CN103459826A - 用于共轨重油喷射系统的冲洗阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的共轨重油喷射系统的冲洗阀，包括阀体(19)，在阀体(19)中可在打开位置和关闭位置之间运动的阀元件(22)，该阀元件在关闭位置上与阀座(21)共同作用并且使高压区与低压区分开，高压侧的进口(26)，该进口可与重油高压蓄压器(轨)(8)连接，至少一个低压侧的出口(29)，该出口可与再循环管路(18)连接，和用于操纵阀元件(22)的操纵机构，其中，阀元件(22)向内朝着高压侧打开。

Description

用于共轨重油喷射系统的冲洗阀

本发明涉及一种用于内燃机的共轨重油喷射系统的冲洗阀，包括阀体，可在阀体中在打开位置和关闭位置之间运动的阀元件，该阀元件在关闭位置上与阀座共同作用并且使高压区与低压区分开，高压侧的进口，该进口可与重油高压蓄压器(轨)连接，至少一个低压侧的出口，该出口可与再循环管路（回流管路）连接，和用于操纵阀元件的操纵机构。

本发明此外涉及一种用于内燃机的共轨重油喷射系统的、具有这种冲洗阀的燃料供给设备。

由于成本的原因，在这种非常大的柴油机中，尤其是在船用柴油机中，使用低质量的燃料例如重油。由于重油的特别的物理特性，必须为采用重油的运行采取特别的预防措施。例如重油的粘度比通常的柴油高得多，因此需要被加热到高于80°C，以便能够泵送重油。

重油的高粘度造成了在发动机停止期间也必须总是有燃料在管路系统中被循环地泵送，以防止重油粘持在管路中。

为此目的，在开头所述类型的共轨重油喷射系统中设置有冲洗阀，该冲洗阀在发动机运行期间是关闭的并且在此情况下燃料系统的高压侧的部件和由此轨也相对于低压侧的燃料回流管路（燃料通过该回流管路可以被引导返回到油箱中）关闭。在发动机停止时该冲洗阀此时则可以被打开，因此燃料从高压侧通过高压管路和轨由该阀被引导到低压侧并且因此在循环中被引导到油箱中，其中，燃料通过预热器被保持在相应的温度上，因此防止重油在管路中粘住。

除了在系统中产生保持燃料温度的循环流动的可能性以外，冲洗阀同时还具有不间断阀的功能。该阀在此情况下应该防止在轨中的不允许的高压导致危险的状态。通过恰当地控制冲洗阀，可以在紧急情况下，也就是说例如在超过预定的压力水平时，可以非常快速地降低系统压力，而不必使喷射器本身去激活。

作为用于冲洗阀的可能的阀类型，目前使用的是滑阀或弹簧加载的座阀。滑阀(例如参见WO2010/040163A2)具有缺点：在该阀中由于设计方案的原因在阀导管上始终存在高压，由此经常发生泄漏，这一方面降低系统的效率并且此外不断地将燃料中的颗粒冲到阀导管中，这可能导致阀被卡住的危险。外部打开的结构方式的弹簧加载式座阀具有缺陷：即要求非常高的弹簧力，以便在发动机运行中使阀相对于高的系统压力(高达2200bar)密封。这意味着非常大的结构空间并且此外非常高的操作力，以使阀在打开状态下保持打开。

因此本发明的目的在于进一步改进冲洗阀，使泄漏量和卡住危险减小。此外应该保证在非常高的系统压力下例如2200bar或更高也具有可靠的密封。此外值得期望的是，减小用于冲洗阀的打开和保持打开的操作力。

为了实现该目的，在开头所述类型的冲洗阀中，本发明规定，阀元件向内朝着高压侧打开。与外部打开的结构方式的弹簧加载式座阀不同，内部打开的结构方式的座阀具有优点：要密封的轨压提高了冲洗阀的密封效果。要密封的压力越高，由此密封力也越高，因此在几乎任意高的系统压力下也保证可靠的密封。此外，内部打开的结构方式的座阀没有泄漏，因此不产生附加的损失并且此外卡住的危险被减小到最低程度。

如对应于一个优选的改进方案那样，如果高压侧的进口轴向地朝着阀元件方向引导，那么此外在高压区中避免了损害阀的疲劳强度的交叉（区域）。

为了操作阀元件，阀元件按照本发明必须向内，即t朝着高压侧打开，从而必须克服在高压蓄压器(轨)存在的压力。按照一个优选的改进方案，为此所需要的、对阀元件的轴向加载是这样实施的，即操纵机构包括布置在低压侧的、可轴向移动的控制活塞，它与阀元件共同作用。该加载此时从低压侧实施，因此选择一种简单的结构设计方案并且此外可以使结构尺寸最小化。一个优选的改进方案规定，操纵机构包括压力空气源，其可以连接到阀体的压力密封的室上，在该室中控制活塞或与卡住活塞连接的部件在压力空气加载下可轴向地移动。对阀元件的存在因此借助于压力介质，尤其是压力空气来实施。只要压力空气被施加在控制活塞或与控制活塞连接的部件上，阀元件就被保持在打开状态下。如果阀应该再次关闭，那么压力空气又被减少并且控制活塞或与控制活塞连接的部件的复位此时有利地如此实施，即控制活塞或与控制活塞连接的部件在轴向上由回位机构，尤其是回位弹簧，沿阀元件的关闭方向被加载。

为了使阀元件复位，可以优选地设置分开的（专门的）回位机构并且设计构造在此处优选地这样地改进，即在高压侧布置对阀元件在朝着阀座的方向上加载的回位机构，尤其是回位弹簧。

如已经提及的那样，当高压侧的进口（输入）是在轴向上实施时，由于控制活塞的布置情况，低压侧的出口（流出）的轴向的引导不是可以直接地实现的或期望的。在这点上，一种在结构上特别有利的改进方案规定，至少一个低压侧的出口从低压侧的阀室横向地延伸引导离开，该阀室被控制活塞的一个轴向的部分区域在形成一个环形室的情况下穿过。

由于将重油用作燃料，考虑到它的磨损作用，因此需要经常观察阀元件的磨损，至少在阀座的区域中，以及阀座的磨损。因此，有利地应该采取结构上的预防措施，以便能够以简单的方式更换与磨损有关的部件。按照本发明的一个优选的改进方案，这最简单地是如此实现的，即阀座设置在与阀体分开的套筒处。由于阀座的设计在一个分开的构件处，该构件可以以简单的方式取下和更换。为了同时实现所述套筒的简单的可取下性和可靠的固定，此外优选规定，套筒布置在阀体的一个轴向孔中并且借助于拧接在孔中的保持元件沿轴向被压向通过孔的直径减小部形成的止挡面。

阀元件在阀座面的区域中优选地锥形地构造并且与锥形的阀座共同作用，以实现最佳的密封效果。

按照本发明的另一个方面，提供一种用于内燃机的共轨重油喷射系统的燃料供给设备，其包括油箱，用于将重油从油箱输送到高压泵的预供给泵，其中，高压泵经由至少一个高压管路与高压蓄压器(轨)连接，后者供给至少一个喷射器，和此外包括按照本发明的冲洗阀，它的高压侧的进口与高压蓄压器处于连接中，以便将重油的至少一个部分数量经由冲洗阀的低压侧的出口和再循环管路优选地引导返回到油箱中。为了在此以简单的方式实现一种冲洗循环，冲洗阀优选地经由一个与来自高压泵的高压管路和与供给喷射器的管路分开的接头连接到高压蓄压器(轨)上。冲洗阀在此可以直接地拧接到高压蓄压器的壳体中或者以其它的方式固定在壳体处或者经由分开的高压管路与高压蓄压器连接。

为了在发动机被切断情况下避免在循环中泵送的燃料冷却，优选地规定，在油箱和预供给泵之间布置用于预热重油的热交换器。热交换器备选地也可以用于在发动机运转时冷却重油。

为了控制冲洗阀，有利地设置有电控制装置，它依据运行状态的情况打开或关闭冲洗阀。该设计在此处优选地这样地改进，即设置一种控制装置，它在内燃机停止期间与冲洗阀共同作用，以打开该阀，由此实现冲洗阀的冲洗功能。为了实现该阀的不间断功能（Notstoppfunktion），优选地规定，设置用于探测高压蓄压器(轨)的内压的压力传感器，它与控制装置这样地共同作用，即冲洗阀在超过一个预定的极限压力时打开。

本发明以下借助于在附图中示意示出的实施例进行详细说明。在附图中，图1显示了一种共轨重油喷射系统，其中可以使用按照本发明的冲洗阀和图2显示了按照本发明的冲洗阀的剖视图。

在图1中示意示出一个共轨重油喷射系统。从油箱1由预供给泵3将在预热器2中被预热的燃料经由燃料过滤器4和燃料管路5供给到至少一个高压泵6，在此燃料被压缩到高于1400bar，尤其是直到2200bar的系统压力。被压缩的燃料经由高压管路7到达至少一个轨8中，该轨除了别的部件以外配有至少一个限压阀9和轨压力传感器10。在轨8中的压力通过调节由高压泵6输送到高压管路7中的燃料量通过控制器11来调整。从轨8出发，燃料经由流量限制器12经由高压管路13进入喷射器14，喷射器也由控制器11控制。用于使喷射器14作用所要求的燃料控制量经由低压管路15又返回到油箱1中。为了在发动机停止期间也能够保证燃料在管路系统中的循环，另一个高压管路16从轨8出发通向冲洗阀17，该冲洗阀由控制器11控制，可以将燃料的一部分数量直接地引导到低压管路18中，低压管路直接返回到油箱1。

如果冲洗阀17具有限压功能，那么冲洗阀17和限压阀9的功能可以在冲洗阀17中统一起来。分开的限压阀9在该备选的实施方案中由此可以取消。

图2显示了通过冲洗阀17的剖视图。冲洗阀17包括阀体19和具有阀座21的阀套筒20，阀元件22的座面与该阀座共同作用。阀套筒20被容纳在阀体19的孔23中并且借助于螺纹接头24被压向止挡面25。螺纹接头部件24具有用于来自高压蓄压器的高压燃料的进口26。阀弹簧用27表示，它对阀元件22在朝着阀座21的方向上加载。

在低压侧，冲洗阀具有阀室28，两个流出孔29横向地从阀室引开。阀室28在孔30中构造成，控制活塞31可轴向移动地在该孔中引导。在通过阀室28的区域中，控制活塞31在此由减小的直径构造成，因此留出一个环形室。控制活塞31与阀元件22的端面共同作用并且由此可以在轴向上操纵阀元件22。为了在孔30内部密封控制活塞31，设置有密封件36，垫片37和保险环38。为了轴向移动控制活塞31，设置另一个活塞32，控制活塞31的头部件33形状配合地容纳在该活塞中。该另一个活塞32借助于压力弹簧40在朝着冲洗阀的没有示出的盖子的方向上被加载。阀体19具有压力空气接头34，它与由阀体19、没有示出的阀盖和罐形构造的另一个活塞32处于连接中。

按照本发明的冲洗阀的工作方式如下。在发动机运行状态下，系统压力(直到2200bar)经由进口26施加到阀上。在阀座21处系统压力相对于低压区被密封。如果现在必须减小高压区中的压力，这例如在一种不间断（Notstopp）的情况下、在正常的发动机停止并且带有随后对高压系统冲洗的情况下或者也在维护的情况下所要求的，那么活塞32从下方经由压力空气接头34被加载压力空气。在升程A上，控制活塞31在此使阀元件22提升，直到在克服阀元件升程B下到达升程止挡。在该升程期间，在阀体19和活塞32之间的空气经由孔39被挤出。阀元件22被完全地从阀座21上升起，因此提供了相应的横截面用于冲洗过程并且冲洗量可以经由出口29引出。如果发动机由应该启动，那么压力空气又被减小，由此活塞32由于弹簧40的作用以及阀元件22由于弹簧27的作用又被带到初始位置并且阀被关闭。

按照本发明的冲洗阀的装配如下进行。首先，将套筒20，阀元件22和弹簧27放入孔23中并且将螺纹接头24用相应的扭矩拧接到阀体19中。随后将密封件36，垫片37，保险环38和压力弹簧33插入或放入阀体19中。最后可以将控制活塞31放入活塞32中并且一起插入阀体19中。

Claims (13)

1.一种用于内燃机的共轨重油喷射系统的冲洗阀，包括

－阀体(19)，

－可在阀体(19)中在打开位置和关闭位置之间运动的阀元件(22)，该阀元件在关闭位置上与阀座(21)共同作用并且使高压区与低压区分开，

－高压侧的进口(26)，该进口可与重油高压蓄压器(轨)(8)连接，

－至少一个低压侧的出口(29)，该出口可与再循环管路(18)连接，和

－用于操纵阀元件(22)的操纵机构，

其特征在于，阀元件(22)向内朝着高压侧打开。

2.根据权利要求1所述的冲洗阀，其特征在于，操纵机构包括布置在低压侧的、可轴向移动的控制活塞(31)，该控制活塞与阀元件(22)共同作用。

3.根据权利要求1或2所述的冲洗阀，其特征在于，操纵机构包括压力空气源，该压力空气源可以连接到阀体(19)的一个压力密封的室(35)上，在该室中，控制活塞(31)或一个与控制活塞(31)连接的部件(32)在压力空气加载下可轴向地移动。

4.根据权利要求1，2或3所述的冲洗阀，其特征在于，控制活塞(31)或一个与控制活塞(31)连接的部件(32)在轴向上由一个回位机构，尤其是回位弹簧(40)，在阀元件的关闭方向上加载。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的冲洗阀，其特征在于，在高压侧布置有在朝着阀座(21)的方向上对阀元件(22)加载的回位机构，尤其是回位弹簧(27)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的冲洗阀，其特征在于，至少一个低压侧的出口(29)从一个低压侧的阀室(28)横向地引开，该阀室被控制活塞(31)的一个轴向的部分区域穿过，同时形成一个环形室。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的冲洗阀，其特征在于，阀座(21)设置在一个与阀体(19)分开的套筒(20)处。

8.根据权利要求7所述的冲洗阀，其特征在于，套筒(20)布置在阀体(19)的一个轴向孔(23)中并且借助于拧入该孔(23)中的保持元件(24)被轴向地压向通过该孔(23)的直径减小部形成的止挡面(25)。

9.一种用于内燃机的共轨重油喷射系统的燃料供给设备，具有油箱(1)，用于将重油从该油箱(1)供给到高压泵(6)的预供给泵(3)，其中，高压泵(6)经由至少一个高压管路(7)与高压蓄压器(轨)(8)连接，该高压蓄压器供给至少一个喷射器(14)，和此外具有根据权利要求1至8中任一项所述的冲洗阀(17)，它的高压侧的进口(26)与高压蓄压器(8)处于连接中，以便将重油的至少一部分数量经由冲洗阀(17)的低压侧的出口(29)和再循环管路(18)优选地被引回到油箱(1)中。

10.根据权利要求9所述的燃料供给设备，其特征在于，冲洗阀(17)经由与来自高压泵(6)的高压管路(7)以及与向喷射器(14)供给的管路(13)分开的接头(16)连接到高压蓄压器(轨)(8)上。

11.根据权利要求9或10所述的燃料供给设备，其特征在于，在油箱(1)和预供给泵(3)之间布置有用于预热重油的预热器(2)。

12.根据权利要求9，10或11所述的燃料供给设备，其特征在于，设置有控制装置(11)，它与冲洗阀(17)共同作用以在内燃机停止时打开该阀。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的燃料供给设备，其特征在于，设置有用于探测高压蓄压器(轨)(8)的内压的压力传感器(10)，该压力传感器与一个控制装置(11)这样地共同作用，即冲洗阀(17)在超过预定的极限压力时打开。

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