CN114060193A - 大型柴油机的燃料喷射阀以及大型柴油机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及大型柴油机的燃料喷射阀以及大型柴油机。燃料喷射阀具有喷嘴头、燃料管、喷嘴阀针、第一阀座能移动的致动活塞以及控制室，其中，设置有能经由能闭合的流动连接部连接到控制室的中间室，其中，致动活塞的端部被设计为封闭体，当致动活塞处于第一位置时，封闭体关闭控制室和中间室之间的流动连接部，其中，设置有能闭合的开节流孔，中间室能利用开节流孔连接到用于燃料的出口，其中，设置有将控制室连接到燃料管的第一关节流孔，其中，设置有将中间室连接到燃料管的第二关节流孔，并且其中，第二关节流孔的直径小于第一关节流孔的直径。

Description

大型柴油机的燃料喷射阀以及大型柴油机
技术领域
本发明涉及大型柴油机的燃料喷射阀以及大型柴油机。
背景技术
大型柴油机(诸如纵向扫气式二冲程大型柴油机)通常被用作船舶的驱动单元或甚至用于固定操作，例如，以驱动用于产生电能的大型发电机。发动机通常以连续操作运行相当长的时间段，这对操作安全性和可用性提出了高要求。因此，特别长的维护间隔、低磨损和操作材料的经济操纵对操作者来说是核心标准。大型柴油机通常具有内径(缸径)至少为200mm的气缸。如今，使用缸径高达960mm或甚至更大的大型柴油机。
多年来，废气质量也已成为重要性日益增加的重要方面。因此，特别地，在二冲程大型柴油机中，经典重油的燃烧(重油被污染物重度污染)还有柴油或其他燃料的燃烧变得越来越有问题，因为符合排放阈值变得越来越困难，技术上更复杂从而更昂贵，或者符合阈值不再是意义层面上可能的。
因此，在实践中，长期以来需要可用至少两种不同燃料操作的发动机。例如，这些可以是两种不同的液体燃料，或者也可以是液体燃料和气态燃料。这些发动机通常被称为多燃料发动机，并且可在操作期间从一种燃料切换成另一种燃料。除了重油、船用柴油和柴油之外，能另选地可在多燃料大型柴油机中燃烧的已知液体或气态燃料还包括特别地诸如甲醇或乙醇这样的醇类、天然气(液体或气态状态)或乳状液或悬浮液。
例如，这里可提到被称为MSAR(多相超细雾化残留物)的乳状液。这些乳状液本质上是用特殊工艺生产的重碳氢化合物(例如，沥青、重油等)和水的乳状液。另一个示例是也被用作大型柴油机的燃料的悬浮液(例如来自煤尘和水)。
多燃料发动机的特殊类型是可用两种不同燃料进行操作的通常被称为“双燃料发动机”的发动机。在气体模式下，气体(例如，诸如LNG(液化天然气)这样的天然气)燃烧，而在液体模式下，诸如柴油或重油这样的合适液体燃料可在同一发动机中燃烧。
在本申请的框架内，术语“大型柴油机”还指的是多燃料大型发动机、双燃料发动机和可不仅以狄塞尔操作而且可以奥托操作或者以这二者的混合形式进行操作的那些大型发动机，狄塞尔操作的特征在于燃料自燃，而奥托操作的特征在于燃料被火花点燃。术语“大型柴油机”还包括可另选地用至少两种不同燃料进行操作的这些大型发动机，其中，这些不同燃料中的至少一种适于以狄塞尔操作操作柴油机。
现代大型柴油机通常是完全受电子控制的，通常包括具有燃料蓄压器的用于燃料喷射的共轨系统，蓄压器用于向气缸供应诸如重油或柴油的燃料。为每个气缸设置至少一个燃料喷射阀，以将燃料喷射到相应气缸的燃烧室中。通常为每个气缸设置多个燃料喷射阀，例如，两个或三个。每个燃料阀连接于蓄压器并包括喷嘴主体和喷嘴头，喷嘴头通常伸入气缸的燃烧室中。也被称为雾化器的喷嘴头通常包括多个喷嘴孔，燃料通过这些喷嘴孔被喷射到燃烧室中。为了开始或终止喷射过程，在燃料喷射阀中设置可移动阀针，阀针按打开或关闭通向喷嘴孔的通道这样的方式与阀座相配合。为了开始喷射过程，喷嘴阀针抵抗弹簧力按冲程被抬离阀座，使得处于喷射压力下的燃料可流向喷嘴孔。为了终止喷射过程，使喷嘴阀针与阀座密封接触，使得通向喷嘴孔的通道被关闭。
该喷射过程受电子控制，例如通过向电磁控制阀施加电流，进而使燃料喷射阀的喷嘴阀针进行对应的冲程移动。当喷射完成时，弹簧的力和致动活塞的力将喷嘴阀针推回以与阀座密封接触。
图1以截面图示出了已知的燃料喷射阀，可用该燃料喷射阀将液体和自燃燃料(即，例如，重油或柴油)引入到大型柴油机的气缸的燃烧室中。
在本申请的框架内，诸如“下”、“上”、“下面”、“上面”等这样的相对位置标记将被理解为在每种情况下都参照正常使用位置。
图1以示意性纵剖图示出了大型柴油机的已知燃料喷射阀1’。特别地，燃料喷射阀1’适于纵向扫气式二冲程大型柴油机。当然，燃料喷射阀1’也适于可用不同液体燃料进行操作的其他大型发动机，例如，适于四冲程大型柴油机或适于大型发动机。
图1呈现了处于其正常使用位置的燃料喷射阀1’。
大型柴油机以本身已知的方式包括多个气缸，例如，六个至十二个气缸或甚至更多个。在每个气缸中设置活塞，该活塞被布置为能沿着气缸的运行表面在上止点和下止点之间来回移动，并且该活塞的上侧与气缸盖一起限定燃烧室50’的界限。燃料(例如，重油)借助于燃料喷射阀1’喷射到燃烧室50’中。
燃料喷射阀1’是被设计为例如共轨喷射系统的喷射系统的一部分。喷射系统包括针对每个气缸的至少一个但常常是多个(例如，两个或三个)燃料喷射阀1’，燃料喷射阀1’用于将燃料喷射到常常布置在气缸盖中的燃烧室50’中。
大型柴油机的构造和各个部件(诸如，喷射系统、气体交换系统、排气系统或用于提供扫气或增压空气的涡轮增压器系统以及大型柴油机的监视和控制系统的细节)是本领域的技术人员熟知的，因此这里不需要进行任何其他说明。
如今，现代的大型柴油机完全受电子控制和监视。发动机控制单元(未示出)控制并监视大型柴油机的所有功能，例如，用于气体交换或燃料喷射过程的出口阀的致动。各种功能的控制或调节借助于电气信号或电子信号进行，用该电气信号或电子信号致动发动机的对应部件。另外，发动机控制单元从各种检测器、传感器或测量装置接收信息。
用燃料(例如，重油)供应每个气缸的燃烧室50’的共轨喷射系统通常包括也被称为蓄能器的蓄压器(未示出)。蓄压器包含处于高压下的燃料，该高压基本上对应于燃料喷射到相应燃烧室50’中时的喷射压力。蓄压器通常被设计为沿着大型柴油机的所有气缸延伸的管状容器。一个或更多个燃料泵向蓄压器供应处于高压下的燃料。例如，蓄压器中的燃料压力可以是700-900巴，但是也可以更高或更低。与燃料箱连接的增压泵将燃料输送到高压燃料泵。
燃料喷射阀1’中的每个经由压力管连接于蓄压器，使得处于喷射压力下的燃料可从蓄压器传递到燃料喷射阀1’。另外，可在每个燃料喷射阀1’和蓄压器之间设置流量限制阀，以防止例如由于故障而引起意外的连续喷射。
下面，将更详细地说明图1中示意性地表示的且从现有技术中已知的燃料喷射阀1’及其操作。
燃料喷射阀’在燃料喷射阀1’的纵向轴线所限定的轴向方向A’上延伸，并包括喷嘴主体30’和喷嘴头31’，喷嘴头31’设置在燃料喷射阀1’的下端处并连接于喷嘴主体30’。喷嘴头31’可被设计为与喷嘴主体30’连接的单独部件。作为替代方案，喷嘴头31’也可以是喷嘴主体30’的整体部分。喷嘴头31’具有至少一个喷嘴孔32’(通常是多个喷嘴孔32’)，燃料可通过喷嘴孔32’被引入气缸的燃烧室50’中。燃料喷射阀1’例如按喷嘴头31’伸入气缸的燃烧室50’中这样的方式被安装在气缸的气缸盖上。
燃料喷射阀1’还具有燃料管10’，燃料管10’优选地被设计为喷嘴主体30’中的孔。燃料管10’可连接于压力管(未示出)，燃料喷射阀1’借助于压力管连接于燃料的蓄压器(未示出)，使得处于喷射压力下的燃料可进入燃料管10’中。
燃料管10’延伸到喷嘴主体30’中的压力室33’，使得处于压力下的燃料可通过燃料管10’引入压力室33’中。压力室33’被设计为形状基本上是环形的。
燃料喷射阀1’还包括喷嘴阀针3’。喷嘴阀针3’在轴向方向A’上延伸到压力室33’中，并被布置为能相对于轴向方向A’来回移动。
喷嘴阀针3’的下端被设计为与第一阀座35’配合，第一阀座35’布置在压力室33’下方并邻接压力室33’或形成压力室33’的下端。优选地，喷嘴阀针3’的下端被设计为圆锥形或截头圆锥形，并且第一阀座35’按喷嘴阀针3’和阀座35’可按密封方式相配合这样的方式也被设计为圆锥形或截头圆锥形。
在关闭状态下，喷嘴阀针3’按密封方式与第一阀座35’配合，使得压力室33’和喷嘴头31’之间的流动连接被关闭，没有燃料可从压力室33’进入喷嘴头31’中。在打开状态下，压力室33’和喷嘴头31’之间的流动连接由于喷嘴阀针3’在轴向方向A’上(如表示的，向上)的冲程而打开，使得燃料可从喷嘴阀针3’和第一阀座35’之间的压力室33’流入喷嘴头31’中，流向喷嘴孔32’。喷嘴阀针3’借助于弹簧34’被弹簧加载，由此弹簧34’按其弹簧力被引导到第一阀座35’的方向上即它试图将喷嘴阀针3’压入第一阀座35’中这样的方式布置。
设置用于致动喷嘴阀针3’即在打开和闭合状态之间改变的致动活塞2’。致动活塞2’在纵向轴线A’的方向上延伸，并用其下端(如所呈现的)作用在喷嘴阀针3’上，更确切地，作用在喷嘴阀针3’的背离第一阀座35’的那端上。当然，可以将喷嘴阀针3’和致动活塞2’设计为一件式。致动活塞2’的背离喷嘴阀针3’的端部被接纳在控制室4’中，控制室4’用于移动致动活塞2’。在控制室4’中提供的控制流体(常常它是处于压力下的燃料)的辅助下，致动活塞2’可从第一位置移动到第二位置，反之亦然。如果致动活塞2’处于第一位置，则喷嘴阀针3’处于打开状态，如果致动活塞2’处于第二位置(如图1中所示)，则喷嘴阀针3’处于闭合状态。
控制室4’经由开节流孔7’与环形空间91’连接，环形空间91’与出口9’连接，控制流体可通过出口9’流向低压侧，例如，流入用于控制流体或燃料的储罐。例如，在低压侧，存在环境压力或比环境压力稍高的回流管线压力。
控制室4’还经由关节流孔8’与燃料管10’流动连接，使得处于高压下的燃料可从燃料管10’流入控制室4’中。关节流孔8’具有比开节流孔7’的直径D’小的直径d’。
此外，设置有电磁致动构件40’，可用电磁致动构件40’打开和关闭通过开节流孔7’的通道。电磁致动构件40’优选地可由电机控制单元致动。在图1中呈现的实施方式中，电磁致动构件40’包括线圈41’和电枢42’。电枢42’被设计为具有大体棒形的阀针44’，并按阀针44’可用其轴向端部释放或关闭通过开节流孔7’的通道这样的方式布置。电枢42’通过电枢弹簧43’预加载在开节流孔7’上，使得在线圈41’的无电流状态下，电枢42’在阀针44’抵靠开节流孔7’的嘴部的情况下压入环形空间91’中，因此以密封方式关闭通过开节流孔7’的通道。
燃料喷射阀1’如下进行操作。只要不向气缸的燃烧室50’内进行喷射，电磁致动构件40’的线圈41’就不被施加能量。因此，电枢弹簧43’按压电枢42’从而阀针44’与开节流孔7’密封接触，使得控制流体(在这种情况下，处于压力下的燃料)不能通过开节流孔7’流出控制室4’。由于控制室4’经由关节流孔8’与燃料管10’流动连接，因此控制室4’中高压占主导。该高压的值特别地取决于燃料管10’中的燃料压力。特别地，致动活塞2’被确定尺寸，使得控制室4’中的高压连同弹簧34’施加的力一起足以将喷嘴阀针3’以密封的方式压入第一阀座35’中，使得没有燃料能从压力室33’流入燃烧室50’中。开节流孔7’和关节流孔8’被确定尺寸，使得它们最佳地控制喷嘴阀针3’在两个方向上的移动，并且基本上限定喷嘴阀针3’的打开和闭合速度。
为了开始喷射过程，电磁致动构件40’的线圈41’被施加电流，并使电枢42’对抗电枢弹簧43’的弹簧力向上冲程移动，如所呈现的。结果，通过开节流孔7’的通道被打开，使得控制流体(在这种情况下，燃料)此时可通过开节流孔7’从控制室4’流出到环形空间91’中，并从那里通过出口9’流向低压侧。尽管处于压力下的燃料可从燃料管10’通过关节流孔8’流入控制室4’中，但由于开节流孔7’的直径D’较大，导致控制室4’中的压力下降至较低的压力。开节流孔7’按以下这样的方式设计：控制室4’中的较低压力值进而致动活塞的力连同弹簧34’的弹簧力一起不再足以使喷嘴阀针3’保持在闭合状态。由于压力室33’中占主导的压力，喷嘴阀针3’被抬离第一阀座35’而处于打开状态，使得燃料此时可从压力室35’流入喷嘴头31’中，并从那里通过喷嘴孔32’流入燃烧室50’中。因此，喷射开始。
为了终止喷射，终止对电磁致动构件40’的线圈41’的电力供应。因此，电枢42’如所呈现地由于电枢弹簧43’的弹簧力而向下移动，并且阀针44’由此关闭通过开节流孔7’的通道，使得没有更多的燃料可通过开节流孔7’流出到出口9’。由于关节流孔8’仍然打开，因此处于高压下的燃料一直从燃料管10’通过关节流孔8’流入控制室4’中，使得这里的压力再次上升至高压值。因此，通过致动活塞2’上的液压力和弹簧34’的力，喷嘴阀针3’被以密封方式压入第一阀座35’中，喷射过程终止。
虽然这种用于大型柴油机的燃料喷射阀1’已在实践中证明了自己，但仍有改进空间。
其中一个问题是燃料喷射阀1’的部件的磨损高。在喷射过程期间，关节流孔8’是永久打开的，开节流孔7’也是打开的，使得从燃料管10’中的高压到出口9’中的低压的整个压降是经由关节流孔8’和开节流孔7’发生的。开节流孔7’和关节流孔8’对于燃料喷射阀1’的功能而言彼此处于最佳比率。这造成特别地通过关节流孔8’而且也通过开节流孔7’的极高的流速。由于因燃料喷射阀1’的打开或闭合行为而处于最佳比率的关节流孔8’的直径d’相对大，导致燃料通过开节流孔7’的流动速率非常高，从而造成磨损增加，这在开节流孔8’的出口和电磁致动装置40’的电枢42’的阀针44’的尖端之间的区域中也是特别明显的。这是特别关键的，因为该区域代表密封区域。
燃料喷射阀1’的燃料流动通过的部件上的磨损特别地取决于燃料通过这些部件的流动速率以及流动时间(即，喷射的持续时间)、流动通过的燃料的质量以及燃料中存在的颗粒(仅举几个例子)。该磨损特别地是由磨蚀或侵蚀引起的。
特别地，在开节流孔7’的上面和里面以及与开节流孔7’配合的电枢42’的阀针44’的端部上面的磨损还可造成以下事实：喷射的开始、持续时间和结束可改变，由此至少危及大型发动机的经济的有效操作以及热力学，因为由于磨损，导致由发动机控制单元预定的喷射的开始和结束时间以及喷射的持续时间不再对应于真实值。另外，有可能开节流孔7’不能再以密封方式闭合。这在不发生喷射时造成不期望的泄漏。
发明内容
本发明致力于解决该问题。
因此，本发明的目的是从该现有技术出发，提出了显著减少磨损的大型柴油机的燃料喷射阀。此外，本发明的目的是提出对应的大型柴油机。
根据本发明，因此提出了一种大型柴油机的燃料喷射阀，所述燃料喷射阀具有：喷嘴头，其具有至少一个喷嘴孔，燃料能通过所述喷嘴孔被引入到燃烧室中；燃料管，燃料能通过所述燃料管在高压下被引入到压力室中；喷嘴阀针，其装载有弹簧；第一阀座，其被设计为以如下方式与所述喷嘴阀针配合：在所述喷嘴阀针的打开状态下，所述压力室和所述喷嘴头之间的流动连接被打开，而在闭合状态下，所述喷嘴阀针以密封方式与所述第一阀座配合，使得所述压力室和所述喷嘴头之间的所述流动连接被关闭；能移动的致动活塞，其被设计为通过冲程移动使所述喷嘴阀针从所述打开状态移动到所述闭合状态；以及控制室，其用于使所述致动活塞从所述喷嘴阀针处于所述打开状态的第一位置移动到所述喷嘴阀针处于所述闭合状态的第二位置，其中，所述控制室接纳所述致动活塞的一个端部，其中，设置有能经由能闭合的流动连接部连接到所述控制室的中间室，其中，所述致动位置的所述端部被设计为封闭体，当所述致动活塞处于所述第一位置时，所述封闭体关闭所述控制室和所述中间室之间的所述流动连接部，其中，设置有能闭合的开节流孔，所述中间室能利用所述开节流孔连接到用于燃料的出口，其中，设置有将所述控制室连接到所述燃料管的第一关节流孔，其中，设置有将所述中间室连接到所述燃料管的第二关节流孔，并且其中，所述第二关节流孔的直径小于所述第一关节流孔的直径。
具有两个不同直径的关节流孔的根据本发明的实施方式造成磨损的显著减少，因此在燃料喷射阀的最佳、不变的功能的情况下有长得多的操作寿命。在喷射过程期间，第一关节流孔(即，具有较大直径的关节流孔)可闭合，使得高压的控制液体(例如，燃料)只可经由第二关节流孔和中间室流出。
由于第二关节流孔具有比第一关节流孔小的直径，因此经由第二关节流孔的压降显著更大，这带来两个积极的效应。一方面，与具有较大直径的节流孔下游的速率相比，由于第二关节流孔的直径小，控制流体的流动速率在第二关节流孔下游相当显著地减小。因此，控制流体以低得多的速率流过中间室，这造成流体流过其或在其周围流动的部件(诸如开节流孔和关节流孔或电磁致动构件的电枢的阀针)上的磨损显著减少。降低燃料或控制流体的流动速率通常造成磨损较少。另一方面，在喷射过程期间通过出口流出的燃料量也因第二关节流孔的较小直径而相当显著地减小，从而显著提高了柴油机的能量效率。未使用的高压燃料流到低压侧的越少，能量平衡越好。
用已知的燃料喷射阀，特别地在部分负载操作或低负载时，从高压释放到低压的未使用燃料流出的比例可以是喷射量的30％-40％，出于能量原因，这当然是不令人满意的。这里，根据本发明的燃料喷射阀提供非常重要的优点。
由于具有第一和第二关节流孔的根据本发明的实施方式，其中，第二关节流孔的直径比第一关节流孔小，通过出口流出的燃料的量和速率二者可在喷射过程期间显著减少。这造成磨损的显著减少和喷射过程在时间方面的显著更长的稳定性，因此造成操作寿命延长。
根据优选实施方式，当所述致动活塞处于所述第一位置时，所述致动活塞完全闭合所述第一关节流孔。以这种方式，燃料只可经由第二关节流孔流向出口。
此外，优选的是以下的实施方式：具有所述第一关节流孔的所述直径的流动横截面面积和具有所述第二关节流孔的所述直径的流动横截面面积之和小于具有所述开节流孔的直径的流动横截面面积。
优选地，所述第二关节流孔的所述直径至多是所述第一关节流孔的所述直径的二分之一，优选地至多是四分之一。关节流孔的直径是指确定关节流孔的可供流体用于流过关节流孔的流动横截面或流动横截面面积的尺寸。
特别优选地，第二关节流孔的直径至多是第一关节流孔的直径的十分之一。
在优选实施方式中，所述控制室和所述中间室之间的所述能闭合的流动连接部包括第二阀座，其中，所述致动活塞的所述端部被设计用于与所述第二阀座密封配合。
根据优选实施方式，所述开节流孔被设计为使得其能在所述燃料喷射阀的纵向轴线的方向上被流过。
根据另一优选实施方式，所述开节流孔被设计为使得其能在垂直于所述燃料喷射阀的纵向轴线的方向上被流过。
优选地，设置有用于打开和闭合开节流孔的电磁致动构件。
电磁致动构件优选地包括线圈和具有阀针的电枢，其中，只要线圈未被施加电能，集成到电枢中或也是松动的阀针就关闭通过开节流孔的通道。
在优选实施方式中，线圈与燃料喷射阀的纵向轴线同轴布置。
在另一个优选实施方式中，线圈与燃料喷射阀的纵向轴线平行布置。
当然，其中线圈相对于燃料喷射阀的纵向轴线具有不同定向的这样的实施方式也是可能的。例如，线圈的轴线可与纵向轴线形成锐角或钝角，或者可具有任何其他任意定向。
此外，本发明提出了包括根据本发明设计的燃料喷射阀的大型柴油机。
优选地，大型柴油机被设计为纵向扫气式二冲程大型柴油机。
特别地，大型柴油机还可被设计为可用至少两种不同燃料操作的多燃料发动机。
尤其是，所述大型柴油机可被设计为双燃料大型柴油机，所述双燃料大型柴油机能在液体燃料被引入到所述燃烧室中进行燃烧的液体模式下操作，并还能在气体被作为燃料引入到所述燃烧室中的气体模式下操作。
大型柴油机可在操作期间从液体模式切换到气体模式，反之亦然。
附图说明
下面，基于实施方式并基于附图来更详细地说明本发明。在附图中示出：
图1是根据现有技术已知的燃料喷射阀的示意性纵剖图；
图2是根据本发明的燃料喷射阀的第一实施方式的示意性纵剖图；以及
图3是根据本发明的燃料喷射阀的第二实施方式的示意性纵剖图。
具体实施方式
图1以示意性截面图示出了已知的燃料喷射阀1’，可用燃料喷射阀1’将液体和自燃燃料(即，例如，重油或柴油)引入到大型柴油机的气缸的燃烧室50’中。
由于图1已经作为现有技术被详细描述，因此不需要对图1进行进一步的说明。为了更好地区分现有技术与本发明的实施方式，对于属于现有技术的部件使用带有单引号的参考符号。根据本发明的实施方式的一些部件可按与现有技术中相同的方式或近似一样的方式设计。在图1中，这种部件既被提供带单引号的参考符号又被提供不带单引号的参考符号。在下面对根据本发明的实施方式的描述中，将仅更详细地讨论与现有技术的区别。对图1的其他说明也以相同的方式或近似一样的方式应用于根据本发明的实施方式。
图2示出根据本发明的燃料喷射阀的第一实施方式的示意性纵剖图，该燃料喷射阀整体用参考符号1标示。燃料喷射阀1的纵向轴线用参考符号A标示。
以本身已知的方式，燃料喷射阀1包括喷嘴头31(图1)，喷嘴头31具有至少一个喷嘴孔32，但优选地具有多个喷嘴孔32，液体燃料可通过喷嘴孔32被引入到未更详细示出的大型柴油机的气缸的燃烧室50中。燃料是例如重油或柴油。
燃料喷射阀1包括燃料管10，可通过该燃料管在高压下将燃料引入到压力室33中。燃料管10优选地连接到共轨系统的蓄压器，处于高压下的燃料被提供在蓄压器中。燃料喷射阀1还包括在纵向轴线的方向上延伸的喷嘴阀针3，喷嘴阀针3布置在喷嘴主体30中。喷嘴阀针3的下端如所呈现地被设计为与布置在压力室33正下方的第一阀座35(图1)配合。喷嘴阀针3由弹簧34弹簧加载，弹簧34在喷嘴阀针3上施加向下的力，如所呈现地(图2)，使得弹簧力试图将喷嘴阀针3压入第一阀座35中。在喷嘴阀针3的打开状态下，喷嘴阀针3被抬离阀座35，使得压力室33和喷嘴头31之间的流动连接是打开的。在闭合状态下，喷嘴阀针3被压入第一阀座35中，并与第一阀座35以密封的方式配合，使得压力室33和喷嘴头31之间的流动连接被关闭。
设置致动活塞2以致动喷嘴阀针3，致动活塞2如所呈现地布置在喷嘴主体3的上端面上，并在纵向轴线A的方向上延伸至一个端部21。致动活塞2可被设计为与喷嘴阀针3是一件式的，或者也可被设计为单独的部件。致动活塞2被设计为通过在纵向轴线A的方向上的冲程移动将喷嘴阀针3从打开状态移动到闭合状态，或者从闭合状态移动到打开状态。为了引起致动活塞2的移动，设置接纳致动活塞2的端部21的圆柱形控制室4。控制室的内径被确定尺寸，使得其基本上对应于致动活塞2的外径K或略大于该外径K。致动活塞2的由控制室4接纳的端部21优选地被设计为封闭体21，并具有比致动活塞2的其余部分小的直径。致动活塞2的被设计为封闭体21的端部包括被设计为用于与第二阀座61密封配合的圆锥或截头圆锥形或球形部分。
在控制室4的辅助下，致动活塞2可从喷嘴阀针3处于打开状态的第一位置移动到喷嘴阀针3处于闭合状态的第二位置。借助于控制室4，致动活塞2也可以从第二位置移动到第一位置。
如所呈现的，中间室5设置在控制室4的上方，中间室5可经由可闭合流动连接部6连接到控制室4。流动连接部6包括第二阀座61，第二阀座61被设计用于与致动活塞2的被设计为封闭体21的端部密封配合。当致动活塞2处于第一位置时，封闭体21以密封方式位于第二阀座61中，并且控制室4和中间室5之间的流动连接部6闭合。当致动活塞2处于第二位置时，封闭体21被抬离第二阀座61，并且中间室5和控制室4之间的流动连接部6打开。图2示出了处于第二位置的致动活塞2。
中间室5经由可闭合开节流孔7与环形空间91连接，出口9从环形空间91通向低压侧。低压侧可包括例如其中存在例如环境压力或回流管线压力的罐或收集容器，其中，回流管线压力大于环境压力。在第一实施方式中，开节流孔7在纵向轴线A的方向上延伸，使得其在纵向轴线A的方向上被流过。开节流孔具有直径D。
每当提及与节流孔相关的直径时，在本申请的框架内，这是指相应节流孔的尺寸，该尺寸确定了节流孔的可供流体用于流过节流孔的流动横截面或流动横截面面积。
燃料喷射阀1还分别包括两个关节流孔81和82，即，将控制室4连接到燃料管10的第一关节流孔81以及将中间室5连接到燃料管10的第二关节流孔82。第一关节流孔81的直径由d1标示，第二关节流孔82的直径由d2标示。第二关节流孔82的直径d2小于第一关节流孔81的直径。关节流孔81和82分别各自通入控制室4和中间室5分别的壳体表面。
为了将开节流孔7打开和闭合，设置电磁致动构件40，电磁致动构件40包括线圈41和具有大体棒形阀针44的电枢42，其中，电枢42和阀针44二者可形成为一件式或由单独的松动部分组成。阀针44在纵向轴线A的方向上延伸。这里，线圈41与纵向轴线A同轴地布置。电枢42的阀针44延伸到环形空间91内，并被设计为使得当线圈41未被施加电能时，阀针44关闭从中间室5通过开节流孔7进入环形空间91的通道。电枢42由电枢弹簧43弹簧加载，其中，只要线圈41不被施加电流，电枢弹簧43按压电枢42从而阀针44进入环形空间91中抵靠开节流孔7的嘴部。
根据本发明，第二关节流孔82的直径d2小于第一关节流孔81的直径d1。优选地，第二关节流孔82的直径d2比第一关节流孔81的直径d1小得多，例如，至多是五分之一或至多是十分之一。
此外，优选的是，第一关节流孔81的直径d1和第二关节流孔82的直径d2二者各自小于开节流孔7的直径D。特别优选地，直径d1和d2被确定尺寸，使得具有第一关节流孔81的直径d1的流动横截面面积和具有第二关节流孔82的直径d2的流动横截面面积之和小于具有开节流孔7的直径D的流动横截面面积。那么，d12+d22<D2。
图2示出了处于其第二位置(即处于喷嘴阀针3处于闭合状态的那个位置)的致动活塞2。如果此时要开始喷射过程，则向线圈41施加电流，由此电枢42克服电枢弹簧43的力被吸引到线圈41。因此，通过开节流孔7的通道被打开，并且处于高压下的燃料经由开节流孔7和环形空间91流出到出口9中。由于在该状态下中间室5和与其流动连接的控制室4中的压力降低，所以由燃料在压力室33(图1)中引起的向上的力大于弹簧34的弹簧力与液压力之和，使得喷嘴阀针3被抬离第一阀座35，开始向燃烧室内喷射。
由于该向上移动，致动活塞2也如所呈现地向上移动到达致动活塞2的封闭体21以密封方式与第二阀座61配合的其第二位置，使得控制室4和中间室5之间的流动连接被关闭。因此，没有更多的燃料可流过第一关节流孔81。
在喷嘴阀针3的打开状态下，即，在喷射过程期间，处于高压下的燃料可只经由第二关节流孔82而不再经由第一关节流孔81流到出口9。由于第二关节流孔82的直径d2明显小于第一关节流孔81的直径d1，因此与已知的燃料喷射阀相比，一方面流向出口9的燃料的速率和另一方面流向出口的燃料的量急剧减小。
为了终止喷射过程，通过线圈41的电流被切断，由此电枢42被电枢弹簧43按压，使得阀针44压入环形空间91中并抵靠开节流孔7的嘴部，因此关闭通过开节流孔7的通道。结果，由于打开的第二关节流孔82，在中间室5中最初建立了较高压力，由此致动活塞2进而喷嘴阀针3如所呈现地向下移动。一旦该移动开始，通过第一关节流孔81的通道也打开，使得两个关节流孔81、82此时都可流过以终止喷射过程，从而导致快速和精确的关闭过程。这在致动活塞2回到其第二位置时完成。
图3以类似于图2的呈现示出了根据本发明的燃料喷射阀1的第二实施方式。在下面对第二实施方式的描述中，将仅更详细地讨论与第一实施方式的区别。否则，相对于第一实施方式的示例的说明也以相同的方式或近似一样的方式应用于第二实施方式的示例。在第二实施方式中，相同的零件或功能上等同的零件由与第一实施方式中相同的参考符号标示。
在第二实施方式中，环形空间91与中间腔室5相邻地横向布置，并且优选地在与中间腔室5相同的高度处。因此，在第二实施方式中，布置在中间室5和环形空间91之间的开节流孔7在纵向轴线A的方向上延伸，使得垂直于纵向轴线A流过开节流孔7。
在第二实施方式中，还设置有电磁致动构件40，电磁致动构件40包括线圈41和带有阀针44的电枢42。线圈41与纵向轴线A平行地布置。电枢42延伸为使得阀针44进入环形空间91中，并被设计为使得只要线圈41未被施加电能，阀针44就关闭从中间室5通过开节流孔7进入环形空间91中的通道。
要理解，根据本发明的燃料喷射阀的这种实施方式按近似一样的方式也成为可能，其中，设置有不止两个关节流孔81、82。

Claims (15)

1.一种大型柴油机的燃料喷射阀，所述燃料喷射阀具有：
喷嘴头(31)，其具有至少一个喷嘴孔(32)，燃料能通过所述喷嘴孔(32)被引入到燃烧室(50)中；
燃料管(10)，燃料能通过所述燃料管(10)在高压下被引入到压力室(33)中；
喷嘴阀针(3)，其装载有弹簧(34)；
第一阀座(35)，其被设计为以如下方式与所述喷嘴阀针(3)配合：在所述喷嘴阀针(3)的打开状态下，所述压力室(33)和所述喷嘴头(31)之间的流动连接被打开，而在闭合状态下，所述喷嘴阀针(3)以密封方式与所述第一阀座(35)配合，使得所述压力室(33)和所述喷嘴头(31)之间的所述流动连接被关闭；
能移动的致动活塞(2)，其被设计为通过冲程移动使所述喷嘴阀针(3)从所述打开状态移动到所述闭合状态；以及
控制室(4)，其用于使所述致动活塞(2)从所述喷嘴阀针(3)处于所述打开状态的第一位置移动到所述喷嘴阀针(3)处于所述闭合状态的第二位置，其中，所述控制室(4)接纳所述致动活塞(2)的一个端部(21)，
其特征在于，
设置有能经由能闭合的流动连接部(6)连接到所述控制室(4)的中间室(5)，
其中，所述致动活塞的所述端部被设计为封闭体(21)，当所述致动活塞(2)处于所述第一位置时，所述封闭体(21)关闭所述控制室(4)和所述中间室(5)之间的所述流动连接部(6)，
其中，设置有能闭合的开节流孔(7)，所述中间室(5)能利用所述开节流孔(7)连接到用于燃料的出口(9)，
其中，设置有将所述控制室(4)连接到所述燃料管(10)的第一关节流孔(81)，
其中，设置有将所述中间室(5)连接到所述燃料管(10)的第二关节流孔(82)，并且
其中，所述第二关节流孔(82)的直径(d2)小于所述第一关节流孔(81)的直径(d1)。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其中，当所述致动活塞(2)处于所述第一位置时，所述致动活塞(2)完全闭合所述第一关节流孔(81)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其中，具有所述第一关节流孔(81)的所述直径(d1)的流动横截面面积和具有所述第二关节流孔(82)的所述直径(d2)的流动横截面面积之和小于具有所述开节流孔(7)的直径(D)的流动横截面面积。
4.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其中，所述第二关节流孔(82)的所述直径(d2)至多是所述第一关节流孔(81)的所述直径(d1)的二分之一，优选地至多是四分之一。
5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其中，所述第二关节流孔(82)的所述直径(d2)至多是所述第一关节流孔的所述直径(d1)的十分之一。
6.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其中，所述控制室(4)和所述中间室(5)之间的所述能闭合的流动连接部(6)包括第二阀座(61)，并且其中，所述致动活塞(2)的所述端部(21)被设计用于与所述第二阀座(61)密封配合。
7.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其中，所述开节流孔(7)被设计为使得其能在所述燃料喷射阀的纵向轴线(A)的方向上被流过。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料喷射阀，其中，所述开节流孔(7)被设计为使得其能在垂直于所述燃料喷射阀的纵向轴线(L)的方向上被流过。
9.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其中，设置有用于打开和闭合所述开节流孔(7)的电磁致动构件(40)。
10.根据权利要求9所述的燃料喷射阀，其中，所述电磁致动构件(40)包括线圈(41)以及具有阀针(44)的电枢(42)，并且其中，只要所述线圈(41)没有被施加电能，所述阀针(44)就关闭通过所述开节流孔(7)的通道。
11.根据权利要求10所述的燃料喷射阀，其中，所述线圈(41)与所述燃料喷射阀的纵向轴线(A)同轴布置。
12.根据权利要求10所述的燃料喷射阀，其中，所述线圈(41)平行于所述燃料喷射阀的纵向轴线(A)布置。
13.一种大型柴油机，其特征在于，所述大型柴油机包括根据权利要求1至12中任一项设计的燃料喷射阀(1)。
14.根据权利要求13所述的大型柴油机，所述大型柴油机被设计为纵向扫气式二冲程大型柴油机。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的大型柴油机，所述大型柴油机被设计为双燃料大型柴油机，所述双燃料大型柴油机能在液体燃料被引入到所述燃烧室中进行燃烧的液体模式下操作，并还能在气体被作为燃料引入到所述燃烧室中的气体模式下操作。
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