CN100402833C - 燃料系统的关闭阀 - Google Patents

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Abstract

一种燃料系统的关闭阀(4)包括一本体部件(5)，其中设有一具有入口连接件(7)和出口连接件(8)的燃料空间(6)，一致动件(9)可移动地布置于该燃料空间中，根据其位置燃料可以流过关闭阀(4)或阻断燃料的流动，并且一力结构在致动件(9)上产生与燃料的主流动方向相反的力。致动件(9)还包括一可移动地布置到其中的辅助致动件(12)。

Description

燃料系统的关闭阀
技术领域
本发明涉及燃料系统的关闭阀。
背景技术
目前，一种所谓共轨储存喷射系统一般与内燃机结合使用。在这样的系统中，燃料由控制喷射阀在喷射压力下被喷射入发动机的燃烧室。如果喷射阀是不合格的，则可能发生这种情况，即燃料会不受控制地泄入气缸的燃烧室。为了防止这种情况，公开文本US 3780716和WO 95/17594建议一种关闭阀用以限制燃料流量。在关闭阀中有一圆柱空间，其又包含一活塞装置，该活塞装置设有在喷射状态时反作用于燃料流动方向的弹簧载荷。在正常操作时每次喷射所需要的燃料量相当于由活塞移动移过的容积。如果因为某种原因关闭阀不断泄漏，则活塞移到其另一极限位置而切断流动。
在公开文本GB 2317922中还描述另一种限制流量的关闭阀。在初始状态时，压力作用于在燃料进入侧上的较小表面区域上，在这种情况下对于一特定的压力，力当然是较小的，与作用的表面区域成比例，然而，这种解决方法的问题是绝对紧密性的要求并因而对燃料质量是很敏感的。如果该较小的表面区域的密封表面泄漏，则该解决方法并不奏效并且压力被施加于整体表面区域上和活塞会移到其第二极限位置而封闭流动。特别在大功率设备和船舶发动机中燃料可能是这样的，使得所提供的解决方法并不能充分可靠地操作。
同样，现有技术的流动关闭阀一般也具有与高粘度燃料情况有关的问题，例如当采用重燃油和/或在开动前的燃料温度低于正常操作温度时。因此，并不能充分迅速地使在活塞装置上的燃料压力平衡并且活塞可能移到其另一极限位置而封闭喷射连接件。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种燃料系统的关闭阀，借以避免现有技术中的缺点。本发明的一个目的特别是提供一种关闭阀，通过该关闭阀可以避免在启动阶段的非有意的关闭。
根据本发明，提供了一种燃料系统的关闭阀，其包括一本体部件，在该本体部件中布置有一具有入口连接件和出口连接件的燃料空间，一致动件布置于该燃料空间中以便在一第一极限位置和一第二极限位置之间运动，该致动件包括一辅助致动件，该辅助致动件可相对于该致动件移动，并且根据其位置，燃料或者可以流过关闭阀或者被阻断流动，以及一力结构，其在致动件上引起与燃料的主流动方向相反的力并将致动件压向第一极限位置，其特征在于，所述辅助致动件可相对于所述致动件移动以防止当致动件处于第二极限位置时燃料从入口连接件流到出口连接件。
根据本发明的燃料系统的关闭阀包括一本体部件，其中设有一具有入口和出口连接件的燃料空间，一致动件可移动地布置于该燃料空间中，根据其位置燃料可能流过该关闭阀或阻断燃料的流动，并且力结构产生作用于该致动件的与燃料的主流动方向相反的力。该致动件包括一可移动地布置到其中的辅助致动件。
致动件和辅助致动件在燃料空间入口连接件一侧分别包括一第一表面区域和一第二表面区域，这些区域邻接所述的空间并且由辅助致动件形成的第二表面区域小于由致动件形成的第一表面区域。辅助致动件设置成可移动的用以在入口与出口连接件之间提供流动连通的关闭和开通。为此目的，该辅助致动件设有一密封表面。
在致动件中设置的用来产生与燃料主流动方向相反的力的力结构也对辅助致动件产生力，并且这对确定致动件和辅助致动件的相互位置具有作用，换言之，它们有利地共用一个共同的力结构。
关闭阀的燃料空间优选为圆柱形的并且致动件包括一活塞装置，其直径基本上符合于燃料空间的直径，其中配装有沿其纵向轴线方向的孔，并将辅助致动件可移动地布置在该活塞装置的孔中。
辅助致动件密封表面的相反表面可以与出口连接件相连或与致动件相连地布置，这同样取决于提供关闭阀的方式。
利用本发明得到若干优点。首先，解决方法的操作在发动机的启动方面是可靠的。关闭阀的辅助致动件的操作压力大小可易于按要求的来确定，并且主要地，关闭阀的操作只取决于该压力。再者，燃料质量对操作只有很小的影响并且燃料中可能的污物粒子量并不影响启动操作。
附图说明
以下只借助于实例并参照示意的附图说明本发明，其中：
图1表示本发明的关闭阀是如何用于燃料喷射系统中的；
图2表示本发明的关闭阀的一个实施方案处于其基本位置的情况；
图3表示根据图2的关闭阀处在喷射的过程中的情况；
图4表示根据图2的关闭阀处于其第二极限位置；
图5表示闭合的根据图2的关闭阀；以及
图6表示本发明的另一关闭阀。
具体实施方式
如图1中完全示意地示出的，本发明的关闭阀4可以适合于共轨燃料储存喷射系统。象这样的共轨储存喷射系统是已知的并不在本文更详细地说明。共轨储存喷射系统包括一作为其基本部件的共轨储存器1，其中燃料处于高压作用下以便喷射入发动机，并且该共轨储存器与喷射阀2流动连通。对于配送燃料给每一气缸(未示出)的喷射阀2，从共轨储存器1中配置一燃料通道管3、3’。在操作过程中在该共轨储存器内保持一个压力借以为喷射阀2提供足够的喷射压力。每一喷射阀2包括控制装置(未示出)用以单独控制喷射。在燃料通道管3、3’中设有一关闭阀4，其操作参照图2-5说明如下。
图2中示出关闭阀处于其初始状态的情况。关闭阀包括一本体部件5，其中设有圆柱形燃料空间6。燃料所用的一入口连接件7和一出口连接件8适于与燃料空间相连。在本体部件5的燃料空间6中配装有一优选包括一活塞或类似物的致动件9。根据活塞的不同位置，燃料或可以流过关闭阀或可以阻断燃料的流动。关闭阀4还包括还包括一弹簧10，在其作用下活塞结构9处于图1中所示贴着本体部件5的肩部5’的状态。在正常运行的状态下，在各次喷射之间关闭阀4处于图2的位置。
当在正常操作过程中喷射阀2开始喷射时，越过关闭阀4，换言之在入口连接件7与出口连接件8之间形成一压差，在这种情况下活塞结构9启动并移动到喷射停止和压差平衡为止。这种情况表示于图3中。在这种情况下被喷射的燃料量等于由活塞结构9在燃料空间6内运动所移动的容积。
一辅助致动件即辅助活塞12与活塞结构9相连可移动地布置。活塞结构9包括在燃料空间6的入口连接件7一侧的部段中的区域9’，其限制所述空间6，因此燃料空间的压力作用在所述区域9’上，并且在正常操作时，辅助活塞12随活塞结构9一起移动而这两者之间没有相互移动。
在关闭阀4泄漏或其由于某种原因在喷射以后并不闭合的情况下，共用的轨道储存器1的压力将活塞结构9与辅助活塞12一起推到其另一极限位置，如图4中所示。在活塞结构9的这个位置大大限制了进入喷射阀2的流量，因为整个的流量流经一节流孔11。该节流孔将在燃料空间6的活塞结构的不同侧面的部段相互连通。活塞结构9上的压差增大了并在其达到一特定的极限时辅助活塞12相对于活塞结构9移动，并且密封表面13、13’闭合而切断流动，这种情况示于图5中。其中辅助活塞12的密封表面13的相反表面13’与出口连接件8相连地布置。产生这样的操作，使得辅助活塞12包括邻接在燃料室6的入口连接件7一侧的部段中的空间的区域12’，并且该区域小于活塞结构9的相应区域9’，在这种情况下最初活塞结构9和辅助活塞12发生共同的移动并且仅仅在压差超过一定的极限时辅助活塞12才在活塞结构中移动。因此，移动辅助活塞12的压力仅被引导在由其直径决定的所述区域上并且其移动需要比能够使整个活塞结构9移动的压力更大的压力。
本发明的关闭阀4在发动机的启动中例如在重燃料应用中操作如下。在启动发动机以前开始燃料循环时，燃料系统的低压侧的压力作用到入口连接件7。在该初始状态时出口连接件8一侧可以是几乎没有压力或甚至充满空气。在下一阶段关闭阀4的活塞结构9移到图4中所示的位置，换言之移到其第二极限位置。可以认为，例如在燃料系统的低压侧的压强约为7巴。关闭阀4的尺寸例如可以确定成使将辅助活塞12移动到图5中的位置所需要的压差为25巴。这意味着，实际上关闭阀4保持开通并且能够充满在出口连接件8一侧的部段和在其后面来自喷射系统的部段，以及平衡入口连接件7与出口连接件8之间的压力。当入口连接件与出口连接件之间的压力已充分平衡时，关闭阀的活塞结构9移到图2中所示的位置并且可以无问题地启动发动机。这样，节流孔11的尺寸可以只根据要求的活塞结构9的返回速度(在发动运行时的正常状态下)来确定。如果在发动机运行时在关闭阀的出口连接件8一侧中有例如管道泄漏，则关闭阀立即闭合。
图6中示出另一关闭阀的实施方案。该实施方案在其他方面相当于图2-5中所示的一个，但将辅助活塞12不同地配置以与活塞结构9本身一起用作为流动关闭装置。在该实施方案中在活塞结构的孔中匹配一螺栓12等，使穿过其中的通道11从其相对于燃料空间6的活塞结构的另一端通向在出口连接件8一侧的部段，并从其相对于燃料空间6的活塞结构的该另一端通向在入口连接件7一侧的部段。现在，如果越过活塞结构9的压差超过一特定的极限，螺栓12移向出口连接件，在这种情况下密封表面13、13’最后彼此贴靠。其中正要发生所述移动。在根据图6的实施方案中辅助活塞的密封表面13的相反表面13’与活塞结构9相连地布置。
本发明不限于所示的各实施方案，但本发明若干修改在所附权利要求书的范围内是合理的。

Claims (7)

1.一种燃料系统的关闭阀(4)，其包括一本体部件(5)，在该本体部件中布置有一具有入口连接件(7)和出口连接件(8)的燃料空间(6)，一致动件(9)布置于该燃料空间(6)中以便在一第一极限位置和一第二极限位置之间运动，该致动件(9)包括一辅助致动件(12)，该辅助致动件(12)可相对于该致动件(9)移动，并且根据其位置，燃料或者可以流过关闭阀(4)或者被阻断流动，以及
一力结构，其在致动件(9)上引起与燃料的主流动方向相反的力并将致动件(9)压向第一极限位置，
其特征在于，所述辅助致动件(12)可相对于所述致动件(9)移动以防止当致动件(9)处于第二极限位置时燃料从入口连接件(7)流到出口连接件(8)。
2.根据权利要求1所述的关闭阀(4)，其特征在于，辅助致动件(12)面向入口连接件(7)的区域小于致动件(9)的相应区域。
3.根据权利要求3所述的关闭阀(4)，其特征在于，辅助致动件(12)设有一密封表面(13)，用于在入口连接件(7)与出口连接件(8)之间使流动连通闭合。
4.根据权利要求1所述的关闭阀(4)，其特征在于，布置在致动件中用来引起与燃料主流动方向反向的力的力结构(10)对辅助致动件(12)产生力，这对确定致动件(9)和辅助致动件(12)的相互位置具有作用。
5.根据前述权利要求中任一项所述的关闭阀(4)，其特征在于，燃料空间(6)为圆柱形的，并且致动件(9)包括一活塞装置，该活塞装置的直径基本上对应于燃料空间的直径，在该活塞装置中配合有平行于其纵向轴线的孔，并将辅助致动件(12)可移动地布置在活塞结构(9)的孔中。
6.根据权利要求3所述的关闭阀(4)，其特征在于，辅助致动件的密封表面的相反表面(13’)布置成与出口连接件(8)相连。
7.根据权利要求3所述的关闭阀(4)，其特征在于，辅助致动件(12)的密封表面的相反表面(13’)布置成与致动件(9)相连。
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