[發(fā)明專利]用于操作重質(zhì)燃油的高壓機(jī)械式噴射器的長壽命噴嘴

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110402222.2
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102536571A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬可·科波;克勞迪奧·內(nèi)格里
• 申請（專利權(quán)）人: OMT都靈機(jī)械車間有限公司
• 主分類號: F02M61/18
• 分類號: F02M61/18
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于操作重質(zhì)燃油的、典型地用于船舶推進(jìn)用發(fā)動機(jī)的高壓噴射器的噴嘴。

背景技術(shù)

船舶推進(jìn)用發(fā)動機(jī)大多數(shù)為根據(jù)迪塞爾循環(huán)原理工作并被供應(yīng)重質(zhì)燃油的內(nèi)燃機(jī)。近年來已經(jīng)引入了日益嚴(yán)格的用于限制船舶推進(jìn)用發(fā)動機(jī)的污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)。通過有關(guān)氮氧化物(NOx)及顆粒物質(zhì)的排放標(biāo)準(zhǔn)，對所述發(fā)動機(jī)施加了最嚴(yán)格的限制。

船舶發(fā)動機(jī)的制造者已經(jīng)實(shí)施了不同的技術(shù)，以確保發(fā)動機(jī)遵守新標(biāo)準(zhǔn)。特別是對于機(jī)械類噴射器來說，一項(xiàng)曾被成功用于限制氮氧化物及顆粒物質(zhì)的排放的技術(shù)是增大噴射器的關(guān)閉壓力。

本發(fā)明基于對MaK?M43C型發(fā)動機(jī)的噴射器的研究。為了滿足用于限制船舶推進(jìn)用發(fā)動機(jī)的污染物排放的新標(biāo)準(zhǔn)，這些發(fā)動機(jī)的制造者將關(guān)閉噴射器針閥的啟動壓力從22.7MPa提高到31.2MPa。關(guān)閉壓力的這種增大是通過增大噴射器彈簧的預(yù)緊力來實(shí)現(xiàn)的。這導(dǎo)致彈簧的預(yù)緊力增大了37％，并意味著噴射器的開啟壓力從40.0MPa增大到57.5MPa。

關(guān)閉壓力的增大產(chǎn)生了與污染物排放有關(guān)的好處。然而在這種發(fā)動機(jī)上實(shí)施這一改進(jìn)后，已經(jīng)注意到會引起噴嘴的使用壽命減少。事實(shí)上，假定制造者宣稱噴射器具有7500小時的使用壽命，那么在運(yùn)行1000小時后使用者就會注意到噴射器的性能有明顯下降。

尤其是已經(jīng)注意到，開啟壓力會顯著降低。此外，針閥和噴嘴本體之間的密封變得不良，導(dǎo)致燃油朝向燃燒室泄漏。這增大了污染物的排放，并且不久即在噴嘴的外表面和活塞的一部分頂部上生成一層堅固的炭渣層。

為了確定所述缺陷的原因，本申請人進(jìn)行了精確的數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)分析。本申請人所進(jìn)行的研究表明，由于在關(guān)閉階段的結(jié)尾針閥對密封座的沖擊，噴射器的關(guān)閉壓力的增大會產(chǎn)生過高的負(fù)荷。所述負(fù)荷使針閥本體上的閥座外形產(chǎn)生永久變形。時間長了這致使噴射器本體的閥座上的針閥的外形留下壓印。此現(xiàn)象必然導(dǎo)致密封直徑逐漸減小(這解釋了在實(shí)驗(yàn)測試過程中所記錄的噴射器開啟壓力降低的原因)，以及由于接觸壓力的減少導(dǎo)致氣密性的部分損失。事實(shí)上，假設(shè)作用同樣的軸向關(guān)閉壓力，則密封座上的壓印還會導(dǎo)致承接表面增大。

本申請人進(jìn)行的進(jìn)一步分析表明，所述噴嘴在座體區(qū)域內(nèi)所達(dá)到的溫度已觸及用于為密封座賦予硬度的表面硬化材料的危險值(并且因此沖擊抗力也達(dá)到危險值)。事實(shí)上，當(dāng)溫度超出220-240℃范圍時，可由所述材料獲得的表面硬化層不能維持所需的硬度級別。

總之，本申請人所進(jìn)行的研究已經(jīng)強(qiáng)調(diào)，因?yàn)獒橀y和座體之間的沖擊過于猛烈，MaK?M43C型發(fā)動機(jī)的噴嘴會首先過快地磨損。而在高溫運(yùn)轉(zhuǎn)期間，座體機(jī)械性能的降低使該問題更為惡化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種噴嘴，其能解決根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴過早磨損的問題，并且維持關(guān)閉壓力和燃油流動速率不變。

根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過具有權(quán)利要求1的主題形成的特征的噴嘴來實(shí)現(xiàn)。

權(quán)利要求書形成了本文提供的關(guān)于本發(fā)明教導(dǎo)的主要部分。

附圖說明

現(xiàn)在將參考僅以非限定性示例而提供的附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明，在圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的噴嘴的軸向截面視圖；

圖2是圖1中箭頭II所示區(qū)域中的針閥的局部放大圖；以及

圖3是圖1中箭頭II所示部分的進(jìn)一步放大視圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1，由標(biāo)號10標(biāo)明的是根據(jù)本發(fā)明的用于高壓機(jī)械式噴射器的噴嘴。噴嘴10要被安裝到用于船舶推進(jìn)的被供給重質(zhì)燃油的柴油發(fā)動機(jī)上。噴嘴10包括具有縱向?qū)蚩?4和與縱向?qū)蚩?4同軸的燃油供給孔16的噴嘴本體12。在縱向?qū)蚩?4和燃油供給孔16之間設(shè)有增壓室18。該增壓室18與一個或多個壓力燃油經(jīng)此到達(dá)的通道20連通。在燃油供給孔16的底端形成了錐形閥座22。在錐形閥座22的下面形成針閥壓力室容積(sac?volume)24，從中延伸出多個噴射孔26。在噴嘴本體12的底端形成環(huán)形冷卻室28。冷卻室28與用于提供冷卻液的通道46以及用于排出該液體的圖中未示出的類似通道連通。

噴嘴10包括具有導(dǎo)向部32和終端部34的噴射針閥30。導(dǎo)向部32與本體12的導(dǎo)向孔14滑動式接合，并且在其外表面上提供了多條環(huán)形微槽。終端部34以足夠大的徑向游隙在供給孔16中延伸，并且具有帶密封座36的底端，該密封座36與本體12的閥座22配合作用。

參考圖1，噴射針閥30的導(dǎo)向部32的直徑由d_g標(biāo)明，噴射針閥的整體長度由L標(biāo)明，并且噴射針閥30的打開行程由h標(biāo)明。