噴油嘴的制作方法
【專利摘要】用于安裝在內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)(1)的噴嘴座上的噴油嘴(22)可以包括用于向噴嘴座提供密封連接的密封面(29)以及用于在燃油噴射器的燃油噴射狀態(tài)和密封狀態(tài)之間引導(dǎo)閥針的閥針導(dǎo)孔(34)。所述閥針導(dǎo)孔(34)可以貫穿所述密封面(29)，并且在所述噴油嘴(22)的噴射側(cè)通過多個噴嘴噴孔(70)流體連接到所述噴油嘴(22)的外側(cè)?？梢约訉捤鲩y針導(dǎo)孔(34)，以便形成高壓燃油室(36)。高壓供油孔(38)可以貫穿所述密封面(29)并且將所述密封面(29)上的開口與所述高壓燃油室(36)流體連接。所述燃油供應(yīng)通道(38)的壁的徑向外段(60)可以平滑地過渡到所述高壓燃油室(36)的壁。所述高壓供油孔(38)可以是水滴狀、圓整的形狀。
【專利說明】噴油嘴

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體涉及內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)，具體涉及此類燃油噴射系統(tǒng)的噴油嘴。

【背景技術(shù)】
[0002]使用替代燃油的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行可造成所述燃油噴射系統(tǒng)的與所述替代燃油接觸的那些部件過度磨損。特別是，由于替代燃油含水量的增加導(dǎo)致的空穴作用增加可對燃油噴射系統(tǒng)產(chǎn)生影響。
[0003]替代燃油包括，例如，第一代生物燃油(例如棕櫚油、芥花油、基于動物脂肪的油)和第二代生物燃油(例如由非糧食作物，即廢棄生物質(zhì)制成的油)。第二代生物燃油的實(shí)例包括對例如木材或農(nóng)業(yè)廢料，諸如小麥或玉米的秸桿、草、木材、木屑、葡萄和甘蔗的熱解得到的“熱解油”。特別是，如卡特彼勒發(fā)動機(jī)兩合有限公司(Caterpillar Motoren GmbH&C0.KG)于2012年2月28日提交的歐洲專利申請EP 12 157 275.4中描述的，如在熱解油和基于乙醇的燃油的情況中，替代燃油可具有例如〈26% (按體積)的增加的含水量。
[0004]除了利用替代燃油運(yùn)行之外，燃油噴射系統(tǒng)還可以配置成利用傳統(tǒng)燃油交替運(yùn)行，傳統(tǒng)燃油包括柴油(DFO)、輕燃油(LFO)、重燃油(HFO)或低硫和高硫燃油。因此，通常情況下，所述燃油噴射系統(tǒng)可能在各種溫度和壓力條件下與多種類型的燃油接觸。
[0005]替代燃油(例如熱解油)以及低硫燃油的化學(xué)組成和物理性質(zhì)與DF0、LF0和HFO可有明顯的區(qū)別，尤其是在水和氧氣含量高、在特定范圍內(nèi)例如2到3.5的酸性pH值，以及較低的熱值方面。此外，替代燃油和低硫燃油的潤滑性能可能較差或完全缺失，并且通常包括例如0.1 μ m到5 μ m范圍內(nèi)的小顆粒。而且,替代燃油和低硫燃油的使用溫度通常比例如HFO的使用溫度要低。例如，使得熱解油的粘度適用于將燃油噴射到發(fā)動機(jī)的燃燒室中的一般溫度為60°C。
[0006]由于替代燃油的化學(xué)組成和物理性質(zhì)，替代燃油可具有較強(qiáng)的空穴和腐蝕作用，并且可加重所述燃油系統(tǒng)部件的磨損。
[0007]特別是，在內(nèi)燃機(jī)中使用替代燃油影響所述替代燃油向燃燒室的供給。燃油噴射系統(tǒng)通常包括噴射泵系統(tǒng)和噴油嘴系統(tǒng)。
[0008]噴射泵系統(tǒng)可以是，例如，傳統(tǒng)系統(tǒng)和共軌系統(tǒng)的噴射泵，并向噴油嘴系統(tǒng)供應(yīng)燃油。例如，在EP 2 339 166 Al中公開了使用活塞的高壓燃油泵。例如，在WO 2008/027123Al中公開了共軌燃油噴射系統(tǒng)的一個實(shí)例。燃油噴射系統(tǒng)還可包括各種高壓部件，如高壓泵接頭、高壓短管和高壓長管。
[0009]DE I 212 352 A、GB I 434 066 A 和 GB I 521 641 A 公開了燃油噴射器的底座的示例性形狀，例如這些形狀可以被配置成在底座周圍提供良好的燃油流和瞬時且非常均勻的傳送。
[0010]DE 199 29 473 Al公開了閥門元件可在閥體的孔中移動的噴油閥，所述閥體具有位于燃燒室端部的封蓋和位于閥體端部的閥門密封表面，所述閥門密封表面面向燃燒室，與背對所述燃燒室的閥門座表面相互作用，并且與高壓燃油室在空間上相分離。
[0011]噴油嘴系統(tǒng)可以包括，例如，通常附接在噴嘴座上的噴油嘴。
[0012]本領(lǐng)域已知的HFO運(yùn)行所用的噴嘴110的一個實(shí)例如圖7所示。所述噴嘴110包括閥針112和整體噴油嘴體114。所述噴油嘴體114通過套筒螺母116安裝在噴嘴座118上。在所述閥針112和所述噴油嘴體114之間的噴嘴110的中心形成高壓室120。燃油供應(yīng)通道(未示出)向所述高壓室120供應(yīng)例如HF0。運(yùn)行期間，移動所述閥針112以打開從高壓室120至盲孔122然后通過噴嘴噴孔124通入燃燒室(未示出)中的油路。冷卻劑供應(yīng)管道126為在所述噴油嘴體114的尖頭范圍內(nèi)的循環(huán)冷卻劑路徑128提供冷卻劑。
[0013]本公開的目的是至少部分改善或克服先前系統(tǒng)的一個或多個方面。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]根據(jù)本公開的第一方面，用于安裝在內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)的噴嘴座上的噴油嘴可以包括用于向所述噴嘴座提供密封連接的密封面以及在燃油噴射器的燃油噴射狀態(tài)和密封狀態(tài)之間引導(dǎo)閥針的閥針導(dǎo)孔。所述閥針導(dǎo)孔可以貫穿所述密封面，并且在噴油嘴的噴射側(cè)通過多個噴嘴噴孔流體連接到所述噴油嘴的外側(cè)?？梢赃M(jìn)一步加寬所述閥針導(dǎo)孔，以便在所述噴油嘴的中段形成高壓燃油室。高壓供油孔可以貫穿所述密封面并且將所述密封面上的開口與所述高壓燃油室流體連接，其中，所述燃油供應(yīng)通道的壁的徑向外段可以平滑地過渡到所述高壓燃油室的壁中。
[0015]根據(jù)本公開的另一方面，用于安裝在內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)的噴嘴座上的噴油嘴可以包括用于向所述噴嘴座提供密封連接的密封面以及在燃油噴射器的燃油噴射狀態(tài)和密封狀態(tài)之間引導(dǎo)閥針的閥針導(dǎo)孔。所述閥針導(dǎo)孔可以貫穿所述密封面，并且在噴油嘴的噴射側(cè)通過多個噴嘴噴孔流體連接到所述噴油嘴的外側(cè)?？梢赃M(jìn)一步加寬所述閥針導(dǎo)孔，以便在所述噴油嘴的中段形成高壓燃油室。高壓供油孔可以貫穿所述密封面并且將所述密封面上的開口與所述高壓燃油室流體連接，其中，所述高壓供油孔的壁與所述高壓燃油室的壁的相應(yīng)區(qū)域形成延長部分，并且所述延長部分在從所述高壓燃油室到所述高壓供油孔的過渡部分具有單側(cè)倒圓，以及在從所述高壓燃油室到所述閥針導(dǎo)孔的過渡部分具有類似棱邊的形狀。根據(jù)本公開的另一個方面，用于內(nèi)燃機(jī)的燃油系統(tǒng)可以包括加壓燃油供應(yīng)源以及噴射系統(tǒng)，所述噴射系統(tǒng)包括如本公開所述的噴油嘴。
[0016]在所述噴油嘴的一些實(shí)施例中，所述閥針導(dǎo)孔的軸線可以以某個角度與所述高壓供油孔的軸線相交，并且，在所述燃油供應(yīng)通道的徑向外段通向所述高壓燃油室的位置，所述高壓燃油室的壁可相對于所述閥針導(dǎo)孔的軸線基本上以上述角度延伸。在一些實(shí)施例中，所述高壓供油孔的壁的徑向內(nèi)段可以與所述高壓燃油室的例如圓整的壁的相應(yīng)區(qū)域形成延長部分。
[0017]所述圓整的延長部分的示例性曲率半徑可以在3mm到8mm的范圍內(nèi)，例如5.5mm。示例性角度可以在3°到10°的范圍內(nèi)，例如5°。所述延長部分的示例性最小厚度可以在2mm到6mm的范圍內(nèi)。
[0018]在所述噴油嘴的一些實(shí)施例中，所述高壓燃油室可以形成為水滴狀。所述高壓燃油室的內(nèi)壁可以在所述噴油嘴的徑向上是圓整的，并且圓整的內(nèi)壁的曲率中心可在徑向上位于所述高壓燃油室的最大徑向范圍內(nèi)。示例性彎曲部分的半徑可以在5mm到Ilmm的范圍內(nèi)，例如7.8mm。
[0019]在所述噴油嘴的一些實(shí)施例中，所述高壓燃油室的內(nèi)壁在過渡到所述閥針導(dǎo)孔的噴射側(cè)部段時可以改變曲率。在所述高壓燃油室的徑向，高壓供油孔可以在所述高壓燃油室的最外側(cè)徑向范圍內(nèi)通入所述高壓燃油室，這樣所述高壓供油孔的外側(cè)徑向位置在過渡到所述高壓燃油室時與所述高壓燃油室的外側(cè)徑向位置相對應(yīng)。
[0020]在一些實(shí)施例中，所述噴油嘴可被配置成利用具有不需要冷卻所述噴油嘴的溫度的燃油運(yùn)行。所述噴油嘴是未經(jīng)過冷卻的噴油嘴，例如，從所述噴油嘴的噴嘴座側(cè)到其噴射側(cè)不存在冷卻液連接。
[0021]在一些實(shí)施例中，不存在階梯式燃油流和/或繞拐角的強(qiáng)制燃油流可減少燃油系統(tǒng)運(yùn)行過程中的空穴作用，特別是，相應(yīng)的部件可因此延長部件的壽命，從而延長燃油系統(tǒng)的使用壽命。
[0022]本公開的其他特征和方面可以從以下說明和附圖中明顯看出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是內(nèi)燃機(jī)的示意性分離的燃油噴射系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0024]圖2是圖1的示意性分離的燃油噴射系統(tǒng)的頂視圖；
[0025]圖3是噴油嘴的側(cè)視圖；
[0026]圖4是圖3的噴油嘴的頂視圖；
[0027]圖5是沿圖3中所示的線V-V的圖3的噴油嘴的剖面圖；并且
[0028]圖6是沿圖4中所示的線V1-VI的圖3的噴油嘴的剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]以下是本公開的示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明。本文描述的以及附圖中說明的示例性實(shí)施例旨在給出本公開的原理，使那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在不同的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)本公開并將其用于很多不同的用途。因此，這些示例性實(shí)施例不會也不應(yīng)被視為專利保護(hù)范圍的限制性描述。更確切地說，專利保護(hù)范圍應(yīng)通過附加的權(quán)利要求進(jìn)行定義。
[0030]本公開是基于這種認(rèn)識，即使用可能增加空穴作用的燃油運(yùn)行的發(fā)動機(jī)可能會由于加重的表面腐蝕和損壞而易于縮短燃油噴射系統(tǒng)的相應(yīng)部件的使用壽命。特別是，表面磨損加重可能是燃油在拐角周圍被加壓并且/或者被引導(dǎo)時部件的情況。首先，所述表面可能會遭受微觀上的損壞，而這種損壞會加重所述部分部件的損壞程度。一旦表面被損壞，燃油的腐蝕特性會更加縮短部件的壽命。
[0031]本公開還基于這種認(rèn)識，即燃油導(dǎo)向部件可能發(fā)生空穴作用。特別是，當(dāng)重新定向加壓燃油或加壓燃油流碰到燃油導(dǎo)向通道形成的拐角時，在相應(yīng)拐角的下游可能出現(xiàn)空穴作用。針對燃油組件，例如燃油噴射系統(tǒng)的噴油嘴，可能會出現(xiàn)這種情況。人們進(jìn)一步認(rèn)識至IJ，為了減少受空穴的影響，可以調(diào)整部件的幾何形狀，例如去掉燃油通道中的任何凸出拐角或階梯型幾何形狀。
[0032]在圖1和圖2中，內(nèi)燃機(jī)的通用燃油噴射系統(tǒng)I如側(cè)視圖和頂視圖所示。燃油噴射系統(tǒng)I可以包括高壓燃油泵10、高壓短管12、高壓長管14和噴射系統(tǒng)16。在這種系統(tǒng)中，燃油可以在所述高壓燃油泵10中加壓，并且被提供給所述噴射系統(tǒng)16。特別是，高壓燃油泵10可以包括用于連接到高壓管12和14并且向所述噴射系統(tǒng)16的噴油嘴22提供加壓燃油的閥座20。
[0033]噴射系統(tǒng)16可以用于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)可以包括，例如，使用凸輪噴射泵進(jìn)行傳統(tǒng)泵-管路-噴嘴噴射的發(fā)動機(jī)(如圖1和圖2所示)或使用共軌噴射的發(fā)動機(jī)，共軌噴射可以更靈活地運(yùn)行，例如調(diào)整噴射壓力、軌壓、噴射定時、噴射的次數(shù)和類型(例如，前噴射和后噴射)。
[0034]所述內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)可以包括用于儲存替代燃油如熱解油的油箱和內(nèi)燃機(jī)。所述內(nèi)燃機(jī)可以被配置成利用例如熱解油的混合物運(yùn)行?；蛘呋虼送?，內(nèi)燃機(jī)可以被配置成利用例如卡特彼勒發(fā)動機(jī)兩合有限公司(Caterpillar Motoren GmbH&C0.KG)于2010年4月I日提交的PCT專利申請公開WO 2011/120542 Al中公開的替代燃油或者例如卡特彼勒發(fā)動機(jī)兩合有限公司(Caterpillar Motoren GmbH&C0.KG)于2012年2月28日提交的歐洲專利申請EP 12 157 275.4中公開的替代燃油運(yùn)行。
[0035]噴射系統(tǒng)16可以由燃油噴射泵10供應(yīng)加壓的替代燃油，并且可以配置成通過噴油嘴22向燃燒室噴射例如燃油如熱解油的混合物。
[0036]內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射泵、噴射系統(tǒng)和燃燒室的數(shù)量可以不作特殊限制。例如，對于直列結(jié)構(gòu)，固定或可移動的動力系統(tǒng)可以包括4、6、7、8、9或10個帶有一個或多個相關(guān)燃油噴射泵和相應(yīng)噴嘴系統(tǒng)的燃燒室，而內(nèi)燃機(jī)的V形結(jié)構(gòu)可以包括12、14、16、18或20個帶有一個或多個燃油噴射泵和相應(yīng)噴嘴系統(tǒng)的燃燒室。
[0037]圖3和圖4分別示出了適用于將替代燃油，例如熱解油噴射到燃燒室中的噴油嘴22的一個示例性實(shí)施例的側(cè)視圖和頂視圖。噴油嘴22可以關(guān)于縱向軸線23基本上成旋轉(zhuǎn)對稱，除了燃油供應(yīng)管線和安裝孔之外。
[0038]要安裝噴油嘴22，安裝件(未示出)可以與噴嘴座(未示出)例如通過螺紋連接相互作用。所述安裝件可以被配置成向所述噴嘴座牽引噴油嘴22。例如，所述安裝件可以是單面螺紋螺母，例如作用在噴油嘴22的卡圈28的安裝件接觸面27上的套筒螺母。
[0039]如果所述安裝件向噴嘴座移動，噴油嘴22可以在其噴嘴座側(cè)的密封面29處首先與所述噴嘴座接觸。向噴嘴座方向在卡圈28上施力可以通過使密封面29與噴嘴座的相對表面緊密接觸形成密封。
[0040]如圖4中噴嘴22的頂視圖所示，可以設(shè)置兩個盲孔30以與所述噴嘴座的螺栓相互作用，并確保噴油嘴22和噴嘴座之間的相對位置正確。
[0041]參考圖5和圖6，噴油嘴22可以被配置成在噴油嘴22的孔34內(nèi)引導(dǎo)閥針(未示出)。所述閥針可以沿孔34移動，并且在噴射系統(tǒng)16的燃油噴射(打開)狀態(tài)和密封(關(guān)閉)狀態(tài)之間在噴油嘴22內(nèi)被引導(dǎo)。
[0042]孔34的形狀可以被制成在所述閥針和噴油嘴22之間形成高壓燃油室36。高壓室36可以在軸向位于噴油嘴22的中心?？梢酝ㄟ^例如一個、兩個或多個高壓供油孔向高壓室36供應(yīng)加壓燃油。例如，圖3顯示了兩個高壓供油孔38，其中一個也如圖6的剖面圖所示。
[0043]在安裝狀態(tài)下，高壓供油孔38可以流體連接到在噴嘴座內(nèi)延伸的相應(yīng)高壓供油導(dǎo)管上。噴嘴座的高壓供油導(dǎo)管可以與加壓流體(例如替代燃油)源相連接，所述加壓流體通常由圖1和圖2中的燃油噴射系統(tǒng)提供。
[0044]孔34的噴射側(cè)部段34’和閥針(未示出)可以被配置成從高壓室36向閥座44提供高壓燃油路徑。在噴射側(cè)，噴油嘴22的閥座44的開口可以由閥針的尖頭密封，從而控制例如替代燃油的噴射。
[0045]燃油噴射系統(tǒng)I可以被配置成控制噴油嘴系統(tǒng)的運(yùn)行。特別是，所述噴嘴座和/或泵控制系統(tǒng)(未示出)可以包括被配置成打開和/或關(guān)閉噴油嘴22的噴射側(cè)40形成的閥門的元件。所述閥門可包括可以與所述閥針尖頭相互作用的噴油嘴22的閥座44。
[0046]在傳統(tǒng)的泵-管路-噴嘴噴射系統(tǒng)中，例如，彈簧(未示出)可以提供通過螺樁作用到所述閥針上的力，以便通過將閥針壓到閥座上關(guān)閉所述閥門，從而密封閥座44內(nèi)的開口。相比之下，在共軌噴射泵系統(tǒng)中，該力可以由加壓液壓系統(tǒng)，例如電控系統(tǒng)施加。
[0047]參見圖6，高壓供油孔38可以相對于噴油嘴22的縱向軸線23以角α延伸。例如，高壓供油孔38可以相對于縱向軸線23以小于10°的角度，例如9°、7°、5.5°或4°，延伸。
[0048]根據(jù)高壓供油孔38的角度，可以選擇在高壓供油孔38和孔34之間提供的材料(如圖6所示的延長部分65)的厚度。在一些實(shí)施例中，可以通過高壓供油孔38的角度和高壓室36的軸向位置選擇高壓室36的最大徑向范圍。高壓室36的最大徑向范圍可以在18mm到31mm的范圍內(nèi)，例如26.5mm。高壓室36的軸向范圍可以在15mm到36mm的范圍內(nèi)，例如 27.5mm。
[0049]如圖6所示，在延長部分65，高壓供油孔38到高壓室36的過渡部分具有單側(cè)倒圓，這可以使從高壓供油孔38到高壓室36的過渡更平滑。所述單側(cè)倒圓可以減少任何材料應(yīng)力，并且可具有從0.5mm到6mm的可能的半徑范圍，例如2mm、3mm或5.5mm。所述倒圓只能在延長部分65的徑向外側(cè)應(yīng)用，不能在到孔34的過渡部分，即徑向內(nèi)側(cè)應(yīng)用。
[0050]所述壓力供油孔38通向高壓室36時，壓力供油孔38的圓形截面可導(dǎo)致特殊的幾何形狀(例如相對于壓力供油孔38的軸線傾斜而且略微變形的橢圓)。特殊幾何形狀的徑向內(nèi)側(cè)可以具有如上文所述的半徑，而徑向外側(cè)可以如本公開所述向高壓室36提供平滑的例如切向的過渡部分(對應(yīng)于“非”倒圓部分)。相應(yīng)的剖面圖見圖6。例如，根據(jù)壓力供油孔38的直徑和高壓室36的直徑之間的關(guān)系和制造方法，通入高壓室36的開口可根據(jù)具體情況從非倒圓部分過渡到在徑向內(nèi)側(cè)位置的最大倒圓部分。
[0051]當(dāng)燃油進(jìn)入高壓室36時，所提出的單側(cè)倒圓可以減少空穴的形成，這是有利的，因?yàn)樵趪娪妥?2運(yùn)行的過程中空穴的形成尤其可以成為在徑向內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性的原因。
[0052]如圖6所示，在所述徑向內(nèi)側(cè)，向孔34的過渡部分形成為棱邊，與所述單側(cè)倒圓相t匕，該棱邊形成為尖銳角形的和不圓整的。在從高壓燃油室36向所述閥針導(dǎo)孔34的過渡部分處的類似棱邊的形狀可以減少例如由毛細(xì)作用造成的對燃油泄漏的任何消極影響。因此，避免由在所述過渡部分采用制造工藝導(dǎo)致的在所述交叉部分的(大)半徑。
[0053]相對于本公開中被引導(dǎo)的閥針，帶有單側(cè)倒圓的延長部分65的形狀和內(nèi)側(cè)的類似棱邊的形狀，如圖6所示，在徑向內(nèi)側(cè)(靠近孔34)提供嚴(yán)密的密封，從而減少例如空穴誘導(dǎo)的應(yīng)力破裂的風(fēng)險。此外，所述單側(cè)倒圓減少了所述針和延長部分65之間的燃油的死區(qū)容積，這在雙側(cè)時也可以利用。
[0054]相比之下，如果是雙側(cè)倒圓，可能削弱所述閥針的密封,例如直到導(dǎo)致經(jīng)毛細(xì)作用進(jìn)入孔34的上段的漏斗效應(yīng)。此外，角度上受限制的雙側(cè)倒圓可能造成所述閥針的液壓分散，這將會進(jìn)一步增大泄漏。
[0055]在圖6中，圖4所示的噴油嘴22沿線V1-VI的剖面圖說明了高壓室36位于噴油嘴22的軸向長度約50%的位置，并且高壓供油孔38相對于縱向軸線23的角α大約為5.5°。在這種情況下，延長部分65的最小厚度可以例如在2mm到6mm的范圍內(nèi)，例如4mm。
[0056]在一些實(shí)施例中，根據(jù)圖6軸向內(nèi)側(cè)位置的剖面圖中的圖示，延長部分65可以曲率半徑例如2mm、3mm或5.5mm平滑地過渡到高壓供油孔38中。
[0057]高壓供油孔38通入高壓室36的開口可以進(jìn)一步被配置成，使得高壓供油孔38的內(nèi)壁平滑地過渡到高壓室36的內(nèi)壁。
[0058]例如，高壓室36可以是鴨梨形(水滴形)構(gòu)造，其較粗的一端位于噴油嘴22的噴嘴座側(cè)，較細(xì)的一端位于噴射側(cè)40。特別是，高壓室36可以在噴嘴座側(cè)50具有倒圓半徑在5mm到Ilmm的范圍內(nèi)例如7.75mm的圓形壁。然后,所述圓形壁的曲率可以在噴射側(cè)40處從1mm的半徑逆轉(zhuǎn)到25mm的半徑，從而平滑地過渡到孔34的噴射側(cè)部段34’。在此，例如，如果曲率不存在變化或只存在小幅或小的變化，可以提供平滑的過渡。
[0059]在圖6的實(shí)施例中，高壓供油孔38的壁的徑向外段60可以位于高壓室36的徑向外段的徑向位置。在一些實(shí)施例中，高壓供油孔38的壁的徑向外段60可以切向延伸到高壓室36的壁，從而平滑地過渡到高壓室36內(nèi)。
[0060]在本公開內(nèi)容中公開的一些實(shí)施例中，當(dāng)將加壓燃油提供給高壓室36時，所述加壓燃油流沿其流動路徑根本不可能遇到拐角，相反只會經(jīng)受壁結(jié)構(gòu)的彎曲部分的平滑變化。
[0061]在噴射側(cè)40，直徑為例如大約0.55mm到2.6mm的噴孔70 (數(shù)量為I到20，例如11)可以將孔34的噴射側(cè)部段34’流體連接到外側(cè)(所述外側(cè)在安裝狀態(tài)下處于所述燃燒室的內(nèi)側(cè))。
[0062]在一些配置中，與在例如150°C的溫度下供應(yīng)的HFO相比，使用在相對較低的溫度例如60°下供應(yīng)的替代燃油可避免使用延長到噴油嘴22尖頭的冷卻通道的必要性。不使用冷卻通道可允許將高壓室移動到噴油嘴軸向長度約50%的位置，或甚至更接近噴孔70。關(guān)于圖3到圖6公開的實(shí)施例顯示了未冷卻的噴油嘴的實(shí)例。
[0063]工業(yè)適用性
[0064]關(guān)于圖3到圖6說明的噴油嘴的結(jié)構(gòu)配置的特征和實(shí)施例可在所述噴射器運(yùn)行過程中單獨(dú)或共同降低空穴作用帶來的不利影響。
[0065]通常情況下，噴油嘴22的尺寸可以確定成使得它在加壓燃油被供應(yīng)給高壓供油孔38、高壓室36和孔34’時不變形。
[0066]高壓室36和高壓供油孔38的特殊形狀可以通過鉆削、車削、銑削、磨削和/或侵蝕以及拋光制成。
[0067]本公開內(nèi)容中公開的實(shí)施例可提供與圖7中噴嘴110提供的噴油嘴22的配置的外部幾何形狀類似或相同的外部幾何形狀。因此，所提出的噴油嘴可以在不進(jìn)行進(jìn)一步修改的情況下與運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動機(jī)一起使用。
[0068]除了陶瓷基材料之外，用于閥針導(dǎo)向構(gòu)件和閥針的示例性材料還包括回火工具鋼，特別是奧氏體鋼，例如鈷鉻鋼和氮化鉻鋼。此外，所述閥針或閥針導(dǎo)向構(gòu)件的表面的全部或選定區(qū)段可以涂覆有類金剛石碳(DLC)。
[0069]此處，術(shù)語“大型內(nèi)燃機(jī)”可指可用作固定動力供應(yīng)系統(tǒng)例如產(chǎn)生熱量和/或電的發(fā)電設(shè)備以及輪船/艦艇如游船、貨船、集裝箱船和油輪中的主要或輔助發(fā)動機(jī)的內(nèi)燃機(jī)。
[0070]此外，此處使用的術(shù)語“內(nèi)燃機(jī)”沒有作特別限制，包括任何發(fā)動機(jī)，燃油在有氧化劑的情況下在該發(fā)動機(jī)中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，該氣體被直接施加至所述發(fā)動機(jī)的可移動構(gòu)件一諸如，活塞或渦輪葉片，并使該可移動部件移動一定距離從而產(chǎn)生機(jī)械能。因此，正如此處使用，術(shù)語“內(nèi)燃機(jī)”包括可以利用例如替代燃油如熱解油或乙醇基燃油運(yùn)行的活塞發(fā)動機(jī)和渦輪機(jī)。
[0071]適合使用替代燃油的此類發(fā)動機(jī)的實(shí)例包括在500到100rpm范圍內(nèi)運(yùn)行的中速柴油內(nèi)燃機(jī)，如由德國基爾的卡特彼勒發(fā)動機(jī)兩合有限公司(Caterpillar MotorenGmbH&C0.KG)制造的M20、M25、M32、M43系列的直列和V型發(fā)動機(jī)。
[0072]雖然此處已經(jīng)描述了本公開的優(yōu)選實(shí)施例，但是還可以在不偏離以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)加以改進(jìn)和修正。
【權(quán)利要求】
1.一種用于安裝在內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)(I)的噴嘴座上的噴油嘴(22)，所述噴油嘴(22)包括: 用于向所述噴嘴座提供密封連接的密封面(29)； 用于在燃油噴射器的燃油噴射狀態(tài)和密封狀態(tài)之間引導(dǎo)閥針的閥針導(dǎo)孔(34)，所述閥針導(dǎo)孔(34)貫穿所述密封面(29)，在所述噴油嘴(22)的噴射側(cè)通過多個噴嘴噴孔(70)流體連接到所述噴油嘴(22)的外側(cè)，并且可以加寬以便在所述噴油嘴的中段形成高壓燃油室(36)； 貫穿所述密封面(29)并且將所述密封面(29)上的開口與所述高壓燃油室(36)流體連接的高壓供油孔(38)； 其中，所述高壓供油孔(38)的壁與所述高壓燃油室(36)的壁的相應(yīng)區(qū)域形成延長部分(65)，并且所述延長部分￠5)在從所述高壓燃油室(36)到所述高壓供油孔(38)的過渡部分具有單側(cè)倒圓，以及在從所述高壓燃油室(36)到所述閥針導(dǎo)孔(34)的過渡部分具有類似棱邊的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴油嘴(22)，其中，所述閥針導(dǎo)孔(34)的軸線(23)與所述高壓供油孔(38)的軸線以一角度(α)相交，并且所述燃油供應(yīng)通道(38)的壁的徑向外段(60)平滑地過渡到所述高壓燃油室(36)的壁，其中，在所述燃油供應(yīng)通道(38)的徑向外段(60)通向所述高壓燃油室(36)的位置，所述高壓燃油室(36)的壁相對于所述閥針導(dǎo)孔(34)的軸線基本上以上述角度(α)延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴油嘴(22)，其中，相對于所述閥針導(dǎo)孔(34)的軸線，所述延長部分￠5)在所述高壓供油孔(38)的壁的徑向內(nèi)段上形成。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，所述延長部分￠5)的倒圓從最內(nèi)側(cè)位置到所述燃油供應(yīng)通道(38)的壁的徑向外段￠0)變平。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，相對于所述閥針導(dǎo)孔(34)的軸線，所述延長部分(65)的單側(cè)倒圓的彎曲部分處于所述最內(nèi)側(cè)位置,在0.5mm到8mm的范圍內(nèi)，例如3mm到6mm的范圍內(nèi)，如2mm、3mm或5.5mm。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，所述角度(α)在3°到10°的范圍內(nèi)，例如5°。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，選擇所述角度(α)，使得所述延長部分(65)的最小厚度在2mm到6mm的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，所述高壓燃油室(36)形成為水滴狀。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，所述高壓燃油室(36)的內(nèi)壁在所述噴油嘴(22)的軸向上是圓整的。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，所述圓整的內(nèi)壁的曲率中心在徑向上位于所述高壓燃油室(36)的最大徑向范圍內(nèi)，并且所述彎曲部分的半徑在5mm到Ilmm范圍內(nèi)，例如7.8mm。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，所述高壓燃油室(36)的內(nèi)壁在過渡到所述閥針導(dǎo)孔(34)的噴射側(cè)部段(34’)時改變曲率，和/或所述閥針導(dǎo)孔(34)還包括設(shè)置于所述噴油嘴(22)的噴射側(cè)以便與閥針尖頭相互作用和/或在空間上與所述高壓燃油室(36)相分離的閥座(44)，所述高壓燃油室(36)設(shè)置于所述噴油嘴(22)的中段。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，在所述高壓燃油室(36)的徑向，所述高壓供油孔(38)在所述高壓燃油室(36)的最外側(cè)徑向范圍內(nèi)通入所述高壓燃油室(36)，使得所述高壓供油孔(38)的外側(cè)徑向位置在過渡到所述高壓燃油室(36)時與所述高壓燃油室(36)的外側(cè)徑向位置相對應(yīng)。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，所述噴油嘴(22)被配置成利用具有不需要冷卻所述噴油嘴(22)的溫度的燃油運(yùn)行。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)，其中，所述噴油嘴(22)是未經(jīng)過冷卻的噴油嘴，例如，從所述噴油嘴(22)的噴嘴座側(cè)(50)到噴射側(cè)(40)不存在冷卻流體連接。
15.一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃油系統(tǒng)(I)，所述燃油系統(tǒng)(I)包括: 加壓燃油供應(yīng)源(10);以及 噴射系統(tǒng)(16)，其包括根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的噴油嘴(22)。
【文檔編號】F02M55/00GK104334866SQ201380029804
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月5日
【發(fā)明者】A·馮德奧斯滕-扎克, O·奧爾特 申請人:卡特彼勒發(fā)動機(jī)有限及兩合公司