一种柴油机及其机械喷油泵的限油量装置和限油量方法

摘要

本发明公开了一种柴油机及其机械喷油泵的限油量装置和限油量方法，该限油量装置结构简单、制造成本低。这种限油量装置包括安装于喷油泵内的大气压力感应元件和铰接于喷油泵内的杠杆机构。当所述柴油机运行的环境大气压力小于大气压力感应元件的标定值时，大气压力感应元件膨胀增长，当柴油机进气压力不断增大，喷油泵的增压补偿器的增压补偿器刀头向大气压力感应元件移动，并与大气压力感应元件一端接触，大气压力感应元件另一端推动杠杆机构相对于喷油泵转动至与其喷油泵供油拉杆相抵，限定喷油泵供油拉杆沿增加供油方向的位移。采用上述限油量装置，既可防止高海拔下柴油机增压器超速问题，又可保证柴油机在增压器没有超速风险工况下的动力性。

权利要求

1.一种柴油机机械喷油泵的限油量装置，包括铰接连接于所述喷油泵内的杠杆机构(4)，所述喷油泵内还设有喷油泵供油拉杆(13)，其特征在于，还包括安装于所述喷油泵内的大气压力感应元件(3)；

当所述柴油机运行的环境大气压力小于所述大气压力感应元件(3)的标定值时，所述大气压力感应元件(3)膨胀增长，当柴油机进气压力不断增大，所述喷油泵的增压补偿器(2)的增压补偿器刀头(21)向大气压力感应元件(3)移动，并与所述大气压力感应元件(3)一端接触，所述大气压力感应元件(3)另一端推动所述杠杆机构(4)相对于所述喷油泵转动至与所述喷油泵供油拉杆(13)相抵，限定所述喷油泵供油拉杆(13)沿增加供油方向的位移。

2.如权利要求1所述的限油量装置，其特征在于，所述大气压力感应元件(3)包括固定套(31)、设置于所述固定套(31)内的大气压力感应膜片组(32)，以及分别设置于所述大气压力感应膜片组(32)两端部的两个滑块；

所述固定套(31)固定连接于所述喷油泵内，两个所述滑块中一者用于与所述增压补偿器刀头(21)相抵，另一者用于推动所述杠杆机构(4)。

3.如权利要求2所述的限油量装置，其特征在于，所述大气压力感应元件(3)还包括分别固定连接于所述固定套(31)两端并开设有通气孔(S)的两个挡块，以限定所述大气压力感应膜片组(32)相对于所述固定套(31)的膨胀量，每个所述滑块穿过相应所述挡块并相对于所述固定套(31)伸出。

4.如权利要求3所述的限油量装置，其特征在于，两个所述挡块均与所述固定套(31)通过螺纹联接。

5.如权利要求1至4中任一项所述的限油量装置，其特征在于，还包括复位机构(5)，以驱动所述杠杆机构(4)绕铰点由与所述喷油泵供油拉杆(13)相抵位置转动至与所述喷油泵的内壁相抵。

6.如权利要求5所述的限油量装置，其特征在于，所述复位机构(5)包括可活动地安装于所述喷油泵壳体(11)上导向孔内的推杆(51)，设置于所述导向孔内并预压紧于所述喷油泵壳体(11)和所述推杆(51)间的压缩弹簧(52)，所述推杆(51)在所述压缩弹簧(52)的预紧力作用下与所述大气压力感应元件(3)相抵；所述推杆(51)与所述杠杆机构(4)连接，以带动所述杠杆机构(4)随其移动。

7.如权利要求6所述的限油量装置，其特征在于，所述导向孔的一端口封堵有堵头(53)，所述压缩弹簧(52)预压紧于堵头(53)和所述推杆(51)之间，所述堵头(53)和所述导向孔螺纹联接。

8.如权利要求1至4中任一项所述的限油量装置，其特征在于，所述杠杆机构(4)包括连接杆(41)和杠杆(42)，所述连接杆(41)的一端固定连接于所述喷油泵上，另一端与所述杠杆(42)的中部铰接。

9.一种柴油机，包括机械喷油泵，其特征在于，还包括权1至权8中任一项所述的限油量装置。

10.一种柴油机机械喷油泵的限油量方法，其特征在于，所述限油量方法包括以下步骤：

S00、获取环境大气压力值并判断环境大气压力值是否小于大气压力标定值；若是，则进入步骤S10；

S10、评估此时发动机增压器是否有超速风险；若有，则进入步骤S20；

S20、限制柴油机机械喷油泵的喷油泵供油拉杆沿增加供油方向的位移。

说明书

一种柴油机及其机械喷油泵的限油量装置和限油量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及柴油机机械喷油泵的限油量技术领域，特别涉及一种柴油机及其机械喷油泵的限油量装置和限油量方法。

背景技术

[0002] 对于采用涡轮增压技术的高原柴油机，随着海拔的升高，大气压力的降低，增压器会出现涡端膨胀比增大、增压器转子转速升高的现象，当海拔达到一定高度，增压器可能会出现超速的问题，影响到柴油机的使用可靠性。

[0003] 为保证柴油机的可靠性，柴油机都有一个使用的海拔范围，当超出安全的最高海拔，增压器就有超速的危险。在实际柴油机配套使用中，很多柴油机并不是在固定的海拔上进行工作，因此必须保证柴油机使用的海拔范围要小于柴油机的配套范围。

[0004] 为提高柴油机的海拔配套范围，通常的想法是优化涡轮增压器，但是对于同一结构类型的涡轮增压器会遇到一个海拔瓶颈，如果再提高海拔要求，涡轮增压器只能改变结构，这样可能会很大的增加成本。

[0005] 对于目前采用机械喷油泵的柴油机，通常采用定油量的方法进行定型，其最大油量为一个设定值，并不能根据具体海拔或增压器转速来改变。在同一系列柴油机的实际配套中，如果柴油机在实际使用中有超过其可使用的海拔范围，即增压器有超速风险，此柴油机就不能配套。如果不更改柴油机配置，为保证高海拔增压器转速不超限值，只能减小柴油机的最大油量，即只能配套一个较小功率的机型。这样不仅影响了整车在动力性上的竞争力，也影响到了柴油机的实用性。但是如果配套大功率的机型，增压器没有超速危险的工况点还是占绝大多数的。比如柴油机在低海拔、高海拔的中低转速等工况运行，增压器并没有超速的危险，如果导致配套一个较小功率的机型，就牺牲了柴油机这些工况的动力性。

[0006] 有鉴于此，防止高海拔下柴油机的增压器超速问题，提高柴油机的海拔配套范围，同时保证柴油机在增压器无超速问题的工况下的动力性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0007] 为了解决上述技术缺陷，本发明提供一种柴油机机械喷油泵的限油量装置和限油量方法，以防止高海拔下柴油机的增压器超速问题，提高柴油机的海拔配套范围，同时保证柴油机在增压器无超速问题的工况下的动力性。在此基础上，本发明还提供一种包括该限油量装置的柴油机。

[0008] 为了实现上述目的，本发明所提供的一种柴油机喷油泵的限油量装置，包括安装于所喷油泵内的大气压力感应元件和铰接于喷油泵内的杠杆机构喷增加限位结构的油泵供油拉杆；

[0009] 当所述柴油机运行的环境大气压力小于大气压力感应元件的标定值时，大气压力感应元件膨胀增长，当柴油机进气压力不断增大，喷油泵的增压补偿器的增压补偿器刀头向大气压力感应元件移动，并与大气压力感应元件一端接触，大气压力感应元件另一端推动杠杆机构相对于喷油泵转动至与其喷喷油泵供油拉杆相抵，限定所述喷油泵供油拉杆沿增加供油方向的位移。

[0010] 当柴油机在高海拔地区运行，大气压力感应元件获取环境大气压力，并通过环境大气压力与其压力标定值间压差产生一定膨胀量。当发动机进气压力增大到一定值，增压器存在超速风险时，增压补偿器刀头与大气压力感应元件一端相抵，在增压补偿器刀头与大气压力感应元件的合力作用下，杠杆机构绕铰点由初始位置转动至与喷油泵供油拉杆相抵，以限定其沿增加供油方向的位移，继而限制总供油量，即出现限油量现象，并且随海拔升高，限制的位移量越大。

[0011] 而，在柴油机在低海拔(增压器无超速风险)时，即使柴油机进气压力等于最大标定值，大气压力感应元件处于初始或收缩状态，增压补偿器刀头与大气压力感应元件不接触或者是无法推动杠杆元件绕铰点由初始位置转动至限定喷油泵供油拉杆沿供油方向的位移，即该装置无法产生限油量作用处于失效状态。

[0012] 因此，该限油量装置结构简单且制造成本低，且可防止高海拔下柴油机进气压力等于最大标定值时的增压器超速，同时还保证柴油机在其他工况下的动力性。

[0013] 优选地，所述大气压力感应元件包括固定套、设置于所述固定套内的大气压力感应膜片组，以及分别设置于所述大气压力感应膜片组两端部的两个滑块；

[0014] 所述固定套固定连接于所述喷油泵内，两个所述滑块中一者用于与所述增压补偿器刀头相抵，另一者用于推动所述杠杆机构。

[0015] 优选地，所述大气压力感应元件还包括分别固定连接于所述固定套两端并开设有通气孔的两个挡块，以限定所述大气压力感应膜片组相对于所述固定套的膨胀量，每个所述滑块穿过相应所述挡块并相对于所述固定套伸出。

[0016] 优选地，两个所述挡块均与所述固定套通过螺纹联接。

[0017] 优选地，还包括复位机构，以驱动所述杠杆机构绕铰点由与所述喷油泵供油拉杆相抵位置转动至与所述喷油泵的内壁相抵。

[0018] 优选地，所述复位机构包括可活动地安装于所述喷油泵壳体上导向孔内的推杆，设置于所述导向孔内并预压紧于所述壳体和所述推杆间的压缩弹簧，所述推杆在所述压缩弹簧预紧力作用下与所述大气压力感应元件相抵；所述推杆与所述杠杆机构连接，以带动所述杠杆机构随其移动。

[0019] 优选地，所述导向孔的一端口封堵有堵头，所述压缩弹簧预压紧于堵头和所述推杆之间，所述堵头和所述导向孔螺纹联接。

[0020] 优选地，所述杠杆机构包括连接杆和杠杆，所述连接杆的一端固定连接于所述喷油泵上，另一端与所述杠杆的中部铰接。

[0021] 除上述限油量装置外，本发明还提供一种柴油机，包括机械喷油泵，还包括如上所述的限油量装置。

[0022] 由于上述限油量装置具有上述技术效果，可以理解，包括该限油量装置的柴油机同样具有上述技术效果，故而本文在此不再赘述。

[0023] 另外，本发明还提供一种柴油机机械喷油泵的限油量方法，该限油量方法包括以下步骤：

[0024] S00、获取环境大气压力值并判断环境大气压力值是否小于大气压力标定值；若是，则进入步骤S10；

[0025] S10、评估此时发动机增压器是否有超速风险；若有，则进入步骤S20；

[0026] S20、限制所述柴油机机械喷油泵的喷油泵供油拉杆沿增加供油方向的位移；

附图说明

[0027] 图1示出了本发明所提供的限油量装置具体实施方式的结构示意图；

[0028] 图2示出了图1中所示限油量装置的大气压力感应元件的结构示意图；

[0029] 图3示出了图2中所示限油量装置的杠杆机构和复位机构的结构示意图；

[0030] 图4示出了本发明所提供的限油量方法的控制原理流程图。

[0031] 图1至图3中附图标记与各个部件名称之间的对应关系：

[0032] 11喷油泵壳体、12喷油泵调速器后盖、13喷油泵供油拉杆、2增压补偿器、21增压补偿器刀头、3大气压力感应元件、31固定套、32大气压力感应膜片组、33左滑块、34右滑块、35左挡块、36右挡块、S通气孔、4杠杆机构、41连接杆、42杠杆、5复位机构、51推杆、52压缩弹簧、53堵头。

具体实施方式

[0033] 本发明提供一种柴油机的限油量装置，当柴油机在高海拔、高转速及高负荷工况下运行时，可适当降低喷油泵的供油量，以防止发生增压器超速危险，这样即可保证了柴油机的工作可靠性，又可保证柴油机在其他工况下具有较好的动力性。在此基础上，本发明还提供一种包括该限油量装置的柴油机以及该柴油机的限油量方法。

[0034] 需要说明的是，本文中所述的柴油机及其喷油泵和增压补偿器的内部组成结构及工作原理与现有技术基本相同，本领域技术人员基于现有技术完全可以实现，故而本文在此仅对其改进点-限油量装置的具体结构及工作原理加以详述。

[0035] 另外，由于每台柴油机都有其使用的海拔范围，本文中大气压力感应元件的标定压力值为此柴油机不采用此限油量装置的最高海拔高度的大气压力，大气压力感应元件的初始状态为处在此环境压力下增压器出现超速风险时的状态。当然，依据不同区域气候条件等各种自然因素差异，大气感应模片组的设定压力值并不局限于上述数值，本领域技术人员应当依据不同区域自然因素加以调整。

[0036] 请参见图1，该图示出了本发明所提供的限油量装置具体实施方式的结构示意图。

[0037] 如图1所示，柴油机的限油量装置包括大气压力感应元件3和杠杆机构4，其中，大气压力感应元件3安装于喷油泵内，杠杆机构4铰接于喷油泵内，当环境大气压力小于大气压力感应元件3的标定压力值时，大气压力感应元件3在压差作用下膨胀增大，当柴油机进气压力增大，增压补偿器2的增压补偿器刀头21向大气压力感应元件3移动，并与大气压力感应元件3相抵，大气压力感应元件3的另一端推动杠杆机构4绕交点相对于喷油泵转动至与其喷油泵供油拉杆13相抵，以限定喷油泵供油拉杆13沿供油方向的位移。

[0038] 具体地，如图2所示，该图示出了图1中所示限油量装置的大气压力感应元件的结构示意图。大气感应元件包括固定套31、大气压力感应膜片组32、左滑块33和右滑块34。其中，固定套31位于喷油泵内并通过螺栓组件固定连接于喷油泵调速器后盖12上，大气压力感应膜片组32安装于固定套31内并其两端部分别固定连接有左滑块33和右滑块34，随着环境大气压力值与大气压力感应元件3压差的变化，大气压力感应膜片组32膨胀或收缩以带动左滑块33和右滑块34在固定套31内相对于固定套31往复移动。

[0039] 需要说明的是，大气压力感应膜片组32为成熟现有技术，其具体工作原理为：当环境大气压力值等于大气压力感应膜片组32的标定压力值时，其处于压力平衡状态；当环境大气压力值小于大气压力感应膜片组32内的标定压力值时，大气压力感应膜片组32在压差作用下膨胀至其内外压力再次达到平衡；当环境大气压力值大于大气压力感应膜片组32内的标定压力值时，大气压力感应膜片组32收缩至其内外压力再次达到平衡。

[0040] 当然，在满足通过膨胀或收缩来显示环境大气压力值与标定大气压力之间压差变化功能、加工及装配工艺要求的基础上，大气感应元件亦可采用本领域技术人员惯用的其他结构形式。

[0041] 此外，如图2所示，大气压力感应元件3还包括左挡块35和右挡块36，左挡块35封堵固定套31的左端口并开设有通气孔S，左滑块33的端部贯穿左挡块35并由其伸出。同样，右挡块36封堵固定套31的有端口且开设有通气孔S，右滑块34的端部贯穿右挡块36并由其伸出。大气压力感应元件3通过左挡块35和右挡块36限定大气压力感应膜片组32的膨胀量，当环境大气压力与其标定压力值间压差过大时，以阻挡大气压力感应膜片组32的膨胀量，防止其由固定套31掉落。

[0042] 需要说明的是，左挡块35和右挡块36具体与固定套31螺纹连接，具体地，左挡块35和右挡块36均加工有外螺纹，固定套31的两端部均加工有与之相适配的内螺纹，结构简单、拆装方便且制作成本低。

[0043] 如图3所示，该图示出了图2中所示限油量装置的杠杆机构和复位机构的结构示意图。杠杆机构4包括连接杆41和杠杆42，其中，连接杆41的一端焊接固定连接于喷油泵内壁上，其另一端悬置，杠杆42的中部通过销轴铰接于连接杆41的悬置端。当柴油机的实际进气压力等于其最大标定值，且环境大气压力小于大气压力感应元件3的标定值时，大气压力感应元件3膨胀至其右滑块34与增压补偿器2的增压补偿器刀头21相抵，左滑块33相对于固定套31向左移动至推动杠杆42的上端是之绕铰点转动至其下端部与喷油泵的喷油泵供油拉杆13相抵，以限定其向供油方向的位移，进而限定其供油量。

[0044] 进一步，如图1所示，上述限油量装置还包括复位机构5，当柴油机位于低海拔以及高海拔中低转速工况时，也即柴油机的环境大气压力大于大气感应元件的标定值或者其环境大气压力小于大气感应元件的标定值且实际进气压力小于增压器有超速风险进气压力值时，复位机构5驱动杠杆机构4绕铰点由与喷油泵供油拉杆13相抵位置转动至与喷油泵的内壁相抵。

[0045] 显然，柴油机的限油量装置通过增设该复位机构5，在满足其在高海拔高转速及高负荷工况点限油量功能的基础上，还可防止杠杆机构4在初始位置(环境大气压力大于大气压力感应元件3的标定压力值时)限制喷油泵的喷油泵供油拉杆13的位移，以及避免杠杆机构4随柴油机震动而出现跳动的问题。

[0046] 具体地，复位机构5包括推杆51和压缩弹簧52，推杆51可活动地安装于开设于喷油泵壳体11的导向孔内，压缩弹簧52安装于该导向孔内并预压紧于推杆51和喷油泵壳体11之间，在该压缩弹簧52的预压紧力作用下推杆51与大气压力感应元件3的左滑块33相抵。

[0047] 当环境大气压力小于大气感应元件的标定值且柴油机的实际进气压力等于增压器有超速风险的进气压力值时(即柴油机增压器在高海拔由超速危险的工况点)时，大气压力感应元件3在压差作用下膨胀至右滑块34与柴油机的增压补偿器2的增压补偿器刀头21相抵，左滑块33在大气压力感应元件3的膨胀力和增压补偿器刀头21的推动力的合力作用下，克服压缩弹簧52的预压紧力，驱动杠杆机构4限定喷油泵供油拉杆13沿供油方向的位移。

[0048] 需要说明的是，喷油泵壳体11的导向孔一端部有堵头53封堵，压缩弹簧52预压紧于该堵头53和推杆51之间，且该堵头53和导向孔通过螺纹连接。如此，可通过调整堵头53与贯穿孔的旋合长度来调整弹簧的预紧力，进而调整供油量大小。换言之，在柴油机的环境大气压力与大气感应元件标定值一定的情况下，弹簧的预紧力越大杠杆机构4绕铰点的转动角度越小，喷油泵供油量的降低量越小，反之则喷油泵供油量的降低量越大。

[0049] 接下来，结合图1和图，来说明本发明所提供的一种柴油机的限油量方法，该限油量方法包括如下步骤：

[0050] S00、获取环境大气压力值并判断环境大气压力值是否小于大气压力标定值；若是，则进入步骤S10；

[0051] S10、评估此时发动机增压器是否有超速风险；若有，则进入步骤S20；

[0052] S20、限制所述柴油机机械喷油泵的喷油泵供油拉杆沿增加供油方向的位移；

[0053] 具体到采用前述的限油量装置实现该限油量方法时，当柴油机在高海拔地区运行且其进气压力达到增压器有超速风险的进气压力值时，大气压力感应元件3获取环境大气压力，并通过环境大气压力与其压力标定值间压差产生一定膨胀量，使之右滑块34与增压补偿器2的增压补偿器刀头21相抵，左滑块33在大气压力感应元件3的膨胀力和增压补偿器刀头21的推动力的合力作用下，克服压缩弹簧52的预压紧力，驱动杠杆机构4限定喷油泵供油拉杆13沿增加供油方向的位移，继而限制总供油量，及出现限油量现象，并且随海拔升高，限制幅度越大。

[0054] 而，当柴油机在低海拔(环境大气压力等于或大于大气压力感应元件3的标定值)时，即使柴油机进气压力等于最大标定值，大气压力感应元件3处于初始或收缩状态，增压补偿器刀头21与大气压力感应元件3不接触或者是无法推动杠杆42绕铰点由初始位置转动至限定喷油泵供油拉杆13沿供油方向的位移，即该装置无法产生限油量作用处于失效状态。

[0055] 综上所述，该限油量装置结构简单且制造成本低，并在防止高海拔下柴油机进气压力等于最大标定值时的增压器超速的同时，保证柴油机在其他工况下的动力性。

[0056] 需要说明的是，上述柴油机的限油量方法并不仅限于由前述限油量装置来实现，在满足功能要求的基础上，本领域技术人员亦可采用其他装置来实现该限油量方法。

[0057] 以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。