一种柴油机用电控单体喷油泵的制作方法
【专利摘要】一种柴油机用电控单体喷油泵，泵体柱塞腔孔连通高压油孔，两侧面分别开有电磁铁安装孔和低压供油腔通过连接中孔连通，并与高压油孔垂直连通，柱塞前段配装在柱塞腔孔内，后段套装柱塞弹簧连接弹簧下座，嵌装在推杆体内，电磁铁的衔铁孔中活动套装衔铁，装设在电磁铁安装孔内，衔铁中孔内固装的阀芯一端穿过连接中孔伸入低压供油腔，与升程挡块抵触；升程挡块连接进油管。电控系统连通电磁铁控制衔铁与阀芯动作，将传统喷油泵的供油系统转换为以时间为特征的燃油喷射系统，精确控制调节供油时机和供油量。泵端压力大，油耗低，噪音小。
【专利说明】一种柴油机用电控单体喷油泵
【技术领域】
[0001] 本发明涉及柴油机配套部件，尤其涉及单缸喷油泵。
【背景技术】
[0002] 单缸柴油机是我国基础的小动力机械，在半个多世纪的发展中对中国的工业生产 和农村经济发挥了巨大的作用，特别是在运输、灌溉、加工方面担当着主要的动力源。随着 科技水平的提高和经济建设的发展，对动力机械的节能环保要求日益严格，喷油泵总成作 为单柴油机的心脏，挡次水平的提高首当其冲。传统的机械式喷油泵是由柱塞偶件、出油 阀偶件、调整拨叉部件，出油阀紧座、柱塞弹簧等组成，通过改变柱塞的直径等有关零部件 的尺寸规格，与不同型号规格的单缸柴油机配套，利用柴油机上的凸轮转动，顶动挺柱体驱 动柱塞往复运动，产生高压，将输入喷油泵的燃油加压，通过喷油器喷入柴油机气缸压燃作 功。喷油量的大小由柴油机上的机械离心式调速器进行调节，使柴油机输出不同的功率。 目前国内风冷式单缸柴油机由于结构设计的先天性原因(例如斜槽柱塞)，泵端压力仅为 30MPa左右，泵端压力低造成喷雾质量差，燃油与空气混合燃烧不够充分，产生大量的颗粒 及烟雾，污染环境，采用机械式喷油泵与调速器，柴油机噪音大，调速器的调速精度不高，恢 复精度差，无法满足调速特性的要求，在不同转速下的供油提前角不能实现连续可调。柱塞 的螺旋槽结构量规尺寸处极易磨损，使用寿命短。目前国际上研制先进的电控单缸机，但配 制的电控单缸泵结构较复杂，制造成本高，普及较为困难。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的，就是提供一种结构简单，性能可靠，使用方便，与单缸柴油机配套 用的电控喷油泵，有效提高泵端压力，精确调整供油提前角和供油量，节约燃油，降低噪音， 确保满足单缸柴油机主机配套要求，质量好，效率高，寿命长，提高经济社会效益。
[0004] 本发明的任务是这样完成的：设计制作一种柴油机用电控单体喷油泵，由柱塞组 件、电磁阀组件、供油组件装设在泵体上组成，通过电控系统控制供油，泵体上轴向开有柱 塞腔孔连接贯通高压油孔，两侧面分别开有电磁铁安装孔和低压供油腔，通过连接中孔连 通，并与高压油孔垂直连通；柱塞组件包括柱塞、柱塞弹簧、弹簧下座、推杆体，柱塞的前段 配装在泵体的柱塞腔孔内，后段套装柱塞弹簧连接弹簧下座，嵌装在推杆体内；电磁阀组件 包括电磁铁、衔铁、阀芯、回位弹簧，电磁铁内端的衔铁孔中，活动套装衔铁装设在泵体的电 磁铁安装孔内，衔铁中孔固装阀芯，阀芯一端套装在电磁铁中心的阀芯弹簧孔内，另一端穿 过泵体中间的连接中孔，端部盘面伸入低压供油腔，与供油组件的升程挡块相抵触；供油 组件包括升程挡块、进油管，升程挡块装设在泵体的低压供油腔内，内端面与连接中孔端的 阀芯端部盘面相抵触，进油管的管接头套装在升程挡块的内孔中，进油管外端可连接供油 管接通油箱，用螺钉将后盖紧固在泵体上，封堵低压供油腔的孔口。泵体为矩形主体与圆 柱轴体连接构成的整体构件，圆柱轴体端面开有轴向的柱塞腔孔，与矩形主体中心轴向的 高压油孔连接贯通泵体，矩形主体两侧设有带螺钉孔的安装座，用于与柴油机机体配装，前 后泵面分别开设径向的电磁铁安装孔和低压供油腔，中间通过连接中孔连通，中间的连接 中孔与高压油孔垂直连通，电磁铁安装孔与低压供油腔均为台阶孔，大孔向外开口，孔内分 别配装电磁铁和升程挡块，轴向的柱塞腔孔内配装柱塞。柱塞组件的柱塞为台阶式长轴体， 大端轴体活动套装在泵体的柱塞腔孔内，小端轴体的端部嵌装在弹簧下座中，套装在推杆 体内腔中，柱塞弹簧套装在柱塞外面，一端顶紧在弹簧下座上，另一端卡在泵体的圆柱轴体 的台阶面上，圆柱轴体末端开有偏心的挡圈槽，套装柱塞挡圈，的柱塞挡圈一侧嵌入柱塞腔 孔，卡挡柱塞的大端轴体。电磁阀组件的电磁铁为带台阶的短圆柱体，外圆面连接插座，可 与电控系统连通，电磁铁内端嵌装在泵体的电磁铁安装孔内，外部用电磁铁螺帽紧固在泵 体上，电磁铁的内端开有衔铁孔连通外端的阀芯弹簧孔，阀芯弹簧孔为较细的台阶孔，贯通 电磁铁外端面，可连接回油管，盘轴形的衔铁活动套装在电磁铁的衔铁孔内，衔铁的中孔内 固装阀芯，阀芯为细长台阶轴体，内端穿过泵体上的连接中孔，端部盘面伸入低压供油腔， 与升程挡块顶触，阀芯外端伸入电磁铁的阀芯弹簧孔内，套装回位弹簧，阀芯颈部环槽套装 阀芯挡圈顶触衔铁外端盘面，阀芯挡圈外面套装护套，阀芯弹簧孔内台阶止口装有弹簧挡 圈，回位弹簧的两端分别顶触在弹簧挡圈和护套端部上，衔铁的轴体外套平衡弹簧，平衡弹 簧一端顶触衔铁的内盘面，另一端抵触在电磁铁安装孔与连接中孔相接的台阶面上。泵体 实际上同时起到阀体的作用。供油组件的升程挡块为台阶式轴套结构，小端活动套装在泵 体的低压供油腔内孔中，内端面与阀芯的端部盘面顶触，升程挡块内腔通过径向及端部开 设的通油孔与外部的低压供油腔相连通；大端外面密封槽内套装密封圈，与低压供油腔外 孔孔壁密封配装，大端内孔中配装进油管的管接口。大端外端面与泵体外端面平齐，由螺钉 将后盖固定在泵体上，将升程挡块封堵在低压供油腔中。电控系统包括集成电路控制器、转 速传感器、加速踏板传感器、反馈导线、指令导线，集成电路控制器和加速踏板传感器装设 在控制室内，集成电路控制器由蓄电池提供电源，转速传感器装设在柴油机机体上，转速传 感器和加速踏板传感器通过反馈导线连接集成电路控制器，集成电路控制器通过指令导线 连接电磁铁的插座。转速传感器将得到的柴油机转速、供油定时、角加速度的瞬时值和平均 值通过反馈导线传输至集成电路控制器，加速踏板传感器将加速踏板的位置转角角度转换 成电信号，反馈到集成电路控制器，集成电路控制器根据收到的反馈信号进行综合处理，确 定供油量和供油时机，通过指令导线将指令发送到电磁铁，控制电磁阀动作，完成向喷油器 供应高压油的任务。
[0005] 动作原理是：当电磁铁不通电时，在回位弹簧的作用下，衔铁连带阀芯处于电磁铁 安装孔的右端，此时低压供油腔与连接中孔、高压油孔、柱塞腔孔相互连通。若此时柱塞下 行，柱塞腔孔内形成负压，即为进油状态，供油管输入低压供油腔的燃油在大气压力和自重 作用下，通过连接中孔输入高压油孔和柱塞腔孔；当柴油机凸轮顶动推杆体推动柱塞上行 时，若电磁铁加电，则衔铁带动阀芯克服回位弹簧的作用力向左移动，阀芯端部盘面阻断连 接中孔与低压供油腔的连通间隙，在柱塞的推动下柱塞腔孔内形成高压，通过高压油孔和 高压油管连通喷油器，将高压燃油喷入柴油机气缸。电磁铁的加电频率与柱塞的上行频率 同步，实现高频率供油。通过电磁铁控制衔铁和阀芯动作，将传统的机械式喷油泵以柱塞斜 槽位置控制供油量和供油正时为特征的供油系统，转换为以时间控制为特征的燃油喷射系 统，集成电路在预定范围内对供油时机和供油量作精确选择和调节。
[0006] 按照上述技术方案进行试制、试验，证明本发明设计合理，结构紧凑，体积小、重量 轻，安装使用方便，能够精确控制调节供油提前角和供油量，有效地提高了泵端压力，喷油 质量好、效率高，油耗低、噪音小，配套性能好，确保满足单缸柴油机的配套需要，达到国家 排放法规要求，有利于节能环保，经济效益和社会效益良好，较好地达到了预定目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是本发明的主视剖面结构示意图； 图2是图1的A向视图； 图3是图1的B向俯视图； 图4是图1的C向视图； 图5是图1中的泵体4的剖面结构示意图； 图6是图1中的电磁阀组件结构示意图； 图7是图1中的D局部结构放大图； 图8是图7中的升程挡块5的剖视图； 图9是本发明在柴油机机体19上的安装位置示意图； 图10是本发明的电控系统示意图。
[0008] 图中，1一电磁铁，2 -阀芯，3 -电磁铁螺帽，4一泵体，5-升程挡块，6-螺钉，7- 进油管，8-后盖，9-柱塞，10-柱塞弹簧，11-柱塞挡圈，12-推杆体，13-弹簧下座，14 一 塾圈，15-衔铁，16-弹黃挡圈，17-护套，18 -阀芯挡圈，19-柴油机机体，20 -喷油器， 21-油箱，22-高压油管，23-供油管，24-回油管，25-指令导线，26-转速传感器，27- 加速踏板传感器，28-反馈导线，29-集成电路控制器，30-畜电池；A-视向符号，B一视向 符号，C一视向符号，D一局部符号，E一插座，F一阀芯弹黃孔，Η一连接中孔，Κ一柱塞腔孔， L一高压油孔，Μ-电磁铁安装孔，Ν-低压供油腔，Ρ-平衡弹簧，Q-密封圈，R-回位弹簧， S-挡圈槽，Τ一安装座，U-衔铁孔，X-通油孔。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】加以说明。
[0010] 参阅图1、图2、图3、图4,本发明由柱塞组件、电磁阀组件、供油组件装设在泵体4 上组成，通过电控系统控制供油，泵体4上轴向开有柱塞腔孔Κ连接贯通高压油孔L，两侧 面分别开有电磁铁安装孔Μ和低压供油腔Ν，通过连接中孔Η连通，并与高压油孔L垂直连 通；柱塞组件包括柱塞9、柱塞弹簧10、弹簧下座13、推杆体12,柱塞9的前段配装在泵体4 的柱塞腔孔Κ内，后段套装柱塞弹簧10连接弹簧下座13,嵌装在推杆体12内；电磁阀组件 包括电磁铁1、衔铁15、阀芯2、回位弹簧R，电磁铁1内端的衔铁孔U中，活动套装衔铁15， 装设在泵体4的电磁铁安装孔Μ内，衔铁15中孔内固装阀芯2,阀芯2 -端套装在电磁铁1 中心的阀芯弹簧孔F内，另一端穿过泵体4中间的连接中孔Η，端部盘面伸入低压供油腔Ν， 与供油组件的升程挡块5相抵触，泵体4实际上起到电磁阀阀体的作用。供油组件包括升 程挡块5、进油管7,升程挡块5装设在泵体4的低压供油腔Ν内，内端面与连接中孔Η端的 阀芯2的端部盘面相抵触。进油管7的管接头套装在升程挡块5的内孔中，进油管7外端 可连接供油管23接通油箱21，用螺钉6将后盖8紧固在泵体4上，将低压供油腔Ν的孔口 封堵。电磁铁安装孔Μ与低压供油腔Ν均为台阶孔，大孔向外开口，孔内分别配装电磁铁1 和升程挡块5,轴向的柱塞腔孔K内配装柱塞9。柱塞组件的柱塞9为台阶式长轴体，大端 轴体活动套装在泵体4的柱塞腔孔Κ内，小端轴体的端部嵌装在弹簧下座13中，套装在推 杆体12内腔中，柱塞弹簧10套装在柱塞9外面，一端顶紧在弹簧下座13上，另一端卡在泵 体4的圆柱轴体的台阶面上，圆柱轴体末端开有偏心的挡圈槽S，套装柱塞挡圈11，柱塞挡 圈11 一侧嵌入柱塞腔孔Κ，卡挡柱塞9的大端轴体。
[0011] 参阅图5,泵体4为矩形主体与圆柱轴体连接构成的整体构件，圆柱轴体端面开有 轴向的柱塞腔孔Κ，与矩形主体中心轴向的高压油孔L连接贯通泵体4,矩形主体两侧设有 带螺钉孔的安装座Τ，用于与柴油机机体19配装，两侧泵面分别开设径向的电磁铁安装孔Μ 和低压供油腔Ν，中间通过连接中孔Η连通，中间的连接中孔Η与高压油孔L垂直连通。
[0012] 参阅图6,电磁铁1为带台阶的短圆柱体，外圆面连接插座Ε，可与电控系统连通， 电磁铁1嵌装在泵体4的电磁铁安装孔Μ内，外部用电磁铁螺帽3紧固在泵体4上，电磁铁 1的内端开有衔铁孔U连通阀芯弹簧孔F，阀芯弹簧孔F为较细的台阶孔，贯通电磁铁1外 端面，可连接回油管24,盘轴形的衔铁15活动套装在电磁铁1的衔铁孔U内，衔铁15的中 孔内固装阀芯2,阀芯2为细长台阶轴体，内端穿过泵体4上的连接中孔Η伸入低压供油腔 Ν，阀芯2的端部盘面与升程挡块5顶触，阀芯2外端伸入电磁铁1的阀芯弹簧孔F内，套装 回位弹簧R，阀芯2颈部环槽套装阀芯挡圈18顶触衔铁15外端盘面，阀芯挡圈18外面套装 护套17,阀芯弹簧孔F内台阶止口装有弹簧挡圈16,回位弹簧R的两端分别顶触在弹簧挡 圈16和护套17端部上，衔铁15的轴体外套装平衡弹簧Ρ，平衡弹簧Ρ -端顶触衔铁15的 内盘面，另一端抵触在电磁铁安装孔Μ与连接中孔Η相接的台阶面上。
[0013] 参阅图7、图8,升程挡块5为台阶式轴套结构，小端活动套装在泵体4的低压供油 腔Ν内孔中，内端面与阀芯2伸出连接中孔Η端的端部盘面相抵触，升程挡块5的内腔通过 周围径向及端部开设的通油孔X与外部的低压供油腔Ν相连通，大端外面密封槽中套装密 封圈Q，与低压供油腔Ν大孔孔壁密封配装，大端内孔中配装进油管7的管接口，大端外端 面与泵体4外端面平齐，由螺钉6将后盖8固定在泵体4上，将升程挡块5封堵在低压供油 腔Ν中。
[0014] 参阅图9、图10,电控系统包括集成电路控制器29、转速传感器26、加速踏板传感 器27、反馈导线28、指令导线25,集成电路控制器29和加速踏板传感器27装设在控制室 内，集成电路控制器29由蓄电池30提供电源，转速传感器26装设在柴油机机体19上，转 速传感器26和加速踏板传感器27通过反馈导线28连接集成电路控制器29，集成电路控制 器29通过指令导线25连接电磁铁1的插座Ε。转速传感器26将得到的柴油机转速、供油 定时、角加速度的瞬时值和平均值通过反馈导线28传输至集成电路控制器29,加速踏板传 感器27将加速踏板的位置转角角度转换成电信号，反馈到集成电路控制器29,集成电路控 制器29根据收到的反馈信号进行综合处理，确定供油量和供油时机，通过指令导线25连接 插座Ε，将指令发送到泵体4上的电磁铁1，控制电磁阀的衔铁15和阀芯2动作，完成向喷 油器20供应高压油的任务。
[0015] 动作原理是：当电磁铁1不通电时，在回位弹簧R的作用下，衔铁15连带阀芯2处 于电磁铁安装孔的右端，此时阀芯2的端部盘面与连接中孔Η之间留有间隙，低压供油腔Ν 与连接中孔Η、高压油孔L、柱塞腔孔Κ相互连通。若此时柱塞9下行，柱塞腔孔Κ内形成负 压，处于进油状态，供油管23输入低压供油腔Ν的燃油在大气压力和自重作用下，通过连接 中孔Η输入高压油孔L和柱塞腔孔K ;当柴油机凸轮顶动推杆体12推动柱塞9上行时，若 电磁铁1加电，则衔铁15带动阀芯2克服回位弹簧R的作用力向左移动，阀芯2端部盘面 阻断连接中孔Η与低压供油腔Ν的连通间隙，在柱塞9的推动下，柱塞腔孔Κ内形成高压， 通过高压油孔L和高压油管22连通喷油器20,将高压燃油喷入柴油机气缸。电磁铁1的加 电频率与柱塞9的动作频率同步，实现高频率供油。
[0016] 本发明成功地将传统的喷油泵以柱塞斜槽位置控制供油量和供油正时为特征的 供油系统，转换为以时间控制为特征的燃油喷射系统，能够精确控制调节供油提前角和供 油量，泵端压力可提高到160MPa，达到传统喷油泵的5倍，燃油耗可降低5~10%，噪音降低 15%，节能环保效果显著，确保满足主机配套需要，经济效益和社会效益良好。
【权利要求】
1. 一种柴油机用电控单体喷油泵，其特征在于是由柱塞组件、电磁阀组件、供油组件装 设在泵体（4)上组成，通过电控系统控制供油，泵体（4)上轴向开有柱塞腔孔（K)连接贯通 高压油孔（L)，两侧面分别开有电磁铁安装孔（M)和低压供油腔（N)，通过连接中孔（H)连 通，并与高压油孔（L)垂直连通；柱塞组件包括柱塞（9)、柱塞弹簧（10)、弹簧下座（13)、推 杆体（12)，柱塞（9)的前段配装在泵体（4)的柱塞腔孔（K)内，后段套装柱塞弹簧（10)连接 弹簧下座（13)，嵌装在推杆体（12)内；电磁阀组件包括电磁铁（1 )、衔铁（15)、阀芯（2)、回 位弹簧（R)，电磁铁（1)内端的衔铁孔（U)中活动套装衔铁（15 )装设在泵体（4 )的电磁铁安 装孔（M)内，衔铁（15)中孔固装阀芯（2)，阀芯（2) -端活动套装在电磁铁（1)中心的阀芯 弹簧孔（F)内，另一端穿过泵体（4)中间的连接中孔(H)，端部盘面伸入低压供油腔（N)，与 供油组件的升程挡块（5)相抵触；供油组件包括升程挡块（5)、进油管（7)，升程挡块（5)装 设在泵体（4)的低压供油腔（N)内，内端面与连接中孔（H)端的阀芯（2)相抵触，进油管（7) 的管接头套装在升程挡块（5)的中孔内，进油管（7)外端可连接供油管（23)接通油箱（21)， 用螺钉（6)将后盖（8)紧固在泵体（4)上封堵低压供油腔（N)的孔口。
2. 按照权利要求1所述的柴油机用电控单体喷油泵，其特征在于所述的泵体（4)为矩 形主体与圆柱轴体连接构成的整体构件，圆柱轴体端面开有轴向的柱塞腔孔（K)，与矩形主 体中心轴向的高压油孔（L)连接贯通泵体（4)，矩形主体两侧设有带螺钉孔的安装座（T)， 用于与柴油机机体（19)配装，两侧泵面分别开设径向的电磁铁安装孔（M)和低压供油腔 (N)，中间通过连接中孔（H)连通，中间的连接中孔（H)与高压油孔（L)垂直连通，电磁铁安 装孔(M)与低压供油腔（N)均为台阶孔，大孔向外开口，孔内分别配装电磁铁（1)和升程挡 块（5)，轴向的柱塞腔孔（K)内配装柱塞（9)。
3. 按照权利要求1所述的柴油机用电控单体喷油泵，其特征在于所述柱塞组件的柱塞 (9)为台阶式长轴体，大端轴体活动套装在泵体（4)的柱塞腔孔（K)内，小端轴体的端部嵌 装在弹簧下座（13)中，套装在推杆体（12)内腔中，柱塞弹簧（10)套装在柱塞（9)外面，一 端顶紧在弹簧下座（13)上，另一端卡在泵体（4)的圆柱轴体的台阶面上，圆柱轴体末端开 有偏心的挡圈槽（S)，套装柱塞挡圈（11 )，柱塞挡圈（11) 一侧嵌入柱塞腔孔（K)，卡挡柱塞 (9)的大端轴体。
4. 按照权利要求1所述的柴油机用电控单体喷油泵，其特征在于所述电磁阀组件的电 磁铁（1)为带台阶的短圆柱体，夕卜圆面设有插座（E)，可与电控系统连通，电磁铁（1)内端嵌 装在泵体（4)的电磁铁安装孔(M)内，外部用电磁铁螺帽（3)紧固在泵体（4)上，电磁铁（1) 的内端开有衔铁孔（U)连通外端的阀芯弹簧孔（F)，阀芯弹簧孔（F)为较细的台阶孔，贯通 电磁铁（1)外端面，可连接回油管（24)，盘轴形衔铁（15)活动套装在电磁铁（1)的衔铁孔 (U)内，衔铁（15)的中孔内固装阀芯（2)，阀芯（2)为细长台阶轴体，内端穿过泵体（4)上的 连接中孔（H)，端部盘面伸入低压供油腔（N)，与升程挡块（5)顶触，阀芯（2)外端伸入电磁 铁（1)的阀芯弹簧孔（F)内，套装回位弹簧（R)，阀芯（2)颈部环槽套装阀芯挡圈（18)顶触 衔铁（15)盘面，阀芯挡圈（18)外面套装护套（17)，阀芯弹簧孔（F)内台阶止口装有弹簧挡 圈（16)，回位弹簧（R)的两端分别顶触在弹簧挡圈（16)和护套（17)端部上，衔铁（15)的轴 体外套装平衡弹簧（P)，平衡弹簧（P)-端顶触衔铁（15)的内盘面，另一端抵触在电磁铁安 装孔（M)与连接中孔（H)相接的台阶面上。
5. 按照权利要求1所述的柴油机用电控单体喷油泵，其特征在于所述供油组件的升程 挡块（5)为台阶式轴套结构，小端活动套装在泵体（4)的低压供油腔（N)内孔中，与阀芯（2) 的端部盘面抵触，升程挡块（5)内腔通过径向及端部开设的通油孔（X)与外部的低压供油 腔（N)相连通，大端外面密封槽中套装密封圈（Q)，与低压供油腔（N)外孔孔壁密封配装， 大端内孔中配装进油管（7)的管接口，大端外端面与泵体（4)外端面平齐，由螺钉（6)将后 盖（8)固定在泵体（4)上，将升程挡块（5)封堵在低压供油腔（N)中。
6.按照权利要求1所述的柴油机用电控单体喷油泵，其特征在于所述的电控系统包 括集成电路控制器（29)、转速传感器（26)、加速踏板传感器（27)、反馈导线（28)、指令导线 (25 )，集成电路控制器（29 )和加速踏板传感器（27 )装设在控制室内，集成电路控制器（29 ) 由蓄电池（30)提供电源，转速传感器（26)装设在柴油机机体（19)上，转速传感器（26)和 加速踏板传感器（27 )通过反馈导线（28 )连接集成电路控制器（29 )，集成电路控制器（29 ) 通过指令导线（25)连接电磁铁（1)的插座（E)。
【文档编号】F02D1/02GK104061097SQ201410343371
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】鲍慧涛, 郭莉, 孟红喜, 蔡杰华, 刘瑞华, 李刚健 申请人:山东鑫亚工业股份有限公司