用于内燃活塞发动机的燃料喷射器的制作方法

本发明涉及一种根据独立权利要求1的前序部分所述的用于内燃活塞发动机的燃料喷射器。

背景技术：

1、大型二冲程内燃发动机通常用作大型远洋船舶中的原动机。二冲程发动机可以燃烧不同种类的燃料，从而降低船舶的运行成本。二冲程发动机的热效率和发动机效率相当高。二冲程发动机在运行中也很可靠。由于二冲程发动机是低速发动机，因此不需要像高转速四冲程发动机那样为推进而设置减速齿轮或减速装置。传统上，大型二冲程发动机大多使用重质燃料油运行。

2、人们越来越关注降低内燃机运行中产生的二氧化碳、一氧化氮和硫的排放，因此希望使用传统燃料油的替代品，并改进燃烧控制。特别是脱碳备受关注。减少大型内燃机（无论是在船舶上还是在发电厂中）的排放和降低运行成本的一种有效解决方案是所谓的双燃料甚至三燃料发动机，这种发动机可以使用不含碳或含碳量比传统使用的化石燃料更少的燃料。通常，这类燃料被称为替代燃料。这些替代燃料的特性与传统燃料（如重质燃料油、轻质燃料油或其他天然原油基燃料）有很大不同。例如，这类燃料的润滑性能相对较差，这在所用燃料喷射系统的运动部件之间的间隙中需要考虑。此外，作为低闪点燃料，这类燃料会引起严重的安全问题。因此，需要开发一种适用于此类燃料的燃料喷射器。

3、通常，用于结合燃料喷射器增加燃料压力的液压放大器采用双作用液压活塞操作，其中通过交替地向操作活塞的相对两侧供给加压控制流体来控制活塞运动。这需要相当复杂的液压系统。

4、本发明的目的是提供一种用于内燃活塞发动机的燃料喷射器，该喷射器使用可靠且结构简单。

技术实现思路

1、本发明的目的基本上如独立权利要求所述以及描述本发明不同实施方式更多细节的其他权利要求中所公开的那样得以实现。

2、根据本发明的用于内燃活塞发动机的燃料喷射器，用于内燃活塞发动机的燃料喷射器包括：

3、- 液压放大器，该液压放大器用于将燃料加压至喷射压力，并且布置于喷射器主体组件；

4、- 喷射阀组件，该喷射阀组件布置于喷射器主体组件，并被配置成将由液压放大器加压的燃料供给到发动机的燃烧室中，其中，液压放大器包括：

5、- 气缸；以及

6、- 布置在气缸中的操作活塞，该操作活塞部分地界定气缸中的工作空间，使得当操作活塞沿第一方向移动时工作空间的容积增大；

7、- 布置于喷射器主体组件的控制流体导管，该控制流体导管通入工作空间；以及

8、- 气动弹簧组件，该气动弹簧组件包括气体压缩空间，该气体压缩空间由气缸中的操作活塞部分地界定，使得当操作活塞沿第一方向移动时气体压缩空间的容积减小，并且该气动弹簧组件布置成沿与第一方向相反的第二方向向操作活塞施加力，以协助操作活塞朝向其初始位置返回。

9、根据本发明的燃料喷射器，燃料喷射使用可靠，并且能够以可靠的方式控制，其结构坚固，适合长期使用。

10、根据本发明的一个方面，燃料喷射器包括控制流体流动控制装置，该控制流体流动控制装置被配置成要么将加压控制流体引入气缸的位于操作活塞的一个端部处的工作空间中，从而促使操作活塞沿导致放大作用的第一方向移动，要么释放气缸的工作空间中的控制流体的压力，从而允许操作活塞返回到其初始位置。这样，燃料喷射器可以采用单作用液压操作，结构简单，同时仍能为燃料喷射提供适当的可控性。

11、根据本发明的一个方面，设有气体导管，该气体导管布置于喷射器主体组件并通入气体压缩空间。这样，可以将气体压缩空间连接到加压气体源，以对气动弹簧组件加压，并为操作活塞提供可靠且快速的返回行程。

12、根据本发明的一个方面，气体导管包括气体流动限制系统，该气体流动限制系统在两个方向上均提供气体流动阻力，使得朝向气体压缩空间的方向上的流动阻力小于来自气体压缩空间的方向上的流动阻力。这样，在操作活塞返回其初始位置的返回运动期间或紧接其后，气体压缩空间可以被加压并保持在期望的压力。

13、根据本发明的一个方面，气体导管包括单向阀，该单向阀仅允许气体沿朝向气体压缩空间的方向流动。通过单向阀，可以实现朝向气体压缩空间的大量气体流动，同时仍能在气体压缩空间中维持足够的背压，以协助操作活塞返回其初始位置。

14、根据本发明的一个方面，气体导管包括与单向阀并联的持续开通的泄漏通道。此特征可防止气动弹簧的气体压缩空间中的压力升高超过预定上限，即使单向阀防止了气体回流。

15、根据本发明的一个方面，持续开通的泄漏通道集成在单向阀中，提供具有预定损失系数的持续开通的缩流部。这样，气体流动限制系统的结构空间需求被最小化。

16、根据本发明的一个方面，泄漏通道包括具有预定损失系数的缩流部。这提供了在操作活塞沿第一方向移动期间从气体压缩空间受控地流出气体。

17、根据本发明的一个方面，操作活塞包括杆部，并且其中，单独的气动弹簧活塞在距操作活塞的活塞头预定轴向距离处布置于杆部，使得用于泄漏控制流体的收集空间被布置在操作活塞和气动弹簧活塞之间。这使得可以回收控制流体而不进入气体压缩空间，至少避免超过润滑气动弹簧活塞所需量的过量控制流体进入。

18、根据本发明的一个方面，操作活塞包括杆部，该杆部布置成经由套筒部延伸穿过气体压缩空间，并且气体压缩空间形成围绕套筒部的环形空间，该环形空间至少部分地在套筒部上轴向延伸。这样，气动弹簧组件在轴向或纵向方向上的尺寸可以被最小化。

19、根据本发明的一个方面，套筒部具有界定气体压缩空间的锥形外表面，并且气动弹簧活塞包括沿轴向方向延伸的环形凹部，使得在操作活塞的行程期间，气动弹簧活塞和锥形套筒部能够重叠。这样，气动弹簧组件在轴向或纵向方向上的尺寸可以被进一步最小化。

20、根据本发明的一个方面，燃料喷射器设置有传感器，该传感器布置于喷射器主体组件，并被配置成监测操作活塞的轴向位置。这样，可以更准确地确定操作活塞的位置，从而能以更精确的方式控制燃料量。

21、根据本发明的一个方面，被配置成监测操作活塞的轴向位置的传感器是检测操作活塞的位置的位置传感器。

22、根据本发明的一个方面，被配置成监测操作活塞的轴向位置的传感器可以是压力传感器，该压力传感器布置成确定工作空间、气体压缩空间和液压放大器的泵送空间中的一个或多个中的压力。在这种情况下，压力传感器所布置的空间中的压力变化通过计算机控制系统转换为操作活塞的位置信息。

23、根据本发明的一个方面，被配置成监测操作活塞的轴向位置的传感器是位置传感器，例如接近传感器，并且操作活塞包括在位置传感器的测量附近处设置的渐缩的、优选锥形的外表面。这样，位置传感器是基于测量传感器与操作活塞的外表面之间的径向距离的，并且由于所需的测量范围实质上较短，测量是精确的。

24、根据本发明的一个方面，喷射阀组件包括喷射针，该喷射针被偏压而抵靠机械弹簧，并被配置成通过燃料压力打开。这样，喷射的开始和持续时间由液压放大器直接控制。

25、根据本发明的一个方面，操作活塞在其轴向端部处具有轴向延伸的圆柱形凹部，并且液压放大器包括控制流体入口部分，该控制流体入口部分伸入该凹部中并包括轴向通道，该轴向通道轴向延伸到控制流体入口部分的端部区段，并且操作活塞包括位于该操作活塞的端部处的凹部中的径向扩展部，使得当操作活塞处于其初始位置时，操作活塞设置有由径向扩展部形成的围绕控制流体入口部分的辅助工作空间，并且流动连接布置成在控制流体入口部分中的轴向通道与由圆柱形凹部中的径向扩展部形成的辅助工作空间之间延伸，其中，横截面流动面积布置成响应于操作活塞的轴向位置而改变。

26、这样，以有利的方式实现了操作活塞的软启动和软停止操作。由于本发明包括气动弹簧组件，这种软启动和软停止功能不需要任何复杂的控制流体控制系统。

27、根据本发明的一个方面，燃料喷射器设置有传感器，该传感器布置于喷射器主体组件，并被配置成监测操作活塞的轴向位置，并且其中，喷射阀组件包括喷射针，该喷射针被偏压而抵靠机械弹簧并被配置成通过燃料压力打开，并且燃料喷射器还设置有外部计算机控制系统，该外部计算机控制系统

28、- 包括操作活塞的轴向位置与喷射持续时间之间的关系的预定数据信息，

29、- 被配置成从传感器接收位置信息，

30、- 被配置成接收即将进行的喷射的所需喷射持续时间并基于所需喷射持续时间从数据信息获取操作活塞的所需轴向位置，

31、被配置成控制加压控制流体向工作空间的供给，并且

32、被配置成当从传感器获得的信息指示操作活塞已达到期望的轴向位置时停止对工作空间加压。

33、这样，燃料喷射器可以利用位置传感器精确操作。

34、根据本发明的一个方面，燃料喷射器不包括用于监测操作活塞的轴向位置的传感器，而是包括由控制流体液压地操作的操作活塞以及控制流体流动控制装置，该控制流体流动控制装置被配置成启动液压流体以使操作活塞沿第一方向移动，并在启动和停用之间以启动时间的预定持续时间停用液压流体，以及外部计算机控制系统，该外部计算机控制系统

35、- 包括启动时间的持续时间与喷射持续时间之间的关系的预定数据信息，

36、- 被配置成接收即将进行的喷射的所需喷射持续时间并基于所需喷射持续时间从数据信息获取所需启动时间，

37、- 被配置成控制加压控制流体向工作空间的供给，并且

38、- 被配置成当启动时间的持续时间结束时停止对工作空间加压。

39、这样，燃料喷射器可以在不使用位置传感器的情况下精确操作。

40、本专利申请中呈现的本发明的示例性实施方式不应被解释为对所附权利要求的适用性构成限制。本专利申请中使用的动词“包括”用作开放性限制，不排除也存在未列举的特征。从属权利要求中所述的特征可相互自由组合，除非另有明确说明。被认为是本发明的特征的新颖特征特别在所附权利要求中阐明。