[发明专利]针阀和包括该针阀的浆状燃料喷射器阀

说明书

公开了一种用于浆状燃料喷射器阀(200)的针阀(220)的阀针(222、322)，该阀针包括：尖端(222a)，其用于抵接所述针阀的针阀座(221)；密封部分(222c)，其用于定位在所述针阀的孔(223)中；以及燃料室部分(222b、322b)，其在所述尖端和所述密封部分之间，其中，所述燃料室部分用于定位在所述针阀的针燃料室(224)中；其中，所述阀针的所述密封部分的表面包括至少一个凹槽(225a、225b、325a、325b)，并且其中，所述凹槽或每个凹槽的至少一部分在与所述阀针的轴向方向不垂直的方向上延伸。

技术领域

本发明涉及用于发动机(诸如二冲程船用发动机)的燃料喷射器阀。具体地，本发明涉及用于喷射非牛顿燃料(诸如浆状燃料或乳化燃料)的燃料喷射器阀。本发明还涉及用于浆状燃料喷射器阀的针阀以及用于这种针阀的阀针。

背景技术

柴油机内的当前喷射技术采用源自液态烃的油基牛顿燃料。这可包括但不限于常规柴油、船用柴油、船用瓦斯油和重质燃油。常规柴油机采用对具有牛顿特性的相对低粘度燃料进行压力雾化。

为了使燃料燃烧，需要将燃料以高压泵送到燃料喷射器阀内的室中。常规燃料系统使用高压泵和共轨技术将通常高达1000巴的高压燃料输送到燃料喷射器阀。在其他发动机(诸如船用共轨四冲程发动机)中，压力可高达1500巴。因此，在常规燃料系统中，一定体积的燃料被保持在高压下。

已知用与重质燃油相比具有显著不同性质的浆状燃料或乳化燃料取代重质燃油。浆状燃料可以是含碳的水性浆状燃料。这是碳颗粒(诸如煤或固化沥青)在水中的悬浮液。乳化燃料可以是碳氢化合物(诸如沥青)的液体颗粒和水的乳化液。与重质燃油或柴油相比，含碳的水性浆状燃料可具有较高的粘度，具有非牛顿流变性并且更难以雾化。当浆状燃料没有在流动时，含碳的水性浆状燃料的固体碳颗粒往往会沉积。

这些含碳的水性浆状燃料的燃烧、运输、储藏和利用可能引起许多技术问题。浆料中的含碳固体颗粒可沉淀在油箱和燃料管路中，并且可能在发动机运行期间和/或在停机时阻塞燃料喷射设备的较小孔口。

实验已表明，浆状燃料可在压差范围内改变稳定性和流变性方面的特性。在某些情况下，当浆状燃料长时间暴露于高压时，浆状燃料产生消极反应。例如，浆状燃料可能在诸如可能通过泄压阀和节流阀所经历的高剪切或气蚀条件下表现不好。已观察到，颗粒会从溶液中沉淀出来和/或颗粒会在燃料系统中的各个位置处团聚。这意味着，诸如EP 3 070322中示出的燃料喷射器这样的常规燃料喷射器不能与浆状燃料一起有效地工作或者甚至根本不能与浆状燃料一起工作。

在US 4,782,794和US 5,056,469中公开了使用浆状燃料的已知燃料喷射系统，其中将浆状燃料在高压下喷射到燃料喷射系统中。已知燃料喷射系统的问题在于，浆状燃料中的固体燃料组分的沉淀和团聚会在燃料系统中的任何地方发生。这使水性浆料雾化的敏感性下降，这可造成点火延迟增加以及燃烧不完全，进而可导致发动机不着火、密封圈损坏和发动机寿命降低。此外，这种沉淀和团聚会阻碍或阻止燃料喷射器系统的正确操作，并且在某些情况下会造成燃料喷射器系统中的堵塞。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种用于浆状燃料喷射器阀的针阀的阀针，该阀针包括：尖端，该尖端用于抵接所述针阀的针阀座；密封部分，该密封部分用于定位在所述针阀的孔中；以及燃料室部分，该燃料室部分在所述尖端和所述密封部分之间，其中，所述燃料室部分用于定位在所述针阀的针燃料室中；其中，所述阀针的所述密封部分的表面包括至少一个凹槽，并且其中，所述凹槽或每个凹槽的至少一部分在与所述阀针的轴向方向不垂直的方向上延伸。

这意味着，凹槽中接纳的液体能够在凹槽中行进，以沿着阀针并绕着阀针扩散，从而有助于润滑阀针在孔中的移动。

可选地，所述阀针的所述密封部分的所述表面包括位于所述阀针的所述至少一个凹槽和所述燃料室部之间的周向凹槽。可选地，所述凹槽或每个凹槽终止于所述周向凹槽中。