CN202883194U

CN202883194U - 两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀

Info

Publication number: CN202883194U
Application number: CN2010900015110U
Authority: CN
Inventors: 朴得镇; 金应声; 金柱泰; 郑康润; 许光哲; 金钟硕; 朴晶铉; 河银; 卢范容
Original assignee: Hyundai Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: HD Hyundai Heavy Industries Co Ltd
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: EP2562410A1; EP2562410A4; JP5740467B2; WO2011132832A1; EP2562410B1; US8973554B2; KR20110117374A; KR101116504B1; JP2013525672A; US20130037004A1

Abstract

一种两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，为更好实现燃料喷射性能，安装于阀门自身使比进入燃料阀的开放压力更大的压力进行喷射，在阀门内构成可调整开放压力的喷射时间点，通过电磁阀分别设置高负载与低负载时的喷射时间点，并使喷射时间点具有分明的差异，可以由大于进入燃料阀的压力与内部弹簧开放压力的压力分级打开喷嘴喷孔，从而在低速运转或低负载下以高压进行喷射，实现更好的气化；在高速运转或高负载下同时开放低压/高压的针阀，由此从多个喷孔迅速地喷射大量的燃料，改善发动机的燃烧性能，根据压力分级地、依次开放喷孔，使喷射后关闭的针阀与喷孔之间空间最小化，防止燃料浪费，减少有害气体(Smoke,NOx)。

Description

两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀

技术领域

本实用新型涉及具有二段燃料喷射装置的燃料喷射阀，更详细地说是涉及在大型船用发动机和重型发动机中，根据燃料泵排出的燃料的压力，变化向汽缸喷射燃料的燃料喷射阀的喷孔个数，并将两个电磁阀联动于低负载点与高负载点，在人为的时间点开放低负载与高负载的区域，从而能动地应对低压及高压，减少喷射后的喷射流路中存留的残余燃料量，能够获得更好燃烧性能和更高每公升燃料行驶公里数的两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀。

背景技术

通常，以往的柴油发动机具有一个，当进入的燃料压力大于开放压力（Opening pressure）则打开、小于开放压力（Opening pressure）则关闭的针阀和弹簧。

由此，当在燃料泵中形成的高压燃料进入燃料阀时，在燃料阀内形成高于开放压力的压力后，通过燃料流的压力克服弹簧按压针阀的力，抬起针阀，通过位于喷嘴末端的多个喷孔，使燃料向汽缸内喷射。如上所述的方法是由，所有喷孔根据既定的一个开放压力而开放的一种机制构成，因此，在开放压力形成后，即使有更高的压力进入燃料阀，也只是通过既定个数的喷孔持续喷射。因此，在发动机保持低速或低负载运转时不喷射，在高于开放压力的压力下，与压力的大小无关，会通过所有喷孔喷射，因此，其随压力变化的喷射形态不够均匀，且无法随压力变化进行能动地调节喷射量。此外，由于加工的多个喷孔同时打开、关闭，所以喷射结束后，残留在关闭的针阀和喷嘴之间的残余燃料通过喷孔流入汽缸内，而引起黑烟问题及耗油比问题。

参照图9，查看以往燃料阀的代表性形态的Wartsila-Sulzer方式、MAN-B&W方式和重型发动机的情况，Wartsila-Sulzer方式，在超过开放压力但未形成更高压时，燃料不是通过加工在喷嘴上的多个喷孔向汽缸内喷射，而是采取燃料流入汽缸的形态。此外，即使在燃料喷射全部结束后，由于关闭的针阀与喷孔之间的空间（SAC volume）大，残留在该空间中的残余燃料会流入汽缸，而引起上述所提到的有害气体的问题。MAN-B&W方式，虽然为减小SAC volume而采用了滑动方式的针阀，但对于超过开放压力的压力，存在无法能动地应对的局限。即，SAC volume虽然被固定，但是根据本实用新型，在结束实际喷射后的SAC volume为低压针阀与喷嘴之间的空间，因此，无法最小化SAC volume。

如图9所示，为了实现在一定压力下开放而会提高弹簧压力，并在燃料阀以外的装置上，人为地提高燃料压力来调整开放压力，但是，本实用新型是，在燃料阀内提高压力，从而在低负载下也可以以高压喷射。

图9的原有技术，其燃料阀本身无法决定喷射时机(Timing)，而是之前流入的压力燃料，根据一定压力而喷射。即，燃料流的喷射时间点与最高压力是在燃料流之前的时间点，通过燃料泵或其他介质来调整。对此，本实用新型是在燃料阀本身中，将燃料喷射的时间点可调整为形成高压之前/之后的时间，从而通过最佳燃烧来减少有害气体。

实用新型内容

（要解决的技术问题）

本实用新型是为了解决如上所述的以往的问题而创出的，本实用新型的目的在于提供两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，为了更好的实现燃料喷射性能，安装于阀门自身来使得比进入燃料阀的开放压力更大的压力进行喷射，并在阀门内构成可调整开放压力的喷射时间点，通过电磁阀分别设置高负载与低负载时的喷射时间点，并使喷射时间点具有分明的差异，从而可以由大于进入燃料阀的压力与内部弹簧开放压力的压力分级地打开喷嘴的喷孔，从而在低速运转或低负载下，也可以以高压进行喷射，从而实现更好的气化；在高速运转或高负载下，同时开放低压/高压的针阀，由此从多个喷孔讯速地喷射大量的燃料，来改善发动机的燃烧性能，此外，根据压力分级地、依次地开放喷孔，使喷射后关闭的针阀与喷孔之间的空间最小化，由此防止燃料浪费，并减少有害气体(Smoke, NOx)。

（解决问题的手段）

为了达成所述目的，根据本实用新型的两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，在柴油机中向气缸喷射燃料，其特征在于，包括：区分装置，将流入燃料阀内部的燃料的压力，区分为需要少量发动机的力的低负载时与需要大量发动机的力的高负载时的两个阶段；喷嘴，具备有低负载时开放的的低压喷孔与高负载时开放的高压喷孔；低压喷射装置，在低负载的情况下，只开放低压喷孔来喷射燃料；高压喷射装置，在高负载的情况下，同时开放低压喷孔与高压喷孔来喷射燃料。

另一方面，根据本实用新型的两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，其特征在于，所述区分装置包括：低压电磁阀，在低负载时运行，从而只开放低压喷嘴阀；高压电磁阀，在高负载时与低压电磁阀一起运行，从而同时开放低压喷嘴阀与高压喷嘴阀。

此外，根据本实用新型的两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，其特征在于，所述低压喷射装置包括：低压针弹簧，在低负载时的压力为低压的情况下运行，通过燃料通路与低压电磁阀进行连接；低压增压器主轴，与所述低压针弹簧连接；低压针阀，与所述低压增压器主轴连接；低压梭阀，用于排出低压燃料。

此外，根据本实用新型的两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，其特征在于，所述低压喷射装置，使燃料压力通过燃料主通路至低压针阀与高压针阀进行待机，同时通过低压梭阀与高压梭阀的燃料以大气压作用于低压增压器主轴与高压增压器主轴，从而使低压针阀与高压针阀以从注入口进入的燃料压力以上的压力进行待机之后，在达到低负载的必要压力时，运行低压电磁阀，使作用于低压增压器主轴的相对压力通过升降套阀向排出口排出，并与低压针阀联动来开放低压喷孔，从而喷射燃料。

此外，根据本实用新型的两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，其特征在于，所述高压喷射装置包括：高压针弹簧，在高负载时的压力为高压的情况下运行，通过燃料通路与高压电磁阀进行连接；高压增压器主轴，与所述高压针弹簧连接；高压针阀，与所述高压增压器主轴连接。

另一方面，根据本实用新型的两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，其特征在于，高压喷射装置，使燃料压力通过燃料主通路至低压针阀与高压针阀进行待机，同时通过低压梭阀与高压梭阀的燃料以大气压作用于低压增压器主轴与高压增压器主轴，从而使低压针阀与高压针阀以从注入口进入的燃料压力以上的压力进行待机之后，在达到高负载的必要压力时，首先运行低压电磁阀，使作用于低压增压器主轴的相对压力通过升降套阀向排出口排出，并与低压针阀联动移动来第一次开放低压喷孔，再运行高压电磁阀，使作用于高压增压器主轴的相对压力通过升降套阀向排出口排出，并与高压针阀联动移动，使加工有高压喷孔的喷嘴进行开放喷射。

（实用新型的效果）

综上所述，本实用新型的两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，比起燃料喷射装置注入的压力，本实用新型是以通过内部装置提升压力，由此来提高喷射压力。即，在低负载下也可以以高压喷射，此外，使两个电磁阀以低压与高压相继，并按照压力减缓或加快喷射时间点进行喷射。

此外，根据二段喷孔，通过电磁阀分级地开放燃料，从而根据压力的差异，减小燃料的排出截面积，优化喷雾形状，在最高压下，一次性讯速地喷射大量燃料，使其无论在低压还是高压下，都具有良好的燃烧性能，并且喷嘴内的流路整体变窄，使喷射结束后残留于流路并流向燃料汽缸的残余燃料减少，减少有害气体(Smoke,Nox)，改善耗油比。

附图说明

图1是表示根据本实用新型的实施例的剖视图，

图2是表示根据本实用新型的燃料注入前的实施例的剖视图，

图3是表示根据本实用新型的燃料开放前的实施例的剖视图，

图4是表示低负载时，通过第一次电磁阀的运行而根据第一次压力进行喷射的形象的剖视图，

图5是表示高负载时，通过第二次电磁阀的运行而根据第二次压力进行喷射的形象的剖视图，

图6a是表示在第一次及第二次喷射时，通过针阀的冲程进行燃料喷射的过程中的待机状态的剖视图，

图6b是表示在第一次及第二次喷射时，通过针阀的冲程进行燃料喷射的过程中的燃料充满状态的剖视图，

图6c是表示在第一次及第二次喷射时，通过针阀的冲程进行燃料喷射的过程中，通过低压喷孔进行喷射的剖视图，

图6d是表示在第一次及第二次喷射时，通过针阀的冲程进行燃料喷射的过程中，通过低压喷孔及高压喷孔进行喷射的剖视图，

图7a是表示电磁阀依次通过压力，第一次、第二次运行时的过程中的燃料充满状态的剖视图，

图7b是表示电磁阀依次通过压力，第一次、第二次运行时的过程中的从低压燃料排出口排出燃料的状态的剖视图，

图7c是表示电磁阀依次通过压力，第一次、第二次运行时的过程中的从高压燃料排出口排出燃料的状态的剖视图，

图8a是表示原有燃料阀在低负载时的压力变化曲线图，

图8b是表示作为本实用新型的特征的在低负载时也可以以高压进行喷射的曲线图，

图9是表示以往的燃料喷射阀的概要图。

（附图标记说明）

100：喷嘴座（Nozzle holder）

101：燃料阀块（Fuel valve block）

120：低压针阀（Low pressure needle valve）

121：高压针阀（High pressure needle valve）

131：高压电磁阀弹簧（Solenoid v/v spring）

134：低压电磁阀弹簧（Solenoid v/v spring）

132：低压针弹簧（Neddle spring）

133：高压针弹簧（Neddle spring）

140：喷嘴（Nozzle）

141：高压增压器主轴（Pressure booster spindle）

143：低压增压器主轴（Pressure booster spindle）

150、151：低压梭阀（Shuttle valve）

155：高压梭阀（Shuttle valve）

160：低压喷孔（Low pressure nozzle hole）

161：高压喷孔（High pressure nozzle hole）

170：燃料主通路（Fuel oil inlet）

171：低压燃料排出口（Low pressure fuel drainage）

172：高压燃料排出口（High pressure fuel drainage）

177：空气排出口（Air drainage）

180：低压升降套阀（Lifting bush valve）

181：燃料通路衬套（Fuel passage bush）

182、183：高压升降套阀（Lifting bush valve）

200：调节器电缆（Governor cable）

201：高压电磁阀（Solenoid valve）

202：低压电磁阀（Solenoid valve）

具体实施方式

下面参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细地说明。对于本实用新型的说明，当判断认为众所周知的功能或对构成的具体说明可能会混淆本实用新型要旨时，将省略其详细说明。

图1、图2是根据本实用新型的燃料喷射阀的剖面示意图，图3是根据本实用新型的在负载压力下，不喷射时的电磁阀运行前，向增压器供应压力来提高相对压力的实施例，图4是表示运行第一次低压电磁阀，排出相对压力来进行第一次燃料喷射的实施例的剖面示意图，图5是表示在高速、高负载压力下，运行第二次电磁阀，进行第二次燃料喷射的实施例的剖面示意图，图6a、6b、6c、6d是表示通过具有一定冲程（Stroke）的第一次及第二次针阀形成第一次喷射与第二次喷射，图7a、7b、7c是为了形成第一次喷射与第二次喷射，联动运行两个电磁阀排出相对压力的形象。

图8a是在低负载时的通常的喷射曲线图，图8b是根据本实用新型的在低负载时，也可以以高压进行第一次喷射后进行第二次喷射的曲线图。图9是表示以往技术的燃料喷射阀的概要图。

参照图1，根据本实用新型的柴油发动机用燃料阀，包括：燃料阀块（Fuel valve block）101，与高压管相连接；喷嘴座（Nozzle holder）100，包围燃料阀整体；高压针弹簧133，与燃料通路衬套181相连接，并在高压下运行；高压增压器主轴141，与所述高压针弹簧133相结合，在低速、低负载压力下，以高压力进行待机；高压针阀121，与所述高压增压器主轴141相结合；低压针弹簧132，包围所述高压增压器主轴；低压增压器主轴143，与所述低压针弹簧132相结合，并贯通高压增压器主轴141；低压针阀120，与所述低压增压器主轴143相结合；喷嘴（Nozzle）140，加工有向气缸喷射燃料的低压喷孔（Low pressure nozzle hole）160及在高速、高负载压力下，向气缸喷射燃料的高压喷孔（High pressure nozzle hole）161；低压电磁阀（Solenoid valve）202及高压电磁阀（Solenoid valve）201，调整低压及高压下的喷射时间点；升降套阀（Lifting bush valve）180、181、182，与所述低压电磁阀202及高压电磁阀201相结合；低压梭阀150、151及高压梭阀（Shuttle valve）155，用压力差来区分燃料。

将进入到燃料阀内的燃料的压力区分为低负载与高负载的二段，二段运行根据压力分级地开放低压电磁阀202与高压电磁阀201，并通过增压器主轴将进入到燃料阀内的燃料压力形成为相对压力，从而在低负载下以高压进行喷射，并使燃料喷射喷孔根据压力分级地开放。

此外，燃料通过燃料主通路170到达高压增压器主轴141及低压增压器主轴143之前，通过低压梭阀150、高压梭阀155对燃料主通路170的燃料压力、燃料大气压及增压器主轴施加压力，从而在低压排出口171及高压排出口172排出压力时，克服其之间的压力差，来阻断及减少流动。

即，利用高压增压器主轴141、低压增压器主轴143、低压针弹簧132、高压针弹簧133将低压针阀120与高压针阀121上的开放压力提高至高于大气压，此时，具有比开放压力更大力的高压电磁阀弹簧131与低压电磁阀弹簧134会支持低压升降套阀180与高压升降套阀182，并通过二段电磁阀201、202调整开放时机来进行喷射。

此时，在低压下不进行开放而是形成压力，这是因为帮助提升压力的低压增压器主轴143与高压增压器主轴141的相对压力，并且，此相对压力可以调整到所需要的高压。

喷嘴140内部的低压针阀120中待机有燃料，通过第一次的电磁阀，将相对压力通过低压梭阀150向低压排出口171排出后，低压针阀120会开启并通过低压喷孔160进行第一次喷射，通过低压针阀120开启的空间，高压针阀121中待机有压力，第二次电磁阀运行时，通过高压梭阀155向高压排出口172排出后，高压针阀121会开启并通过高压喷孔161进行喷射。

参照图2，根据本实用新型的优选实施例的两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，使燃料压力通过燃料主通路170至低压针阀120与高压针阀121进行待机，同时通过低压梭阀150与高压梭阀155的燃料以大气压作用于低压增压器主轴143与高压增压器主轴141，从而使低压针阀120与高压针阀121以从注入口进入的燃料压力以上的压力进行待机。

此时，在达到低负载的必要压力时，运行低压电磁阀202，使作用于低压增压器主轴143的相对压力通过低压升降套阀180向排出口171排出，并与低压针阀120联动移动来第一次开放低压喷孔160；达到发动机高负载的高压力时，运行高压电磁阀201，使作用于高压增压器主轴141的相对压力通过高压升降套阀182、183向排出口172排出，并与高压针阀121联动移动，使加工有高压喷孔161的喷嘴进行开放喷射。

下面，参照附图对根据本实用新型的实施例的作用进行说明。本实用新型中所述的低压是指开始喷射燃料所需的开放压力，高压是指在燃料阀内形成超过该开放压力的压力时，可二次性开放的、通过弹簧与相对压力所设置的压力。

如图3、6a、7a所示，在开始喷射燃料之前，燃料泵中，因为与高压管相接，进入到燃料阀的燃料会充满在燃料阀的流路内，但是其压力因为无法克服低压针弹簧132及高压针弹簧133的弹性以及低压增压器主轴143及高压增压器主轴141而无法向外排出，从而提升压力并进行待机。

到达低负载燃料喷射时间点时，如图4、6c、7b所示，按照低压电磁阀202设定的开放压力与喷射时机运行时，低压相对压力通过低压燃料排出口171排出，因此作用于低压针阀120的压力变大并开启，从而开始从低压喷孔160喷射燃料。

如图5、6d、7c所示，相继于第一次电磁阀，按照第二次高压电磁阀201设定的开放压力与喷射时机运行时，高压相对压力通过高压燃料排出口172排出，因此作用于高压针阀121的压力变大并开启，从而开始从高压喷孔161喷射燃料的同时，按照燃料流的压力依次向高压喷孔161进行喷射。

在燃料喷射将要结束的时间点，燃料阀内的压力会下降，在低压针弹簧132与高压弹簧133依次或同时下降到克服弹性的压力以下时，会将低压针阀120与高压针阀121向下推去来关闭低压喷孔160与高压喷孔161，由此结束燃料喷射的一个周期。

图8a是表示原有燃料喷射压力的曲线图，图8b是表示作为本实用新型的特征的，在初期低负载时也可以以高压进行喷射并以二段高压喷射，因为在低负载下也可以以高压喷射燃料，因此效率及耗油比得到了改善。

本实用新型并不限定于上述特定的优选实施例，在不脱离权利要求书请求的本实用新型要旨的情况下，所属技术领域的技术人员可进行多种变形实施，这种变更也在技术范围记载的范围内。

Claims

1.一种柴油发动机用二段燃料喷射阀，是在柴油机中向气缸喷射燃料的燃料喷射阀，其特征在于，包括：

区分装置，将流入燃料阀内部的燃料的压力区分为需要少量发动机的力的低负载时与需要大量发动机的力的高负载时的两个阶段，其构成包括：低压电磁阀（202），在低负载时运行，从而只开放低压喷嘴阀（120）；高压电磁阀（201），在高负载时与低压电磁阀一起运行，从而同时开放低压喷嘴阀与高压喷嘴阀；

喷嘴（140），具备有低负载时开放的低压喷孔（160）与高负载时开放的高压喷孔（161）；

低压喷射装置，在低负载的情况下，只开放低压喷孔来喷射燃料，包括：低压针弹簧（132），在低负载时的压力为低压的情况下运行，通过燃料通路与低压电磁阀进行连接；低压增压器主轴（143），与所述低压针弹簧连接；低压针阀（120），与所述低压增压器主轴连接；低压梭阀（150），用于排出低压燃料；

高压喷射装置，在高负载的情况下，同时开放低压喷孔（160）与高压喷孔（161）来喷射燃料；

所述低压喷射装置，使燃料压力通过燃料主通路（170）至低压针阀（120）与高压针阀（121）进行待机，同时通过低压梭阀（150）与高压梭阀（155）的燃料以大气压作用于低压增压器主轴（143）与高压增压器主轴（141），从而使低压针阀（120）与高压针阀（121）以从注入口进入的燃料压力以上的压力进行待机之后，在达到低负载的必要压力时，运行低压电磁阀，使作用于低压增压器主轴（143）的相对压力通过升降套阀（180）向排出口排出，并与低压针阀联动来开放低压喷孔，从而喷射燃料。

2.根据权利要求1所述的柴油发动机用二段燃料喷射阀，其特征在于，所述高压喷射装置包括：

高压针弹簧（133），在高负载时的压力为高压的情况下运行，通过燃料通路与高压电磁阀（201）进行连接；

高压增压器主轴（141），与所述高压针弹簧连接；

高压针阀（121），与所述高压增压器主轴连接。

3.根据权利要求2所述的柴油发动机用二段燃料喷射阀，其特征在于，两个电磁阀相继的柴油发动机用二段燃料喷射阀，使燃料压力通过燃料主通路（170）至低压针阀（120）与高压针阀（121）进行待机，同时通过低压梭阀（150）与高压梭阀（155）的燃料以大气压作用于低压增压器主轴（143）与高压增压器主轴（141），从而使低压针阀（120）与高压针阀（121）以从注入口进入的燃料压力以上的压力进行待机之后，在达到高负载的必要压力时，首先运行低压电磁阀（202），使作用于低压增压器主轴（143）的相对压力通过升降套阀（181）向排出口（171）排出，并与低压针阀（120）联动移动来第一次开放低压喷孔（160），再运行高压电磁阀（201），使作用于高压增压器主轴（141）的相对压力通过升降套阀（182、183）向排出口（172）排出，并与高压针阀（121）联动移动，使加工有高压喷孔（161）的喷嘴进行开放喷射。