一种用于高压共轨泵上的集成式出油阀紧座的制作方法

本实用新型涉及柴油机燃油系统领域，特别是一种用于高压共轨泵上的集成式出油阀紧座。

背景技术：

随着我国柴油机尾气排放日趋严格，高压共轨燃油系统已经成为市场主流的柴油机燃油系统解决方案。目前普遍应用的高压共轨系统采用压力传感器和电子压力调节阀来控制共轨系统轨压，参看(黄靖雄电控柴油机结构与原理【m】人民交通出版社2008)。目前普遍应用的有两种方案：方法一是共轨系统的电控单元ecu通过装在共轨管上的共轨压力传感器监控共轨管内的燃油压力，然后控制共轨泵上的进油计量阀开度，从而实时调节进入共轨泵柱塞腔中的燃油量，从而调节共轨管中的燃油压力；方法二是共轨泵的柱塞腔始终是最大的进油量，然后共轨系统的电控单元ecu通过装在共轨管上的共轨压力传感器监控共轨管内的燃油压力，然后控制共轨泵上的高压泄压阀开度泄走多余的高压燃油，从而调节共轨管中的燃油压力。这两种方法均要用到共轨压力传感器和一个电子压力调节阀，同时还需要在共轨管上加装一个机械安全阀，防止共轨管中的高压燃油压力调节系统失效时，共轨管压力急剧攀升超过系统允许压力造成危险。这两种共轨压力控制方案成本都很高，在一些低成本高压共轨系统应用场景中难以被客户接受。

我国大多数小马力柴油机尤其是传统的单杠和双缸柴油机价格很低，昂贵的共轨燃油系统占柴油机成本的一半以上。所以如何降低共轨系统成本，对推广高压共轨燃油系统很有意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种结构简单、成本低，通过机械结构来实现共轨压力的平衡用于高压共轨泵上的集成式出油阀紧座。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：

一种用于高压共轨泵上的集成式出油阀紧座，包括安装在柱塞套上端内的出油阀紧座本体、安装在出油阀紧座本体内的出油阀，柱塞套内由上至下开设有柱塞孔，柱塞孔内滑动装配有共轨泵柱塞，所述出油阀紧座本体内设有出油阀安装腔，出油阀安装腔内安装有出油阀，所述出油阀的进口与柱塞孔连通，出油阀紧座本体上端开设有出油孔，出油阀的出口与出油孔连通；还包括设置于出油阀上方的缓冲阀和设置于出油阀紧座本体侧壁内的机械式压力调节阀，所述缓冲阀包括缓冲阀芯、缓冲阀弹簧和缓冲阀弹簧垫片，出油阀安装腔上端设有孔径小于出油阀安装腔孔径的缓冲阀安装腔，缓冲阀芯滑动装配在缓冲阀安装腔内，缓冲阀芯开设有下节流孔，缓冲阀弹簧下端固定在缓冲阀芯上端，缓冲阀弹簧垫片固定在缓冲阀安装腔顶端，缓冲阀弹簧垫片中心开有上节流孔与出油孔相连，缓冲阀弹簧上端固定在缓冲阀弹簧垫片下端面；所述缓冲阀安装腔一侧壁开设有与机械式压力调节阀的进口连通的过油道孔，缓冲阀芯堵住过油道孔且仅当缓冲阀芯下端所受压力大于缓冲阀弹簧设定的预紧力时缓冲阀芯向缓冲阀安装腔上方运动从而使缓冲阀芯不堵住过油道孔，机械式压力调节阀的出口通过设置于出油阀紧座本体内的回油道连接到流回共轨泵的低压油路。

进一步，所述机械式压力调节阀为包括压力调节阀安装座、压力调节阀座、球、球阀座、调压弹簧以及调压弹簧垫片，所述压力调节阀安装座固定在出油阀紧座本体侧壁内，压力调节阀座固定在压力调节阀安装座前端且压力调节阀座前端面完全堵住过油道孔，压力调节阀座前端面开设有与过油道孔连通的压力调节阀座节流孔，压力调节阀安装座内设有球阀座安装腔，球阀座滑动装配在球阀座安装腔内，球阀座后端固定有调压弹簧，调压弹簧的后端固定在调压弹簧垫片上，所述调压弹簧垫片固定在球阀座安装腔的两侧壁上；所述球固定在球阀座前端，压力调节阀座后端面设有球密封锥面，球紧贴球密封锥面时会堵住压力调节阀座节流孔；压力调节阀座与球阀座之间设有压力调节阀低压腔，压力调节阀低压腔与回油道连通。

进一步，所述机械式压力调节阀包括压力调节阀安装座、压力调节阀座、锥形柱塞、柱塞阀座、调压弹簧以及调压弹簧垫片，所述压力调节阀安装座固定在出油阀紧座本体侧壁内，压力调节阀座固定在压力调节阀安装座前端且压力调节阀座前端面完全堵住过油道孔，压力调节阀座前端面开设有与过油道孔连通的锥形压力调节阀座节流孔，锥形压力调节阀座节流孔后端设有锥形柱塞孔，压力调节阀安装座内设有柱塞阀座安装腔，柱塞阀座装配在柱塞阀座安装腔内，柱塞阀座后端固定有调压弹簧，调压弹簧的后端固定在调压弹簧垫片上，所述调压弹簧垫片固定在柱塞阀座安装腔后端壁上；所述锥形柱塞固定在柱塞阀座前端，锥形柱塞与锥形柱塞孔相配合且锥形柱塞与锥形柱塞孔紧贴时会堵住锥形压力调节阀座节流孔；柱塞阀座与压力调节阀座之间设有压力调节阀低压腔，压力调节阀低压腔与回油道连通。

优选地，所述出油阀包括固定在出油阀安装腔底部的出油阀座、设置于出油阀安装腔内位于出油阀座上方的出油阀芯、固定在出油阀芯上端的出油阀弹簧、固定在出油阀安装腔顶端的出油阀弹簧垫片，出油阀弹簧上端固定在出油阀弹簧垫片下端，出油阀座下端开设有与柱塞孔连通的出油阀进口，出油阀座上端设有用于出油阀芯封堵住出油阀座的出油阀密封面，出油阀弹簧垫片上开设有出油阀出口，所述出油阀出口与缓冲阀安装腔连通。

优选地，所述缓冲阀芯为u型结构或者凸字型状，如此能够便于安装缓冲阀弹簧，同时又能便于缓冲阀芯两侧能够堵住过油道孔。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型设计的带机械式压力调节阀的出油阀紧座，是在共轨泵的出油阀紧座上设计有一个机械式压力调节阀，通过这个机械式压力调节阀采用机械开环控制的方式(设计匹配的弹簧预紧力、节流阀开启升程、节流孔流量系数以及缓冲阀参数来控制不同转速和喷油量条件下的共轨系统压力)来替代原来共轨系统中的采用压力传感器和电子压力调节阀来控制共轨系统轨压的闭环控制方式，这样既简化掉了共轨系统的电控单元ecu内部的轨压闭环控制模块(轨压信号识别、电子调节阀驱动和轨压控制pid模型)，也省掉了共轨系统中的轨压传感器、电子调节阀(进油计量阀和drv阀)以及共轨管上的机械安全阀，大大降低了高压共轨系统的成本，以满足小马力柴油机高压共轨系统的低成本应用要求。

2、本实用新型在出油阀上方还设计有一个缓冲阀，能够平衡柱塞压油过程中的压力波峰以及喷油器停止喷射时产生的压力回波，因此能够改善机械开环控制共轨压力的压力波动。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的另一种实施例的结构示意图。

图3为本实用新型的另一种缓冲阀芯实施例的结构示意图。

图中：1、出油阀紧座本体；1-1、出油阀安装腔；1-2、过油道孔；1-3出油孔；1-4、回油道；2、压力调节阀安装座；3、压力调节阀座；3-1、压力调节阀座节流孔；3-1’、锥形压力调节阀座节流孔；3-2、球密封锥面；3-2’、锥形柱塞孔；3-3、压力调节阀低压腔；4、球阀；4’、锥形柱塞；5、球阀座；5’、柱塞阀座；6、调压弹簧；7、调压弹簧垫片；8、出油阀；8-1、出油阀芯；8-2、出油阀座；8-3、出油阀弹簧；8-4、出油阀密封面；8-5、出油阀进口；8-6、出油阀弹簧垫片；8-7、出油阀出口；9、缓冲阀芯；9-1、下节流孔；9-2、上节流孔；10、缓冲阀弹簧；11、缓冲阀弹簧垫片；12、柱塞套；13、共轨泵柱塞；14、柱塞孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定实用新型。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种用于高压共轨泵上的集成式出油阀紧座，包括安装在柱塞套12上端内的出油阀紧座本体1、安装在出油阀紧座本体1内的出油阀8，柱塞套12内由上至下开设有柱塞孔14，柱塞孔14内滑动装配有共轨泵柱塞13，出油阀紧座本体1内设有出油阀安装腔1-1，出油阀紧座本体1上端开设有出油孔1-3，出油阀安装腔1-1内安装有出油阀8，该出油阀8为现有技术中已经存在的，可以直接在市面上购买，其主要包括固定在出油阀安装腔1-1底部的出油阀座8-2、设置于出油阀安装腔1-1内位于出油阀座8-2上方的出油阀芯8-1、固定在出油阀芯8-1上端的出油阀弹簧8-3、固定在出油阀安装腔1-1顶端的出油阀弹簧垫片8-6，出油阀弹簧8-3上端固定在出油阀弹簧垫片8-6下端，出油阀座8-2下端开设有与柱塞孔14连通的出油阀进口8-5，出油阀座8-2上端设有用于出油阀芯8-1封堵住出油阀座8-2的出油阀密封面8-4，出油阀弹簧垫片8-6上开设有出油阀出口8-7；还包括设置于出油阀8上方的缓冲阀和设置于出油阀紧座本体1侧壁内的机械式压力调节阀，所述缓冲阀包括缓冲阀芯9、缓冲阀弹簧10和缓冲阀弹簧垫片11，出油阀安装腔1-1上端设有孔径小于出油阀安装腔1-1孔径的缓冲阀安装腔，出油阀出口8-7与缓冲阀安装腔连通，缓冲阀芯9滑动装配在缓冲阀安装腔内，缓冲阀芯9开设有下节流孔9-1，缓冲阀芯9为u型结构，如此能够便于安装缓冲阀弹簧10，缓冲阀弹簧10下端固定在缓冲阀芯9上端的u型槽内，同时又能便于缓冲阀芯9两侧能够堵住过油道孔1-2；当然缓冲阀芯9也可以为凸字型状，如图3所示，缓冲阀弹簧10可以套在凸字上部；缓冲阀弹簧垫片11固定在缓冲阀安装腔顶端，缓冲阀弹簧垫片11上开设有与出油孔1-3连通的上节流孔9-2，缓冲阀弹簧10上端固定在缓冲阀弹簧垫片11下端面；所述缓冲阀安装腔一侧壁开设有与机械式压力调节阀的进口连通的过油道孔1-2，缓冲阀芯9堵住过油道孔且仅当缓冲阀芯9下端所受压力大于缓冲阀弹簧10设定的预紧力时缓冲阀芯9向缓冲阀安装腔上方运动从而使缓冲阀芯9不堵住过油道孔1-2，机械式压力调节阀为包括压力调节阀安装座2、压力调节阀座3、球4、球阀座5、调压弹簧6以及调压弹簧垫片7，所述压力调节阀安装座2固定在出油阀紧座本体1侧壁内，压力调节阀座3固定在压力调节阀安装座2前端且压力调节阀座3前端面完全堵住过油道孔1-2，压力调节阀座3前端面开设有与过油道孔1-2连通的压力调节阀座节流孔3-1，压力调节阀安装座2内设有球阀座安装腔，球阀座5装配在球阀座安装腔内，球阀座5后端固定有调压弹簧6，调压弹簧6的后端固定在调压弹簧垫片7上，所述调压弹簧垫片7固定在球阀座安装腔的两侧壁上；所述球4固定在球阀座5前端，压力调节阀座3后端面设有球密封锥面3-2，球4紧贴球密封锥面3-2时会堵住压力调节阀座节流孔3-1；压力调节阀座3与球阀座5之间设有压力调节阀低压腔3-3，压力调节阀低压腔3-3与设置于出油阀紧座本体1内的回油道1-4连通，回油道1-4连接到流回共轨泵的低压油路。

本实施例的具体工作原理如下，如图1所示：

当共轨泵柱塞13上行压缩产生的高压燃油后，高压燃油作用在出油阀芯8-1上的向上的液压力克服掉出油阀弹簧8-3的预紧力，向上顶开出油阀芯8-1，高压燃油进入到出油阀安装腔1-1中，然后流经缓冲阀芯9上的下节流孔9-1和上节流孔9-2，再通过出油阀紧座本体1上的出油孔1-3流向喷油器，给喷油器提供高压燃油。

在共轨泵柱塞13上行压油过程中，由于压油凸轮的迅速上升，被压缩的燃油会产生一个要压力波峰，压力急剧上升，这时设置在出油阀8上方的缓冲阀开始起作用。当共轨泵柱塞压缩燃油造成燃油压力急剧上升时，由于缓冲阀芯9上的下节流孔9-1有节流效果(缓冲阀芯9和出油阀紧座本体1之间为偶件配合，起到密封燃油的作用)，使得在下节流孔9-1的上方和下方会产生压力差(下节流孔9-1下部的燃油压力会大于节流孔9-1上部的燃油压力)。由于这个压力差，会产生一个向上的液压力将缓冲阀芯9向上顶起，打开过油道孔1-2，高压燃油通过压力调节阀泄出，降低燃油压力，具体过程如下：

当缓冲阀芯在出油阀安装腔1-1中的液压力作用下被顶起打开后，出油阀安装腔1-1中的高压燃油被分成两路，一路高压燃油通过出油阀紧座1上的出油孔1-3流向喷油器，另外一路高压燃油通过出油阀紧座1上的过油道孔1-2进入压力调节阀座3，高压燃油通过压力调节阀座节流孔3-1后产生一个液压力作用在球4上，当高压燃油压力升高，作用在球4上液压力跟着升高，当这个液压力大于调压弹簧6设定的预紧力时(该预紧力可以通过改变调压弹簧垫片7厚度的调整)，球4被顶开脱离球密封锥面3-2，高压燃油沿着球密封锥面3-2泄出到压力调节阀低压腔3-3，最后通过设置在出油阀紧座1上的回油道1-4流回共轨泵的低压油路。

当共轨泵柱塞13下行停止供油或者喷油器喷油过时，出油阀安装腔1-1中燃油压力会降低，作用在球4上液压力上的液压力也随之降低，但这个液压力小于调压弹簧6设定的预紧力时，球4会在调压弹簧6的作用下重新落在球密封锥面3-2上，关闭压力调节阀的泄油回路，停止泄油。

当喷油器停止喷射时，高速流动的高压燃油会由于惯性作用继续向前流动，而此时喷油器的油嘴已经关闭，继续向前流动的高压燃油会被挤压在喷油器内部，产生生的压力回波反向沿着高压油管向泵端传递。压力波通过出油阀紧座本体1上的出油孔1-3到达缓冲阀芯9的上部，缓冲阀芯9在压力波的推动下朝下运动，此时压力波被平衡掉消失，从而可以通过缓冲阀消除喷油器停止喷射时产生的压力波。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，如图2所示，本实施例的机械式压力调节阀包括压力调节阀安装座2、压力调节阀座3、锥形柱塞4’、柱塞阀座5’、调压弹簧6以及调压弹簧垫片7，所述压力调节阀安装座2固定在出油阀紧座本体1侧壁内，压力调节阀座3固定在压力调节阀安装座2前端且压力调节阀座3前端面完全堵住过油道孔1-2，压力调节阀座3前端面开设有与过油道孔1-2连通的锥形压力调节阀座节流孔3-1’，锥形压力调节阀座节流孔3-1’后端设有锥形柱塞孔3-2’，压力调节阀安装座2内设有柱塞阀座安装腔，柱塞阀座5’装配在柱塞阀座安装腔内，柱塞阀座5’后端固定有调压弹簧6，调压弹簧6的后端固定在调压弹簧垫片7上，所述调压弹簧垫片7固定在柱塞阀座安装腔后端壁上；所述锥形柱塞4’固定在柱塞阀座5’前端，锥形柱塞4’与锥形柱塞孔3-2’相配合且锥形柱塞4’与锥形柱塞孔3-2’紧贴时会堵住锥形压力调节阀座节流孔3-1’；柱塞阀座5’与压力调节阀座3之间设有压力调节阀低压腔3-3，压力调节阀低压腔3-3与设置于出油阀紧座本体1内的回油道1-4连通，回油道1-4连接到流回共轨泵的低压油路。

本实施例的具体工作原理如下，如图2所示：

当共轨泵柱塞13上行压缩产生的高压燃油后，高压燃油作用在出油阀芯8-1上的向上的液压力克服掉出油阀弹簧8-3的预紧力，向上顶开出油阀芯8-1，高压燃油进入到出油阀安装腔1-1中，然后流经缓冲阀芯9上的下节流孔9-1，再通过出油阀紧座本体1上的出油孔1-3流向喷油器，给喷油器提供高压燃油。

在共轨泵柱塞13上行压油过程中，由于压油凸轮的迅速上升，被压缩的燃油会产生一个要压力波峰，压力急剧上升，这时设置在出油阀上方的缓冲阀开始起作用。当共轨泵柱塞13压缩燃油造成燃油压力急剧上升时，由于缓冲阀芯9上的下节流孔9-1有节流效果(缓冲阀芯9和出油阀紧座本体1之间为偶件配合，起到密封燃油的作用)，使得在下节流孔9-1的上方和下方会产生压力差(下节流孔9-1下部的燃油压力会大于下节流孔9-1上部的燃油压力)。由于这个压力差，会产生一个向上的液压力将缓冲阀芯9向上顶起，打开过油道孔1-2，高压燃油通过压力调节阀泄出，降低燃油压力，具体过程如下：

当缓冲阀芯9在出油阀安装腔1-1中的液压力作用下被顶起打开后，出油阀安装腔1-1中的高压燃油被分成两路，一路高压燃油通过出油阀紧座1上的出油孔1-3流向喷油器，另外一路高压燃油通过出油阀紧座1上的过油道孔1-2进入压力调节阀座3，高压燃油通过锥形压力调节阀座节流孔3-1’后产生一个液压力作用在锥形柱塞4’上，当高压燃油压力升高，作用在锥形柱塞4’上液压力跟着升高，当这个液压力大于调压弹簧6设定的预紧力时(该预紧力可以通过改变调压弹簧垫片7厚度的调整)，锥形柱塞4’被顶开脱离锥形柱塞孔3-2’，高压燃油沿着锥形柱塞孔3-2’泄出到压力调节阀低压腔3-3，最后通过设置在出油阀紧座1上的回油道1-4流回共轨泵的低压油路。

当共轨泵柱塞13下行停止供油或者喷油器喷油过时，出油阀安装腔1-1中燃油压力会降低，作用在锥形柱塞4’上液压力上的液压力也随之降低，但这个液压力小于调压弹簧6设定的预紧力时，锥形柱塞4’会在调压弹簧6的作用下重新落在锥形柱塞孔3-2’内壁，关闭压力调节阀的泄油回路，停止泄油。

当喷油器停止喷射时，高速流动的高压燃油会由于惯性作用继续向前流动，而此时喷油器的油嘴已经关闭，继续向前流动的高压燃油会被挤压在喷油器内部，产生生的压力回波反向沿着高压油管向泵端传递。压力波通过出油阀紧座本体1上的出油孔1-3到达缓冲阀芯9的上部，缓冲阀芯9在压力波的推动下朝下运动，此时压力波被平衡掉消失，从而可以通过缓冲阀消除喷油器停止喷射时产生的压力波。

综述，本实用新型设计的带机械式压力调节阀的出油阀紧座，是在共轨泵的出油阀紧座上设计有一个机械式压力调节阀，通过这个机械式压力调节阀采用机械开环控制的方式(设计匹配的弹簧预紧力、节流阀开启升程、节流孔流量系数以及缓冲阀参数来控制不同转速和喷油量条件下的共轨系统压力)来替代原来共轨系统中的采用压力传感器和电子压力调节阀来控制共轨系统轨压的闭环控制方式，这样既简化掉了共轨系统的电控单元ecu内部的轨压闭环控制模块(轨压信号识别、电子调节阀驱动和轨压控制pid模型)，也省掉了共轨系统中的轨压传感器、电子调节阀(进油计量阀和drv阀)以及共轨管上的机械安全阀，大大降低了高压共轨系统的成本，以满足小马力柴油机高压共轨系统的低成本应用要求。

本实用新型在出油阀上方还设计有一个缓冲阀，能够平衡柱塞压油过程中的压力波峰以及喷油器停止喷射时产生的压力回波，因此能够改善机械开环控制共轨压力的压力波动。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。