CN104265532A - 用于喷油器的控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于喷油器的控制阀，包括电磁铁、密封销栓、电磁铁弹簧、衔铁、衔铁导向杆、控制阀座、节流孔板和喷油器体；其特征在于：控制阀座内孔中设有密封销栓，密封销栓外圆表面与控制阀座内孔形成高压密封面；密封销栓、控制阀座和节流孔板包围形成一阀室，阀室与控制室通过出油路连通；密封销栓与衔铁导向杆刚性连接，受到电磁铁弹簧向下的弹力被压在节流孔板上端支撑面上；密封销栓下端面设有一关闭部分，该关闭部分下端支撑面与节流孔板上端支撑面形成高压密封面；节流孔板中心设有盲孔，该盲孔与密封销栓下端面之间构成回油腔，回油腔与回油通道相连通，本发明只需很小的弹簧预紧力即可实现控制阀关闭。

Description

用于喷油器的控制阀

技术领域

本发明涉及一种用于喷油器的控制阀，具体地说是一种喷油器压力平衡式的控制阀，属于柴油机喷油系统领域。

背景技术

目前，我国柴油机喷油器常用的控制阀形式主要有Bosch公司的球阀（US7866575 B2）和Denso公司的平面阀（US2012/0012680 A1），二者属于压力不平衡式控制阀。高压燃油作用于球阀或平面阀上，产生一定的燃油压力，为关闭油路，需要一个大于此燃油压力、方向相反的弹簧预紧力作用于控制阀上，而为了打开油路，又需要更大的电磁铁吸力来克服此弹簧力。随着系统压力升高，作用在阀上的燃油压力升高，弹簧预紧力相应的增加，电磁铁吸力也要相应的增加，导致系统对电磁铁性能要求大大提高。而且，电磁铁对控制阀的控制难度增加，喷油开启延迟增加，控制阀行程难以控制，喷油精度降低，多次喷射能力下降。

近年来，许多公司已采用压力平衡式控制阀，如Delphi公司的滑阀式结构，控制阀衔铁导向杆与控制阀座之间实现液压平衡，但此种结构的衔铁导向杆存在加工制造成本高，且伴随着使用时间的积累，其由于磨损会带来高成本的替换维修费用；Bosch公司的线密封式锥阀结构（US 7870847 B2，CN 101535625A），利用衔铁与控制阀座密封，并与导向杆构造成一个液压平衡控制腔，同样，由于锥阀结构本身的局限性，其在可靠性、耐久性寿命方面存在很大的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种用于喷油器的压力平衡式控制阀，其结构设计巧妙，只需要很小的弹簧预紧力，即可实现控制阀的关闭，不仅减小了对控制阀衔铁导向杆偶件的加工难度，降低了对电磁铁的性能要求，更有效提高了喷油器整体的喷射性能。

按照本发明提供的技术方案：用于喷油器的控制阀，包括电磁铁、密封销栓、电磁铁弹簧、衔铁、衔铁导向杆、控制阀座、节流孔板和喷油器体；电磁铁与喷油器体上端连接，电磁铁内的电磁铁弹簧向下压在衔铁上；控制阀座装设在喷油器体上部的凹腔内，控制阀座中心设有控制阀座内孔，衔铁导向杆置于控制阀座内孔内并可轴向移动；节流孔板设置在控制阀座下方，节流孔板上的进油路与喷油器体上的燃油进油通道连通；喷油器体中心设有通孔，控制活塞安装在通孔内，控制活塞顶部与节流孔板底部之间的空间构成控制室，节流孔板上的出油路与控制室连通；其特征在于：所述控制阀座内孔中设置有密封销栓，所述密封销栓位于控制阀座内孔内，衔铁导向杆下方，密封销栓外圆表面与控制阀座内孔形成高压密封区域；所述密封销栓、控制阀座和节流孔板包围形成一阀室，该阀室与控制室通过出油路连通；控制阀座内孔与控制阀座下端面垂直，密封销栓被控制阀座内孔定向，通过与衔铁导向杆刚性连接，受到衔铁上方电磁铁弹簧向下的弹力，被压在节流孔板上端支撑面上；密封销栓下端面设有一关闭部分，该关闭部分下端支撑面与节流孔板上端支撑面相接触，形成高压密封接触面，用来密封阀室内的高压燃油；所述节流孔板中心设有盲孔，该盲孔与密封销栓下端面之间构成回油腔，回油腔与回油通道相连通。

作为本发明的进一步改进，所述节流孔板的盲孔内装有辅助弹簧，辅助弹簧上端顶压密封销栓。

作为本发明的进一步改进，所述关闭部分下端支撑面为环形平面，该环形平面与密封销栓外圆表面垂直；所述节流孔板上端支撑面为平面。

作为本发明的进一步改进，所述节流孔板上端支撑面为锥形凹面，所述关闭部分下端支撑面为高精度平面或锥面，该高精度平面或锥面与密封销栓的外圆表面交汇形成一条圆形相交线，该圆形相交线向下紧压在节流孔板的锥形凹面上，形成高压密封配合。

作为本发明的进一步改进，所述关闭部分的外径与控制阀座内孔的内径一致。

作为本发明的进一步改进，所述节流孔板上的锥形凹面中心线与密封销栓下端的关闭部分中心线重合。

作为本发明的进一步改进，所述节流孔板上端支撑面为球形凸面，所述关闭部分为密封销栓下端向外延展构成的环形台，关闭部分的下端密封面为延续连接的平面和锥面，该平面与锥面交汇形成一条圆形相交线，该圆形相交线向下紧压在节流孔板的球形凸面上，形成高压密封配合。

作为本发明的进一步改进，所述节流孔板上的球形凸面中心线与密封销栓下端的关闭部分中心线重合。

作为本发明的进一步改进，所述圆形相交线的直径与控制阀座内孔直径一致。

作为本发明的进一步改进，所述密封销栓内部设有空腔。

本发明与现有技术相比，优点在于：

（1）、密封销栓所受液压力平衡，只需要较小的力即可快速打开和关闭控制阀，喷射过程可更好地与内燃机运行相匹配。

（2）、密封销栓为中空结构，这样就可以尽可能地降低质量，一方面减小了衔铁导向杆关闭时的冲击力，另一方面也降低下端辅助弹簧的初始预紧力，更加有助于减小衔铁上部电磁铁弹簧的预紧力。

（3）、密封销栓与衔铁为两个独立的部件，通过将密封销栓和衔铁分为两部分加工，降低了衔铁与控制阀座的配合要求，同时，缩短了控制阀座内孔与密封销栓的配合长度，有利于保证二者的加工精度要求，降低了加工难度，减少了制造费用。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

附图标记说明：1-电磁铁、2-控制活塞、3-控制阀座内孔、4-密封销栓、5-电磁铁弹簧、6-衔铁、7-衔铁导向杆、8-控制阀座、9-关闭部分、10-节流孔板、11-辅助弹簧、12-喷油器体、13-阀室、14-控制室、15-出油路、16-进油路、17-燃油进油通道、18-回油腔、19-回油通道。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，实施例1的用于喷油器的控制阀主要由电磁铁1、密封销栓4、电磁铁弹簧5、衔铁6、衔铁导向杆7、控制阀座8、节流孔板10、辅助弹簧11和喷油器体12组成；电磁铁1与喷油器体12上端连接，电磁铁1内的电磁铁弹簧5向下压在衔铁6上；控制阀座8装设在喷油器体12上部的凹腔内，控制阀座8中心设有控制阀座内孔3，衔铁导向杆7置于控制阀座内孔3内并可轴向移动；节流孔板10设置在控制阀座8下方，节流孔板10上的进油路16与喷油器体12上的燃油进油通道17连通；喷油器体12中心设有通孔，控制活塞2安装在通孔内，控制活塞2顶部与节流孔板10底部之间的空间构成控制室14，节流孔板10上的出油路15与控制室14连通；所述密封销栓4设置在控制阀座内孔3中，密封销栓4位于衔铁导向杆7下方，密封销栓4与控制阀座8是一对精密偶件，密封销栓4外圆表面与控制阀座内孔3形成高压密封面；所述密封销栓4、控制阀座8和节流孔板10包围形成一阀室13，该阀室13与控制室14通过出油路15连通；控制阀座内孔3与控制阀座8下端面严格垂直，密封销栓4被控制阀座内孔3定向，通过与衔铁导向杆7刚性连接，受到衔铁6上方电磁铁弹簧5向下的弹力，被压在节流孔板10上端支撑面上；密封销栓4下端面设有一关闭部分9，该关闭部分9下端支撑面为高精度的环形平面，该环形平面与密封销栓4外圆表面垂直；所述节流孔板10上端支撑面为高精度的平面，节流孔板10上端支撑平面与压在其上面的关闭部分9下端支撑环形平面形成高压密封接触面，用来密封阀室13内的高压燃油；所述关闭部分9的外径与控制阀座内孔3的内径一致，使得作用在密封销栓4上的液压力平衡；所述节流孔板10中心设有盲孔，该盲孔与密封销栓4下端面之间构成回油腔18，回油腔18与回油通道19相连通。

由于作用在密封销栓4上的液压力平衡，因此不需要为关闭控制阀而施加额外的、反作用于阀室13中高压燃油压力的力，只需要较小的作用于衔铁6上的弹簧力，即可将密封销栓4压紧于节流孔板10上端支撑面上。

如图所示，所述节流孔板10的盲孔内装有辅助弹簧11，辅助弹簧11上端顶压密封销栓4。密封销栓4在辅助弹簧11作用下，亦可快速上升，实现密封面的快速开启。所述密封销栓4为中空结构，这样就可以尽可能地降低质量，一方面减小了衔铁导向杆7关闭时的冲击力，另一方面也降低下端辅助弹簧11的初始预紧力，更加有助于减小衔铁6上部电磁铁弹簧5的预紧力。

实施例2

如图2所示，实施例2中的控制阀与实施例1中的控制阀区别在于节流孔板10上端支撑面和关闭部分9下端支撑面的构造。

在图1所示的实施例中，所述节流孔板10上端支撑面为锥形凹面，所述关闭部分9下端支撑面为高精度平面或锥面，该高精度平面或锥面与密封销栓4的外圆表面交汇形成一条圆形相交线，该圆形相交线向下紧压在节流孔板10的锥形凹面上，形成高压密封配合。

为使阀室13中高压燃油的泄漏较小，关闭部分9在节流孔板10的锥形凹面上的压力应集中在一条线上，为此，节流孔板10上的锥形凹面应为高精度锥面，并且该锥形凹面中心线与密封销栓4下端的关闭部分9中心线重合。

实施例3

如图3所示，实施例3中的控制阀与实施例1中的控制阀区别在于节流孔板10上端支撑面和关闭部分9下端支撑面的构造。

在图3所示的实施例中，所述节流孔板10上端支撑面为高精度球形凸面，所述关闭部分9为密封销栓4下端向外延展构成的环形台，关闭部分9的下端密封面为延续连接的平面和锥面，该平面与锥面交汇形成一条圆形相交线，该圆形相交线向下紧压在节流孔板10的球形凸面上，形成高压密封配合。

为使阀室13中高压燃油的泄漏较小，关闭部分9在节流孔板10的球形凸面上的压力应集中在一条线上，为此，节流孔板10上的球形凸面应为高精度球面，并且该锥形凹面中心线与密封销栓4下端的关闭部分9中心线重合。为使密封销栓4所受液压力平衡，关闭部分9下端面的平面和锥面的圆形相交线的直径应与控制阀座内孔3直径一致。

本发明的工作原理如下：

高压燃油经喷油器体12的燃油进油通道17和节流孔板10的进油路16流入控制室14，并经由出油路15通向阀室13。此时电磁铁1不通电，密封销栓4受到来自衔铁6上方电磁铁弹簧5向下的弹簧力，被压紧在节流孔板10上，密封销栓4下端关闭部分9的下端支撑面与节流孔板10的上端支撑面形成高压密封面，阻止阀室13高压燃油的泄漏。

当电磁铁1通电时，对衔铁6产生向上的电磁吸力，克服电磁铁弹簧5向下的弹力，使衔铁6在衔铁导向杆7的导向下，沿控制阀座内孔3方向迅速向上升起。密封销栓4在辅助弹簧11向上的预紧力作用下，亦可快速上升，实现密封面的快速开启。此时，阀室13与回油腔18连通，燃油压力降为回油环境压力，控制室14中的燃油经由出油路15和阀室13快速流向回油腔18，控制室14内的压力下降，从而使喷油器喷油嘴针阀开启，实现喷油。

当电磁铁1断电时，衔铁6不再受到电磁吸力，在电磁铁弹簧5弹力作用下向下运动，并带动密封销栓4克服辅助弹簧11的作用力，一起向下运动。最后，密封销栓4被压紧在节流孔板10的上端支撑面上，重新形成高压密封面，阻断阀室13中的燃油流向回油腔18，控制室14内的燃油重新建立起高压，从而使喷油器喷油嘴针阀落座关闭，喷油结束。

Claims (10)

1.用于喷油器的控制阀，包括电磁铁（1）、密封销栓（4）、电磁铁弹簧（5）、衔铁（6）、衔铁导向杆（7）、控制阀座（8）、节流孔板（10）和喷油器体（12）；电磁铁（1）与喷油器体（12）上端连接，电磁铁（1）内的电磁铁弹簧（5）向下压在衔铁（6）上；控制阀座（8）装设在喷油器体（12）上部的凹腔内，控制阀座（8）中心设有控制阀座内孔（3），衔铁导向杆（7）置于控制阀座内孔（3）内并可轴向移动；节流孔板（10）设置在控制阀座（8）下方，节流孔板（10）上的进油路（16）与喷油器体（12）上的燃油进油通道（17）连通；喷油器体（12）中心设有通孔，控制活塞（2）安装在通孔内，控制活塞（2）顶部与节流孔板（10）底部之间的空间构成控制室（14），节流孔板（10）上的出油路（15）与控制室（14）连通；其特征在于：所述控制阀座内孔（3）中设置有密封销栓（4），所述密封销栓（4）位于控制阀座内孔（3）内，衔铁导向杆（7）下方，密封销栓（4）外圆表面与控制阀座内孔（3）形成高压密封区域；所述密封销栓（4）、控制阀座（8）和节流孔板（10）包围形成一阀室（13），该阀室（13）与控制室（14）通过出油路（15）连通；控制阀座内孔（3）与控制阀座（8）下端面垂直，密封销栓（4）被控制阀座内孔（3）定向，通过与衔铁导向杆（7）刚性连接，受到衔铁（6）上方电磁铁弹簧（5）向下的弹力，被压在节流孔板（10）上端支撑面上；密封销栓（4）下端面设有一关闭部分（9），该关闭部分（9）下端支撑面与节流孔板（10）上端支撑面相接触，形成高压密封接触面，用来密封阀室（13）内的高压燃油；所述节流孔板（10）中心设有盲孔，该盲孔与密封销栓（4）下端面之间构成回油腔（18），回油腔（18）与回油通道（19）相连通。

2.如权利要求1所述的用于喷油器的控制阀，其特征在于：所述节流孔板（10）的盲孔内装有辅助弹簧（11），辅助弹簧（11）上端顶压密封销栓（4）。

3.如权利要求1所述的用于喷油器的控制阀，其特征在于：所述关闭部分（9）下端支撑面为环形平面，该环形平面与密封销栓（4）外圆表面垂直；所述节流孔板（10）上端支撑面为平面。

4.如权利要求1所述的用于喷油器的控制阀，其特征在于：所述节流孔板（10）上端支撑面为锥形凹面，所述关闭部分（9）下端支撑面为高精度平面或锥面，该高精度平面或锥面与密封销栓（4）的外圆表面交汇形成一条圆形相交线，该圆形相交线向下紧压在节流孔板（10）的锥形凹面上，形成高压密封配合。

5.如权利要求3或4所述的用于喷油器的控制阀，其特征在于：所述关闭部分（9）的外径与控制阀座内孔（3）的内径一致。

6.如权利要求4所述的用于喷油器的控制阀，其特征在于：所述节流孔板（10）上的锥形凹面中心线与密封销栓（4）下端的关闭部分（9）中心线重合。

7.如权利要求1所述的用于喷油器的控制阀，其特征在于：所述节流孔板（10）上端支撑面为球形凸面，所述关闭部分（9）为密封销栓（4）下端向外延展构成的环形台，关闭部分（9）的下端密封面为延续连接的平面和锥面，该平面与锥面交汇形成一条圆形相交线，该圆形相交线向下紧压在节流孔板（10）的球形凸面上，形成高压密封配合。

8.如权利要求7所述的用于喷油器的控制阀，其特征在于：所述节流孔板（10）上的球形凸面中心线与密封销栓（4）下端的关闭部分（9）中心线重合。

9.如权利要求7所述的用于喷油器的控制阀，其特征在于：所述圆形相交线的直径与控制阀座内孔（3）直径一致。

10.如权利要求1所述的用于喷油器的控制阀，其特征在于：所述密封销栓（4）内部设有空腔。