專利名稱：一種泵噴嘴供油系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種泵噴嘴供油系統(tǒng)和方法。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的泵噴嘴供油系統(tǒng)，是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過一對(duì)供油正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)的供油 凸輪軸上的凸輪旋轉(zhuǎn)來推動(dòng)噴油泵工作的。這種結(jié)構(gòu)的供油系統(tǒng)中，噴油時(shí)刻 是通過正時(shí)齒輪和凸輪軸上的凸輪型線來保證的，噴油規(guī)律是靠凸輪型線保證 的，噴油量是由噴油泵中柱塞拉桿帶動(dòng)柱塞斜槽的位置來確定。液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是將往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)與柱塞式液壓泵集成為一體的 一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)是將氣缸內(nèi)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過與活塞剛性連接 的液壓柱塞直接轉(zhuǎn)化為液壓能來驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。與傳統(tǒng)的曲軸式發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu) 上的主要不同點(diǎn)在于該發(fā)動(dòng)機(jī)沒有了曲柄連桿機(jī)構(gòu)，即沒有了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。由 于沒有了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該種發(fā)動(dòng)機(jī)的供油系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)若采用傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸 驅(qū)動(dòng)的泵噴嘴結(jié)構(gòu)則很難實(shí)現(xiàn)，因此需要一種非旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的供油系統(tǒng)來實(shí) 現(xiàn)液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種泵噴嘴供油系統(tǒng)與方法，能夠在不使用旋轉(zhuǎn)部 件的情況下驅(qū)動(dòng)泵噴嘴供油，而且能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下噴油壓力穩(wěn)定。 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案-一種泵噴嘴供油系統(tǒng)，適用于液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，包括第一油道12、第 二油道15、兩位三通電磁閥2、第三油道13、柱塞套4、第一柱塞3、挺柱6、 推桿7、搖臂8、第二柱塞9、回位彈簧10和噴油器11，所述第一油道、所述 第二油道分別與所述液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓油源系統(tǒng)1連通，用于提供、回流高壓油，所述兩位三通電磁閥和所述柱塞套安裝在機(jī)體14上，所述兩位三 通電磁閥兩個(gè)開口分別與所述第一油道、第二油道的另一端連接，所述兩位三 通電磁閥的另一開口與所述第三油道的一端連接，所述第三油道的另一端與所 述柱塞套內(nèi)油路通道連通，所述第一柱塞安裝在所述柱塞套內(nèi)，所述第一柱塞 的一端對(duì)應(yīng)所述挺柱的滾輪，所述推桿的下端放置在所述挺柱內(nèi)，所述推桿的 上端通過鉸鏈和所述搖臂一端連接，所述搖臂另一端連接所述第二柱塞的上端， 所述第二柱塞的下端連接著所述噴油器，在所述第二柱塞上卡套有所述回位彈 簧。還包括間隙調(diào)整螺釘16，所述間隙調(diào)整螺釘位于所述推桿上，用于調(diào)整所 述推桿的長度。所述第一柱塞和所述第二柱塞呈T型，上端截面直徑比下端大。 所述第一柱塞的直徑與所提供高壓油壓力、回位彈簧力和噴油器噴油壓力之間的關(guān)系為4.P-巧+K，其中，d表示第一柱塞直徑，P表示高壓油壓力，R表示回位彈簧力，F(xiàn)2表示噴油器噴油壓力；所述第一柱塞的長度與第二柱塞最大行程，即最大循環(huán)噴油量和導(dǎo)向所需高度之間的關(guān)系為0^=^|義；"1.5c/，其中CLx表示最大循環(huán)噴油量，D表示第二柱塞直徑，l表示第一柱塞正常導(dǎo)向所需最小長度，s表示第一柱塞行 程，入表示搖臂比，/^s.A表示第二柱塞最大行程，d表示第一柱塞直徑，則 柱塞長度為所述出油油道流量不小于所述兩位三通電磁閥的流量。 所述兩位三通電磁閥和所述柱塞套通過螺紋安裝在機(jī)體上。 柱塞套為管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔為與柱塞配合圓柱表面，外部為階梯軸式結(jié)構(gòu)， 外徑較大的上部有外螺紋，并且以內(nèi)孔圓為內(nèi)切圓設(shè)置有內(nèi)正六方凹坑，便于 用扳手安裝緊固螺紋，機(jī)體上相應(yīng)位置有內(nèi)螺紋，柱塞套通過螺紋安裝于機(jī)體 上。一種泵噴嘴供油方法，包括以下步驟A、 兩位三通電磁閥得電打開；B、 高壓油通過兩位三通電磁閥經(jīng)第一油道進(jìn)入柱塞套；C、 高壓油推動(dòng)第一柱塞沿著柱塞套向上運(yùn)動(dòng)；D、 第一柱塞推動(dòng)挺柱向上運(yùn)動(dòng)，挺柱帶動(dòng)推桿向上運(yùn)動(dòng)；E、 推桿推動(dòng)搖臂繞其軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，搖臂另一端向下運(yùn)動(dòng)；F、 搖臂推動(dòng)第二柱塞驅(qū)動(dòng)噴油器給燃油加壓并噴出，套在第二柱塞的回位 彈簧被壓縮；G、 兩位三通電磁閥失電，柱塞套內(nèi)高壓油通過兩位三通電磁閥經(jīng)第二油道 回流到油箱；H、 回位彈簧伸展帶動(dòng)第二柱塞回位，搖臂繞其軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；I、 在搖臂的帶動(dòng)下，推桿、挺柱和第一柱塞回復(fù)原來位置。 通過調(diào)整間隙調(diào)整螺釘，使得安裝初始狀態(tài)下回位彈簧存在預(yù)壓縮量。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，通過電子控制液壓來驅(qū)動(dòng)泵噴嘴供油系統(tǒng)，可 以避免了旋轉(zhuǎn)部件，這對(duì)于沒有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)來說是很實(shí)用的，而且由于 噴油壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，因此可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下噴油壓力恒 定。


圖l是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中泵噴嘴供油系統(tǒng)的原理圖； 圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中泵噴嘴供油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
本發(fā)明的總體思想是利甩液壓力驅(qū)動(dòng)液壓柱塞在柱塞套內(nèi)的運(yùn)動(dòng)來代替 凸輪驅(qū)動(dòng)力的作用，利用電子控制的串聯(lián)在液壓回路中的兩位三通電磁閥的開 啟和關(guān)閉時(shí)刻來代替凸輪的正時(shí)和相位，利用控制兩位三通電磁閥的通電時(shí)間 長短來控制噴油器的供油量。圖l是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中泵噴嘴供油系統(tǒng)的原理圖。如圖1所示，液壓 油源系統(tǒng)l由液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的液壓能產(chǎn)生，兩位三通電磁閥2串聯(lián)在 油道中。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)到需要噴油的位置時(shí)，給兩位三通電磁閥通電，使得a、 b端接通，高壓油通過ab通道進(jìn)入柱塞套4中，在高壓油的推動(dòng)下柱塞3就 會(huì)克服回位彈簧10的彈力向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)挺柱6，向上運(yùn)動(dòng)，挺柱推動(dòng)推桿7向 上運(yùn)動(dòng)，推桿向上運(yùn)動(dòng)使得搖臂8順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，壓縮回位彈簧，使噴油泵柱塞9 快速下移，給燃油加壓，加壓后的高壓燃油通過噴油器ll，噴入氣缸。當(dāng)兩位三通電磁閥失電時(shí)，電磁閥的b、 c兩端接通，高壓油通過bc通道流 回到油箱，噴油泵柱塞在回位彈簧的作用下回位，噴油器停止噴油，噴油過程 結(jié)束，完成一次噴油動(dòng)作。該系統(tǒng)中噴油量的控制可以通過改變兩位三通電磁 閥的通電時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，通電時(shí)間越長，噴油量越多。圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中泵噴嘴供油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示， 兩位三通電磁閥2串聯(lián)于高壓入油油道12、低壓出油油道15相應(yīng)的位置，通 過螺紋連接的方式緊固于機(jī)體14上，該兩位三通電磁閥為快速大流量電磁閥， 響應(yīng)時(shí)間不大于3毫秒，流量不小于每分鐘20升。高壓入油油道12、低壓出 油油道15通過鉆孔的方式布置于機(jī)體上相應(yīng)的位置，高壓入油油道12的直徑 取決于噴油器出油壓力、回位彈簧力和推桿彈簧力，高壓入油油道直徑應(yīng)大于 電磁閥油道直徑，防止產(chǎn)生節(jié)流作用，影響噴油的時(shí)效性，同時(shí)高壓入油油道 直徑也不能太大，會(huì)產(chǎn)生較大的容積效應(yīng)，同樣也會(huì)影響噴油的時(shí)效性，低壓 出油油道的直徑應(yīng)大于高壓入油油道。另外出油油道的直徑取決于所用電磁閥 的流量，即油道流量不小于電磁閥流量。柱塞套4通過螺紋安裝于機(jī)體上，柱塞套為管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔為高精度與柱塞配合圓柱表面，外部為階梯軸式結(jié)構(gòu)，外徑較大的上部加工出外螺紋，并且以 內(nèi)孔圓為內(nèi)切圓加工內(nèi)正六方凹坑，便于用扳手安裝緊固螺紋，機(jī)體上安裝柱 塞套相應(yīng)位置加工出內(nèi)螺紋，柱塞套通過螺紋安裝于機(jī)體上，柱塞套軸向位置 可以通過柱塞套底平面上的墊片厚度調(diào)整。
兩位三通電磁閥油路通道和柱塞套內(nèi)油路通道通過加工在機(jī)體內(nèi)部的油道
13貫通，柱塞套位置應(yīng)與挺柱6的滾輪相對(duì)應(yīng)，柱塞3通過間隙配合安裝于柱 塞套4內(nèi)，柱塞3的直徑與所提供高壓油壓力、回位彈簧力和噴油器噴油壓力
之間的關(guān)系為4.P-A+《，其中，d表示柱塞3直徑，P表示高壓油壓力，
R表示回位彈簧力，F(xiàn)2表示噴油器噴油壓力。
柱塞3長度根據(jù)噴油泵柱塞9最大行程和導(dǎo)向所需高度決定，柱塞3的長度與 噴油泵柱塞9最大行程，即最大循環(huán)噴油量和導(dǎo)向所需高度之間的關(guān)系為
0^=^|" "1.5"，其中Q,表示最大循環(huán)噴油量，D表示噴油泵柱塞9直徑，
l表示柱塞3正常導(dǎo)向所需最小長度，s表示柱塞3行程，入表示搖臂比，/^s.;i表 示噴油泵柱塞9最大行程，d表示柱塞直徑，則柱塞長度為max&0。
柱塞頭部直徑較柱塞下部大，便于和挺柱滾輪接觸傳遞力，通過調(diào)整間隙 調(diào)整螺釘16，使得安裝初始狀態(tài)保證回位彈簧有一定的預(yù)壓縮量，推桿7下端放 置于挺柱內(nèi)，上端通過間隙調(diào)整螺釘與搖臂8鉸鏈相連，搖臂另一端壓在噴油泵 柱塞9上，噴油泵柱塞的上端直徑較大，回位彈簧卡套在噴油泵柱塞的凸起和噴 油器11之間。
電子控制液壓驅(qū)動(dòng)泵噴嘴系統(tǒng)在液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)上的具體實(shí)施步驟包 括當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)到需要噴油的位置時(shí)，兩位三通電磁閥2得電打開，高壓 入油油道12和兩位三通電磁閥油路通道之間導(dǎo)通，高壓油經(jīng)過高壓入油油道12 通過兩位三通電磁閥流經(jīng)油道13進(jìn)入柱塞套4內(nèi)，高壓油推動(dòng)柱塞3沿柱塞套4 克服回位彈簧10的彈力向上運(yùn)動(dòng)，柱塞3推動(dòng)挺柱6向上運(yùn)動(dòng)，挺柱帶動(dòng)推桿7 向上運(yùn)動(dòng)，推桿的作用下，搖臂8繞其軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使得搖臂右端向下運(yùn)動(dòng)，
推動(dòng)噴油泵柱塞9向下運(yùn)動(dòng)給燃油加壓，經(jīng)噴油器ll，噴出高壓油。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng) 到需要噴油結(jié)束時(shí)，兩位三通電磁閥失電，低壓出油油道15和兩位三通電磁閥 油路通道之間導(dǎo)通，則柱塞套內(nèi)的高壓油通過兩位三通電磁閥經(jīng)低壓出油油道 15流回油箱，壓力瞬時(shí)降低，噴油泵柱塞在回位彈簧的作用下開始回位，噴油 器停止噴油，搖臂繞其軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在搖臂的帶動(dòng)下，推桿、挺柱和柱塞 回復(fù)原來位置，完成一次噴油的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)供油。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局 限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變 化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種泵噴嘴供油系統(tǒng)，適用于液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括第一油道(12)、第二油道(15)、兩位三通電磁閥(2)、第三油道(13)、柱塞套(4)、第一柱塞(3)、挺柱(6)、推桿(7)、搖臂(8)、第二柱塞(9)、回位彈簧(10)和噴油器(11)，所述第一油道、所述第二油道分別與所述液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓油源系統(tǒng)(1)連通，用于提供、回流高壓油，所述兩位三通電磁閥和所述柱塞套安裝在機(jī)體(14)上，所述兩位三通電磁閥兩個(gè)開口分別與所述第一油道、第二油道的另一端連接，所述兩位三通電磁閥的另一開口與所述第三油道的一端連接，所述第三油道的另一端與所述柱塞套內(nèi)油路通道連通，所述第一柱塞安裝在所述柱塞套內(nèi)，所述第一柱塞的一端對(duì)應(yīng)所述挺柱的滾輪，所述推桿的下端放置在所述挺柱內(nèi)，所述推桿的上端通過鉸鏈和所述搖臂一端連接，所述搖臂另一端連接所述第二柱塞的上端，所述第二柱塞的下端連接著所述噴油器，在所述第二柱塞上卡套有所述回位彈簧。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泵噴嘴供油系統(tǒng)，其特征在于，還包括間隙 調(diào)整螺釘(16)，所述間隙調(diào)整螺釘位于所述推桿上，用于調(diào)整所述推桿的長 度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泵噴嘴供油系統(tǒng)，其特征在于，所述第一柱 塞和所述第二柱塞呈T型，上端截面直徑比下端大。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泵噴嘴供油系統(tǒng)，其特征在于，所述第一柱 塞的直徑與所提供高壓油壓力、回位彈簧力和噴油器噴油壓力之間的關(guān)系為f .P = F1+F2，其中，d表示第一柱塞直徑，P表示高壓油壓力，F(xiàn)i表示回位彈簧力，F(xiàn)2表示噴油器噴油壓力；所述第一柱塞的長度與第二柱塞最大行程，即最大循環(huán)噴油量和導(dǎo)向所需 高度之間的關(guān)系為0^=^|義；Ql.5c/，其中Q^表示最大循環(huán)噴油量，D 表示第二柱塞直徑，l表示第一柱塞正常導(dǎo)向所需最小長度，S表示第一柱塞行程，入表示搖臂比，；^s.;i表示第二柱塞最大行程，d表示第一柱塞直徑，則柱塞長度為 max[s，/}; 、所述出油油道流量不小于所述兩位三通電磁閥的流量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泵噴嘴供油系統(tǒng)，其特征在于，所述兩位三 通電磁閥和所述柱塞套通過螺紋安裝在機(jī)體上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種泵噴嘴供油系統(tǒng)，其特征在于，所述柱塞套 為管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔為與柱塞配合圓柱表面，外部為階梯軸式結(jié)構(gòu)，外徑較大的 上部有外螺紋，并且以內(nèi)孔圓為內(nèi)切圓設(shè)置有內(nèi)正六方凹坑，便于用扳手安裝 緊固螺紋，機(jī)體上相應(yīng)位置有內(nèi)螺紋，柱塞套通過螺紋安裝于機(jī)體上。
7、 一種泵噴嘴供油方法，其特征在于，包括以下步驟-A、 兩位三通電磁閥得電打開；B、 高壓油通過兩位三通電磁閥經(jīng)第一油道進(jìn)入柱塞套；C、 高壓油推動(dòng)第一柱塞沿著柱塞套向上運(yùn)動(dòng)；D、 第一柱塞推動(dòng)挺柱向上運(yùn)動(dòng)，挺柱帶動(dòng)推桿向上運(yùn)動(dòng)；E、 推桿推動(dòng)搖臂繞其軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，搖臂另一端向下運(yùn)動(dòng)；F、 搖臂推動(dòng)第二柱塞驅(qū)動(dòng)噴油器給燃油加壓并噴出，套在第二柱塞的回位 彈簧被壓縮；G、 兩位三通電磁閥失電，柱塞套內(nèi)高壓油通過兩位三通電磁閥經(jīng)第二油道 回流到油箱；H、 回位彈簧伸展帶動(dòng)第二柱塞回位，搖臂繞其軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；I、 在搖臂的帶動(dòng)下，推桿、挺柱和第一柱塞回復(fù)原來位置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種泵噴嘴供油方法，其特征在于，通過調(diào)整間 隙調(diào)整螺釘，使得安裝初始狀態(tài)下回位彈簧存在預(yù)壓縮量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種泵噴嘴供油系統(tǒng)與方法，第一油道、第二油道與液壓油源系統(tǒng)連通，提供回流高壓油，兩位三通電磁閥和柱塞套安裝在機(jī)體上，兩位三通電磁閥與第一油道、第二油道連接，兩位三通電磁閥的另一開口與第三油道連接，第三油道與柱塞套內(nèi)油路通道連通，第一柱塞安裝在柱塞套內(nèi)，第一柱塞對(duì)應(yīng)挺柱的滾輪，推桿的下端放置在挺柱內(nèi)，推桿的上端通過鉸鏈和搖臂連接，搖臂連接第二柱塞的上端，第二柱塞的下端連接著噴油器，在第二柱塞上卡套有回位彈簧，采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠在不使用旋轉(zhuǎn)部件的情況下驅(qū)動(dòng)泵噴嘴供油，而且能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下噴油壓力穩(wěn)定。
文檔編號(hào)F02M59/00GK101131141SQ20071017574
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日
發(fā)明者劉波瀾, 吳思進(jìn), 張付軍, 趙振峰, 趙長祿, 英 黃 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)