CN203130313U - 具有泵送功能喷嘴的用于柴油发动机与燃气发动机的双重燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有泵送功能喷嘴的用于柴油发动机与燃气发动机的双重燃料喷射阀，其目的在于提供燃料喷射阀，利用两种进入到燃料阀的燃料，在初期喷射时，可以进行预热与引燃喷射，之后喷射主燃料来进行燃烧时，使用依次的双重燃料，由此来提高燃料喷射性能。本实用新型提供具有泵送功能喷嘴的用于柴油发动机与燃气发动机的双重燃料喷射阀，涉及向气缸喷射燃料的用于柴油机关或燃气发动机的燃料喷射阀，其特征在于，包括：燃料阀块（110），内部形成有通过高压管注入第一次及第二次同样或不同燃料的流路；气缸兼针阀（506），通过燃料阀块（110）中形成的流路，随着注入的第二次燃料的压力差来进行上升，并将第一次燃料通过引燃喷孔（160）进行喷射；主针阀（143），向所述气缸兼针阀（506）加压来喷射第一次燃料后，随着通过连接的流路流入的第二次燃料的压力差来进行上升，从而将第一次燃料通过主喷孔（161）进行喷射。

Description

具有泵送功能喷嘴的用于柴油发动机与燃气发动机的双重燃料喷射阀

技术领域

本实用新型涉及具有泵送功能喷嘴的用于柴油发动机与燃气发动机的双重燃料喷射阀，仔细地说是涉及混合型燃料喷射阀，其第一次燃料不利用外部压力而是利用内部的泵送结构来进行第一次喷射，并将第一次燃料喷射时使用的压力用作第二次燃料喷射用泵压力。 

背景技术

通常，以往的柴油发动机具有一个针阀和弹簧，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。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。 

另一方面，燃气发动机的情况为利用两个燃料喷射阀，将一个用作引燃（Pilot）阀、另一个用作气体主路的阀，从而具备两个阀或两个针筒并使用，因此为了阀的两种燃料供给通路，需要设置符合两个阀的燃料管路，因此会需要用于调整时机（Timing）的两个调节器、连接装置等。 

图8是图示了以往的燃料阀的代表性形态的Wartsila-Sulzer方式、MAN-B&W方式与重型发动机方式。 

就所述Wartsila-Sulzer方式而言，在超过开阀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雾，而是采取燃料流入汽缸的形态。而且，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问题。 

此外，就MAN-B&W方式而言，虽然为减小SAC volume而采用了滑动方式的针阀，但对于超过开阀压力的压力，存在无法灵活地应对的局限。即，SAC volume被固定。 

此外，就重型发动机方式而言，虽然为了补全上述的Man方式与Wartsila方式来减小SAC Volumn，而将针最大限度地移向燃烧室侧来制作喷孔，因此在针的开闭中会引起喷嘴部分的耐久性降低的问题。 

即，如图8所示，为了在既定压力下开放会提高弹簧压力，需要人为地提高除了燃料阀以外的装置（不在燃料阀本身提高压力，而是在燃料阀入口前追加使用泵来提高压力）中的燃料压力来提高开放压力，且存在只能使用一种燃料的缺点。 

实用新型内容

（要解决的技术问题） 

为了解决如上所述的问题，本实用新型的目的在于提供燃料喷射阀，利用两种进入到燃料阀的燃料，在初期喷射时，可以进行预热与引燃（Pilot）喷射，之后喷射主燃料，燃烧时依次使用双重燃料，由此来提高燃料喷射性能。 

此外，本实用新型的其他目的在于提供燃料喷射阀，无需两种独立的泵装置，可以仅在一个泵中打开两个注入孔，通过推动活塞加压第一次燃料并喷射，并使其压力开放第二次燃料的针阀并进行第二次燃料喷射的混合型构成，由此来提高燃料的效率，减少有害气体（Smoke，NOx）的排放。 

（解决问题的手段） 

为了达成如上所述的目的，并执行去除以往缺点的问题，本实用新型提供具有泵送功能喷嘴的用于柴油发动机与燃气发动机的双重燃料喷射阀，涉及向气缸喷射燃料的用于柴油发动机或燃气发动机的燃料喷射阀，其特征在于，包括： 

燃料阀块，内部形成有通过高压管流入的第一次及第二次燃料注入的流路； 

气缸兼针阀，通过燃料阀块中形成的流路，随着第二次燃料的压力差 来进行上升，并将第一次燃料通过引燃喷孔进行喷射； 

主针阀，向所述气缸兼针阀来喷射第一次燃料加压后，随着通过连接的流路流入的第二次燃料的压力差来进行上升，从而将第一次燃料通过主喷孔进行喷射。 

本实用新型的特征在于，所述气缸兼针阀包括： 

加压用活塞头部，槽加工形成于所述气缸兼针阀上部； 

第一次燃料加压活塞，其下部插入到加压用活塞头部，一点上形成有燃料加压用孔，并通过第一次燃料活塞弹簧来进行弹性支持； 

压力活塞，其通过流路与残压维持阀及燃料主通路管连接，受到第二次燃料的压力来向所述第一次燃料加压活塞上部加压； 

残压维持阀，为了进行第一次燃料的喷射，并为了加压的压力活塞的复原，通过流路与所述压力活塞上部进行连接。 

本实用新型的特征在于，在所述第一次燃料气缸兼针阀关闭时，第一次燃料会转为低压经过位于主针阀的下部的作为第二次燃料冷却区域孔的A室，并通过第一次燃料排出口排出到喷射阀外部。 

本实用新型的特征在于，在所述主针阀的周围设置有衬套，从而使作为引燃燃料的第一次燃料与流入到B室的作为主燃料的第二次燃料不被混合，与此同时，起到将主喷孔的高温在A室区域中进行热交换来进行冷却的媒介的作用。 

（实用新型的效果） 

如上所述，本实用新型的使用双重燃料的发动机的燃料喷射装置，具有如下的优点： 

不需要独立的两个泵，在一个泵送结构中移动两个针来使一个泵送结构在阀内部运行来以高压进行泵送双重燃料并喷射；此外，依次地将两种燃料不相互混合地喷射到燃烧室内进行燃烧，从而通过利用两种燃料的燃料模式，即，MDO+HFO效果与MDO+Gas燃料的效果来改善耗油比。由此作为非常有用的实用新型，其产业上的利用是备受期待的。 

附图说明

图1是表示根据本实用新型的实施例的剖面示意图。 

图2是图1的局部放大图。 

图3是表示根据本实用新型的在HFO、GAS燃料对双重燃料压力活塞（Piston）进行加压之前，MDO的燃料开放运行之前的实施例的剖面示意图。 

图4是表示根据本实用新型的在HFO、GAS燃料推动双重燃料压力活塞（Piston）进行泵送（Pumping），从而作为第一次燃料（引燃燃料、MDO）开放时机的燃料压力运行之后，排出燃料流的实施例的剖面示意图。 

图5是表示根据本实用新型的作为主燃料开放时机的燃料压力运行之后，排出燃料流的实施例的剖面示意图。 

图6是表示切开根据本实用新型的混合型喷嘴块的下端部的示意图（右侧部分是负责主燃料的注流口，左侧为引燃（Pilot）注流口） 

图7是表示根据本实用新型的喷嘴的整体构成的内部结构图，所述喷嘴包括用于第一次燃料及第二次燃料的冷却及排出的室。 

图8(a)至8(c)是表示以往的燃料喷射阀与双重燃料装置的概略图。 

（附图标记说明） 

100：喷嘴座 

110：燃料阀块 

130：衬套 

131：引燃燃料主通路 

134：排出口 

135：针弹簧 

139：第一次燃料排出口 

140：双重混合型喷嘴块 

141：弹簧张力调整螺栓 

142：弹簧支架 

143：主针阀 

160：引燃喷孔 

161：主喷孔 

170：燃料主通路管 

200：张力调整螺母 

300：残压维持阀 

501：压力活塞 

502：第一次燃料加压活塞 

503：第一次燃料加压活塞弹簧 

504：燃料加压用孔 

505：加压用活塞头 

506：气缸兼针阀 

301：A室 

302：B室 

303：第一次燃料处理空间 

304：第二次燃料处理空间 

305：第二次燃料入口空间 

306：第一次燃料移动孔（加压-冷却） 

307：第一次燃料出口 

308：第二次燃料入口 

309：移动孔或流路 

310：第一次燃料移动孔或流路 

311：第一次燃料入口 

312：第二次燃料入口 

313：对第一次燃料加压的第二次燃料的移动路径 

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型的实施例的构成与其作用进行详细地说明。此外，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是表示根据本实用新型的实施例的剖面示意图，图2是图1的局部放大图。如图所示，本实用新型提供柴油发动机、燃气发动机，涉及可喷射相同系列的燃料或双重燃料的燃料喷射阀，应用于大型船舶发动机、重型发动机、燃气发动机中，根据燃料泵或燃气管路中排出的燃料的压力 与弹簧张力，来向气缸喷射燃料，从而在燃料喷射阀内的一个阀与两个管路中喷射两种燃料的使用双重燃料的发动机中，并使针的位置连接至喷嘴底部，来最小化通过第一次、第二次喷射的SAC Volume，从而表现出更好的燃烧性能与更好的耗油比。 

此外，关于使用第一次燃料与第二次燃料，脱离了利用外部的高压泵或根据电子装置的控制来控制双重燃料的方式的，作为本实用新型的核心的内部泵送，会在第二次燃料中加压来泵送第一次燃料并喷射的方法，喷射完毕的第一次燃料会使用于冷却（Cooling）第二次燃料部位的高温。 

为此，本实用新型包括：燃料阀块（Fuel valve block）110，内部形成有通过高压管流入的第一次及第二次燃料注入的流路；喷嘴座（Nozzle holder）100，包围燃料阀整体；第一次燃料活塞弹簧503及针弹簧（spring）135，随着第二次燃料的压力来升下降运动；气缸兼针阀506，随着第二次燃料的压力来升下降来喷射第一次燃料；主针阀143，随着喷射第一次燃料的第二次燃料的压力来升下降来喷射第一次燃料；双重混合型喷嘴块140，加工有引燃喷孔（Pilot nozzle hole）160与主喷孔（Main nozzle hole）161，所述引燃喷孔将作为引燃（Pilot）燃料的第一次燃料喷射到位于下部的气缸，所述主喷孔将作为主燃料的第二次燃料喷射到位于下部的气缸。 

具有如上所述构成的本实用新型，可以使双重燃料，即，可以使如HFO、MDO的使用于柴油发动机的燃料与利用天然气的气体燃料，通过一（One）个燃料喷射阀内的两个喷嘴进行喷射，即使在相同燃料系列的燃料系统中，即，将HFO使用为作为主燃料的第二次燃料，将MDO使用为作为引燃的第一次燃料时，也可以有效地进行喷射。 

此外，其特征在于，使用双重燃料时，其结构可以为，将MDO作为第一次燃料来用于点火，将气体利用为作为主燃料的第二次燃料来进行喷射。 

下面，进行更加具体地查看时可以看到，安装有第二次主燃料系统构成的气缸轴，其内部安装有，弹簧张力调整螺栓141，来调整安装于所述气缸轴内部的针弹簧135的压力；与张力调整螺母200，设置于所述弹簧张力调整螺栓141的上部，来约束根据所述弹簧张力调整螺栓141的张力 调节状态，并对其进行固定。 

本实用新型中使用的第一次燃料会通过引燃燃料主通路131，并使燃料以低压待机至引燃喷孔160，此燃料用于第二次燃料周围的冷却（Cooling），并且还会用于喷油器内的循环（Circulation）。 

受到一个泵的压力来通过主燃料主通路170流入的作为主燃料的第二次燃料，为了对第一次燃料（MDO、轻油等）加压而推动压力活塞501时，通过第一次燃料活塞弹簧503支撑的作为主活塞的第一次燃料加压活塞502会向下移动来将气缸兼针阀506内的第一次燃料加压至高压，并根据断面积的压力差来运行气缸兼针阀506，从而通过作为第一次燃料喷射孔的引燃喷孔160进行喷射。 

结束喷射时，对第一次燃料加压的压力活塞501需要进行复原，为此从残压维持阀300中进行压力排泄来进行复原。 

与此同时，推动压力活塞501之后的作为主燃料的第二次燃料（HFO、GAS等）会到达作为图中所示的孔的B室302区域，并待机至主喷孔161入口，通过高压来开放主针阀143来将作为主燃料的第二次燃料向主喷孔161进行喷射。 

如上所述，使用由第一次及第二次燃料构成的两种燃料的一个双重燃料喷射阀，以本实用新型的核心的作为引燃燃料的的第一次燃料受到作为主燃料的第二次燃料的压力，在气缸兼针阀506内形成高压并进行第一次燃料喷射后，完成对第一次燃料加压的第二次燃料会通过本身的高压来提供开放主针阀143所需的压力差。 

上述的引燃（Pilot）燃料是指，在普通柴油发动机中具有好的燃烧喷雾的MDO（MARINE DIESEL OIL），作为主燃料的第二次燃料是指HFO（HEAVY FUEL OIL）燃料。 

在燃气发动机的情况下，引燃燃料喷射时也使用如MDO的燃料来进行点火，主燃料可以是指LNG或通常的用于燃气发动机的气体。 

未说明符号505为加压用活塞头部（Piston Head），134为用于排出残压中泄露的燃料（Leak fuel）及空气的排出口（Drain Line），142为弹簧支架（Spring support）。 

图3是表示根据本实用新型的在HFO、GAS燃料对双重燃料压力活 塞（Piston）进行加压之前，MDO的燃料开放运行之前的实施例的剖面示意图。 

图示的第一次燃料，通过图1、图2中图示的引燃燃料主通路131，以不是高压的普通压力流动，且显示出来燃料的准备待机至喷孔160的状态。即，如图所示，第一次燃料与第二次燃料处于待机状态，在第二次燃料泵送之前，第一次燃料会以低压流入到压力活塞501至气缸兼针阀506附近，在没有被压力活塞501加压的状态时，燃料加压用孔504会开启着，因此第一次燃料会待机至引燃喷孔160附近。 

图4是表示根据本实用新型的在HFO、GAS燃料推动双重燃料压力活塞（Piston）进行泵送（Pumping），从而作为第一次燃料（引燃燃料、MDO）开放时机的燃料压力运行之后，排出燃料流的实施例的剖面示意图。图4中，对应红色部分的二次燃料的移动路径的流路，在平面图示的图1至图4的图面中未被清晰的显示出来，是对应在后述的表示立体图面的图6中的二次燃料入口所指的流路。 

如图所示，根据作为主燃料的第二次燃料的加压，根据如图2的扩大图示的燃料加压用孔504的位置，会变为高压，直到燃料加压用孔504根据压力活塞501及第一次燃料加压活塞502的依次地压力传达来向下推去，并在气缸内部重叠而开始形成压力来形成高压，由此，受到高压的气缸兼针阀605会因为上下的压力差而运行，从而开放排出第一次燃料的引燃喷孔160来进行喷射。 

结束第一次燃料喷射时，压力会通过使压力活塞501及第一次燃料加压活塞502复原的残压维持阀300排出，来使活塞复原。与此同时，第一次燃料气缸兼针阀506会关闭，第一次燃料会再次变为低压向着位于主针阀143下部的作为第二次燃料冷却区域（Cooling area）的A室301后，冷却（Cooling）高温的第二次燃料，之后如图1所示通过第一次燃料排出口139排出到喷射阀外部。 

图5是表示根据本实用新型的作为主燃料开放时机的燃料压力运行之后，排出燃料流的实施例的剖面示意图。如图所示，图4中说明的对第一次燃料进行加压的第二次燃料的高压会在到达B室区域302之后，停留在主针阀143周围，并通过其压力面积的压力差来开放主针阀143，从而使 作为第二次燃料的主燃料通过主喷孔161进行喷射。 

此外，图示的衬套130起到使作为引燃燃料的第一次燃料与作为主燃料的第二次燃料不被混合的衬套装置（Anti-Confused Fuel Bush）的作用，与此同时，会起到将主喷孔161的高温在A室301区域中进行热交换并进行冷却（Cooling）的媒介的作用。 

图6是图示根据本实用新型的双重混合喷嘴块部分概略图，右侧部分作用为主燃料的注流口，左侧为引燃注流口。其包括有，第一次燃料处理空间303，第二次燃料处理空间304，第二次燃料入口空间305第一次燃料移动孔（加压-冷却）306。 

图7是表示根据本实用新型的喷嘴的整体构成的内部结构图，所述喷嘴包括用于第一次燃料及第二次燃料的冷却及排出的室，如图所示，第一次燃料在加压喷射之后，剩余的会流入到A室来冷却（Cooling）第二次燃料，并从第一次燃料出口307排出，第二次燃料会在通过第一次燃料用活塞加压后流入到B室。 

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，这种变更也在范围记载的范围内。 

Claims (4)

1.一种具有泵送功能喷嘴的用于柴油发动机与燃气发动机的双重燃料喷射阀，涉及向气缸喷射燃料的用于柴油发动机或燃气发动机的燃料喷射阀，其特征在于，包括： 

燃料阀块（110），内部形成有通过高压管流入的第一次及第二次燃料注入的流路； 

气缸兼针阀（506），通过燃料阀块（110）中形成的流路，随着第二次燃料的压力差来进行上升，并将第一次燃料通过引燃喷孔（160）进行喷射； 

主针阀（143），向所述气缸兼针阀（506）加压来喷射第一次燃料后，随着通过连接的流路流入的第二次燃料的压力差来进行上升，从而将第一次燃料通过主喷孔（，161）进行喷射。 

2.根据权利要求1所述的具有泵送功能喷嘴的用于柴油发动机与燃气发动机的双重燃料喷射阀，其特征在于，所述气缸兼针阀（506）包括： 

加压用活塞头部（505），其槽加工形成于所述气缸兼针阀上部； 

第一次燃料加压活塞（502），其下部插入到加压用活塞头部（505），一点上形成有燃料加压用孔（504），并由第一次燃料活塞弹簧（503）来进行弹性支持； 

压力活塞（501），通过流路与残压维持阀及燃料主通路管连接，受到第二次燃料的压力来向所述第一次燃料加压活塞（502）上部加压； 

残压维持阀（300），为了进行第一次燃料的喷射，并为了加压的压力活塞的复原，通过流路与所述压力活塞上部进行连接。 

3.根据权利要求1所述的具有泵送功能喷嘴的用于柴油发动机与燃气发动机的双重燃料喷射阀，其特征在于， 

在所述第一次燃料气缸兼针阀（506）关闭时，第一次燃料会转为低压经过位于主针阀（143）的下部的作为第二次燃料冷却区域孔的A室（301），并通过第一次燃料排出口（139）排出到喷射阀外部。 

4.根据权利要求1所述的具有泵送功能喷嘴的用于柴油发动机与燃气发动机的双重燃料喷射阀，其特征在于， 

在所述主针阀（143）的周围设置有衬套（130），从而使作为引燃燃料的第一次燃料与流入到B室（302）的作为主燃料的第二次燃料不被混合，与此同时，起到将主喷孔（161）的高温在A室（301）区域中进行热交换来进行冷却的媒介的作用。 

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