CN113719360A - 一种供给压力调节装置 - Google Patents

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王清华
郭立佳
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Abstract

本发明公开了一种供给压力调节装置，属于汽车发动机技术领域。控制壳体密封设于阀体靠近储能腔的一端，控制壳体内设有相连通的压力介质进口、储能腔和压力介质出口。在阀体内依次同轴设置有进气腔室，第一安装腔室和第二安装腔室，将先导阀芯的外周面与第二安装腔的内周面密封配合并分隔出气体调压腔，在控制壳体的压力介质进口和压力介质出口均设置有截止阀，根据控制策略，快速控制压力介质进出口的截止阀，对存储压力介质的储能腔进行压力介质的补充或释放，因此压力调节响应快，控制精度高，压力调节范围广，可以自由精确调节储能腔和气体调压腔两者的压差范围。

Description

一种供给压力调节装置
技术领域
本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种供给压力调节装置。
背景技术
双燃料发动机采用双燃料压力调节装置进行燃料的控制。双燃料压力调节装置包括液体燃料压力调节模块与气体燃料压力调节模块，通过控制液体燃料的压力实现对气体燃料的调节。
现阶段，双燃料压力调节装置(一种液体燃料和一种气体燃料，一般为天燃气和柴油)，液体燃料压力调节模块采用高压液体燃料作为控制压力介质，通过气体燃料压力调节模块，得到预定压力的气体燃料。针对液体燃料压力控制模块，一种类型的调节装置采用出口回流阀控制，另一种类型的的调节装置采用节流孔和溢流阀对液体燃料压力进行调节，控制介质的压力调节均存在延迟，因而压力调节响应慢、控制精度不高，且气体燃料的压力控制依托液体燃料调节，难以匹配采用纯气体燃料的发动机。
为此，亟需提供一种供给压力调节装置以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种供给压力调节装置，压力调节响应快，控制精度高，压力调节范围广，可以自由精确调节压力介质与气体燃料的压差范围。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
一种供给压力调节装置，包括：
依次同轴设置有进气腔室、第一安装腔室和第二安装腔室的阀体；
压力调节平衡组件，包括先导阀芯，所述先导阀芯滑动设置于所述第二安装腔室内，且分隔出气体调压腔，所述先导阀芯能够使所述进气腔室与所述气体调压腔导通；
控制壳体，密封设于所述阀体靠近所述先导阀芯的一端，所述控制壳体内设有相连通的压力介质进口、储能腔和压力介质出口；
截止阀，所述压力介质进口和所述压力介质出口均设置有所述截止阀。
作为供给压力调节装置的可选方案，所述进气腔室设置有进气阀芯和带有进气口的安装座，所述安装座密封安装于所述进气腔室的进气端，所述安装座与所述进气阀芯之间设置有第一弹性件，所述第一弹性件使所述进气阀芯弹性封堵于所述进气腔室的出气端。
作为供给压力调节装置的可选方案，所述压力调节平衡组件还包括控制阀芯，所述控制阀芯滑设于所述第一安装腔室并伸出，所述控制阀芯被配置为所述先导阀芯带动所述控制阀芯移动顶开所述进气阀芯。
作为供给压力调节装置的可选方案，所述控制阀芯上凸设有限位部，所述第一安装腔室靠近所述进气腔室的一侧凹设有导向限位槽，所述限位部止动于所述导向限位槽的限位面。
作为供给压力调节装置的可选方案，所述先导阀芯与所述气体调压腔之间设置有第二弹性件，所述第二弹性件始终具有使所述先导阀芯靠近所述控制壳体的趋势。
作为供给压力调节装置的可选方案，所述阀体上设置有泄压回流口，所述先导阀芯上设置有泄压通道，所述泄压回流口与所述泄压通道连通，当所述气体调压腔需要泄压时，所述先导阀芯与所述控制阀芯分开，使所述泄压通道能够与所述所述气体调压腔导通。
作为供给压力调节装置的可选方案，所述先导阀芯的外周面与所述第二安装腔室的内周面之间设置有第一密封圈。
作为供给压力调节装置的可选方案，所述控制壳体与所述阀体之间设置有第二密封圈。
作为供给压力调节装置的可选方案，通入所述储能腔的压力介质为气体或液体。
作为供给压力调节装置的可选方案，所述第一密封圈为弹簧储能密封圈。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明所提供的供给压力调节装置，在阀体内依次同轴设置有进气腔室，第一安装腔室和第二安装腔室，将先导阀芯的外周面与第二安装腔的内周面密封配合并分隔出气体调压腔，在阀体的一端密封设置有控制壳体，在控制壳体的压力介质进口和压力介质出口均设置有截止阀，不需要单独设置油压控制单元，根据控制策略，快速控制压力介质进出口的截止阀，对存储压力介质的储能腔进行压力介质的补充或释放，因此压力调节响应快，控制精度高，压力调节范围广，可以自由精确调节储能腔和气体调压腔两者的压差范围，灵活满足不同燃料喷射器的压差工作需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中供给压力调节装置的剖视图；
图2为本发明实施例中供给压力调节装置的原理图。
附图标记：
1、阀体；2、压力调节平衡组件；3、控制壳体；4、截止阀；5、第二密封圈；
11、进气腔室；111、进气阀芯；112、进气口；113、安装座；114、第一弹性件；12、第一安装腔室；13、第二安装腔室；131、气体调压腔；14、泄压回流口；15、进气通道；16、出气通道；
21、先导阀芯；211、泄压通道；22、控制阀芯；23、第二弹性件；24、第一密封圈；25、调压垫片；
31、压力介质进口；32、储能腔；33、压力介质出口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为了使双燃料压力调节装置的压力调节响应快，控制精度高，压力调节范围广，可以自由精确调节压力介质与气体燃料的压差范围，本实施例提供了一种供给压力调节装置，以下结合图1至图2对本实施例的具体内容进行详细描述。
该供给压力调节装置可以通过控制压力介质的输入和输出，将气态燃料供给喷射器，该喷射器可以将气态燃料喷入内燃机的燃烧室中。在本实施例中，供给给喷射器的燃料为天然气。
如图1所示，供给压力调节装置包括阀体1、压力调节平衡组件2、控制壳体3、和截止阀4。
其中，在阀体1上依次同轴设置有进气腔室11，第一安装腔室12和第二安装腔室13，阀体1上还设有出气通道16，该出气通道16的一端与进气腔室11的出气端连通，另一端与气轨连通。
压力调节平衡组件2包括先导阀芯21，先导阀芯21滑动设置于第二安装腔室13内，先导阀芯21将第二安装腔室13分隔界定出气体调压腔131，先导阀芯21能够使进气腔室11与气体调压腔131导通。控制壳体3密封设置在阀体1靠近先导阀芯21的一端，控制壳体3内设有相连通的压力介质进口31、储能腔32和压力介质出口33。压力介质进口31和压力介质出口33均设置有截止阀4。具体地，出气通道16还与气体调压腔131连通，气体调压腔131另一端设置有进气通道15。
简而言之，本发明所提供的供给压力调节装置，在阀体1内依次同轴设置有进气腔室11，第一安装腔室12和第二安装腔室13，将先导阀芯21的外周面与第二安装腔的内周面密封配合并分隔出气体调压腔131，在阀体1的一端密封设置有控制壳体3，在控制壳体3的压力介质进口31和压力介质出口33均设置有截止阀4，不需要单独设置油压控制单元，根据控制策略，快速控制压力介质进出口的截止阀4，对存储压力介质的储能腔32进行压力介质的补充或释放，因此压力调节响应快，控制精度高，压力调节范围广，可以自由精确调节储能腔32和气体调压腔131两者的压差范围，灵活满足不同燃料喷射器的压差工作需要。精确调节储能腔32的压力，从而实现对输出压力的精确控制，降低动态调压过程中气体泄漏率，提升燃料利用率。
在其他实施例中，压力介质的进排气控制上除了使用两个截止阀4外，还可以采用一个三通电磁阀作为替代使用，同时实现进气和排气的过程。本发明除了应用于双燃料发动机以及缸内直喷的气体燃料发动机以外，还可以应用在其它对气体压力调节的机械装备上。本发明中的燃料除了所常见的天燃气外，还可以应用在其它需精确控制气体压力的可燃气体以及非可燃性气体上。
进一步地，进气腔室11设置有进气阀芯111和带有进气口112的安装座113，安装座113密封安装于进气腔室11的进气端，安装座113与进气阀芯111之间设置有第一弹性件114，第一弹性件114使进气阀芯111弹性封堵于进气腔室11的出气端。初始状态时，将进气阀芯111封堵在进气腔室11的出气端，气体燃料通过进气口112进入进气腔室11。当储能腔32内部的压力大于气体调压腔131的压力时，先导阀芯21移动并与进气阀芯111抵接顶开，使进气腔室11与出气通道16连通，并将气体燃料输入气轨中。具体地，第一弹性件114为调压弹簧。
进一步地，压力调节平衡组件2还包括控制阀芯22，控制阀芯22滑设于第一安装腔室12并伸出，控制阀芯22被配置为先导阀芯21带动控制阀芯22移动顶开进气阀芯111。采用分体阀芯的设计，第一安装腔室12和第二安装腔室13同轴设置，可以实现先导阀芯21带动控制阀芯22移动顶开进气阀芯111。降低了相关零部件的加工精度，整体结构简单，便于加工。
进一步地，控制阀芯22上凸设有限位部，第一安装腔室12靠近进气腔室11的一侧凹设有导向限位槽，限位部止动于导向限位槽的限位面。
进一步地，先导阀芯21与气体调压腔131之间设置有第二弹性件23，第二弹性件23始终具有使先导阀芯21靠近控制壳体3的趋势。初始状态时，最大可能的减小储能腔32的容积，减少压力介质的预充量，提高调节反应速度。更进一步的，第二安装腔室13与第二弹性件23之间设置有调压垫片25，通过更换或者调节调压垫片25的厚度，进而调节第二弹性件23的预紧力。具体地，第二弹性件23为调压弹簧。
进一步地，阀体1上设置有泄压回流口14，先导阀芯21上设置有泄压通道211，泄压回流口14与泄压通道211连通，当气体调压腔131需要泄压时，先导阀芯21与控制阀芯22分开，泄压通道211能够与气体调压腔131导通。更进一步地，泄压通道211呈T字型结构，泄压通道211的泄压进口与控制阀芯22相对应，泄压进口设计成锥面密封的形式。
进一步地，先导阀芯21的外周面与第二安装腔室13的内周面之间设置有第一密封圈24。更进一步地，第一密封圈24为弹簧储能密封圈。将气体燃料与压力介质相互隔绝，提高密封效果。具体地，先导阀芯21的外周面上设置用于安装弹簧储能密封圈的安装槽，提高安装稳定性。密封圈的具体安装方式为：其中弹簧储能密封圈至少设置有两个，其中之一的弹簧储能密封圈的开口端朝向储能腔32的方向，另一个弹簧储能密封圈的开口端朝向气体调压腔131的方向。防止储能腔32中的压力介质泄漏及造成储能腔32的压力不稳定及控制介质参混到气体燃料中。
进一步地，控制壳体3与阀体1之间设置有第二密封圈5。第二密封圈5夹设在控制壳体3与阀体1之间，提高储能腔32的密封性。
进一步地，通入储能腔32的压力介质为气体或液体。优选地，压力介质采用气体，能够单独控制气体燃料压力，从而能够适应不同种类的发动机。在其他实施例中，压力介质还可以是液体，在此不做过多限制。
可选地，在进气通道15、出气通道16、压力介质进口31和压力介质出口33均设置过滤器，提高气体燃料和压力介质的洁净度。
如图1和图2所示，供给压力调节装置的具体工作原理如下：
阀体1作为气体燃料调压模块的安装基体，内部同轴的布置先导阀芯21、控制阀芯22、进气阀芯111及调压弹簧，控制壳体3与阀体1可以通过螺纹连接或螺栓连接，采用密封圈进行密封。阀体1上设置了进气通道15、出气通道16和泄压回流口14。本发明的气体燃料供给压力调节装置通过调节储能腔32的压力，经由压力调节平衡组件2，实现对燃气的出气通道16压力调节，即通过改变储能腔32的压力，控制先导阀芯21沿轴向往复运动，进而调节控制阀芯22和进气阀芯111密封锥面的启闭，达到对燃气的出气通道16压力的调节功能。
发动机停机状态下，该气态燃料压力调节装置各部件状态如图1所示，进气口112与高压燃气相连，该高压燃气压力高于气轨所需压力，进气阀芯111在第一弹性件114预紧力下保持密封锥面关闭，控制阀芯22处于沿轴向可自由滑动，控制阀芯22密封锥面与先导阀芯21密封锥面打开，气体调压腔131与泄压回流口14连通，控制壳体3的压力介质进口31的截止阀4为常开，压力介质出口33的截止阀4常闭。
发动机工作时，控制压力介质由压力介质进口31、截止阀4不断流入储能腔32，此时压力介质出口33处的截止阀4关闭，储能腔32压力不断升高，当压力升高至大于第二弹性件23预紧力及气体调压腔131压力，推动先导阀芯21沿轴向向右滑动，随着储能腔32压力持续增大，先导阀芯21继续向右移动，先接触控制阀芯22，后带动控制阀芯22一起向右运动，直至顶紧进气阀芯111的小端面，此时随着储能腔32压力的增加，进气阀芯111并不会立即打开，此阶段先导阀芯21的密封锥面与控制阀芯22的密封面关闭，气体调压腔131至泄压回流口14的通道被关闭。随着储能腔32压力继续上升，储能腔32的压力超过气体调压腔131压力、第二弹性件23的弹力、进气阀芯111弹力和高压燃气加在进气阀芯111上的压力，先导阀芯21将推动控制阀芯22继续向右移动，此时进气阀芯111密封锥面打开，进气通道15的高压燃气进入气体调压腔131，此时气体调压腔131中的压力迅速升高，即经由燃气的出气通道16去往气轨的燃气压力也相应的提高，直至燃气的出气通道16压力满足预定压力要求时，储能腔32压力达到平衡状态，关闭压力介质进口31处的截止阀4。恒定工况喷射过程中，每个工作循环会造成气体调压腔131压力降低，通过控制截止阀4的开启关闭，调节储能腔32的压力，进而控制各阀芯开度，这时各调压腔压力与弹簧力行程动态平衡，保证了燃气出口压力稳定输出。当压力介质出口33处的截止阀4打开，此时储能腔32中的压力介质从压力介质出口33快速流回压力介质箱，储能腔32压力迅速减小，先导阀芯21在第二弹性件23的弹力和气体压力下向左移动，此阶段进气阀芯111首先关闭，切断燃气进气通道15的高压燃气进入气体调压腔131，由于控制阀芯22的限位部面和第一安装腔室12的限位面限位，随后控制阀芯22的密封面与先导阀芯21的密封面脱离，气体调压腔131与泄压回流口14接通，气体调压腔131中的气体燃料流回燃料箱。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种供给压力调节装置，其特征在于，包括：
依次同轴设置有进气腔室(11)、第一安装腔室(12)和第二安装腔室(13)的阀体(1)；
压力调节平衡组件(2)，包括先导阀芯(21)，所述先导阀芯(21)滑动设置于所述第二安装腔室(13)内，且分隔出气体调压腔(131)，所述先导阀芯(21)能够使所述进气腔室(11)与所述气体调压腔(131)导通；
控制壳体(3)，密封设于所述阀体(1)靠近所述先导阀芯(21)的一端，所述控制壳体(3)内设有相连通的压力介质进口(31)、储能腔(32)和压力介质出口(33)；
截止阀(4)，所述压力介质进口(31)和所述压力介质出口(33)均设置有所述截止阀(4)。
2.根据权利要求1所述的供给压力调节装置，其特征在于，所述进气腔室(11)设置有进气阀芯(111)和带有进气口(112)的安装座(113)，所述安装座(113)密封安装于所述进气腔室(11)的进气端，所述安装座(113)与所述进气阀芯(111)之间设置有第一弹性件(114)，所述第一弹性件(114)使所述进气阀芯(111)弹性封堵于所述进气腔室(11)的出气端。
3.根据权利要求2所述的供给压力调节装置，其特征在于，所述压力调节平衡组件(2)还包括控制阀芯(22)，所述控制阀芯(22)滑设于所述第一安装腔室(12)并伸出，所述控制阀芯(22)被配置为所述先导阀芯(21)带动所述控制阀芯(22)移动顶开所述进气阀芯(111)。
4.根据权利要求3所述的供给压力调节装置，其特征在于，所述控制阀芯(22)上凸设有限位部，所述第一安装腔室(12)靠近所述进气腔室(11)的一侧凹设有导向限位槽，所述限位部止动于所述导向限位槽的限位面。
5.根据权利要求1所述的供给压力调节装置，其特征在于，所述先导阀芯(21)与所述气体调压腔(131)之间设置有第二弹性件(23)，所述第二弹性件(23)始终具有使所述先导阀芯(21)靠近所述控制壳体(3)的趋势。
6.根据权利要求3所述的供给压力调节装置，其特征在于，所述阀体(1)上设置有泄压回流口(14)，所述先导阀芯(21)上设置有泄压通道(211)，所述泄压回流口(14)与所述泄压通道(211)连通，当所述气体调压腔(131)需要泄压时，所述先导阀芯(21)与所述控制阀芯(22)分开，使所述泄压通道(211)与所述气体调压腔(131)导通。
7.根据权利要求1所述的供给压力调节装置，其特征在于，所述先导阀芯(21)的外周面与所述第二安装腔室(13)的内周面之间设置有第一密封圈(24)。
8.根据权利要求1所述的供给压力调节装置，其特征在于，所述控制壳体(3)与所述阀体(1)之间设置有第二密封圈(5)。
9.根据权利要求1所述的供给压力调节装置，其特征在于，通入所述储能腔(32)的压力介质为气体或液体。
10.根据权利要求7所述的供给压力调节装置，其特征在于，所述第一密封圈(24)为弹簧储能密封圈。
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