CN103075537B - 一种双向一体式对置阀、高压燃油进回联动控制系统及控制方法 - Google Patents
一种双向一体式对置阀、高压燃油进回联动控制系统及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103075537B CN103075537B CN201310047082.0A CN201310047082A CN103075537B CN 103075537 B CN103075537 B CN 103075537B CN 201310047082 A CN201310047082 A CN 201310047082A CN 103075537 B CN103075537 B CN 103075537B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oil
- valve
- cavity volume
- fuel
- high pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Fluid-Driven Valves (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Abstract
本发明公布了一种双向一体式对置阀，包括阀座和包括对置锥阀、两承压面、双导向段的阀芯。一种高压燃油进回联动控制系统，包括控制容腔、进油容腔、出油容腔和双向一体式对置阀；所述双向一体式对置阀的上承压面位于控制容腔处，下锥阀与进油容腔相通，下承压面位于进油容腔处；进油管道分两路分别进入所述控制容腔和进油容腔；所述控制容腔的进油管道上设置有进油喉口，所述控制容腔还连接有放油管道，所述放油管道上设置有放油喉口和先导阀，与油箱相通。一种高压燃油进回联动控制方法，包括初始状态、出油状态和回油状态三种工作状态。该系统和方法适应于高压尤其是160MPa及以上超高压燃油的油路控制，系统结构简单、频率响应快、密封效果好、流量大。
Description
技术领域
本发明属于流体控制技术领域。特别是涉及一种超高压燃油进回联动控制系统及控制方法，尤其适合用于超高压燃油喷射系统，也适用于其他高压流体控制。
背景技术
现有技术中用于控制低压流体（或气体）的方法很多，如专利号CN93109383.X“电液快速大流量排油阀”中，其采用分体式的大小两个锥阀，并利用一个电磁阀（先导阀）元件的通断电使得执行元件直接作用于小锥阀阀芯使其动作实现放油，同时结合利用大锥阀阀芯左右两侧有效液压受力面积的不同使得大锥阀阀芯打开实现系统泄油功能。此系统主要优势在于大锥阀流量大，但其仅能实现泄油一个功能，更无法用于控制如燃油系统中超高压燃油管路的通断控制。
现有技术中与本发明有相似功能的用于控制超高压流体控制的发明， 主要技术路线是通过液电耦合液力放大特性利用执行元件平面（或锥面）来实现通断控制。如专利号 86102235“具有同轴布置的两个阀的超高压流体控制电磁阀装置”中，为了实现超高压流体的精确定量控制，其中管路结构复杂，大阀套小阀等零部件众多。其他如德国博世公司的CRS、日本电装公司的ECD-U2等世界主流燃油系统供应商发明的电控共轨燃油系统中所采用的电控喷油器，其原理为将高压燃油分成上下两路，其中一路利用管道上的先导电磁阀通断电来实现控制容腔的压力变化与另一路形成的液压力之间所形成的差异实现油嘴的喷油工作。在这些电控喷油器发明中，其优点是利用先导阀实现了液压力的放大，系统响应快，但是这些系统都是采用的分体阀芯，且仅能实现高压燃油在系统处于工作状态时将高压燃油直接喷入发动机气缸内，而无法将高压燃油稳定的输出给其他系统使用并联动地实现系统回油卸压功能。
综上说来，在这些发明中，其思路都是基于控制管路通断后的高压流体通路被打开之后高压燃油被迅速排泄出去。
发明内容
本发明目的在于针对高压燃油系统油路通断要求频率响应快、密封效果好、流量大的特点，并能将高压燃油稳定地输送给其他工作源使用的要求，发明了简化系统零件设计的一种双向一体式对置阀、并仅使用一个先导阀工作的高压燃油进回联动控制系统及方法。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种双向一体式对置阀，包括阀座和阀芯，其特征在于：所述阀芯采用一体式结构，设置有双向对置锥阀芯，所述双向对置锥阀芯与阀座配合组成联动的上下锥阀；与对置锥阀芯相对应的两侧设置有上下承压面和上下导向段。
一种高压燃油进回联动控制系统，其特征在于：包括控制容腔、进油容腔、出油容腔和双向一体式对置阀；所述双向一体式对置阀的上承压面位于控制容腔处，下锥阀与进油容腔相通，下承压面位于进油容腔处；进油管道分两路分别进入所述控制容腔和进油容腔；所述控制容腔的进油管道上设置有进油喉口，所述控制容腔还连接有放油管道，所述放油管道上设置有放油喉口和先导阀，与油箱相通，所述放油喉口直径大于进油喉口直径。
优选的：所述双向一体式对置阀的上承压面面积大于下承压面面积。
其进一步特征在于：所述双向一体式对置阀的上锥阀为常开，下锥阀为常闭。
其进一步特征还在于：所述双向一体式对置阀的上锥阀与回油管道相通，回油管道上设置有回油压力组件。
一种高压燃油进回联动控制方法，其特征在于包括下述工作状态：
（1）初始状态：
先导阀处于关闭状态，高压燃油分成两路进油，一路经进油喉口进入控制容腔，所述控制容腔内的高压燃油作于双向一体式对置阀的上承压面上产生液压力；另一路高压燃油进入进油容腔作用于双向一体式对置阀的下承压面上产生液压力，下锥阀关闭，上锥阀打开。
（2）出油状态：
先导阀通电，放油喉口所在的放油管道被关闭，由于放油喉口直径比进油喉口直径大，控制容腔中高压燃油压力急速下降，作用于双向一体式对置阀的上承压面上液压力及预压缩力小于不变的双向一体式对置阀的下承压面上液压力时，下锥阀迅速打开而上锥阀联动关闭，进油容腔高压燃油进入出油容腔中，经出油管道实现出油。
（3）回油状态：
先导阀断电，放油喉口所在的放油管道被关闭，所述放油喉口关闭而进油喉口继续进油，控制容腔中高压燃油压力急速上升，作用于双向一体式对置阀的上承压面上液压力及预压缩力大于不变的下承压面上液压力时，上锥阀迅速打开而下锥阀联动关闭，出油容腔和出油管道高压燃油经回油管道实现回油卸压，通过在回油油路中的回油压力组件对回油压力进行动态调节。
本发明的有益效果是：采用一体式结构的双向对置锥阀适应于高压尤其是 160MPa 及以上超高压燃油的油路控制，系统结构简单、频率响应快、密封效果好、流量大。本发明中的一体式结构阀芯零件数量少， 仅使用一个先导阀即可实现高压燃油两位三通控制且密封效果优于滑阀轴向密封。 另外本发明中采用一体式结构的对置锥阀可以实现高压燃油进回联动，频率响应快。
附图说明
图 1 是本发明原理示意图。
图中：1、进油容腔，2、下承压面，3、下导向段，4、下锥面，5、下阀体，6、弹簧，7、出油容腔，8、阀芯，9、出油管道，10、上阀体，11、上锥面，12.、回油压力组件，13、回油管道，14、上导向段，15、上承压面，16、放油管道，17、先导阀，18、放油喉口，19、控制容腔，20、进油喉口。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明作进一步说明。
本发明控制高压燃油通断方法的核心是在仅采用一个先导阀的前提下使用一体式结构的阀芯实现高油燃油进回联动控制，所述一体式结构阀芯8是一个杆式零件，其主要特征是：对置锥阀、双导向段、两承压面。所述一体式结构的阀芯 8 套插在下阀体 5 和上阀体10 组成的出油容腔7中并能上下运动，对置上下锥面 4、11分别与下阀体 5 和上阀体 10 联动密封组成上下锥阀，上下导向段 3、14 分别在下阀体 5 和上阀体 10 中起导向作用确保对置上下锥面4、11与上下阀体5、10之间形成严格密封，所述的下阀体 5 与上阀体 10 组成出油容腔 7 经出油管道 9 出油，将高压燃油稳定地输送给其他工作源使用。所述出油容腔 7 用于将从进油容腔 1 中燃油经下导向段 3 上开设的沟槽与下锥面 4处流入的高压燃油暂时收集起来，所述的进油容腔 1 中燃油来自高压燃油分成两路中的 B 路，另一路即 A 路高压燃油经控制容腔 19前的进油管道上设置的进油喉口 20 进入控制容腔 19，控制容腔19还连接有放油管道16，所述放油管道16上设置有放油喉口 18 和先导阀 17，放油管道16与油箱相通；上承压面15与下承压面2分别与控制容腔19和进油容腔1接触，在控制容腔19与进油容腔1中的高压燃油分别作用在上承压面15与下承压面2上的液压力及安装在阀芯 8 与上阀体 10 之间的弹簧 6 预压缩弹簧力的综合作用下，阀芯8 优先偏压在进油侧的下阀体 5 上，即下锥阀常闭而上锥阀常开；在上锥面 11 与上导向段 14 之间设置回油管道 13 用于将出油容腔7及出油管道9中高压燃油在系统不工作状态下进行回油卸压，在回油管道上设置有回油压力组件 12 对回油压力进行动态调节。
高压燃油进回联动控制方法如下：
（1）初始状态：
系统未工作时，先导阀17不通电，放油喉口18所在的放油管道16被关闭。此时控制容腔19中的高压燃油作用于上承压面15上所产生的方向向下的液压力，与弹簧6预压缩产生的方向向下的弹簧力所形成的合力，大于进油容腔1中的高压燃油作用于下承压面2上所产生的方向向上的液压力，因此一体式结构的阀芯8的下锥面4优先偏压在下阀体5上形成密封，即下锥阀常闭而上锥阀常开。
（2）出油状态：
先导阀 17 通电励磁后放油管道16打开，控制容腔19中高压燃油经放油喉口 18放油至油箱，由于放油喉口 18 直径比进油喉口 20 直径大，控制容腔 19 中燃油压力急速下降，控制容腔19中的高压燃油作用于上承压面15上所产生的方向向下的液压力，与弹簧6预压缩产生的方向向下的弹簧力所形成的合力，迅速小于进油容腔1中的高压燃油作用于下承压面2上所产生的方向向上的液压力，下锥面4迅速向上运动而打开，进油容腔 1 中高压燃油经下导向段 3 上开设的沟槽与下锥面 4 和下阀体5之间打开的间隙通道流入出油容腔7，经出油管道 9 高压燃油出油稳定地输送给其他工作源使用；下锥面 4 和下阀体5之间打开间隙通道的同时，上锥面11和上阀体10之间形成锥面密封，有利于出油容腔燃油压力的建立。
（3）回油状态：
先导阀 17 断电去磁后放油管道16关闭，放油喉口 18 停止放油而进油喉口 20 继续进油，控制容腔 19 中燃油压力急速上升，控制容腔19中的高压燃油作用于上承压面15上所产生的方向向下的液压力，与弹簧6预压缩产生的方向向下的弹簧力所形成的合力，迅速大于进油容腔1中的高压燃油作用于下承压面2上所产生的方向向上的液压力，上锥面11迅速向下运动而打开，出油容腔7与出油管道9中的输送给其他工作源未使用完的高压残油经上锥面11和上阀体10之间打开的间隙通道流入回油管道13，经回油压力组件12后回至油箱；上锥面11和上阀体10之间打开间隙通道的同时，下锥面4和下阀体5之间形成锥面密封，进油容腔1中高压燃油无法进入出油容腔7中，有利于系统回油卸压；在回油管道13上设置的回油压力组件12可以动态调整回油压力，确保出油容腔7中的燃油具有一定的初始压力，有利于下一个工作循环。
工作可靠保证：
弹簧 6 的预压缩弹簧力具有使一体式阀复位功能，起到防止一体式阀反跳作用。弹簧 6 的预压缩力较小，未列入下面的计算。
1、阀芯 8 位于回油侧的上导向段 14 在起到导向阀芯8运动的同时，还要用于密封控制容腔 19 中高压燃油，以防止其泄漏至回油管道 13 中，要求上导向段14的导向长度 L与直径的比值 L/D>3 以上。
2、由公知常识可知高压燃油作用于承压面上产生的液压力大小为高压燃油压力与承压面面积的乘积，通过设计两承压面的面积比值，可以产生差异化的液压力。在本发明中，以优选的上承压面 15 面积为 S上=18.49mm2，下承压面面积为 S下=12.96mm2，高压燃油压力 P=160MPa 为例，产生的液压力分别为：F上=160MPa×18.49mm2=2958.4N，F下=160MPa×12.96mm2=2073.6N，可见上承压面 15 上产生的方向向下的液压力比下承下面 2 上产生的方向向上的液压力大，具体为：F差=2958.4-2073.6=884.8N。此压力差数倍于市面上电磁阀一般所能提供的力（100～200N），因此如果直接采用电磁阀控制高压油路，电磁阀体积势必很大。
3、本发明同时利用了两个喉口与一个先导阀组合来调节控制容腔中的燃油压力。以放油喉口 18 直径比进油喉口 20 直径大25%为例，经液力模拟软件计算可知，在先导阀 17 通电励磁打开放油喉口 18 约 0.5ms 的时间内控制容腔 19 中的高压燃油压力从 160MPa 下降到 50MPa，此时上承压面上液压力 F上’=50MPa×18.49mm2=924.5.4N，可见上承压面 15 上产生的方向向下的液压力比下承压面 2 上产生方向向上的液压力小，具体为：F差’=2073.6-924.5=1149.1N。因此阀芯 8 的下锥面 4 会迅速向上运动响应，打开密封通道实现出油工作。
4、经模拟计算，本方法出油流量在升程同为 0.2mm 时是普通滑阀出油流量的 6倍。以其他工作源采用P系列喷油器为例，喷油器采用 8 孔每孔直径φ0.14mm 油嘴，在 0.5ms 时间内出油量可达 150mm3以上。
5、本发明采用双向一体式结构的对置阀，核心是阀芯8，其结构为一个杆式零件，具有体积小重量轻优点，在上述例子中压力差达到近千牛顿的情况下，打开与关闭的时间均在1ms 以下，因此系统的频率响应非常快；在近千牛顿的压力下，采用锥面密封，系统的密封效果好。
利用本发明的双向一体式对置阀，合理设计上下承压面面积比值与合理设计放油喉口与进油喉口直径比值，合理设计控制容腔体积并结合使用一个先导阀控制系统控制通电时刻与通电时长，可以实现对供油始点与供油量的精确控制，本发明方法对高压燃油控制呈两位三通控制效果，其具有进回联动特征，本方法还具有阀芯升程小、频率响应快、密封效果好，流量大，零件少等优点。
Claims (5)
1.一种高压燃油进回联动控制系统，其特征在于：包括控制容腔、进油容腔、出油容腔和双向一体式对置阀；所述双向一体式对置阀的上承压面位于控制容腔处，下锥阀与进油容腔相通，下承压面位于进油容腔处；进油管道分两路分别进入所述控制容腔和进油容腔；所述控制容腔的进油管道上设置有进油喉口，所述控制容腔还连接有放油管道，所述放油管道上设置有放油喉口和先导阀，与油箱相通，所述放油喉口直径大于进油喉口直径；
所述双向一体式对置阀，包括阀座和阀芯，所述阀芯采用一体式结构，设置有双向对置锥阀芯，所述双向对置锥阀芯与阀座配合组成联动的上下锥阀 ；与对置锥阀芯相对应的两侧设置有上下承压面和上下导向段。
2.根据权利要求1所述的高压燃油进回联动控制系统，其特征在于：所述双向一体式对置阀的上承压面面积大于下承压面面积。
3.根据权利要求1所述的高压燃油进回联动控制系统，其特征在于：所述双向一体式对置阀的上锥阀为常开，下锥阀为常闭。
4.根据权利要求1所述的高压燃油进回联动控制系统，其特征在于：所述双向一体式对置阀的上锥阀与回油管道相通，回油管道上设置有回油压力组件。
5.一种基于权利要求1-4任一项高压燃油进回联动控制系统的高压燃油进回联动控制方法，其特征在于包括下述工作状态：
（1）初始状态：
先导阀处于关闭状态，高压燃油分成两路进油，一路经进油喉口进入控制容腔，所述控制容腔内的高压燃油作用于双向一体式对置阀的上承压面上产生液压力；另一路高压燃油进入进油容腔作用于双向一体式对置阀的下承压面上产生液压力，下锥阀关闭，上锥阀打开；
（2）出油状态：
先导阀通电，放油喉口所在的放油管道被打开，由于放油喉口直径比进油喉口直径大，控制容腔中高压燃油压力急速下降，作用于双向一体式对置阀的上承压面上液压力及预压缩力小于不变的双向一体式对置阀的下承压面上液压力时，下锥阀迅速打开而上锥阀联动关闭，进油容腔高压燃油进入出油容腔中，经出油管道实现出油；
（3）回油状态：
先导阀断电，放油喉口所在的放油管道被关闭，而进油喉口继续进油，控制容腔中高压燃油压力急速上升，作用于双向一体式对置阀的上承压面上液压力及预压缩力大于不变的下承压面上液压力时，上锥阀迅速打开而下锥阀联动关闭，出油容腔和出油管道高压燃油经回油管道实现回油卸压，通过回油管道中的回油压力组件对回油压力进行动态调节。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310047082.0A CN103075537B (zh) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | 一种双向一体式对置阀、高压燃油进回联动控制系统及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310047082.0A CN103075537B (zh) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | 一种双向一体式对置阀、高压燃油进回联动控制系统及控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103075537A CN103075537A (zh) | 2013-05-01 |
| CN103075537B true CN103075537B (zh) | 2015-04-01 |
Family
ID=48152175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310047082.0A Active CN103075537B (zh) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | 一种双向一体式对置阀、高压燃油进回联动控制系统及控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103075537B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2651433A1 (de) * | 1976-11-11 | 1978-05-24 | Witt Paul Fa | Vorrichtung zum mischen von gasen oder fluessigkeiten, insbesondere zwei komponenten |
| CN86102235A (zh) * | 1985-04-01 | 1986-11-26 | 日本电装株式会社 | 具有同轴布置的两个阀的高压流体控制电磁阀装置 |
| CN1081748A (zh) * | 1993-07-29 | 1994-02-09 | 浙江大学 | 电液快速大流量排油阀 |
| CN101111705A (zh) * | 2005-02-02 | 2008-01-23 | 藤仓橡胶工业株式会社 | 流体控制阀 |
| CN201330867Y (zh) * | 2008-12-23 | 2009-10-21 | 威海富来益节能设备开发有限公司 | 高压气体交替供给阀 |
| CN102900867A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-01-30 | 夏致俊 | 全封闭电磁双向流体超高压换向阀 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08270804A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-15 | Alpha Corp | ２方向切換弁装置 |
| US6789567B2 (en) * | 2002-11-12 | 2004-09-14 | Hays Fluid Controls, Division Of Romac Industries, Inc. | Bi-directional constant flow device |
-
2013
- 2013-02-05 CN CN201310047082.0A patent/CN103075537B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2651433A1 (de) * | 1976-11-11 | 1978-05-24 | Witt Paul Fa | Vorrichtung zum mischen von gasen oder fluessigkeiten, insbesondere zwei komponenten |
| CN86102235A (zh) * | 1985-04-01 | 1986-11-26 | 日本电装株式会社 | 具有同轴布置的两个阀的高压流体控制电磁阀装置 |
| CN1081748A (zh) * | 1993-07-29 | 1994-02-09 | 浙江大学 | 电液快速大流量排油阀 |
| CN101111705A (zh) * | 2005-02-02 | 2008-01-23 | 藤仓橡胶工业株式会社 | 流体控制阀 |
| CN201330867Y (zh) * | 2008-12-23 | 2009-10-21 | 威海富来益节能设备开发有限公司 | 高压气体交替供给阀 |
| CN102900867A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-01-30 | 夏致俊 | 全封闭电磁双向流体超高压换向阀 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103075537A (zh) | 2013-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104018966B (zh) | 蓄压限流式电磁控制喷油器 | |
| CN107503870B (zh) | 柴油机燃油供给系统 | |
| US7201149B2 (en) | Fuel injector with multistage control valve for internal combustion engines | |
| CN101338716B (zh) | 新式高压共轨电控喷油器 | |
| EG26582A (en) | Method of self - control Self - control of the flow of liquid through a valve or flow control device in the injector in oil production | |
| CN102066740B (zh) | 具有改进的阀控制装置的燃料喷射器 | |
| CN104564460A (zh) | 船用低速柴油机增压式共轨燃油喷射系统 | |
| CN101360908B (zh) | 具有可选的增强的燃料喷射器 | |
| CN107514329B (zh) | 双进油道喷油器 | |
| CN109098899B (zh) | 带控制腔滑块的蓄压式压电-电磁控制喷油器 | |
| CN102691604B (zh) | 多级增压电控共轨喷油系统 | |
| CN109184996B (zh) | 带控制腔滑块的压电-电磁控制喷油器 | |
| CN103899460B (zh) | 双缓冲式溢流阀 | |
| CN102818054A (zh) | 助力式针型回压控制方法及其回压阀 | |
| CN101228347A (zh) | 用于具有燃料直喷功能的内燃机的燃料喷射装置 | |
| CN203892092U (zh) | 蓄压限流式电磁控制喷油器 | |
| CN102900579A (zh) | 可变喷油压力双增压共轨喷油系统 | |
| CN103075537B (zh) | 一种双向一体式对置阀、高压燃油进回联动控制系统及控制方法 | |
| JP2002202020A (ja) | 内燃機関の燃焼室内に、高い圧力下にある燃料を噴射するためのインジェクタ | |
| CN203516244U (zh) | 快进工进回路 | |
| CN104533678A (zh) | 增压活塞外置式船用低速柴油机共轨燃油喷射系统 | |
| CN104265533B (zh) | 一种共轨喷油器 | |
| CN102392771A (zh) | 高压共轨柴油机轨压增强原理及装置 | |
| CN104653536B (zh) | 一种负载敏感阀 | |
| CN103899463A (zh) | 多级缓冲式溢流阀 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170613 Address after: 214063 Jiangsu province Binhu District of Wuxi City Qian Rong Lu No. 15 Patentee after: China FAW Group Corporation Address before: 214063 Jiangsu province Binhu District of Wuxi City Qian Rong Lu No. 15 Patentee before: Wuxi Oil Pump Nozzle Institute of First Automobile Works |
|
| TR01 | Transfer of patent right |