用于大型二冲程自点火内燃发动机的燃料阀制造技术

本发明专利技术提供了一种用于将燃料喷射到大型二冲程自点火内燃发动机的燃烧室中的燃料阀(1)，其具有朝向阀座(22)弹性地偏置的阀针(20)。当阀针(20)从阀座(22)提起时，致使燃料压力沿着打开方向推动阀针(20)的有效压力表面显著地增加。在阀针(20)上设有互补有效压力表面(29)。当互补有效压力表面(29)暴露于燃料压力时互补有效压力表面(29)产生朝向阀座(22)推动阀针(20)的力。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及用于大型二冲程自点火内燃发动机的燃料阀，具体地涉及用于将燃料油喷射到具有十字头的大型涡轮增压二冲程单流内燃发动机的燃烧室中。
技术介绍
大型二冲程内燃发动机通常在诸如集装箱船的大型远洋船舶或发电厂中用作原动机。这些发动机通常设有布置在每个汽缸盖中的两个或三个燃料阀。如图1中所示，传统燃料阀具有与发动机的汽缸中的活塞的移动方向大致成10度到15度角度布置的纵向轴线。燃料阀前端设有突出到燃烧室中的喷嘴。喷嘴设有轴向孔与将燃料远离汽缸壁引导到燃烧室中的多个喷嘴孔。通常，在喷射的时刻，燃烧室中的清扫空气中具有漩涡并且大部分的喷嘴孔被引导为利用漩涡的流动喷射燃料，尽管喷嘴孔中的一个可以引导为将燃料喷射到漩涡中。燃料阀设有弹簧偏置的阀针，其用作可移位阀构件。当燃料的压力超过例如350巴的预设压力时，阀针从其阀座提起并且允许燃料经由燃料阀前部的喷嘴流动到燃烧室中。大型二冲程自点火涡轮增压内燃发动机的最大燃烧压力非常高，例如200巴，并且因此难以在喷射事件下以显著高于燃烧压力的压力提供燃料。用于大型二冲程自点火涡轮增压内燃发动机的已知燃料阀具有的构造使得闭合压力(即，使阀针返回到其阀座的压力)低于打开压力(即，使阀针从其阀座提起的压力)。这是因为，抵抗弹簧或者其它弹性装置的偏置而作用在阀针的打开方向上的有效压力表面在阀从阀座提起的瞬间增加。因此，在燃料阀中的压力显著地下降到燃料阀打开的压力以下之前，阀针将不会返回到其阀座。在喷射事件的末尾形成的低压能够导致燃料不被以足够压力喷射通过喷嘴孔，因此导致在喷射事件的最后部分过程中喷射的燃料的次于最佳的燃烧。专利技术内容在此背景上，本申请的目的是提供一种克服或者至少减少了上述缺点的燃料阀。根据第一方面通过提供用于将燃料喷射到大型二冲程自点火内燃发动机的燃烧室中的燃料阀实现了此目的，此燃料阀包括：具有后端与前端的细长阀壳体；以及中空喷嘴，其具有第一轴向孔、多个喷嘴孔与闭合前端，此喷嘴布置在阀壳体的前端；轴向可移位阀针，其可滑动地容纳在阀壳体中的第二轴向孔中，此阀针构造为控制燃料到喷嘴的流动，阀针与阀壳体中的阀座配合并且阀针通过弹性偏置朝向阀座弹性地偏置；在阀座的上游的压力室，其围绕阀针的一部分并且连接到阀壳体中的燃料入口端口，当阀针从阀座提起时阀针允许燃料从压力室流动到喷嘴并且当阀针放置在阀座上时阀针防止燃料从压力室流动到喷嘴，当放置在阀座上时阀针具有第一有效压力表面，此第一有效压力表面在燃料压力的影响下在阀针上产生与弹性偏置相对的第一力，当压力室中的压力超过预设压力阈值时该力致使阀针从阀座提起，当从阀座提起时阀针具有额外的第二有效压力表面，当阀针从阀座提起时此第二有效压力表面在燃料压力的影响下在阀针上形成与弹性偏置相对的附加的第二力，阀针设有第三有效压力表面，当阀针从阀座提起时此第三有效压力表面在燃料压力的影响下在阀针上形成与弹性偏置结合的第三力。通过提供协助弹性偏置装置朝向阀座推动阀针的第三有效压力表面，能够完全地或部分抵消在加压燃料的影响下产生远离阀座推动阀构件的力的有效压力表面在阀针从阀座提起的瞬间起显著地增加的事实。因此，增加的有效压力表面的导致闭合压力低于打开压力的负面作用可以部分地或完全地消除。因此，能够设计具有等于打开压力或者仅略微地低于打开压力的闭合压力的燃料阀。通过此设计，喷射压力可以在整个喷射事件中保持较高，以确保在整个喷射事件过程中将燃料喷射到燃烧室中。根据第一方面的第一实施方式，第三有效压力表面具有产生第三力基本上抵消附加第二力的尺寸。根据第一方面的第二实施方式，第三有效压力表面面向限定在阀针与阀壳体之间的第二压力室。根据第一方面的第三实施方式，优选地仅当阀针提起时第二压力室连接到第一压力室或第一轴向孔。根据第一方面的第四实施方式，第二压力室通过阀针中的压力通道连接到第一压力室或第一轴向孔。根据第一方面的第五实施方式，压力通道的第一端通向第二压力室并且压力通道的第二端通向第一轴向孔或者通向当阀针放置在阀座上时阀针的表面的与阀座接触的部分。根据第一方面的第六实施方式，当阀针放置在阀座上时第二开口闭合。根据第一方面的第七实施方式，当阀针放置在阀座上时阀针的与阀座接触的部分在第二端周围密封接触。根据第一方面的第八实施方式，通过阀针中的第三轴向孔以及容纳在第三轴向孔中的柱塞限定第二压力室。根据第一方面的第九实施方式，第一柱塞是固定不动的的并且其中柱塞密封地适配在第三轴向孔的内部。根据第一方面的第十实施方式，通过阀壳体中的第四轴向孔和容纳在第四轴向孔中的柱塞限定第二压力室。据第一方面的第十一实施方式，第二柱塞是固定不动的的并且此柱塞密封地适配在第四孔内部。根据第一方面的第十二实施方式，喷嘴设有分布在喷嘴的侧面上的多个喷嘴孔，优选地，喷嘴孔中的全部或至少大部分紧密地成角度地隔开。根据第一方面的第十三实施方式，燃料阀还包括中空切断轴(cut-off shaft)，中空切断轴与阀针完全一致地移动并且轴向可移位地容纳在喷嘴中的轴向孔中以打开与闭合喷嘴孔，切断轴优选地设有与多个喷嘴孔对应的多个开口以便在中空切断轴的一个位置处将喷嘴孔联接到中空切断轴的内部，并且在中空切断轴的另一个位置处使喷嘴孔与中空切断轴的内部断开连接。根据第一方面的第十四实施方式，阀壳体在其最后端设有头部以在大型二冲程自点火内燃发动机的汽缸的汽缸盖中安装燃料阀。根据第二方面通过提供燃料阀以将燃料喷射到大型二冲程自点火内燃发动机的燃烧室中实现了上述目的，使得阀针朝向阀座弹性地偏置，当阀针从阀座提起时致使燃料压力沿着打开方向推动阀针的在阀针上的有效压力表面显著增加，在阀针上设有互补有效压力表面，当此互补有效压力表面暴露到燃料压力时，此互补有效压力表面产生朝向阀座推动阀针的力。通过详细的描述，根据本公开的燃料阀的其它目的、特征、优点与特性将变得显而易见。附图说明在下面的本说明书的详细部分中，将参照附图中示出的示例性实施方式更加详细地说明此燃料阀，在附图中:图1是现有技术燃料阀的纵向截面；图2是以较大比例示出的图1中示出的燃料阀的最前面部分的纵向截面，燃料阀的最前面部分与实例实施方式一致并且阀针示出为放置在阀阀座上；图3是以较大比例示出的图2中示出的燃料阀的喷嘴的侧视图，其中，阀针从阀座提起；图4是以较大比例示出的通过图1中示出的燃料阀的最前面部分的纵向截面，燃料阀的最前面部分与图2的实例实施方式一致并且阀针示出为从阀座提起；图5是以较大比例示出的通过图1中示出的燃料阀的最前面部分的纵向截面，燃料阀的最前面部分与另一个实例实施方式一致并且阀针示出为放置在阀座上；以及图6是以较大比例示出的通过图1中示出的燃料阀的最前面部分的纵向截面，燃料阀的最前面部分与又一个实例实施方式一致并且阀针示出为放置在阀座上。具体实施方式图1示出了用于将燃料，诸如例如燃料油或重燃料油或类似燃料，喷射到大型二冲程自点火内燃发动机的燃烧室中的已知的燃料阀1。图1中示出的燃料阀1具有细长壳体10，此细长壳体在其最后端具有头部14，通过头部14燃料阀1以已知方式利用螺栓可以固定到大型二冲程柴油发动机的汽缸盖并且与燃料泵(未示出)连接。头部14包括与通道17流动连接的燃料油入口16。通道17延伸穿过止回阀12到达在阀壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将燃料喷射到大型二冲程自点火内燃发动机的燃烧室中的燃料阀(1)，所述燃料阀包括：具有后端与前端的细长阀壳体(10)；以及中空喷嘴(54)，其具有第一轴向孔(57)、多个喷嘴孔(55)与闭合前端，所述喷嘴(54)布置在所述阀壳体(10)的前端；轴向可移位阀针(20)，其可滑动地容纳在所述阀壳体(10)中的第二轴向孔(33)中，所述阀针(20)构造为控制燃料到所述喷嘴(54)的流动，所述阀针(20)与所述阀壳体中的阀座(22)配合并且所述阀针(20)通过弹性偏置朝向所述阀座(22)弹性地偏置；在所述阀座(22)上游布置在所述阀壳体中的压力室(24)，所述压力室围绕所述阀针(20)的一部分并且连接到所述阀壳体(10)中的燃料入口端口(16)，当所述阀针(20)从所述阀座(22)提起时所述阀针(20)允许燃料从所述压力室(24)流动到所述喷嘴(54)，并且当所述阀针(20)放置在所述阀座(22)上时所述阀针(20)防止燃料从所述压力室(24)流动到所述喷嘴(54)，当放置在所述阀座(22)上时所述阀针(20)具有第一有效压力表面(26)，所述第一有效压力表面(26)在燃料压力的影响下在所述阀针(20)上产生与所述弹性偏置相对的第一力，当所述压力室(24)中的压力超过预设压力阈值时所述力致使所述阀针(20)从所述阀座(22)提起，当从所述阀座(2)提起时所述阀针(20)具有附加的第二有效压力表面(27)，当所述阀针(20)从所述阀座(22)提起时，所述第二有效压力表面在燃料压力的影响下在所述阀针(20)上产生与所述弹性偏置相对的附加的第二力，其特征在于，所述阀针(20)设有第三有效压力表面(29)，当所述阀针(20)从所述阀座(22)提起时，所述第三有效压力表面在燃料压力的影响下在所述阀针(20)上产生与所述弹性偏置结合的第三力。...

【技术特征摘要】
2015.04.22 DK PA2015002471.一种用于将燃料喷射到大型二冲程自点火内燃发动机的燃烧室中的燃料阀(1)，所述燃料阀包括：具有后端与前端的细长阀壳体(10)；以及中空喷嘴(54)，其具有第一轴向孔(57)、多个喷嘴孔(55)与闭合前端，所述喷嘴(54)布置在所述阀壳体(10)的前端；轴向可移位阀针(20)，其可滑动地容纳在所述阀壳体(10)中的第二轴向孔(33)中，所述阀针(20)构造为控制燃料到所述喷嘴(54)的流动，所述阀针(20)与所述阀壳体中的阀座(22)配合并且所述阀针(20)通过弹性偏置朝向所述阀座(22)弹性地偏置；在所述阀座(22)上游布置在所述阀壳体中的压力室(24)，所述压力室围绕所述阀针(20)的一部分并且连接到所述阀壳体(10)中的燃料入口端口(16)，当所述阀针(20)从所述阀座(22)提起时所述阀针(20)允许燃料从所述压力室(24)流动到所述喷嘴(54)，并且当所述阀针(20)放置在所述阀座(22)上时所述阀针(20)防止燃料从所述压力室(24)流动到所述喷嘴(54)，当放置在所述阀座(22)上时所述阀针(20)具有第一有效压力表面(26)，所述第一有效压力表面(26)在燃料压力的影响下在所述阀针(20)上产生与所述弹性偏置相对的第一力，当所述压力室(24)中的压力超过预设压力阈值时所述力致使所述阀针(20)从所述阀座(22)提起，当从所述阀座(2)提起时所述阀针(20)具有附加的第二有效压力表面(27)，当所述阀针(20)从所述阀座(22)提起时，所述第二有效压力表面在燃料压力的影响下在所述阀针(20)上产生与所述弹性偏置相对的附加的第二力，其特征在于，所述阀针(20)设有第三有效压力表面(29)，当所述阀针(20)从所述阀座(22)提起时，所述第三有效压力表面在燃料压力的影响下在所述阀针(20)上产生与所述弹性偏置结合的第三力。2.根据权利要求1所述的燃料阀(1)，其中，所述第三有效压力表面(29)具有致使所述第三力基本上抵消所述附加的第二力的尺寸。3.根据权利要求1或2所述的燃料阀(1)，其中，所述第三有效压力表面(29)面向限定在所述阀针(20)与所述阀壳体(10)之间的第二压力室(32)。4.根据权利要求3所述的燃料阀(1)，其中，优选地仅当所述阀针提起时，所述第二压力室(32)连接到所述第一压力室(24)或所述第一轴向孔(57)。5.根据权利要求4所述的燃料阀(1)，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·弗拉乌普，
申请(专利权)人：曼柴油机欧洲股份公司曼柴油机德国分公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK