所述的柴油机供油提前器，其特征在于所说的弹簧与弱弹簧之间有台阶内孔形的弹簧座或台阶轴形的弹簧座(15)。

4、如权利要求1、2或3所述的柴油机供油提前器，其特征在于有套装在心轴上的联动限位板(10)，联动限位板上有与飞锤的传动销(8)套联的斜长孔(11)。

5、如权利要求1、2或3所述的柴油机供油提前器，其特征在于有对称的两个飞锤，对称的两套双摇杆型四连杆机构，两两对称的四组弹性机构，在两飞锤之间有垫圈(23)，所说心轴的起动供油提前转角β1＝0.5°～3°，最大工作提前转角β2＝4°～8°。

6、如权利要求4所述的柴油机供油提前器，其特征在于有对称的两个飞锤，对称的两套双摇杆型四连杆机构，两两对称的四组弹性机构，在两飞锤之间有垫圈(23)，所说心轴的起动供油提前转角β1＝0.5°～3°，最大工作提前转角β2＝4°～8°。

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