燃料噴射單元和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】用于內燃發(fā)動機的燃料噴射單元（1）包括：主體（29）；第一燃料通道（31）和第二燃料通道（32）；第一燃料噴嘴（3）和第二燃料噴嘴（4）；用于打開和關閉所述第一燃料通道（31）和所述第一燃料噴嘴（3）之間的流動連通的第一噴射器針（7）；以及用于打開和關閉所述第二燃料通道（32）和所述第二燃料噴嘴（4）之間的流動連通的第二噴射器針（8）。本發(fā)明還涉及一種燃料噴射系統(tǒng)。
【專利說明】燃料噴射單元和系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于內燃發(fā)動機的燃料噴射單元。 本發(fā)明還涉及一種根據其他獨立權利要求的前序部分的燃料噴射系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在大型壓縮點火內燃發(fā)動機(諸如那些用于船或發(fā)電廠的內燃發(fā)動機)中，在低負 荷下，煙的形成是普遍問題。內燃發(fā)動機的燃料噴射器必須能夠輸送在最大負荷下操作所 需的燃料量。因為大型內燃發(fā)動機需要在最大或幾乎最大功率下可靠且有效地運行，因此 噴射器通常為高負荷而被優(yōu)化。這意味著，在低負荷下，噴射器不會最優(yōu)地工作并且形成 煙。如果低壓下噴射器性能得到改善，則這通常導致高負荷下較高的燃料消耗。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種用于內燃發(fā)動機的改進的燃料噴射單元。根據本發(fā)明 的所述燃料噴射單元的表征特征在權利要求1的特征部分中給出。本發(fā)明的另一目的在于 提供一種用于內燃發(fā)動機的改進的燃料噴射系統(tǒng)。根據本發(fā)明的所述燃料噴射系統(tǒng)的表征 特征在其他獨立權利要求的特征部分中給出。
[0004]根據本發(fā)明，所述燃料噴射單元包:括主體；第一燃料通道和第二燃料通道；第一 燃料噴嘴和第二燃料噴嘴；用于打開和關閉所述第一燃料通道和所述第一燃料噴嘴之間的 流動連通的第一噴射器針；以及用于打開和關閉所述第二燃料通道和所述第二燃料噴嘴之 間的流動連通的第二噴射器針。
[0005]根據本發(fā)明的所述燃料噴射系統(tǒng)包括:所述內燃發(fā)動機的各汽缸所用的燃料噴射 泵和燃料噴射單元；用于將所述燃料噴射泵連接至所述燃料噴射單元的裝置；以及用于控 制所述燃料噴射單元的操作的控制閥。所述燃料噴射單元包括:主體；第一燃料通道和第 二燃料通道；第一燃料噴嘴和第二燃料噴嘴；用于打開和關閉所述第一燃料通道和所述第 一燃料噴嘴之間的流動連通的第一噴射器針；以及用于打開和關閉所述第二燃料通道和所 述第二燃料噴嘴之間的流動連通的第二噴射器針。
[0006]通過根據本發(fā)明所述的燃料噴射單元和系統(tǒng)，可以針對不同的內燃發(fā)動機的操作 條件選擇合適的燃料噴嘴。結果，內燃發(fā)動機的燃料消耗可以被減少，并且同時可以實現低 NOx, CO和烴排放以及低煙形成。
[0007]根據本發(fā)明的實施方式，通過所述第二噴嘴的流動面積小于通過所述第一噴嘴的 流動面積。所述第一燃料噴嘴因此可以用于噴射大量燃料，而所述第二燃料噴嘴可以用于 噴射較小量燃料。例如，所述第一燃料噴嘴可以在發(fā)動機負荷超過最大負荷的30%時使用， 而所述第二燃料噴嘴可以用于較低發(fā)動機負荷。
[0008]根據本發(fā)明的實施方式，所述控制閥包括閥構件，所述閥構件具有第一位置和第 二位置，在所述第一位置，允許燃料從所述控制閥的入口孔流到所述第一燃料通道，并且防 止燃料從所述入口孔流到所述第二燃料通道，在所述第二位置，允許燃料從所述入口孔流到所述第二燃料通道，并且防止燃料從所述入口孔流到所述第一燃料通道。根據本發(fā)明的 另一實施方式，所述閥構件具有第三位置，在所述第三位置，允許流體從所述入口孔流到所 述第一燃料通道和所述第二燃料通道。所述控制閥可以結合到所述燃料噴射單元或所述燃 料噴射泵中。
[0009]根據本發(fā)明的另一實施方式，所述系統(tǒng)包括用于氣動致動所述閥構件的裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1示出了根據本發(fā)明的實施方式的燃料噴射單元的剖面圖。
[0011]圖2示出了從另一方向看的圖1的燃料噴射單元的剖面圖。
[0012]圖3示出了與汽缸蓋結合的圖1的燃料噴射單元。
[0013]圖4和圖5示出了控制燃料噴射的閥構件的詳細的剖面圖。
【具體實施方式】
[0014]現在參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的實施方式。
[0015]圖1和圖2示出了用于大型內燃發(fā)動機，諸如用于船或發(fā)電廠的發(fā)動機的燃料噴 射單兀I。圖3中不出了與內燃發(fā)動機的汽缸蓋21結合的相同的燃料噴射單兀I。燃料噴 射單元I布置成接收直接來自燃料噴射泵22的加壓燃料。根據附圖所示的實施方式，燃料 噴射單元I包括噴射器部20、中部30、控制閥9和氣動致動器11。燃料噴射單元I通過燃 料輸送管23連接至燃料噴射泵22。發(fā)動機的每個汽缸33均設置有自己的燃料噴射泵22。 燃料噴射泵22是高壓泵，其包括用于控制噴射定時和噴射的燃料的量的裝置。
[0016]燃料噴射單元I包括主體29，該主體可以包括幾個部分。兩個燃料噴嘴3、4布置 在燃料噴射單元I的噴射器部20中。第一燃料噴嘴3旨在用于將大量燃料噴射到發(fā)動機 的汽缸33中，而第二燃料噴嘴4旨在用于將少量燃料噴射到發(fā)動機的汽缸33中。相同的 燃料通過兩個燃料噴嘴3、4被噴射。第二燃料噴嘴4可以例如在發(fā)動機負荷是最大負荷 的30%或更少時使用，而第一燃料噴嘴3在發(fā)動機負荷超過最大負荷的30%時使用。傳統(tǒng) 上，燃料噴嘴已針對全負荷被優(yōu)化，這已導致在部分負荷下較高的燃料消耗和煙形成。而且 NOx, CO以及烴排放已較高。在兩個不同燃料噴嘴3、4的情況下，每個噴嘴均可以針對不同 的發(fā)動機負荷被優(yōu)化。還可以的是，燃料噴嘴3、4是相同的并且僅其中一個噴嘴3、4在低 發(fā)動機負荷下使用，而兩個噴嘴3、4在高發(fā)動機負荷下使用。
[0017]第一燃料通道31在燃料噴射單元I的主體29內布置在第一燃料噴嘴3上游，并 且第二燃料通道32布置在第二燃料噴嘴4上游。燃料通道31、32用于在噴射之前存儲燃 料。燃料噴射單元I還包括第一噴射器針7和第二噴射器針8。第一噴射器針7打開和關 閉第一燃料通道31和第一燃料噴嘴3之間的流動連通。第二噴射器針8打開和關閉第二 燃料通道32和第二燃料噴嘴4之間的流動連通。第二噴射器針8的直徑小于第一噴射器 針7的直徑。因此，通過第二噴射器針8的流動面積也小于通過第一噴射器針7的流動面 積。噴射器針7、8被彈簧27、28朝著它們的關閉位置推動。噴射器針7、8由借助燃料噴射 泵22供應到燃料噴射單元I的燃料的壓力致動。噴射單元I還包括用于將泄漏排出噴射 單元I的泄漏孔5。
[0018]為了選擇燃料通過哪個燃料噴嘴3、4被噴射到汽缸33中，燃料噴射單元I設置有控制閥9。該控制閥9包括入口孔14，該入口孔與燃料噴射單元I的燃料入口 2流動連通。 燃料輸送管23從燃料噴射泵22連接至燃料噴射單元I的燃料入口 2?？刂崎y9還包括兩 個出口孔15、16。第一出口孔15連接至第一燃料管25，該第一燃料管將控制閥9連接至第 一燃料通道31，而第二出口孔16連接至第二燃料管26，該第二燃料管將控制閥9連接至第 二燃料通道32。控制閥9包括具有三個不同位置的閥構件10。在閥構件10的第一位置， 允許燃料從入口孔14通過第一出口孔15流到第一燃料管25。防止燃料從入口孔14流到 第二出口孔16。在閥構件10的第二位置，允許燃料從入口孔14通過第二出口孔16流到 第二燃料管26。防止燃料從入口孔14流到第一出口孔15。在閥構件10的第三位置，閥構 件10處于其中間位置，允許燃料流到第一燃料管25和第二燃料管26。在圖中示出了其中 發(fā)構件10處于其第一位置的情況。第二出口孔16因此阻塞，并且允許通過第一出口孔15 流入第一燃料管25中。通過第一燃料管25，燃料可以流到第一燃料通道31。控制閥9包 括彈簧17，該彈簧朝著第一位置推動閥構件10。
[0019]代替被結合到燃料噴射單元I中，控制閥9也可以被結合到燃料噴射泵22中。在 該情況下，第一燃料噴嘴3和第二燃料噴嘴4需要單獨的燃燒輸送管。來自控制閥9的第 一出口孔15的第一燃料輸送管將連接至燃料噴射單元I的第一燃料管25，而來自第二出口 孔16的第二燃料輸送管將連接至第二燃料管26。
[0020]為了選擇控制閥9的位置，燃料噴射單元I設置有致動器。在附圖的實施方式中， 致動器是氣動致動器U。然而，也可以使用其他類型的致動器，例如機械、液壓或電力致動 器。在附圖的實施方式中，致動器11包括布置在汽缸室24中的第一活塞18。第二活塞12 布置在第一活塞18內。第二活塞12設置有與控制閥9的閥構件10接觸的桿19。當氣動 致動器11未被致動時，控制閥9的彈簧17經由控制閥9的閥構件10向上推動第二活塞12 的桿19。第二活塞12也向上推動第一活塞18。彈簧13布置在第一活塞18上方，以用于向 下按壓第一活塞18。彈簧13保持第一活塞18與第二活塞12接觸，并且保持第二活塞12 的桿19與控制閥9的閥構件10接觸，即使當氣動致動器11未被致動時也是如此。當加壓 空氣被引入第一活塞18和第二活塞12之間時，第二活塞12被向下(即，朝著控制閥9)推 動。第二活塞12的桿19將控制閥9的閥構件10推向第二位置。該位置在發(fā)動機在低負 荷下(例如，在為最大負荷的30%或更小的負荷下)操作時被使用。
[0021]當加壓空氣被引入在第一活塞18上方的室24中時，第一活塞18被向下(S卩，朝著 控制閥9)推動。第一活塞18也向下推動第二活塞12，并且第二活塞12的桿19將控制閥 9的閥構件10推到第三位置。第三位置偶爾被使用以防止噴射器針7、8粘住。例如，當發(fā) 動機在高負荷下操作很長一段時間時，控制閥9可以切換到第三位置很短一段時間，以允 許也通過第二噴嘴4進行燃料噴射。該沖洗可以根據預定時間表進行。
[0022]本領域技術人員將理解的是，本發(fā)明不限于上述實施方式，而是可以在所附權利 要求的范圍內變化。
【權利要求】
1.一種用于內燃發(fā)動機的燃料噴射單元(1)，該燃料噴射單元(I)包括:-主體(29)，-第一燃料通道(31)和第二燃料通道(32 )，-第一燃料噴嘴(3)和第二燃料噴嘴(4)，-用于打開和關閉所述第一燃料通道(31)和所述第一燃料噴嘴(3)之間的流動連通的第一噴射器針(7)，以及-用于打開和關閉所述第二燃料通道(32)和所述第二燃料噴嘴(4)之間的流動連通的第二噴射器針(8)，所述燃料噴射單元的特征在于，所述燃料噴射單元(I)包括: -控制閥(9)，該控制閥包括至少具有第一位置和第二位置的閥構件(10)，在所述第一位置，允許燃料從所述燃料噴射單元(I)的燃料入口(2)流到所述第一燃料通道(31 )，而防止燃料從所述燃料入口(2)流到所述第二燃料通道(32)，在所述第二位置，允許燃料從所述燃料入口(2)流到所述第二燃料通道(32)，而防止燃料從所述燃料入口(2)流到所述第一燃料通道(31)，以及-用于氣動致動所述控制閥(9)的所述閥構件(10)的裝置(12)。
2.根據權利要求1所述的燃料噴射單元(1)，其特征在于，通過所述第二噴射器針(8) 的流動面積小于通過所述第一噴射器針(7)的流動面積。
3.根據權利要求1或2所述的燃料噴射單元(I)，其特征在于，所述閥構件(10)具有第三位置，在所述第三位置，允許燃料從所述燃料入口(2)流到所述第一燃料通道(31)和所述第二燃料通道(32)。
4.一種用于內燃發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)，該燃料噴射系統(tǒng)包括:所述發(fā)動機的各汽缸 (33 )所用的燃料噴射泵(22 )和燃料噴射單元(I);用于將所述燃料噴射泵(22 )連接至所述燃料噴射單元(I)的裝置(23);以及用于控制所述燃料噴射單元(I)的操作的控制閥(9)， 所述燃料噴射單元(I)包括:-主體(29)，-第一燃料通道(31)和第二燃料通道(32 )，-第一燃料噴嘴(3)和第二燃料噴嘴(4)，-用于打開和關閉所述第一燃料通道(31)和所述第一燃料噴嘴(3)之間的流動連通的第一噴射器針(7)，以及-用于打開和關閉所述第二燃料通道(32)和所述第二燃料噴嘴(4)之間的流動連通的第二噴射器針(8)，所述燃料噴射系統(tǒng)的特征在于，所述控制閥(9)包括至少具有第一位置和第二位置的閥構件(10)，在所述第一位置，允許燃料從所述控制閥(9)的入口孔(14)流到所述第一燃料通道(31)，而防止燃料從所述入口孔(14)流到所述第二燃料通道(32)，在所述第二位置，允許燃料從所述入口孔(14)流到所述第二燃料通道(32)，而防止燃料從所述入口孔(14)流到所述第一燃料通道(31)，并且所述燃料噴射系統(tǒng)包括用于氣動致動所述控制閥(9)的所述閥構件(10)的裝置(12)。
5.根據權利要求4所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥(9)被結合到所述燃料噴射單元(I)中。
6.根據權利要求4所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥(9)被結合到所述燃料噴射泵(22)中。
7.根據權利要求4至6中的任一項所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述閥構件(10)具有 第三位置，在所述第三位置，允許燃料從所述入口孔(14)流到所述第一燃料通道 (31)和所述第二燃料通道(32)。
【文檔編號】F02M47/04GK103534474SQ201280021464
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年3月23日 優(yōu)先權日:2011年5月3日
【發(fā)明者】A·胡爾特奎斯特, S·榮格, L·祖安尼基, A·溫特史黛勒, P·奧里 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司