CN101852157B - 用于内燃机的燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于内燃机的燃料喷射器，包括：外壳、固定在上述外壳(16)的下端处的阀导管、固定在上述阀导管(38)的下端处具有多个喷嘴孔(82)的雾化器和具有阀部分(92)和截止元件(94)的心轴(88)，其中在心轴(88)的闭合位置中，上述各喷嘴孔(82)的入口开口(84)全都在上面和下面截止部分(102，106)之间与喷射室(110)流通连接，及其中在心轴(88)的打开位置中，上面截止部分(102)保持闭合，而下面截止部分(106)被打开，以便在截止元件(94)的中心管道(112)和上述喷射室(110)之间形成流通连接。

Description

用于内燃机的燃料喷射器
技术领域
本发明涉及用于内燃机的燃料喷射器。本发明尤其涉及用于大型二冲程内燃机的燃料喷射器，如用于航海推进的柴油发动机。
更准确地说，本发明涉及权利要求1前序所述的燃料喷射器，该燃料喷射器包括外壳、阀导管、雾化器、心轴、和截止元件，所述阀导管固定在外壳的下端处，雾化器固定在阀导管的下端处，并设有多个喷嘴孔，心轴具有与阀导管的阀座配合的阀部分，而截止元件伸入到雾化器的纵向孔中，以便当心轴处于闭合位置时减少与喷嘴孔流体连接的体积。
背景技术
EP-A-052937公开了一种燃料喷射器，该燃料喷射器包括一轴向上可移置的心轴，所述心轴具有阀部分和截止元件，阀部分与对应的阀导管的阀座配合，而截止元件的阀杆的阀部分的下方伸到雾化器的中心孔径中。截止元件的外壁对打开和闭合喷嘴孔的入口开口有效。
在EP-A-052937所公开的解决方案中，各喷嘴孔排列成一排，亦即喷嘴孔的入口开口全都放置在距雾化器的下端近似相同的距离处。该解决方案存在的问题是，在不危及雾化器的侧壁的强度的情况下，安排在最大角度内的喷嘴孔的总数不能增加。
WO 2008/071187公开了一种权利要求1的前序所述的燃料喷射器，其中雾化器的喷嘴孔的入口开口安排在第一排和第二排中，该第一排和第二排在轴向上通过圆筒形密封部分相互间隔开和分开。伸入雾化器的纵向孔中的截止元件具有第一圆筒形部分和第二圆筒形部分，所述第一圆筒形部分安装成打开和闭合下排的入口开口，而第二圆筒形部分与一辅助阀座配合，用于当阀杆闭合时关闭上排的入口开口。
当阀杆打开时，下排入口开口用流过截止元件的中心管道的燃料供应，而上排入口开口用在环形通道中流动的燃料供应，该环形通道限定在雾化器孔径的内壁和截止元件的外表面之间。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的喷射器，该改进的喷射器在雾化器中喷嘴孔的安排上具有更大的自由度，保证所有喷嘴孔都同时供应燃料、及即使喷嘴孔以不规则的流型（pattern）安排也要求很短的阀杆的行程。
按照本发明，这个目的用具有如下特征的燃料喷射器达到，该燃料喷射器包括：
- 外壳，
- 阀导管，该阀导管固定在上述外壳的下端处，阀导管具有纵向导向孔和室，该室设有阀座，上述室连接到燃料供应管道上；
- 雾化器，该雾化器固定在上述阀导管的下端处，雾化器具有一纵向孔，该纵向孔与上述室流通连接，雾化器具有多个喷嘴孔，各喷嘴孔都具有面朝入上述纵向孔的入口开口；和
- 心轴，该心轴具有与上述阀座配合的阀部分和伸入到上述雾化器的纵向孔中的截止元件，其中轴向上相互间隔开的上面截止部分和下面截止部分被限定在截止元件的外表面和纵向孔的内表面之间，截止部分二者闭合处于心轴的闭合位置中，截止元件具有中心管道，该中心管道既在上面截止部分的上方又在下面截止部分的下方处于与雾化器的纵向孔流通连接；
在心轴的闭合位置中，上述喷嘴孔的入口开口全都在上述上面和下面截止部分之间与喷射室流通连接，及在心轴的打开位置中，上面截止部分保持闭合，而下面截止部分打开，以便在截止元件的中心管道和上述喷射室之间形成流通连接。
在本发明所述的解决方案中，在心轴的闭合位置中，喷嘴孔的入口开口全都处于在上面和下面截止部分之间与喷射室流通连接，而在心轴的打开位置中，上面截止部分保持闭合，而下面截止部分打开，以便在截止元件的中心管道和喷射室之间形成流通连接。
在本发明所述的解决方案中，当下面截止部分打开时，所有喷嘴孔都同时供应燃料。
本发明的安排在定位喷嘴孔方面提供更多的自由度，喷嘴孔能设在任何雾化器高度处，并按照一种流型设计，以便优化喷雾质量。按照本发明，喷嘴孔不一定像现有技术中那样设置在一个或两个单排中。
本发明的雾化器能设计成具有更大数量的喷嘴孔，因此改善了喷雾质量和燃料燃烧，而不危及雾化器的侧壁的强度。
本发明的喷嘴孔能即使在很短的升起心轴情况下也在轴向上相互间隔开具有相关的高度差。尤其是，升起心轴能比喷嘴孔之间的轴向距离更短。
附图说明
本发明的另一些特点和优点在下面参照附图纯粹当作非限制性例子给出的详细说明中将变得显而易见，其中：
- 图1是本发明的喷射器的轴向剖视图，
- 图2和3是图1中箭头II所指的部分分别处于闭合位置和打开位置的放大图，
- 图4是图1中箭头II所指的部分的放大透视图，
- 图5是图4中箭头V所指部分的前视图，
- 图6是与图2对应的剖视图，并示出本发明的第二实施例，
- 图7是沿着图6的线VII-VII所取的剖视图。
具体实施方式
参见图1，标号10表示本发明的用于柴油发动机的燃料喷射器。喷射器10预定安装到在发动机的头部14内所形成的轴长内腔12中。喷射器10包括细长的外壳16，该外壳16在其顶部处具有放大的头部18，所述头部18在内腔12的外部突出，并用螺钉20（图1中仅其中一个螺钉可见）固定到发动机头部14上。
在下面说明和权利要求书中，术语“上面”、“下面”、“顶部”、“底部”及诸如此类涉及喷射器10的标准使用位置。然而，可以设想，喷射器10能安装在相对于垂直轴线或多或少倾斜的位置中。
燃料供应管道22在外壳16中形成，并在其上端处连接到开口24上，放开口24连接到燃料供应管路（未示出）上。推进元件26在外壳16中所形成的贯通内腔30的内部沿着纵向轴线28可在轴向上移动。压缩弹簧作用在推进元件26的上面头部34上。压缩弹簧32的上端顶着调节件36起作用，该调节件36拧到喷射器10的头部18内所形成的轴向孔中。
阀导管38固定在外壳16的下端处。管状固定件40接合外壳16的螺纹部分42，以便将阀导管38固定在外壳16的前面底端处。导向阀38具有一纵向导向孔44。室46在导向孔44的下端处形成。室46与燃料供应导管48处于流通连接，该燃料供应导管48的上端连接到外壳16的燃料供应导管22的下端上。
参见图2和3，锥形阀座50设在阀导管38的室46的底端处。短管道52从阀座50向下延伸，并在阀导管38的前端面54上开口。
雾化器56固定在阀导管38的下端处。雾化器56具有一圆筒体，该圆筒体用耐蚀材料制成，具有封闭的底端58。如图1所示，雾化器56的下端在发动机的燃烧室C中延伸。雾化器56的上部前端面60在前面贴合阀导管38的前端面54。雾化器56的圆形上部凸缘62接合导向阀38的底部圆筒形表面64。垂直销66接合阀导管38和雾化器56的相互面对的开口，以便将雾化器56设定在相对于阀导管38的固定角位置中。
雾化器56通过杯形保持元件68轴向上固定到阀导管38上。保持元件68和雾化器56具有相互贴合的锥形表面70和72。雾化器56的圆筒体穿过保持元件68的底部开口74向下伸出。如图1中所示，保持元件68具有一上部凸缘76，该上部凸缘76卡扣接合弹性环78，所述弹性环78承载在管状固定件40的下端处。
参见图2和3，雾化器56具有一纵向孔80，该纵向孔80在其底端处闭合。纵向孔80的上端通过短管道52和阀座50处于与室46流通连接。在雾化器56的侧壁中形成多个喷嘴孔82。各喷嘴孔径82都具有各自的内部开口84和出口开口86，所述内部开口84面对通入纵向孔80，而出口开口86在雾化器56的外表面上敞开。喷嘴孔82的其中至少某些的入口开口84轴向上相互间隔开。在图4和5所示的实施例中，各喷嘴孔82按照基本上不规则的流型设置。
本发明的重要特点是喷嘴孔82能按任何所需的流型排列。各喷嘴孔82的位置能由设计人员随意地限定，以便优化喷雾质量。尤其是，喷嘴孔82的总数、入口和出口开口84，86的轴向位置及喷嘴孔82的轴线相对于纵向轴线28的斜度能随意地改变，用于提供最佳喷雾流型。实际上，喷嘴孔82能放置在任何所需位置处尤其有用，因为安排在最大角度（例如120°）内的喷嘴孔的总数能增加，而不危及雾化器56的侧壁的强度。各喷嘴孔82不一定像现有技术解决方案中那样位于平行排中。例如，如图5中所示，喷嘴孔82的出口开口86能位于不同雾化器高度H1，H2，H3，H4，H5处。
参见图1，心轴88在轴向上可移置到阀导管38中。心轴88具有圆柱体部分90，该圆柱体部分90可滑动式接合阀导管38的纵向导向孔44。如图2和3中最佳示出的，心轴88有锥形阀部分92，该锥形阀部分92与阀导管38的锥形阀座50配合。心轴88在轴向上可在图2所示的闭合位置和图3所示的打开位置之间移动。参见图1，心轴88的上端紧贴着推进元件26的下端。压缩弹簧32通过推进元件26使心轴88偏置在闭合位置中，其中心轴88的阀部分92紧贴着阀座50，以便切断室46和雾化器56的纵向孔80之间的流通连接。
参见图2和3，心轴88包括截止元件94，该截止元件94在阀部分92的下方同轴式延伸，并伸入到雾化器56的纵向管道80中。截止元件94固定到心轴88的其余部分上或与该其余部分整体形成。截止元件94的外表面具有第一圆筒形密封部分96和第二圆筒形密封部分98，该第一和第二圆筒形部分96，98轴向上相互间隔开。第一密封部分96用紧配合接合纵向孔80的第一圆筒形密封面100，以便限定上面截止部分102。第二密封部分98用紧配合接合纵向孔80的第二圆筒形密封面104，以便限定下面截止部分106。第一圆筒形密封面100具有直径大于第二圆筒形密封面104的直径。
在图2所示的心轴88的闭合位置中，上面截止部分102和下面截止部分106二者都闭合。在图3所示的心轴88的打开位置中，上面截止部分102保持闭合，而下面截止部分106打开。优选地，截止元件94具有减小直径的部分108，该减小直径的部分108轴向上在第一密封部分96和第二密封部分98之间延伸。
在图2所示的闭合位置中，环形喷射室110被限定在纵向孔80的区域中，该区域包括在上面截止部分102和下面截止部分106之间。各喷嘴孔82的入口开口84全都处于与喷射室110流通连接。
截止元件94具有中心管道112，该中心管道通过横向孔116与位于上面截止部分102上方的纵向孔80的上面区域114处于流通连接。中心管道112还通过底部开口120与位于下面截止部分106下方的纵向孔80的下面区域118处于流通连接。
当心轴88处于图2中所示的闭合位置时，喷射室110通过上面截止部分102从上面区域114密封，且还通过下面截止部分106从下面区域118密封。上面区域114还通过阀座50和阀部分92的相互贴合面从室46密封。当加压燃料通过供应管道22和48供应到室46时，在心轴88上产生向上的液压力。当这个液压力克服了压缩弹簧32的力时，心轴88移动到图3的打开位置。在这个位置中，纵向孔80的上面区域114通过打开的阀座50处于与室46流通连接。截止元件94的向上运动打开下面截止部分106，并使喷射室110处于与下面区域118流通连接。加压流体通过上面区域114，横向孔116，中心管道112和底部开口120到达喷射室110。下面截止部分106一被打开，所有喷嘴孔82就同时供应加压燃料。
本发明的第二实施例在图6和7中示出。与上述公开的元件对应的一些元件用同样标号表示。在本发明的这个第二实施例中，截止元件94的第一密封部分96和第二密封部分98之间具有一恒定或基本上恒定的外径。雾化器56的纵向孔80具有一在第一密封部分100和第二密封部分104之间增加直径的环形室122。室122可以具有任何形状，而不一定是圆筒形。优选地，在环形室122中，形成了与喷嘴孔82的入口开口84一致的凹槽124。环形室122和凹槽124形成喷射室110。该第二实施例的操作基本上与参照图2和3的上述实施例的操作相同。
本发明的显著优点是心轴的减少的轴向行程足够用于同时供应所有喷嘴孔82。心轴88的打开行程与喷嘴孔82的位置和尺寸无关。此外，因为所有喷嘴孔82的入口开口84全都处于与同一喷射室110流动连通，所以喷嘴孔82能按照任何所需的流型排列，该流型能选择，以便优化喷雾质量。喷嘴孔82的总数也能增加，而不危及雾化器的壁的强度。

Claims (5)

1.一种用于内燃机的燃料喷射器，包括：
-外壳(16)，
-阀导管(38)，该阀导管(38)固定在上述外壳(16)的下端处，阀导管(38)具有纵向导向孔(44)和室(46)，该室(46)设有阀座(50)，上述室(46)连接到燃料供应管道(22，48)上；
-雾化器(56)，该雾化器(56)固定在上述阀导管(38)的下端处，雾化器(56)具有一纵向孔(80)，该纵向孔(80)与上述室(46)流通连接，雾化器(56)具有多个喷嘴孔(82)，各喷嘴孔(82)都具有面朝入上述纵向孔(80)的入口开口(84)；和
-心轴(88)，该心轴(88)具有与上述阀座(50)配合的阀部分(92)和伸入到上述雾化器(56)的纵向孔(80)中的截止元件(94)，其中轴向上相互间隔开的上面截止部分(102)和下面截止部分(106)被限定在截止元件(94)的外表面和纵向孔(80)的内表面之间，截止部分(102，106)二者闭合处于心轴(88)的闭合位置中，截止元件(94)具有中心管道(112)，该中心管道(112)既在上面截止部分(102)的上方又在下面截止部分(106)的下方处于与雾化器(56)的纵向孔(80)流通连接；
其特征在于，在心轴(88)的闭合位置中，上述喷嘴孔(82)的入口开口(84)全都在上述上面和下面截止部分(102，106)之间与喷射室(110)流通连接，及在心轴(88)的打开位置中，上面截止部分(102)保持闭合，而下面截止部分(106)打开，以便在截止元件(94)的中心管道(112)和上述喷射室(110)之间形成流通连接。
2.按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，截止元件(94)具有第一和第二圆筒形密封部分(96，98)，它们分别与上述纵向孔(80)的第一和第二圆筒形密封面(100，104)形成上述上面和下面截止部分(102，106)。
3.按照权利要求1或权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于，上述纵向孔(80)在上述下面截止部分(106)下方的下面区域(118)与截止元件(94)的上述中心管道(112)流通连接。
4.按照权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于，上述第一圆筒形密封面(100)具有一直径大于上述第二圆筒形密封面(104)的直径。
5.按照权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于，截止元件(94)在上述第一和第二圆筒形密封部分(96，98)之间具有一恒定或基本上恒定的外径，及雾化器(56)的纵向孔(80)具有室(122)，纵向孔(80)的所述室(122)在上述第一和第二圆筒形密封面(100，104)之间具有增加的直径。
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