[发明专利]用于操作重质燃油的高压机械式喷射器的长寿命喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作重质燃油的、典型地用于船舶推进用发动机的高压喷射器的喷嘴。

背景技术

船舶推进用发动机大多数为根据迪塞尔循环原理工作并被供应重质燃油的内燃机。近年来已经引入了日益严格的用于限制船舶推进用发动机的污染物排放的标准。通过有关氮氧化物(NOx)及颗粒物质的排放标准，对所述发动机施加了最严格的限制。

船舶发动机的制造者已经实施了不同的技术，以确保发动机遵守新标准。特别是对于机械类喷射器来说，一项曾被成功用于限制氮氧化物及颗粒物质的排放的技术是增大喷射器的关闭压力。

本发明基于对MaK M43C型发动机的喷射器的研究。为了满足用于限制船舶推进用发动机的污染物排放的新标准，这些发动机的制造者将关闭喷射器针阀的启动压力从22.7MPa提高到31.2MPa。关闭压力的这种增大是通过增大喷射器弹簧的预紧力来实现的。这导致弹簧的预紧力增大了37％，并意味着喷射器的开启压力从40.0MPa增大到57.5MPa。

关闭压力的增大产生了与污染物排放有关的好处。然而在这种发动机上实施这一改进后，已经注意到会引起喷嘴的使用寿命减少。事实上，假定制造者宣称喷射器具有7500小时的使用寿命，那么在运行1000小时后使用者就会注意到喷射器的性能有明显下降。

尤其是已经注意到，开启压力会显著降低。此外，针阀和喷嘴本体之间的密封变得不良，导致燃油朝向燃烧室泄漏。这增大了污染物的排放，并且不久即在喷嘴的外表面和活塞的一部分顶部上生成一层坚固的炭渣层。

为了确定所述缺陷的原因，本申请人进行了精确的数值分析和实验分析。本申请人所进行的研究表明，由于在关闭阶段的结尾针阀对密封座的冲击，喷射器的关闭压力的增大会产生过高的负荷。所述负荷使针阀本体上的阀座外形产生永久变形。时间长了这致使喷射器本体的阀座上的针阀的外形留下压印。此现象必然导致密封直径逐渐减小(这解释了在实验测试过程中所记录的喷射器开启压力降低的原因)，以及由于接触压力的减少导致气密性的部分损失。事实上，假设作用同样的轴向关闭压力，则密封座上的压印还会导致承接表面增大。

本申请人进行的进一步分析表明，所述喷嘴在座体区域内所达到的温度已触及用于为密封座赋予硬度的表面硬化材料的危险值(并且因此冲击抗力也达到危险值)。事实上，当温度超出220-240℃范围时，可由所述材料获得的表面硬化层不能维持所需的硬度级别。

总之，本申请人所进行的研究已经强调，因为针阀和座体之间的冲击过于猛烈，MaK M43C型发动机的喷嘴会首先过快地磨损。而在高温运转期间，座体机械性能的降低使该问题更为恶化。

发明内容

本发明的目的是提供一种喷嘴，其能解决根据现有技术的喷嘴过早磨损的问题，并且维持关闭压力和燃油流动速率不变。

根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的主题形成的特征的喷嘴来实现。

权利要求书形成了本文提供的关于本发明教导的主要部分。

附图说明

现在将参考仅以非限定性示例而提供的附图来详细说明本发明，在图中

图1是根据本发明的喷嘴的轴向截面视图；

图2是图1中箭头II所示区域中的针阀的局部放大图；以及

图3是图1中箭头II所示部分的进一步放大视图。

具体实施方式

参考图1，由标号10标明的是根据本发明的用于高压机械式喷射器的喷嘴。喷嘴10要被安装到用于船舶推进的被供给重质燃油的柴油发动机上。喷嘴10包括具有纵向导向孔14和与纵向导向孔14同轴的燃油供给孔16的喷嘴本体12。在纵向导向孔14和燃油供给孔16之间设有增压室18。该增压室18与一个或多个压力燃油经此到达的通道20连通。在燃油供给孔16的底端形成了锥形阀座22。在锥形阀座22的下面形成针阀压力室容积(sac volume)24，从中延伸出多个喷射孔26。在喷嘴本体12的底端形成环形冷却室28。冷却室28与用于提供冷却液的通道46以及用于排出该液体的图中未示出的类似通道连通。

喷嘴10包括具有导向部32和终端部34的喷射针阀30。导向部32与本体12的导向孔14滑动式接合，并且在其外表面上提供了多条环形微槽。终端部34以足够大的径向游隙在供给孔16中延伸，并且具有带密封座36的底端，该密封座36与本体12的阀座22配合作用。

参考图1，喷射针阀30的导向部32的直径由d_g标明，喷射针阀的整体长度由L标明，并且喷射针阀30的打开行程由h标明。