CN110805489A - 一种点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机领域，具体公开了一种点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，包括：壳体，设于壳体内部的油腔、气腔和压缩气腔，回油道，泄压气道，柔性阀片，气体单向阀，气泵活塞以及与泄压气道相连通泄压阀。本发明通过将压缩气腔、气腔以及油腔集成在一起，使其结构紧凑，能够利用压缩空气产生的热量直接对油腔中的重油预热，重油对热量的吸收也利于压缩气腔内的工作零件散热；通过限定柔性阀片的形变力临界值，泄压阀的通过压力值，以及气体单向阀的设计不仅能够实现油压与气压的单独精确调压，而且也保证了背压值的稳定。

Description

一种点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀

技术领域

本发明属于发动机技术领域，特别涉及一种点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀。

背景技术

点燃式缸内直喷发动机是航空发动机被广泛应用于航空发动机领域，由于重油具有粘稠度高，闪点高，难挥发的特点，在运输和存储过程中更加安全可靠，因此在军事、船舶和航空发动机领域备受青睐，特别是小型无人机发动机领域有很大的发展前景。但重油的性质也是一把“双刃剑”，稳定性好的同时，其点燃性能也受到了很大的影响。为解决这一问题，通常采用对重油加热以及利用辅助气将重油雾化成极为细小的微粒，来提升重油的点燃性能。通常会使空压机提供压缩空气，并通过溢流阀控制油压与气压的直，但溢流阀与空压机在应用到航空重油发动机上时，还应同时满足以下条件：

1.保证气压与油压之间的背压的稳定性。

2.保证对重油持续加热升温。

3.结构及凑，轻量化，易维护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，从而克服现有技术无法实现气压与油压之间的背压稳定控制，无法对重油实现持续加热以及机构不紧凑，重量大的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，包括：油腔，其设有背压油口；气腔，其设有背压气口与气腔进气口，所述背压气口与所述背压油口相连通，所述气腔与泄压气道相连通；回油道，其设于所述油腔的一侧，所述回油道的一端的回油口与所述背压气口相连通；柔性阀片，其一侧将所述背压油口和所述回油口密封，该柔性阀片的另一侧将所述背压气口密封；压缩气腔，其设有与所述气腔进气口相连通的出气口，所述出气口与所述气腔进气口之间设有气体单向阀；气泵活塞，其设于所述压缩气腔内，并能够将所述压缩气腔内的空气压缩；泄压阀，其与所述泄压气道连接；以及壳体，所述油腔，所述气腔和所述压缩气腔共同设于壳体中。

优选的，上述技术方案中，还包括设于所述气腔内的气压阀座，所述气压阀座上设有多个气压阀孔，所述气压阀座上设有第一弹簧，所述第一弹簧将阀芯顶靠于所述柔性阀片的另一侧。

优选的，上述技术方案中，所述油腔还与出油道和进油道相连通。

优选的，上述技术方案中，所述气腔还与出气道相连通。

优选的，上述技术方案中，所述压缩气腔上还设有进气口。

优选的，上述技术方案中，所述出气口与所述气腔进气口相对接，且所述出气口与所述气腔进气口之间设有一个环状环形限位面，所述环形限位面上设有环绕于所述出气口的环形油槽。

优选的，上述技术方案中，所述气体单向阀包括：阀片，其以能够滑动的方式设于所述气腔内，且该阀片的直径与所述气腔进气口的直径相适配；以及第二弹簧，其设于所述阀片的一侧，使所述阀片紧密贴合于所述环形限位面上。

优选的，上述技术方案中，所述泄压阀包括：阀腔，其设于所述壳体中，该阀腔的一端与所述泄压气道相连通，所述阀腔的另一端与泄气口相连通；泄压阀座，其设于所述阀腔的一端，该泄压阀座中设有泄压阀孔；阀芯，其以滑动的方式设于阀腔内，该阀芯的一端通过钢球与泄压阀座想接触，并能够将所述泄压阀孔密封；以及第三弹簧，其设于所述阀芯与所述阀腔的另一端之间。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明不仅能够为气压与油压分别单独提供一个稳定的压力值，而且能够保证气压与油压之间的背压也具有稳定性。

2. 本发明将压缩气腔，气腔与油腔集成在一起，使结构紧凑，而且还能够将气体压缩时产生的热量传递给油腔中重油，不仅能够对压缩空气零件进行散热保护，而且还能对重油进行加热，提升重油的点燃性能。

附图说明

图1是本发明点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀的结构图。

图2是图1中的泄压阀处的局部放大图Ⅰ。

主要附图标记说明：

1-油腔，2-气腔，3-柔性阀片，4-压缩气腔，5-气泵活塞，6-壳体，7-阀芯，8-阀片，9-阀腔，10-连杆，101-活塞销，11-背压油口，12-出油道，13-进油道，14-回油道，15-回油口，21-背压气口，22-气腔进气口，23-泄压气道，24-出气道，25-气压阀座，26-气压阀孔，41-出气口，42-进气口，43-环形限位面，44-环形油槽，71-第一弹簧，81-第二弹簧，91-泄压阀座，92-阀孔，93-阀芯，94-钢球，95-第三弹簧，96-泄气口，97-气泵曲轴箱。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，该实施例中的点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，包括：油腔1，气腔2，柔性阀片3，压缩气腔4，气泵活塞5，壳体6，阀芯7，阀片8，连杆10，活塞销101，背压油口11，出油道12，进油道13，回油道14，回油口15，背压气口21，气腔进气口22，泄压气道23，出气道24，气压阀座25，气压阀孔26，出气口41，进气口42，环形限位面43，环形油槽44，第一弹簧71，第二弹簧81以及气泵曲轴箱97。壳体6内由上至下依次设有油腔1、气腔2、压缩气腔4以及气泵曲轴箱97；油腔1的顶部与进油道13相连通，进油道13与油泵连接；油腔1的侧面与出气道12相连通，出油道12与喷油器的进油口连接；油腔1的底部设有多个背压油口11；回油道14自上而下贯穿于油腔1，并且固定在油腔1的中部，回油道14的下端为回油口15，多个背压油口11将回油口15环绕于中间，回油口15的端面与背压油口11的下端面位于同一平面，回油道14上端的端口延伸至油腔1的外部，并与油箱连接。

气腔2的上方开有与背压油口11和回油口15相对正的背压气口21，背压油口11和回油口15都能够全部或部分落在背压气口21的区域内，从而使油腔1、回油道14与气腔2三者之间彼此连通；在背压气口21与背压油口11和回油口15之间安装有一块柔性阀片3，柔性阀片3的环周与壳体6相互固定，柔性阀片3的中部可以小幅弯曲，柔性阀片3的上侧面覆盖于背压油口11和回油口15的平面上，能够将背压压油口11和回油口15同时密封，柔性阀片3的下侧面覆盖于背压气口21上，能够将背压气口21密封。气腔2的底部设有气腔进气口22，在气腔2的内部靠近进气口22处固定安装有气压阀座25，气压阀座25上开有多个气压阀孔26；阀芯7位于背压气口21处，阀芯7与气压阀座25之间安装有第一弹簧71，阀芯7被第一弹簧71顶在柔性阀片3的下侧面上，从而使柔性阀片3的上侧面与回油口15之间能够紧密贴合。压缩气腔4的顶部为出气口41，且出气口41的直径小于气腔进气口22的直径，出气口41与气腔进气口22相对接，从而使出气口41与气腔进气口22的之间的结合面形成一个环形限位面43，在环形限位面43围绕出气口41开有一条环形油槽44；阀片8以能够上下滑动的方式安装在气腔2内，且阀片8的外径略小于进气口22的直径且大于环形油槽44的外径，第二弹簧81安装在阀片8与气压阀座25之间；阀片8与第二弹簧81共同构成气体单向阀。壳体6中还分别开有泄压气道23和出气道24，泄压气道23和出气道24一端的通道口均位与气腔2相连通；出气道24的另一端与喷油器中的辅助气入口相连；泄压气道24通过泄压阀与泄气口96相连接。

压缩气腔4的底部与气泵曲轴箱97相连通，压缩气腔4的侧壁上开有与气泵曲轴箱97相连通的进气口42；气泵活塞5安装在压缩气腔4中，并且能够沿着出气口41的方向做往复运动，连杆10通过活塞销101与气泵活塞5相连接，连杆10位于气泵曲轴箱97内与气泵曲轴连接；泄气口96与气泵曲轴箱97相连通。

继续参考图2，该实施例中的泄压阀包括：阀腔9，泄压阀座91，阀孔92，阀芯93，钢球94以及第三弹簧95。壳体6的内部开有一个柱形的阀腔9，阀腔9的上端与泄压气道23相连通，阀腔9的下端与泄气口96相连通；阀腔9的上端还固定有一个泄压阀座91，其中心开有泄压阀孔92上下贯穿于泄压阀座91，泄压阀孔92的孔口与泄压气道23的口部相对接；阀芯93安装于阀腔9的内部，并且能够沿着阀腔9上下滑动，阀芯93的顶部有一个钢球94；阀芯93与阀腔9的底部之间安装有第三弹簧95，阀芯93在第三弹簧95的作用下能够将钢球94顶靠于泄压阀孔92，并密封泄压阀孔92。

接下来，对该实施例点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀的工作原理做以说明，从而使该领域的技术人员能更加理解该实施例的技术方案。

1.集成结构及重油预热原理：油腔1、气腔2、压缩气腔4与气泵曲轴箱97均集成设在同一个壳体6中；柔性阀片3将油腔1与气腔2之间相互隔离，气体单向阀中的阀片8将气腔2与压缩气腔4相互隔离；气泵活塞5安装在压缩气腔4内；连杆10位于气泵曲轴箱97内；当压缩气腔4内的气泵活塞5不断压缩空气是，会释放出大量热量，热量通过壳体6传到油腔1中，会对油腔1内的重油加热，起到了预热重油的作用；同时油腔1中的重油也有利于压缩气腔4中的气泵活塞5以及其他压缩空气零件的散热。

2.油腔溢流稳压原理：重油被油泵从邮箱中抽出，通过进油道13被压入油腔1中，然后再通过出油道12流进喷油中；但是当油腔1内的压力过大时，能够克服第一弹簧71的压力与柔性阀片3自身的变形临界力之和，使柔性阀片3向气腔2的一侧弯曲，从而使柔性阀片71贴合于背压油口11和回油口15的一侧分开，能使背压油口11与回油口15相互连通，重油会通过回油口15被排回到油箱内；待油腔1内的油压降低到一定压力值时，柔性阀片3恢复原状，再次贴紧背压气口21与回油口15将其密封，从而达到稳定油腔内重油油压的作用。

3.气腔溢流稳压原理：压缩气腔4内，气泵活塞5做往复运动，将气体不断地吸入到压缩气腔4中，然后气体再经过气体单向阀从气腔进气口22进入到气腔2内，再从通过气道24进去到喷油器中辅助雾化喷油；当气腔2内的气压超过泄压阀内的设定压力值时，泄压阀打开，气腔2内多余的气体通过泄压气道23排出，从而保证气腔2内的气压一直稳定在一个气压值内。

4.背压稳压原理：通过控制第一弹簧71的弹力，从而能够改变油腔1内油压限定值的大小；通过改变泄压阀的开启压力，能够限定气腔2内的压力值大小，并且气体单向阀中的阀片8在上下滑动时，阀片8的外圆与进气口22之间的缝隙中能粘连环形油槽44内的润滑油，从而使气体单向阀的气体通过阻力增大，从而防止气泵活塞5在回落时，气腔2中的气体回流到压缩气腔4内，使气腔2内的气体压力值限定的更加精确；根据所需要的气压与油压之间的背压值，选用第一弹簧71与泄压阀的规格，从而精确控制气压与油压之间背压。

综上所述，本发明通过将压缩气腔、气腔以及油腔集成在一起，使其结构紧凑，能够利用压缩空气产生的热量直接对油腔中的重油预热，重油对热量的吸收也利于压缩气腔内的工作零件散热；通过精确限定柔性阀片的形变力临界值，泄压阀的通过压力值，以及气体单向阀的设计不仅能够实现油压与气压的单独精确调压，而且也保证了背压值的稳定。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，其特征在于，包括：

油腔（1），其设有背压油口（11）；

气腔（2），其设有背压气口（21）与气腔进气口（22），所述背压气口（21）与所述背压油口（11）相连通，所述气腔（2）与泄压气道（23）相连通；

回油道（14），其设于所述油腔（1）的一侧，所述回油道（14）的一端的回油口（15）与所述背压气口（21）相连通；

柔性阀片（3），其一侧将所述背压油口（11）和所述回油口（15）密封，该柔性阀片（3）的另一侧将所述背压气口（21）密封；

压缩气腔（4），其设有与所述气腔进气口（22）相连通的出气口（41），所述出气口（41）与所述气腔进气口（22）之间设有气体单向阀；

气泵活塞（5），其设于所述压缩气腔（4）内，并能够将所述压缩气腔（4）内的空气压缩；

泄压阀，其与所述泄压气道（23）连接；以及

壳体（6），所述油腔（1），所述气腔（2）和所述压缩气腔（3）共同设于壳体（6）中。

2.根据权利要求1所述的点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，其特征在于，还包括设于所述气腔（2）内的气压阀座（25），所述气压阀座（25）上设有多个气压阀孔（26），所述气压阀座（25）上设有第一弹簧（71），所述第一弹簧（71）将阀芯（7）顶靠于所述柔性阀片（3）的另一侧。

3.根据权利要求1所述的点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，其特征在于，所述油腔（1）还与出油道（12）和进油道（13）相连通。

4.根据权利要求1所述的点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，其特征在于，所述气腔（2）还与出气道（24）相连通。

5.根据权利要求1所述的点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，其特征在于，所述压缩气腔（4）上还设有进气口（42）。

6.根据权利要求1所述的点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，其特征在于，所述出气口（41）与所述气腔进气口（22）相对接，且所述出气口（41）与所述气腔进气口（22）之间设有一个环形限位面（43），所述环形限位面（43）上设有环绕于所述出气口（41）的环形油槽（44）。

7. 根据权利要求1和6任一项所述的点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，其特征在于，所述气体单向阀包括：

阀片（8），其以能够滑动的方式设于所述气腔（2）内，且该阀片（8）的直径与所述气腔进气口（22）的直径相适配；以及

第二弹簧（81），其设于所述阀片（8）的一侧，使所述阀片（8）紧密贴合于所述环形限位面（43）上。

8.根据权利要求1所述的点燃式缸内直喷重油发动机气泵集成式溢流稳压阀，其特征在于，所述泄压阀包括：

阀腔（9），其设于所述壳体（6）中，该阀腔（9）的一端与所述泄压气道（23）相连通，所述阀腔（9）的另一端与泄气口（96）相连通；

泄压阀座（91），其设于所述阀腔（9）的一端，该泄压阀座（91）中设有泄压阀孔（92）；

阀芯（93），其以滑动的方式设于阀腔（9）内，该阀芯（93）的一端通过钢球（94）与泄压阀座（91）想接触，并能够将所述泄压阀孔（92）密封；以及

第三弹簧（95），其设于所述阀芯（93）与所述阀腔（9）的另一端之间。

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