CN102242684A - 内燃发动机的燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

内燃发动机的燃料喷射器，包括：阀导引件（12），具有纵向导引孔（14）和设有阀座（20）的腔室（16），腔室连接到燃料供给管道（18）；雾化器（26），固定在阀导引件的下端，具有通过阀座与腔室流体连通的纵向孔（40）及多个带有面向纵向孔的内开口（44’、44”）的喷嘴孔（42’、42”）；以及轴向可动杆（48），具有与阀座（20）相配合的阀部分（52）和延伸到雾化器（26）的纵向孔（40）中的切断元件（54），切断元件具有与纵向孔（40）的圆柱形密封面（58）密封接触的圆柱形密封部分（56）和在纵向孔（40）的上部区域（64）与下部区域（70）之间建立流体连通的中心管道（60）。

Description

内燃发动机的燃料喷射器

技术领域

本发明涉及内燃发动机的燃料喷射器。本发明尤其涉及大型二冲程内燃发动机（例如用于船舶推进的柴油发动机）的燃料喷射器。

更具体地说，本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的燃料喷射器，包括壳体、固定在壳体下端的阀导引件、固定在阀导引件下端且设置有多个喷嘴孔的雾化器、具有与阀导引件的阀座相配合的阀部分的杆、以及伸入雾化器的纵向孔中以在杆处于关闭位置时减小与喷嘴孔流体连通的容积的切断元件（cut-off element）。

背景技术

WO2008/071187公开了一种如权利要求1的前序部分所述的燃料喷射器，其中，雾化器的喷嘴孔的入口布置成沿轴向间隔开且由圆柱形密封部分隔开彼此的第一排和第二排。伸入雾化器的纵向孔中的切断元件具有布置成打开和关闭下面一排入口的第一圆柱段和配合第二阀座在关闭阀杆时封堵上面一排入口的第二圆柱段。

当阀杆打开时，下面一排入口被供以流过切断元件的中心管道的燃料，上面一排入口被供以在限定于雾化器孔的内壁与切断元件的外表面之间的环形通道中流动的燃料。

EP-A-1380750公开了一种燃料喷射器，其包括设置有第一和第二燃料出口的喷嘴体以及在限定于喷嘴体中的阀针孔内可滑动的阀针。阀针孔成形为限定座，阀针可与该座接合以控制进入腔室的燃料流量。阀针设置有与腔室相通的流道和与第一出口相通的第一环形凹部。阀针离开座进入第一燃料喷射位置的运动促使腔室与第一环形凹部相通从而允许通过第一出口进行的燃料输送，阀针离开座进入第二燃料喷射位置的运动促使腔室中的燃料流过流道从而通过第二出口输送。

发明内容

关于排放尤其是关于NOx和HC颗粒等的排放的未来规定和限制要求带有可变配给容量的二冲程发动机喷射装置以零袋容积（sack volume）通过喷射孔的可变打开和关闭来优化放热，这高度影响HC排放。

本发明的目的是提供一种结合了阀针的新的滑动喷射阀，该阀针在雾化器内滑动并且直接控制喷射孔的打开和关闭而没有在喷嘴孔与阀壁之间的额外容积，能够通过雾化器的喷射孔的逐步打开来提供可变配给容量。

根据本发明，通过所附权利要求中限定的燃料喷射器实现这个目的。

附图说明

本发明的更多特征和优点将在下面的仅仅通过非限制性例子、参照附图给出的详细说明过程中变得清楚，其中：

-图1是按照本发明的喷射器的第一实施例的端部的轴向截面；

-图2、3和4是轴向截面，示出了图1中箭头II所指部分处于三个不同位置；

-图5是按照本发明的喷射器的第二实施例的端部的轴向截面；

-图6、7和8是轴向截面，示出了图1中箭头VI所指部分处于三个不同位置；以及

-图9、10和11是轴向截面，示出了图1中箭头VI所指部分的替代实施例处于三个不同位置。

具体实施方式

参照图1，附图标记10表示按照本发明的柴油发动机燃料喷射器的端部。喷射器10是用来安装到形成在发动机气缸盖中的细长空腔中。

喷射器10包括具有纵向导引孔14的阀导引件12。腔室16形成在导引孔14的下端。腔室16与燃料供给管道18流体连通。

锥形阀座20设置在阀导引件12的腔室16的底端。短管道22从阀座20向下延伸并且在阀导引件12的前表面24上形成开口。

雾化器26固定在阀导引件12的下端。雾化器26具有由耐蚀材料制成或覆有耐蚀材料的圆柱形主体28。主体28具有封闭底端30。雾化器26的上前表面32向前邻接阀导引件12的前表面24。雾化器26的环形上凸缘34接合阀导引件12的底圆柱面36。竖直销38接合阀导引件12与雾化器26的彼此相向的开口以把雾化器26设在相对于阀导引件12的固定角位置处。通过保持元件（未示出）把雾化器26固定到阀导引件12上。

在下面的说明和权利要求书中，“上”、“下”、“在…上方”、“在…下方”以及类似措词指的是喷射器10的正常使用位置，在这个位置，喷射器10是竖直定向的，雾化器26在底部。

雾化器26具有底端封闭的纵向孔40。纵向孔40的上端通过短管道22和阀座20而与腔室16流体连通。多个喷嘴孔42’、42”贯穿圆柱形主体28而形成。喷嘴孔42’、42”具有面向纵向孔40的各自的内开口44’、44”和开在雾化器26的外表面上的各自的外开口46’、46”。

参照图1，杆48可沿着与杆48的纵轴线A一致的方向移入阀导引件12中。杆48具有圆柱形部分50，该圆柱形部分可滑动地接合阀导引件12的纵向导引孔14。杆48具有锥形阀部分52，该锥形阀部分与阀导引件12的锥形阀座20相配合。

杆48由电力致动器（未示出）控制，电力致动器使杆在关闭位置（如图1所示）、第一打开位置和第二打开位置之间移动。

杆48包括切断元件54，该切断元件在阀部分52的下方同轴延伸到雾化器26的纵向孔40中。切断元件54固定到杆48的其余部分上或者与杆48的其余部分一体形成。

切断元件54的下端具有圆柱形密封部分56，该圆柱形密封部分与纵向孔40的圆柱形密封面58以密封接触相接合。切断元件54具有中心管道60，该中心管道通过横向孔62而与纵向孔40的位于圆柱形密封面58上方的上部区域64流体连通。中心管道60还通过底部开口66与纵向孔40的位于下圆柱形密封面58下方的下部区域70流体连通。

在纵向孔40的上部区域64中，在纵向孔40的内表面与切断元件54的外表面之间限定了环形管道71。切断元件54的横向孔62与环形管道71流体连通。

图2、3和4示出了处于分别与杆48的关闭位置、第一打开位置和第二打开位置相对应的位置的切断元件。

喷嘴孔42’、42”的内开口44’、44”沿着圆周方向彼此对齐或基本上对齐。内开口被分成第一组44’和第二组44”。第一组包括至少一个安置在浅凹部72中的内开口44’，该浅凹部沿着纵向A为细长形并且形成在纵向孔40的圆柱形密封面58上。这个或每个凹部72具有在相应的内开口44’下方延伸的下边缘。第二组的内开口开在圆柱形密封面58上。当设置更多的凹部72时，这些凹部72的轴向长度可以不同，如图2-4所示。

在图2所示关闭位置，切断元件54的圆柱形密封部分56的下边缘延伸到凹部72的下边缘的下方。在这个位置，切断元件54的圆柱形密封部分56关闭了全部内开口44’、44”与下部区域70或环形管道71的流体连通。

在图3所示第一打开位置，切断元件54的圆柱形密封部分56的下边缘延伸越过至少一个凹部72并且到达内开口44’、44”的下边缘的下方。在这个位置，下部区域70与局部未遮盖的凹部72之间有流体连通。压力下的燃料流过中心管道60并且通过与局部未遮盖的凹部72相通的喷嘴孔42’喷射。

在图4所示第二打开位置，切断元件54的圆柱形密封部分56的下边缘延伸到达内开口44’、44”的上边缘的上方。在这个位置，全部喷嘴孔42都与下部区域70流体连通。全部喷嘴孔42’、42”同时被供以增压燃料。

第二实施例在图5中示出。与之前描述的那些相对应的元件用相同的附图标记表示。

在第二实施例中，喷嘴孔42’、42”中的至少两个具有在平行于纵轴线A的方向上彼此间隔开的各自的内开口44’、44”和外开口46’、46”。内开口44’、44”形成在雾化器26的圆柱形密封面58上。切断元件的圆柱形密封部分56具有环形槽74，该环形槽把上密封部分76与下密封部分78彼此分开，这些密封部分与纵向孔40的圆柱形密封面58密封接触着相配合。

在图6所示关闭位置，下密封部分78位于下内开口44’的下方，上密封部分至少部分地位于上内开口44”的上方。在这个位置，全部喷嘴孔42’、42”都关闭。

在图7所示第一打开位置，下密封部分78位于下内开口44’与上内开口44”之间，上密封部分至少部分地位于上内开口44”的上方并且与圆柱形密封面58密封接触。在这个位置，压力下的燃料流过中心管道60并且通过与下部区域70相通的下喷嘴孔42’喷射。

在图8所示第二打开位置，下密封部分78位于下内开口44’与上内开口44”之间，上密封部分位于圆柱形密封面58的上方。环形槽74位于上内开口44”与圆柱形密封面58的上边缘之间。在这个位置，压力下的燃料流过中心管道60并且通过与下部区域70相通的下喷嘴孔42’喷射。压力下的燃料也在环形管道71中流过并且通过上喷嘴孔42”喷射。

替代布置在图9、10和11中示出。同样地，在这种情况下，设置了至少两个喷嘴孔42’、42”，它们具有在平行于纵轴线A的方向上彼此间隔开的各自的内开口44’、44”和外开口46’、46”。切断元件54具有与纵向孔40的圆柱形密封面58连续密封接触直到其下边缘80的圆柱形密封部分56。

在图9所示关闭位置，切断元件的下边缘80位于下内开口44’的下方，并且所有喷嘴孔42’、42”都关闭。

在图10所示第一打开位置，下边缘80位于下内开口44’与上内开口44”之间。在这个位置，压力下的燃料流过中心管道60并且通过与下部区域70相通的下喷嘴孔42’喷射。

在图11所示第二打开位置，下边缘80位于上内开口44”的上方。在这个位置，压力下的燃料流过中心管道60并且通过与下部区域70相通的全部喷嘴孔42’、42”喷射。

按照本发明的解决方案能够节省燃料、控制喷射速率并因此控制燃烧室中的放热、减少NOx生成并降低HC排放。

本文所述解决方案直接控制喷嘴孔的打开/关闭并且能够更易于根据负载或预期喷射速率/放热来控制喷射横截面（喷嘴面积）。

在有两行或更多行喷嘴孔的解决方案中，在低发动机负载时，燃料将通过含有一个或多个喷射孔的第一行的孔喷射。在较高负载时，必须在第二（连续）步长（step）中把阀针行程增大以便允许还通过下一（第二）行/级的孔进行喷射。通过对阀针行程的速度和步长控制，还可以控制较高负载下的放热。

喷嘴孔基本上处于一行的这种解决方案还得到更容易的设计和在滑行区域中更好的阀针导引。在这种情况下，一个或多个喷射孔在凹部内，这允许根据阀针行程通过第一孔喷射。通过进一步增大阀针行程，可以通过全部孔喷射。为了具有更大的灵活性，这些凹部可以处于不同的高度。

Claims (5)

1. 一种内燃发动机的燃料喷射器，包括：

-阀导引件（12），其具有纵向导引孔（14）和设有阀座（20）的腔室（16），所述腔室（26）连接到燃料供给管道（18）；

-雾化器（26），其固定在所述阀导引件（12）的下端，所述雾化器（26）具有通过所述阀座（20）与所述腔室（26）流体连通的纵向孔（40），所述雾化器（26）具有多个带有面向所述纵向孔（40）的内开口（44’、44”）的喷嘴孔（42’、42”）；以及

-轴向可动杆（48），其具有与所述阀座（20）相配合的阀部分（52）和延伸到所述雾化器（26）的所述纵向孔（40）中的切断元件（54），所述切断元件（54）具有与所述纵向孔（40）的圆柱形密封面（58）密封接触的圆柱形密封部分（56）和在所述纵向孔（40）的分别位于所述圆柱形密封面（58）的上方和下方的上部区域（64）与下部区域（70）之间建立流体连通的中心管道（60）；并且其中，在所述上部区域（64）中，在所述纵向孔（40）的内表面与所述切断元件（54）的外表面之间限定了环形管道（71）；

其特征在于，所述杆能在关闭位置、第一打开位置和第二打开位置之间移动，其中，在所述杆（48）的关闭位置，所述切断元件（54）的所述圆柱形密封面（58）关闭了全部所述内开口（44’、44”）与所述下部区域（70）和所述环形管道（71）之间的流体连通，其中，在所述第一打开位置，第一组内开口（44’）与所述下部区域（70）流体连通并且所述切断元件（54）的所述圆柱形密封面（58）关闭了第二组内开口（44”）与所述下部区域（70）或所述环形管道（71）之间的流体连通，并且其中，在所述第二打开位置，所述第一组内开口（44’）与所述下部区域（70）流体连通并且所述第二组内开口（44”）与所述下部区域（70）或与所述环形管道（71）流体连通。

2. 如权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述内开口（44’、44”）沿着圆周方向彼此对齐或基本上对齐，并且，所述第一组的至少一个内开口（44’）安置在形成于所述圆柱形密封面（58）上的相应的轴向细长的凹部（72）中。

3. 如权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一和第二组的所述喷嘴孔（42’、42”）具有在纵向（A）上彼此间隔开的各自的内开口（44’、44”）。

4. 如权利要求3所述的燃料喷射器，其特征在于，所述切断元件（54）的所述圆柱形密封部分（56）具有把上、下密封部分（76，78）彼此分开的环形槽（74），其中，在所述关闭位置，所述下密封部分（78）位于所述第一组内开口（42’）的下边缘的下方。

5. 如权利要求3所述的燃料喷射器，其特征在于，所述切断元件（54）的所述圆柱形密封部分（56）与所述纵向孔（40）的所述圆柱形密封面（58）连续密封接触直到所述切断元件（54）的下边缘（80），并且，在所述关闭位置，所述下边缘（80）位于所述第一组内开口（42’）的下边缘的下方。

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