CN102877994A

CN102877994A - 共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀

Info

Publication number: CN102877994A
Application number: CN2012103914157A
Authority: CN
Inventors: 王九如; 陈忠; 张伟; 黄志斌; 谢剑斌; 郭存来
Original assignee: FUJIAN PUTIAN CHINAHANJI POWER Co Ltd
Current assignee: Putian Botai Power Equipment Co ltd
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: CN102877994B

Abstract

本发明涉及一种用于共轨喷油器的共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀。本发明的目的是这样实现的：它由控制阀、阀芯、衔铁、阀座组成，在高压共轨喷油器体的内部设有阀块，阀座固定在高压共轨喷油器体内并固定于阀块的上方，衔铁设置在控制阀上部，在控制阀的中心处设有上下贯通的控制阀内孔，控制阀内孔内设有阀芯，阀芯外圆与控制阀内孔内孔是一对偶件；在阀座的中心处设有上下贯通的阀座内孔，控制阀在阀座内孔内上下运动，控制阀的下端高精度平面中开槽，将分为内圈平面和外圈平面。本发明具有结构简单、制造容易、使用寿命长的优点。

Description

共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀

技术领域

本发明涉及柴油机喷油系统领域，特别是一种用于共轨喷油器的共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀。

背景技术

目前我国常用的BOSCH公司及电装公司的高压共轨喷油器中控制阀分别是球阀和平面阀（参看专利CN1664349A、US2010/0294242A1）属于压力不平衡的控制阀，即高压燃油有一定的力作用在球阀或平面阀上，随着喷油器中喷射压力的提高，例如从140MPa增加到200MPa,高压燃油作用在控制阀上的力增加70%左右，电磁铁对控制阀的控制难度加大，每次喷射之间的时间间隔延长，多次喷射能力下降。所以近几年来许多公司采用压力平衡式控制阀，控制行程减到0.02-0.03毫米，控制流量加大，而电磁铁的控制力可以减小，控制的高压燃油压力在200-250MPa时，每循环可7次喷油。

一般常用的压力平衡控制阀是锥阀，比如意大利FIAT公司（专利EP1985840A1）、BOSCH公司（专利WO2008/155260A1）等控制阀均采用锥阀。但是锥阀采用线密封，即阀座与阀芯锥面接触线是一条线，接触应力很大，所以使用后阀座锥面及阀芯锥面极容易磨损，从线密封转成面密封，密封效果降低，从压力平衡变成压力不平衡，改变了控制阀特性，影响高压共轨喷油器性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、制造容易、使用寿命长的共轨喷油器共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀

这种新的共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀，即将平面控制阀接触面不易磨损和锥面控制阀压力平衡的原理相结合的压力平衡式平面控制阀。

本发明的目的是这样实现的：它由控制阀、阀芯、衔铁、阀座组成，在高压共轨喷油器体的内部设有阀块，阀座固定在高压共轨喷油器体内并固定于阀块的上方，衔铁设置在控制阀上部，在控制阀的中心处设有上下贯通的控制阀内孔，控制阀内孔内设有阀芯，阀芯外圆与控制阀内孔内孔是一对偶件；在阀座的中心处设有上下贯通的阀座内孔，控制阀在阀座内孔内上下运动，控制阀的下端高精度平面中开槽,将分为内圈平面和外圈平面。

本发明的优点如下：由于阀块与内外圈平面接触的端面也为高精度平面。外圈平面上开有数条槽，与低压腔联接。控制室的高压燃油由控制阀内圈平面、阀芯及阀块的高精度平面密封，由于控制阀内孔与阀芯直径大小一样，作用在控制阀上的轴向液压合力几乎为零，所以属于压力平衡式控制阀，但阀端面的内外圈平面同时与阀块上的高精度平面接触，接触面大，控制阀端面的接触应力较小。所以这种阀既有压力平衡式控制阀控制力比较小，控制灵敏，控制流量较大，每次喷射之间的时间间隔较小，又有平面控制阀接触面大，寿命长的优点，同时结构简单，制造容易的特点。

附图说明

图1共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀的共轨喷油器结构;

图2共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀结构;

图3图2控制阀结构放大部分的示意图；a为图2中C处放大结构，b为a部分的仰视图;

图4控制阀座的结构示意图，c为控制阀座的正视图，d为c的仰视图；

图5阀块的结构示意图;e为阀块的正视图，f为e的仰视图；

标号说明

1电磁铁，2内六角螺母，3阀座，3.1阀座内孔、3.2凹坑、3.3泄油环槽、3.4阀座泄油槽、3.5阀座下端面、3.6平台、4阀块、4.1出油节流孔、4.2通油凹槽、5喷油器体、5.1环槽、5.2进油口、5.3油孔、5.4储油腔、6定位芯、7回位弹簧、8衔铁、9控制阀、9.1阀芯、9.2球面、9.3锥面、9.4油槽、9.5泄油槽、9.6端平面、9.7外圈平面、9.8控制阀内孔、9.9内圈平面、9.10控制阀外圆、10半球座、10.1进油节流孔、11控制室、12控制套，12.1精密锥面、13控制杆、13.1台阶、14压紧弹簧、15弹簧座、16喷油嘴压紧螺帽，17喷油嘴阀座、17.1盛油槽。

具体实施方式

下面结合具体的实施例，来详细说明本发明共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀的结构和工作原理。

如图1-5所示：它由控制阀9、阀芯9.1、衔铁8、阀座3组成，在高压共轨喷油器体的内部设有阀块4，阀座3由内六角螺母2压紧在高压共轨喷油器体内并固定于阀块4的上方，衔铁8设置在控制阀9上部，在控制阀9的中心处设有上下贯通的控制阀内孔9.8，控制阀内孔9.8内设有阀芯9.1，阀芯9.1外圆与控制阀内孔9.8内孔是一对偶件，防止高压燃油泄漏。在阀座3的中心处设有上下贯通的阀座内孔3.1，控制阀9在阀座内孔3.1内上下运动，控制阀9的下端高精度平面9.6中开槽9.4,将9.6分为内圈平面9.9和外圈平面9.7，它们同为高精度平面9.6的一部分。阀块4与端平面9.6接触的面也为高精度平面。控制阀9的外圆9.10与控制阀9的端平面9.6垂直；内圈平面9.9圆环宽0.05-0.3毫米，外圈平面9.7圆环宽0.5-4毫米。控制阀9端面9.6的外圈平面9.7上加工有2-4条泄油槽9.5。这里要说明：内圈平面9.9为一个圆环宽度在0.05-0.3毫米的圆环，它由锥面9.3与端平面9.6相交而成。外圈平面圆环宽0.5-4毫米的面为受力面。所述的阀芯9.1上端面为球面9.2，以防止阀芯9.1上端面与阀芯9.1外圆不垂直引起侧向力，它顶在定位芯6上。

图4所示：阀座3的下端面设有一个与内孔同轴心、半径略大于内孔半径的凹坑3.2，凹坑外侧为圆环状的平台3.6，平台3.6上加工油2-4条泄油槽3.4。

共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀，其阀座4的上下端面为高精度平面，上面加工有出油节流孔，其外圆上均匀布置2-4条通油凹槽4.2（见图5）。

本发明的压力平衡式内密封控制阀，不仅用于高压共轨喷油器上，也可用作电控分配泵、电控单体泵、电控泵喷嘴，及其他液压电控系统的控制阀。

安装方式如下：共轨喷油器由电磁铁1，内六角螺母2，控制阀座3，阀块4，喷油器体5，定位芯6，回位弹簧7，衔铁8，控制阀9，半球座10，控制套12，控制杆13（与针阀合成一体），压紧弹簧14，弹簧座15，喷油嘴压紧螺帽16，喷油嘴阀座17等多种部件组成。

采用内六角螺母2将控制阀座3和阀块4紧压在喷油器体5中，控制杆13与喷油嘴针阀合为一体（整体结构或控制杆与针阀一起焊接），压紧弹簧14通过弹簧座15和控制杆13上的台阶13.1，将控制杆13下端锥面紧压在喷油嘴阀座17的座面上，控制杆13上端套有精密配合的控制套12（它们是一对偶件），控制套12上端加工有精密锥面12.1，弹簧14通过锥面12.1将控制套12和半球座10压在阀块4的高精平面上，因为半球座10的球面为高精度球面，所以在半球座10和控制杆13，控制套12之间形成高压密封的控制室11。

工作原理：

高压燃油从喷油器体5的进油口5.2经油孔5.3进入喷油器体5的储油腔5.4，并通过半球座10上的进油节流孔10.1向下到达控制室11，向上经阀块4上的出油节流孔4.1进入控制阀9中,将阀芯9.1球面9.2顶在电磁阀定位芯6上，此时若电磁阀1不通电，回位弹簧7将控制阀9的高精平面前端面9.6紧压在阀块4的高精度平面上，由于控制阀9内孔9.8和阀芯9.1外圆精密配合，直径一样大，作用在控制阀9轴向上的液压合力为零。高压燃油将阀芯9.1顶在电磁阀定位芯6上，高压燃油无法通过精密内圈平面9.9泄漏出去。由进油节流孔10.1进入控制室11中的高压燃油压力将控制杆13下面的锥面严严顶在喷油嘴阀座17的锥面上，喷油器不喷油。少量从内圈平面9.9和阀块4上高精度平面的密封间隙泄流进入环槽9.4的燃油经外圈平面9.7上的槽9.5流到低压腔3.2中。泄流的燃油不会对控制阀9下端平面9.6形成很大的压力，造成作用在控制阀9上的液压压力不平衡,影响控制阀9的工作。

如果电磁阀1通电，将衔铁8和控制阀9吸上，顶到定位芯6上，此时精密内圈平面9.9离开阀块4。控制室11中的高压燃油经过阀块4上的出油节流孔4.1，经过控制阀9端面的内圈平面9.9进入环槽9.4和外圈平面9.7上的2-4个泄油槽9.5，通过控制阀座3上的凹坑3.2，再通过泄油槽3.4到环槽3.3，经过阀块4上的通油凹槽4.2，进入喷油器体5中的环槽5.1，流到回油孔再回到低压油箱中去。由于进油节流孔10.1的孔径比出油节流孔4.1的孔径小，流入控制室11的燃油比流出控制室11的燃油少，此时控制室11中的燃油压力迅速下降，作用在控制阀13上的液压力和压紧弹簧14的合力小于喷油嘴阀座17盛油槽17.1中使控制杆13上升的液压力，从而使控制杆13向上运动,控制杆13上的锥面脱开阀座17的座面，高压燃油喷入柴油机燃烧室中。

此时电磁铁1若断电，电磁铁失去吸力,衔铁8及控制阀9在弹簧作7用下下落，使控制阀9落座。控制阀9下端的高精度端平面9.6，(包含外圈平面9.7和内圈平面9.9)重新压到阀块4上的高精度平面上，内圈平面9.9切断高压燃油，使其留在控制阀芯9.1下面，此时控制室11中燃油只有流入没有流出，控制室11中的燃油压力急增，作用在控制杆13上的燃油压力使控制杆13前端锥面重新紧压喷油嘴阀座17上的锥面，切断高压燃油，喷油器停止向燃烧室喷油。由于外圈平面9.7和内圈平面9.9是位于同一平面9.6,它与阀块4的高精度平面同时接触,外圈平面9.7较宽,总接触面积比单个宽度窄小的内圈平面9.9的面积要大得多，所以接触面的接触应力大大减小，从而提高了控制阀的工作寿命。所谓内密封平面控制阀是一种利用控制阀9下端面9.6与控制阀内孔9.8相交的宽度很窄，圆环宽0.05-0.3毫米的内圈平面9.9来密封高压燃油的控制阀。这样高速电磁铁用很小的力就可以轴向控制控制阀打开或关闭高压燃油。

Claims

1.一种共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀，其特征在于：它由控制阀（9）、阀芯（9.1）、衔铁（8）、阀座（3）组成，在高压共轨喷油器体的内部设有阀块（4），阀座（3）固定在高压共轨喷油器体内并固定于阀块（4）的上方，衔铁（8）设置在控制阀（9）上部，在控制阀（9）的中心处设有上下贯通的控制阀内孔（9.8），控制阀内孔（9.8）内设有阀芯（9.1），阀芯（9.1）外圆与控制阀内孔（9.8）内孔是一对偶件；在阀座（3）的中心处设有上下贯通的阀座内孔（3.1），控制阀（9）在阀座内孔（3.1）内上下运动，控制阀（9）的下端高精度平面（9.6）中开槽（9.4）,将（9.6）分为内圈平面（9.9）和外圈平面（9.7）。

2.根据权利要求1所述的共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀，其特征在于：控制阀（9）的外圆（9.10）与控制阀（9）的端平面（9.6）垂直；内圈平面（9.9）圆环宽0.05-0.3毫米，外圈平面（9.7）圆环宽0.5-4毫米。

3.根据权利要求2所述的共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀，其特征在于：控制阀（9）端面（9.6）的外圈平面（9.7）上加工有2-4条泄油槽（9.5）。

4.根据权利要求1所述的共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀，其特征在于：阀座（3）的内孔（3.1）与阀座（3）的下端面（3.5）垂直。

5.如权利要求4所涉及的共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀，其特征在于：阀座（3）的下端面设有一个与内孔同轴心、半径略大于内孔半径的凹坑（3.2），凹坑外侧为圆环状的平台（3.6），平台（3.6）上加工油2-4条泄油槽（3.4）。

6.如权利要求1所涉及的共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀，其特征在于：阀座（4）的上下端面为高精度平面，上面加工有出油节流孔，其外圆上均匀布置2-4条通油凹槽（4.2）。