CN214577482U - 控制阀组件及高压燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及喷油器技术领域，公开了一种控制阀组件，包括阀体、浮动阀、复位弹簧、套筒、活塞杆、密封球，套筒抵接在阀体下部，活塞杆位于套筒的通孔中，阀体、活塞杆、套筒共同构成控制室，浮动阀位于控制室中，将控制室划分为第一控制室、第二控制室与第三控制室，复位弹簧的两端分别与浮动阀与活塞杆相抵接，第一控制室与第一进油孔相连通，第二控制室与第二进油孔相连通，第三控制室与出油孔相连通，密封球位于出油孔的出口处。该结构能够在活塞杆向上运行与向下运动时，切断、联通第一、第二控制室与第三控制室的连接，使活塞杆向上运动速度减慢，向下运动速度加快。还公开一种高压燃料喷射阀，包括上述的控制阀组件。

Description

控制阀组件及高压燃料喷射阀

技术领域

本实用新型涉及高压燃料喷射阀技术领域，具体而言涉及一种控制阀组件及高压燃料喷射阀。

背景技术

当今世界，动力总成污染物排放成为国际社会关注的焦点，随着排放法规的日趋严格，能够实现高压精确控制喷射的发动机电控燃料喷射系统成为柴油机技术的唯一技术路线。为实现对排放污染物的有效控制，需要对喷射过程的开启和关闭进行精确控制，使喷射波形达到先慢后快的状态，该喷射过程有利于发动机形成更均匀的可燃混合气，起到降低油耗，减少排放污染物和改善发动机运行噪音的作用。当今大多数高压燃料喷射阀采用两位两通阀结构对活塞杆或喷射阀针进行控制，此类结构均不能满足“开启平顺缓慢、关闭利落干脆”的要求，从而导致排放质量提升困难。虽然有一系列节流结构被应用以改善这些不足，但仍不能从根本上解决两位两通阀结构的缺点。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是一种控制阀组件及高压燃料喷射阀，以解决减慢活塞杆或喷射阀针开启速度、加快活塞杆或针阀关闭速度的技术问题。

高压燃料喷射阀为了达到上述目的，本实用新型实施例所采用的技术方案如下：

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种控制阀组件，所述控制阀组件上具有第一进油孔、第二进油孔和出油孔，包括：阀体、浮动阀、复位弹簧、套筒、活塞杆、密封球，所述套筒抵接在所述阀体下部，所述活塞杆位于所述套筒的通孔中，所述阀体、活塞杆、套筒共同构成控制室，所述浮动阀位于控制室中，将所述控制室划分为第一控制室、第二控制室与第三控制室，所述复位弹簧的两端分别与所述浮动阀与所述活塞杆相抵接，所述第一控制室与所述第一进油孔相连通，所述第二控制室与所述第二进油孔相连通，所述第三控制室与所述出油孔相连通，所述密封球位于所述出油孔的出口处，用于打开或关闭所述出油孔。

进一步地，所述第一进油孔、第二进油孔、第一控制室和第二控制室均设置在所述阀体上，所述阀体上还设置有第一出油孔。

进一步地，所述阀体由第一端面、第二圆面、第二端面、第一圆面、第三端面依次围合形成，所述第一进油孔联通第一圆面与第一控制室，所述第二进油孔联通第一圆面与第二控制室，所述第一控制室位于第三端面，所述第二控制室位于第三端面、同时位于所述第一控制室沿所述阀体径向方向的外侧，所述第一端面与第二圆面接触低压燃料，所述第三端面与第一圆面接触高压燃料，所述第二端面隔绝所述高压燃料与低压燃料的联通。

进一步地，所述的浮动阀上具有第二出油孔，所述第一出油孔和所述第二出油孔相连通后构成所述出油孔。

进一步地，所述的浮动阀沿自身的轴向方向具备相对的上端面及下端面、同时有联通上端面和下端面的第二出油孔。

进一步地，所述的第二出油孔在靠近上端面或下端面的孔径小，另一端的孔径大。

进一步地，所述的浮动阀的下端面设置有供燃料流通的斜面以及缺口。

进一步地，所述活塞杆位于所述套筒的一侧中设置有用于固定所述复位弹簧的凹坑。

进一步地，所述第三控制室由所述活塞杆、套筒和浮动阀围合形成。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种高压燃料喷射阀包括电磁阀、上述的可实现慢开快关功能的控制阀组件、壳体、紧帽、喷射阀体、喷射阀针，所述电磁阀和所述控制阀组件从上至下安装在所述壳体上，所述电磁阀控制所述密封球打开或关闭所述出油孔，所述壳体通过紧帽与喷射阀体连接，所述喷射阀体内安装所述喷射阀针，所述活塞杆与所述喷射阀针抵接。

根据现有技术，所述密封球在电磁阀电磁力与第一出油孔中燃料液压力的作用下离开阀体的密封座面，使控制室与低压区联通时，高压燃料由出油孔流出，控制室中燃料压强降低，活塞杆和喷射阀针在液压力的作用下抬升。电磁阀电流切断后，密封球重新被压在阀体密封座面上，堵塞第一出油孔，隔断控制室与低压腔，控制室燃料压强上升，使控制杆和喷射阀针下降。

相对，本实用新型在密封球离开阀体座面时，浮动阀在复位弹簧的作用下与阀体端面接触，此时高压燃料通过第一出油孔与第二出油孔流出第一控制室、第三控制室，此时第二控制室被浮动阀隔断，与其他控制室处于不联通的状态。由于第一出油孔、第二出油孔的节流作用、第三控制室中的燃料压强降低速度较慢，所以活塞杆和喷射阀针的上升速度较慢。电磁阀电流切断后，密封球重新回位到阀体密封座面上。此时，第一控制室燃料压强上升，在液压力作用下，浮动阀向下运动，联通第一控制室、第二控制室、第三控制室。由此高压燃料通过孔径较大的第二进油孔迅速流入第一控制室、第二控制室、第三控制室并使燃料压强迅速升高，使活塞杆和喷射阀针迅速下行。

根据以上技术方案，具有如下技术效果：

a)减慢活塞杆或喷射阀针的开启速度，更有利于改善预喷射效果，优化燃烧过程，减少污染物排放尤其是NOx的比重；

b)加快活塞杆或喷射阀针的关闭速度，使喷射快速结束，大大减少喷射后期低压燃料的喷射量，控制不良燃烧，减少污染物排放尤其是PM的比重；

c)减少喷射过程中的回油量，减少高温回油带来的热量，延长阀组件与电磁阀使用寿命；

d)减少喷射过程中的回油量，减少高压油泵负载，降低发动机能量损失；

e)减少喷射过程中的回油量，减少高温回油对发动机冷却系统的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见的是，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的特定实施例，其不是对本实用新型的保护范围的限制。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，当然还可以根据本实用新型的如下实施例及其附图获得一些其它的实施例和附图。

图1为根据实用新型的一个实施例提供的一种控制阀组件的高压燃料喷射阀结构示意图；

图2为根据实用新型的一个实施例提供的阀体的结构示意图，其中(a)和(b)为两个不同角度的阀体的结构示意图；

图3为根据实用新型的一个实施例提供的浮动阀的结构示意图，其中(a)和(b)为两个不同角度的浮动阀的结构示意图；

图4为图1中A处的局部放大结构示意图。

图5为根据实用新型的一个实施例提供的一种高压燃料喷射阀的结构示意图；

图中：110-电磁阀；120-套筒弹簧；130-壳体；140-高压腔；150-第二控制室；160-第三控制室；170-紧帽；180-喷射阀体；190-喷射阀针；210-阀体；211-第一控制室；212-第一进油孔；213-第二进油孔；214-第一出油孔；215-第一端面；216-第二圆面；217-第二端面；218-第一圆面；219-第三端面；220-浮动阀；221-第二出油孔；222-下端面；223-斜面；224-缺口；225-上端面；230-复位弹簧；240-套筒；250-活塞杆；251-凹坑；260-密封球。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种部件，这些术语仅用来将同一类型的部件彼此区分开。

图1为根据实用新型的一个实施例提供的一种控制阀组件的结构示意图；本实用新型实施例提供一种控制阀组件，该控制阀组件可用于高压燃料喷射阀，所述控制阀组件上具有第一进油孔212、第二进油孔213和出油孔，包括：阀体210、浮动阀220、复位弹簧230、套筒240、活塞杆250、密封球260，所述套筒240抵接在所述阀体210下部，所述活塞杆250位于所述套筒240的通孔中，所述阀体210、活塞杆250、套筒240共同构成控制室，所述浮动阀220位于控制室中，将所述控制室划分为第一控制室211、第二控制室150与第三控制室160，所述复位弹簧230的两端分别与所述浮动阀220与所述活塞杆250相抵接，所述第一控制室211与所述第一进油孔212相连通，所述第二控制室150与所述第二进油孔213相连通，所述第三控制室160与所述出油孔相连通，所述密封球260位于所述出油孔的出口处，用于打开或关闭所述出油孔。

根据以上技术方案，本实用新型实施例提供的控制阀组件为一种两位三通阀，在活塞杆开启、关闭时分别工作在不同模式、切换接通不同的通路，从而使得活塞杆在开启上升时速度较慢、关闭下降时速度较快，以解决高压燃料喷射阀排放效果不理想的问题。同时相对于两位两通阀而言，由于活塞杆或喷射阀针在开启时，控制组件关闭部分进油孔，减少了回油量，降低高温回油对电磁阀及其控制组件等部件的使用寿命的影响，同时降低发动机的功率损失和对发动机冷却系统的要求。

本实用新型实施例提供的一种控制阀组件，能够通过浮动阀控制组件的功能实现对喷射控制腔的燃料压强调节，从而实现先慢后快的喷射过程，使喷射速率上升段的速度减缓而喷射下降段的速度加快。该喷射过程有利于发动机形成更均匀的可燃混合气，起到降低油耗，减少排放污染物和改善发动机运行噪音的作用。

参考图1和图4，本实施例中，所述第一进油孔212、第二进油孔213、第一控制室211和第二控制室150均设置在所述阀体210上，所述阀体210上还设置有第一出油孔214。

具体地，参考图2，所述阀体210可以由第一端面215、第二圆面216、第二端面217、第一圆面218、第三端面219依次围合形成，所述第一进油孔212联通第一圆面218与第一控制室211，所述第二进油孔213联通第一圆面218与第二控制室150，所述第一控制室211位于第三端面219，所述第二控制室150位于第三端面219、同时位于所述第一控制室211沿所述阀体210径向方向的外侧，所述第一端面215与第二圆面216所接触的低压燃料，所述第三端面219与第一圆面218接触高压燃料，所述第二端面217隔绝所述高压燃料与低压燃料的联通。

参考图1和图2，所述密封球260位于所述第一端面215，并在电磁阀110弹簧力作用下隔断第一出油孔214与低压侧的联通。所述密封球260在电磁阀110的作用下打开或关闭，连接或隔绝高压燃料与低压燃料的联通，促使所述第一控制室211、第二控制室150和第三控制室160中的燃料压强发生改变。由于液压力的作用，迫使活塞杆250向上或向下运动。

参考图3，本实施例中，所述的浮动阀220上具有第二出油孔221，所述第一出油孔214和所述第二出油孔221相连通后构成所述出油孔；所述的浮动阀220沿自身的轴向方向具备相对的上端面225及下端面222、同时有联通上端面225和下端面222的第二出油孔221；所述的第二出油孔221在靠近上端面225或下端面222的孔径小，另一端的孔径大；所述的浮动阀220的下端面222设置有供燃料流通的斜面223以及缺口224。

参考图1，本实施例中，所述的套筒240轴向方向上有一中孔，所述的活塞杆250置于所述的中孔中，并且所述活塞杆250位于所述套筒240的一侧中设置有用于固定所述复位弹簧230的凹坑251，所述活塞杆250在所述套筒240中受引导。所述的复位弹簧230位于所述活塞杆250的凹坑251中。所述复位弹簧230对所述浮动阀220施加持续的回复力。所述浮动阀220在所述复位弹簧230施加的回复力作用下保持在所述阀体210第三端面219、并切断第一控制室211、第二控制室150、第三控制室160的联通。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种高压燃料喷射阀，参考图5，包括电磁阀110、上述的可实现慢开快关功能的控制阀组件、壳体130、紧帽170、喷射阀体180、喷射阀针190，所述电磁阀110和所述控制阀组件从上至下安装在所述壳体130上，所述电磁阀110控制所述密封球260打开或关闭所述出油孔，所述壳体130通过紧帽170与喷射阀体180连接，所述喷射阀体180内安装所述喷射阀针190，所述活塞杆250与所述喷射阀针190抵接。所述高压燃料喷射阀壳体130通过喷射阀体180和喷射阀针190在壳体130内部形成高压腔140。

如图1所示，高压燃料喷射阀划分为高压区域和低压区域。高压腔140在其末端处由喷射阀体180限定。喷射阀针190可纵向移动地布置在高压区域高压腔140中。喷射阀体180深入到发动机燃烧室中，完成喷射功能。本例示意是喷射阀针190和活塞杆250通过连接套相联(或可以是一个整体结构)，活塞杆250在套筒240中导向并往复运动，在套筒240和活塞杆250卡槽处安装有套筒弹簧120，该套筒弹簧120的预紧力向上把套筒240压在阀体210第三端面218上，向下把把喷射阀针190压在喷射阀体180密封面座面上。

该高压燃料喷射阀的高压腔140充满来自于高压油泵(未图示)压缩过的处于高压下的燃料。这些高压燃料直接或通过共轨管蓄压后供给到高压燃料喷射阀高压腔140中。这个高压燃料存在于整个高压腔140中，处于高压腔140中的喷射阀针190受到向上的液压力，而活塞杆250上端位于第三控制室160内，第三控制室160内的高压燃料使活塞杆250连同喷射阀针190受到向下的液压力。当向上的力小于向下的力时，喷射阀针190压在喷射阀体180密封座面上，没有燃料喷射过程发生。当向上的力大于向下的力时，喷射阀针190向上运动，离开喷射阀体180密封座面，燃料喷射过程发生。

本实用新型一种控制阀组件能够通过浮动阀控制组件的功能实现对而活塞杆250上端位于第三控制室160内的高压燃料压强的调节，从而实现理想的慢开快关的喷射功能。

高压燃料喷射阀不工作时，电磁阀110没有接受到工作电流，电磁阀弹簧力使密封球260关闭阀体210上的第一出油孔214，所有高压腔和控制室燃料压强一致，都是此刻的系统设定燃料压强。浮动阀220受复位弹簧230弹簧力的作用，与阀体210的第三端面219接触，密封起到快速关闭作用的第二进油孔213。喷射阀针190受到向下的液压力大于向上的液压力，压在喷射阀体180密封座面上，没有燃料喷射过程发生。

高压燃料喷射阀工作时，电磁阀110接受到工作电流而产生电磁力，电磁力克服电磁阀弹簧力再加上作用在密封球260上的液压力，使密封球上升，第一出油孔214开启，第一控制室211燃料压强开始下降，位于浮动阀220上的第二出油孔221由于压差开始泄压，第三控制室160的燃料压强由于第二出油孔221泄压也下降，下降速度取决于第一控制室211和第三控制室160的燃料压强差。当第一控制室211燃料压强在第一出油孔和第一进油孔燃料压强达到平衡后，且第三控制室160燃料压强与第一控制室211相同，此时浮动阀220上的第二出油孔221不在有流体泄压。因为作用面积的不同，作用在浮动阀220上向上的液压力大于向下的液压力，所以这个过程浮动阀220处于顶部位置不动，浮动阀220与阀体210的第三端面219接触，使第二进油孔213一直处于关闭状态。由于浮动阀220上的第二出油孔221小孔节流作用，因此控制了第三控制室160燃料压强的下降速度，当燃料压强下降到一定时，系统高压腔140产生的向上的液压力大于第三控制室160产生向下的液压力时，活塞杆250和喷射阀针190一起向上运动，离开喷射阀体180密封座面，燃料喷射过程发生，但由于浮动阀220的作用，直接控制了活塞杆上升的时刻和速度，实现缓慢的喷射开始过程。

燃料喷射结束时，电磁阀110工作电流被切断，电磁力消失，密封球260在电磁阀弹簧力落座关闭第一出油孔214。第一进油孔212给第一控制室211充油，第一控制室211燃料压强增大，当：第一控制室211作用于浮动阀220向下力+第二控制室150作用于浮动阀220向下力＞第三控制室160作用于浮动阀220向上力+复位弹簧230的弹簧力，浮动阀220开始向下移动，此时第二进油孔213被打开，为第一控制室211和第三控制室160快速充油，第三控制室160燃料压强迅速上升，当燃料压强上升到一定时，第三控制室160产生向下的液压力大于系统高压腔140产生的向上的液压力时，活塞杆250和喷射阀针190一起向下运动，喷射阀针190关闭喷射阀体180密封座面，燃料喷射过程停止，但由于浮动阀220的作用，直接控制了喷射阀针190下行的时刻和速度，实现快关的喷射结束过程。

喷射结束后，第一控制室211和第三控制室160燃料压强达到系统燃料压强，浮动阀220受复位弹簧230的弹簧力作用上升，处于顶端位置，浮动阀220的上端面225与阀体210的第三端面219密封接触，关闭了第二进油孔213。带有浮动阀的控制组件恢复到喷射前的初始状态，等待进行下一次的喷射过程。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种控制阀组件，所述控制阀组件上具有第一进油孔、第二进油孔和出油孔，其特征在于，包括：阀体、浮动阀、复位弹簧、套筒、活塞杆、密封球，所述套筒抵接在所述阀体下部，所述活塞杆位于所述套筒的通孔中，所述阀体、活塞杆、套筒共同构成控制室，所述浮动阀位于控制室中，将所述控制室划分为第一控制室、第二控制室与第三控制室，所述复位弹簧的两端分别与所述浮动阀与所述活塞杆相抵接，所述第一控制室与所述第一进油孔相连通，所述第二控制室与所述第二进油孔相连通，所述第三控制室与所述出油孔相连通，所述密封球位于所述出油孔的出口处，用于打开或关闭所述出油孔。

2.根据权利要求1所述的一种控制阀组件，其特征在于：所述第一进油孔、第二进油孔、第一控制室和第二控制室均设置在所述阀体上，所述阀体上还设置有第一出油孔。

3.根据权利要求1所述的一种控制阀组件，其特征在于：所述阀体由第一端面、第二圆面、第二端面、第一圆面、第三端面依次围合形成，所述第一进油孔联通第一圆面与第一控制室，所述第二进油孔联通第一圆面与第二控制室，所述第一控制室位于第三端面，所述第二控制室位于第三端面、同时位于所述第一控制室沿所述阀体径向方向的外侧，所述第一端面与第二圆面接触低压燃料，所述第三端面与第一圆面接触高压燃料，所述第二端面隔绝所述高压燃料与低压燃料的联通。

4.根据权利要求2所述的一种控制阀组件，其特征在于：所述的浮动阀上具有第二出油孔，所述第一出油孔和所述第二出油孔相连通后构成所述出油孔。

5.根据权利要求4所述的一种控制阀组件，其特征在于：所述的浮动阀沿自身的轴向方向具备相对的上端面及下端面、同时有联通上端面和下端面的第二出油孔。

6.根据权利要求5所述的一种控制阀组件，其特征在于：所述的第二出油孔在靠近上端面或下端面的孔径小，另一端的孔径大。

7.根据权利要求6所述的一种控制阀组件，其特征在于：所述的浮动阀的下端面设置有供燃料流通的斜面以及缺口。

8.根据权利要求1所述的一种控制阀组件，其特征在于：所述活塞杆位于所述套筒的一侧中设置有用于固定所述复位弹簧的凹坑。

9.根据权利要求1所述的一种控制阀组件，其特征在于：所述第三控制室由所述活塞杆、套筒和浮动阀围合形成。

10.一种高压燃料喷射阀，其特征在于，包括电磁阀、权利要求1-9任一项所述的控制阀组件、壳体、紧帽、喷射阀体、喷射阀针，所述电磁阀和所述控制阀组件从上至下安装在所述壳体上，所述电磁阀控制所述密封球打开或关闭所述出油孔，所述壳体通过紧帽与喷射阀体连接，所述喷射阀体内安装所述喷射阀针，所述活塞杆与所述喷射阀针抵接。

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