CN1081740C - 内燃机特别是大型慢速船用柴油机的燃油喷射泵 - Google Patents

Abstract

一种内燃机具体为大型慢速船用柴油机的燃油喷射泵，该泵用于向配置在发动机工作气缸内的喷嘴输送可变量的燃油，上述喷嘴在其喷射孔中具有弹簧加载的针形件，该泵包括缸筒(2)，柱塞(3)可在该缸筒内移动，该柱塞(3)具有在柱塞端表面和侧表面之间形成的上边缘(4)和至少一个倾斜截止边缘(6)，该倾斜截止边缘在柱塞的侧表面上形成凹部(5)，该凹部经轴向导管(9)与柱塞的侧表面连通，并且在该泵中缸筒(2)的壁具有至少一个截止孔(11)，该孔通向装有中等压力燃油的外周供油室，上述至少一个孔在柱塞从底部位置向顶部位置运动时由柱塞上边缘下面的侧表面覆盖，并在随后在实际泵冲程结束时通过倾斜截止边缘露出，以便转移过剩的燃油。为克服大尺寸泵中由于气蚀和压力波动产生的问题，这样设计泵，使得该至少一个截止孔(11)包含与缸壁隔开一段距离的限流装置(13)，上述装置构成一个位于缸筒2的壁和限流装置之间的腔(20)。

Description

内燃机特别是大型慢速船 用柴油机的燃油喷射泵

本发明涉及内燃机特别是大型慢速船用柴油机的燃油喷射泵，该泵用于向位于发动机工作气缸内的喷嘴输送可变量的燃油，上述喷嘴在其喷孔内具有弹簧加载的针形件，上述泵包括缸筒，柱塞可以在该缸筒中运动，该柱塞具有在柱塞端表面和侧表面之间形成的上边缘和至少一个螺旋形延伸的倾斜截止边缘，该倾斜截止边缘在柱塞的侧表面上形成凹部，该凹部通过轴向导管与柱塞的端表面连通，而且在该泵中，缸筒壁具有若干组孔，用于控制实际泵冲程的开始和结束，这些孔通向装有中等压力燃油的周围的供油室，上述孔包括计时孔和减压孔，前者在柱塞从底位置移动到顶位置时由该上边缘下面的柱塞的侧表面覆盖，后者随后在实际泵冲程结束时通过倾斜截止边缘露出来，以转移过剩的燃油，上述孔中的至少一些孔装有节流孔部件，该节流孔部件的口径小于孔的横截面，以便在柱塞的部分行程期间在这些孔内形成增加的静压力。

在常规燃油喷射泵中，各个倾斜截止边缘与穿过缸筒壁的孔配成对，并且柱塞被设计成使得该孔在柱塞行程开始时由柱塞的上边缘覆盖，而同一孔随后在规定量的燃油已被输入喷嘴时便通过倾斜截止边缘露出来，这种配置在小型和中型发动机中工作令人满意，但是在大型慢速柴油机中便发生问题，此问题可以追朔到泵的大尺寸以及实际泵冲程开始和结束时为抑制喷射系统中的压力变化而必须采取的措施。该问题是柱塞侧表面的气蚀，这起源很高流速而造成的空化作用。但是不能立即增加孔的横截面，因为孔在通过倾斜截止边缘露出时预定通过作用一定的流动阻力以延迟压力降低。这种延迟是必需的，以防止在喷嘴中造成空化作用和防止已燃气进入喷嘴。在应用润滑性差的燃油时，如果可能，还希望在柱塞上边缘区域内在柱塞和缸筒之间获得相当大的支承面，以减小在此区域发生卡住的危险。

US-A-4118156公开上述类型的喷射泵。用于增加截止孔中静压力的装置是弹簧加载的阀，该阀可以控制燃油流入和流出供油室。这种配置很复杂，而且在将燃油送入供油室时泵的功率损耗很大。

German Offenlegungsschrift No.25 32 205和US-A-5 150160专利说明了其它的用于增加截止孔中静压力的装置。

US-A-4 957 418公开一种燃油喷射泵，该泵具有与缸筒上截止孔配合的柱塞，该泵中用于增加截止孔中静压力的装置装在截止孔中的一个孔内。该装置包括配置在孔中的节流孔部件，该孔的封闭起动喷射冲程，在冲程结束时开始放气。这种已知装置在柱塞上造成侧压，在燃油润滑性差的情况下，这种侧压将导致柱塞的磨损增大。

本发明的目的是提供一种燃油喷射泵，在该泵中消除了柱塞顶部的气蚀，该泵可以使用润滑特性不好的燃油，其结构很简单。

本发明提供了一种内燃机的燃油喷射泵，用于向位于发动机工作气缸内的喷嘴输送变化量的燃油，上述喷嘴在其喷孔中具有弹簧加载的针形件，上述泵包括缸筒，柱塞可以在该缸筒中运动，该柱塞具有在柱塞端表面和侧表面之间形成的上边缘，和至少一个螺旋形延伸的倾斜截止边缘，该倾斜截止边缘在柱塞的侧表面上形成一个凹部，该凹部通过轴向导管与柱塞的端表面连通，并且在该泵中，缸筒壁具有分开的用于控制实际泵冲程开始和结束的若干组孔，这些孔通向包含中等压力燃油的环绕的供油室，上述孔包括计时孔和减压孔，前者在活塞从底部位置向顶部位置移动时由位于上边缘下面的柱塞侧表面覆盖，而后者随后在实际泵冲程结束时由倾斜截止边缘露出，以转移过量的燃油，在这些孔中的至少一些孔装有节流孔部件，该节流孔部件的孔径小于孔的横截面，以便在柱塞的一部分行程期间使这些孔中的静压力增大，该泵的特征在于：只在计时孔组中配置节流孔部件。

本发明涉及燃油喷射泵，在该泵中实际泵冲程的开始和结束利用分开的孔组控制，由此可以达到部件的组合，使得柱塞可以获得相当大的支承表面，而且由柱塞覆盖和露出的缸筒上的开孔的形状和大小具有优化的尺寸，最后使得节流孔部件在柱塞上不造成任何不平衡的压力。

本发明的结构已证明可以消除柱塞上的气蚀，并与截止孔配合可以减小柱塞上的磨损，这些截止孔由一组计时孔和一组减压孔构成。

下面参考附图详细说明本发明，这些附图是：

图1是轴向截面图，示出本发明的燃油喷射泵；

图2是沿图1的II-II线通过缸筒壁截取的横截面图；

图3是曲线图，示出本发明的泵在燃油喷射期间泵中的压力；

图4a、4b、4c示意示出截止孔的纵向横截面图。

图1示出燃油喷射泵1的纵向截面图，该泵包括柱塞3可以在其中运动的缸筒2。缸筒2适于装在常规设计的泵座内，该泵座包括围绕缸筒中间部分的供油室，过量的燃油可以转移到该泵座内，而且在柱塞的返回冲程期间燃油可以从泵座输送到缸筒内。柱塞3包括在柱塞的端部和侧表面之间形成的上边缘4。柱塞还包括凹部5，该凹部由朝着柱塞端表面方向的倾斜截止边缘6形成，该边缘6沿柱塞的侧表面螺旋形延伸。倾斜截止边缘6延伸例如120°角，柱塞通常具有两个相对配置的截止边缘。柱塞3装有作为转动机构的连接装置7和8，利用该装置7，可以转动柱塞，从而调节供油量，而作为滚柱导轨的连接装置8可使柱塞轴向移动。这些机构不是本发明的一部分，可以采用常规设计。柱塞3还包括轴向导管9，该导管可使凹部5与柱塞端表面4上面的空间10连通。

该泵适合于将可变量的燃油输送到柴油机工作气缸内的喷嘴。转动柱塞3便可以调节输送量。柱塞端表面4的边缘在其向上运动期间覆盖在泵缸筒2上的一组计时和截止孔11，由此开始实际的泵冲程，当倾斜截止边缘6使一组减压孔12露出时，实际冲程结束，因而柱塞端表面4上面的泵室中的压力通过轴向导管9、凹部5和通向围绕缸筒2的供油室的截止孔12而减压。

在大型慢速柴油机例如船用柴油机的燃油注射泵中，由于泵的尺寸大和喷射燃油的压力高而产生特殊的问题，利用所述的泵，在实际泵冲程开始和结束时应用分开的特别设计的定时孔和减压孔可以解决此问题。由于采用分开的组孔，计时孔可以设计成有效地防止起源于突然中断高速喷出燃油流所造成的空化作用，而减压孔可设计成适合于适当地使被转移的油减压，直至可以克服导致气缸中汽油渗入喷嘴的危险，或设计成可以防止在喷嘴中发生空化作用。另外，适当地选取孔11和12之间的轴向间隔可以使柱塞的上部分和缸筒壁之间的支承表面具有合适的尺寸。

计时孔的横截面通常设计成大于减压孔12的横截面。然而按照本发明，将节流孔部件13配置在计时孔到供油室的出口上，如图2所示，将能最有效地防止空化作用。节流孔部件形成这样一种流道，使得在节流孔部件前方的节流孔中的压力在柱塞端表面4的边缘4经过时，正要覆盖截止孔之前显著超过供油室内的压力。在节流孔部件上造成的流动阻力导致在柱塞侧表面上延迟的压力降低，因而不发生空化作用。

由倾斜截止边缘6露出的减压孔通常设计成具有呈扩散器形状的纵向断面，在缸筒壁上具有最小的横截面。要求在缸筒壁上有小的横截面，以便很快地露出孔12，因而在喷射系统中得到形状良好的压力降低曲线。

图3的曲线图示出作为曲轴角函数的本发明燃油喷射泵的压力曲线。画出的整个曲线表示泵室10中的压力。该曲线表明，一当柱塞3向上运动时，泵室中的压力便开始增加，但是在点14才开始急剧上升，在该点，计时孔11由上边缘下面的柱塞覆盖，在点15喷嘴打开，并且在继续泵的冲程时，规定量的燃油喷射到发动机的工作气缸中。在点16，截止孔16露出，随后泵室中的压力以缓冲的进程降低，这样便减小了喷射系统中的压力波动，因而保证了喷嘴中针形件的正确关闭操作。虚线17表示在节流部件和柱塞侧面之间的腔内的压力曲线，该腔内具有适当尺寸的节流孔部件13。可以看到压力逐渐降低。上述压力降低可以有效地防止邻接柱塞侧面的上述孔内的空化作用。

图4a、4b和4c示意示出在纵向截面内见到的截止孔的实施例。图4a示出一个实施例，在此实例中，形为节流孔部件21的限流装置配置在截止孔20中，靠近进入供油室的出口22。在此实施例中，通过截止和卸载而增压的腔的尺寸最大，因而在节流孔部件和入口之间的腔达到最大可能体积，因而可以尽可能好地保持压力。节流部件可以设计成具有若干导管，或设计为使导管的流动方向与截止孔的轴线成一个角度。与截止孔轴线成一个角度的导管的优点是减压的流体不垂直地与相对的供油室壁接触，从而可以减少上述壁气蚀的危险。另外，缸筒壁和节流部件之间的腔可以为非圆筒形形状。其形状可为例如锥形，使得缸筒壁上的截止小孔稍小于腔的直径，在该锥形孔中可以插入节流孔部件。这样，流体控制作为可以分派给缸筒壁上的孔和节流孔部件，如果不存在分开的计时和截止孔，这是有利的。

在图4b中节流孔部件23配置在孔20的近乎中部，这造成较小的腔，但也造成从节流孔部件23到供油室的相对壁的距离较大，从节流孔部件23流出的液体可能造成该相对壁的气蚀。

图4c示出装有节流孔部件的截止孔20的优选实施例。该节流孔部件24大体配置在截止孔的中部，该截止孔在对着供油室出口22的方向被设计成扩散器25。扩散器25的目的是减小离开节流部件的喷射流的速度。通过适当选取节流孔部件21、23或24的尺寸，在覆盖截止孔时，可以在截止时在节流孔部件的前方形成压力，使得空化作用得以消除，而且可以进行缓冲式减压，使得压力降低而不发生显著的压力波动。如果需要，可以适当地设计柱塞中的轴向导管，以构成另外的缓冲作用。

Claims (1)

1.一种内燃机的燃油喷射泵，用于向位于发动机工作气缸内的喷嘴输送变化量的燃油，上述喷嘴在其喷孔中具有弹簧加载的针形件，上述泵包括缸筒，柱塞可以在该缸筒中运动，该柱塞具有在柱塞端表面和侧表面之间形成的上边缘，和至少一个螺旋形延伸的倾斜截止边缘，该倾斜截止边缘在柱塞的侧表面上形成一个凹部，该凹部通过轴向导管与柱塞的端表面连通，并且在该泵中，缸筒壁具有分开的用于控制实际泵冲程开始和结束的若干组孔，这些孔通向包含中等压力燃油的环绕的供油室，上述孔包括计时孔和减压孔，前者在活塞从底部位置向顶部位置移动时由位于上边缘下面的柱塞侧表面覆盖，而后者随后在实际泵冲程结束时由倾斜截止边缘露出，以转移过量的燃油，在这些孔中的至少一些孔装有节流孔部件，该节流孔部件的孔径小于孔的横截面，以便在柱塞的一部分行程期间使这些孔中的静压力增大，该泵的特征在于：只在计时孔组中配置节流孔部件。

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