專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)特別是船用柴油機(jī)的高壓燃油噴射泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的特別是船用柴油機(jī)的高壓燃油噴射泵。
已知的大型船用柴油機(jī)的起動過程首先是將壓縮空氣即所謂起動空氣供給至各單獨(dú)氣缸中，以便使曲軸在一定的初始轉(zhuǎn)數(shù)下進(jìn)行轉(zhuǎn)動，隨后空氣的供給就中斷了并開始燃油的噴射。
當(dāng)上述初始供給空氣時(shí)，各單個(gè)的燃油噴射泵都調(diào)整在零指示刻度上，因而沒有壓力燃油輸送出來，這些泵要調(diào)整到一直當(dāng)起動空氣停止供給的瞬間才輸送燃油，這是因?yàn)槠饎涌諝夂腿加捅仨毑荒芡瑫r(shí)供給至氣缸，以免發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。上述調(diào)整是通過與泵的凸輪軸相聯(lián)接的一個(gè)機(jī)械/氣動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)一般是由許多個(gè)由于彈簧推動而位移的拉桿連接器構(gòu)成。根據(jù)該系統(tǒng)的復(fù)雜程度和大小以及相關(guān)構(gòu)件的重量，因此在該調(diào)整系統(tǒng)中存在一定的慣性，這樣該系統(tǒng)也就會有一個(gè)固有的反應(yīng)時(shí)間。
而這樣一種反應(yīng)時(shí)間或者時(shí)間延遲是不希望有的，因?yàn)樗涎恿藦墓?yīng)起動空氣起一直到燃油噴射進(jìn)發(fā)動機(jī)實(shí)際整個(gè)工作順序總的計(jì)算時(shí)間。這一問題在所謂“突然停車”的情況下是非常重要的，在這種場合下要使輪船的運(yùn)動盡可能快地停下來。實(shí)際上，上述情況只有通過發(fā)動機(jī)的反向運(yùn)轉(zhuǎn)才可實(shí)現(xiàn)，即使發(fā)動機(jī)停車并隨即起動發(fā)動機(jī)使其以相反方向轉(zhuǎn)動。
從實(shí)際情況看來，在這種條件下由于水反作用于螺旋漿上的力相對于所要求的起動方向是“負(fù)的”，該發(fā)動機(jī)就會受到一個(gè)驅(qū)動扭矩的作用，顯然要減小停止供應(yīng)起動空氣到開始噴射燃油之間的時(shí)間周期是很重要的，因?yàn)樵谶@一時(shí)間周期內(nèi)負(fù)的驅(qū)動扭矩對發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動進(jìn)行制動，由此也就增加了發(fā)動機(jī)起動失敗的風(fēng)險(xiǎn)。
正常的發(fā)動機(jī)停車是通過上述機(jī)械/氣動系統(tǒng)中斷對燃油泵的燃油供應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，而與上面所述“突然停車”情況相連聯(lián)的緊急停車是通過起動一個(gè)與燃油泵的凸輪軸直接連接的單獨(dú)工作氣缸，由此實(shí)現(xiàn)中斷泵的燃油供給。這樣，在上述兩種情況之間并無原則性差別，兩者的目的都是希望將供給至各泵的燃油的量調(diào)整到零點(diǎn)上，而且兩者都是由于在凸輪軸和調(diào)整系統(tǒng)其余部分之間的連接，這就意味著相關(guān)的機(jī)械/氣動系統(tǒng)總的慣性要被克服。
按照本發(fā)明的燃油噴射泵是與現(xiàn)有的上述類型的燃油泵不同，在該燃油噴射泵中，由配置有一個(gè)靜止閥座和一個(gè)可動閥體組成的單向閥形式，并在向著低壓端方向是關(guān)閉的卸壓閥設(shè)置在該泵的高壓端與低壓端之間的連接管路中，而且其中該卸壓閥包括一個(gè)可動的，最好是氣動操縱的適于與閥體相配合工作的一個(gè)驅(qū)動活塞，為了在離開該閥座的方向上驅(qū)動該閥體。
利用這樣一種卸壓閥就可以使得發(fā)動機(jī)的起動和停車的所需時(shí)間縮短。
這是由于利用該卸壓閥將燃油泵的低壓端與高壓端連接起來所產(chǎn)生的結(jié)果，由此來防止進(jìn)行燃油噴射所需的壓升。當(dāng)發(fā)動機(jī)起動時(shí)，該卸壓閥一打開，這就意味著能夠?qū)崿F(xiàn)燃油泵所要求的調(diào)整，而不要進(jìn)行任何實(shí)際的燃油噴射。由燃油噴射泵所供給的燃油僅僅經(jīng)過卸壓閥至燃油系統(tǒng)低壓端進(jìn)行再循環(huán)。
假如現(xiàn)在卸壓閥都是按下述方式進(jìn)行控制，即卸壓閥在起動空氣周期完成之前先打開一段時(shí)間，就可以使調(diào)整燃油泵所需的時(shí)間就在起動空氣周期范圍內(nèi)而不是象以前的情況在它后面，而該卸壓閥的最早的關(guān)閉時(shí)間必須與起動空氣周期的完成一起發(fā)生，而這樣做是有益的，這時(shí)各泵都同時(shí)準(zhǔn)備好供給所需的燃油量。該卸壓閥的關(guān)閉就僅僅包括其有關(guān)的小閥體移動一個(gè)短距離，而在這方面的時(shí)間延遲是可以忽略不計(jì)的。因此，應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，按照本發(fā)明的燃油噴射泵可以使在利用壓縮空氣驅(qū)動發(fā)動機(jī)與利用燃油驅(qū)動發(fā)動機(jī)之間的過渡周期得到相當(dāng)大的縮短。
例如能夠?qū)⑿秹洪y的打開和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的驅(qū)動與起動空氣周期的開始時(shí)間相重合和如上所述，將卸壓閥關(guān)閉時(shí)間與起動空氣周期的完成時(shí)間重合起來，這樣就能得到與控制有關(guān)的各種好處。
關(guān)于上述發(fā)動機(jī)停車時(shí)所需的時(shí)間縮短，這同樣也是由于在燃油噴射泵的高壓端“卸壓”所產(chǎn)生的直接結(jié)果。
停車是通過對各個(gè)氣缸的燃油供應(yīng)迅速中斷來實(shí)現(xiàn)。這一過程到目前為止都是通過將燃油噴射泵調(diào)整至零位刻度指示，不論是通過機(jī)械/氣動調(diào)節(jié)系統(tǒng)還是通過直接安裝在泵上的工作氣缸來實(shí)現(xiàn)。如上面所提到的，上述兩種情況都必須要克服總的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的慣性，由此不可避免地要帶來一定的時(shí)間延遲。
通過驅(qū)動該卸壓閥，燃油噴射泵的高壓端就很快地卸壓，從而隨后的噴射燃油所需要的壓升就不再發(fā)生了。由于卸壓閥的閥體并不與其它機(jī)械構(gòu)件相連接，因而就不會帶來與慣性有關(guān)的時(shí)間延遲，在按指令停車與中斷噴射之間的時(shí)間差是通過相應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的慣性小而使反應(yīng)時(shí)間縮短了。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，該停車是被彈簧緊壓在離開該閥座的方向上。
此實(shí)施例與燃油噴射泵相結(jié)合是特別有利的，其中該泵的活塞本身必須在其返回行程中有助于通過一個(gè)單向閥形式的所謂抽吸閥作用，所抽吸的量即為隨后噴射所需的燃油量。當(dāng)實(shí)現(xiàn)上述的抽吸時(shí)，該卸壓閥實(shí)際上也可以用作一個(gè)抽吸閥，從而使一單獨(dú)的抽吸閥成為多余。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述，其中

圖1是沿著本發(fā)明的燃油噴射泵的一部分切取的一個(gè)縱向剖示圖;
圖2是圖1所示的卸壓閥的一個(gè)放大圖;
圖3是圖2所示的卸壓閥的一個(gè)替換型。
在圖1中部分地顯示出的燃油噴射泵1包括一個(gè)泵殼體2，其中一個(gè)帶襯套4的泵缸體3作為軸頸在軸向可進(jìn)行位移。在該缸體3與殼體2之間設(shè)置一個(gè)通過未示出的一個(gè)進(jìn)口來接受低壓(8至10巴)燃油的環(huán)形抽吸室5。
在圖1中泵殼體2的上端表面固定著一個(gè)頂蓋6，該頂蓋在其對著泵殼體3的端部表面具有一個(gè)中央孔7，該中央孔通過導(dǎo)管8和9連接在一個(gè)相關(guān)的燃油噴射器上，但未示出。
該中央孔7容納有一個(gè)帶中央導(dǎo)管段13的襯套12，該導(dǎo)管段13與頂蓋6內(nèi)的導(dǎo)管8相對準(zhǔn)。襯套12與通過一個(gè)牢固地安裝在孔7內(nèi)的一個(gè)空心閥殼體14進(jìn)行定心和固定，而該閥殼體的下端與可軸向位移的缸襯套4的孔內(nèi)相滑動配合。
可在閥殼體14內(nèi)運(yùn)動的閥體15是利用一個(gè)彈簧16對著在閥殼體14內(nèi)的一個(gè)靜止的閥座17壓緊。上述閥以已知的方式打開和關(guān)閉經(jīng)過在泵缸體3及其襯套4內(nèi)的溢流導(dǎo)管18和19以及抽吸室5與在襯套內(nèi)部所限定的泵室22之間所形成的連通。
泵室22向下是由一個(gè)在襯套4內(nèi)可軸向位移的泵活塞23所限制，而且該泵活塞以已知的方式通過該殼體的下端伸出并與一個(gè)與發(fā)動機(jī)曲軸同步轉(zhuǎn)動的一個(gè)凸輪相配合工作。
在圖1中的泵活塞23的上端以已知的方式設(shè)置有兩個(gè)相互分離的密封表面24(其中只有一個(gè)在圖1中可以看到)該表面對襯套4的內(nèi)側(cè)壁牢靠地貼緊。該密封表面在其頂部是通過一個(gè)直的銳邊25所限定，而在其底部是通過與在襯套4和缸體3內(nèi)對齊的溢流孔27配合工作的銳斜邊26限定的，以便打開和關(guān)閉配置有上述的孔27，而孔27使泵室22與抽吸室5之間相連通。
泵活塞23是以已知的方式在軸向可位移地與在泵缸體3下面的一個(gè)外部帶齒的套筒相連接，該套筒齒是與一個(gè)用以通過活塞的轉(zhuǎn)動來調(diào)整該泵的有效行程體積的齒條相嚙合。
該泵缸體3的下部同樣以已知的方式，帶有一個(gè)外螺紋，該外螺紋部分與一個(gè)在軸向固定的外部帶齒的擺動螺母相對應(yīng)的內(nèi)螺紋相嚙合。而該螺母上的外齒卻與一個(gè)齒條相嚙合以便使其能夠通過該齒條的位移傳遞給泵缸體3和襯套4使它軸向位移，由此來改變?nèi)加蛧娚涞乃查g。
當(dāng)泵活塞23在工作行程開始向上運(yùn)動時(shí)，在襯套4內(nèi)的溢流孔27都通過密封表面24被堵塞，而使泵室22內(nèi)所限定的燃油體積內(nèi)的壓力上升，由此導(dǎo)致抽吸閥15，17關(guān)閉。因此，燃料就通過閥體15，空心閥殼體14，襯套12詰牡脊芏 3并向上通過頂蓋6的導(dǎo)管段8和9到達(dá)真正的燃油噴射器，通過該噴射器的噴嘴開口在高壓(約800巴)下噴射至發(fā)動機(jī)氣缸。
在泵活塞23向上位移少許之后，該傾斜銳邊26經(jīng)過溢流孔27，由此則導(dǎo)致在泵室22和有關(guān)的導(dǎo)管和管路系統(tǒng)由于與抽吸室5相連通而瞬間發(fā)生壓降，隨著這種壓降則噴射就中斷了。
當(dāng)泵活塞23在完成工作行程之后，隨即向下運(yùn)動，這時(shí)泵室22內(nèi)的壓力基本等于抽吸室5內(nèi)的壓力。這樣就引起抽吸閥15，17打開以便隨后噴射所需要的燃油量可以由抽吸室5經(jīng)過導(dǎo)管18和19流入泵室22中。然后上述工作循環(huán)再重復(fù)進(jìn)行。
由圖1可以看出，頂蓋6的上端配置一個(gè)溢流或卸壓閥30。該閥包括一個(gè)與在頂蓋6內(nèi)的高壓導(dǎo)管8相連通的中央導(dǎo)管31該導(dǎo)管31并通過傾斜的橫向?qū)Ч?2與一個(gè)在頂蓋上形成的環(huán)形室33相連通，而該環(huán)形室通過一個(gè)管接頭34與燃油系統(tǒng)的返回端相連通，并通過一個(gè)未示出的管接頭與抽吸室5相連通。
由圖2中的一個(gè)放大尺寸的卸壓閥30表示出，該中央導(dǎo)管31容納有一個(gè)圓錐形閥座35，該閥座與一個(gè)由對著該閥座方向的彈簧37所驅(qū)動可位移的閥體36相配合工作。在閥座35的閥體36的對面一側(cè)在孔40內(nèi)設(shè)置有一個(gè)與該閥體位移方向一致的一個(gè)驅(qū)動活塞41。上述驅(qū)動活塞的一端與閥體相對接，并驅(qū)動該閥體向著離開閥座的方向位移。該驅(qū)動活塞41的另一端是通過一個(gè)密封圈42對殼體43進(jìn)行密封，其端部表面44垂直于壓力液體進(jìn)口45相連通的流動方向。驅(qū)動活塞41通過兩個(gè)密封件47對孔40進(jìn)行密封。在孔40內(nèi)的上述兩個(gè)密封件之間與用作檢測并可排放經(jīng)過墊圈47可能的漏油所流過的兩個(gè)導(dǎo)管49和50相互連通，以防止燃油到達(dá)空間46處。殼體的外部是利用兩個(gè)“0”型圈52對頂蓋6進(jìn)行密封的。此外，在驅(qū)動活塞41與殼體43之間的空間46是通過一個(gè)未示出的通氣管道與大氣相連通的。
在發(fā)動機(jī)的正常工作情況下，該卸壓閥是關(guān)閉的，因?yàn)殚y體36以其密封端面53壓緊在閥座35上，這種壓緊一部分是由于彈簧37的作用，而另一部分是由于導(dǎo)管8內(nèi)油壓的作用。
如果需要發(fā)動機(jī)盡快地停下來，例如在前面所提到的突然停車情況，則壓力液體就由一個(gè)圖中未示出的液體源通向管接頭45。由發(fā)動機(jī)用作起動的空氣容器來的壓縮空氣就可以有效地被用作為壓力源。上述空氣就推動驅(qū)動活塞向著圖2中所示右邊方向位移，這樣也就推動閥體36克服彈簧37的作用力而離開閥座35。因而導(dǎo)管8內(nèi)泵的高壓端與導(dǎo)管32內(nèi)的低壓端形成連通，這就導(dǎo)致高壓端產(chǎn)生一個(gè)瞬間壓降。上述的卸壓就造成為隨后的噴油所需的燃油壓升不能進(jìn)行。
上述溢流只是需要卸壓閥的部分的小零件的位移而不涉及到與泵本身及其調(diào)整系統(tǒng)有關(guān)的構(gòu)件。因此應(yīng)當(dāng)承認(rèn)按照本發(fā)明的燃油噴射泵所提供的發(fā)動機(jī)停車是非常迅速，而且是通過簡單的裝置做到安全可靠。
當(dāng)發(fā)動機(jī)起動時(shí)，無論是在突然停車之后立即起動還是正常的起動，因?yàn)轵?qū)動活塞41的端部表面44是保持通氣，所以該閥是保持打開狀態(tài)。該驅(qū)動活塞一通氣之后，燃油噴射泵就可以置于一起動指示刻度上。
當(dāng)發(fā)動機(jī)通過供給起動空氣進(jìn)行轉(zhuǎn)動時(shí)，由泵傳遞的燃油量并不通過噴射器噴射出來而是通過卸壓閥至該系統(tǒng)的低壓端再循環(huán)。在起動空氣供給中斷的同時(shí)該驅(qū)動活塞就立即與大氣相通，隨之該閥就關(guān)閉。從實(shí)際情況看，各單獨(dú)泵都已調(diào)整至如上面所提到的起動指示刻度上，這樣則發(fā)動機(jī)就立即為噴射燃油進(jìn)行準(zhǔn)備而不需要任何進(jìn)一步調(diào)整或延遲。
圖3表示圖2所示的卸壓閥的一個(gè)替換型。這種實(shí)施方案的卸壓閥和前者一樣包括一個(gè)帶有中央導(dǎo)管61的閥殼體60，在該殼體中，有一個(gè)與可位移閥體63相配合的圓錐形閥座62。該閥體包括一個(gè)閥盤64和一個(gè)在閥座62的低壓端上通過一個(gè)孔66伸出的閥桿65，該閥桿與一個(gè)緊靠著殼體的驅(qū)動活塞67相配合。上述驅(qū)動活塞是由一個(gè)較大的筒體和一個(gè)在其內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)中央伸出的柱銷部分68所構(gòu)成，該柱銷部分與閥桿的端面對接聯(lián)接。對接在靠近閥桿端部上的鎖緊墊片71上，并偏壓在上述零件上使它們相互分離開的軟彈簧70是圍繞在該柱銷部分上。應(yīng)當(dāng)可以理解這種驅(qū)動表示閥盤64在離開閥座62時(shí)的驅(qū)動情況。
這樣就可以得出該卸壓閥也可以用作上述的抽吸閥，因而使這種抽吸閥成為多余。
這種卸壓閥的實(shí)施方案的功能如下北沒釗 3處于返回或抽吸行程時(shí)，則卸壓閥將打開，一方面是由于彈簧70的作用，而另一方面是由于在泵室22以及導(dǎo)管8內(nèi)發(fā)生的壓力降的影響。因此，燃油可以通過導(dǎo)管32自由地流入泵室22內(nèi)。
當(dāng)泵活塞處于隨后的工作行程時(shí)，在泵室22內(nèi)所容納的燃油體積所造成壓升將導(dǎo)致閥盤64對著閥座62壓緊并將該閥關(guān)閉，緊接著就會發(fā)生如上所述的連續(xù)壓力上升和燃油噴射。
這種卸壓閥的實(shí)施方案包括用作上述進(jìn)行檢測和排放可能漏泄燃油的導(dǎo)管73和一個(gè)連接接著驅(qū)動活塞67的背部與大氣相連通的通氣導(dǎo)管74。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)，更具體地說明是用于船用柴油機(jī)的高壓燃油噴射泵(1)，其特征在于它配置有一種靜止的閥座(35)和一個(gè)可動的閥體(36)，以單向閥形式的卸壓閥(30)設(shè)置在泵的高壓端與低壓端之間的連接導(dǎo)管(8，31)中，并在低壓端的方向上是關(guān)閉著，而其中該卸壓閥包括一個(gè)可動的最好是氣動操縱的，適于與閥體(36)配合工作的驅(qū)動活塞(41)，為了驅(qū)動該閥體向著離開閥座(35)的方向位移。
2.如權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于所述閥體(36)在向著閥座(35)的方向上由彈簧壓緊的。
3.如權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于所述閥體(63)在向著離開閥座(62)的方向上由彈簧壓緊的。
全文摘要
在燃油噴射泵的高壓端與低壓端之間的連接導(dǎo)管中設(shè)置有一卸壓閥，該卸壓閥在向著低壓端方向是關(guān)閉的，它有一帶有一靜止的閥座和一個(gè)可位移的閥體。一驅(qū)動活塞其一端與閥體相配合而其另一端與一壓力源相連接。使閥體朝著離開閥座方向驅(qū)動的較軟彈簧圍繞在驅(qū)動活塞與閥體之間。在驅(qū)動活塞由壓力控制的位移作用下，閥體被推離閥座，以便使泵的高壓端與低壓端連通而形成燃油噴射的瞬間中斷。這可縮短發(fā)動機(jī)起動的過渡時(shí)間。
文檔編號F02M59/02GK1030280SQ8810393
公開日1989年1月11日 申請日期1988年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月25日
發(fā)明者芬·夸德魯普·詹森, 維戈·詹森, 詹斯·布盧姆·拉森, 約翰內(nèi)斯·弗萊魯普 申請人:曼·B及W柴油機(jī)公司