CN1093226C - 燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机尤其二冲程柴油机用的燃料喷射器，它有一个偏心地插入配属的燃烧室内的喷头(4)，喷头有一个可加入燃料的盲孔(3)，多个喷孔(13)从盲孔出发。喷孔排中至少在外部的喷孔(13)的轴线相对于径向延伸线向内倾斜。燃料入流的条件对所有的喷孔(13)大体相同可导致一种稳定的喷射流束。为至少一部分喷孔(13)配设从盲孔(3)出发的进口腔(16)，其中，进口腔的内部净宽度大于喷孔(13)的直径，以及这些进口腔按这样的方式设计，即，使孔排中的所有喷孔(13)至少有类似的长度状况。

Description

燃料喷射器

本发明涉及一种内燃机尤其大型二冲程柴油机的燃料喷射器，它有一个插入配属的燃烧室内相对于燃烧室轴线偏心布置的喷头，喷头有一个可加入燃料的盲孔，多个喷孔从盲孔出发，它们可借助于一个装在盲孔内最好能在燃料压力作用下克服复位装置的作用沿轴向移动的滑阀上下控制，以及为了产生一个共同的喷射流束，它们排列成一个设在盲孔的一个与喷射方向有关的圆周范围内的相对于盲孔的轴线大体处于相同高度的孔排的形式，其中至少孔排在外部的喷孔的轴线相对于一条从盲孔轴线出发的径向延伸线向内倾斜，使喷射流束获得一个较小的扩散角。

由EP 0606371 B1已知一种此类型的燃料喷射器。在具有一个设在气缸盖中央的排气阀的大型二冲程柴油机中，燃料喷射器通常必须装在燃烧室周缘的区域内。在这种情况下喷头的喷孔布置为形成一个从喷头出发向一侧的主喷射方向。为避免喷射流束大的横向散射，喷孔相对于盲孔轴线并不沿径向设置，而是有一种朝主喷射方向偏转的走向。这导致喷孔彼此有不同的长度和沿各个孔的圆周有不同的孔长。与此同时在喷孔的内端区形成差别很大的边缘角。因此对燃料进入各喷孔提供了完全不同的入流条件并因而产生不同的速度和流量。尤其在一个由多个并列喷孔组成的喷孔排中，外部的喷孔区内存在着特别不利的条件，因为在这里沿各孔的圆周造成差别很大的壁长。由于尤其在外侧区域内特别大的壁摩擦，所以在这里造成一种不稳定的流动，其结果是导致喷射流束只夹带了少量的空气。由此恶化了混合气的制备并因而恶化了燃烧，从而导致提高耗油量和增加有害物排放量。

因此，由此出发本发明的目的是，采取简单和经济的措施改善前言所述类型的装置，以便能达到良好地燃烧并因而降低耗油量和减少有害物排放量。

为实现上述目的，根据本发明提供一种大型二冲程内燃机的燃料喷射器，有一个插入所属的燃烧室内相对于燃烧室轴线偏心布置的喷头，喷头有一个可加入燃料的盲孔，多个喷孔从盲孔出发，它们可借助于一个装在盲孔内能在燃料压力作用下克服复位装置的作用沿轴向移动的滑阀上下控制，以及为了产生一个共同的喷射流束，它们以一种在盲孔的与喷射方向有关的圆周范围内、相对于盲孔的轴线处于相同高度的孔排的形式设置，其中至少孔排在外部的喷孔的轴线相对于一条从盲孔轴线出发的径向延伸线向内倾斜，使喷射流束获得一个较小的扩散角，其特征为：至少为一部分喷孔配设从盲孔出发的进口腔，它们的内部净宽度大于喷孔的直径，并设计为使孔排的所有喷孔有至少彼此适应的长度，设置环段状的喷头的槽用于构成至少部分进口腔。

根据本发明，喷孔沿其圆周的周长不变。所有的喷孔有相等的孔长。至少为喷孔排在外部的喷孔各配设一个进口腔。至少部分进口腔设计为喷头中为半球形的槽。为每个喷孔配设一个设计为半球形槽的进口腔。每个构成进口腔的半球形槽的中心位于该相关喷孔的轴线上。在彼此相邻的由半球形槽构成的进口腔之间各设一导向板。为喷孔的中央组配设一公共的由环段状槽构成的进口腔，所述中央组由其他喷孔从侧翼包围着。每一个构成一个配属于一个喷孔的进口腔的环段状槽的中心位于该相关的喷孔的轴线上。喷孔的壁与配属的进口腔的壁构成一个至少90°的夹角。在喷孔的外端各设有一个台阶状的由出口构成的横截面扩大区。出口有一个与有关喷孔的轴线正交的内部界面。

按本发明为达到此目的采取的措施是，为至少一部分喷孔配设从盲孔出发的进口腔，它们的内部净宽度大于喷孔的直径，并设计为使孔排的所有喷孔有至少彼此类似的长度状况。

这些措施保证，在所有的喷孔处对于燃料无阻碍地进入能具有基本相同的条件。因此借助于进口腔可按有利的方式沿各喷孔的圆周获得不变的周长。同理可做到使全部喷孔有大体相同的孔长。因此，按本发明的措施以有利的方式导致均衡的壁摩擦和流动速度，因而总体上获得一种稳定的喷射流束。尤其由于在孔排的外部喷孔区内获得的这种稳定化，保证了通过喷射流束带入比较多的空气，这必然能优化混合气制备并因而优化燃烧，其结果是降低耗油量，减少有害物排放以及发动机污染。因此采用按本发明的措施完全避免了前言所述的缺点。

在从属权利要求中说明了上述措施有利的设计和合乎目的的进一步发展。例如，恰当的做法是，可至少为孔排的外部喷孔各配设一个进口腔。在孔排的外部喷孔区内借助于按本发明的进口腔可取得最大的效果，因为迄今恰恰是在孔排的外部喷孔区内存在令人担忧的最不稳定的流动。

按第一种有利的实施形式，进口腔设计为喷头中的横截面半球形的槽。这种半球形的槽允许按有利的方式沿喷孔的整个圆周形成准确相等的边缘角。在这种情况下合乎目的的是将半球形的槽布置为使它们的中心位于各相关喷孔的轴线上，所以此喷孔相对于有关进口腔的中心是同心的。

此外，将进口腔设计为喷头内的半球形槽还保证可用简单的方式为每个喷孔配设一个相应的进口腔，不会因此而过份削弱喷头。

另一个优点在于，半球形槽毫无疑问可以布置为，在两个彼此相邻的槽之间的区域内各形成一固定的隔板，它可起滑阀导向板的作用，由此防止滑阀磨损。

上述措施另一种有利的设计是，可以将进口腔设计为喷头内的环段形槽。因此可以特别经济地制造。此外，这种设计可以在喷孔与各相关的进口腔之间的过渡区内比较容易地获得与90°的值一致的边缘角。

另一个优点可认为是，可为喷孔的一个被其他喷孔从侧翼包围的中央组配设一公共的进口腔，不过份地削弱喷头。

按上述措施的另一项进一步发展，在喷孔的外端各设一个最好通过台阶状出口构成的台阶状的横截面扩大区。这就以有利的方式形成了一个围绕着喷孔外端并与轴线正交的界面。由此保证避免干扰喷射流束，使喷射流束稳定化，其结果是有利于夹带空气。因此采用上述措施进一步强化了本发明的前言已提及的基本优点。

在其余的从属权利要求中说明了上述措施其他有利的设计和合乎目的的进一步发展，并可由下面借助于附图对实施例的说明中进一步看出。

附图表示：

图1通过按本发明的大型二冲程柴油机喷嘴的剖面；

图2借助于一个在喷孔区内延伸的通过大型二冲程柴油机喷嘴

   喷头的水平剖面表示具有半球形进口腔的一种实施例；

图3具有环段形进口腔的实施例与图2相应的剖面；以及

图4沿图3中线IV/IV的剖面。

大型二冲程柴油机的基本结构和工作方式是众所周知的，因此在这里可以不再作详细的阐述。

图1表示的喷嘴1包括一个套筒状向前收缩的外壳2，它装有一个制有盲孔3的喷头4。喷头4通过一个后部法兰支承在外壳2的前部凸缘上。喷头4的后端与装在外壳2内的导套5连接，导套5制有一个与喷头4的盲孔3同轴的通孔6。通孔6有一设计为阀座7的台阶状收缩，阀体8与它配合作用，阀体从装在导套5内的杆9上伸出。阀体8的直径小于杆9的直径，所以形成了一个围绕着阀体8属于孔6的环腔10。

杆9制有一个中央的与燃料管连接并可供入燃料的孔11，它通过斜孔12与环腔10连通。阀体8在一个图中未进一步表示的与杆9配合工作的复位弹簧的作用下压靠在阀座7上。当处于环腔10内的燃料压力相应地增高时，阀体8从配属的阀座7抬起，因此使加有燃料的区域与喷头4的盲孔3连通。

喷头4在其下部区制有多个大体在相同高度并列布置和横向于盲孔3的轴线延伸的喷孔13，燃料可通过它们喷入有关的燃烧室内。为保证受阀体8控制的通道关闭后不会再有燃料从喷孔13流出，盲孔3内设有一个通过杆14与阀体8连接的环形滑阀15，它的下边缘构成一个移运喷孔13的控制边，此控制边设计为，当阀体8从配属的阀座7抬起时打开喷孔13，而当阀体8贴靠在阀座7上时关闭喷孔13。图1表示了这一位置。

为了能喷入必要的燃料量，总是设有多个沿盲孔3的轴向大体布置在同一高度横向彼此错开的喷孔13，如图2和3所示。喷孔13可布置为与轴线正交，或如图4所示略向外倾斜。因为由喷孔13共同形成的喷射流束不应过分发散，所以喷孔13相对于盲孔3的轴线不是沿径向布置，而是相对于半径朝主喷射方向偏转，从而形成一个较小的发散角或扩散角。

若喷孔13直至盲孔3连续地没有横截面的变化，则各喷孔13形成彼此差异很大的入流条件以及在各喷孔13内部的流动状况。尤其在这里包括所设的四个并列喷孔13的孔排中的两个外部的喷孔13，它们的长度会比内部的喷孔13长得多，与此同时在这些外部喷孔13的区域内沿它们的圆周同样会形成不同的长度。这些状况将导致恶化燃烧并因而导致高的耗油量和高的有害物排放量等。为了避免这一点，为喷孔13配设从盲孔3出发的进口腔16，它的内部净宽度大于喷孔13的直径。

在按图2的实施形式中，为了构成上述进口腔设从盲孔3出发的在喷头4内的半球形槽17。这些半球形槽17可借助于一种按EDM(electrical discharge machining)方法工作的设备通过电解去除材料方便地制成。喷孔13本身简单地借助于激光束钻孔。

在这里每一个构成进口腔的半球形槽17布置为，它们的中心总是在相关的喷孔13的轴线上。以此方式使喷孔13相对于相关的进口腔同心。这种定心保证在进口腔与喷孔13之间的过渡区沿整个孔圆周形成一个大体恒定的边缘角，如图2中用标号18所表示的那样。

配属于彼此相邻的喷孔13的半球形槽17其尺寸按这样的方式确定，即，在两个彼此相邻的半球形槽17之间留有一隔板19，它可起环形滑阀15的导向板的作用，所以滑阀即使在进口腔的区域内也能可靠地支承，这样做对于达到长的使用寿命起有利的作用。

在特殊情况下只是为在外部的喷孔13配设进口腔16也就足够了。在图2所表示的最佳实施例中，为所有的喷孔13配设由半球形槽17构成的进口腔，这样做必然可以有良好的燃烧状况并因而有特别低的耗油量。

在图3所表示的实施例中，为喷孔13配设设计为在喷头4内的环段形槽20的进口腔。在这里，环段形槽20的半径与相关的一个或多个喷孔13相配，使进口腔与喷孔13之间的过渡区形成一个尽可能近似于90°的边缘角，如图3中标号21处所示。

可以设想为每个喷孔13配设一个自己的由环段20构成的进口腔。在所表示的实施例中，为两个中央的喷孔13配设一个公共的由环段20构成的进口腔。此环段20相当于一个与喷头4盲孔3的轴线同轴的环形槽的一部分，并以为两个外部喷孔13配设的半径较小的相邻环段20为界。

外部的这些环段20布置为使它们的中心处于各有关喷孔13的轴线上，所以喷孔相对于配设的进口腔同心，这对于沿孔的整个圆周有均匀的入流条件是有利的。为两个中央喷孔13配设的环段20的中心处于两个相关喷孔13的两条轴线之间的区域内。

在图3和4所示实施例中，在喷孔13外端部设有一个直径比喷孔13大的出口22。它导致一个具有与有关孔的轴线正交围绕着孔端的环面23的台阶状横截面扩张区。此出口22保证使从喷孔13排出的喷射流束不受任何干扰。

显然，可以设想在按图2的实施形式中也设上面所述形式的出口。

虽然详细介绍了本发明的一些实施例，但不应认为仅限于此。例如立即可以想到，为一部分喷孔13配设由半球形槽17构成的进口腔以及为另一部分配设由一个或多个环段形槽20构成的进口腔，而且例如按这样的方式，即，为外部的喷孔13配设由半球形槽17构成的进口腔，而为内部的喷孔13配设一个公共的由环段形槽20构成的进口腔。

Claims (13)

1.大型二冲程内燃机的燃料喷射器，有一个插入所属的燃烧室内相对于燃烧室轴线偏心布置的喷头(4)，喷头有一个可加入燃料的盲孔(3)，多个喷孔(13)从盲孔出发，它们可借助于一个装在盲孔(3)内能在燃料压力作用下克服复位装置的作用沿轴向移动的滑阀(15)上下控制，以及为了产生一个共同的喷射流束，它们以一种在盲孔(3)的与喷射方向有关的圆周范围内、相对于盲孔(3)的轴线处于相同高度的孔排的形式设置，其中至少孔排在外部的喷孔(13)的轴线相对于一条从盲孔(3)轴线出发的径向延伸线向内倾斜，使喷射流束获得一个较小的扩散角，其特征为：至少为一部分喷孔(13)配设从盲孔(3)出发的进口腔(16)，它们的内部净宽度大于喷孔(13)的直径，并设计为使孔排的所有喷孔(13)有至少彼此适应的长度，设置环段状的喷头(4)的槽(20)用于构成至少部分进口腔。

2.按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征为：喷孔(13)沿其圆周的周长不变。

3.按照权利要求1或2所述的燃料喷射器，其特征为：所有的喷孔有相等的孔长。

4.按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征为：至少为喷孔排在外部的喷孔(13)各配设一个进口腔(16)。

5.按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征为：至少部分进口腔设计为喷头(4)中为半球形的槽(17)。

6.按照权利要求5所述的燃料喷射器，其特征为：为每个喷孔(13)配设一个设计为半球形槽(17)的进口腔。

7.按照权利要求5所述的燃料喷射器，其特征为：每个构成进口腔的半球形槽(17)的中心位于该相关喷孔(13)的轴线上。

8.按照权利要求5所述的燃料喷射器，其特征为：在彼此相邻的由半球形槽(17)构成的进口腔之间各设一导向板(19)。

9.按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征为：为喷孔(13)的中央组配设一公共的由环段状槽(20)构成的进口腔，所述中央组由其他喷孔(13)从侧翼包围着。

10.按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征为：每一个构成一个配属于一个喷孔(13)的进口腔的环段状槽(20)的中心位于该相关的喷孔(13)的轴线上。

11.按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征为：喷孔(13)的壁与配属的进口腔的壁构成一个至少90°的夹角。

12.按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征为：在喷孔(13)的外端各设有一个台阶状的由出口(22)构成的横截面扩大区。

13.按照权利要求12所述的燃料喷射器，其特征为：出口(22)有一个与有关喷孔(13)的轴线正交的内部界面(23)。

Images