一种柱塞式限压阀

技术领域

本发明涉及内燃机润滑系统，具体来说涉及一种用于机油泵的柱塞式限压阀。

背景技术

内燃机在工作时各摩擦副均需要机油及时提供润滑及冷却散热，目前发动机油泵广泛使用定量泵，定量泵随着发动机转速升高提供的流量也会升高，但是发动机在工作时超过一定的转速所需要的润滑冷却油不会有太大的变化，此时必须将定量泵提供的多余的机油及时泄出，否则过高的机油压力会损坏发动机密封件，且对发动机运行也会产生多余的不必要的阻力，降低发动机工作效率。

传统的发动机油泵会在油泵上布置限压阀对机油的泵出压力进行限制，但是油泵在工作时均存在压力波动，压力波动随着转速升高会逐渐增加，频率也会加快，对限压阀产生多余的冲击，造成限压阀在高转速时提前开启。所以传统的限压阀开启压力在标定时都会规定在某转速下开启，这样在低转速时开启压力会比标定值高，高转速时开启压力又比标定值低，非常不利于发动机机油压力的管理。为了更好的管理机油压力，当前有部分中高端发动机采用了变排量机油泵，变排量机油泵可以根据油道机油压力反馈通过ECU对油泵的排量进行改变，对油泵泵出流量及压力实现精确控制，以此来保证发动机润滑冷却需求，通过变排量还可以实现能耗降低，但是变排量机油泵结构复杂，成本高难以大批量普及推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种柱塞式限压阀，避免限压阀在高转速下提前开启。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种柱塞式限压阀，包括阀体、柱塞、弹簧、密封环、螺塞；所述阀体上设有用于容纳柱塞、弹簧、密封环和螺塞的阀孔，并设有与阀孔相通的第一进油孔、泄油孔和第二进油孔；所述柱塞为阶梯轴，包括大径段和小径段，所述大径段与阀孔内壁之间为间隙配合，所述小径段穿过弹簧后插入到密封环内，所述密封环的内孔与小径段之间为间隙配合，密封环的外周面与阀孔之间为过渡配合；所述螺塞包括外侧段和内侧段，所述外侧段设有外螺纹，所述内侧段设有径向的通油孔，所述螺塞内侧端的端面设有一个轴向的盲孔，所述盲孔与所述通油孔相交；第一进油孔与所述阀孔的内侧端相通，所述泄油孔的开设位置对应于所述柱塞大径段的周面，第二进油孔的开设位置对应于所述螺塞的内侧段，所述内侧段与阀孔的内壁之间具有间隙；第一进油孔与第二进油孔均用于接入高压油。

上述技术方案的工作原理是：当机油泵工作达到限压阀标定开启压力时，来自机油泵高压腔的高压油能推动柱塞压缩弹簧并向弹簧侧移动，当柱塞大径段的端面移动到泄油孔的位置时，限压阀进入开启模式，油泵高压腔的部分高压油可经泄油孔泄至油底壳，使发动机主油道保持在限压阀标定的开启压力。由于柱塞包括大径段和小径段，这样就会形成一大一小两个柱塞端面，从第一进油孔与第二进油孔进来的高压油分别作用于两个柱塞端面，大柱塞端面受到的油压作用力必然大于小柱塞端面。根据压强计算公式：P=F/S，大柱塞端面受力为F大=P*S大，小柱塞端面受力为F小=P*S小，弹簧压缩力为F′，则F大=F小+F′。而弹簧力F′会随着弹簧压力呈线性增加，两柱塞端面因为均受高压油的作用，所受的压力波动情况一致，所以随着转速增高，压力波动增加，F小+F′也是非线性增加。从而可以大大改善在高转速下限压阀提前开启的情况，使限压阀的开启压力随转速变化无限变小，让油泵出油口一直保持在恒定的压力供油，这样就可以实现对油泵泵出流量及压力实现精确控制，以此来保证发动机润滑冷却需求，也可以实现能耗降低。

在一个实施例中，所述阀孔从内至外依次装有柱塞、弹簧、密封环、螺塞，所述柱塞大径段的端面与第一进油孔相对应。

在一个实施例中，所述密封环和螺塞为一体成型。

进一步地，所述阀体上对应所述弹簧的位置还设有一个阻尼孔。在实际工作过程中，作用于柱塞两端的高压油会有少量从柱塞大径段与阀孔的间隙以及从小径段与密封环内孔的间隙泄漏至阀孔中部，阻尼孔的存在，则能够及时地将这些油液排出去，避免在柱塞与密封环之间形成阻尼，影响限压阀开启压力。

进一步地，所述柱塞大径段的周面设有环形的容屑压力平衡槽。

进一步地，所述柱塞大径段与小径段相连一端的端面设有环形的弹簧安装沉槽。

本发明所取得的有益效果是：本发明提供的限压阀能够引入高压油同时作用柱塞的大小两端面，让弹簧侧的压缩力也为非线性增大，这样能对高转速状态下限压阀提前开启的现象进行抑制，从而让定量泵也具备了在不同转速条件下稳定控制主油道压力的能力，且结构简单可靠，成本优势明显。

附图说明

图1为本发明实施例1和2中限压阀的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1和2中限压阀的柱塞结构示意图；

图3为本发明实施例1中限压阀的螺塞结构示意图；

图4为本发明实施例1中限压阀整体结构爆炸示意图；

附图标记为：

1——阀体 11——第一进油孔 12——泄油孔

13——第二进油孔 14——阻尼孔

2——柱塞 21——大径段 22——小径段

23——容屑压力平衡槽 24——弹簧安装沉槽

3——弹簧 4——密封环 5——螺塞

51——外螺纹 52——通油孔 53——盲孔。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。

实施例1

如图1至4所示的一种柱塞式限压阀，包括阀体1、柱塞2、弹簧3、密封环4、螺塞5；所述阀体1上设有阀孔，并设有与阀孔相通的第一进油孔11、泄油孔12、第二进油孔13、阻尼孔14，阀孔从内至外依次装有柱塞2、弹簧3、密封环4、螺塞5；柱塞2为阶梯轴，包括大径段21和小径段22，大径段21与阀孔内壁之间为间隙配合，小径段22穿过弹簧3后插入到密封环4内，密封环4的内孔与小径段22之间为间隙配合，密封环4的外周面与阀孔内壁之间为过渡配合；螺塞5包括外侧段和内侧段，所述外侧段设有外螺纹51，所述内侧段设有径向的通油孔52，螺塞5内侧端的端面设有一个轴向的盲孔53，盲孔53与通油孔52相交；第一进油孔11与阀孔的内侧端相通，且与柱塞大径段21的端面相对应，泄油孔12的开设位置对应于柱塞大径段21的周面，第二进油孔13的开设位置对应于螺塞5的内侧段，所述内侧段与阀孔的内壁之间具有间隙，阻尼孔14的位置对应于弹簧3的安装位置；第一进油孔11与第二进油孔13均用于接入高压油；柱塞大径段21的周面设有环形的容屑压力平衡槽23，柱塞大径段21与小径段22相连一端的端面设有环形的弹簧安装沉槽24。

本实施例的工作原理是：当机油泵工作达到限压阀标定开启压力时，来自机油泵高压腔的高压油能推动柱塞2压缩弹簧3 并向弹簧侧移动，当柱塞大径段21的端面移动到泄油孔12的位置时，限压阀进入开启模式，油泵高压腔的部分高压油可经泄油孔12泄至油底壳，使发动机主油道保持在限压阀标定的开启压力。由于柱塞包括大径段21和小径段22，这样就会形成一大一小两个柱塞端面，从第一进油孔11与第二进油孔13进来的高压油分别作用于两个柱塞端面，大柱塞端面受到的油压作用力必然大于小柱塞端面。根据压强计算公式：P=F/S，大柱塞端面受力为F大=P*S大，小柱塞端面受力为F小=P*S小，弹簧压缩力为F′，则F大=F小+F′。而弹簧力F′会随着弹簧压力呈线性增加，两柱塞端面因为均受高压油的作用，所受的压力波动情况一致，所以随着转速增高，压力波动增加，F小+F′也是非线性增加。从而可以大大改善在高转速下限压阀提前开启的情况，使限压阀的开启压力随转速变化无限变小，让油泵出油口一直保持在恒定的压力供油，这样就可以实现对油泵泵出流量及压力实现精确控制，以此来保证发动机润滑冷却需求，也可以实现能耗降低。在工作过程中，作用于柱塞两端的高压油会有少量从柱塞大径段21与阀孔的间隙以及从小径段22与密封环4内孔的间隙泄漏至阀孔中部，阻尼孔14的存在，则能够及时地将这些油液排出去，避免在柱塞与密封环4之间形成阻尼，影响限压阀开启压力。

实施例2

本实施例整体结构与实施例1基本相同，不同之处在于密封环4和螺塞5为一体成型。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。