專利名稱：大型二沖程柴油機的燃油閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種用于大型二沖程柴油機的燃油閥。
背景技術(shù)：
大型二沖程柴油機典型地用作比如集裝箱船的大型遠洋輪船或發(fā)電廠的原動機。這些發(fā)動機典型地設(shè)置有布置于每個汽缸蓋的兩個或三個燃油閥。燃油閥設(shè)置有作為可移動閥構(gòu)件的彈簧偏置閥針。當(dāng)燃油(典型為重燃料油)的壓力超過預(yù)設(shè)壓力(典型為350巴)時，主軸從其底座提升并允許燃油經(jīng)燃油閥前端的噴嘴流入燃燒室。常規(guī)的噴嘴具有與發(fā)動機的汽缸中的活塞移動方向大約呈10至15度的角度的縱向軸，并且噴嘴設(shè)置有中心孔以及將燃油從汽缸壁導(dǎo)出并導(dǎo)入燃燒室的多個噴嘴孔。典型地，在噴射時燃燒室中的空氣中有渦流，雖然一些孔可被引導(dǎo)為將燃油噴射成流，但大多數(shù)噴嘴孔被弓I導(dǎo)為隨著渦流的流向噴射燃油。例如在噴嘴內(nèi)的縱向延伸的中心孔中的可以漏入燃燒室的剩余燃油體積(所謂的針閥壓力室體積(sac volume))應(yīng)該盡可能地小，因為該燃油在對于燃油的適合燃燒而言溫度過低時可以進入燃燒室。因此，該排出可以引起排放的增加(如煙產(chǎn)生的增加)，更高的NOx和VOC的排放，尤其是燃油效率的惡化。這些排放和燃油消耗問題的答案是曼柴油機(MAN Diesel)公司的滑動燃油閥，其具有最小化剩余燃油的針閥壓力室體積的設(shè)計。該已知的燃油閥噴嘴設(shè)置有孔，燃油噴霧從孔離開噴嘴，孔全部在接近噴嘴的自由末端的相同縱向位置。相對于燃油噴射器的縱軸獲得噴嘴孔在徑向和切向上的空間分布。由于空間限制，一些噴嘴孔基本定向于徑向，同時其他噴嘴孔主要定向于切向。中心縱向孔(其具有與噴嘴孔相對應(yīng)的孔洞)內(nèi)的切斷套防止來自噴嘴中心孔內(nèi)的燃油在已經(jīng)進行實際噴射步驟之后泄漏。然而，流動條件，特別是那些主要為切向而非徑向定向的噴嘴孔的流動條件，不是最優(yōu)的。

發(fā)明內(nèi)容
在此背景下，本申請的目的是提供一種燃油閥，其避免或至少減少上述缺陷。該目的通過提供一種用于將燃油噴射入大型二沖程柴油機的燃燒室的燃油閥而實現(xiàn)，燃油閥包括燃油閥外殼；細長的噴嘴，其具有軸向孔和封閉的前部；彈性偏置的閥針，其與閥底座配合并配置為控制燃油到噴嘴的流；多個噴嘴孔，其分布在噴嘴上，具有與噴嘴的軸向孔中心線基本重合的噴嘴孔中心線；中空切斷軸，其與閥針一起移動，并且軸向可移開地容納在噴嘴的中心孔中，從而打開和關(guān)閉噴嘴孔，所述切斷軸設(shè)置有相應(yīng)于多個噴嘴孔的多個開口，從而在中空切斷軸的一個位置將噴嘴孔連接至中空切斷軸的內(nèi)部并且在中空切斷軸的另一個位置將噴嘴孔從中空切斷軸的內(nèi)部分離，并且切斷軸被阻止相對于噴嘴和燃油閥外殼旋轉(zhuǎn)。
通過提供與打開和關(guān)閉閥針相一致地打開和關(guān)閉噴嘴孔的切斷軸，針閥壓力室體積減小至幾乎為零，同時噴嘴配置和方向提供了最優(yōu)且穩(wěn)定的燃油噴射。當(dāng)閥針從其底座提升時，所述切斷軸中的開口可以與噴嘴孔重疊。當(dāng)閥針放置在其底座上時，所述切斷軸中的開口可以不與噴嘴孔重疊。根據(jù)一個實施例，當(dāng)閥針從其底座提升時，切斷軸中空的內(nèi)部與燃油閥的入口端連接。優(yōu)選地，閥針和切斷軸形成為單一的部件。在一個實施例中，噴嘴孔沿著噴嘴的長度分布并且在噴嘴的縱向延伸方向看上去沒有噴嘴孔的重疊。在另一個實施例中，噴嘴孔沿著噴嘴的長度分布并且在噴嘴的縱向延伸方向看上去有成對噴嘴孔的一定的重疊。本發(fā)明的另一個目的是提供一種十字頭型大型二沖程柴油機的燃油閥的應(yīng)用，所述燃油閥用于將燃油噴射入大型二沖程柴油機的燃燒室中，所述燃油閥包括燃油閥外殼， 在其最后端具有用于將燃油閥安裝在大型二沖程柴油機的汽缸蓋上的頭部；細長的噴嘴， 其具有軸向孔和封閉的前部；彈性偏置的閥針，其與閥底座配合并配置為控制到噴嘴的燃油流；多個噴嘴孔，其分布在噴嘴上，具有與噴嘴的軸向孔中心線基本重合的噴嘴孔中心線；中空切斷軸，其與閥針一起移動，并且軸向可移開地容納在噴嘴的中心孔中，從而打開和關(guān)閉噴嘴孔，所述切斷軸設(shè)置有相應(yīng)于多個開口，對應(yīng)于噴嘴孔的多個開口，從而在中空切斷軸的一個位置將噴嘴孔連接至中空切斷軸的內(nèi)部并且在中空切斷軸的另一個位置將噴嘴孔從中空切斷軸的內(nèi)部分離，其中，切斷軸GO)被阻止相對于噴嘴(30)和燃油閥外殼 (10)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)詳細的說明，依照本公開的燃油閥的進一步目的、特征、優(yōu)點和特性將變得更加明顯。


在本說明書的下述具體部分中，參考附圖中所示的示例性實施例對本發(fā)明進行更具體的說明，其中圖1是燃油閥的示例性實施例的縱截面圖，圖2是圖1中例示的燃油閥最前部分的更大比例的縱截面圖，閥針示出在封閉位置，圖3是圖1中示出的燃油閥的噴嘴的更大比例的縱截面圖，圖4是圖3中示出的噴嘴的立體圖(elevated view)，圖5是圖1中示出的燃油閥的閥針和切斷軸的更大比例的軸向部分，圖6是圖5中示出的閥針和切斷軸的立體圖，圖7是圖1中示出的用于燃油閥的噴嘴的替代實施例的立體圖，圖8是圖7中示出的噴嘴的更大比例的軸向部分，圖9是結(jié)合圖7和圖8中示出的噴嘴使用的閥針的替代實施例的立體圖。
具體實施方式
圖1中例示的燃油閥1具有細長的外部外殼10，外殼10在其最后端具有頭部 14，燃油閥1可以通過頭部14以已知的方式安裝在大型二沖程柴油機的汽缸蓋上并與燃油泵連接(未示出)。頭部14包括與導(dǎo)管17流連接的燃料油入口 16。導(dǎo)管通過止回 (non-return)閥12延伸至在閥外殼10上的孔中可軸向移開的閥針20。通過關(guān)閉彈簧18 將閥針20偏置至其底座22。閥外殼10的最前部分握持噴嘴30，當(dāng)燃油閥1安裝在汽缸蓋上時噴嘴30穿過閥外殼10伸出并且進入發(fā)動機汽缸的燃燒室(未示出)。圖2-6更詳細地示出了閥針20和噴嘴30。關(guān)閉彈簧18推動閥針20至其底座22。 圖2示出了停留在閥底座22上的閥針20。在該位置，阻止了從燃料油入口 16至噴嘴30的燃油流體流。閥針20攜帶比閥針20最后部分更細的最前面的切斷軸40并且切斷軸40伸出到噴嘴30內(nèi)的中心孔33中。噴嘴30設(shè)置有中心孔33和多個噴嘴孔35，通過多個噴嘴孔35將燃油噴射入燃燒室。因此，在燃油噴射過程中，燃油的噴射來自每個噴嘴孔35。噴嘴孔35分布在噴嘴30上，使得它們沿著噴嘴的縱向范圍且相互之間具有一定間隔地分布。因此，即使考慮噴嘴孔35的尺寸，在縱向范圍上也沒有噴嘴孔35的重疊。另外，噴嘴孔35針對不同方向在徑向上擴展并在切向上定向，從而用來自于噴嘴孔35的燃油噴射覆蓋燃油室的全部部分。在一個實施例中，噴嘴孔35被鉆入噴嘴中。每個噴嘴孔35的中心線36基本與中心孔33的中心線34重合，也就是噴嘴孔35的中心線36不是切向定向，而是全部朝中心孔 33的中心線34定向。噴嘴孔35的中心線36不必須與中心孔33的中心線34精確重合，但是噴嘴孔35的延伸相對于中心孔33的中心線34應(yīng)該不是實質(zhì)正切的。如圖3所示，噴嘴孔35的中心線36可以與中心孔33的中心線34呈非垂直的角度。在一個示例性實施例中，切斷軸40與閥針20以整件材料制造。切斷軸40是中空的并且切斷軸40中空的內(nèi)部連接閥底座22下游的空間。因此，當(dāng)閥針20從其底座被提升時，流路徑17從燃料油入口 16 —直延伸至切斷軸40的中空內(nèi)部。切斷軸40的最前部分是圓柱形并且精確地配合至中心孔33中。該切斷軸40的最前部分設(shè)置有相應(yīng)于噴嘴孔35的多個開口 45。閥針20的角度位置連帶切斷軸40的角度位置由防止閥針20相對于閥外殼10旋轉(zhuǎn)的銷48固定。這確保了當(dāng)閥針20從其底座22 提升時切斷軸40中的開口 45會與噴嘴孔35重疊。在操作中，當(dāng)提供給燃油閥1的燃油壓力超過預(yù)定的閾值時，閥針20從其底座提升。此時，燃油可以流入中空的切斷軸40并且通過目前與噴嘴孔35重疊的開口 45以及通過噴嘴孔35進入燃燒室。當(dāng)燃油閥1的燃油供應(yīng)在燃油噴射過程結(jié)束時停止，減小的燃油壓力不再將閥針20保持與其閥底座22分離并且關(guān)閉彈簧18朝其閥底座22軸向推動閥針 20。由于切斷軸40與閥針20—起移動，切斷軸40也朝燃油閥1的前端軸向地移動。在閥針20停留在其底座22上的位置，切斷軸中的開口 45不再與噴嘴孔35重疊。因此，噴嘴中 (實際上在中空的切斷軸40中)的燃油受到限制并且不能泄漏到燃燒室中。因此，與噴嘴孔35的最優(yōu)幾何形狀結(jié)合，針閥壓力室體積(在燃油噴射過程已經(jīng)結(jié)束后可以從噴嘴滴落的燃油體積)幾乎為零。
圖7至圖9例示了本發(fā)明的另一個實施例，除了噴嘴孔35的布置稍有不同之外， 其與上面描述的實施例基本相同。噴嘴孔35成對地布置，兩個噴嘴孔35沿著噴嘴30的縱向延伸布置在基本相同的縱向位置處。如上面描述的實施例中，噴嘴孔35以與上面描述相同的方式并且出于與上面描述相同的原因徑向分布。本實施例的優(yōu)點是其允許噴嘴30具有減小的縱向延伸，因此減小了燃燒循環(huán)過程中的熱輸入。本公開的教導(dǎo)具有許多優(yōu)點。不同的實施例或?qū)嵤┓绞娇梢援a(chǎn)生一個或多個下列優(yōu)點。應(yīng)當(dāng)注意這并不是詳盡的列表，且也會存在這里沒有描述的其它優(yōu)點。本公開教導(dǎo)的一個優(yōu)點是其提供了用于大型二沖程柴油機的燃油閥，其結(jié)合了最優(yōu)的噴嘴孔結(jié)構(gòu)與非常小的針閥壓力室體積。本公開的另一個優(yōu)點是其提供的燃油閥結(jié)合了最優(yōu)的噴嘴孔結(jié)構(gòu)與非常小的針閥壓力室體積以及減小的噴嘴長度。盡管本申請的教導(dǎo)為了說明的目的已進行了詳細的描述，應(yīng)該理解這種細節(jié)僅用于該目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本申請教導(dǎo)范圍的情況下在其中做出變形。權(quán)利要求中使用的術(shù)語“包括(comprising) ”并不排除其他部件或步驟，權(quán)利要求中使用的術(shù)語“一(a)”或“一(an)”并不排除多個。單處理器或其它單元可以實現(xiàn)權(quán)利要求中列舉的若干種手段的功能。
權(quán)利要求
1.一種用于將燃油噴射入大型二沖程柴油機的燃燒室中的燃油閥(1)，所述燃油閥包括燃油閥外殼(10)，在其最后端具有用于將所述燃油閥(1)安裝在大型二沖程柴油機的汽缸蓋中的頭部(14)，細長的噴嘴(30)，其具有軸向孔和封閉的前部，彈性偏置的閥針(20)，其與閥底座0 配合并配置為控制到所述噴嘴(30)的燃油流， 多個噴嘴孔(35)，其分布在所述噴嘴(30)上，具有與所述噴嘴(30)的軸向孔(33)的中心線(34)基本重合的所述噴嘴孔(35)的中心線(36)，中空的切斷軸(40)，其與所述閥針00) —起移動，并且軸向可移開地容納于所述噴嘴 (30)的中心孔(33)中，從而打開和關(guān)閉所述噴嘴孔(35)，所述切斷軸GO)設(shè)置有相應(yīng)于所述多個噴嘴孔(35)的多個開口(45)，從而在所述中空的切斷軸的一個位置將所述噴嘴孔(35)連接至所述中空的切斷軸GO)的內(nèi)部并且在所述中空的切斷軸的另一個位置將所述噴嘴孔(35)從所述中空的切斷軸GO)的內(nèi)部分離， 其中，所述切斷軸GO)被阻止相對于所述噴嘴(30)和燃油閥外殼(10)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油閥(1)，其中，當(dāng)所述閥針O0)從其底座02)提升時， 所述切斷軸GO)中的所述開口 05)與所述噴嘴孔(35)重疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油閥(1)，其中，當(dāng)所述閥針O0)停留在其底座02)上時， 所述切斷軸GO)中的所述開口 05)不與所述噴嘴孔(35)重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油閥(1)，其中，當(dāng)所述閥針OO)從其底座02)提升時， 所述切斷軸GO)中空的內(nèi)部與所述燃油閥(1)的入口端(16)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油閥(1)，其中，所述閥針OO)和所述切斷軸00)形成為單一的部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油閥(1)，其中，所述噴嘴孔(35)沿著所述噴嘴的長度分布，在所述噴嘴(30)的縱向延伸方向上看去沒有所述噴嘴孔(35)的重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油閥(1)，其中，所述噴嘴孔(35)沿著所述噴嘴(30)的長度分布，在所述噴嘴(30)的縱向延伸方向上看去有成對的所述噴嘴孔(35)基本重疊。
8.一種十字頭型大型二沖程柴油機中的燃油閥(1)的應(yīng)用，所述燃油閥(1)用于將燃油噴射入所述大型二沖程柴油機的燃燒室中，所述燃油閥包括燃油閥外殼(10)，在其最后端具有用于將所述燃油閥(1)安裝在大型二沖程柴油機的汽缸蓋上的頭部(14)，細長的噴嘴(30)，其具有軸向孔和封閉的前部，彈性偏置的閥針(20)，其與閥底座0 配合并配置為控制到所述噴嘴(30)的燃油流， 多個噴嘴孔(35)，其分布在所述噴嘴(30)上，具有與所述噴嘴(30)的軸向孔(33)的中心線(34)基本重合的所述噴嘴孔(35)的中心線(36)，中空的切斷軸(40)，其與所述閥針O0) —起移動，并且軸向可移開地容納于所述噴嘴 (30)的中心孔(33)中，從而打開和關(guān)閉所述噴嘴孔(35)，所述切斷軸G0)設(shè)置有相應(yīng)于所述多個噴嘴孔(35)的多個開口(45)，從而在所述中空的切斷軸的一個位置將所述噴嘴孔(35)連接至所述中空的切斷軸G0)的內(nèi)部并且在所述中空的切斷軸的另一個位置將所述噴嘴孔(35)從所述中空的切斷軸G0)的內(nèi)部分離，其中，所述切斷軸GO)被阻止相對于所述噴嘴(30)和燃油閥外殼(10)旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于將燃油噴射入大型二沖程柴油機的燃燒室中的燃油閥(1)，包括燃油閥外殼(10)，細長的噴嘴(30)，彈性偏置的閥針(20)，其與閥底座(22)配合并配置為控制到所述噴嘴(30)的燃油流，多個噴嘴孔(35)，其分布在所述噴嘴(30)上，具有與所述噴嘴(30)的軸向孔(33)的中心線(34)基本重合的所述噴嘴孔(35)的中心線(36)，中空的切斷軸(40)，其與所述閥針(20)一起移動，并且軸向可移開地容納于所述噴嘴(30)的中心孔(33)中，所述切斷軸(40)設(shè)置有相應(yīng)于所述多個噴嘴孔(35)的多個開口(45)。本公開的燃油閥提供了最優(yōu)的噴嘴孔結(jié)構(gòu)與非常小的針閥壓力室體積以及減小的噴嘴長度。
文檔編號F02M61/06GK102220924SQ20111005627
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者約翰斯·弗拉爾波 申請人:曼柴油機歐洲股份公司曼柴油機德國分公司