一种带粘度补偿功能的航空重油活塞发动机多燃料燃油泵出油阀

摘要

本发明公开了一种带粘度补偿功能的航空重油活塞发动机多燃料燃油泵出油阀，采用含有带粘度补偿功能的阀芯大于阀座的配合锥面锥度，出油/回油台阶的侧边切除，使该处的出油间隙大于其余部分的出油间隙，以及半椭圆形分布油道、弹簧。传统的柴油机燃油泵出油阀，没有补偿粘度结构，只能适用于柴油一种燃料，如果使用其他不同粘度的燃油，如航空煤油、生物质柴油，不仅会出现供油量偏离设计值，而且还可能造成发动机二次喷射、隔次喷射等不正常喷射问题。本发明的带粘度补偿功能的航空重油活塞发动机多燃料燃油泵出油阀能够适用于航空重油活塞发动机不同粘度的燃油和满足多种工况的供油需求，提高可靠性，延长使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及活塞发动机燃油泵出油阀领域，具体涉及一种带粘度补偿功能的航空重油活塞发动机多燃料燃油泵出油阀。

背景技术

随着无人机产业的高速发展，航空重油活塞发动机技术越来越受到重视。现有技术中所涉及的柴油机燃油泵出油阀，其结构包括出油阀芯、出油阀座与出油阀弹簧，由于不带有粘度补偿功能，它不能满足发动机在一些特定场合对其他燃油的需求，如某基地只配备有航空煤油，使用航空重油活塞发动机就必须另外配备柴油，又如某民用绿色能源基地为了节能环保只使用生物质柴油，那么在该基地中就无法使用航空重油活塞发动机。因此研发适用于航空重油活塞发动机不同粘度的燃油和满足多种工况的供油需求的多燃料燃油泵出油阀是十分必要的。

传统的柴油机燃油泵出油阀，如中国实用新型专利CN201020216046所公开的出油阀升程限制和泄压功能，虽能解决柴油作为燃料时出现的二次喷射、低速易产生不稳定喷射等问题，但如果使用航空煤油、生物质柴油等其他粘度的燃油，很可能会出现泄压不彻底而造成供油量不稳的问题；又如专利CN201320604498所公开的出油阀能在阀体关闭后降低阀体内残余压力，使用稳定可靠，能避免阀体内部件的损坏，但如果使用航空煤油、生物质柴油等其他粘度的燃油，残余压力将不能得到有效降低，从而导致发动机出现隔次喷射、二次喷射等不正常喷射问题；再如专利CN201620190421所公开的一种有效调节高压油管剩余压力、稳定可靠的出油阀，如果使用航空煤油、生物质柴油等其他粘度的燃油，高压油管中的剩余压力的调节方法就会受到影响，也会导致发动机出现不正常喷射现象，而且不能适应航空发动机多工况变化。

上述已公开的燃油泵出油阀均不能很好的适应不同粘度的其他燃油，基于上述原因，本发明提供了一种带粘度补偿功能的航空重油活塞发动机多燃料燃油泵出油阀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述已有技术存在的不足，提供一种带粘度补偿功能的航空重油活塞发动机多燃料燃油泵出油阀，由于含有带粘度补偿功能的配合锥面、出油/回油台阶、分布油道、适应不同粘度燃油的弹簧等结构，能够适用于航空重油活塞发动机不同粘度的燃油和满足多种工况的供油需求，提高可靠性，延长使用寿命。

本发明完整的技术方案包括：

一种带粘度补偿功能的多燃料燃油泵出油阀，其特征在于：所述的出油阀包括阀芯和阀座，所述的阀芯具有阀芯配合锥面，所述的阀座具有阀座配合锥面，所述的阀芯和阀座通过阀芯配合锥面和阀座配合锥面接触实现锥面配合，所述阀芯配合锥面的锥度大于阀座配合锥面的锥度，即在锥面配合后，阀芯配合锥面和阀座配合锥面之间不完全相合。

所述的阀座配合锥面的锥度范围为25°到35°，优选为30°，阀芯配合锥面的锥度范围为45°到55°，优选为45°。

所述阀芯和阀座的配合锥面为线接触，接触线为圆形。

所述的出油阀包括在出油阀芯中部位置的出油/回油台阶，所述出油/回油台阶与阀座内孔之间形成出油间隙，其中，出油/回油台阶的一个侧边切除一块，使该切除部位与阀座内孔之间形成的出油间隙，大于出油/回油台阶未被切除部分与阀座内孔之间形成的出油间隙。

所述出油/回油台阶被切除部分，占台阶直径的五分之一到四分之一。

所述的出油阀在出油/回油台阶下方设有分布油道，所述的分布油道横截面为半椭圆形。分布油道有四道，每相邻两道相隔90°，呈对称圆形阵列分布，其中两道油道相对出油/回油台阶上表面平行于台阶母线的中线对称，油道的截面是一个椭圆的一半。

所述的出油阀阀芯还包括弹簧和弹簧座台阶，所述的出油阀阀座还包括内孔和安装底座；

所述的弹簧座台阶带有小倒角，方便弹簧的安装；台阶大小与弹簧内圈小过盈配合，固定弹簧安装位置。

所述的弹簧选用304不锈钢材料，补偿粘度较大燃油压在油路中的沿程压力损失。

所述的阀芯和阀座采用钛合金材料；阀芯和阀座表面涂有耐磨的纳米陶瓷涂层，其表面粗糙度保证与较高粘度燃油流动形成的附面层较小而不影响流量。

所述的出油阀为航空重油活塞发动机多燃料燃油泵出油阀。

出油阀座内孔的下端与燃油泵柱塞连通，当柱塞往出油阀芯方向移动时，出油阀座内孔和阀芯之间间隙的燃油受到挤压，油从阀芯分布油道和出油/回油台阶表面流过被压到阀芯配合锥面的下方，当油压到达一定值后阀芯的配合锥面被顶开，油从阀芯和阀座的配合锥面间隙流入高压油管，此为出油过程；当柱塞往背离出油阀芯的方向移动时，高压油管到阀芯阀座配合锥面间隙、再到出油阀座内孔和阀芯之间间隙的燃油就往柱塞移动的方向泄压，到油压减少到一定值后阀芯的配合锥面落下，出油阀关闭，此为回油过程。

本发明的优点在于：

(1)本发明的出油阀芯和阀座含有不同锥度的配合锥面，有利于适用航空重油活塞发动机不同粘度的燃油和满足多种工况的供油需求。

(2)本发明的出油阀芯含有带粘度补偿功能的出油/回油台阶、适应不同粘度燃油的分布油道，适用于不同粘度的燃油，不会出现二次喷射、隔次喷射等发动机不正常喷射的问题。

(3)本发明的出油阀弹簧座台阶带有小倒角，弹簧座台阶直径与弹簧内径小过盈配合，有利于出油阀弹簧的固定与安装。

(4)本发明的出油阀芯和阀座表面涂有耐磨的纳米陶瓷涂层，有利于提高耐磨性从而延长其寿命。

(5)本发明的出油阀弹簧弹簧刚度是传统出油阀弹簧的五分之四，有利于满足多粘度燃油的小流量供油需求。

附图说明

图1是本发明的出油阀芯结构的平面三视图。

图2是本发明的出油阀芯和阀座偶件装配结构剖视图。

图3是本发明的出油阀总成的固定与安装视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一个方面，提供一种带粘度补偿功能的出油阀芯和阀座，实施方式为：

如附图1所示，本发明的出油阀芯包括弹簧座台阶105、配合锥面101、出油/回油台阶102、分布油道104四个部分。弹簧座台阶在出油阀芯的最上端，在弹簧座台阶下面是阀芯的配合锥面，在配合锥面下面即出油阀芯的腰部位置有一个出油/回油台阶，分布油道在出油/回油台阶下端。区别于用于传统柴油的半圆形油道，所述的分布油道采用半椭圆形油道，扩大了油道的截面积和截面周长，增加了截面积/截面周长比，减小较大粘度燃油在油道中流动时的沿程损失，满足多粘度燃料宽流量范围的供油需求。

所述的弹簧座台阶呈一矮圆柱形，顶端有小倒角106，为了固定出油阀弹簧的位置、方便其安装，弹簧座台阶直径取比出油阀弹簧内径小0.05mm的值，以便和出油阀弹簧内圈形成小过盈配合。

所述的配合锥面由上端一个扁圆台、下端一个扁圆锥台组成，下端的扁圆锥台表面将与出油阀座的配合锥面接触。

所述的出油/回油台阶大致呈扁圆柱状，区别于用于传统柴油的出油/回油台阶，本发明的出油/回油台阶的侧边切除一块，使该切除部位103与阀座内孔之间形成的出油间隙，大于出油/回油台阶未被切除部分与阀座内孔之间形成的出油间隙，切除部分的表面与出油/回油台阶的母线平行。

所述的分布油道有四道，每相邻两道相隔90°，呈对称圆形阵列分布，其中两道油道关于出油/回油台阶上被切除部分的表面平行于台阶母线的中线对称，油道的截面是一个椭圆的一半，扩大了油道的截面积和截面周长，增加了截面积/截面周长比，减小较大粘度燃油在油道中流动时的沿程损失，满足多粘度燃料宽流量范围的供油需求。

本发明出油阀芯和阀座的安装与配合如附图2所示。出油阀座包括与阀芯配合锥面201接触的配合锥面202、内孔203和安装底座204三个部分。安装后出油阀芯和阀座的配合锥面为线接触，接触线是一个圆，出油/回油台阶和分布油道都落在阀座的内孔中。

出油阀座内孔的下端与燃油泵柱塞连通，当柱塞往出油阀芯方向移动时，出油阀座内孔和阀芯之间间隙的燃油就受到挤压，油从阀芯分布油道和出油/回油台阶表面流过被压到阀芯配合锥面的下方，当油压到达一定值后阀芯的配合锥面被顶开，油从阀芯和阀座的配合锥面间隙流入高压油管，此为出油过程；当柱塞往背离出油阀芯的方向移动时，高压油管到阀芯阀座配合锥面间隙、再到出油阀座内孔和阀芯之间间隙的燃油就往柱塞移动的方向泄压，到油压减少到一定值后阀芯的配合锥面落下，出油阀关闭，此为回油过程。

区别于用于传统柴油的阀芯阀座相同锥度的配合锥面，所述的阀芯和阀座的配合锥面锥度不同，阀座配合锥面的锥度范围为25°到35°，最优选的为30°；在出油阀打开时，燃油在两个配合锥面之间形成油膜，为使较高粘度燃油在出油阀打开时流速能够增快，阀芯的配合锥面锥度大于阀座配合锥面，且锥度差越大，配合锥面越能适应粘度大的燃料供油需要；但锥度差过大会造成回油时出油阀配合锥面回油间隙过大，过度回油会造成隔次喷油的现象，根据多燃料重油活塞航空发动机所用油的粘度范围和多种工况的供油需求，选取阀芯配合锥面的锥度范围为45°到55°，最优选的为45°。

所述出油/回油台阶的侧边与阀座内孔形成一圈油膜，台阶上被切除的部分与内孔之间间隙205形成的油膜较厚，且被切除的部分越大，即被切除的部分表面与内孔之间的间隙越大，出油/回油台阶就越适应于粘度大的燃油供油需要，但被切除的部分太大会造成回油时出油阀芯和阀座内孔之间的回油间隙过大，过度回油会造成隔次喷油的现象，根据多燃料航空重油活塞发动机所用油的粘度范围和多种工况的供油需求，选取出油/回油台阶被切除部分占台阶直径的五分之一到四分之一。

所述的阀芯和阀座采用钛合金材料，使其耐油性好，具有较大的比强度和刚度，轻量化系统的重量，减少阀芯运动时的惯量，有利于出油与回油状态快速响应；阀芯和阀座表面涂有耐磨的纳米陶瓷涂层，其表面粗糙度保证与较高粘度燃油流动形成的附面层较小而不影响流量，提高耐磨性从而延长其寿命。

根据本发明的另一个方面，提供一种带粘度补偿功能的航空重油活塞发动机多燃料燃油泵出油阀弹簧。

如附图3所示，本发明的出油阀总成包括出油阀芯、出油阀座、出油阀弹簧302三个部分。出油阀弹簧安装固定在阀芯弹簧座台阶301上，安装好的出油阀弹簧不易被取下，运动时与阀芯没有相对位移。

区别于用于传统柴油机出油阀的合金弹簧钢，所述的出油阀弹簧选用304不锈钢材料，增强其耐油性，其弹簧刚度是传统出油阀弹簧的五分之四，使出油阀开启压力略微减小，即使油压到达阀芯配合锥面被顶开时的值减小五分之一，补偿粘度较大燃油压在油路中的沿程压力损失，使用航空煤油、生物柴油等不同粘度燃油时出油阀还能在规定的时间内稳定开启与关闭，能够满足不同粘度燃油的小流量供油需求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。