消除阀杆轴向力的控制阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开的一种消除阀杆轴向力的控制阀，旨在提供一种动态响应快，阀杆的运动不受液体压力影响，能够减少流量误差的控制阀结构。本发明通过下述技术方案予以实现：所述控制阀具有同心装配在本体(1)中心容腔腔体内的阀座(2)及其阀杆(3)，以及与阀杆同心装配的阻尼弹簧(6)，阀杆制有采用中空结构的盲孔，以减轻其质量，阀杆上制有落入阀座上端部锥形开口的锥角为B的截锥体，且所述阀座开口锥角A锥形开口的角度大于阀杆截锥体锥角B的角度，两者接触面间的密封线直径与阀杆的圆柱面的直径相等，阀杆锥体下端的缩颈(302)与阀座上端部锥形开口之间设有对阀杆两端液体压力互相抵消的空槽，其中，一侧空槽连通阀座向下倾斜直通本体下部的进油孔。
【专利说明】
消除阀杆轴向力的控制阀
技术领域
[0001]本发明公开的一种用于高压燃油喷射装置的控制阀，尤其是能够消除阀杆轴向力的控制阀。【背景技术】
[0002]高压燃油喷射装置中，燃油喷射量的多少靠控制阀来实现控制。在现有技术高压燃油喷射装置中，所使用的控制阀在燃油压力的作用下在阀杆上会产生轴向力，其结果不仅增加控制功耗，而且还会导致阀杆的振颤，影响喷射量和喷射时间的精度。如图2所示的现有技术的控制阀，包括了阀座2、垫片4、导向套12、紧固螺套5依次同心装配在具有外圆形的本体1的中心容腔内，通过紧固螺套5将上述零件压紧在本体1的中心容腔内平面上。阀座 2中心位置制有一个阀座通油孔201，在阀座通油孔201上部同心制有一个圆锥孔与所述阀座通油孔201相连。密封球10安装在圆锥孔的上部起密封作用，密封球座11同心安装在密封球10上面，阀杆3同心安装在密封球座11上面，阀杆3是一个阶梯旋转体，当阀杆向上运动时其下端圆盘的上部受到导向套12上的止挡凸台122的限位作用。开口垫片8同心安装在阀杆 3上部的卡槽内，衔铁7同心安装在阀杆3上，其上端面与开口垫片8的下端面接触。阻尼弹簧 6支撑在导向套12与衔铁7之间，阀杆弹簧9作用在阀杆3顶部台阶上。导向套12圆周对称分布数个通油孔121，该通油孔可以使通过球阀流出的燃油通过该孔流到低压区。阻尼弹簧力 F11、阀杆弹簧力F12、电磁力Fm分别作用在衔铁7上。
[0003]现有技术的控制阀工作时，衔铁7受4个力的作用，一个是衔铁7在磁场的作用下产生向上的电磁力Fm，一个是阻尼弹簧向上作用的力Ftl，一个是阀杆弹簧力向下作用的Ft2， 一个是燃油对密封球的向上作用的液压力F1。当Fm+Ftl+Fl大于Ft2时，密封球10向上运动， 使密封球10离开阀座2的中心孔上的圆锥面，形成一个可使燃油流通的通道，高压燃油通过本体通油孔101、阀座通油孔201、密封球10与阀座2的圆锥面之间的间隙、导向套的通油孔 121流向低压区。当断电后，磁场消失，作用在衔铁7上电磁力Fm也跟着消失，由于阀杆弹簧力Ft2大于阻尼弹簧力Ftl+Fl，在阀杆弹簧力Ft2的作用下使密封球10向下运动，直至关闭为止，来自本体通油孔101的高压燃油被切断。上述现有技术的不足在于，在密封球10关闭期间，所述密封球10始终受到高压液体的作用力F1的作用，需要阀杆弹簧有很大的弹簧力才能压住密封球10使其坐落在阀座2的圆锥面上，由此必须使弹簧力Ft2增大，弹簧力Ft2是一个关闭力，弹簧力Ft2增大后要想开启就必须要求衔铁7上电磁力Fm也要跟着增大，由此使驱动功耗大大的增加。同时，现有技术还有个更为突出的问题是，密封球10开启前由于受到高压液体压力的作用，打开控制阀，需要的磁场力相对较小，一旦开启后高压液体对密封球10的作用力立刻突然减小很多，若要控制阀持续开启，则必需能使电磁力也要能够突然增加，但是电磁场的磁通密度的增加速度赶不上这个需要，因此电磁力的增加也就达不到这个要求，导致密封球10再次关闭，关闭后密封球10所受的液压力又恢复到最大，于是控制阀有重新开启，这样反复几次造成了密封球10的振颤，直至电磁力增加到有能力克服液体压力的变动，才能持续开启。同样在控制阀的关闭过程中也会出现上述情况，这个过程对于流出控制阀的流量的准确性造成了影响。现有技术的不足还在于，所述控制阀的运动件包括阀杆、导向套、密封球座、密封球共4个零件，由于零件多、而且导向套螺纹与中孔的形位公差控制难度大等因素导致制造成本较高。现有技术的不足还在于，所采用的实心结构的阀杆3，增加了运动质量，影响控制阀的动态响应。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术存在的阀杆受轴向力干扰、运动零件多、成本较高和实心结构的阀杆，运动质量大、动态响应慢的不足之处，提供一种动态响应快，阀杆的运动不受液体压力影响，能够减少流量误差的控制阀结构。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种消除阀杆轴向力的控制阀，具有与外圆柱面同心容腔腔体的本体1，同心装配在本体1中心容腔腔体内的阀座2,紧固阀座 2所用的垫片4和紧固螺套5,同心嵌入阀座2中心腔体的阀杆3,以及与阀杆3同心装配的阻尼弹簧6，衔铁7，垫片8和阀杆弹簧9，其特征在于:阀杆3制有采用具有减轻质量的中空结构的盲孔，阀杆3上制有落入阀座上端部锥形开口的锥角为B的截锥体，且所述阀座2开口锥角 A锥形开口的角度大于阀杆截锥体锥角B的角度，两者接触面间的密封线直径与阀杆3的圆柱面的直径相等，阀杆3锥体下端的缩颈302与阀座2上端部锥形开口之间设有对阀杆3两端液体压力互相抵消的空槽，其中，一侧空槽连通阀座2向下倾斜直通本体1下部的本体通油孔 101〇
[0006]本发明相比于现有技术具有如下有益效果:消除阀杆3的轴向力实现喷射量的精准控制。阀座开口锥角A大于阀杆3上方截锥体的锥角B，使阀座2的锥形开口与阀杆3的截锥体接触所形成的密封线的直径与阀杆3的圆柱面的直径相等，使得阀杆3锥体下端的缩颈302与阀座2上端部锥形开口之间存有的高压油对阀杆3锥体下端的缩颈302两侧的作用力相等，从而保证高压油对阀杆不会产生轴向力，可以避免阀杆开关过程中发生震颤，从而对燃油喷射量可以实现更精准的控制。
[0007]减少阀杆3与阀座2之间的摩擦力和液压夹紧力。阀杆3下部的圆柱面上设有的两道环形凹槽301使得可能产生的液压夹紧力减少75%左右，对防治阀杆3与阀座2抱死和减少两个零件之间的摩擦力极为有利。阀座2的中心孔直径为上大下小的具有〇.〇〇〇5到0.001 微量差别，可以减少液压夹紧力，使阀杆运动流畅。
[0008]动态响应快。本发明采用中空结构的阀杆3，质量很轻，有利于阀杆3的快速关闭， 因此可以缩短阀杆3的动态响应时间。
[0009]减少驱动控制阀的功耗。控制阀工作时，由于液体作用在阀杆3的缩颈302的两侧的直径相等，在阀杆3的两侧所受的液压力也相等，因此阀杆不存在现有技术对阀杆的液压力作用，衔铁7只受3个力的作用，一个是衔铁7在磁场的作用下产生向上的电磁力Fm，一个是阻尼弹簧向上作用的力Ftl，一个是阀杆弹簧力向下作用的Ft2。因为阀杆不受轴向力F1 的作用，不需要增加阀杆弹簧的弹簧力，因此也不需要提高电磁力，从而减小了驱动控制阀的电磁铁的功耗，提高了电磁铁工作的可靠性。
[0010]零件少成本低。现有技术控制阀由阀杆3推动密封球座11，然后再推动密封球10实现密封功能，为了保证所述阀杆3的对中性还需要有一个导向套，本发明采用阀杆结构阀杆与阀座直接密封，不需密封球和密封球座，而且阀杆的下端圆柱面与阀座孔相配合，无需再增加导向套结构，因此避免了导向套螺纹与中孔的形位公差控制难度因素，同时也减少了零件数量，从而降低了制造成本。
[0011] 控制阀工作时，当Fm+Ftl大于Ft2，阀杆3向上运动，使阀杆3的圆锥面离开阀座2的中心孔与圆锥面的相贯线，形成一个可使燃油流通的通道，高压燃油通过本体通油孔101、 阀座通油孔201、阀杆3的缩颈302阀杆3的圆锥面与阀座2中心孔与圆锥面的相贯线之间的间隙、紧固螺套通油孔501流向低压区。当磁场消失，作用在衔铁7上电磁力Fm也跟着消失， 由于阀杆弹簧力Ft2大于阻尼弹簧力Ftl，在阀杆弹簧力Ft2的作用下使阀杆3向下运动，直至关闭为止，来自本体通油孔101的高压燃油被切断。在控制阀的开启和关闭过程中不再受液压力的干扰，对于精准控制通过控制阀的流量十分有利。在阀杆3运动过程中，所述阀杆下部的圆柱面上设有两道阀杆均压槽301使得可能产生的液压夹紧力减少75%左右，对防治阀杆3与阀座2抱死和减少两个零件之间的摩擦力起到决定性作用。【附图说明】[〇〇12]图1是本发明消除阀杆轴向力的控制阀的构造示意图。
[0013]图2是现有技术高压燃油喷射装置的控制阀的构造示意图。
[0014]图中:1本体，2阀座，3阀杆，4垫片，5紧固螺套，6阻尼弹簧，7衔铁，8开口垫片，9阀杆弹簧，10密封球，11密封球座，12导向套，Ft 1阻尼弹簧力，Ft2阀杆弹簧力，Fm电磁力，F1液压力，101本体通油孔，201阀座通油孔，301阀杆均压槽，302阀杆缩颈，501紧固螺套通油孔， 502紧固螺套上的止挡凸台，121导向套上的通油孔，122导向套上的止挡凸台。【具体实施方式】:参阅图1、图2。在以下描述的实施例中，一种消除阀杆轴向力的控制阀，具有与外圆柱面同心容腔腔体的本体1，同心装配在本体1中心容腔腔体内的阀座2,紧固阀座2所用的垫片4和紧固螺套5,同心嵌入阀座2中心腔体的阀杆3,以及与阀杆3同心装配的阻尼弹簧6,衔铁7，垫片8和阀杆弹簧9，其中，具有与外圆同心容腔腔体的本体1，在本体1的下面设有进油孔101，可以通入高压燃油；阀杆3上制有落入阀座上端部锥形开口的锥角为B的截锥体，且所述阀座2开口锥角A锥形开口的角度大于阀杆截锥体锥角B的角度，同心装配在本体1中心容腔腔体内的阀座2,阀座2被紧固螺套5通过垫片4压紧在本体1的内腔平面上，阀座2的中心孔与外圆同心，阀座2的中心孔的上端制有阀座开口锥角A的锥形阀口，阀座2的中心孔的侧边设有从底面直通到中心孔上部的进油孔201。具有中空、同心缩颈302、阀杆截锥体锥角 B和圆锥台阶的阀杆3同心装在阀座2的中心孔内，并且阀杆3的截锥体锥角B小于阀座2的阀座开口锥角A，以确保阀座2与阀杆3的接触线直径等于阀座2中心孔的直径，两者所形成接触线即为控制阀密封线，阀杆3下端直径上制有均压槽301。在紧固螺套5圆周均匀分布至少 2个紧固螺套通油孔501，可以使控制阀开启时从阀口流出的燃油能够经由紧固螺套通油孔 501流到低压区。衔铁7同心安装在阀杆3的中上部位置，所述衔铁7的上端面与开口垫片8的下端面接触，所述衔铁7的下面由同心安装在紧固螺套5内腔的阻尼弹簧6支撑。所述开口垫片8同心安装在阀杆3的上部环形槽内，其上端面与阀杆3的环形槽上平面接触。阀杆弹簧9 同心安装在阀杆3顶部的肩胛上，所述阀杆弹簧9的上端被固定，下端紧压阀杆3,使阀杆3的圆锥面和阀座2的中心孔与圆锥面的相贯线接触。在本体1的下面设有本体通油孔101。阀座2被本体1端口内螺纹旋入的紧固螺套5，通过紧固螺套5下端面的垫片4固定在本体1中心容腔腔体内。在紧固螺套5的底部直径两侧设有与低压油路相通的紧固螺套通油孔501。阀杆3 制有采用中空结构的减轻盲孔，阀座2的中心孔直径为上大下小的具有0.0005到0.001微量差别，中心孔的一侧边设有从底面直通到中心孔上部的阀座通油孔201，阀座通油孔201与本体1的本体通油孔101相通。阀杆3锥体下端的缩颈302与阀座2上端部锥形开口之间设有对阀杆3两端液体压力互相抵消的空槽，其中，一侧空槽连通阀座2向下倾斜直通本体1下部的本体通油孔101。紧固螺套5下端同心腔体的内平面形成一个止挡凸台502,紧固螺套5的止挡凸台502与阀杆3的截锥体的上端平面留有间隙，用以保证阀杆3向上运动的所需要的行程，在阀杆3的截锥体的上端平面之上为一圆柱体，在该圆柱体中上部有一个缩颈的环槽，一个开口垫片8同心卡在该环槽的上平面上，衔铁7装配在垫片8的下方，衔铁7的上平面与开口垫片8的下平面接触，并起限位作用。衔铁7下端筒体装配有一个阻尼弹簧6,阻尼弹簧6的上端与衔铁接触，下端支撑在紧固螺套5上部的同心腔体内平面上。一个阀杆弹簧9同心压在阀杆3的上端缩颈的肩部平面上。阀杆3缩颈下部圆柱面与阀座2的中心孔采用极小间隙的滑动配合，阀杆3缩颈下部圆柱面，阀杆3缩颈下部圆柱面滑动配合在阀座2的中心孔内导向阀杆3上下方向的运动，其中，阀座2中心腔体上端口制有与其中心腔体同心的角度为阀座开口锥角A的锥形开口。阀杆3是一个具有同心中空多级直径的柱状体，柱状体上制有定位弹簧座的圆柱台，圆柱台下方圆锥过渡连接阀杆缩颈302,在阀杆缩颈302下方的圆柱体的外圆上制有至少两道阀杆均压槽301。阀座2锥形开口的阀座开口锥角A的锥角角度大于阀杆3缩颈上方截锥体的锥角B角度，当阀杆3下降时，阀杆3的截锥体与阀座2的阀座开口锥角A的锥形开口相接触，使阀杆3向下的运动被挡住，由于阀座2的开口锥角A的大于阀杆3的截锥体锥角B的角度，使得阀座2与阀杆3的接触线的直径与阀杆3的圆柱面的直径相等。
【主权项】
1.一种消除阀杆轴向力的控制阀，具有与外圆柱面同心容腔腔体的本体(1)，同心装配 在本体(1)中心容腔腔体内的阀座(2)，紧固阀座(2)所用的垫片(4)和紧固螺套(5)，同心嵌 入阀座(2)中心腔体的阀杆(3)，以及与阀杆(3)同心装配的阻尼弹簧(6)，衔铁(7)，垫片(8) 和阀杆弹簧(9)，其特征在于:阀杆(3)制有采用中空结构的盲孔，以减轻其质量，阀杆上制 有落入阀座上端部锥形开口的锥角为B的截锥体，且所述阀座开口锥角A锥形开口的角度大 于阀杆截锥体锥角B的角度，两者接触面间的密封直径与阀杆(3)的圆柱面的直径相等，阀 杆(3)锥体下端的缩颈(302)与阀座(2)上端部锥形开口之间设有对阀杆(3)两端液体压力 互相抵消的空槽，其中，一侧空槽连通阀座(2)向下倾斜直通本体(1)下部的进油孔(101)。2.如权利要求1所述的一种消除阀杆轴向力的控制阀，其特征在于:阀座开口锥角A大 于阀杆(3)上方截锥体的锥角B，使阀座(2)的锥形开口与阀杆(3)的截锥体接触所形成的密 封线的直径与阀杆(3)的圆柱面的直径相等，使得阀杆(3)锥体下端的缩颈(302)与阀座(2) 上端部锥形开口之间存有的高压油对阀杆(3)锥体下端的缩颈(302)两侧的作用力相等，从 而保证高压油对阀杆不会产生轴向力。3.如权利要求1所述的一种消除阀杆轴向力的控制阀，其特征在于:阀座(2)被本体(1) 端口内螺纹旋入的紧固螺套(5)，通过紧固螺套(5)下端面的垫片(4)固定在本体(1)中心容 腔腔体内，紧固螺套(5)的两侧设有与低压油路相通的油孔(501)。4.如权利要求1所述的一种消除阀杆轴向力的控制阀，其特征在于:阀座(2)的中心孔 的一侧边设有从底面直通到中心孔上部的进油孔(201)，进油孔(201)与本体(1)的进油孔 (101)相通。5.如权利要求1所述的一种消除阀杆轴向力的控制阀，其特征在于:阀杆(3)缩颈下部 圆柱面与阀座(2)的中心孔采用极小间隙的滑动配合，阀杆(3)缩颈下部圆柱面滑动配合在 阀座(2)的中心孔内导向阀杆(3)上下方向的运动，其中，阀座(2)中心腔体上端口制有与其 中心腔体同心的阀座角度A的锥形开口。6.如权利要求1所述的一种消除阀杆轴向力的控制阀，其特征在于:阀杆(3)是一个具 有同心中空多级直径的柱状体，柱状体上制有定位弹簧座的圆柱台，圆柱台下方圆锥过渡 连接缩颈圆柱(302)，在缩颈圆柱(302)下方的圆柱体的外圆上制有至少两道环形槽(301)， 用以消除液压夹紧力。7.如权利要求1所述的一种消除阀杆轴向力的控制阀，其特征在于:阀杆(3)上制有落 入阀座上端部锥形开口的锥角为B的截锥体，且所述阀座(2)开口锥角A锥形开口的角度大 于阀杆截锥体锥角B的角度。8.如权利要求1所述的一种消除阀杆轴向力的控制阀，其特征在于:紧固螺套(5)下端 同心腔体的内平面形成一个止挡凸台(502)，止挡凸台(502)与阀杆(3)的截锥体的上端平 面留有间隙，用以保证阀杆(3)向上运动的所需要的行程。9.如权利要求1所述的一种消除阀杆轴向力的控制阀，其特征在于:在阀杆(3)的截锥 体的上端平面之上为一圆柱体，在该圆柱体中上部有一个缩颈的环槽，一个开口垫片(8)同 心卡在该环槽的上平面上，衔铁(7)装配在垫片(8)的下方，衔铁(7)的上平面与开口垫片 (8)的下平面接触，并起限位作用。
【文档编号】F02M63/00GK106014740SQ201610591209
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月25日
【发明人】宋厚杭, 姚守理, 蔡林峰, 薛莹莹, 徐刚
【申请人】成都威特电喷有限责任公司