CN117108423A - 一种耐压紧凑的柱塞部件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐压紧凑的柱塞部件，包括柱塞组件、进油阀、出油阀、螺堵组件、密封圈、进油计量阀滤网，所述的柱塞组件包括柱塞套、柱塞、柱塞弹簧和柱塞弹簧座；所述的柱塞套与柱塞之间的配合间隙沿柱塞轴心线从配合部位顶部至底部逐步增加；出油阀集成到柱塞套上，减少间接密封结构，提升高压密封能力，以使其承载更高的压力，也有效的控制了余隙容积的大小，提升容积效率进出油阀设有限位调节结构，弹簧座薄壁结构设计，有效改善了弹簧座的重量、提升了响应速度，降低了高转速下零件失效的风险独特的密封圈结构，有效的解决了压力脉冲导致的轻微泄露和密封件挤出的困扰，使密封更可靠。

Description

一种耐压紧凑的柱塞部件

技术领域

本发明涉及电控燃油喷射相关技术领域，具体为一种耐压紧凑的柱塞部件。

背景技术

随着实施的排放法规越来越严格，对发动机的要求越来越眼里，致使柴油机技术采用的喷油压力持续不断的提高，为了能充分利用较高的增压压力降低排放的潜力，在发动机部分负荷时将压力提到2000bar以上是必须的，同时为了满足现代柴油发动机对燃油的高压、高精度喷射，在极短的时间内完成多次喷油的需求，使燃油能够在瞬间被喷射到燃烧室内，从而提高发动机的燃烧效率和动力性能，并降低排放和油耗，减少噪音和振动，提升发动机的可靠性和耐久性。这就要求共轨高压油泵必须能够具体高压力的同时能够实现高转速。

影响汽车动力性的因素之一就是汽车的总质量，汽车的动力因数随总重的增加而下降，所以，减轻汽车的总重量提高汽车的动力性和经济性轻量化设计也成了产品开发必须考虑的重要因素。

为了实现上述目标，作为共轨高压油泵的核心部件之一的柱塞部件，也必须具备能够承载高压、解决高转速带来的零部件失效问题，同时，又能满足零部件的轻量化需求。

现有高压油泵中常采用的柱塞部件多以不限升程的进出油阀为主，出油阀分体设计，限制了压力和转速的提升，分体设计的附加零件造成产品结构压缩困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐压紧凑的柱塞部件，用于承载高压、解决高转速带来的产品失效，使结构更紧凑产品质量更轻，提升产品性能及车辆的动力性。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

本发明的一种耐压紧凑的柱塞部件，包括柱塞组件、进油阀、出油阀、螺堵组件、密封圈、进油计量阀滤网，所述的柱塞组件包括柱塞套、柱塞、柱塞弹簧和柱塞弹簧座；所述的柱塞套与柱塞之间的配合间隙沿柱塞轴心线从配合部位顶部至底部逐步增加，控制偶件配合间隙的方向及均匀性，确保缝隙压力均匀分布，从而减小泄漏量，保证高压密封压力，所述柱塞组件上设有用于安装所述进油阀的进油容积腔、用于安装所述出油阀的出油容积腔以及用于给所述进油阀供油的进油通道，所述进油容积腔和出油容积腔垂直排布或夹角范围在60-90度之间，优选垂直排布，所述的进油阀包括进油阀座、进油阀芯、进油阀弹簧和进油阀弹簧座，所述的进油阀座设有进油阀弹簧座限位结构，所述进油阀弹簧座与进油阀过盈压装后夹紧的方式组合为一体，所述出油阀直接镶装在柱塞套的出油孔中，所述出油阀包括出油阀钢球，出油阀弹簧、出油阀弹簧座，所述的出油阀弹簧座设有钢球限位结构，所述的出油阀弹簧座还设有交叉油路，所述的出油阀弹簧座还具有压力调节的作用，通过控制柱塞套与弹簧座之间的高度差精确控制出油阀开启压力和流量，出油阀弹簧座与柱塞套之间采用镶装的方式组合在一起，所述的出油阀弹簧套在出油阀弹簧座的限位结构上，引导出油阀弹簧沿出油阀弹簧座的中心往复运动。

进一步的技术方案，所述的进油阀座和进油阀芯之间采用锥角密封的方式，进油阀阀芯采用单锥或双锥的方式与进油阀阀座单锥面配合，精确控制进油阀开启和燃油流通。

进一步的技术方案，所述进油阀座上设有进油横孔、进油容积腔体、用于安装所述阀芯的进油阀安装孔，所述进油横孔的一端与所述进油通道相连通，所述进油横孔的另一端与所述进油容积腔体的入口相连通，所述进油阀芯的一端通过所述进油阀弹簧、进油阀弹簧座与所述进油阀座固定，另一端与所述进油容积腔体的出口贴合，形成密封，通过压力变化控制所述进油容积腔体的出口的开或关，所述进油容积腔体的出口开有第一密封座面，所述第一密封座面与所述进油阀的另一端相配合。

进一步的技术方案，所述进油阀上设有弹簧定位结构，所述进油阀弹簧的一端与弹簧定位结构配合，限制进油阀弹簧的窜动，避免磨损，所述的弹簧定位结构根据使用需求有两种实现方式，一种是通过进油阀弹簧座定位，阀座外定位；另一种是靠阀座凸台定位，对进油阀弹簧进行轻量化处理；减轻进油阀弹簧座的重量，减少冲击。

进一步的技术方案，所述进油阀通过螺堵组件固定在所述进油容积腔中，所述进油阀放置在进油容积腔中，进油阀中的进油阀座的一侧与柱塞组件的第一内端面合，通过螺堵组件压紧密封，另一侧与螺堵组件阶梯台贴合，所述螺堵组件与柱塞组件通过螺纹扭紧固定，所述的螺堵通过矩形结构密封圈与柱塞组件密封；所述出油阀放置在出油容积腔中，通过螺纹与柱塞组件固定连接，进出油阀的垂直排布给进油阀和出油阀的结构设计预留了更多的零件拓展空间，有助于产品性能的提升，所述的螺堵组件上设有均布的油槽，将螺堵组件上进油阀安装孔中的燃油与进油容积腔体导通，实现燃油的循环，使进油阀的工作更加稳定。

进一步的技术方案，所述进油阀整体按中心回转的形式设计，易于保证零件装配的同心度，加工简单，进油横孔沿圆周方向均布与进油容积腔体相互作用有助于燃油平稳流动，使进油阀均匀承压，所述的进油阀上设有密封段、导向段和夹紧槽，所述的导向段插入进油阀安装孔中，限制进油阀的滑动方向，辅助进油阀稳定落座，保证密封段与第一密封座面的密封。

进一步的技术方案，所述进油阀弹簧座套在进油阀上，过盈后尾部夹紧，有效改善了弹簧座的轻量化，所述的进油阀弹簧通安装在进油阀弹簧座上，一端抵住进油阀弹簧座，一端抵住阀座上的弹簧定位结构，使进油阀弹簧的固定更牢靠，产品性能得以提升的同时稳定性更佳。

进一步的技术方案，所述的密封圈安装在柱塞套的密封槽中，主体为矩形结构，其上设有至少一组相对的密封唇口，唇口密封结构根据密封需要排布在密封贴合侧，增加密封圈与贴合面的密封接触，从而保证脉冲压力下的密封良好，解决密封部位在受到压力冲击时，液体随密封件移动而排出，引发的“出汗”状态的轻微泄露。同时由于其形状的特殊，在安装过程中不会发生扭曲，具有良好的截面稳定性，具有有更强的抗挤出性能，避免了安装和长期使用过程中的挤出现象，可以承载更高的密封压力。

进一步的技术方案，所述的柱塞组件设置有余隙容积腔，所述余隙容积腔为柱塞、柱塞套、进油阀、出油阀之间构成的封闭区域；所述出油阀集成到柱塞套上，减少间接密封结构，使其承载更高压力的同时减短出油通道，使余隙容积腔减小，满足高压密封和高压油泵的容积效率。

进一步的技术方案，所述进油计量阀滤网覆盖所述进油横孔的入口；所述的进油计量阀滤网套在阀座外圆通过过盈配合固定，对进入进油阀的燃油进行过滤，防止不被接受的杂质进入余隙容积腔，造成进油阀、柱塞组件、出油阀因杂质问题泄露，导致高压失效。

本发明的有益效果：

本发明提供一种结构紧凑，占用空间小，可以承载高压、高转速、容积效率高的柱塞部件。

根据以上技术方案，具有如下技术效果：

1、出油阀集成到柱塞套上，减少间接密封结构，提升高压密封能力，以使其承载更高的压力，也有效的控制了余隙容积的大小，提升容积效率；

2、进出油阀设有限位调节结构，弹簧座薄壁结构设计，有效改善了弹簧座的重量、提升了响应速度，降低了高转速下零件失效的风险；

3、独特的密封圈结构，有效的解决了压力脉冲导致的轻微泄露和密封件挤出的困扰，使密封更可靠。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的出油阀的示意图；

图3是本发明的柱塞组件示意图；

图4是为本发明的进油阀示意图；

图5是为本发明的阀座示意；

图6为本发明的进油阀示意图。

具体实施方式

下面结合图1-6对本发明进行详细说明，其中，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：下文所说的上下左右前后方向与图1本身投影关系的上下左右前后方向一致。

结合附图1-6所述的一种耐压紧凑的柱塞部件，包括柱塞组件1、进油阀2、出油阀3、螺堵组件4、密封圈5、进油计量阀滤网6。

优选的，的柱塞组件1是一个吸油和压油装置，包括柱塞套101、柱塞102、柱塞弹簧103和柱塞弹簧座104；的柱塞套101与柱塞102之间的配合间隙沿柱塞轴心线从配合部位顶部至底部逐步增加，控制偶件配合间隙的方向及均匀性，确保缝隙压力均匀分布，从而减小泄漏量，保证高压密封压力。柱塞组件1上设有用于安装进油阀的进油容积腔105、用于安装出油阀3的出油容积腔106以及用于给进油阀供油的进油通道107，进油容积腔105和出油容积腔106垂直排布或夹角范围在60-90度之间，优选垂直排布。

优选的，的进油阀2是一个进油单向阀，包括进油阀座201、进油阀芯202、进油阀弹簧203和进油阀弹簧座204，的进油阀座201设有进油阀弹簧座限位结构，限制进油阀芯开启时的位置，防止高转速供油时，进油阀芯开启过大导致进油阀弹簧并圈，发生进油阀弹簧断裂，产品故障。进油阀弹簧座204与进油阀2过盈压装后夹紧的方式组合为一体，减少零件数量的同时控制零件的重量及调整压装位置，组装后的零件下行时与进油阀座限位结构共同作用，保证进油阀2工作行程，不超出弹簧许用范围，保证高速下产品可靠运行。的限位结构在限位的同时还具备自定心的功能，限制进油阀弹簧203的在圆周方向的径向间隙，使是产品受力更均匀，进油更稳定。进油阀座限位结构的自定心方式可以是与进油阀弹簧外径配合定位，也可以是与进油阀弹簧内径配合定位。

优选的，的进油阀座201和进油阀芯202之间采用锥角密封的方式，进油阀阀芯采用单锥或双锥的方式与进油阀阀座单锥面配合，精确控制进油阀开启和燃油流通。

优选的，进油阀座201上设有进油横孔2011、进油容积腔体2012、用于安装阀芯202的进油阀安装孔2013，进油横孔2011的一端与进油通道相连通，进油横孔2011的另一端与进油容积腔体2012的入口相连通，进油阀芯202的一端通过进油阀弹簧203、进油阀弹簧座204与进油阀座201固定，另一端与进油容积腔体2012的出口贴合，形成密封，通过压力变化控制进油容积腔体2012的出口的开或关；进一步地，进油容积腔体2012的出口开有第一密封座面2014，第一密封座面2014与进油阀2的另一端相配合；

优选的，进油阀2上设有弹簧定位结构2015，进油阀弹簧203的一端与弹簧定位结构2015配合，限制进油阀弹簧203的窜动，避免磨损，的弹簧定位结构2015根据使用需求有两种实现方式，一种是通过进油阀弹簧座204定位，阀座外定位；另一种是靠阀座凸台定位，对进油阀弹簧203进行轻量化处理；减轻进油阀弹簧座的重量，减少冲击。

优选的，进油阀2通过螺堵组件4固定在进油容积腔105中，进油阀2放置在进油容积腔105中，进油阀2中的进油阀座201的一侧与柱塞组件1的第一内端面108合，通过螺堵组件4压紧密封，另一侧与螺堵组件4阶梯台贴合，螺堵组件4与柱塞组件1通过螺纹扭紧固定，的螺堵4通过矩形结构密封圈与柱塞组件1密封；出油阀3放置在出油容积腔106中，通过螺纹与柱塞组件1固定连接，进出油阀的垂直排布给进油阀2和出油阀3的结构设计预留了更多的零件拓展空间，有助于产品性能的提升；进一步地，的螺堵组件4上设有均布的油槽，将螺堵组件4上进油阀安装孔2013中的燃油与进油容积腔体2012导通，实现燃油的循环，使进油阀2的工作更加稳定。

优选的，进油阀2整体按中心回转的形式设计，易于保证零件装配的同心度，加工简单，进油横孔2011沿圆周方向均布与进油容积腔体2012相互作用有助于燃油平稳流动，使进油阀2均匀承压，的进油阀2上设有密封段2021、导向段2022和夹紧槽2023，的导向段2022插入进油阀安装孔2013中，限制进油阀2的滑动方向，辅助进油阀2稳定落座，保证密封段2021与第一密封座面2014的密封。

优选的，进油阀弹簧座204套在进油阀2上，过盈后尾部夹紧，有效改善了弹簧座的轻量化，的进油阀弹簧203通安装在进油阀弹簧座204上，一端抵住进油阀弹簧座204，一端抵住阀座上的弹簧定位结构2015，使进油阀弹簧203的固定更牢靠，产品性能得以提升的同时稳定性更佳。

优选的，的出油阀3是一个出油单向阀，该阀直接镶装在柱塞套的出油孔中，包括出油阀钢球301，出油阀弹簧302、出油阀弹簧座303；的出油阀弹簧座设有钢球限位结构3031，限制出油阀钢球开启的位置，防止高转速供油时，出油阀钢球301开启过大导致出油阀断裂，产品故障。的出油阀弹簧座303还设有交叉油路3032，确保高转速下，出油阀钢球封堵油路通道时，燃油可以通过交叉油路顺利流出。的出油阀弹簧座303还具有压力调节的作用，通过控制柱塞套与弹簧座之间的高度差精确控制出油阀开启压力和流量，出油阀弹簧座303与柱塞套之间采用镶装的方式组合在一起，减少了过渡零件间高压密封困难的问题，保证了高压密封。的出油阀弹簧套在出油阀弹簧座的限位结构上，引导出油阀弹簧沿出油阀弹簧座的中心往复运动，确保出油阀弹簧稳定工作。

优选的，的密封圈5安装在柱塞套的密封槽中，主体为矩形结构，其上设有至少一组相对的密封唇口，唇口密封结构根据密封需要排布在密封贴合侧，增加密封圈与贴合面的密封接触，从而保证脉冲压力下的密封良好，解决密封部位在受到压力冲击时，液体随密封件移动而排出，引发的“出汗”状态的轻微泄露。同时由于其形状的特殊，在安装过程中不会发生扭曲，具有良好的截面稳定性，具有有更强的抗挤出性能，避免了安装和长期使用过程中的挤出现象，可以承载更高的密封压力。

优选的，的柱塞组件1设置有余隙容积腔7，余隙容积腔7为柱塞102、柱塞套101、进油阀2、出油阀3之间构成的封闭区域；出油阀集成到柱塞套上，减少间接密封结构，使其承载更高压力的同时减短出油通道，使余隙容积腔减小，满足高压密封和高压油泵的容积效率。

优选的，进油计量阀滤网6覆盖进油横孔的入口；的进油计量阀滤网6套在阀座外圆通过过盈配合固定，对进入进油阀的燃油进行过滤，防止不被接受的杂质进入余隙容积腔，造成进油阀、柱塞组件、出油阀因杂质问题泄露，导致高压失效。

优选的，弹簧座有两种实现方式，一种是弹簧座以外径定位的方式压紧安装时，其保证了弹簧限位，避免磨损并且不受高度限制；另一种是弹簧座以内径定位的方式安装时，其在保证弹簧限位的同时又控制钢球的升程量；有效减少高速冲击，既可适配低速小流量油阀部件又可适配于高速大流量油阀部件，应用更广泛。

钢球与弹簧未接触时，高压油液从进油口进入油道流通；此种实现方式既可适配低速小流量油阀部件又可适配于高速大流量油阀部件，应用更广泛。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耐压紧凑的柱塞部件，其特征在于，包括柱塞组件、进油阀、出油阀、螺堵组件、密封圈、进油计量阀滤网，所述的柱塞组件包括柱塞套、柱塞、柱塞弹簧和柱塞弹簧座；所述的柱塞套与柱塞之间的配合间隙沿柱塞轴心线从配合部位顶部至底部逐步增加，控制偶件配合间隙的方向及均匀性，确保缝隙压力均匀分布，从而减小泄漏量，保证高压密封压力，所述柱塞组件上设有用于安装所述进油阀的进油容积腔、用于安装所述出油阀的出油容积腔以及用于给所述进油阀供油的进油通道，所述进油容积腔和出油容积腔垂直排布或夹角范围在60-90度之间，优选垂直排布，所述的进油阀包括进油阀座、进油阀芯、进油阀弹簧和进油阀弹簧座，所述的进油阀座设有进油阀弹簧座限位结构，所述进油阀弹簧座与进油阀过盈压装后夹紧的方式组合为一体，所述出油阀直接镶装在柱塞套的出油孔中，所述出油阀包括出油阀钢球，出油阀弹簧、出油阀弹簧座，所述的出油阀弹簧座设有钢球限位结构，所述的出油阀弹簧座还设有交叉油路，所述的出油阀弹簧座还具有压力调节的作用，通过控制柱塞套与弹簧座之间的高度差精确控制出油阀开启压力和流量，出油阀弹簧座与柱塞套之间采用镶装的方式组合在一起，所述的出油阀弹簧套在出油阀弹簧座的限位结构上，引导出油阀弹簧沿出油阀弹簧座的中心往复运动。

2.根据权利要求1所述的一种耐压紧凑的柱塞部件，其特征在于：所述的进油阀座和进油阀芯之间采用锥角密封的方式，进油阀阀芯采用单锥或双锥的方式与进油阀阀座单锥面配合，精确控制进油阀开启和燃油流通。

3.根据权利要求1所述的一种耐压紧凑的柱塞部件，其特征在于：所述进油阀座上设有进油横孔、进油容积腔体、用于安装所述阀芯的进油阀安装孔，所述进油横孔的一端与所述进油通道相连通，所述进油横孔的另一端与所述进油容积腔体的入口相连通，所述进油阀芯的一端通过所述进油阀弹簧、进油阀弹簧座与所述进油阀座固定，另一端与所述进油容积腔体的出口贴合，形成密封，通过压力变化控制所述进油容积腔体的出口的开或关，所述进油容积腔体的出口开有第一密封座面，所述第一密封座面与所述进油阀的另一端相配合。

4.根据权利要求1所述的一种耐压紧凑的柱塞部件，其特征在于：所述进油阀上设有弹簧定位结构，所述进油阀弹簧的一端与弹簧定位结构配合，限制进油阀弹簧的窜动，避免磨损，所述的弹簧定位结构根据使用需求有两种实现方式，一种是通过进油阀弹簧座定位，阀座外定位；另一种是靠阀座凸台定位，对进油阀弹簧进行轻量化处理；减轻进油阀弹簧座的重量，减少冲击。

5.根据权利要求3所述的一种耐压紧凑的柱塞部件，其特征在于：所述进油阀通过螺堵组件固定在所述进油容积腔中，所述进油阀放置在进油容积腔中，进油阀中的进油阀座的一侧与柱塞组件的第一内端面合，通过螺堵组件压紧密封，另一侧与螺堵组件阶梯台贴合，所述螺堵组件与柱塞组件通过螺纹扭紧固定，所述的螺堵通过矩形结构密封圈与柱塞组件密封；所述出油阀放置在出油容积腔中，通过螺纹与柱塞组件固定连接，进出油阀的垂直排布给进油阀和出油阀的结构设计预留了更多的零件拓展空间，有助于产品性能的提升，所述的螺堵组件上设有均布的油槽，将螺堵组件上进油阀安装孔中的燃油与进油容积腔体导通，实现燃油的循环，使进油阀的工作更加稳定。

6.根据权利要求1所述的一种耐压紧凑的柱塞部件，其特征在于：所述进油阀整体按中心回转的形式设计，易于保证零件装配的同心度，加工简单，进油横孔沿圆周方向均布与进油容积腔体相互作用有助于燃油平稳流动，使进油阀均匀承压，所述的进油阀上设有密封段、导向段和夹紧槽，所述的导向段插入进油阀安装孔中，限制进油阀的滑动方向，辅助进油阀稳定落座，保证密封段与第一密封座面的密封。

7.根据权利要求1所述的一种耐压紧凑的柱塞部件，其特征在于：所述进油阀弹簧座套在进油阀上，过盈后尾部夹紧，有效改善了弹簧座的轻量化，所述的进油阀弹簧通安装在进油阀弹簧座上，一端抵住进油阀弹簧座，一端抵住阀座上的弹簧定位结构，使进油阀弹簧的固定更牢靠，产品性能得以提升的同时稳定性更佳。

8.根据权利要求1所述的一种耐压紧凑的柱塞部件，其特征在于：所述的密封圈安装在柱塞套的密封槽中，主体为矩形结构，其上设有至少一组相对的密封唇口，唇口密封结构根据密封需要排布在密封贴合侧，增加密封圈与贴合面的密封接触，从而保证脉冲压力下的密封良好，解决密封部位在受到压力冲击时，液体随密封件移动而排出，引发的“出汗”状态的轻微泄露。同时由于其形状的特殊，在安装过程中不会发生扭曲，具有良好的截面稳定性，具有有更强的抗挤出性能，避免了安装和长期使用过程中的挤出现象，可以承载更高的密封压力。

9.根据权利要求1所述的一种耐压紧凑的柱塞部件，其特征在于：所述的柱塞组件设置有余隙容积腔，所述余隙容积腔为柱塞、柱塞套、进油阀、出油阀之间构成的封闭区域；所述出油阀集成到柱塞套上，减少间接密封结构，使其承载更高压力的同时减短出油通道，使余隙容积腔减小，满足高压密封和高压油泵的容积效率。

10.根据权利要求9所述的一种耐压紧凑的柱塞部件，其特征在于：所述进油计量阀滤网覆盖所述进油横孔的入口；所述的进油计量阀滤网套在阀座外圆通过过盈配合固定，对进入进油阀的燃油进行过滤，防止不被接受的杂质进入余隙容积腔，造成进油阀、柱塞组件、出油阀因杂质问题泄露，导致高压失效。