CN1075777A - 往复式内燃机的燃油喷射阀 - Google Patents

Abstract

燃油喷射阀(1)具有至少两排喷孔(9、10)，该喷 孔的燃油侧由一壁(3′)隔开。各喷孔(9、10)分别与 阀座(15、28)配合的阀针(16、29)相关连，其中第一 阀针(16)布置在阀体的中心，第二阀针(29)制成空心 的并布置在阀体中壁(3′)的外侧。第一阀针(16)是用 于喷射柴油，而第二阀针(29)用来喷射汽态燃料，并 设有一个活塞(30)，由冲程变送泵控制的液压介质的 压力作用的而开启第二阀针(29)，其关闭是通过闭塞 油压作用于活塞(30)的另一侧进行的。

Description

本发明涉及往复式内燃机的燃油喷射阀，它可随意选择柴油或汽态燃料作为主燃料而工作。

随意选择柴油或汽态燃料作为燃料的往复式内燃机已是公知技术（如EP-PS235569），其中在气缸头中设有一个喷射阀喷射柴油并设有一个与该喷射阀隔开的供料器供给汽态燃料。此时该柴油喷射阀称之为时控阀，该阀带有一存油空间，欲喷射之柴油以高压形式积存于该空间中，但在该专利说明书中没有公开汽态燃料供给的任何结构设计之细节。

本发明之课题是为了首创一种燃油喷射阀，当往复式内燃机以柴油作为主燃料工作时，该喷射阀喷射柴油，当以汽态燃料工作时，该喷射阀喷射这样的燃料，即汽态的燃料及为了点火而同时加入少量的柴油。

根据本发明可以解决上述问题，这是因为喷射阀的阀体之周围设有至少两排喷孔。该两排喷孔在燃油侧是由阀体中的一壁状物隔开的。而每排喷孔都与一阀座配合的阀针相关连的，其第一阀针设置于阀体中心，而第二阀针制成空心针布置在壁状物外侧的阀体中。第一阀针是用来喷射柴油的，并由喷射泵产生的柴油压力按时升离其阀座而开启，然后由弹簧将其进入关闭位置。而第二阀针是用来喷射汽态燃料的，并设有一活塞，为便于周期地开启该阀针，在该活塞之一侧由一冲程传递机构控制的液压介质的压力作用。设第二阀针之关闭通过压力闭塞油作用于活塞之另一侧而实现的。

由于两排喷孔的每排都与一阀针相关连，故可以在一个并且在一个喷射阀中独立地供给两种燃油。由于汽缸头只需提供一个孔就可以供给两种燃油，故这一结果与现有的公知结构相比它使结构更加简单化了，更有利的是通过闭塞油压使第二阀针实现有效地关闭，且闭塞油还可进一步用于喷射阀内密封目的。此外，由于在喷射阀中不需另设空间以容纳另外的关闭弹簧，因此，通过闭塞油作用于第二阀针的关闭力简化了结构。

借助于附图本发明之一实施例详细描述于以下说明书中，如示：

图1是根据本发明的燃油喷射阀设于往复式内燃机气缸头的结构图;

图2a是沿图4中Ⅰ-Ⅰ面局部轴向剖开的喷射阀上部的剖面图;

图2b是如图2a一样沿着与图2a同一剖面轴向剖开的但比图2a中放大的喷射阀的下部剖面图;

图3a是如图2a一样沿着图4中Ⅱ-Ⅱ面局部轴向剖开的喷射阀的上部剖面图;

图3b是线Ⅱ-Ⅱ轴向剖开的喷射阀之下部剖面图，其中所示的比图3a放大了。

图4是燃油喷射阀下部的平面图;

图5是部分冲洗油回路的示意图。

如图1所示，用于喷射柴油和汽态燃料的燃油喷射阀1装于气缸头6中，该气缸头6装于按四冲程狄塞尔循环工作的往复式内燃机的气缸50上。在气缸50中的一工作活塞51被引导上下往复运动，其运动的方式未详细示出。图1中所述活塞51的上表面与气缸头6之间构成了燃烧室8。柴油通过输油管11输入燃油喷射阀1，并由一凸轮控制的喷油泵52以公知的方式将油压提高至喷射压力，比如1200巴（bar）。该压力用于内燃机的满负荷工况并以柴油作为主燃料工作。除柴油之外，还可以通过输油管25将汽态燃料供入喷射阀1。该输油管25连接到将气体压力升至例如250巴的压力的压缩器53上。燃油喷射阀1具有两个阀针，在其图中没有详细示出。借助于该两个阀针此时供入燃烧室8中之燃油可得到控制。为了控制用于控制汽态燃料供入的阀针特设置了一个凸轮控制的冲程变送泵54，该泵54通过一管道55将液压介质供给喷射阀1，该液压介质控制这里所述的阀针的开启方向。为了关闭该阀针，将闭塞油通过连接到闭塞油泵57上的油管56以输入喷射阀1中。对喷油泵52和冲程变送泵58都分别设有各自的凸轮58和59。它们被装在同一轴上，但没有详细示出;并且该轴是根据内燃机之曲轴（图中未示出）而驱动的。在管11和管25之间，一管65连接到喷射阀1上;该管65是冲洗油回路的一部分，该回路将结合图5作详细描述。

根据图2a和2b所示，喷射阀1带有一个由上部2、中部3、下部4构成的阀体，该三个部分由一螺帽5结合在一起，在图2a中只示出了该螺帽的上端。阀体靠置于一个肩形件60（见图2b），该肩形件60设置于气缸头6中的下部4的底端附近，此处未详细示出。阀体穿过气缸头以及第3部分与第4部分的底端伸入燃烧室8中。中部3的下端设有一排喷孔9，这些喷孔9中心线9处于同一锥面上。这排喷孔9用于喷射柴油。在图26中，在喷孔上方近距处、在下部4之底端上设有第二排喷孔10。喷孔10的中心线也位于同一锥面上。喷孔10的锥角稍小于喷孔9的锥角。该喷孔10拟用于喷射汽态燃料例如天然气进入燃烧室8中，两排喷孔9和10在燃料侧是由中部3的一个圆柱壁分隔开的。

根据图2a所示，输入柴油之管11紧固连接在阀体上部2中。该管11连通管道12，该管道12穿过阀体之上部2和中部3并且通入腔13中。孔14从腔13出发朝阀体中部3的底端延伸并在该处继续伸入用作第一阀针16的锥形阀座15中。在阀座15的正下方，阀体中部3带有一个喷孔9从此出发的空腔17。孔14之上部的直径比下部14’的直径稍大，该孔14之上部用来作为阀针16的导引部分，该阀针16的其导引区内设有轴向槽18，当阀针16从阀座15上升起时，从而使柴油从腔13中流至腔17中。在图2b中，孔19从腔13出发朝上延伸并与孔14同心且与孔14的直径相同，但孔19的直径也可稍大一些。阀针16的一部分20在孔19中导向。图2b中的阀针16之上端与阀杆21是靠锁紧力连接的。在图2a中阀杆21的上端带有一个其上装有一螺旋弹簧22的弹簧平面，该弹簧22施加关闭力于阀针16之上。

除柴油供应管11之外，气态燃料供应管25也连接到阀体的上部2。管25继续伸入管道26中，该管道26穿过上部2中。在中部3中，该管道26被分为3个支管道26’（见图4），该支管道26’穿过中部3和下部4并通入环形腔27中。在图2b中该环形腔27在其下端继续伸入阀座28中，该阀座28与做成空心的第二阀针29配合，喷孔10从该阀座28出发。空心阀针29借助其内圆柱面与中部3的壁3’滑动接触。在图2b中，空心阀针29的上端加厚构成一个活塞30，该活塞30在阀体下部4中的圆柱孔31中滑动。

在图2b中活塞30之下侧设有一圆柱形空间，依照图3b该空间32连接到一通道33上，该通道33延伸通过阀体的下部4、中部3及上部2，并且通过该通道33在管55（图1）中的液压介质以大约600巴（bar）之压力供入。这可由图1所示的冲程变送泵54泵出的压力介质在空心阀针之开启方向作用于空心阀针29上。在图2b和3b中活塞30的上侧设有一圆柱形空间34。根据图3b所示它连接到通道35上，该通道35延伸通过阀体的中部3和上部2，并且将管56（见图1）中的闭塞油以大约300巴的静压供入。因此，作用于圆柱空间34上闭塞油压产生关闭空心阀针29之关闭力。

从圆柱空间34出发设有一组通道36（见图3b）伸展通过活塞30和空心阀针29与活塞30下端相连的部分直至环形槽37处，该环形槽37是朝着空心阀针29的外边界区开口的。通过这种方法供给闭塞油，从而避免了气体有可能从环形腔27到达圆柱形空间32中，该圆柱形空间32只有在720°曲柄转角的约30°期间正处于液压介质之压力。该闭塞油从材料上讲与液压介质完全相同。也可密封住空心阀针29和柱状壁3’间的间隙，从而在往复式内燃机的气态工况期间防止气体穿过该间隙。

此外，从圆柱形空间34来的闭塞油通过一组轴向槽38到达一环形槽39。该环形槽39位于将阀体中部3和下部4之间分离的水平面的高度上。在该分离平面上，在通过33之外部设有一环形槽40，该槽40如图2b所示是用于闭塞油流过沿轴向延伸通过阀体中部3的通道41的，它也包围住供给汽态燃料的管道26’。在环形槽39和40之间存在有充满闭塞油的径向连接槽（未示出），并将输送气体之管道26’与通道33隔开。在管道26’和33各自的区域存在一金属密封件，该密封件由环形槽39和40及径向槽中的闭塞油包围着。

类似于金属密封件的装置在通道12、26’、26和33区域内设置于阀体中部3和上部2之间，并由两同心的环形槽42和43包围。如图4所示，两环形槽42和43是由两径向槽44和45连接在一起的，在喷射阀体的上部2中的通道35开通至槽44中。因此，在槽42中之闭塞油压也传至槽45。

上文所提到的冲洗油管65连接到阀体上部2，这在图2a中未详细示出。该管65继续到图3b中用虚线示出的66，并通入环形腔27。在阀体之中部3的底端附近，通道66带有一个止回阀67，该止回阀67在流至环形腔27的冲洗油反流向关闭。如图4所示，通道66布置在用于汽态燃料的最上的通道26’和用于闭塞油的通道35之间的阀体中。

如图5所示，管65连接到冲洗油泵68’的出油侧，而吸油管浸入在装冲洗油的油箱69中其用润滑油作为闭塞油。管70从管65分支出来，在喷射阀下旁路分开并通向换向阀71。在换向阀的壳体72中设置一个可移动的阀元件73。在图5中该阀元件73的右端处于管70中的冲洗油压之作用下，而该阀元件73的左端在所画之位置将通道74堵住。该通道74与管25相连以使从压缩器53来的气态燃料通过。除通道74外，在壳体72中还设有一条通道75，该通道75与管25相连通向喷射阀1。在通道75的开始段附近，阀元件73具有一交叉孔76。冲洗油回油管77连接到壳体72上并侵入油箱69中，在回油管77之连接区域处，在阀元件73中设有一交叉孔78，该交叉孔78通过一个轴孔79与交叉孔76相连。

所描述的喷射阀作用如下：在往复式内燃机用柴油作为主燃料的工作期间，该柴油是通过管11从喷射泵52中以1200巴之压力供给的;该柴油经过通道12到达腔13中以及第一阀针16与围绕该阀针16的壁3’之间的环形空间中。借助在燃油压力之作用以克服弹簧22的弹性力。该阀针16按公知的方式升离阀座15，因此柴油通过下排喷孔9喷入燃烧室8。一旦由喷油泵52产生的燃油压力下降，阀针16就被弹簧22的弹性力回位至阀座15，因而喷射过程结束。

在以柴油工作的工况期间，从环形槽37来的闭塞油能穿过空心阀针29外表面和围绕它的阀体下部4的圆柱表面之间进入环形腔27。这些闭塞油积存在腔27中并且由于高温而能烤焦。如果喷射阀之工况改变成利用气态燃料工作时，则这种烤焦会导致干扰喷射阀的功能。因此为了防止这种干扰产生，从而设置了冲洗油回路。在使用柴油工作期间，阀元件73位于图5所绘之位置，而泵68通过管65和通道66在6巴之压力下将冲洗油泵入环形腔27。然后，冲洗油经过通道26’和26流入管25，因此，可利用冲洗油将穿入环形腔27的闭塞油带走。在导管25中的冲洗油然后流入换向阀71的通道75，再经过孔76、79、78以及回油管77回至油箱69中。由于这一冲洗油回路之故，从而防止了闭塞油积存于环形腔27中而焦化，同时，从另一方面来讲，喷射阀1还用冲洗油进行了额外的冷却。

对用由压缩器53在250巴压力下供给的汽态燃料工作之情况来说，阀元件73借助于气体压力向右移动至交叉孔76处于与回油管77连接点之前的位置。在阀元件73的位置上，汽态燃油经过通道74和75流至喷射阀1。至此，供给之汽态燃料以大约250巴之压力处于通道26和26’以及环形腔27中。当经过通道33供给的液压介质将活塞30向上运动时，此时，通过上排喷孔10将气体喷入燃烧室8。这一运动在这种情况下产生：当从冲程变送泵54中来的压力介质处于600巴的压力下，在圆形空间32中产生大于由于圆形空间34中的闭塞油之压力产生作用于活塞30上表面的力时。一旦由冲程变送泵54产生的压力下降，在圆形空间34中的闭塞油压超过空间32中的压力时，则第二阀针29回到阀座28并阻止继续供气。气体喷射发生于大约30°曲柄转角期间。回头再来看汽态燃料喷射的开始部分，这时也喷射了少量的柴油，作为对汽态燃料的点燃之用。这些油量约为满负荷时用纯柴油工作的柴油量的5%的点火油是通过下排喷孔9喷入的燃烧室8中的。这些点火油的喷射的控制是由在纯柴油作燃料的工作期间起作用的喷油泵来进行的。

在用汽态燃料的工况下，冲洗油泵68被关闭。为了防止气体从通道66穿至管65中，设置了止回阀67（见图3b）。当用汽态燃料工作的工况结束，用柴油燃料的工况再开始时，阀元件73回复到如图5所示的位置。

Claims (4)

1、一种可选用柴油或汽态燃料而工作的往复式内燃机燃油喷射阀(1)，它具有阀体(2、3、4)，该阀体周围至少分布有两排喷孔(9、10)，该两排喷孔在燃油侧是由阀体中的壁(3′)相互隔开的，而且每排喷孔(9、10)都有其相关连的与阀座(15、28)配合的阀针(16、29)，其中的第一阀针(16)布置在阀体中心而第二阀针(29)制成空心的并布置在阀体中的壁(3′)外侧，第一阀针(16)用于喷射柴油，并且借助于喷油泵(52)产生的柴油压力及时升离阀座(15)而进行开启，由弹簧(22)带动至关闭位置，而第二阀针(29)是用来喷射汽态燃料的，并设有一活塞(30)，为了周期地开启第二阀针(29)，该活塞(30)之一侧是由冲程变送泵(54)控制的液压介质的压力作用的，第二阀针(29)的关闭是通过闭塞油压作用于活塞(30)的另一侧而进行的。

2、根据权利要求1所述的喷射阀，其特征在于用柴油工作期间用于喷射柴油的喷孔（9）也用于使用汽态燃料工作期间喷射点火用的柴油。

3、根据权利要求1或2所述的喷射阀，其特征在于：该第二阀针（29）至少具有一通道（36），该通道（36）从活塞（30）由闭塞油作用的一侧开始并相关于阀座（28）的方向朝下伸展至活塞（30）由液压介质作用的一侧之下，并通入第二阀针（29）的外表面的环槽（37）中，所以，留在环槽（37）中的闭塞油防止了气体通至活塞（30）由液压介质作用的一侧。

4、根据权利要求1或2或3所述的喷射阀，其特征在于：在阀体（2、3、4）中，在第二阀针（29）的阀座附近，为供给汽态燃料而设置一环形腔（27）及至少一条供给通道（26’、26），该供给通道从环形腔（27）开始并连接到气体供给管（25）上，在冲洗油回路中，该气体供给管（25）和供给通道（26’、26）以及的环形腔（27）是一体化的，该冲洗油回路具有布置在供给管（25）中的一个换向阀（71），当以柴油工作时该换向阀（71）阻止汽态燃料的供给，并让冲洗油流过环形腔（27）和供给通道（26’、26），当以汽态燃料工作时，该换向阀（71）就让汽态燃料经供给通道（26’、26）流入环形腔（27）。

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