CN203879664U - 溢流阀和共轨系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于对供应的燃油进行卸荷的溢流阀以及包含这种溢流阀的共轨系统。所述溢流阀包括阀体、在阀体中往复移动以使溢流阀开闭的阀芯、将阀芯朝向关闭位置推压的弹簧。阀芯包括在阀体中被导向的本体和相对于本体径向凸出的阀锥，阀体中形成有与阀锥配合的阀座。阀锥的外周面与阀体的对应内周面之间形成节流通道，所述节流通道的流通面积为阀芯的本体与阀体的所述对应内周面之间的间隙的流通面积的一半或以下。由此，阀芯的移动速度被抑制，可避免溢流阀中的部件受损。

Description

溢流阀和共轨系统

技术领域

本申请涉及一种用于燃油供应回路、尤其是低压供油回路中的溢流阀，还涉及包含这种溢流阀的共轨系统。

背景技术

在发动机燃油供应回路中，通常设有供油泵和溢流阀。当供油泵运转时，溢流阀可将多余的燃油释放，使之返回油箱。此外，溢流阀还能将燃油中的颗粒物从供油泵引回油箱。

溢流阀通常包括阀体、在阀体中往复移动以使溢流阀开闭的柱塞式阀芯、以及将阀芯朝向关闭位置推压的弹簧。在溢流阀工作时，根据溢流阀承受的燃油压力，阀芯沿打开方向或关闭方向移动。

当阀芯快速朝关闭方向移动并且接触阀体时，会产生大的撞击力。阀芯或阀体在受到高于材料承受极限的力时会受损。

而当阀芯快速朝打开方向移动时，阀芯将压缩弹簧，因而弹簧中的剪应力升高，并且弹簧长度甚至可能减小压缩极限。这会导致弹簧寿命减小。

由于上述因素，现有发动机燃油供应回路中的溢流阀的使用寿命较短。

实用新型内容

本申请旨在解决现有技术中存在的上述溢流阀使用寿命较短的问题。

为此，根据本申请的一个方面，提供了一种用于对供应的燃油进行卸荷的溢流阀，包括阀体、在阀体中往复移动以使溢流阀开闭的阀芯、将阀芯朝向关闭位置推压的弹簧；其中，阀芯包括在阀体中被导向的本体和相对于本体径向凸出的阀锥，阀体中形成有与阀锥配合的阀座；阀锥的外周面与阀体的对应内周面之间形成节流通道，所述节流通道的流通面积为阀芯的本体与阀体的所述对应内周面之间的间隙的流通面积的一半或以下。

根据本申请的一种可行实施方式，所述节流通道的流通面积为阀芯的本体与阀体的所述对应内周面之间的间隙的流通面积的0.1至0.3倍。

根据本申请的一种可行实施方式，所述节流通道为阀锥的外周面与阀体的对应内周面之间的环形缝隙。

根据本申请的一种可行实施方式，所述溢流阀为具有两级回流压力的溢流阀，其中所述阀体包括：输入端口；在输入端口处在第一燃油压力的状态下与输入端口连通的第一输出端口；和在输入端口处在高于第一燃油压力的第二燃油压力的状态下与第一输出端口一起与输入端口连通的第二输出端口。

根据本申请的一种可行实施方式，所述阀体中包括第一内腔段和直径大于所述第一内腔段的第二内腔段，所述阀芯的本体可轴向滑动地配合在所述第一内腔段中，所述阀芯的阀锥可移动地安置在所述第二内腔段中。

根据本申请的一种可行实施方式，所述第一输出端口开设于所述第二内腔段处的阀体壁中，所述第二输出端口开设于所述第一内腔段处的阀体壁中。

根据本申请的一种可行实施方式，在输入端口处在第一燃油压力的状态下，所述溢流阀中存在从输入端口经阀芯中的孔和所述第二内腔段通向第一输出端口的第一燃油通道；在输入端口处在第二燃油压力的状态下，所述溢流阀中存在所述第一燃油通道以及从输入端口经所述第一内腔段通向第二输出端口的第二燃油通道。

根据本申请的一种可行实施方式，所述阀芯包括在阀锥与本体的邻接部位形成的凹入本体中的第一凹槽，或者所述阀体包括在阀座的内周处凹入阀体壁中的第二凹槽，所述第一凹槽或所述第二凹槽设置成具有在阀锥与阀座撞击接触时使得阀锥相对于本体弹性变形的尺寸。

根据本申请的一种可行实施方式，所述阀芯包括在阀锥与本体的邻接部位形成的凹入本体中的第一凹槽，所述阀体包括在阀座的内周处凹入阀体壁中的第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽至少部分地相互对准而彼此连通，并且所述第一凹槽和所述第二凹槽组合设置成具有在阀锥与阀座撞击接触时使得阀锥相对于本体弹性变形的尺寸。

本申请的另一个方面提供了一种用于向发动机供应燃油的共轨系统，包括低压供油回路，所述低压供油回路中包括供油泵和设在供油泵下游的如上所述的溢流阀。

根据本申请，在溢流阀的阀体和阀芯之间设有节流通道，其产生具有抵抗阀芯移动作用的阻尼力。这样，阀芯的移动速度会降低，这一方面能够减小阀体和阀芯之间的接触力，另一方面能减小弹簧中的剪应力峰值。因此，溢流阀中的各个元件都受到了有益的保护，整个溢流阀的使用寿命可以延长。

附图说明

通过结合附图阅读下面的详细描述，本申请的其它目的、特征和优点将会变得更加清楚。

图1是根据本申请的一种发动机燃油供应回路的油路图；

图2是根据本申请的一种溢流阀的纵向剖视图；

图3和4分别是图3中的溢流阀的阀体和阀芯的纵向剖视图；

图5是根据本申请的溢流阀中的节流通道的局部纵向剖视图；

图6和7是解释根据本申请的溢流阀中的节流通道的横向剖视图；

图8是根据本申请的溢流阀中的一个可行实施例的阀体和阀芯配合结构的局部剖视图；

图9是图8中的阀体和阀芯配合结构的局部放大图；

图10是根据本申请的溢流阀中的另一个可行实施例的阀体和阀芯配合结构的局部剖视图；

图11是图10中的阀体和阀芯配合结构的局部放大图；

图12是根据本申请的溢流阀中的又一个可行实施例的阀体和阀芯配合结构的局部剖视图；

图13是图12中的阀体和阀芯配合结构的局部放大图。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的一些可行实施方式。

图1中示出了根据本申请的一个方面的燃油供应回路，其可以向发动机的共轨系统的高压泵供应燃油。所述燃油供应回路主要包括：供油泵1，其为低压泵，通过管线L1抽入来自油箱的燃油；油量控制单元2，其通过管线L2与供油泵1相连且接收供油泵1泵出的燃油，并且通过管线L3向共轨系统的高压泵供应燃油；溢流阀3，其在图示的例子中为具有两级回流压力的溢流阀，具有一个输入端口和两个输出端口，输入端口通过管线L4连接到管线L2，两个输出端口通过两根管线L5和L6连接到油箱。

可以理解，本申请的燃油供应回路中可以使用的溢流阀并不局限于上述具有两级回流压力的溢流阀，而是可以使用具有一级回流压力的溢流阀、具有三级或更多级回流压力的溢流阀、可无级调压的溢流阀等。本申请的目的是对可用于这种燃油供应回路中的溢流阀进行改进，以使其具有较长的使用寿命。

图2中示出了上述具有两级回流压力的溢流阀3的一种可行结构，其主要包括大致圆筒形阀体4(单独显示于图3)，所述阀体4中限定出从其后端面6沿轴向贯通到其前端面8的内腔，所述内腔包括三个直径依次增大的内腔段，即第一内腔段10、第二内腔段12、第三内腔段14。第一内腔段10在后端面6开通而形成溢流阀3的输入端口16。此外，阀体4中开设有从第二内腔段12大致径向延伸穿过阀体壁的一或多个第一输出端口18和从第一内腔段10大致径向延伸穿过阀体壁的一或多个第二输出端口20。第一内腔段10与第二内腔段12之间形成面向前方的阀体锥面(构成阀座)22。第一输出端口18用于与图1中所示的管线L5相连，第二输出端口20用于与图1中所示的管线L6相连。

溢流阀3还包括可滑动地布置在阀体4中的柱塞形式的阀芯24(单独显示于图4)，其具有大致圆柱形本体26、从本体26的前端径向向外凸出的大致圆盘形凸缘28、从本体26的前端面30沿轴向向前突伸的突块32。凸缘28具有朝向本体26延伸的面向后方的阀芯锥面34，其锥度与阀体锥面22相同，并且可密封推抵于阀体锥面22上。这样，带有阀芯锥面34的凸缘28构成与所述阀座配合的阀锥。

本体26的直径(外径)与第一内腔段10的直径(内径)设置成使得本体26可轴向滑动地配合在第一内腔段10中。通过本体26的滑动，阀芯锥面34与阀体锥面22抵接或分离。凸缘28位于第二内腔段12中，凸缘28的直径(外径)尺寸设置在本体26的直径(外径)与第二内腔段12的直径(内径)之间。

本体26的后端面36与阀芯锥面34之间的轴向长度略小于阀体4的后端面6与阀体锥面22之间的轴向长度。这样，在阀芯锥面34推抵于阀体锥面22的状态下，本体26的后端面36相对于阀体4的后端面6缩入一小段距离。

本体26中形成有从其后端面36沿轴向向前延伸的轴向孔38和从轴向孔38的前端径向延伸到本体26的外周面的径向孔40。径向孔40的轴向位置设置成使得，当阀芯锥面34抵接于阀体锥面22时，径向孔40在轴向上位于第二输出端口20与阀体锥面22之间，并且径向孔40与阀芯锥面34之间的轴向距离小于本体26的后端面36与第二输出端口20之间的轴向距离。

此外，溢流阀3还包括固定在第三内腔段14中的密封件42，例如密封球，以及压缩在密封件42与阀芯24之间的弹簧44或其它形式的弹性件。弹簧44的后端推抵于本体26的前端面，并且借助于突块32相对于阀芯24定位，弹簧44的前端推抵于密封件42。在常态下，阀芯24被弹簧44沿向后的方向推压而使得阀芯锥面34密封地推抵于阀体锥面22，此时本体26中的径向孔40面对着第一内腔段10处的阀体内壁面并因此而被封闭，而第二输出端口20面对着本体26的外周并因此而被封闭，因而溢流阀3处在关闭状态。

在图1所示的燃油供应回路工作时，当溢流阀3的输入端口16处的燃油压力达到第一压力时，阀芯24被燃油压力推动而抵抗着弹簧44的推力而向前移动。当阀芯24在阀体4中向前移动到使得径向孔40到达面对第二内腔段12的位置时，经轴向孔38、径向孔40、第二内腔段12在溢流阀3的输入端口16与第一输出端口18之间建立了第一燃油通道，从而溢流阀3打开而处在低压回流状态，使得供油泵1输出的多余的燃油通过溢流阀3经管线L5回流到油箱。在输入端口16处的燃油压力低于第一压力时，阀芯24在弹簧44的推力作用下在阀体4中向后移动而使得径向孔40重新到达第一内腔段10中并被其封闭，从而溢流阀3关闭。

进一步地，当溢流阀3的输入端口16处的燃油压力达到高于第一压力的第二压力时，阀芯24进一步在阀体4中向前移动到使得本体26移离第二输出端口20，从而在所述第一燃油通道的基础上又经第一内腔段10在溢流阀3的输入端口16与第二输出端口20之间建立了第二燃油通道，从而溢流阀3打开而处在高压回流状态，使得供油泵1输出的多余的燃油通过溢流阀3经管线L5、L6二者回流到油箱。在输入端口16出的燃油压力低于第二压力时，阀芯24在弹簧44的推力作用下在阀体4中向后移动而使得本体26向后移动，从而溢流阀3返回低压回流状态或关闭状态。

在上面描述的实施例中，管线L5、L6都保持打开，这样，在燃油供应回路工作时，溢流阀3根据燃油供应回路中的压力而自动地在低压回流状态、高压回流状态和关闭状态之间切换。

需要指出，根据本申请的另一可行实施例，可以在燃油供应回路工作时将管线L5、L6中的一个打开而另一个关闭，从而将溢流阀3设定在高压回流模式和低压回流模式中的任一个中。

从前面的描述看以看出，本申请中使用的方向术语“前”是指阀芯24移动而趋向于打开溢流阀3的方向，“后”是指阀芯24移动而趋向于关闭溢流阀3的方向。

可以看到，溢流阀3在工作时基于输入端口16处接收到的管线L2和L4中的燃油压力而开闭。在溢流阀3的开闭过程中，阀芯24在阀体中轴向移动。如果阀芯24的移动速度过大，则会给溢流阀3造成损伤。例如，当阀芯24向前移动的速度过大时，弹簧44收到强烈的轴向压缩，因而弹簧44中承受的剪应力急剧增大，这会导致弹簧44容易老化或损坏。而阀芯24向后移动的速度过大时，阀芯锥面34会猛烈撞击阀体锥面22，这会导致二者受损。

为此，根据本申请的一个方面，在阀芯24与阀体4之间设置了节流通道，从而利用燃油在节流通道中的粘滞阻尼作用来限制阀芯24的移动速度。

具体而言，图5示出了阀芯24在阀体4中移动时的一个状态，此时径向孔40处于部分地与第二内腔段12连通的状态，表示阀芯24向后移动以便关闭溢流阀3或阀芯24向前移动以便打开溢流阀3时的中间阶段。此时，阀芯24的本体26的前端处的一部分以及凸缘28位于阀体4的第二内腔段12中。凸缘28的直径设置为大于本体26的直径且小于第二内腔段12的直径，并且凸缘28的直径与第二内腔段12的直径之差设置为能够在凸缘28的外周面与第二内腔段12处的阀体内壁面(内周面)之间形成节流通道，该节流通道使得，借助于燃油的粘滞阻力，对移动的阀芯24产生足够的阻尼，从而将阀芯24的移动速度充分降低到不会对弹簧44、阀芯锥面34与阀体锥面22产生破坏作用。

具体而言，在溢流阀3的打开过程中，由于该节流通道的作用，燃油会对阀芯24产生抵抗其向前快速移动的阻尼力，因此，阀芯24的速度和升程受到限制，弹簧44能够在低剪应力下被压缩，且压缩量不致太大。另一方面，在溢流阀3的关闭过程中，在径向孔40尚未被完全关闭时，由于该节流通道的作用，燃油同样会对阀芯24产生抵抗其向后快速移动的阻尼力。这样在阀芯24接触阀体4之前，阀芯24的速度已被降低，从而可以减弱阀芯锥面34对阀体锥面22的撞击力。

图6、7分别是从图5中在位于第二内腔段12中的凸缘28和本体26处截取的横截面图。如图6所示，在凸缘28与阀体4之间存在狭窄的环形缝隙，以构成所述节流通道，其流通面积A1小于本体26与阀体4之间的环形缝隙的流通面积A2。为了确保节流作用，环形缝隙的流通面积A1可以设置为环形缝隙的流通面积A2的一半或以下，例如三分之一或以下，例如A1与A2之比为0.1～0.3。当该比例过大时，阻尼效果不佳。当然，该比例也不宜过小，否则燃油回流阻力过大。

上述节流通道的一个附加作用是，由于阀芯24的移动速度受限，因而溢流阀3工作时的回流压力波动可受到抑制。

根据本申请的进一步的改进，为了避免溢流阀3关闭时阀芯24对阀体4的撞击力过高，本申请提出对阀体4和阀芯24之间的配合结构进行改进，使得当阀芯24的阀芯锥面34撞击阀体4的阀体锥面22时，在凸缘(阀锥)28处产生略微的弹性变形。

为此，根据本申请的一种可行实施例，如图8、9所示，在阀芯24的本体26与凸缘28邻接处形成切入本体26中的环形的第一凹槽50，其围绕阀芯24的中心轴线布置。该第一凹槽50的横截面形状可以是矩形、半圆形、圆弧形、多边形、组合形状等。由于该第一凹槽50的存在，使得凸缘28与本体26之间的连接刚度减小。当阀芯24的阀芯锥面34撞到阀体4的阀体锥面22时，凸缘28的整体或某个部位会发生相对于本体26的轻微的轴向弹性变形。这种弹性变形可以延长阀芯24对阀体4的撞击时间，减弱阀芯24对阀体4的撞击力。

根据本申请的另一种可行实施例，如图10、11所示，在阀体4的阀体锥面22的内缘处，形成有切入第一内腔段10处的阀体壁中的环形的第二凹槽52，其围绕阀体4的中心轴线布置。该第二凹槽52的横截面形状可以是矩形等。由于该第二凹槽52的存在，使得阀体锥面22的面积减小，从而阀芯锥面34的内圈部分不能接触到阀体锥面22，而只有外圈部分接触到阀体锥面22。这样，当阀芯24的阀芯锥面34撞到阀体4的阀体锥面22时，凸缘28的整体或某个部位会发生相对于本体26的轻微的轴向弹性变形。这种弹性变形可以延长阀芯24对阀体4的撞击时间，减弱阀芯24对阀体4的撞击力。

根据本申请的又一种可行实施例，如图12、13所示，其中组合了上面两种实施例中的结构，即在阀芯24的本体26与凸缘28邻接处形成切入本体26中的环形的第一凹槽50，并且在阀体4的阀体锥面22的内缘处，形成有切入第一内腔段10处的阀体壁中的环形的第二凹槽52。第一和第二凹槽都围绕阀芯24的中心轴线也即阀体4的中心轴线布置，并且至少部分地相互对准而彼此连通。第一凹槽50使得凸缘28与本体26之间的连接刚度减小。第二凹槽52使得阀体锥面22的面积减小，从而阀芯锥面34的内圈部分不能接触到阀体锥面22，而只有外圈部分接触到阀体锥面22。这样，当阀芯24的阀芯锥面34撞到阀体4的阀体锥面22时，凸缘28的整体或某个部位会发生相对于本体26的轻微的轴向弹性变形。这种弹性变形可以延长阀芯24对阀体4的撞击时间，减弱阀芯24对阀体4的撞击力。显然，本例中凸缘28的弹性变形能力大于前面两个实施例。

第一和/或第二凹槽还有一个附加作用，即在阀芯26前后移动(通常是向后移动)时，防止阀芯26卡滞在阀体4中。

根据本申请的燃油供应回路可以用在轻载、中载和重载车辆或设备的共轨系统中，作为共轨系统的低压供油回路。本申请的溢流阀3安装在供油泵1的下游、油量控制单元2的上游。作为一种可行实施方式，可将溢流阀3直接组装在供油泵1上。

如前所述，本申请的主要改进之处在于通过在溢流阀中在阀体与阀芯之间形成节流通道，以产生对抗阀芯运动的阻尼力，从而减小阀芯的移动速度，由此可保护溢流阀的弹性件、阀体和阀芯。

此外，本申请将阀芯的凸缘设计成能够相对于本体弹性变形，由此阀芯与阀体之间的接触被缓冲。这起到类似于弹簧的作用，以增加二者接触时间且减小撞击力，从而保护阀体和阀芯。

通过上述措施，溢流阀中的主要部件都得到了有效的保护，从而可以延长溢流阀的使用寿命。

此外，由于阀体和阀芯之间的撞击力减小，溢流阀的工作状况更加平稳，且振动和噪声受到明显抑制。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种溢流阀，用于对供应的燃油进行卸荷，包括具有内腔的阀体、在阀体的内腔中往复移动以使溢流阀开闭的阀芯、将阀芯朝向关闭位置推压的弹性件；

其特征在于，阀芯包括在阀体中被导向的本体和相对于本体径向凸出的阀锥，阀体中形成有与阀锥配合的阀座；

阀锥的外周面与阀体的对应内周面之间形成节流通道，所述节流通道的流通面积为阀芯的本体与阀体的所述对应内周面之间的间隙的流通面积的一半或以下。

2.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述节流通道的流通面积为阀芯的本体与阀体的所述对应内周面之间的间隙的流通面积的0.1至0.3倍。

3.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述节流通道为阀锥的外周面与阀体的对应内周面之间的环形缝隙。

4.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述溢流阀为具有两级回流压力的溢流阀，其中所述阀体包括：

输入端口；

在输入端口处在第一燃油压力的状态下与输入端口连通的第一输出端口；和

在输入端口处在高于第一燃油压力的第二燃油压力的状态下与第一输出端口一起与输入端口连通的第二输出端口。

5.如权利要求4所述的溢流阀，其特征在于，所述阀体中包括第一内腔段和直径大于所述第一内腔段的第二内腔段，所述阀芯的本体可轴向滑动地配合在所述第一内腔段中，所述阀芯的阀锥可移动地安置在所述第二内腔段中。

6.如权利要求5所述的溢流阀，其特征在于，所述第一输出端口开设于所述第二内腔段处的阀体壁中，所述第二输出端口开设于所述第一内腔段处的阀体壁中。

7.如权利要求6所述的溢流阀，其特征在于，在输入端口处在第一燃油压力的状态下，所述溢流阀中存在从输入端口经阀芯中的孔和所述第二内腔段通向第一输出端口的第一燃油通道；

在输入端口处在第二燃油压力的状态下，所述溢流阀中存在所述第一燃油通道以及从输入端口经所述第一内腔段通向第二输出端口的第二燃油通道。

8.如权利要求1至7中任一项所述的溢流阀，其特征在于，所述阀芯包括在阀锥与本体的邻接部位形成的凹入本体中的第一凹槽，或者所述阀体包括在阀座的内周处凹入阀体壁中的第二凹槽，所述第一凹槽或所述第二凹槽设置成具有在阀锥与阀座撞击接触时使得阀锥相对于本体弹性变形的尺寸。

9.如权利要求1至7中任一项所述的溢流阀，其特征在于，所述阀芯包括在阀锥与本体的邻接部位形成的凹入本体中的第一凹槽，所述阀体包括在阀座的内周处凹入阀体壁中的第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽至少部分地相互对准而彼此连通，并且所述第一凹槽和所述第二凹槽组合设置成具有在阀锥与阀座撞击接触时使得阀锥相对于本体弹性变形的尺寸。

10.一种共轨系统，用于向发动机供应燃油，包括低压供油回路，其特征在于，所述低压供油回路中包括供油泵和设在供油泵下游的如权利要求1至9中任一项所述的溢流阀。