[发明专利]用于大型柴油机的燃料喷嘴的喷嘴头和制造喷嘴头的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大型柴油机的燃料喷嘴的喷嘴头，所述大型柴油机特别是纵向扫气式二冲程大型柴油机，该喷嘴头具有：纵向通道，燃料能够被供给到该纵向通道，并且该纵向通道在轴向上从上端延伸到下端；以及至少一个喷嘴通道，该至少一个喷嘴通道从所述纵向通道延伸到喷嘴开口，燃料能够通过该喷嘴开口被引入到所述大型柴油机的燃烧室内，其中，每个喷嘴通道具有比所述纵向通道的流动横截面小的流动横截面，并且本发明涉及一种制造这种喷嘴头的方法。

背景技术

诸如纵向扫气式二冲程大型柴油机之类的大型柴油机经常用作用于轮船的动力单元，或者也在固定操作中使用，例如用于驱动用于发电的大型发电机。这里，通常，发动机在相当长的时间段内恒定操作，这对操作安全性和可靠性提出了较高要求。由于该原因，对于操作员来说，核心标准是维修之间间隔较长、磨损程度较低以及操作材料使用较经济。

若干年来越来越重要的关键一点是排气排放物的品质，特别是排气排放物中的氮氧化物浓度。特别是对于二冲程大型柴油机来说，这带来的结果是，不仅由于污染物而带来严重污染的经典重油的燃烧而且柴油或其他燃料的燃烧也变得越来越有问题，这是因为符合排放限值变得越来越困难，技术上更为复杂，因而更昂贵或者最终导致它们的遵守甚至在经济上不再合乎情理。

因此，在实践上对所谓的“双燃料发动机”的需要由来已久。这些发动机是能够利用两种不同燃料操作的发动机。在气体模式中，使用诸如像LNG(液化天然气)的天然气之类的燃气或采取液化石油气形式的燃气或适合于驱动内燃发动机的其他燃气进行燃烧，而在液体模式中，可以在同一发动机中燃烧诸如柴油或重油之类的合适的液体燃料。

在该申请的范围内，术语“大型柴油机”还包含这种大型发动机，除了特征在于燃料压燃的柴油操作之外，该大型发动机还能够以特征在于燃料外部点燃的奥托操作或者以这些两种操作的混合模式来操作。此外，术语“大型柴油机”特别还包括上述双燃料发动机以及使用燃料的压燃用于另一种燃料的外部点燃的这种大型发动机。

在液体模式中，燃料通常直接引入到气缸的燃烧室内，并且根据压燃原理在此进行燃烧。在气体模式中，公知的是根据奥托原理将气态的燃气与扫气混合以便在气缸的燃烧室中产生可燃混合气。在该低压或高压过程中，通常通过在正确时刻将少量液体燃料引入气缸的燃烧室内或预燃室内(该燃料于是致使空气-燃气混合气点燃)而在气缸中点燃该混合气。在操作期间，双燃料发动机能够从气体模式切换到液体模式，反之亦然。

如果大型柴油机以诸如重油或柴油之类的液体燃料操作，则通常使用包括喷嘴本体和喷嘴头的燃料喷嘴实现燃料到气缸的燃烧室内的引入。喷嘴头还被称为雾化器。结果，在喷嘴头中设置将燃料喷射到燃烧室内的多个喷嘴开口。为了开始或终止喷射过程，在燃料喷嘴中设置了可动喷嘴阀针，该可动喷嘴阀针与阀座相互作用，从而打开或关闭通向喷嘴开口的通路。

喷嘴头通常是经受高的热、机械和化学应力的磨损零件。机械应力尤其基于能够达到多于千巴的高喷射压力。热应力由燃烧室内的高温以及燃烧温度和供应的新鲜扫气的温度之间的巨大温度变化所致，而化学应力主要由于高温腐蚀或热腐蚀引起。

由于这些原因，特别是因为热应力，阀座通常布置在距离喷嘴开口一定距离处，以避免燃烧热过多流入。在喷嘴头中阀座下游设置被设计为盲孔的纵向孔，从该纵向孔分支并通向喷嘴开口。

阀座和喷嘴开口之间的空间距离意味着一个问题。在燃料喷射终止期间，喷嘴阀针被挤压到阀座内，使得盲孔内的位于阀座下游(即位于阀座和喷嘴孔之间)的燃料与供给压力切断。这部分燃料会导致喷嘴头产生不期望的沉积物，并且在喷射终止之后，它们通过喷嘴开口以恶劣雾化方式进入燃烧室内或在其所在之处掉入燃烧室内，然而，仅仅燃烧掉少许或什么都没有燃烧掉。这导致燃料消耗增加，导致排气中出现附加污染物排放(特别是氮氧化物No_x)，并且还导致未燃烧燃料沉积在燃烧室以及传导排气的部件的所有零件处。

为了解决这些问题已经提出了不同的建议。例如，公知的是在喷嘴阀针处、阀座的下游设置锁定元件，一旦喷嘴阀针被挤压到阀座内，该锁定元件就防止燃料流过喷嘴开口。尽管已经证明这种构造有效，然而就技术设备而言它们代价较高因此比较昂贵。

发明内容

因此，基于该现有技术，本发明的目的是提出一种用于大型柴油机的燃料喷嘴的尽可能最简单的喷嘴头，该喷嘴头有助于至少显著地减少由喷射终止之后保留在阀座下游的燃料引起的上述问题。此外，本发明的目的是提出一种用于制造这种喷嘴头的方法。