CN115726916A - 一种大流量共轨喷油器控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大流量共轨喷油器控制阀，包括喷油器螺帽，所述喷油器螺帽内设有控制阀座和针阀体，控制阀座设有出油节流孔A，出油节流孔A上端口为出油口，控制阀座在出油节流孔A旁侧贯穿设有油道；针阀体中心朝上设有和油道相连通的油腔，油腔内设有针阀，针阀上部相对滑动套装有阀套，针阀下部设有针阀垫片，针阀在阀套和针阀垫片之间位置套装有针阀弹簧，针阀弹簧将阀套紧压于控制阀座，所述阀套侧壁上端贯穿设有进油节流孔Z。本发明实现在有限喷油持续期内实现较高的循环喷油量，需要喷油器具有较快的喷射响应速度，实现快速开启和快速关闭以便保证在喷射阶段能够实现较大的平均喷油速率。

Description

一种大流量共轨喷油器控制阀

技术领域

本发明属于电磁控制阀领域，尤其是涉及一种大流量共轨喷油器控制阀。

背景技术

共轨喷油器是高压共轨燃油系统的核心部件之一，负责根据柴油机运行工况的需求对喷油定时、喷油量和喷油率等实施优化控制，是高压共轨喷油系统研发中技术含量最高、技术难度最大的部件。目前武器装备配套的柴油机仍然采用传统的直列式燃油喷射系统，配置机械或电子调速器，喷射压力为110Mpa,与国外先进国家柴油机制造技术相比，存在平均喷射压力低、燃油雾化差、喷油响应速度慢，喷油规律不可控制等差距，严重限制了军用车辆的性能。

目前车用高压共轨系统喷油速率低、循环喷油量小，不能满足大功率柴油机性能需求，船用大流量高压共轨系统燃油喷射性能指标可以满足大功率柴油机需求，但其体积庞大，不能满足大功率柴油机空间布置的需求；相比民用动力，坦克装甲车辆动力所需要的燃油系统处于行业最高，而国外军用大流量高压共轨系统，尤其是供油压力≥180MPa的大流量高压共轨系统，对我国长期采取禁售政策，高压共轨供油技术已成为当前制约军用车辆动力发展的主要瓶颈，因此，要实现大功率柴油机核心部件的自主可控，必须依靠自主研发。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种大流量共轨喷油器控制阀，以满足目标喷油器要求喷油持续期2ms内，最高喷射喷油压力180MPa，最低稳定喷油压力36MPa，喷油持续期下单次循环喷油量600mm³以及多循环、多缸喷油量稳定性要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种大流量共轨喷油器控制阀，包括喷油器螺帽，所述喷油器螺帽内设有控制阀座和针阀体，控制阀座中心贯通设置有出油节流孔，出油节流孔上端口为出油口，所述喷油器电磁阀中衔铁底端的钢球抵接在出油节流孔上端口，控制阀座在出油节流孔旁侧贯穿设有油道；

所述针阀体中心朝上设有和油道相连通的进油腔，所述进油腔内设有针阀，所述针阀底端由进油腔腔底穿出，针阀上部相对滑动套装有阀套，针阀下部设有针阀垫片，针阀在阀套和针阀垫片之间位置套装有针阀弹簧，通过针阀弹簧将阀套紧压于控制阀座，针阀顶面和控制阀座间留有距离形成储油腔，所述阀套侧壁上端贯穿设有进油节流孔，所述进油节流孔和储油腔连通。

进一步的，所述出油节流孔孔径为Φ0.28mm，所述进油节流孔孔径为Φ0.22mm。

进一步的，所述衔铁底端的钢球直径为Φ1.33mm。

进一步的，所述控制阀座顶面在出油节流孔上端口处为下凹锥面结构。

进一步的，所述锥面的锥角为120°。

相对于现有技术，本发明所述的一种大流量共轨喷油器控制阀具有以下优势：

本发明通过能够显著改善针阀开启关闭延时，达到快速开闭的目的，提升喷油过程的饱和度，使其控制下的喷油器在有限喷油持续期内具有较高的循环喷油量，且使得喷油器具有较快的喷射响应速度，实现快速开启和快速关闭以便保证在喷射阶段能够实现较大的平均喷油速率，可满足最高喷射喷油压力180MPa，最低稳定喷油压力36MPa，无静态泄漏、1.8ms喷油持续期下单次循环喷油量600mm³以及多循环、多缸喷油量稳定性要求，满足喷油器共轨需求。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种大流量共轨喷油器控制阀示意图；

图2为本发明中阀套结构示意图；

图3为本发明中控制阀座结构示意图；

图4为不同孔径出油节流孔对应针阀位移影响图；

图5为不同孔径出油节流孔对循环喷油量影响图；

图6为不同孔径进油节流孔对针阀位移影响图；

图7为不同孔径进油节流孔对循环喷油量影响图；

附图标记说明：

1-针阀体；2-针阀弹簧；3-阀套；4-控制阀座；41-油道；41-5-中间体；6-衔铁；7-喷油器螺帽；8-针阀垫片；9-针阀；A-出油节流孔；Z-进油节流孔。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明中，在控制阀组件设计过程中，通过建立高压条件下柴油机喷油器控制阀内部的三维两相流空化数值模型，进行了流量匹配和控制阀密封座面穴蚀预测，并借助已经验证的一维模型，对三维仿真的控制阀内部流量结果进行准确性验证，结果表明两者数据吻合度较高。此控制阀三维流动模型可以较好地捕捉内部空化形态的产生和发展，以保证控制阀流通能力和密封面可靠性。

一种大流量共轨喷油器控制阀，如图1所示，包括喷油器螺帽7，以及在喷油器螺帽7内设置的控制阀座4和针阀体1，控制阀座4位于针阀体1上方，且控制阀座4和针阀体1抵接。控制阀座4顶面和电磁阀的中间体5抵接，控制阀座4结构如图3所示，在控制阀座4中心贯通设置有出油节流孔A，出油节流孔A径为Φ0.28mm，其上端口为出油口。喷油器的电磁阀中衔铁6底端的钢球抵接在出油节流孔A上端口，钢球直径为Φ1.33mm。控制阀座4在出油节流孔A旁侧贯穿设有油道41。油道41优选底端向中心倾斜设置，中间体5设有和油道41连接的中间油路，针阀体1中心朝上设有和油道41相连通的进油腔，电磁阀控制油液顺次通过中间油路-油道41后进入进油腔。

在进油腔内设有针阀9，针阀9下部设有针阀垫片8，针阀9底端由所述进油腔腔底穿出，在针阀9上部相对滑动套装有阀套3，针阀9在阀套3和针阀垫片8之间位置套装有针阀弹簧2，针阀弹簧2将阀套3紧压于控制阀座4，针阀9和控制阀座4间留有距离形成了储油腔，阀套3侧壁上端贯穿设有进油节流孔Z，如图2所示，进油节流孔Z孔径为Φ0.22mm，进油节流孔Z和储油腔连通。

该控制阀作业过称为：当电磁阀通电，衔铁6别向上吸起，钢球上部失去支撑，出油节流孔A内的高压控制油液将钢球顶起，出油节流孔A的上端口(出油口)被打开，经该出油节流孔泄压，储油腔卸油速度大于进油节流孔Z进油速度，储油腔内油液压力迅速降低，针阀9被下部的高压油液顶起，喷油器喷嘴打开喷油。当电磁阀断电，钢球回落封堵出油节流孔A，储油腔内压力迅速增大，针阀9下移，将喷嘴关闭。

本控制阀组件控制腔上方节流孔采用两孔(出油节流孔A+进油节流孔Z)方案，为保障喷油器高响应需求，对两孔方案孔板进行了仿真计算，计算结果显示，通过优化节流孔尺寸配比，确定了出油节流孔A孔尺寸为0.28mm，进油节流孔Z的孔径为0.22mm(图5)，能显著改善针阀开启关闭延时，达到快速开闭的目的，同时提升了喷油过程的饱和度，匹配本项目目标喷油器短时大流量的特点，保障了共轨喷油器可靠性、安全性均满足指标要求。不同孔径出油节流孔A和不同孔径进油节流孔Z对喷油器性能影响见图4-图7所示，由图中可看出，出油节流孔A采用孔径0.28mm，进油节流孔Z采用孔径0.22mm时，针阀9位移及喷油器的喷油量都达到最佳状态。

本发明中，所述控制阀座4顶面在出油节流孔A上端口处为下凹锥面结构。所述锥面的锥角为120°。

本发明中的控制阀座组件通过加工装配试验，其总体性能可满足最高喷射喷油压力180MPa，最低稳定喷油压力36MPa，无静态泄漏、1.8ms喷油持续期下单次循环喷油量600mm³以及多循环、多缸喷油量稳定性要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大流量共轨喷油器控制阀，其特征在于：包括喷油器螺帽(7)，所述喷油器螺帽(7)内设有控制阀座(4)和针阀体(1)，控制阀座(4)中心贯通设置有出油节流孔(A)，出油节流孔(A)上端口为出油口，该出油口和喷油器电磁阀结构中衔铁(6)底端的钢球对应，通过钢球抵接在该出油口位置，控制阀座(4)在出油节流孔(A)旁侧贯穿设有油道(41)；

所述针阀体(1)中心朝上设有和油道(41)相连通的进油腔，所述进油腔内设有针阀(9)，所述针阀(9)底端由进油腔腔底穿出，针阀(9)上部相对滑动套装有阀套(3)，针阀(9)下部设有针阀垫片(8)，针阀(9)在阀套(3)和针阀垫片(8)之间位置套装有针阀弹簧(2)，通过针阀弹簧(2)将阀套(3)紧压于控制阀座(4)，针阀(9)顶面和控制阀座(4)间留有距离形成储油腔，所述阀套(3)侧壁上端贯穿设有进油节流孔(Z)，所述进油节流孔(Z)和储油腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种大流量共轨喷油器控制阀，其特征在于：所述出油节流孔A孔径为Φ0.28mm，所述进油节流孔Z孔径为Φ0.22mm。

3.根据权利要求2所述的一种大流量共轨喷油器控制阀，其特征在于：所述衔铁(6)底端的钢球直径为Φ1.33mm。

4.根据权利要求1所述的一种大流量共轨喷油器控制阀，其特征在于：所述控制阀座(4)顶面在出油节流孔A上端口处为下凹锥面结构。

5.根据权利要求4所述的一种大流量共轨喷油器控制阀，其特征在于：所述锥面的锥角为120°。

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