专利名称：V型水冷柴油机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水冷柴油机，尤其是一种结构紧凑、适于小型化且
控制灵敏的v型水冷柴油机。
背景技术：
JP6-272615A中公开了一种V型柴油机，该柴油机采用左、右两个气缸 呈V型排列，在左、右气缸呈V型排列的箱体的夹角内布置有喷油泵以及控 制油量大小的调速机构。该现有技术中的调速机构为一种机械离心式调速器， 这种调速器结构复杂，需要占用较大的空间。另外，如果要将上述V型柴油 机改变为水冷机型，相关的冷却风扇、水箱、启动飞轮等部件会占据沿柴油 机曲轴的纵向空间，使得V型夹角之间的箱体纵向尺寸受到了一定的限制； 而如果将调速器向柴油机纵向布置会加高整个柴油机的高度，柴油机的稳定 性会比较差，这些都对V型水冷柴油机的小型化十分不利。
另外，上述柴油机的V型夹角内设置有两根上下配置的控制凸轮轴，分 别是配气凸轮轴和其上方的供油凸轮轴，这两根凸轮轴的设置同样在某种程 度上加高了整个柴油机的高度。
CN 1203650 A中公开了一种仅具有单根控制凸轮轴的V型柴油机，该控 制凸轮轴兼具有前述现有技术中的配气凸轮轴和供油凸轮轴所具有的两项功 能，亦即，在上述单根凸轮轴上，同时设置有进排气凸轮和喷油泵驱动凸轮。 然而，上述单根凸轮轴的设置一方面增加了设计和制造的难度；另一方面也 很难到达控制功能和控制精度的平衡，也就是说，该单根凸轮轴的设置要同 时具备进排气控制和喷油泵控制的功能，其控制精度将难以兼顾，尤其是在 CN 1203650 A中采用机械离心式调速器的情况下更是如此。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种V型水冷柴油机，其结构紧凑、
4适于小型化且控制灵敏度高。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种v型水冷柴油机，所述v
型水冷柴油机具有呈V型夹角排列的左、右气缸，在该V型夹角内布置有左、
右气缸喷油泵和控制所述左、右气缸喷油泵油量大小的调速机构，其特征在
于，在所述v型夹角内还设置有单根控制凸轮轴，该单根控制凸轮轴上设置
有进排气凸轮和喷油泵驱动凸轮，所述调速机构为一电子调速器，该电子调
速器设置于所述v型夹角内的箱体盖外侧，所述左、右气缸喷油泵设置在所 述箱体盖上。
优选地，所述单根控制凸轮轴上具有可分别控制左、右气缸进排气门的 开与关的配气凸轮和驱动左、右气缸喷油泵工作的油泵凸轮。
优选地，所述左、右气缸喷油泵具有一个共同的油量调节机构，所述电 子调速器通过所述油量调节机构控制所述左、右气缸喷油泵的油门大小。
优选地，所述电子调速器包括一个控制模块， 一个步进电机， 一个转速 传感器以及一个油门位置传感器，所述控制模块根据所述转速传感器和所述 油门位置传感器输入的信号控制所述步进电机的动作，以驱动所述油量调节 机构控制所述左、右气缸喷油泵的油量大小。
优选地，所述转速传感器检测的所述v型水冷柴油机的凸轮轴正时齿轮
或飞轮齿圈的速度信号，并将其输送给所述控制模块。
优选地，所述油量调节机构包括一个油量调节臂， 一个弹性件以及一个 与上述弹性件相连的调节组件，所述油量调节臂与所述左、右气缸喷油泵的 油门相连，所述弹性件将所述油门偏置于油量减小的方向。
优选地，所述调节组件的一端与所述电子调速器的电机转轴相连，另一 端与所述油量调节臂相连。
优选地，所述调节组件包括一个摇臂、 一个拉杆和一个球头挂销，所述 摇臂的一端与所述电机转轴固定连接，另一端通过所述球头挂销与所述拉杆 的一端转动连接，该拉杆的另一端与所述油量调节臂转动连接。
优选地，所述球头挂销的球头活动设置于所述摇臂的一个长槽中，另一 端固定设置在所述拉杆上，所述长槽为一个开口槽。
优选地，所述弹性件通过偏压所述拉杆将所述油门偏置于油量减小的方 向，所述拉杆支撑在定位套中，并具有限制其周向转动以及行程的限位结构。在根据本实用新型的上述具体实施例的v型水冷柴油机的上述结构设置
中，采用了单根控制凸轮轴的设置模式，因此可以降低整个柴油机的高度， 使整个结构更紧凑，且适于小型化。
根据本实用新型的用于v型水冷柴油机的电子调速器，其仅需占用很小 的空间，因此可以将喷油泵和电子调速器同时设置在v型夹角内的同一箱体
盖上，简化了箱体盖的结构。另外，与相对于机械离心式调速器相比而言， 本实用新型的电子调速器采用电控方式进行控制，控制灵敏度更高。
而且，由于喷油泵采用了一个共同的油量调节机构来控制，使得电子调 速器能够通过该油量调节机构同时控制各喷油泵的油量大小。
另外，弹性件的设置可以使得喷油泵的油门总是偏置于油量减小的方向， 可以确保系统的安全。
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用 新型的范围。其中，
图1是根据本实用新型的一个具体实施例的v型水冷柴油机的横向剖视
图2是图1所示V型水冷柴油机的纵向剖视图； 图3是图2的局部放大图，显示的是其中的油量调节机构的布置； 图4是根据本实用新型的另一个具体实施例的V型水冷柴油机中的油量 调节机构的分解透视图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照 附图说明本实用新型的具体实施方式
，在各图中相同的标号表示相同的部分。 在本文的说明中，"一个"包括"一个"和"多于一个"。
根据本实用新型的一个具体实施例的V型水冷柴油机如图1-3所示，该 柴油机具有呈V型夹角排列的左气缸1、右气缸2，其中，左气缸l、右气缸 2中的活塞分别通过连杆11、 21与曲轴3相连。
当柴油机中燃油燃烧做功时，活塞分别在左、右气缸l、 2内往复运动，通过连杆11、 21带动曲轴3在曲轴箱内做旋转运动，曲轴3的输出端31将 动力输出，参见图2，在曲轴3的输出端31相对的一侧，沿曲轴3的纵向依 次布置有启动飞轮32，冷却风扇33以及水箱34。
如图2所示，在柴油机的V型夹角内，设置单根控制凸轮轴8，该单根 控制凸轮轴8上分别设置有进排气凸轮和喷油泵驱动凸轮。其中，曲轴3通 过曲轴正时齿轮34驱动该单根控制凸轮轴8 —端的正时齿轮84旋转，以带 动该单根控制凸轮轴8转动。同时，由其上的进排气凸轮控制气门的开与关， 实现柴油机的进气和排气；由其上的喷油泵驱动凸轮驱动喷油泵的柱塞做往 复运动，以使喷油泵泵油。
在呈V型夹角排列的左气缸1、右气缸2之间设置左气缸喷油泵12、右 气缸喷油泵22，以及控制左、右气缸喷油泵12、 22油量大小的调速机构，前 述的单根控制凸轮轴8上具有可分别控制左、右气缸喷油泵12， 22供油的喷 油泵驱动凸轮，亦即对应于左、右气缸喷油泵12， 22，在单根控制凸轮轴8 上设置有两个喷油泵驱动凸轮。为了设置上述部件，可以在V型夹角内的曲 轴箱上设置一个开口 6，并在该开口 6上设置一个箱体盖7。喷油泵12、 22 设置在箱体盖7上，通过箱体盖7上的油泵座71伸入曲轴箱内部。上述的调 速机构为一电子调速器5，该电子调速器5设置于箱体盖7外侧。
如图l、 2、 3所示，电子调速器5包括一个控制模块(未示出)， 一个步 进电机53， 一个转速传感器(未示出)以及一个油门位置传感器(未示出)， 控制模块根据转速传感器和油门位置传感器输入的信号控制步进电机53的动 作，以驱动油量调节机构控制左、右气缸喷油泵12， 22的油量大小，从而在 要求的时间内加油或减油。转速传感器可检测配气凸轮轴8或飞轮32的速度 信号，并将其输送给所述控制模块。具体来说，转速传感器可相应地安装在 曲轴箱箱体对应于配气凸轮轴8的正时齿轮84或飞轮32的齿轮圈321的位 置处，以检测其转速信号。在图1-3中，附图标记51指的是步进电机53连接 至控制模块的线束插头，附图标记54指的是转速传感器连接至控制模块的线 束插头。
步进电机53整体固定设置在箱体盖7外侧，电机转轴52通过箱体盖7 上的小？L 72伸入曲轴箱。
喷油泵12、 22具有一个共同的油量调节机构，该油量调节机构包括一个 与喷油泵12、 22的油门相连的油量调节臂41、 一个弹性件42以及一个与该弹性件42相连的调节组件4。油量调节臂41为一个叉状件，其两个支臂的自 由端分别与喷油泵12、 22的油门相连，两个支臂的结合部通过一个转轴411 可转动地连接调节组件4的一端，调节组件4的另一端与步进电机伸入曲轴 箱中的电机转轴52相连。
当步进电机受控动作时，电机转轴52通过调节组件4带动油量调节臂41 运动，然后通过油量调节臂41控制与其相连的喷油泵12、 22的油门大小。 弹性件42通过弹力使与其相连的调节组件4总是偏置于一侧，使得喷油泵12、 22的油门总是偏置于油量减小的方向。
图4是根据本实用新型的另一个具体实施例的V型水冷柴油机中的油量 调节机构的分解透视图。
如图4所示，其中示出了油量调节机构的油量调节臂41、弹性件42以及 调节组件4。调节组件4具体包括一个摇臂44、 一个拉杆45和一个球头挂销 46，摇臂44的一端与电机转轴52固定连接，另一端通过球头挂销46与拉杆 45的一端转动连接，拉杆45的另一端与油量调节臂41的转轴411转动连接。 具体来说，转轴411一端固定在油量调节臂41上，另一端活动设置在拉杆45 上的一个槽451中。
球头挂销46的球头47活动设置于摇臂44的一个长槽48中，另一端固 定设置在拉杆45上，所述长槽48可以是如图所示的开口槽，也可以是一个 两端封闭的槽。
图4中所示弹性件42为压簧，其套装在拉杆45上， 一端抵顶在箱体盖7 上(如图3所示标记73位置处)，另一端偏压拉杆45上的一个凸缘452。通 过弹性件42的设置，可以将拉杆45偏置于一侧，使得喷油泵12、 22的油门 总是偏置于油量减小的方向。
拉杆45支撑在定位套49中，用于限制拉杆45的横向运动，使其只能沿 定位套49所限定的方向运动。另外，拉杆45上还设置有限制其周向转动的 限位结构，如图所示，拉杆45端部具有一个半圆扁平部453,相应的定位套 49具有一个与之配合的半圆孔491，拉杆45的半圆扁平部453可以插在定位 套49的半圆孔491中前后移动，并可限制其行程。类似的，还可以设置其它 形式的限位螺钉等结构(未图示)限制调节拉杆4的周向旋转及行程。
下面参照附图对本实用新型的V型水冷柴油机的油门控制过程进行进一 步的描述。在未启动状态下，柴油机的喷油泵12、 22的油门在弹性件42的弹力作 用下偏置于停油状态。
当启动电机(未图示)带动飞轮10和曲轴3转动时，电子调速器5通过 转速传感器和油门位置传感器测得的信号使控制模块进入启动状态，并控制 步进电机53的电机转轴52转动。
当控制模块根据上述信号判断当前柴油机需要增加或减少供油量时，控 制模块将需要供给的油量大小转换成步进电机转轴52的转动角度大小，并向 步进电机53输出一个驱动信号以使电机转轴52转动到预定的位置，电机转 轴52带动与其固定连接的摇臂44转动，通过摇臂44的转动拨动其长槽48 中的球头挂销46，球头挂销46将把拨动力传递给与其固定连接的拉杆45， 拉杆45克服弹性件42的弹力，沿定位套49所限定的方向运动，拉杆45的 运动传递给油量调节臂41后，带动与油量调节臂41的两个支臂连接的油门 绕喷油泵12、 22的中心逆时针旋转以加油，直至柴油机进入怠速运行状态。 控制模块通过油门踏板或相应的电位器信号可使柴油机在各种不同工况下运 行。
当柴油机停止运转或步进电机53切断电流的情况下，由弹性件42克服 步进电机转轴52的静态阻力和相关运动部件的摩擦阻力，带动调速机构回复 到停油状态，因此可以实现对柴油机的保护。
上述过程的描述仅仅是示例性的说明，油门的增加也可以是顺时针的设 置，油门的减少也可以是逆时针的设置。
根据本实用新型的上述具体实施例的V型水冷柴油机的上述结构，采用 单根控制凸轮轴8的设置模式，可以降低整个柴油机的高度，使整个结构更 紧凑，且适于小型化。并且，单根控制凸轮轴8的设置，也可以使V型夹角 内获得更多空间，用于配置其他部件，如可以将调速器、喷油泵等设备配置 到V型夹角内。
另外，本实用新型用电子调速器5取代了需要占用较大空间的机械离心 式调速器，可以将喷油泵12、 22和电子调速器5设置在同一个箱体盖7上， 简化了箱体盖7的结构。
电子调速器5设置有转速传感器和油门位置传感器，因此，与仅根据转 速变化来调节喷油泵的开度大小的机械离心式调速器相比，本实用新型的电 子调速器5可以根据更全面的工况进行控制。另一方面，与机械离心式调速器的响应灵敏度相比，本实用新型的电子调速器5采用电控方式进行控制， 控制灵敏度更高。
而且，由于喷油泵12、 22采用了一个共同的油量调节机构来控制，电子 调速器5能够通过该油量调节机构同时控制喷油泵12、 22的油量大小。
另外，弹性件42的设置可以使得喷油泵12、 22的油门总是偏置于油量 减小的方向，可以确保系统的安全。
本实用新型亦可用于呈V型排列的2缸以上的水冷柴油机。
本实用新型的V型水冷柴油机机结构简单、紧凑，适于小型化，可广泛 作为各种工程机械的配套动力，例如小型移动式发电机组、拖拉机，割草机， 水泵，油泵等。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用 新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的 前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种V型水冷柴油机，所述V型水冷柴油机具有呈V型夹角排列的左、右气缸(1，2)，在该V型夹角内布置有左、右气缸喷油泵(12，22)和控制所述左、右气缸喷油泵(12，22)油量大小的调速机构，其特征在于，在所述V型夹角内还设置有单根控制凸轮轴(8)，该单根控制凸轮轴(8)上设置有进排气凸轮和喷油泵驱动凸轮，所述调速机构为一电子调速器(5)，该电子调速器(5)设置于所述V型夹角内的箱体盖(7)外侧，所述左、右气缸喷油泵(12，22)设置在所述箱体盖(7)上。
2. 根据权利要求1所述的V型水冷柴油机，其中，所述单根控制凸轮轴 (8)上具有可分别控制左、右气缸进排气门的开与关的配气凸轮和驱动左、右气缸喷油泵(12, 22)工作的油泵凸轮。
3. 根据权利要求1或2所述的V型水冷柴油机，其中，所述左、右气缸 喷油泵(12， 22)具有一个共同的油量调节机构，所述电子调速器(5)通过 所述油量调节机构控制所述左、右气缸喷油泵(12， 22)的油量大小。
4. 根据权利要求1或2所述的V型水冷柴油机，其中，所述电子调速器 (5)包括一个控制模块， 一个步进电机(53)， 一个转速传感器以及一个油门位置传感器，所述控制模块根据所述转速传感器和所述油门位置传感器输 入的信号控制所述步进电机(53)的动作，以驱动所述油量调节机构控制所 述左、右气缸喷油泵(12， 22)的油量大小。
5. 根据权利要求4所述的V型水冷柴油机，其中，所述转速传感器检测 所述V型水冷柴油机的配气凸轮轴(8)或飞轮(32)的速度信号，并将其输 送给所述控制模块。
6. 根据权利要求1或2所述的V型水冷柴油机，其中，所述油量调节机 构包括一个油量调节臂(41)， 一个弹性件(42)以及一个与上述弹性件(42) 相连的调节组件(4)，所述油量调节臂(41)与所述左、右气缸喷油泵(12， 22)的油门相连，所述弹性件(42)将所述油门偏置于油量减小的方向。
7. 根据权利要求6所述的V型水冷柴油机，其中，所述调节组件(4) 的一端与所述电子调速器(5)的电机转轴(52)相连，另一端与所述油量调 节臂(41)相连。
8. 根据权利要求7所述的V型水冷柴油机，其中，所述调节组件(4) 包括一个摇臂(44)、 一个拉杆(45)和一个球头挂销(46)，所述摇臂(44)的一端与所述电机转轴(52)固定连接，另一端通过所述球头挂销(46)与 所述拉杆(45)的一端转动连接，该拉杆(45)的另一端与所述油量调节臂 (41)转动连接。
9. 根据权利要求8所述的V型水冷柴油机，其中，所述球头挂销(46) 的球头(47)活动设置于所述摇臂(44)的一个长槽(48)中，另一端固定 设置在所述拉杆(45)上，所述长槽(48)为一个开口槽。
10. 根据权利要求7或8所述的V型水冷柴油机，其中，所述弹性件(42) 通过偏压所述拉杆(45)将所述油门偏置于油量减小的方向，所述拉杆(45) 支撑在定位套(49)中，并具有限制其周向转动以及行程的限位结构。
专利摘要一种V型水冷柴油机，所述V型水冷柴油机具有呈V型夹角排列的左、右气缸，在该V型夹角内布置有左、右气缸喷油泵和控制所述左、右气缸喷油泵油量大小的调速机构，其中，在所述V型夹角内还设置有单根控制凸轮轴，该单根控制凸轮轴上设置有进排气凸轮和喷油泵驱动凸轮，该调速机构为一电子调速器，该电子调速器设置于所述V型夹角内的箱体盖外侧，所述左、右气缸喷油泵设置在所述箱体盖上。本实用新型的V型水冷柴油机仅需占用很小的空间，因此可以将左、右气缸喷油泵和电子调速器同时设置在V型夹角内的箱体盖上，简化了箱体盖的结构。而且，还可以使V型水冷柴油机通过一个共同的油量调节机构同时控制左、右气缸喷油泵的油量大小。
文档编号F01L1/04GK201351512SQ200920004648
公开日2009年11月25日 申请日期2009年2月10日 优先权日2009年2月10日
发明者庄华良, 杨荣华 申请人:常柴股份有限公司