CN104481764B - 一种带溢流阀的重油共轨系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带溢流阀的重油共轨系统包括：轻柴油日用油箱、重油日用油箱、轻/重油切换阀、高压油泵、共轨管、轨压传感器、喷油器、溢流阀和电子控制单元，其中所述溢流阀集成了安全阀和冲洗阀的功能，可同时满足重油共轨系统超压保护、轻重油切换冲洗、紧急停车三项功能需求。本发明将原安全阀、冲洗阀两个安装接口减少为一个，从而减少共轨系统的高压密封面，降低了泄漏风险。本发明可应用于各种使用重油共轨系统的柴油机，特别是中型船用柴油机上。

Description

一种带溢流阀的重油共轨系统

技术领域

本发明涉及一种重油共轨系统，尤其涉及一种带溢流阀的重油共轨系统。

背景技术

高压共轨燃油系统最主要的作用就是为喷油器储存和输送压力稳定的高压燃油。为防止共轨系统超压，通常共轨上要设置安全阀；安全阀作为共轨系统最重要的安保部件，当轨压超过最大工作压力时，直接释放共轨压力，保护共轨系统及各零部件的安全。

重油由于其价格优势广泛应用于中速柴油机。高压共轨系统能够使用重油已经成为一种趋势。但是重油存在固有的特点，比如重油的杂质多，粘度高，容易凝结堵塞高压油管、共轨管及限流阀、安全阀、喷油器等精密零部件，造成柴油机无法正常启动，因此，对于重油共轨系统必须设置冲洗阀用于油品切换过程，冲洗管路和阀件中残留的重油。

现有的共轨系统紧急停车时会将高压油泵处的低压进油关闭，无法将共轨管内的高压燃油快速释放，高压燃油只能从喷油器的针阀偶件间隙或高压油泵柱塞间隙泄压。为确保紧急停车模式下可靠停车，应有必要的装置用于释放共轨系统内的高压。

传统重油共轨系统如图1所示，一般单独设置一个冲洗阀6和一个安全阀7，冲洗阀用于满足轻重油切换过程清洗的要求，安全阀用于在轨压超过最大工作压力时释放压力。

因此，功能完整的重油共轨系统应包含2～3个不同功能的阀，这些阀独立安装在共轨系统中，使得共轨上高压密封面安装接口多，共轨系统易泄漏。因此，本领域技术人员致力于开发一种接口较少，同时又具有超压保护、轻重油切换冲洗、紧急停车泄压三项功能的重油共轨系统。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是设计一种重油共轨系统既能满足共轨系统使用过程中的超压保护要求，又能实现轻重油切换的功能，同时还可避免多接口、易泄漏的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种带溢流阀的重油共轨系统，其中的溢流阀集成了共轨系统的安全阀和重油系统的冲洗阀的功能，并增加了紧急停车模式下释放共轨系统压力的功能，可同时满足重油共轨系统超压保护、轻重油切换冲洗、紧急停车三项功能需求。

本发明所述重油共轨系统包括：轻柴油日用油箱、重油日用油箱、轻/重油切换阀、高压油泵、共轨管、轨压传感器、喷油器、溢流阀和电子控制单元(ECU)，其中所述轻/重油切换阀用于切换用油模式，所述高压油泵用于给燃油加压，加压后的燃油流入所述共轨管和所述喷油器，所述轨压传感器用于检测共轨管中的油压并将结果传输至所述电子控制单元，所述溢流阀被设置在燃油回流的管道中，且所述溢流阀集成了共轨系统的安全阀和重油系统的冲洗阀的功能。

柴油机采用轻柴油启动时，轻/重油切换阀切换至轻柴油模式，经过机外燃油系统进入高压油泵，柴油经高压油泵加压后进入共轨管和喷油器。当柴油机燃用重油时，轻/重油切换阀切换至重油模式，重油经机外燃油系统进入高压油泵，经高压油泵加压后进入共轨管和喷油器。共轨管处安装有轨压传感器，用于检测共轨管中的油压并将检测结果输送至电子控制单元。喷油后多余的燃油经回流管道流入重油日用油箱中，在回流管道中设有溢流阀，溢流阀与高压回流管道连接的接口为高压燃油接口，另设有低压燃油接口。高压燃油接口与低压燃油接口不连通时，溢流阀处于关闭状态；高压燃油接口与低压燃油接口连通时，溢流阀处于开启状态，此时共轨系统内的高压被释放。

开机状态下溢流阀处于常闭状态。无论共轨系统处于轻柴油或重油模式运行，一旦共轨管压力波动超过溢流阀的开启限值，溢流阀将被打开泄压，保护共轨系统及各零部件不被损坏。

柴油机使用重油运行后，当柴油机停机时，若共轨系统内仍残留有大量重油，可能会由于重油凝结而导致系统各零部件的堵塞，此时需要使用轻柴油清洗残留的重油。

因而进一步地，所述溢流阀还包括一个电磁阀，用于控制溢流阀的开闭。柴油机使用重油运行后要停机时，轻/重油切换阀将燃油切换为轻油，电子控制单元控制电磁阀将溢流阀打开，高压燃油接口和低压燃油接口相通实现轻/重油切换功能，同时清洗共轨系统内残留的重油。

当柴油机在运行中，需要紧急停车时，电子控制单元控制电磁阀打开溢流阀，高压燃油接口和低压燃油接口相通，快速释放共轨压力，从而实现紧急停车功能。由于其它原因，需要快速释放共轨压力时，也可以通过该溢流阀实现。

进一步地，本发明还提供了一种用于重油共轨系统的溢流阀，所述溢流阀包括以下主要零部件：阀体、阀座、阀芯、阀盘、弹簧和电磁阀。

所述阀体内有空腔，腔内设有阀座，所述阀座内有中孔，中孔上部孔径较大，其内设置有阀芯，所述阀芯可在中孔内沿孔壁上下移动，中孔下部孔径较小，小于阀芯的直径，所述阀体上设有高压燃油接口与所述中孔下部相通，来自于共轨管的高压燃油通过中孔对阀芯产生向上的压力，阀芯的上端与阀盘相连，阀盘上设置有弹簧，所述阀盘与阀芯受到弹簧向下的压力，所述阀座上还设置有低压燃油接口；当所述阀芯受到的向下的压力与自身的重力之和大于向上的压力时，所述阀芯与所述阀座密封，高压燃油接口与低压燃油接口不相通；当所述阀芯受到的向上的压力大于向下的压力与自身重力之和时，所述阀芯向上移动，高压燃油接口与低压燃油接口相连通。

所述阀座内还设置有压缩空气通路通至阀盘，所述压缩空气通路由所述电磁阀控制，当压缩空气通路开启时，其中的压缩空气作用于阀盘，对阀盘产生向上的力，带动阀芯克服弹簧弹力向上移动，使高压燃油接口与低压燃油接口相连通。

优选地，所述阀芯包括主阀芯和连接杆，所述主阀芯底部与所述中孔相应位置处的形状相密合，所述连接杆连接主阀芯和阀盘。

优选地，所述主阀芯的底部为密封锥面，所述阀座在中孔下部的上表面为与所述阀芯的密封锥面相密合的锥面，使所述主阀芯与所述阀座可以密封。

优选地，所述主阀芯上套有阀套，所述阀套外圈的螺纹与所述阀座中孔内的加工螺纹相对应，所述阀套为主阀芯提供导向。

优选地，所述连接杆上设有连接套为连接杆提供导向，同时也便于将阀座、阀套、主阀芯从阀体中取出。

优选地，所述弹簧的预紧力通过一个调压螺钉调节，从而调节溢流阀超压保护的设定值。

本发明的有益效果为：

1.本发明在典型高压共轨燃油系统的基础上，将原安全阀、冲洗阀两个阀的功能集成在一起，同时满足重油共轨系统使用过程中的超压保护和轻重油切换的功能。

2.本发明还可以在紧急停车时提供泄压，迅速将共轨压力从工作压力(1500～2000bar)降至安全压力(100bar左右)。

3.本发明将原安全阀、冲洗阀两个安装接口减少为一个，从而减少共轨系统的高压密封面，降低泄漏风险。

4.本发明提供的适用于重油共轨系统的溢流阀，可通过高压油管与共轨管连接，在缸盖上可以实现自由布置，便于共轨系统在发动机上的布置。

5.本发明可应用于各种使用重油共轨系统的柴油机，特别是大型船用柴油机上。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是传统重油共轨系统示意图；

图2是本发明带溢流阀的重油共轨系统示意图；

图3是本发明的溢流阀关闭时的结构示意图；

图4是本发明的溢流阀阀座处的局部放大图；

图5是本发明的溢流阀开启时的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明的带溢流阀的重油共轨系统包括：轻柴油日用油箱A、重油日用油箱B、轻/重油切换阀1、高压油泵2、共轨管3、轨压传感器4、喷油器5、溢流阀6和电子控制单元(ECU)。

柴油机采用轻柴油启动时，轻/重油切换阀1切换至轻柴油模式，经过机外燃油系统(图中未示出)进入高压油泵2，柴油经高压油泵2加压后进入共轨管3和喷油器5。当柴油机燃用重油时，轻/重油切换阀1切换至重油模式，重油经机外燃油系统进入高压油泵2，经高压油泵2加压后进入共轨管3和喷油器5。共轨管处安装有轨压传感器4，用于检测共轨管中的油压并将检测结果输送至电子控制单元。喷油后多余的燃油经回流管道流入重油日用油箱B中，在回流管道中设有溢流阀6，溢流阀6与高压回流管道连接的接口为高压燃油接口，另设有低压燃油接口。

本发明的溢流阀如图3所示，阀体60下部设有高压燃油接口20，阀体60内有空腔，腔内设有阀座61，其底部通过锥面与阀体60连接，其内部有中孔，中孔上部孔径较大，其中设有主阀芯62，该主阀芯62底部为密封锥面，中孔的下部孔径较小，所述主阀芯62可抵靠在中孔下部之上，且可与阀座61密封，另外中孔下部与高压燃油接口20相连通，可将高压燃油从阀体引入孔内，并最终作用在主阀芯62上，同时阀座61的侧壁上设置有泄漏通道611(如图4所示)，侧壁的外表面还设置有环形凹槽612，高压燃油可通过所述泄漏通道611和环形凹槽612流入低压燃油接口70，主阀芯62上套有阀套63，阀座中孔内加工螺纹与阀套63外圈的螺纹相对应，阀套63为主阀芯62提供导向。主阀芯62的上部与连接杆64相连，连接杆64是连接主阀芯62、阀盘65和弹簧66的桥梁，传递向上或向下作用力。当主阀芯62向上抬起后，高压燃油可以从阀座61流向阀体的低压燃油接口70。连接杆64上设有连接套69为连接杆64提供导向，同时也便于将阀座61、阀套63、主阀芯62从阀体60中取出。

阀盘65与壳体67和盖板68形成压缩空气腔，阀体60和壳体67通过8个螺栓连接，将盖板68压在阀体和壳体之间。同时，盖板68上开有压缩空气通路和阀体60的压缩空气通路连接，可以将压缩空气引入压缩空气腔。阀体的压缩空气通路与电磁阀71的压缩空气出口相连，电磁阀71上还设有一个压缩空气入口80。

弹簧上盖72与壳体67通过螺纹固定，调压螺钉73安装在弹簧上盖处，下端与弹簧座74接触，可以通过调节调压螺钉73改变弹簧的预紧力，从而调节溢流阀超压保护的设定值。

在正常工作时，弹簧66通过阀盘65将连接杆64和主阀芯62的密封锥面压在阀座的密封锥面上。高压燃油流经阀座61的中孔，产生液压力作用在主阀芯62上。一般情况下，弹簧66的作用力与整个阀芯组件的重力之和大于高压燃油所产生的力，实现有效密封。

当共轨压力超过系统最大压力时，作用在主阀芯62上向上的液压力大于弹簧66的力与整个阀芯组件的重力之和，阀盘65、连接杆64和主阀芯62上移，溢流阀的高压和低压通道接通，共轨内高压燃油从低压通道流出，实现释放共轨压力的功能。图5为溢流阀开启状态示意图。

当柴油机使用重油运行时，在正常停机前，需要切换至轻油模式以冲洗系统管路残留的重油。此时通过电磁阀71打开压缩空气通路，压缩空气推动阀盘65、连接杆64和主阀芯62克服弹簧66作用力一起向上运动，高压燃油接口和低压燃油接口相通，实现轻/重油切换功能。

当柴油机在运行中，需要紧急停车时，控制指令控制电磁阀71打开压缩空气通路，压缩空气推动阀盘65、连接杆64和主阀芯62克服弹簧作用力一起向上运动，高压燃油接口20和低压燃油接口70相通，快速释放共轨压力，从而实现紧急停车功能。由于其他原因，需要快速释放共轨压力时，也可以通过该阀实现。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种带溢流阀的重油共轨系统，其特征在于，所述重油共轨系统包括：轻柴油日用油箱、重油日用油箱、轻/重油切换阀、高压油泵、共轨管、轨压传感器、喷油器、溢流阀和电子控制单元，其中所述轻/重油切换阀用于切换用油模式，所述高压油泵用于给燃油加压，加压后的燃油流入所述共轨管和所述喷油器，所述轨压传感器用于检测共轨管中的油压并将结果传输至所述电子控制单元，所述溢流阀被设置在燃油回流的管道中，且所述溢流阀集成了共轨系统的安全阀和重油系统的冲洗阀的功能；

所述溢流阀被设置为：开机状态下处于常闭状态；当所述共轨管的压力大于设定值时开启，以释放压力；或当系统使用重油运行时，停机前换为轻油模式后开启，以冲洗所述共轨系统中残留的重油；或当系统紧急停车前开启，以释放压力；或其它原因需要释放所述共轨系统中的压力时开启；

所述溢流阀包括以下主要零部件：阀体、阀座、阀芯、阀盘、弹簧和电磁阀；

所述阀体内有空腔，腔内设有阀座，所述阀座内有中孔，中孔上部孔径较大，其内设置有阀芯，所述阀芯可在中孔内沿孔壁上下移动，中孔下部孔径较小，小于所述阀芯的直径，所述阀体上设有高压燃油接口与所述中孔下部相通，来自于所述共轨管的高压燃油通过中孔对阀芯产生向上的压力，所述阀芯的上端与所述阀盘相连，阀盘上设置有所述弹簧，所述阀盘与所述阀芯受到所述弹簧向下的压力，所述阀座上还设置有低压燃油接口；当所述阀芯受到的向下的压力与自身的重力之和大于向上的压力时，所述阀芯与所述阀座密封，高压燃油接口与低压燃油接口不相通；当所述阀芯受到的向上的压力大于向下的压力与自身重力之和时，所述阀芯向上移动，高压燃油接口与低压燃油接口相连通；

所述阀座内还设置有压缩空气通路通至阀盘，所述压缩空气通路由所述电磁阀控制，当压缩空气通路开启时，其中的压缩空气作用于所述阀盘，对阀盘产生向上的力，带动所述阀芯克服所述弹簧的弹力向上移动，使高压燃油接口与低压燃油接口相连通。

2.如权利要求1所述的带溢流阀的重油共轨系统，其特征在于，所述阀芯包括主阀芯和连接杆，所述主阀芯底部与所述中孔相应位置处的形状相密合，所述连接杆连接所述主阀芯和所述阀盘。

3.如权利要求2所述的带溢流阀的重油共轨系统，其特征在于，所述主阀芯的底部为密封锥面，所述阀座在中孔下部的上表面为与所述阀芯的密封锥面相密合的锥面。

4.如权利要求3所述的带溢流阀的重油共轨系统，其特征在于，所述主阀芯上套有阀套，所述阀套外圈的螺纹与所述阀座中孔内的加工螺纹相对应。

5.如权利要求4所述的带溢流阀的重油共轨系统，其特征在于，所述连接杆上设有连接套为连接杆提供导向。

6.如权利要求1-4任一项所述的带溢流阀的重油共轨系统，其特征在于，所述弹簧的预紧力通过一个调压螺钉调节，从而调节溢流阀超压保护的设定值。

7.如权利要求1所述的带溢流阀的重油共轨系统在中型船用柴油机中的应用。