專利名稱：內燃機特別是大型慢速船用柴油機的燃油噴射泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機具體為大型慢速船用柴油機的燃油噴射泵，該泵用于向位于發動機工作氣缸內的噴嘴輸送變化量的燃油，上述噴嘴在其噴孔中具有彈簧加載的針形件，上述泵包括缸筒，柱塞可以在缸筒中運動，該柱塞具有在其端表面和側表面之間形成的上部邊緣和至少一個螺旋形延伸的傾斜截止邊緣，該傾斜截止邊緣在柱塞的側表面上形成一個凹部，該凹部通過軸向導管連接于柱塞的端表面，而且在該缸筒中缸筒壁具有至少一個截止孔，該孔通向包含中等壓力燃油的周圍供油室，上述至少一個孔位于柱塞從底部位置到頂部位置的行程上，該孔由上邊緣下面的柱塞側表面覆蓋，而在隨后在實際泵沖程的末端又通過截止邊緣暴露出來，以便于轉移過剩的燃油。
在常規燃油噴射泵中，各個傾斜截止邊緣與穿過缸筒壁的孔配成對，并且柱塞被設計成使得該孔在柱塞行程開始時由柱塞的上邊緣覆蓋，而同一孔隨后在規定量的燃油已被輸送到噴嘴時便通過傾斜截止邊緣露出來。這種配置在小型和中型發動機中工作令人滿意，但在大型慢速柴油機中便發生問題，該問題可以追朔到泵的大尺寸以及泵的實際柱塞沖程開始和結束時為抑制噴射系統中的壓力變化而必須采取的措施。該問題是柱塞側表面的氣蝕，這起源于很高流速而造成的空化作用。但是不能立即增加孔的橫截面，因為孔在通過傾斜截止邊緣露出時預定通過作用一定的流動阻力延遲壓力降低。這種延遲是必需的，以防止在噴嘴中造成空化作用和防止已燃氣進入噴嘴。在應用潤滑性差的燃油時，如果可能，還希望在柱塞的上邊緣區域內在柱塞和缸筒之間獲得相當大的支承面，以減小在此區域發生卡住的危險。
在German Offenlegungsschrift No.25 32 205中公開一種燃油噴射泵，在這種泵中，柱塞從底部位置向頂部位置移動時覆蓋缸筒的減壓孔，而在隨后露出該減壓孔，以便將多余的燃料轉移到包圍泵缸筒的環形空間內，并且在從環形空間出來的回流管中裝有若干節流孔部件，以減小空化作用的危險。
上述先有技術在專利US-A-5015160中被說成不太有效，在此專利中公開一種裝置。此種裝置在覆蓋減壓孔期間特別注意在圍繞缸筒的環形空間內形成50巴的壓力，利用在吸氣管中的單向閥和回流管中的彈簧加載壓力閥保持該壓力。這種裝置因為有許多部件而很復雜，而且維持也很困難。
本發明的目的是提供一種燃料噴射泵，利用這種泵和通過簡單而可靠的裝置可以有效地防止靠近柱塞上邊緣的區域發生氣蝕。
利用在權利要求1的特征條款中所公開的燃油噴射泵的特征可以滿足本發明的此目的。
在本發明的燃油噴射泵中，限流裝置裝在缸筒壁的截止孔內。這樣，在柱塞和限流裝置之間的空隙便形成顯著增加的壓力，該限流裝置只是一個節流孔部件，上述壓力可以有效地防止靠近柱塞上邊緣的區域產生空化作用，而不管瞬時發生的流速有多高。即使通過節流孔部件降低升高的壓力，在該節流孔部件也產生相當大的流速，但是所采取的措施相對于先有技術是相當簡單的，并且已經證明是有效的，不管是降低空化作用本身，還是將其轉移到完全不產生氣蝕的其它區域。
本發明特別適用于實際泵沖程的開始和結束由分開的孔組控制的燃油泵。按照本發明，節流孔部件配置在開始泵沖程的孔組中。
按照本發明，節流孔部件具有這樣一種口徑，使得在頂部前方的截止孔中的靜態壓力達到泵的輸送壓力的10～20％。已經意外地發現，強烈節流釋放的燃油不會不利地影響噴射前壓力的形成。
下面參照附圖詳細說明本發明，這些圖是
圖1是本發明燃油噴射泵的軸向截面圖；圖2是沿圖1的II-II線通過缸筒壁截取的橫截面圖；圖3是曲線圖，示出在燃油噴射期間本發明泵中的壓力，
圖4a、4b和4c示意示出截止孔的縱向截面圖。
圖1示出燃油噴射泵1的縱向截面圖，該泵包括柱塞3可以在其中運動的缸筒2。缸筒2適合于裝在常規設計的泵座內，該泵座包括圍繞缸筒中間部分的供油室，過量的燃油可以轉移到該泵座內，而且在柱塞的返回沖程期間燃油可以從泵座輸送到缸筒內。柱塞3包括在柱塞的端部和側表面之間形成的上邊緣4。柱塞還包括凹部5，該凹部由向著柱塞端表面方向的傾斜截止邊緣6形成，該邊緣沿柱塞的側表面螺旋形延伸。傾斜截止邊緣6延伸例如120°角，柱塞通常具有兩個相對配置的截止邊緣。柱塞3裝有作為轉動機構的連接裝置7和8，利用該裝置7，可以轉動柱塞，從而調節供油量，而作為滾柱導軌的連接裝置8可使柱塞軸向移動。這些機構不是本發明的一部分，可以采用常規設計。柱塞3還包括軸向導管9，該導管可使凹部5與柱塞端表面4上面的空間10連通。
該泵適合于將可變量的燃油輸送到柴油機工作氣缸內的噴嘴。轉動柱塞3便可以調節輸送量。柱塞端表面4的邊緣在其向上運動期間覆蓋在泵缸筒2上的一組計時和截止孔11，由此開始實際的泵沖程，當傾斜截止邊緣6使一組減壓孔12露出時，實際沖程結束，因而柱塞端表面4上面的泵室中的壓力通過軸向導管9、凹部5和通向圍繞缸筒2的供油室的截止孔12而減壓。
在大型慢速柴油機例如船用柴油機的燃油注射泵中，由于泵的尺寸大和噴射燃油的壓力高而產生特殊的問題，利用所述的泵，在實際泵沖程開始和結束時應用分開的特別設計的定時孔和減壓孔可以解決此問題。由于采用分開的組孔，計時孔可以設計成有效地防止起源于突然中斷高速噴出燃油流所造成的空化作用，而減壓孔可設計成適合于適當地使被轉移的油減壓，直至可以克服導致氣缸中汽油滲入噴嘴的危險，或設計成可以防止在噴嘴中發生空化作用。另外，適當地選取孔11和12之間的軸向間隔可以使柱塞的上部分和缸筒壁之間的支承表面具有合適的尺寸。
計時孔的橫截面通常設計成大于減壓孔12的橫截面。然而按照本發明，將節流孔部件13配置在計時孔到供油室的出口上，如圖2所示，將能最有效地防止空化作用。節流孔部件形成這樣一種流道，使得在節流孔部件前方的節流孔中的壓力在柱塞端表面4的邊緣4經過時，正要覆蓋截止孔之前顯著超過供油室內的壓力。在節流孔部件上造成的流動阻力導致在柱塞側表面上延遲的壓力降低，因而不發生空化作用。
由傾斜截止邊緣6露出的減壓孔通常設計成具有呈擴散器形狀的縱向斷面，在缸筒壁上具有最小的橫截面。要求在缸筒壁上有小的橫截面，以便很快地露出孔12，因而在噴射系統中得到形狀良好的壓力降低曲線。
圖3的曲線圖示出作為曲軸角函數的本發明燃油噴射泵的壓力曲線。畫出的整個曲線表示泵室10中的壓力。該曲線表明，一當柱塞3向上運動時泵室中的壓力便開始增加，但是在點14才開始急劇上升，在該點，計時孔11由上邊緣4下面的柱塞覆蓋。在點15噴嘴打開，并且在繼續泵的沖程時，規定量的燃油噴射到發動機的工作氣缸內。在點16，截止孔16露出，隨后，泵室中的壓力以緩沖的進程降低，這樣便減小了噴射系統中的壓力波動，因而保證了噴嘴中針形件的正確關閉操作。虛線17表示在節流部件和柱塞側面之間的腔內的壓力曲線，該腔內具有適當尺寸的節流孔部件13。可以看到壓力逐漸降低，上述壓力降低可以有效地防止鄰接柱塞側面的上述孔內的空化作用。
本發明不限于泵缸筒上計時孔和截止孔分開的燃油噴射泵，而且還可以成功地用于截止孔數目與柱塞上傾斜截止邊緣數目完全相同的燃油噴射泵，即其中利用缸筒壁上相同的孔開始和結束噴射操作的噴射泵。在這種泵的設計中，限流裝置既構成用于防止空化作用和防止相關柱塞氣蝕的裝置，又構成用于在實際泵沖程結束時基本控制壓力下降的裝置。
圖4a、4b和4c示意示出在縱向截面見到的截止孔的實施例。圖4a示出一個實施例，在此實施例中，形成節流孔部件21的限流裝置配置在截止孔20中，靠近進入供油室的出口22。在此實施例中，通過截止和卸載而增壓的腔的尺寸最大，因而在節流孔部件和入口之間的腔達到最大可能體積，因而可以盡可能好地保持壓力。節流部件可以設計成具有若干導管，或設計為使導管的流動方向與截止孔的軸線成一個角度。與截止孔軸線成一個角度的導管的優點是減壓的流體不垂直地與相對供油室的壁接觸，因而減少了氣蝕上述壁的危險。另外，缸筒壁和節流孔部件之間的腔可以為非圓筒形形狀。其形狀可為例如錐形，使得缸筒壁上的截止小孔稍小于腔的直徑，在該錐形孔中可以插入節流孔部件。這樣，流體控制作用可以分派給缸筒壁上的孔和節流孔部件，如果不存在分開的計時和截止孔，這是有利的。
在圖4b中節流孔部件23配置在孔20的近似中部，這造成較小的腔，但也造成從節流孔部件23到供油室的相對壁的距離較大，從節流孔部件23流出的液體可能造成該相對壁的氣蝕。
圖4c示出裝有節流孔部件的截止孔20的優選實施例。該節流孔部件24大體配置在截止孔的中部，該截止孔在對著供油室出口22的方向被設計成擴散器25。擴散器25的目的是減小離開節流部件的噴射流的速度。通過適當選取節流孔部件21、23或24的尺寸，在覆蓋截止孔時，可以在截止時在節流孔部件的前方形成壓力，使得空化作用得以消除，而且可以進行緩沖式減壓，使得壓力降低而不發生顯著的壓力波動。如果需要，可以適當地設計柱塞中的軸向導管，以構成另外的緩沖作用。
權利要求
1.一種內燃機具體為大型慢速船用柴油機的燃油噴射泵，該泵用于向裝在發動機工作氣缸內的噴嘴輸送可變量的燃油，上述噴嘴在噴射孔中具有彈簧加載的針形件，該泵包括缸筒，柱塞可以在該缸筒中運動，該柱塞具有在柱塞端表面和側表面之間形成的上邊緣和至少一個螺旋形延伸的傾斜截止邊緣，該傾斜截止邊緣在柱塞的側表面上構成一個凹部，該凹部通過軸向導管與柱塞的端表面連通，并且在該泵的缸筒壁上具有至少一個截止孔，該截止孔通向包含中等壓力燃油的外周供油室內，上述至少一個截止孔在柱塞從底部位置到頂部位置運動時由柱塞上邊緣下面的側表面覆蓋，并隨后在實際泵沖程結束時通過傾斜截止邊緣露出來，以便轉移過量的燃油，而且在截止孔中提供一種裝置，以便在柱塞的一部分行程期間在該至少一個截止孔內形成增加的靜態壓力，該泵的特征在于，用于增加靜態壓力的該裝置是節流孔部件，該節流孔部件裝在截止孔內，其孔徑相對于截止孔的橫截面減小到這樣的程度，使得截止前和截止期間在節流孔部件前方的截止孔內產生升高的壓力。
2.如權利要求1所述的燃油噴射泵，在該泵中，實際泵沖程的開始和結束由分開的若干組孔控制，其特征在于，節流孔部件配置在開始泵沖程的那組孔內。
3.如權利要求2所述的燃油噴射泵，其特征在于，節流孔部件具有這樣的口徑，使得截止時的靜態壓力達到泵的供油壓力的10～20％。
全文摘要
一種內燃機具體為大型慢速船用柴油機的燃油噴射泵,該泵用于向配置在發動機工作氣缸內的噴嘴輸送可變量的燃油,上述噴嘴在其噴射孔中具有彈簧加載的針形件,該泵包括缸筒(2),柱塞(3)可在該缸筒內移動,該柱塞(3)具有在柱塞端表面和側表面之間形成的上邊緣(4)和至少一個傾斜截止邊緣(6),該傾斜截止邊緣在柱塞的側表面上形成凹部(5),該凹部經軸向導管(9)與柱塞的側表面連通,并且在該泵中缸筒(2)的壁具有至少一個截止孔(11),該孔通向裝有中等壓力燃油的外周供油室,上述至少一個孔在柱塞從底部位置向頂部位置運動時由柱塞上邊緣下面的側表面覆蓋,并在隨后在實際泵沖程結束時通過傾斜截止邊緣露出,以便轉移過剩的燃油。為克服大尺寸泵中由于氣蝕和壓力波動產生的問題,這樣設計泵,使得該至少一個截止孔(11)包含與缸壁隔開一段距離的限流裝置(13),上述裝置構成一個位于缸筒2的壁和限流裝置之間的腔(20)。
文檔編號F02M59/20GK1252854SQ9880435
公開日2000年5月10日 申請日期1998年4月8日 優先權日1997年4月21日
發明者埃里克·杜·派德森, 約翰尼斯·弗拉盧普 申請人:曼B與W狄賽爾公司