一种喷油控制阀及使用此喷油控制阀的高压共轨燃油喷射系统.pdf

本发明公开一种喷油控制阀及使用此喷油控制阀的高压共轨燃油喷射系统。其喷油控制阀由阀体、电磁控制阀部件与泄压阀部件组成。通过调节励磁线圈的通电始点来改变喷油始点和调节其通电时间长短来改变喷油量。其电磁控制阀部件的流通面积大于泄压阀的流通面积，并使泄压阀部件开启压力略大于喷油器开启压力，以获得先缓后急的喷油特性，提高喷油响应速度。其泄压阀部件使喷油器在喷油末期还同时处于泄油状态，使喷油器断油更加迅速。泄压阀部件的控制阀芯采用燃油压力自平衡形式结构，能减小励磁线圈的驱动电流，提高电磁阀的使用寿命。本发明的高压共轨燃油喷射系统采用喷油控制阀与机械式喷油器组合的方式可以实现喷油始点、喷油量柔性控制。

权利要求书
1.  喷油控制阀，其特征在于，包括：
阀体，在所述阀体的上部设置有电磁控制阀部件安装腔，中部两侧分别设置有共轨腔接口和喷油器接口，下部配置有泄压阀部件安装腔和回油管接口；在所述阀体内配置有泄压阀进油道、泄油阀回油道、回油腔、总回油道、电磁阀进油道、电磁阀出油道；所述电磁阀进油道的一端与所述共轨腔接口连通，电磁阀进油道的另一端与所述电磁控制阀部件安装腔连通；所述总回油道的一端与所述回油管接口连通，总回油道的另一端与所述回油腔连通；所述泄压阀出油道的一端与所述回油腔连通，泄压阀出油道的另一端与所述泄压阀部件安装腔连通；所述泄压阀进油道的一端与所述泄压阀部件安装腔连通，泄压阀进油道的另一端与所述电磁阀出油道连通，所述电磁阀出油道的一端与所述喷油器接口连通，另一端与所述电磁控制阀部件安装腔连通；
一安装在所述泄压阀部件安装腔内的泄油阀部件，所述泄油阀部件工作时，将所述泄压阀进油道与所述泄压阀出油道之间关闭与开通；
一安装在所述电磁控制阀部件安装腔内的电磁控制阀部件，所述电磁控制阀部件工作时，将所述电磁阀进油道与电磁阀出油道之间关闭与开通；
所述泄压阀部件的流通面积小于电磁阀部件的流通面积。

2.  如权利要求1所述的喷油控制阀，其特征在于，所述电磁控制阀部件包括电磁铁、励磁线圈、衔铁、锁紧螺套、控制阀芯、阀套和阀座；所述锁紧螺套与所述电磁控制阀部件安装腔内的内螺纹部分螺纹连接将所述阀套和阀座安装在所述电磁控制阀部件安装腔内，所述阀座的底面与所述电磁控制阀部件安装腔的腔底密封接触，所述阀套位于所述锁紧螺座的底面与所述阀座的顶面之间，阀套的底面与所述阀座的顶面密封接触；
在所述阀座中配置有电磁阀进油孔、电磁阀出油孔和阀座中心孔，在所述阀座中心孔的顶缘设置有下锥形密封环面，所述电磁阀进油孔的下端与所述阀体内的电磁阀进油道的另一端连通，电磁阀进油孔的上端与所述阀座中心孔连通；所述电磁阀出油孔的下端与所述阀体内的所述电磁阀出油道连通；所述阀座中心孔的底部与所述阀体内的回油腔连通；
在所述阀套的中心由上而下依次配置有同轴的电磁阀垫块安装腔、阀套中心孔和中心过桥油腔，所述中心过桥油腔与所述电磁阀出油孔的上端连通；
在所述锁紧螺套的中心由上而下依次配置同轴的有缩颈孔和电磁阀弹簧承装孔；
在所述控制阀芯的外周上由上而下依次设置有弹簧承载段、阀套密封段、轴向位置限制段和阀座密封段，在所述阀座密封段上部设置有一外径小于所述轴向位置限制段的外径和所述阀座密封段的外径的环形凹槽，在所述环形凹槽与所述轴向位置限制段的过渡处配置有一上锥形密封环面；在所述控制阀芯的弹簧承载段套上电磁阀弹簧和电磁阀垫块后，将整个控制阀芯插入到所述锁紧螺套的缩颈孔和电磁阀弹簧承装孔、所述阀套的阀套中心孔、所述阀座的阀座中心孔中，其中所述电磁阀弹簧位于所述的锁紧螺套的电磁阀弹簧承装孔内，所述电磁阀弹簧的上端与所述电磁阀弹簧承装孔的顶面接触，电磁阀弹簧的下端与所述电磁阀垫块顶面接触，所述电磁阀垫块的底面与所述阀套密封段的顶面接触，所述电磁阀垫块被限制在所述阀套的电磁阀垫块安装腔中；在所述控制阀芯上的上锥形密封环面与所述阀座中的下锥形密封环面密封接触时，所述控制阀芯上的环形凹槽位于所述阀座中心孔内并与所述阀座内的电磁阀进油孔连通，在所述控制阀芯上的上锥形密封环面与所述阀座中的下锥形密封环面分开时，所述控制阀芯上的环形凹槽将所述阀座内的电磁阀进油孔与中心过桥油腔连通，并进而通过中心过桥油腔、边侧过桥油腔与所述电磁阀出油孔连通；
所述衔铁通过紧固件安装在所述控制阀芯的上端并位于所述锁紧螺套的上方；
所述电磁铁通过电磁铁紧帽安装在所述阀体的上部上，所述励磁线圈配置在所述电磁铁中；所述电磁铁与所述阀体之间配置有调整垫片，所述电磁铁的底面与所述衔铁顶面之间留有电磁阀气隙，通过调节调整垫片的厚度，即可调节电磁阀气隙的大小。

3.  如权利要求2所述的喷油控制阀，其特征在于，在所述阀套的底面配置有边侧过桥油腔，所述边侧过桥油腔分别与所述中心过桥油腔和所述电磁阀出油孔的上端连通。

4.  如权利要求2所述的喷油控制阀，其特征在于，在本发明的一个优选实施例中，所述阀套中心孔的内径小于所述电磁阀垫块安装腔的内径和中心过桥油腔的内径但等于所述阀座中心孔的内径；同时所述中心过桥油腔的内径大于所述阀座中心孔的内径。

5.  如权利要求2所述的喷油控制阀，其特征在于，在本发明的一个优选实施例中，所述锁紧螺套的缩颈孔和电磁阀弹簧承装孔与所述阀套的电磁阀垫块安装腔、阀套中心孔、中心过桥油腔以及所述阀座内的阀座中心孔同轴。

6.  如权利要求2所述的喷油控制阀，其特征在于，所述控制阀芯为管状结构。

7.  如权利要求2所述的喷油控制阀，其特征在于，所述弹簧承载段的外径小于所述阀座密封段的外径，所述轴向位置限制段的外径大于所述阀套密封段的外径和所述阀座密封段的外径。

8.  如权利要求2所述的喷油控制阀，其特征在于，在本发明的一个优选实施例中，所述阀套密封段与所述阀套中心孔之间形成小间隙的第一偶件副，所述阀座密封段与所述阀座中心孔之间形成小间隙的第二偶件副，第一偶件副和第二偶件副的长度之和为高压燃油的密封长度。

9.  如权利要求2所述的喷油控制阀，其特征在于，所述电磁铁紧帽采用螺纹方式与所述阀体连接，所述电磁铁紧帽与所述阀体之间配置有密封圈。

10.  如权利要求2所述的喷油控制阀，其特征在于，所述泄压阀部件包括泄压阀芯、泄压阀座、泄压阀垫块、泄压阀弹簧、调整垫片、泄压阀体，所述泄压阀体内具有一泄压阀弹簧安装孔，该泄压阀体安装在所述泄压阀部件安装腔内并还将所述泄压阀座压紧在所述泄压阀部件安装腔内；在所述泄压阀座的顶面配置有密封凸环，所述密封凸环与所述泄压阀部件安装腔的腔顶面密封接触；在所述泄压阀座内的中心由下而下依次设置有同轴的泄压油腔和泄压阀芯定位孔，在所述泄压阀座内还设置有一径向泄油孔并在该泄压阀座的外周面上由上而下配置由泄油段和定位段，所述定位段的外周面与所述泄压阀部件安装腔的内周面配合定位，所述泄油段的外周面与所述泄压阀部件安装腔的内周面形成一定的间隙构成一环形泄油槽，所述径向泄油孔的外端与所述环形泄油槽连通，径向泄油孔的内端与所述泄压油腔连通；在所述 泄压油腔的顶缘配置有下锥形密封环面；
所述泄压阀芯由上而下依次由密封段、缩颈段、泄压阀座密封段和泄压阀垫块连接段构成；在所述密封段与缩颈段过渡连接处设置有与所述泄压油腔顶缘的下锥形密封环面密封配合的上锥形密封环面；所述泄压阀芯安装在所述泄压阀座的泄压油腔和泄压阀芯定位孔后，所述泄压阀芯中的所述密封段位于所述泄压油腔的上方，所述缩颈段位于所述泄压油腔内，所述泄压阀座密封段与所述泄压阀芯定位孔相互配合形成小间隙的偶件副，所述泄压阀垫块连接段延伸出所述泄压阀座的底面并继续延伸到泄压阀弹簧安装孔内；当所述泄压阀芯上的上锥形密封环面与所述泄压油腔顶缘的下锥形密封环面密封接触时，所述泄油腔与所述阀体内的泄油阀进油道之间是不连通的，进而将所述泄压阀进油道与所述泄压阀出油道之间关闭；当所述泄压阀芯上的上锥形密封环面与所述泄压油腔顶缘的下锥形密封环面不接触时，所述泄油腔与所述阀体内的泄油阀进油道之间是连通的，进而将所述泄压阀进油道与所述泄压阀进油道之间连通；
所述泄压阀垫块通过紧固件安装在所述泄压阀垫块连接段上，所述泄压阀垫块的顶面与泄压阀座密封段的底面接触；所述泄压阀弹簧和调整垫片配置在所述泄压阀弹簧安装孔内，其中所述调整垫片的底面与所述泄压阀弹簧安装孔的孔底接触，所述泄压阀弹簧的上端与所述泄压阀垫块的底面接触，泄压阀弹簧的下端与所述调整垫片的顶面接触。

11.  如权利要求10所述的喷油控制阀，其特征在于，所述泄压油腔的内径大于所述泄压阀芯定位孔的内径。

12.  如权利要求10所述的喷油控制阀，其特征在于，所述定位段的外径大于所述泄油段的外径。

13.  如权利要求10所述的喷油控制阀，其特征在于，所述密封段的外径大于所述缩颈段的外径、所述泄压阀座密封段的外径和所述泄压阀垫块连接段的外径，所述泄压阀座密封段的外径大于所述缩颈段的外径和所述泄压阀垫块连接段的外径。

14.  一种高压共轨燃油喷射系统，包括油箱、输油泵、高压供油泵、共轨腔、喷油器和控制器，其特征在于，还包括权利要求1至13任一项权利要求 所述的喷油控制阀，所述控制器通过线束连接所述共轨腔内的传感器以及高压供油泵中的电磁阀、喷油控制阀中的电磁控制阀部件；所述高压供油泵中的进油口通过输油管连接所述油箱，所述输油泵串接在所述输油管上，所述高压供油泵中出油口通过高压油管连接所述共轨腔的高压进油口，所述共轨腔的高压出油口通过高压油管连接至所述喷油控制阀中的共轨腔接口，所述喷油控制阀中的回油管接口通过第一回油管连接至第二回油管，第二回油管的一端连接至所述高压供油泵的回油口，第二回油管的另一端连接至第三回油管，第三回油管的一端连接至所述喷油器的回油口，第三回油管的另一端连接所述油箱。

说明书一种喷油控制阀及使用此喷油控制阀的高压共轨燃油喷射系统
技术领域
本发明涉及一种可以控制喷油始点和喷油量的喷油控制阀，以及使用这种 喷油控制阀的高压共轨燃油喷射系统。
背景技术
在柴油机发动机的燃油供系统中，传统的机械式燃油喷射系统由于控制自 由度小、控制精度低，很难保证各燃油喷射参数按照相应的发动机工况进行最 优控制。而共轨系统改变了传统的机械式喷油泵系统的组成结构，其喷油压力 的产生完全独立于发动机的转速和喷射过程，真正的实现了喷油压力、喷油始 点、喷油量和多次喷射的独立及柔性控制，大大提升了柴油机的动力性、经济 性、排放及噪声方面的综合性能。共轨系统，作为柴油发动机满足国三、国四 或更高排放标准的最佳选择，已广泛应于各个发动机领域，包括道路车辆、发 电机组、船舶、工程机械等。
共轨系统主要由高压供油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、控制器、各类 传感器和线束组成。输油泵从油箱将燃油输送至高压供油泵的进油道，由发动 机驱动的高压供油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器 在相应时刻喷油。
电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件。它的作用是：根据 发动机控制器发出的控制信号，通过控制电控喷油器开启和关闭，高压燃油以 最佳的喷油正时、喷油量和喷油速率喷入柴油机燃烧室。为了能实现这一系列 的复杂过程，喷油器的设计、加工和使用等各个环节都十分重要：为了实现预 定的喷油规律，需对喷油器进行合理的优化设计。控制室的容积的大小决定了 针阀开启和关闭时的灵敏度。回油量孔和进油量孔的流量特性与一致性及控制 活塞的端面面积决定了喷油嘴针阀开启稳定性、最短喷油过程和稳定最小喷油 量；这些功能的实现都需要很高加工精度的零件。由于电控喷油器关键零部件 的加工难度大，产品合格率低；对油品、产品清洁度和使用环境要求极为严格， 且维修成本高。这些高要求在一定程度上制约了共轨系统的推广和应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一旨在将电控喷油器中的电磁控制阀与喷油 嘴进行分离，设计一种喷油控制阀。
本发明所要解决的技术问题之一是将所述喷油控制阀集成在共轨系统中， 形成一种新型的电控高压共轨燃油喷射系统。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
喷油控制阀，包括：
阀体，在所述阀体的上部设置有电磁控制阀部件安装腔，中部两侧分别设 置有共轨腔接口和喷油器接口，下部配置有泄压阀部件安装腔和回油管接口； 在所述阀体内配置有泄压阀进油道、泄油阀回油道、回油腔、总回油道、电磁 阀进油道、电磁阀出油道；所述电磁阀进油道的一端与所述共轨腔接口连通， 电磁阀进油道的另一端与所述电磁控制阀部件安装腔连通；所述总回油道的一 端与所述回油管接口连通，总回油道的另一端与所述回油腔连通；所述泄压阀 出油道的一端与所述回油腔连通，泄压阀出油道的另一端与所述泄压阀部件安 装腔连通；所述泄压阀进油道的一端与所述泄压阀部件安装腔连通，泄压阀进 油道的另一端与所述电磁阀出油道连通，所述电磁阀出油道的一端与所述喷油 器接口连通，另一端与所述电磁控制阀部件安装腔连通；
一安装在所述泄压阀部件安装腔内的泄油阀部件，所述泄油阀部件工作时， 将所述泄压阀进油道与所述泄压阀出油道之间关闭与开通；
一安装在所述电磁控制阀部件安装腔内的电磁控制阀部件，所述电磁控制 阀部件工作时，将所述电磁阀进油道与电磁阀出油道之间关闭与开通；
所述泄压阀部件的流通面积小于电磁阀部件的流通面积。
在本发明的一个优选实施例中，所述电磁控制阀部件包括电磁铁、励磁线 圈、衔铁、锁紧螺套、控制阀芯、阀套和阀座；所述锁紧螺套与所述电磁控制 阀部件安装腔内的内螺纹部分螺纹连接将所述阀套和阀座安装在所述电磁控制 阀部件安装腔内，所述阀座的底面与所述电磁控制阀部件安装腔的腔底密封接 触，所述阀套位于所述锁紧螺座的底面与所述阀座的顶面之间，阀套的底面与 所述阀座的顶面密封接触；
在所述阀座中配置有电磁阀进油孔、电磁阀出油孔和阀座中心孔，在所述 阀座中心孔的顶缘设置有下锥形密封环面，所述电磁阀进油孔的下端与所述阀 体内的电磁阀进油道的另一端连通，电磁阀进油孔的上端与所述阀座中心孔连 通；所述电磁阀出油孔的下端与所述阀体内的所述电磁阀出油道连通；所述阀 座中心孔的底部与所述阀体内的回油腔连通；
在所述阀套的中心由上而下依次配置有同轴的电磁阀垫块安装腔、阀套中 心孔和中心过桥油腔，所述中心过桥油腔与所述电磁阀出油孔的上端连通；
在所述锁紧螺套的中心由上而下依次配置同轴的有缩颈孔和电磁阀弹簧承 装孔；
在所述控制阀芯的外周上由上而下依次设置有弹簧承载段、阀套密封段、 轴向位置限制段和阀座密封段，在所述阀座密封段上部设置有一外径小于所述 轴向位置限制段的外径和所述阀座密封段的外径的环形凹槽，在所述环形凹槽 与所述轴向位置限制段的过渡处配置有一上锥形密封环面；在所述控制阀芯的 弹簧承载段套上电磁阀弹簧和电磁阀垫块后，将整个控制阀芯插入到所述锁紧 螺套的缩颈孔和电磁阀弹簧承装孔、所述阀套的阀套中心孔、所述阀座的阀座 中心孔中，其中所述电磁阀弹簧位于所述的锁紧螺套的电磁阀弹簧承装孔内， 所述电磁阀弹簧的上端与所述电磁阀弹簧承装孔的顶面接触，电磁阀弹簧的下 端与所述电磁阀垫块顶面接触，所述电磁阀垫块的底面与所述阀套密封段的顶 面接触，所述电磁阀垫块被限制在所述阀套的电磁阀垫块安装腔中；在所述控 制阀芯上的上锥形密封环面与所述阀座中的下锥形密封环面密封接触时，所述 控制阀芯上的环形凹槽位于所述阀座中心孔内并与所述阀座内的电磁阀进油孔 连通，在所述控制阀芯上的上锥形密封环面与所述阀座中的下锥形密封环面分 开时，所述控制阀芯上的环形凹槽将所述阀座内的电磁阀进油孔与中心过桥油 腔连通，并进而通过中心过桥油腔、边侧过桥油腔与所述电磁阀出油孔连通；
所述衔铁通过紧固件安装在所述控制阀芯的上端并位于所述锁紧螺套的上 方；
所述电磁铁通过电磁铁紧帽安装在所述阀体的上部上，所述励磁线圈配置 在所述电磁铁中；所述电磁铁与所述阀体之间配置有调整垫片，所述电磁铁的 底面与所述衔铁顶面之间留有电磁阀气隙，通过调节调整垫片的厚度，即可调 节电磁阀气隙的大小。
在本发明的一个优选实施例中，在所述阀套的底面配置有边侧过桥油腔， 所述边侧过桥油腔分别与所述中心过桥油腔和所述电磁阀出油孔的上端连通。
在本发明的一个优选实施例中，所述阀套中心孔的内径小于所述电磁阀垫 块安装腔的内径和中心过桥油腔的内径但等于所述阀座中心孔的内径；同时所 述中心过桥油腔的内径大于所述阀座中心孔的内径。
在本发明的一个优选实施例中，所述锁紧螺套的缩颈孔和电磁阀弹簧承装 孔与所述阀套的电磁阀垫块安装腔、阀套中心孔、中心过桥油腔以及所述阀座 内的阀座中心孔同轴；
在本发明的一个优选实施例中，所述控制阀芯为管状结构。
在本发明的一个优选实施例中，所述弹簧承载段的外径小于所述阀座密封 段的外径，所述轴向位置限制段的外径大于所述阀套密封段的外径和所述阀座 密封段的外径。
在本发明的一个优选实施例中，所述阀套密封段与所述阀套中心孔之间形 成小间隙的第一偶件副，所述阀座密封段与所述阀座中心孔之间形成小间隙的 第二偶件副，第一偶件副和第二偶件副的长度之和为高压燃油的密封长度。
在本发明的一个优选实施例中，所述电磁铁紧帽采用螺纹方式与所述阀体 连接，所述电磁铁紧帽与所述阀体之间配置有密封圈。
在本发明的一个优选实施例中，所述泄压阀部件包括泄压阀芯、泄压阀座、 泄压阀垫块、泄压阀弹簧、调整垫片、泄压阀体，所述泄压阀体内具有一泄压 阀弹簧安装孔，该泄压阀体安装在所述泄压阀部件安装腔内并还将所述泄压阀 座压紧在所述泄压阀部件安装腔内；在所述泄压阀座的顶面配置有密封凸环， 所述密封凸环与所述泄压阀部件安装腔的腔顶面密封接触；在所述泄压阀座内 的中心由下而下依次设置有同轴的泄压油腔和泄压阀芯定位孔，在所述泄压阀 座内还设置有一径向泄油孔并在该泄压阀座的外周面上由上而下配置由泄油段 和定位段，所述定位段的外周面与所述泄压阀部件安装腔的内周面配合定位， 所述泄油段的外周面与所述泄压阀部件安装腔的内周面形成一定的间隙构成一 环形泄油槽，所述径向泄油孔的外端与所述环形泄油槽连通，径向泄油孔的内 端与所述泄压油腔连通；在所述泄压油腔的顶缘配置有下锥形密封环面；
所述泄压阀芯由上而下依次由密封段、缩颈段、泄压阀座密封段和泄压阀 垫块连接段构成；在所述密封段与缩颈段过渡连接处设置有与所述泄压油腔顶 缘的下锥形密封环面密封配合的上锥形密封环面；所述泄压阀芯安装在所述泄 压阀座的泄压油腔和泄压阀芯定位孔后，所述泄压阀芯中的所述密封段位于所 述泄压油腔的上方，所述缩颈段位于所述泄压油腔内，所述泄压阀座密封段与 所述泄压阀芯定位孔相互配合形成小间隙的偶件副，所述泄压阀垫块连接段延 伸出所述泄压阀座的底面并继续延伸到泄压阀弹簧安装孔内；当所述泄压阀芯 上的上锥形密封环面与所述泄压油腔顶缘的下锥形密封环面密封接触时，所述 泄油腔与所述阀体内的泄油阀进油道之间是不连通的，进而将所述泄压阀进油 道与所述泄压阀出油道之间关闭；当所述泄压阀芯上的上锥形密封环面与所述 泄压油腔顶缘的下锥形密封环面不接触时，所述泄油腔与所述阀体内的泄油阀 进油道之间是连通的，进而将所述泄压阀进油道与所述泄压阀进油道之间连通；
所述泄压阀垫块通过紧固件安装在所述泄压阀垫块连接段上，所述泄压阀 垫块的顶面与泄压阀座密封段的底面接触；所述泄压阀弹簧和调整垫片配置在 所述泄压阀弹簧安装孔内，其中所述调整垫片的底面与所述泄压阀弹簧安装孔 的孔底接触，所述泄压阀弹簧的上端与所述泄压阀垫块的底面接触，泄压阀弹 簧的下端与所述调整垫片的顶面接触。
在本发明的一个优选实施例中，所述泄压油腔的内径大于所述泄压阀芯定 位孔的内径。
在本发明的一个优选实施例中，所述定位段的外径大于所述泄油段的外径。
在本发明的一个优选实施例中，所述密封段的外径大于所述缩颈段的外径、 所述泄压阀座密封段的外径和所述泄压阀垫块连接段的外径，所述泄压阀座密 封段的外径大于所述缩颈段的外径和所述泄压阀垫块连接段的外径。
一种高压共轨燃油喷射系统，包括油箱、输油泵、高压供油泵、共轨腔、 喷油器和控制器，其特征在于，还包括前述的喷油控制阀，所述控制器通过线 束连接所述共轨腔内的传感器以及高压供油泵中的电磁阀、喷油控制阀中的电 磁控制阀部件；所述高压供油泵中的进油口通过输油管连接所述油箱，所述输 油泵串接在所述输油管上，所述高压供油泵中出油口通过高压油管连接所述共 轨腔的高压进油口，所述共轨腔的高压出油口通过高压油管连接至所述喷油控 制阀中的共轨腔接口，所述喷油控制阀中的回油管接口通过第一回油管连接至 第二回油管，第二回油管的一端连接至所述高压供油泵的回油口，第二回油管 的另一端连接至第三回油管，第三回油管的一端连接至所述喷油器的回油口， 第三回油管的另一端连接所述油箱。
由于采用了如上的技术方案，本发明的共轨系统是采用喷油控制阀与传统 的机械式喷油器组合来替代电控喷油器的功能。因此要实现本发明共轨系统的 功能，不会受到电控喷油器工艺难度大、成本高、维修困难等缺点的制约。
本发明中采用喷油控制阀与机械式喷油器组合的方式可以实现喷油始点、 喷油量柔性控制。使用本发明共轨系统，可以通过调节喷油控制阀中励磁线圈 的通电始点来获得理想的发动机喷油正时，通过调节励磁线圈的通电时间长短 可以改变发动机每循环喷油量。
本发明喷油控制阀采用电磁控制阀部件与泄压阀部件组合结构，设计电磁 控制阀部件的流通面积大于泄压阀的流通面积，并设计泄压阀部件开启压力略 大于喷油器开启压力，因此可获得先缓后急的喷油规律，能显著改善发动机的 燃烧特性。而且通过合理调整电磁控制阀流通面积与泄压阀流通面积的比值来 提高喷油响应速度。
本发明喷油控制阀中的控制阀芯采用燃油压力自平衡形式结构，因此只需 较小的电磁力即能使电磁控制阀开启，能显著提高喷油响应速度，而且还可以 减小励磁线圈的驱动电流，能提高电磁阀的使用寿命。
本发明喷油控制阀中设计的泄压阀部件功能可使喷油器在喷油末期还同时 处于泄油状态，因此本共轨系统在喷油末期的断油比普通机械式喷油器断油更 加迅速。所以应用本发明的共轨系统，能得到更有利于发动机燃烧的喷油规律。
附图说明
图1为本发明喷油控制阀结构示意图。
图2为图1的A放大示意图。
图3为图2的A放大示意图。
图4为图1的B放大示意图。
图5为图4的B放大示意图。
图6为本发明高压共轨燃油喷射系统组成示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1至图5，图中给出的喷油控制阀包括阀体21、电磁控制阀部件和 泄压阀部件。
在阀体21的上部设置有电磁控制阀部件安装腔21b，中部两侧分别设置有 共轨腔接口Y和喷油器接口M，下部配置有泄压阀部件安装腔21c和回油管接口 N；在阀体21内配置有泄压阀进油道21d、泄油阀回油道21a、回油腔21e、总 回油道21f、电磁阀进油道21g、电磁阀出油道21h。
共轨腔接口Y设计为内螺孔状，以方便与高压油管6(参见图6)连接，通 过高压油管6与共轨腔5相连通。
喷油器接口M为内螺孔状，以方便与高压油管7(参见图4)连接，通过高 压油管7与喷油器9相连通。
回油管接口N为内螺孔状，以方便与油管10(参见图4)连接，通过油管 10与回油管4的相连通。
电磁阀进油道21g的一端与共轨腔接口Y连通，另一端与电磁控制阀部件 安装腔21b连通。
总回油道21f的一端与回油管接口N连通，另一端与回油腔21e连通。
泄压阀出油道21d的一端与回油腔21e连通，另一端与泄压阀部件安装腔 21c连通。
泄压阀进油道21a的一端与泄压阀部件安装腔21c连通，另一端与电磁阀 出油道21h连通。
电磁阀出油道21h一端与电磁控制阀部件安装腔21b连通,另一端与喷油 器接口M连通。
电磁控制阀部件安装在电磁控制阀部件安装腔21b内，该电磁控制阀部件 工作时，将电磁阀进油道21g与电磁阀出油道21h之间关闭与开通。
该电磁控制阀部件具体包括电磁铁14、励磁线圈15、衔铁34、锁紧螺套 36、控制阀芯32、阀套20和阀座31；锁紧螺套36与电磁控制阀部件安装腔21b 内的内螺纹部分螺纹连接将阀套20和阀座31安装在电磁控制阀部件安装腔21b 内，阀座31的底面与电磁控制阀部件安装腔21b的腔底密封接触，阀套20位 于锁紧螺座33的底面与阀座31的顶面之间，阀套20的底面与阀座31的顶面 密封接触。
在阀座31中配置有电磁阀进油孔31a、电磁阀出油孔31b和阀座中心孔31c， 在阀座中心孔31c的顶缘设置有下锥形密封环面31d，电磁阀进油孔31a的下端 与阀体21内的电磁阀进油道21g的另一端连通，电磁阀进油孔31a的上端与阀 座中心孔31c连通；电磁阀出油孔31b的下端与阀体21内的电磁阀出油道21h 的一端连通；阀座中心孔31c的底部与阀体21内的回油腔21e连通。
在阀套20的中心由上而下依次配置有同轴的电磁阀垫块安装腔20a、阀套 中心孔20b和中心过桥油腔20c，在阀套20的底面配置有边侧过桥油腔20d， 边侧过桥油腔20d分别与中心过桥油腔20c和电磁阀出油孔31b的上端连通； 阀套中心孔20b的内径小于电磁阀垫块安装腔20a的内径和中心过桥油腔20c 的内径但等于阀座中心孔31c的内径；同时中心过桥油腔20c的内径大于阀座 中心孔31c的内径。
在锁紧螺套33的中心由上而下依次配置有缩颈孔33a和电磁阀弹簧承装孔 33b；锁紧螺套33的缩颈孔33a和电磁阀弹簧承装孔33b与阀套20的电磁阀垫 块安装腔20a、阀套中心孔20b、中心过桥油腔20c以及阀座31内的阀座中心 孔31c同轴。
控制阀芯32为管状结构，在控制阀芯32的外周上由上而下依次设置有弹 簧承载段32a、阀套密封段32b、轴向位置限制段32c和阀座密封段32d，弹簧 承载段32a的外径小于阀座密封段32b的外径，轴向位置限制段32c的外径大 于阀套密封段32b的外径和阀座密封段32d的外径。
在阀座密封段32d上部设置有一外径小于轴向位置限制段32c的外径和阀 座密封段32d的外径的环形凹槽32e，在环形凹槽32e与轴向位置限制段32c的 过渡处配置有一上锥形密封环面32f。
在控制阀芯32的弹簧承载段套32a上电磁阀弹簧18和电磁阀垫块19后， 将整个控制阀芯32插入到锁紧螺套33的缩颈孔33a和电磁阀弹簧承装孔33b、 阀套20的阀套中心孔20b、阀座31的阀座中心孔31c中，其中电磁阀弹簧18 位于锁紧螺套33的电磁阀弹簧承装孔33b内，电磁阀弹簧18的上端与电磁阀 弹簧承装孔33b的顶面接触，下端与电磁阀垫块19顶面接触，这样就能使衔铁 34保持离开电磁铁14的趋势且使控制阀芯32上的上锥形密封环面32e与阀座 31中的下锥形密封环面31d保持密封接触状态。
电磁阀垫块19的底面与阀套密封段32b的顶面接触，电磁阀垫块19被限 制在阀套20的电磁阀垫块安装腔20a中。
阀套密封段32b与阀套中心孔20b之间形成小间隙的第一偶件副，阀座密 封段32d与阀座中心孔31c之间形成小间隙的第二偶件副，第一偶件副和第二 偶件副的长度之和为高压燃油的密封长度。
在控制阀芯32上的上锥形密封环面32e与阀座31中的下锥形密封环面31d 密封接触时，控制阀芯32上的环形凹槽32e位于阀座中心孔32d内并与阀座32 内的电磁阀进油孔31a连通，在控制阀芯32上的上锥形密封环面32e与阀座中 的下锥形密封环面31d分开时，控制阀芯32上的环形凹槽32e将阀座31内的 电磁阀进油孔31a与中心过桥油腔20c连通，并进而通过中心过桥油腔20c、边 侧过桥油腔20d与电磁阀出油孔31b连通。
衔铁34通过螺钉16安装在控制阀芯32的上端并位于锁紧螺套33的上方。
电磁铁14通过电磁铁紧帽36安装在阀体21的上部上，电磁铁紧帽36与 阀体21螺纹连接。励磁线圈15配置在电磁铁14中，其通过设置在电磁铁14 上的一对接线柱37引出，一对接线柱37通过线束13a与控制器12中的驱动电 路连接。电磁铁紧帽36与阀体21之间配置有O型密封圈17，电磁铁14与阀体 21之间配置有调整垫片35，电磁铁14的底面与衔铁34顶面之间留有电磁阀气 隙L1，通过改变调整垫片35厚度尺寸来调整电磁阀气隙L1的大小。
控制阀芯32采用燃油压力自平衡形式结构，因此只需较小的电磁力克服电 磁阀弹簧18的预紧力就能使控制阀芯32移动以使电磁控制阀开启，能显著提 高喷油响应速度，而且还可以降低驱动电流的大小，能提高电磁控制阀部件的 使用寿命。控制阀芯32上的上锥形密封环面32e与阀座31中的下锥形密封环 面31d保持密封接触状态形成的密封面E的作用是阻断电磁阀进油道31a与电 磁阀出油道31b相连通。当控制阀芯32移动至虚线位置时，燃油流通面积K1 达到最大。K1计算如下：
K1＝π×(R1+R2)×S1×sln(θ1)
式中：
K1：电磁控制阀流通面积；
R1：电磁控制阀流通面积的最小半径；
R2：电磁控制阀流通面积的最大半径；
S1：控制阀芯32的行程；可通过调整电磁阀垫块19的厚度尺寸H1来改 变S1的大小；
θ1：密封面E的锥角。
泄压阀部件由泄压阀芯22、泄压阀座23、泄压阀垫块24、泄压阀弹簧27、 调整垫片29、泄压阀体30组成。
泄压阀体30内具有一泄压阀弹簧安装孔30a，该泄压阀体30采用螺纹方式 安装在泄压阀部件安装腔21c内并还将泄压阀座23压紧在泄压阀部件安装腔 21c内。泄压阀体30与阀体21之间采用O形密封圈28进行密封。
在泄压阀座23的顶面配置有密封凸环23b，密封凸环23b与泄压阀部件安 装腔21c的腔顶面密封接触；在泄压阀座23内的中心由下而下依次设置有同轴 的泄压油腔23c和泄压阀芯定位孔23d，泄压油腔23c的内径大于泄压阀芯定位 孔23d的内径。在泄压阀座23内还设置有一径向泄油孔23a并在该泄压阀座23 的外周面上由上而下配置由泄油段23e和定位段23f，定位段23f的外径大于泄 油段23e的外径且该定位段23f的外周面与泄压阀部件安装腔21c的内周面配 合定位，泄油段23e的外周面与泄压阀部件安装腔21c的内周面形成一定的间 隙构成一环形泄油槽23h。径向泄油孔23a的外端与环形泄油槽23h连通，内端 与泄压油腔23c连通，环形泄油槽23h与泄压阀进油道21d连通；在泄压油腔 泄压油腔23c的顶缘配置有下锥形密封环面23g。
泄压阀芯22由上而下依次由密封段22a、缩颈段22b、泄压阀座密封段22c 和泄压阀垫块连接段22d构成，密封段22a的外径大于缩颈段22b的外径、泄 压阀座密封段22c的外径和泄压阀垫块连接段22d的外径，泄压阀座密封段22c 的外径大于缩颈段22b的外径和泄压阀垫块连接段22d的外径。
在密封段22a与缩颈段22b过渡连接处设置有与泄压油腔23c顶缘的下锥 形密封环面23g密封配合的上锥形密封环面22e。
泄压阀芯22安装在泄压阀座23的泄压油腔23c和泄压阀芯定位孔23d后， 泄压阀芯22中的密封段22a位于泄压油腔23c的上方，缩颈段22b位于泄压油 腔23c内，泄压阀座密封段22c与泄压阀芯定位孔23d相互配合形成小间隙的 偶件副，此偶件副的配合长度即为燃油的密封段长度。
泄压阀垫块连接段22d延伸出泄压阀座22的底面并继续延伸到泄压阀弹簧 安装孔30a内；当泄压阀芯22上的上锥形密封环面22e与泄压油腔23c顶缘的 下锥形密封环面23g密封接触时，泄油腔23c与阀体21内的泄油阀进油道21a 之间是不连通的，进而将泄压阀出油道21d与泄压阀进油道21a之间关闭；当 泄压阀芯22上的上锥形密封环面22e与泄压油腔23c顶缘的下锥形密封环面23g 不接触时，泄油腔23c与阀体21内的泄油阀进油道21a之间是连通的，进而将 泄压阀出油道21d与泄压阀进油道21a之间连通；
泄压阀垫块24通过锁紧螺母26、弹簧垫片25安装在泄压阀垫块连接段22d 上，泄压阀垫块24的顶面与泄压阀体密封段22d的底面接触,与锁紧螺母26、 弹簧垫片25一起对泄压阀垫块24进行轴向定位。
泄压阀弹簧27和调整垫片29配置在泄压阀弹簧安装孔23a内，其中调整 垫片29的底面与泄压阀弹簧安装孔30a的孔底接触。泄压阀弹簧27的上端与 泄压阀垫块24的底面接触，下端与调整垫片29的顶面接触。泄压阀弹簧27的 作用是使泄压阀垫块24和泄压阀芯22保持原理调整垫片29的移动趋势。
泄压阀芯22上的上锥形密封环面22e与泄压油腔23c顶缘的下锥形密封环 面23g密封接触形成密封面F,密封面F的作用是阻断泄压阀进油道21a与泄压 阀出油道21d相连通。泄压阀芯22所受的外力主要是来自泄压阀进油道21a的 燃油压力与泄压阀弹簧27的弹簧预紧力；当作用于泄压阀芯22上端面的燃油 压力大于泄压弹簧27的弹簧预紧力时，泄压阀芯22下移，泄压阀进油道21a 与泄压阀出油道21a不相通；当作用于泄压阀芯22上端面的燃油压力小于泄压 弹簧27的弹簧预紧力时，泄压阀芯22上移，泄压阀进油道21a与泄压阀出油 道21d相连通，此时即为泄压阀的开启压力P2。可通过改变调整垫片29的厚度 尺寸T2来调整泄压阀的开启压力P2。当泄压阀芯22移动至虚线位置时，燃油 流通面积K2达到最大。K2的计算如下：
K2-π×(R3+R4)×S2×θin(θ2)
式中：
K2：泄压阀流通面积；
R3：泄压阀流通面积的最小半径；
R4：泄压阀流通面积的最大半径；
S2：泄压阀芯22的行程；可通过调整泄压阀垫块24的厚度尺寸H2来改 变S2的大小；
θ2：泄压阀芯22密封面F的锥角；
为实现喷油控制阀的功能，需设置调整垫片29的厚度尺寸T2使泄压阀开 启压力P2略大于喷油器9的开启压力P1，并通过调整S1、S2、R1、R2、R3、 R4、θ1、θ2的值使K1大于K2。
参见图6，一种高压共轨燃油喷射系统，包括油箱1、输油泵2、高压供油 泵3、共轨腔5、喷油器9和控制器12，其还包括前述的喷油控制阀8，控制器 通过线束13b、13c、13a连接共轨腔5内的传感器以及高压供油泵3中的电磁 阀、喷油控制阀8中的电磁控制阀部件中的一对接线柱37(参见图1)；高压供 油泵3中的进油口3a通过输油管2a连接油箱1，输油泵2串接在输油管2a上， 高压供油泵3中出油口3b通过高压油管3c连接共轨腔5的高压进油口5a，共 轨腔5的高压出油口5b通过高压油管6连接至喷油控制阀8中的共轨腔接口Y (参见图1)，喷油控制阀8中的回油管接口N通过回油管10连接至回油管4， 回油管4的一端连接至高压供油泵3的回油口3d，回油管4的另一端连接至回 油管11。回油管11的一端连接至喷油器9的回油口，另一端连接油箱1。
燃油从油箱1经输油泵2、高压供油泵3进入共轨腔5，再由共轨腔5经喷 油控制阀8由喷油器9喷出，高压供油泵3、喷油控制阀8、喷油器9多余的燃 油分别通过回油管4、10、11回流到油箱1内，图中各管路中箭头的方向为燃 油的流动方向。
结合图1至图4，本发明共轨系统(参见图6)工作时，喷油控制阀8的阀 体21中的电磁阀进油道21g、阀座31中的电磁阀进油孔31a内充满与共轨腔5 压力相等的高压燃油。当控制器12发出喷油指令，喷油控制阀8的励磁线圈15 通电后，电磁铁14产生电磁力克服电磁阀弹簧18的弹簧预紧力，使衔铁34与 控制阀芯32一同移动，控制阀芯32与阀座31之间的密封面E打开，电磁控制 阀进油道21g与电磁阀出油道21h相连通，燃油通过电磁阀出油道21g进入喷 油器接口M与泄压阀进油道21a。当燃油压力小于喷油器9的开启压力P1时， 来自电磁阀出油道21g的燃油只会流向泄压阀进油道21a，由于喷油控制阀8的 泄压阀部件开启压力P2略大于喷油器9的开启压力P1，此时喷油控制阀8的泄 压阀部件中的密封面F开启，燃油经泄压阀部件打开的密封面F进入泄压阀出 油道21d，然后进入回油管10、4回流至油箱1。由于泄压阀部件的流通面积K2 小于电磁控制阀部件的流通面积K1，因此进入泄压阀进油道21a、电磁阀出油 道21h与喷油器接口M构成的容积空间(以下称为过渡腔)的燃油多，出油少； 所以过渡腔内的燃油压力会持续升高。当燃油压力升高至喷油器9开启压力P1 时，喷油开始。由于喷油器9的喷油初期喷油速率低，所以燃油压力依然会快 速上升；同时因为泄压阀开启压力P2略大于喷油器9的开启压力P1，所以燃油 压力会很快上升到大于泄压阀部件的开启压力P2，此时泄压阀芯22下移，泄压 阀部件关闭，密封面F闭合阻断泄压阀进油道21a与泄压阀出油道21d相连通， 过渡腔压力迅速上升，因此喷油器9喷油速率迅速增大，所以可获得先缓后急 的喷油规律，能显著改善发动机的燃烧特性。
当控制器12发出断油指令，励磁线圈15断电后，电磁力消失，衔铁34与 控制阀芯32在电磁阀弹簧18的弹簧力作用下往下移动，密封面E关闭，阻断 高压燃油从电磁阀进油道21g进入过渡腔。由于没有燃油的持续补充，随着喷 油器9的喷油进行，过渡腔内的燃油压力会逐渐降低，当燃油降低至泄压阀开 启压力P2时，泄压阀芯22上移，过渡腔与泄压阀出油道21d相连通，泄油开 始，过渡腔压力迅速下降，当过渡腔压力下降至喷油器9的开启压力P1时，喷 油器9停止喷油。由于泄压阀部件的开启压力P2略大于喷油器9的开启压力P1， 所以过渡腔的压力处于P2至P1范围时，在喷油器9喷油的同时泄压阀部件也 处于泄油状态，因此喷油器9在喷油末期的断油会比普通传统机械调速器高压 油泵系统的喷油器断油更加迅速。所以使用本发明的共轨系统，能得到更有利 于发动机燃烧的喷油特性。
应用本发明共轨系统的柴油发动机可以通过调节励磁线圈15的通电始点来 获得理想的喷油始点，通过调节励磁线圈15的通电时间长短可以改变发动机每 循环喷油量。
通过调整电磁阀部件流通面积K1与泄压阀部件流通面积K2的比值W，可以 调整本发明共轨系统的喷油响应时间。从理论上分析，比值W越大，喷油响应 越快。但是，由于泄压阀部件的流通面积K2受到制造能力的制约，不可能设计 得很小，电磁阀部件行程S1受到电磁铁14性能的制约也不可能设计得太大， 因此比值W也不能设计得太大。所以合理设计电磁控制阀流通面积K1与泄压阀 流通面积K2的比值，可以提高喷油响应速度。
正常工作情况下，在控制器12的闭环控制下稳定共轨腔5内的燃油压力为 一定值。根据发动机工况的需求，控制器12发出喷油指令，喷油控制阀8通电， 燃油经过喷油控制阀8进入喷油器9，当燃油压力高于喷油器9开启压力时，喷 油开始，喷油量的大小由喷油控制阀8的通电时间长短决定。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本 发明要求保护范围有所附的权利要求书及其等同物界定。