本发明涉及一种高压共轨系统，尤其是一种可变喷油速率的高压共轨系统，通过两位三通切换阀实现第一高压和第二高压喷射的切换。
背景技术：
目前柴油机对燃油系统的油耗和排放要求越来越高，如何利用可变喷油速率技术来提高柴油机的热效率具有重要意义。
目前可变喷油速率中双油路技术中主要通过电磁高低压切换阀或者高压开关与节流稳压装置共同实现高低轨压切换。现有双油路技术方案主要通过喷油器低压喷射时开启高压部分管路来增大喷油器的喷射速率，进而实现可变喷油速率喷油速率，其高低轨压之间需要高的响应速度和稳定可控的高低压切换。主要存在以下缺陷：（1）目前双油路技术中高压部分能够通过节流对低压部分产生干扰，影响低压部分的压力控制；（2）目前两位三通切换阀所需电磁力与密封问题大，限制了高压部分的可控范围。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高压共轨系统，通过两位三通切换阀的阀芯液力平衡实现电磁铁对更高压力的控制，能够减小高压部分对低压部分的干扰，有益于喷油器进油腔压力和喷油量稳定。
按照本发明提供的技术方案，所述高压共轨系统，其特征是：包括喷油器、两位三通切换阀、燃油蓄压装置、高压油泵和油箱，燃油蓄压装置内部设置第一高压容腔和第二高压容腔，高压油泵的进口端连接油箱，高压油泵的第一出口端连接第一高压容腔的进口端，高压油泵的第二出口端连接第二高压容腔的进口端，两位三通切换阀装配在燃油蓄压装置内部，第一高压容腔的出口端连接两位三通切换阀的第一高压入口，第二高压容腔的出口端连接两位三通切换阀的第二高压入口，两位三通切换阀的出油口连接喷油器的进口端，喷油器的回油出口端连接油箱，两位三通切换阀的回油出口连接油箱；
所述两位三通切换阀包括节流孔板、滑动套、阀芯、回位弹簧、调整垫片、阀体和高压油座，阀芯设置于阀体的内部；其特征是：所述阀体的左端设置节流孔板，阀体的右端固定安装高压进油阀座，在高压进油阀座上开有第一高压入口，第一高压入口与阀体的内腔连通；所述阀芯的左端与靠近节流孔板一侧的阀体的内表面耦合密封，阀芯的右端具有能够密封第一高压入口的右密封锥段，阀芯的中部具有能够与阀体中部内表面密封配合的左密封锥段，在阀芯上设有回位弹簧和调整垫片，回位弹簧的左端顶住阀体，回位弹簧的右端顶住阀芯；在所述阀体上开有第二高压入口、出油口和回油出口，第二高压入口和出油口位于阀体中部密封面的左右两侧；所述回油出口与节流孔板左侧出油孔连通，节流孔板右侧和滑动套的左端之间存在平衡控制腔，该平衡控制腔通过节流孔板上的进油孔和阀体内的油道与第一高压入口连通；在所述节流孔板的左侧安装用于打开和关断节流孔板左侧出油孔的球阀和驱动球阀移动的驱动件。
进一步的，所述驱动件包括设置于阀体左侧的电磁阀和球阀，球阀包括球阀座和密封球，所述球座和密封球能够左右移动。
进一步的，所述两位三通切换阀与所述燃油蓄压装置通过螺纹进行连接，第一高压容腔出口与两位三通切换阀的第一高压入口形成第一高压密封，所述第二高压容腔出口与两位三通切换阀的第二高压入口形成第二高压密封。
进一步的，所述阀芯从左至右依次为尾杆段、带扁位圆柱导向段、左密封锥段、弹簧安装段、过渡段和右密封锥段。
进一步的，所述阀芯的尾杆段端部设置滑动套，滑动套与靠近节流孔板一侧的阀体的内表面耦合密封。
进一步的，所述阀芯的带扁位圆柱导向段与阀体中部的圆柱面耦合导向。
进一步的，所述阀芯的左密封锥段与阀体中间部分的圆锥面采用锥面或圆弧锥面密封，阀芯的右密封锥段与高压进油阀座的第一第一高压入口之间采用锥面或圆弧锥面密封。
进一步的，在所述节流孔板和阀体之间以及阀体和高压进油阀座之间均安装有定位销，保证中心线重合。
进一步的，所述高压油泵的进口端通过第三低压油管连接油箱，高压油泵的出口端通过第一高压油路连接第一高压容腔的进口端，高压油泵的第二出口端通过第二高压油路连接第二高压容腔的进口端；两位三通切换阀的出油口通过喷油器进油管连接喷油器的进口端，喷油器的出口端通过第一低压油管连接油箱，两位三通切换阀的回油出口通过第二低压油管连接油箱。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）本发明的电控部分采用球阀控制形式，只需要较小的力即可快速打开和关闭阀芯左端液压力，能够较大压差下快速响应，且提高了零部件高压下的可靠性。
（2）本发明的阀芯设计为一段扁位导向加两段密封锥面结构，这样就不但可以降低质量，并且通过其左右移动分别与阀体和高压进油阀座之间构成锥阀密封形式，如果采用弧锥面密封结构，有利于保证密封更加安全有效。
（3）本发明的阀芯尾端采用滑动套耦合，提高了平衡腔的密封精度，进而增大了压力调控范围，同时降低了阀体阀芯的配合要求、阀芯加工难度和成本，有助于防止阀芯出现卡滞现象。
附图说明
图1为本发明所述高压共轨系统示意图。
图2为本发明所述耐高压两位三通电磁切换阀的结构示意图。
图3为本发明所述耐高压两位三通电磁切换阀阀芯的结构示意图。
附图标记说明：100-喷油器、200-两位三通切换阀、300-燃油蓄压装置、301-一高压容腔、302-第二高压容腔、400-高压油泵、501-第二高压油路、502-第一高压油路、503-第三低压油管、504-第二低压油管、505-第一低压油管、600-油箱、1-电磁阀、2-球座、3-密封球、4-节流孔板、5-滑动套、6-阀芯、7-复位弹簧、8-调整垫片、9-切换阀体、10-高压油座、11-紧帽、12-高压进油阀座、13-紧帽、14-平衡控制腔、61-尾杆段、62-带扁位圆柱导向段、63-左密封锥段、64-弹簧安装段、65-过渡段、66-右密封锥段。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
本发明所述高压共轨系统通过一个耐高压的两位三通切换阀实现双油路技术中所需的快速稳定高低压切换；该两位三通切换阀采用阀芯两侧液力平衡设计，并与燃油蓄压装置通过螺纹连接装配，能够在更高压力下保证阀座密封，同时对阀芯密封面结构优化以减少泄漏；它通过减小发生的电控位移量来减小高压部分与低压部分之间的影响，从而提高喷油器进油腔的轨压稳定性。
如图1所示，本发明所述高压共轨系统包括喷油器100、两位三通切换阀200、燃油蓄压装置300和高压油泵400，燃油蓄压装置300内部设置第一高压容腔301和第二高压容腔302，高压油泵400的进口端连接油箱600，高压油泵400的出口端连接第一高压容腔301的进口端，高压油泵400的出口端连接第二高压容腔302的进口端，两位三通切换阀200装配在燃油蓄压装置300内部，第一高压容腔301的出口端连接两位三通切换阀200的第一第一高压入口a，第二高压容腔302的出口端连接两位三通切换阀200的第二第一高压入口b，两位三通切换阀200的出油口c连接喷油器100的进口端，喷油器100的出口端连接油箱600，两位三通切换阀200的回油出口d连接油箱600。
如图2所示，所述两位三通切换阀200包括电磁阀1、阀体9和阀芯6，阀芯6设置于阀体9的内部，电磁阀1设置于阀体9的左端，阀体9和电磁阀1之间设置节流孔板4，阀体9的右端通过紧帽11和定位销固定安装高压进油阀座10，在节流孔板4和阀体9之间以及阀体9和高压进油阀座10之间均安装有定位销，节流孔板4和电磁阀1通过螺纹和定位销一起固定在阀体9上；在所述高压进油阀座10上开有第一高压入口a，第一高压入口a可与阀体9的内腔连通，阀体9上开有第二高压入口b、出油口c和回油出口d；所述节流孔板4上的进油孔和第一高压入口a通过阀体9内的油道连通，在节流孔板4右侧和滑动套5之间存在平衡控制腔12，该平衡控制腔12通过节流孔板4上的进油孔和阀体9内的油道与第一高压入口a连通，节流孔板4上的左侧出油孔和阀体9上的回油出口d连通，在节流孔板4和电磁阀1之间设置球座2和密封球3相连组成的球阀，所述球座2和密封球2能够左右移动，从而切断节流孔板4的出油孔和阀体9上回油出口d之间的连通；
如图3所示，所述阀芯6从左至右依次为尾杆段61、带扁位圆柱导向段62、左密封锥段63、弹簧安装段64、过渡段65和右密封锥段66；所述阀芯6的尾杆段61端部设置滑动套5，滑动套5与靠近节流孔板4一侧的阀体9的内表面耦合密封，阀芯6的带扁位圆柱导向段62与阀体9中部的圆柱面耦合导向，阀芯6的左密封锥段63与阀体9中间部分的圆锥面采用锥面或圆弧锥面密封，阀芯6的右密封锥段66与高压进油阀座10的第一高压入口a之间采用锥面或圆弧锥面密封；所述第二高压入口b和出油口c分别设置于阀体9中间部分密封面的左右两侧，从而当阀芯6上的左密封锥段63和阀体9中间部分的圆锥面密封时能够阻断第二高压入口b和出油口c的连通；在所述阀芯6的弹簧安装段64上设置回位弹簧7和调整垫片8，回位弹簧7的左端顶住阀体9，回位弹簧7的右端顶住阀芯6。
上述两位三通切换阀的工作原理为，所述耐高压两位三通电磁切换阀的左侧需要与电磁阀1、球座2和密封球3能够左右移动，电磁铁未通电时，球座2和密封球3处于落座状态，能够密封切断节流孔板4的出油孔与阀体9的回油出口d之间的连通，阀芯6在平衡控制腔12的压力和回位弹簧7的作用下移动到最右端与高压进油阀座10密封，切断高压油从第一高压入口a进入阀体9内腔的通道，此时低压油则从阀体9上的第二高压入口b进入，经过阀芯6的带扁位圆柱导向段62从出油口c流出；电磁铁通电后产生的吸力能够保证球座2左移，密封球3打开节流孔板4的出油通道，平衡控制腔12内高压油经过节流孔板4出油孔从回油出口d持续流出，由于节流孔板4的进油孔流量小于出油孔流量，平衡控制腔12内压力快速下降，阀芯6在两端压力差产生的作用力下迅速左移，打开了第一高压入口a和阀体9内腔的通道，随之阀芯6中段的左密封锥段63与阀体9上的锥面接触密封，关闭了第二高压入口b与出油口c的连通，从而实现低压向高压的迅速切换。
如图1所示，本发明所述高压共轨系统的工作原理是：常开状态下第二高压容腔302与喷油器100保持连通，而第一高压容腔不与喷油器连通，则高压共轨系统能够为发动机提供第二高压燃油；当两位三通切换阀通电动作后，能够迅速打开第一高压容腔301与喷油器100的通路，同时关闭第二高压容腔302与喷油器100的通路，则喷油器供油从第二高压状态向第一高压状态切换；如图1所示，当两位三通切换阀断电后，则能迅速回到第二高压连通、第一高压切断状态。本发明所述高压共轨系统能够保证共轨系统喷油器进油压力在以上三种状态之间的压力下迅速切换，从而实现喷油器的压力调节式可变喷油速率喷射。
本发明能够克服现有技术中存在的第一高压燃油输入滞后，控制难度大、第一高压、第二高压切换时油管中压力波动大，第一高压和第二高压可控的范围有限、磨损替换率高等问题。本发明所述的高压共轨系统采用耐高压两位三通电磁切换阀，通过两位三通切换阀的阀芯液力平衡实现电磁铁对更高压力的控制，能够减小第一高压部分对第二高压部分的干扰，有益于喷油器进油腔压力和喷油量稳定。