CN111608833B - 一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀 - Google Patents

一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀 Download PDF

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Abstract

本发明一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，机械式限压阀体通过螺纹连接压紧限压阀座至共轨管体的压紧锥面上；共轨管体内的次级蓄压腔和蓄压腔之间用管路连接，滑阀位于管路内；滑阀复位弹簧一端与滑阀保持接触，另一端与管路保持接触；U形高压管的两端固定在共轨管体上；U形连接通道一端与滑阀前端至次级蓄压腔连接通道连通，另一端与次级蓄压腔连通；蓄压腔通过至喷油器高压油路与喷油器进油前端连通；蓄压腔通过连接头与共轨泵连接，共轨管体的另一端和轨压传感器连接；U形高压管的两端通过油管轴肩和连接螺母固定在共轨管体上。本发明防止柴油机用共轨式燃油喷射系统轨压冲高，协助机械式安全限压阀复位，使系统恢复正常工作的功能。

Description

一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀
技术领域
本发明属于安全限压阀领域，具体涉及一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀。
背景技术
共轨系统的安全限压阀为一种电控共轨系统的安全装置，当共轨系统燃油压力存在异常冲高时，安全限压阀可以通过排泄蓄压腔中的燃油达到降低共轨系统中燃油压力的目的，保护共轨系统以及发动机的安全。安全限压阀是共轨系统中必不可少的，对系统及发动机的安全及其重要。
目前的技术中大部分为机械式安全限压阀，亦有部分电子控制式安全限压阀。一般情况下机械式安全限压阀的开启阈值为系统压力+25MPa。随着共轨系统工作压力不断升高，目前共轨系统最高工作压力可达300MPa机械式安全限压阀的开启阈值将达到325Mpa。
上述情况对机械式安全限压阀提出了更高的要求体现在：
一、机械式安全限压阀的开启阈值也越来越高，设计和制造难度随之升高；
二、随着系统压力的不断升高，共轨系统采用了无静态泄漏式的电控喷油器，该种喷油器由于没有静态的泄漏，若仍采用传统的机械式安全限压阀，系统压力更多几率可能出现异常冲高的情况；
三、当机械式限压阀开启后，系统压力将维持在比较低的压力范围，无法恢复正常，如果是车在高速或是特殊场合，无法提高车速，这对整车安全都有影响。
电子控制式安全限压阀虽然可以避免出现以上第二、三条，但是电子控制式安全限压阀制造较为复杂，成本很高，在国内还没有得到应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，用于防止柴油机用共轨式燃油喷射系统轨压冲高，亦有协助机械式安全限压阀复位，使系统恢复正常工作的功能，应用于200-300MPa的共轨系统，特别是采用无静态泄漏式的电控喷油器的共轨系统。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：包括机械式限压阀体1、共轨管体2、限压阀座3、压紧锥面4、U形高压管7、U形连接通道8、锥形接头9、滑阀前端至次级蓄压腔连接通道10、滑阀前端至次级蓄压腔连接孔11、蓄压腔至喷油器高压油路锥形接头12、轨压传感器14、蓄压腔17、滑阀20、滑阀复位弹簧21和次级蓄压腔22；所述机械式限压阀体1通过螺纹连接压紧限压阀座3至共轨管体2的压紧锥面4上；所述共轨管体2内的次级蓄压腔22和蓄压腔17之间用管路A15连接；所述滑阀20位于管路A15内；所述滑阀复位弹簧21一端与滑阀20保持接触，另一端与管路A15保持接触；所述U形高压管7内有U形连接通道8，U形高压管7的两端固定在共轨管体2上；所述U形连接通道8一端与滑阀前端至次级蓄压腔连接通道10连通，另一端与次级蓄压腔22连通；所述的蓄压腔17通过至喷油器高压油路13与喷油器进油前端连通；所述的蓄压腔17通过连接头16与共轨泵连接，共轨管体2上设置有用于连接发动机的安装搭头15，共轨管体2的另一端和轨压传感器14连接；所述的U形高压管7的两端通过油管轴肩6和连接螺母5固定在共轨管体2上。
作为本发明更优的技术方案，所述的安全限压阀，设有蓄压腔17及次级蓄压腔22两级蓄压腔，蓄压腔17内的压力大于等于次级蓄压腔22的压力。
作为本发明更优的技术方案，所述的管路15为阶梯孔，靠近蓄压腔17端的管路A15端直径大于靠近次级蓄压腔22端的管路A15端的直径。
作为本发明更优的技术方案，滑阀20与管路15的配合为偶件配合。
作为本发明更优的技术方案，所述的蓄压腔17压力等于次级蓄压腔22时，滑阀20处于平衡状态，滑阀20的长度和自然状态下的滑阀复位弹簧21的长度相加小于管路A15中直径较大段的孔的长度，滑阀前端至次级蓄压腔连接孔11的轴线与滑阀20靠近蓄压腔17一端的端面距离L0大于次级蓄压腔连接孔11的半径。
作为本发明更优的技术方案，所述的蓄压腔17压力高于次级蓄压腔22时，滑阀20向次级蓄压腔22运动，滑阀20的长度和工作压缩后的滑阀复位弹簧21的长度相加小于管路A15的台阶到滑阀前端至次级蓄压腔连接孔11中心。
作为本发明更优的技术方案，所述滑阀复位弹簧21的内径不小于管路A15的直径。
作为本发明更优的技术方案，所述的蓄压腔17和滑阀前端19之间的管路A15内，蓄压腔17的一端固定连接有堵头螺栓18。
作为本发明更优的技术方案，所述的滑阀前端19和堵头螺栓18之间设置有滑阀前端弹簧23。
作为本发明更优的技术方案，所述的滑阀复位弹簧21和管路A15的台阶之间设置有弹簧力调整垫片24。
有益效果如下：
本发明提供的用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其结构布置较简单，制造难度较低，受外界环境因素干扰小，可以有效避免蓄压腔中轨压异常冲高。
由于该结构中机械式限压阀的阈值可以适当调低，降低了其的制造难度，并可以提高机械式限压阀的寿命。
当机械式限压阀开启，由于平衡式滑阀开关作用的存在，次级蓄压腔的压力始终更低，机械式安全限压阀的参数合理设计的前提下，限压阀阀座可以关闭，可以使系统恢复正常工作的能力。
附图说明
图1为本发明用于平衡共轨系统压力的安全限压阀的原理图；
图2为本发明用于平衡共轨系统压力的安全限压阀的结构示意图；
图3为本发明中实施例一所述的安全限压阀关闭状态的结构示意图；
图4为本发明中实施例一所述的安全限压阀开启状态的结构示意图；
图5为本发明中实施例二所述的安全限压阀关闭状态的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本发明提供一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：包括机械式限压阀体1、共轨管体2、限压阀座3、压紧锥面4、U形高压管7、U形连接通道8、锥形接头9、滑阀前端至次级蓄压腔连接通道10、滑阀前端至次级蓄压腔连接孔11、蓄压腔至喷油器高压油路锥形接头12、轨压传感器14、蓄压腔17、滑阀20、滑阀复位弹簧21和次级蓄压腔22；所述机械式限压阀体1通过螺纹连接压紧限压阀座3至共轨管体2的压紧锥面4上；所述共轨管体2内的次级蓄压腔22和蓄压腔17之间用管路A15连接；所述滑阀20位于管路A15内；所述滑阀复位弹簧21一端与滑阀20保持接触，另一端与管路A15保持接触；所述U形高压管7内有U形连接通道8，U形高压管7的两端固定在共轨管体2上；所述U形连接通道8一端与滑阀前端至次级蓄压腔连接通道10连通，另一端与次级蓄压腔22连通；所述的蓄压腔17通过至喷油器高压油路13与喷油器进油前端连通；所述的蓄压腔17通过连接头16与共轨泵连接，共轨管体2上设置有用于连接发动机的安装搭头15，共轨管体2的另一端和轨压传感器14连接；所述的U形高压管7的两端通过油管轴肩6和连接螺母5固定在共轨管体2上。
在一些实施例中，所述的安全限压阀，设有蓄压腔17及次级蓄压腔22两级蓄压腔，蓄压腔17内的压力大于等于次级蓄压腔22的压力。
在一些实施例中，所述的管路A15为阶梯孔，靠近蓄压腔17端的管路A15端直径大于靠近次级蓄压腔22端的管路A15端的直径。
在一些实施例中，滑阀20与管路15的配合为偶件配合。
在一些实施例中，所述的蓄压腔17压力等于次级蓄压腔22时，滑阀20处于平衡状态，滑阀20的长度和自然状态下的滑阀复位弹簧21的长度相加小于管路A15中直径较大段的孔的长度，滑阀前端至次级蓄压腔连接孔11的轴线与滑阀20靠近蓄压腔17一端的端面距离L0大于次级蓄压腔连接孔11的半径。
在一些实施例中，所述的蓄压腔17压力高于次级蓄压腔22时，滑阀20向次级蓄压腔22运动，滑阀20的长度和工作压缩后的滑阀复位弹簧21的长度相加小于管路A15的台阶到滑阀前端至次级蓄压腔连接孔11中心。
在一些实施例中，所述滑阀复位弹簧21的内径不小于管路A15的直径。
在一些实施例中，所述的蓄压腔17和滑阀前端19之间的管路A15内，蓄压腔17的一端固定连接有堵头螺栓18。
在一些实施例中，所述的滑阀前端19和堵头螺栓18之间设置有滑阀前端弹簧23。
在一些实施例中，所述的滑阀复位弹簧21和管路A15的台阶之间设置有弹簧力调整垫片24。
本发明的共轨管体2的内次级蓄压腔22和蓄压腔17之间的管路A15上设置有滑阀20，所述的滑阀20的后端抵靠在滑阀复位弹簧21上，滑阀复位弹簧21抵靠在管路A15的台阶上，U形高压管7内有U形连接通道8，U形高压管7的两端固定在共轨管体2上；U形连接通道8一端与滑阀前端至次级蓄压腔连接通道10连通，管路A15上在滑阀前端开设有滑阀前端至次级蓄压腔连接孔11，U形连接通道8另一端与次级蓄压腔22连通，滑阀20的长度和压紧后的滑阀复位弹簧21的长度相加小于管路A15的台阶到滑阀前端至次级蓄压腔连接孔11中心，滑阀20的长度和自然状态下的滑阀复位弹簧21的长度相加大于管路A15的台阶到滑阀前端至次级蓄压腔连接孔11靠近蓄压腔17一侧的管壁的距离，所述的蓄压腔至喷油器高压油路锥形接头12内的至喷油器高压油路13与电子喷油器连通；共轨管体2的另一端和轨压传感器14连接。所述的共轨管体2上设置有用于连接发动机的安装搭头15。所述的共轨管体2上设置有用于连接共轨泵的共轨泵至蓄压腔的连接头16。所述的U形高压管7的两端通过油管轴肩6和连接螺母5固定在共轨管体2上。
实施例1
如图1和3和4所示，蓄压腔17中的燃油由共轨泵A14提供，蓄压腔17中的燃油的压力通过ECU和轨压传感器的反馈可以精确控制，蓄压腔有燃油通道接到电控喷油器173，电控喷油器在ECU的控制下工作。一般情况下，机械式安全限压阀1的开启阈值等于共轨系统最高设计压力不需要增加一定值，特殊应用情况下，机械式安全限压阀1的开启阈值可以小于共轨系统最高设计压力一定值。所述的蓄压腔17与滑阀前端容积A3由蓄压腔至滑阀前端连接通道A2进行连接，可以认为蓄压腔17的压力P蓄压腔17与滑阀前端容积A3的压力PA3是相等的。所述的次级蓄压腔22与滑阀后端A6容积通过次级蓄压腔至滑阀后端A7连接通道相连接。可以认为次级蓄压腔22的压力P次级蓄压腔22与滑阀后端A6容积的压力PA6是相等的。所述的滑阀20的后端有滑阀复位弹簧21，根据实际设计需求，滑阀复位弹簧21可以没有预紧力，也可以有一定的预紧力。
初始时，滑阀20可以完全覆盖滑阀20前端至次级蓄压腔连接通道。此时蓄压腔17中的燃油无法进入次级蓄压腔22。此时P蓄压腔17>P次级蓄压腔22。当P蓄压腔17与P次级蓄压腔22的差值逐渐增大，滑阀20逐渐向滑阀后端A6端移动，滑阀复位弹簧21逐步受到压缩，弹簧压缩力逐渐增大。此时滑阀前端容积A3的体积VA3有一定的增加，滑阀后端A6容积VA6有一定的减小，两端容积变化的值是相等的，根据液力理论PV/T在平衡状态下是恒定的，所以P蓄压腔17会有一定降低，P次级蓄压腔22会有一定增大，但此时仍将保持P蓄压腔17>P次级蓄压腔22。根据系统需要进行设计VA3和VA6，可以保持正常工况下，系统压力的稳定。
当系统压力异常升高，此时P蓄压腔17与P次级蓄压腔22的差值增大至阈值A时，P蓄压腔17-P次级蓄压腔22*S＝A*S S为滑阀的截面积。滑阀20将向A6端快速移动，此时滑阀20不能完全覆盖滑阀20前端至次级蓄压腔连接通道，此时蓄压腔17中的燃油将进入次级蓄压腔22，此时P蓄压腔17将快速下降，P次级蓄压腔22将快速上升，可以认为平衡后，P蓄压腔17＝P次级蓄压腔22。此时，滑阀20将在滑阀复位弹簧21弹簧力的作用下，将滑阀20推向滑阀前端容积A3，经过容积和弹簧力的平衡，仍将保持P蓄压腔17>P次级蓄压腔22。
当系统轨压异常冲高，且P蓄压腔17高于系统设计压力时，在蓄压腔17中的燃油将进入次级蓄压腔22后，P次级蓄压腔22亦大于系统设计压力，此时机械式安全限压阀1将会开启。P蓄压腔17、P次级蓄压腔22同时下降。在P蓄压腔17、P次级蓄压腔22下降的过程中，当P蓄压腔17等于P次级蓄压腔22，此时滑阀20将在滑阀复位弹簧21弹簧力的作用下，将滑阀20推向滑阀前端容积A3，滑阀20将完全覆盖滑阀20前端至次级蓄压腔连接通道，此时P蓄压腔17可受系统控制维持、升高、降低，P次级蓄压腔22将继续下降。若P蓄压腔17在系统控制下维持或升高，此过程中P蓄压腔17与P次级蓄压腔22的差值增大至阈值A时，此时滑阀20仍将不能完全覆盖滑阀20前端至次级蓄压腔连接通道，此时蓄压腔17中的燃油将进入次级蓄压腔22，此时可认为平衡后，P蓄压腔17＝P次级蓄压腔22。此时机械式安全限压阀A11将在开启状态，系统压力仍维持较低状态。若P蓄压腔17在系统控制下降低，此过程中P蓄压腔17与P次级蓄压腔22的差值始终达不到阈值A，此时滑阀20仍将完全覆盖滑阀前端至次级蓄压腔连接通道，此时蓄压腔17中的燃油将不进入次级蓄压腔22，经过压力平衡后，机械式安全限压阀1将在一定阈值时在机械式安全限压阀复位弹簧A9的作用下关闭。此时系统可以恢复正常工作。
实施例2
本实施例与实施例一的不同之处在于：所述的滑阀前端19和堵头螺栓18之间设置有滑阀前端弹簧23，所述的滑阀复位弹簧21和管路A15的台阶之间设置有弹簧力调整垫片24。可以根据零部件的制造公差设置滑阀复位弹簧21初始状态的预紧力，可以更加准确的控制滑阀开启和关闭的状态，对轨压进行更精确的控制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：包括机械式限压阀体（1）、共轨管体（2）、限压阀座（3）、压紧锥面（4）、 U形高压管（7）、U形连接通道（8）、锥形接头（9）、滑阀前端至次级蓄压腔连接通道（10）、滑阀前端至次级蓄压腔连接孔（11）、蓄压腔至喷油器高压油路锥形接头（12）、轨压传感器（14）、蓄压腔（17）、滑阀（20）、滑阀复位弹簧（21）和次级蓄压腔（22）；所述机械式限压阀体（1）通过螺纹连接压紧限压阀座（3）至共轨管体（2）的压紧锥面（4）上；所述共轨管体（2）内的次级蓄压腔（22）和蓄压腔（17）之间用管路（A15）连接；所述滑阀（20）位于管路（A15）内；所述滑阀复位弹簧（21）一端与滑阀（20）保持接触，另一端与管路（A15）保持接触；所述U形高压管（7）内有U形连接通道（8），U形高压管（7）的两端固定在共轨管体（2）上；所述U形连接通道（8）一端与滑阀前端至次级蓄压腔连接通道（10）连通，另一端与次级蓄压腔（22）连通；所述的蓄压腔（17）通过至喷油器高压油路（13）与喷油器进油前端连通；所述的蓄压腔（17）通过连接头（16）与共轨泵连接，共轨管体（2）上设置有用于连接发动机的安装搭头（15），共轨管体（2）的另一端和轨压传感器（14）连接；所述的U形高压管（7）的两端通过油管轴肩（6）和连接螺母（5）固定在共轨管体（2）上。
2.如权利要求1所述的一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：所述的安全限压阀，设有蓄压腔（17）及次级蓄压腔（22）两级蓄压腔，蓄压腔（17）内的压力大于等于次级蓄压腔（22）的压力。
3.如权利要求1所述的一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：所述的管路（A 15）为阶梯孔，靠近蓄压腔（17）端的管路（A15）端直径大于靠近次级蓄压腔（22）端的管路（A15）端的直径。
4.如权利要求1所述的一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：滑阀（20）与管路（A 15）的配合为偶件配合。
5.如权利要求1所述的一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：所述的蓄压腔（17）压力等于次级蓄压腔（22）时，滑阀（20）处于平衡状态，滑阀（20）的长度和自然状态下的滑阀复位弹簧（21）的长度相加小于管路（A15）中直径较大段的孔的长度，滑阀前端至次级蓄压腔连接孔（11）的轴线与滑阀（20）靠近蓄压腔（17）一端的端面距离L0大于次级蓄压腔连接孔（11）的半径。
6.如权利要求1所述的一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：所述的蓄压腔（17）压力高于次级蓄压腔（22）时，滑阀（20）向次级蓄压腔（22）运动，滑阀（20）的长度和工作压缩后的滑阀复位弹簧（21）的长度相加小于管路（A15）的台阶到滑阀前端至次级蓄压腔连接孔（11）中心。
7.如权利要求1所述的一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：所述的蓄压腔（17）和滑阀前端（19）之间的管路（A15）内，蓄压腔（17）的一端固定连接有堵头螺栓（18）。
8.如权利要求7所述的一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：所述的滑阀前端（19）和堵头螺栓（18）之间设置有滑阀前端弹簧（23）。
9.如权利要求1所述的一种用于平衡共轨系统压力的安全限压阀，其特征在于：所述的滑阀复位弹簧（21）和管路（A15）的台阶之间设置有弹簧力调整垫片（24）。
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