CN113623108B - 一种船用低速机喷油器针阀偶件 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种船用低速机喷油器针阀偶件,包括针阀体、针阀和喷嘴。喷嘴过盈连接在针阀体上，针阀从上至下依次设置配合导向面、密封锥面、密封环槽和配合密封面。针阀的配合导向面与配合密封面分别与针阀和喷嘴对应位置间隙配合。密封锥面与针阀的对应位置锥角配合。配合密封面开有汇流孔与导流孔。当针阀上升至限位时，导流孔与喷孔能完全连通。汇流孔、导流孔和喷孔与水平面的夹角依次减小。本发明可避免针阀高压密封座面与气缸燃烧环境直接接触，降低劣质燃油燃烧后产生的高温高冲击力及残留杂质对针阀高压密封座面的侵蚀；还可缓解滴油现象，提高燃油系统的使用寿命，改善高压燃油器紊流状况，使雾化过程受紊流影响减小。

Description

一种船用低速机喷油器针阀偶件

技术领域

本发明涉及船用燃油系统技术领域，具体涉及低速机喷油器用针阀偶件。

背景技术

对于航运业而言，精制燃油在成本上已难以降低。因此，可适用劣质燃油且经济性较好的低速大功率柴油机越来越受到远洋航运行业的青睐。然而劣质燃油具有成分复杂，杂质多，燃烧后易产生固态微粒和粘性液滴等缺点，若喷油器中的关键零件——针阀的密封座面与重油燃烧后的废气长时间接触，密封座面受到黏性或固态微粒物附着，针阀的密封性能将受到不良影响，同时气缸内燃烧时燃气的高温高冲击力也会进一步降低针阀的寿命。因此，如何解决这一问题，是提高船用低速柴油机使用寿命的重要课题。

现有技术的低速柴油机多是通过增长喷油油嘴，使针阀的密封座面从距离上远离燃烧环境，来降低燃后杂质与高温高冲击引起的负面影响。然而，喷嘴长度增加的同时喷嘴内孔长度也随之增长，导致内孔容积增大。针阀密封座面关闭后喷嘴内孔残余油量增多，与此同时喷嘴内油压迅速降低，会引发滴油现象，这部分燃油雾化不良，易燃烧不完全，不但会增加废气污染物排放，严重时甚至可能导致气缸内产生结焦，降低燃油系统寿命。除此之外，增长喷油油嘴这一方法使得喷嘴内腔的形状难以在设计上受到兼顾，若燃油在喷孔的前端以大角度突变流向，或是经过体积大的腔室而产生流量突变，都会形成较大的紊流，影响到喷油雾化效果。因此低速机喷油器针阀偶件仍有进一步改良的可能性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出一种用低速机喷油器针阀偶件，采用滑阀导流式结构，应用于喷油油孔需布置于同一侧且燃烧环境较恶劣的低速柴油机喷油器，目的是避免针阀高压密封座面与气缸燃烧环境直接接触，降低劣质燃油燃烧后产生的高温高冲击力及残留杂质对针阀高压密封座面的侵蚀，并进一步改善高压燃油器紊流状况，使雾化过程受紊流影响减小，还能减少滴油现象，缓解未雾化油滴燃烧不充分对燃油系统寿命的影响。

本发明的技术方案如下：

本发明提出一种滑阀导流式船用低速机喷油器针阀偶件，包括针阀体、针阀和喷嘴。所述喷嘴过盈连接在针阀体上，喷嘴上有喷油孔。所述针阀安装在针阀体和喷嘴内。

本发明对针阀的密封结构进行了改进，密封结构从上至下依次包括配合导向面、密封锥面和配合密封面，所述配合导向面与配合密封面分别与针阀体和喷嘴对应位置间隙配合，所述密封锥面与针阀体的对应位置锥角配合，所述配合密封面的两端还开有多道密封环槽进行辅助密封。所述针阀在配合导向面上加工有通油槽，与针阀体之间形成通油的通道，利用配合导向面的配合间隙进行密封，形成滑阀结构。

进一步地，所述喷嘴为细长形，所述配合密封面与喷嘴内部的对应位置间隙配合。

进一步地，所述配合密封面背向喷孔的一侧开有一个汇流孔，汇流孔的孔口与配合密封面上方的环腔连通。配合密封面朝向喷孔的一侧设置有导流孔，且汇流孔与导流孔在针阀内连通，形成导流式结构。导流孔的数量与喷孔数量相等。当针阀上升至限位时，导流孔与喷孔能完全连通。每个导流孔的分布位置与长度随喷孔的不同而不同。所述汇流孔、导流孔和喷孔与水平面的夹角依次减小。

采用以上改进的技术方案，本发明具有以下有益技术效果：

1、本发明采用滑阀导流式结构，阀的通油槽开在配合导向面上，利用配合导向面间隙小进行密封，并且在针阀上设置汇流孔和导流孔构成的导流式结构，既能保证密封性，又能避免针阀高压密封座面的侵蚀，还能改善高压燃油器紊流状况。

2、喷嘴的长度与针阀的配合密封能够避免针阀高压密封座面与气缸燃烧环境直接接触，降低劣质燃油燃烧后产生的高温高冲击力及残留杂质对针阀高压密封座面的侵蚀，且这种细长形喷嘴能够节省安装空间。

3、通过喷嘴与针阀的配合密封及密封环槽的结构设计，能够缓解喷嘴内残油流出导致的滴油现象，进一步缓解未雾化油液滴的不充分燃烧，提高燃油系统的使用寿命。

4、通过设计汇流孔、导流孔和喷孔与水平面的夹角依次减小，即依次减小多处油孔和喷孔与水平面的夹角，使高压燃油在流经油孔的过程中其流动角度偏转由陡逐渐转平，使燃油在喷孔的前端不会以大角度突变流向或进过体积大的腔室而产生流量突变。由此改善高压燃油器紊流状况，使雾化过程受紊流影响减小。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是其中针阀的结构示意图；

图3是本发明定向销的安装位置示意图；

图4是本发明在针阀落座时的工作示意图；

图5是本发明在针阀抬起时的工作示意图。

其中，1-针阀体、2-定向销、3-针阀、4-喷嘴、101-定向槽、102-喷孔、103-弹簧座、104-定向孔、105-配合导向面、106-通油槽、107-密封锥面、108-密封环槽、109-配合密封面、110-导流孔、111-汇流孔。

具体实施方式

下面进一步参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本方法而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参见图1，本实施例公开的滑阀导流式船用低速机喷油器针阀偶件包括针阀体(1)、定向销(2)、针阀(3)和喷嘴(4)。其中喷嘴(4)过盈连接在针阀体(1)前端，喷嘴(4)为细长形，其前端的一侧有喷孔(102)连通喷嘴(4)内外。针阀(3)也为细长形，上部装于针阀体(1)中，下部装在喷嘴(4)中。

如图2所示，本实施例中，对针阀（3）结构进行了改进设计，针阀（3）从上至下的结构依次为：弹簧座(103)、配合导向面(105)、通油槽(106)、密封锥面(107)、密封环槽(108)和配合密封面(109)。其中：

弹簧座(103)上用于安装弹簧，配合导向面(105)为针阀体(1)的对应位置间隙配合，其导向作用。

通油槽(106)是针阀（3）在与针阀体(1)配合导向面上加工的直槽，与针阀体(1)之间形成通油的通道。

密封锥面(107)与针阀(3)的对应位置锥角配合，在针阀（3）抬起时打开，在针阀落下时关闭。

配合密封面(109)与喷嘴内部的对应位置间隙配合，避免针阀高压密封座面与气缸燃烧环境直接接触，降低劣质燃油燃烧后产生的高温高冲击力及残留杂质对针阀高压密封座面的侵蚀。

配合密封面(109)在背向喷孔(102)的一侧上方开有一个汇流孔(111)，汇流孔(111)的孔口与配合密封面(109)的上方由针阀(3)和喷嘴(4)包围的环腔连通。配合密封面(109)在朝向喷孔(102)的一侧设置有导流孔(110)，且汇流孔(111)与导流孔(110)在针阀内连通。导流孔(110)的数量与喷孔(102)数量相等。当针阀(3)上升至限位时，导流孔(110)与喷孔(102)能完全连通。每个导流孔(110)的分布位置与长度随喷孔(102)的不同而不同。汇流孔(111)、导流孔(110) 和喷孔(102)与水平面的夹角依次减小。

在进一步的实施例中，结合图3可见，针阀(3)上还有横向的定向孔(104)，供定向销(2)横穿过且两端纳入针阀体(1)上的定向槽(101)，防止针阀(3)在工作过程中发生偏转。

参见图4和图5，本实施例对针阀偶件的工作原理说明如下：

开始喷油前，针阀(3)受到安装于弹簧座(103)上的弹簧力作用，配合液压力使针阀(3)的密封锥面(107)与针阀(3)的对应位置贴合，待喷射的高压燃油从进油端途径通油槽(106)积聚于密封锥面(107)上方。

当喷油器开始工作，通过控制端使燃油液压环境发生改变，针阀(3)受配合导向面(105)提供的支持力与轴向液压力的影响而向上运动，密封锥面(107)打开，高压燃油从密封锥面(107)上方流入喷嘴(4) 的环腔中，并进入汇流孔(111)。同时针阀(3)带动配合密封面(109)向上移动，导流孔(110)上移，并与喷孔(102)连通。高压燃油依次通过汇流孔(111)与导流孔(110)，最终从喷孔(102)喷入气缸内部，雾化燃烧。由于高压燃油在从密封锥面(107)流出时存在较大流量突变，在喷嘴(4)中又从环腔中以不同方向流入汇流孔(111)，因此处于紊流状态。由于汇流孔(111)朝向固定，紊流状态的燃油在沿汇流孔(111)流动的过程中初步平稳化。由于汇流孔(111)、导流孔(110)和喷孔(102)与水平面的夹角是依次减小的。高压燃油在流经三种孔的过程中其流动角度偏转是由陡逐渐转平的，既没有在喷孔(102)的前端以大角度突变流向，也没有经过体积大的腔室而产生流量突变。因此流入喷孔(102)的高压燃油器紊流状况得到改善，雾化过程受紊流影响减小。

当喷油器工作结束，控制端停止控制，使燃油液压环境恢复，针阀(3)受到弹簧力作用落座，密封锥面(107)重新压紧，高压燃油被封于密封座面之上。由于针阀(3)与喷嘴(4)间通过配合密封面(109)小间隙配合，加之配合密封面(109)两端开有多道密封环槽(108)辅助密封。因此滞留于喷嘴(4)油腔的残余燃油受密封作用无法流向喷孔(102)，喷油过程停止。此时，气缸内燃气仅能通过喷孔(102)与配合密封面(109)接触，不会接触到密封锥面(107)，降低劣质燃油燃烧后产生的高温高冲击力及残留杂质对针阀高压密封座面的侵蚀。同时喷嘴的长度和能够避免针阀高压密封座面与气缸燃烧环境直接接触，且由于喷嘴呈细长形，所需安装空间小，节省气缸壁顶的安装空间，为冷却油道等的布置让出空间。通过喷嘴与针阀的配合密封及密封环槽，缓解喷嘴内残油流出导致的滴油现象，进一步缓解未雾化油液滴的不充分燃烧，提高燃油系统的使用寿命。

该针阀偶件所用喷嘴，其喷嘴体采用耐腐耐热且热膨胀系数小的材料。这样可减少喷嘴体受热而产生的热变形，使配合密封面(109)的间隙宽度稳定，确保工作平稳。

上述实施例只对其中一些本发明的一个或多个实施例进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (5)

1.一种船用低速机喷油器针阀偶件，包括针阀体(1)、针阀(3)和喷嘴(4)；所述喷嘴(4)过盈连接在针阀体(1)上，其前端设有喷孔(102)；所述针阀(3)安装在针阀体(1)和喷嘴(4)内；

其特征在于：所述针阀(3)从上至下依次设置配合导向面(105)、密封锥面(107)和配合密封面(109)，所述配合导向面(105)与配合密封面(109)分别与针阀体(1)和喷嘴(4)对应位置间隙配合，所述密封锥面(107)与针阀体(1)的对应位置锥角配合，所述配合密封面(109)的两端还开有多道密封环槽(108)进行辅助密封，所述针阀（3）在配合导向面上加工有通油槽(106)，与针阀体(1)之间形成通油的通道，利用配合导向面的配合间隙进行密封，形成滑阀结构；

所述针阀(3)在所述配合密封面(109)背向喷孔(102)的一侧上方开有一个汇流孔(111)，汇流孔(111)的孔口与配合密封面(109)的上方由针阀(3)和喷嘴(4)包围的环腔连通，所述配合密封面(109)朝向喷孔(102)的一侧开有数量与喷孔(102)数量相等的导流孔(110)，所述汇流孔(111)与导流孔(110)在针阀内连通，形成导流式结构，所述汇流孔(111)、导流孔(110) 和喷孔(102)与水平面的夹角依次减小，当针阀(3)上升至限位时，导流孔(110)与喷孔(102)能完全连通。

2.如权利要求1所述的船用低速机喷油器针阀偶件，其特征在于：所述喷嘴(4)为细长形，所述配合密封面(109)与喷嘴(4)内的对应位置间隙配合。

3.如权利要求1或2所述的船用低速机喷油器针阀偶件，其特征在于：所述喷嘴(4)的喷孔(102)布置于同一侧。

4.如权利要求1或2所述的船用低速机喷油器针阀偶件，其特征在于：所述针阀(3)上有横向的定向孔(104)，定向销(2)横穿所述定向孔(104），两端纳入针阀体(1)上的定向槽(101)，对所述针阀(3)进行定位。

5.如权利要求1或2所述的船用低速机喷油器针阀偶件，其特征在于：所述喷嘴(4)采用耐腐耐热且热膨胀系数小的材料。

Images