CN113251185A - 用于维持两种燃料压力偏差的调压阀 - Google Patents

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CN113251185A CN202110614885.4A CN202110614885A CN113251185A CN 113251185 A CN113251185 A CN 113251185A CN 202110614885 A CN202110614885 A CN 202110614885A CN 113251185 A CN113251185 A CN 113251185A
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Abstract

本发明提供一种用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，包括壳体；控制活塞，能够沿壳体内壁滑动，使得在壳体内位于控制活塞两侧形成第一燃料腔和第二燃料腔，所述第一燃料腔内能够流通第一燃料，所述第二燃料腔内能够流通第二燃料；电控截止阀，配置在壳体靠第一燃料腔的一端，通过电控截止阀的主动开启向第一燃料腔内通入第一燃料；以及多级调节部，设于电控截止阀和控制活塞之间，能够与控制活塞相配合在第一燃料腔内做多段弹性动作以平衡第一燃料腔和第二燃料腔之间的压差。本申请主动切断第一燃料入口，配合多段压力调节，响应更迅速，调节范围更大，调节更稳定。

Description

用于维持两种燃料压力偏差的调压阀
技术领域
本发明涉及一种发动机配件，尤其是一种用于维持两种燃料压力偏差的调压阀。
背景技术
目前我国市场上的重型车、船舶、非道路工程车辆发动机仍以柴油为主要燃料，随着我国排放标准的升级，天然气作为替代燃料之一，因其具有较好的清洁性和经济性，在交通领域发展迅猛，所以燃气车的销量逐年提升。
现有的天然气发动机以低压歧管喷射技术为主，但其热值效率较低，排温较高。
为解决以上问题， HPDI技术利用双燃料喷射器将柴油和天然气以300bar高压直接喷射到燃烧室，通过喷入少量柴油起引燃作用，然后喷入95%的天然气作为主燃料燃烧做功；
在HPDI系统中，柴油与天然气压力要精确控制，虽然柴油压力的电控技术已非常成熟，但天然气压力的电控技术目前还不成熟，因此其增加了调压阀部件，利用柴油压力来控制天然气压力，来提升热值效率。
由于双燃料压力控制阀目前还没有成熟产品，尤其是在第一燃料压力过高时，依靠单一的机械结构切断第一燃料的输入会产生延迟现象，响应速度慢，使用效率低，还存在切断卡滞的风险，稳定性不足。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，能够实现第一燃料通断的主动控制，根据压力波动进行多段自适应调节，实现泄压缓冲，减少泄压频率，整个调节过程更加稳定。本发明采用的技术方案是：
一种用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，包括
壳体；
控制活塞，能够沿壳体内壁滑动，使得在壳体内位于控制活塞两侧形成第一燃料腔和第二燃料腔，所述第一燃料腔内能够流通第一燃料，所述第二燃料腔内能够流通第二燃料；
电控截止阀，配置在壳体靠第一燃料腔的一端；以及
多级调节部，设于电控截止阀和控制活塞之间，能够与控制活塞相配合在第一燃料腔内做多段弹性动作以平衡第一燃料腔和第二燃料腔之间的压差。
进一步地，在所述电控截止阀的出口端设有第一燃料导通部，所述多级调节部延伸至第一燃料导通部内。
更进一步地，所述多级调节部包括第一调节部和第二调节部；
所述第一调节部与第二调节部通过第二弹性件弹性连接；所述第一调节部配置在第一燃料导通部和第一燃料腔之间，用于第一燃料从第一燃料导通部到第一燃料腔之间的变截面导通和第一燃料腔与第二燃料腔之间压差的初步调节；
所述第二调节部配置在第一燃料腔内，以实现第一燃料腔与第二燃料腔之间压差的进一步调节。
更进一步地，所述第一调节部包括第一调节阀杆和第一弹性件；
所述第一调节阀杆置于第一燃料导通部和第一燃料腔之间，第一调节阀杆移动能够改变第一燃料导通部与第一燃料腔之间的导通截面的大小；
所述第一弹性件一端抵接第一燃料导通部的一端，另一端抵接第一调节阀杆。
更进一步地，所述第二调节部包括第二调节阀杆、第二弹性件和第三弹性件；
所述第二调节阀杆一端通过第二弹性件与第一调节阀杆弹性连接，第一燃料能够穿过第二调节阀杆进入第一燃料出口；
所述第三弹性件抵接在第二调节阀杆和控制活塞之间。
更进一步地，所述第二调节阀杆包括限位套和阀芯，所述限位套固定在第一燃料腔内，所述阀芯贯穿所述限位套；
所述第二弹性件抵接于阀芯和第一调节阀杆之间。
进一步地，所述第一调节阀杆中间设锥形的过渡部，以使得第一燃料导通部到第一燃料腔具有变化的导通截面。
更进一步地，所述第二调节阀杆靠近控制活塞的一端配置密封块。
进一步地，所述壳体上设有
第一燃料出口，与第一燃料腔导通；
第一燃料泄压口，能够通过控制活塞的移动实现与第一燃料腔的导通；及
第二燃料入口，与第二燃料腔连通；
所述控制活塞靠近第一燃料腔的一端设活塞腔。
进一步地，所述控制活塞侧面设与壳体内壁相抵接的密封圈；
所述壳体位于第二燃料腔的一端配置端盖。
本发明的优点：
在第一燃料入口处设置电控截止阀，当第一燃料压力过高时实现第一燃料主动切断，减少第一燃料通断的响应时间，也避免纯机械响应带来的卡滞现象；
利用多级调节部对第一燃料腔和第二燃料腔之间进行多段调节，配合第一燃料的变截面流通方式，能够根据压力波动进行自适应调节，压力调节范围更宽更平稳，在第一燃料进口压力变化时仍然能够保持两个燃料腔之间的压差；
同时，在泄压过程中实现缓冲，避免压力波动造成的频繁泄压，提高整个调压阀的效率。
附图说明
图1为本发明电控截止阀关闭状态示意图。
图2为图1中A处局部放大图。
图3为本发明电控截止阀开启状态示意图。
图中：1-壳体，2-控制活塞，3-电控截止阀，4-第一调节阀杆，5-第一弹性件，6-限位套，7-阀芯，8-第二弹性件，9-第三弹性件，10-密封圈，11-端盖，12-紧帽，13-密封块，101-第一燃料腔，102-第二燃料腔，103-第一燃料出口，104-第一燃料泄压口，105-第二燃料入口，106-第二燃料泄压口，107-收口，201-活塞腔,301-第一燃料导通部，302-第一燃料入口，401-直角通道，402、601-容纳空间。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅附图1-3，本发明提供一种用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，包括
壳体1、控制活塞2、电控截止阀3和多级调节部；
控制活塞2能够沿壳体1内壁滑动，使得在壳体1内位于控制活塞2两侧形成第一燃料腔101和第二燃料腔102，所述第一燃料腔101内能够流通第一燃料，所述第二燃料腔102内能够流通第二燃料；电控截止阀3配置在壳体1靠第一燃料腔101的一端，通过电控截止阀3的主动开启向第一燃料腔101内通入第一燃料；多级调节部设于电控截止阀3和控制活塞2之间，能够与控制活塞2相配合在第一燃料腔101内做多段弹性动作以平衡第一燃料腔101和第二燃料腔102之间的压差；
其中，电控截止阀3通过紧帽12旋拧连接壳体1，方便拆装。
本申请根据第二燃料压力控制活塞2的移动，改变壳体1内第一燃料腔101和第二燃料腔102 内的压力，来调节第一燃料腔101和第二燃料腔102之间的压差，使第一燃料压力低于第二燃料压力并维持固定偏差，当第一燃料腔101内压力过大时，主动控制电控截止阀3关闭，瞬间切断第一燃料的供给，实现压力调节的快速响应，节约时间，提高使用效率。
所述壳体1上设有
第一燃料出口103，与第一燃料腔101导通；
第一燃料泄压口104，能够通过控制活塞2的移动实现与第一燃料腔101的导通；
第二燃料入口105，与第二燃料腔102连通；及
第二燃料泄压口106；
其中，控制活塞2靠近第一燃料腔101的一端设活塞腔201；活塞腔201用于将第一燃料泄压口104和第一燃料腔101导通；
第一燃料和第二燃料为两种不同的燃料，可以为气体燃料或液体燃料，适用于需要控制两种燃料之间压力差的情况；优选的，第一燃料为气体燃料，第二燃料为液体燃料；
以第一燃料为天然气、第二燃料为柴油为例，第一燃料出口103与外部气轨相通，第一燃料泄压口104与外部回收装置或者第一燃料箱相通，第二燃料入口105与外部油轨相通，第二燃料泄压口106与外部第二燃料箱相通，第二燃料入口105处泄露进入壳体1内的高压燃料还能够通过第二燃料泄压口106排出。
为了节约整体占用空间、实现第一燃料的流量截面变化以及多段压差调节，在所述电控截止阀3的出口端设有第一燃料导通部301，所述多级调节部延伸至第一燃料导通部301内。
所述多级调节部包括第一调节部和第二调节部；
所述第一调节部与第二调节部通过第二弹性件8弹性连接；
所述第一调节部配置在第一燃料导通部301和第一燃料腔101之间，用于第一燃料从第一燃料导通部301到第一燃料腔101之间的变截面导通和第一燃料腔101与第二燃料腔102之间压差的初步调节；
所述第二调节部配置在第一燃料腔101内，以实现第一燃料腔101与第二燃料腔102之间压差的进一步调节。
其中，所述第一调节部包括第一调节阀杆4和第一弹性件5；
所述第一调节阀杆4置于第一燃料导通部301和第一燃料腔101之间，第一调节阀杆4移动能够改变第一燃料导通部301与第一燃料腔101之间的导通截面的大小；
所述第一弹性件5一端抵接第一燃料导通部301的一端，另一端抵接第一调节阀杆4；第一弹性件5为第一调节阀杆4运动提供弹力，起缓冲和回位的作用。
为了实现第一燃料导通部301和第一燃料腔101之间的变截面导通，所述第一调节阀杆4中间设锥形的过渡部，以使得第一燃料导通部301到第一燃料腔101具有变化的导通截面；
作为本申请的一个实施例，所述第一燃料腔101靠近第一燃料导通部301的一端设与过渡部相匹配的收口107；配合锥形的过渡部实现导通截面迅速减小后再逐渐减小，达到缓冲效果；
另外，在第一调节阀杆4上还设有供第一燃料流动的直角通道401，当第一调节阀杆4上的过渡部完全顶住收口107时，导通截面大小为零，当第一调节阀杆4移动至导通截面不为零时，第一燃料能够通过直角通道401进入收口107内。
其中，所述第二调节部包括第二调节阀杆、第二弹性件8和第三弹性件9；
所述第二调节阀杆一端通过第二弹性件8与第一调节阀杆4弹性连接，第一燃料能够穿过第二调节阀杆进入第一燃料出口103；当第二调节阀杆与控制活塞2接触后，两者能够同时移动，改变第一燃料腔101和第二燃料腔102之间的相对空间；
所述第三弹性件9抵接在第二调节阀杆和控制活塞2之间；第二弹性件8和第三弹性件9均起缓冲和回位作用；
其中，在第一调节阀杆4和第二调节阀杆之间的对应面上均设用于隐藏第二弹性件8的容纳空间402、601，以减小整个多级调节部的占用空间；
本申请中，第一弹性件5、第二弹性件8和第三弹性件9均为圆柱弹簧；或者，在空间更狭小的使用环境下，可以采用锥形弹簧。
作为本申请的一个实施例，所述第二调节阀杆包括限位套6和阀芯7，所述限位套6固定在第一燃料腔101内，所述阀芯7贯穿所述限位套6；所述第二弹性件8抵接于阀芯7和第一调节阀杆4之间；阀芯7在限位套6的限制下做直线往复运动，提高整个调节过程的运动稳定性；
作为本申请的另一个实施例，第二调节阀杆为一体结构，其侧面与第一燃料腔101内壁接触，同样能够实现其在第一燃料腔101内的直线往复运动。
为了减少阀芯7与控制活塞2之间的冲击和阻断第一燃料向第一燃料泄压口104的流动，所述第二调节阀杆靠近控制活塞2的一端配置密封块13；密封块13为塑料块或橡胶块，与阀芯7螺接或插接在一起。
为了使第一燃料顺利流经第二调节阀杆，在第二调节阀杆上沿轴向设置至少一个燃料间隙孔；或者，第二调节阀杆侧面设多条供第一燃料流动的燃料槽。
为了减少整个调节过程中的移动偏差，提高运动稳定性，第一调节阀杆4、第一弹性件5、限位套6、阀芯7、第二弹性件8和第三弹性件9均与壳体1同轴布置。
为了减小两种燃料的混合和泄露的概率，所述控制活塞2侧面设与壳体1内壁相抵接的密封圈10；密封圈10可以为三个，第一个装于第二燃料入口105和第二燃料泄压口106之间，第二个装于第二燃料泄压口106和第一燃料泄压口104之间，第三个装于第一燃料泄压口104和第一燃料腔101之间，分隔各个接口；或者，密封圈10为整体式的密封套，增加接触面积，提高防泄漏效果。
为了方便壳体1内部零件的组装和更换，所述壳体1位于第二燃料腔102的一端配置端盖11，由此第二燃料入口105可以开设在端盖11上；
为了进一步方便端盖11的拆装，端盖11与壳体1采用螺接的连接方式。
工作过程：
如图2所示，当第二燃料入口105处未通入高压燃料时，电控截止阀3不通电，处于关闭状态，控制活塞2在第三弹性件9的作用下与端盖11接触，阀芯7在第二弹性件8的作用下抵接限位套6,第一调节阀杆4在第一弹性件5的作用下抵接壳体1上的收口107；
当第二燃料入口105处通入高压燃料时，高压燃料进入第二燃料腔102，控制活塞2在液压力的作用下克服第三弹性件9的弹力运动，至控制活塞2与阀芯7上的密封块13接触后，推动阀芯7克服第二弹性件8运动，阀芯7运动至与第一调节阀杆4一端接触后，推动第一调节阀杆4克服第一弹性件5运动，直至第一调节阀杆4另一端接触电控截止阀3的阀座；
电控截止阀3通电打开，高压第一燃料通过第一燃料入口105、第一燃料导通部301、第一调节阀杆4上的直角通道401、壳体上的收口107进入第一燃料腔101内，穿过限位套6后从第一燃料出口103进入气轨，第一弹性件5、第二弹性件8和第三弹性件9在第一燃料液压力的作用下回弹一定距离，当第二燃料腔102与第一燃料腔101之间的压差达到设定值时，控制活塞2、第一调节阀杆4和阀芯7稳定在一定的开启位置。
当第二燃料腔102与第一燃料腔101之间的压差小于设定值时，电控截止阀3断电关闭，控制活塞2的受力平衡被打破，使得控制活塞2、第一调节阀杆4和阀芯7向第二燃料腔102的方向移动，第一调节阀杆4上过渡部与壳体1上收口107的截面减小，第一燃料腔101中压力降低，直至第二燃料腔102与第一燃料腔101之间的压差重新达到设定值；
若第一燃料流通面积减小也无法使得压差达到设定值，控制活塞2、第一调节阀杆4和阀芯7向继续第二燃料腔102的方向移动，至第以调节阀杆4抵接壳体上的收口107时停止，第一燃料进入通道完全关闭，控制活塞2和阀芯7继续运动，至阀芯7与限位套6抵接时停止，控制活塞2继续运动，直至控制活塞2上的活塞腔201将第一燃料腔101和第一燃料泄压口104导通，第一燃料腔101通过第一燃料泄压口104泄压，第一燃料腔101内压力下降，直至第二燃料腔102与第一燃料腔101的压差重新达到设定值。
当第二燃料腔102与第一燃料腔101的压差大于设定值时，电磁阀通电打开，控制活塞2、第一调节阀杆4和阀芯7向电控截止阀3的方向移动，第一调节阀杆4上过渡部与壳体1上收口107处的截面增大，第一燃料的流通面积增大，第一燃料从第一燃料入口302进入第一燃料腔101内，第一燃料腔101内压力上升，直至第二燃料腔102与第一燃料腔101的压差重新达到设定值。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，其特征在于：包括
壳体（1）；
控制活塞（2），能够沿壳体（1）内壁滑动，使得在壳体（1）内位于控制活塞（2）两侧形成第一燃料腔（101）和第二燃料腔（102）；
电控截止阀（3），配置在壳体（1）靠第一燃料腔（101）的一端，通过电控截止阀（3）的主动开启向第一燃料腔（101）内通入第一燃料；以及
多级调节部，设于电控截止阀（3）和控制活塞（2）之间，能够与控制活塞（2）相配合在第一燃料腔（101）内做多段弹性动作以平衡第一燃料腔（101）和第二燃料腔（102）之间的压差。
2.根据权利要求1所述的用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，其特征在于：在所述电控截止阀（3）的出口端设有第一燃料导通部（301），所述多级调节部延伸至第一燃料导通部（301）内。
3.根据权利要求2所述的用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，其特征在于：所述多级调节部包括第一调节部和第二调节部；
所述第一调节部与第二调节部通过第二弹性件（8）弹性连接；所述第一调节部配置在第一燃料导通部（301）和第一燃料腔（101）之间，用于第一燃料从第一燃料导通部（301）到第一燃料腔（101）之间的变截面导通和第一燃料腔（101）与第二燃料腔（102）之间压差的初步调节；
所述第二调节部配置在第一燃料腔（101）内，以实现第一燃料腔（101）与第二燃料腔（102）之间压差的进一步调节。
4.根据权利要求3所述的用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，其特征在于：所述第一调节部包括第一调节阀杆（4）和第一弹性件（5）；
所述第一调节阀杆（4）置于第一燃料导通部（301）和第一燃料腔（101）之间，第一调节阀杆（4）移动能够改变第一燃料导通部（301）与第一燃料腔（101）之间的导通截面的大小；
所述第一弹性件（5）一端抵接第一燃料导通部（301）的一端，另一端抵接第一调节阀杆（4）。
5.根据权利要求4所述的用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，其特征在于：所述第二调节部包括第二调节阀杆、第二弹性件（8）和第三弹性件（9）；
所述第二调节阀杆一端通过第二弹性件（8）与第一调节阀杆（4）弹性连接，第一燃料能够穿过第二调节阀杆进入第一燃料出口（103）；
所述第三弹性件（9）抵接在第二调节阀杆和控制活塞（2）之间。
6.根据权利要求5所述的用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，其特征在于：所述第二调节阀杆包括限位套（6）和阀芯（7），所述限位套（6）固定在第一燃料腔（101）内，所述阀芯（7）贯穿所述限位套（6）；
所述第二弹性件（8）抵接于阀芯（7）和第一调节阀杆（4）之间。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，其特征在于：所述第一调节阀杆（4）中间设锥形的过渡部，以使得第一燃料导通部（301）到第一燃料腔（101）具有变化的导通截面。
8. 根据权利要求8所述的用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，其特征在于：所述第二调节阀杆（7）靠近控制活塞（2）的一端配置密封块（13）。
9.根据权利要求3所述的用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，其特征在于：所述壳体（1）上设有
第一燃料出口（103），与第一燃料腔（101）导通；
第一燃料泄压口（104），能够通过控制活塞（2）的移动实现与第一燃料腔（101）的导通；及
第二燃料入口（105），与第二燃料腔（102）连通；
所述控制活塞（2）靠近第一燃料腔（101）的一端设活塞腔（201）。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的用于维持两种燃料压力偏差的调压阀，其特征在于：
所述控制活塞（2）侧面设与壳体（1）内壁相抵接的密封圈（10）；
所述壳体（1）位于第二燃料腔（102）的一端配置端盖（11）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113719360A (zh) * 2021-08-25 2021-11-30 一汽解放汽车有限公司 一种供给压力调节装置
WO2023147654A1 (en) * 2022-02-01 2023-08-10 Westport Fuel Systems Canada Inc. Differential pressure regulator

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