專利名稱：噴嘴系統(tǒng)和用于操作噴嘴系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種噴射器，且更具體地涉及一種構(gòu)造成適于供替代燃料使用的噴射器的噴嘴系統(tǒng)和一種用于操作噴嘴系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
替代化石燃料的替代燃料一直是感興趣的主題，特別是關(guān)于例如柴油燃料、輕燃料油(LFO)和重燃料油(HFO)的替代。替代燃料包括第一代生物燃料(例如，棕櫚油、菜籽油、基于動(dòng)物脂肪的油)和第二代生物燃料(例如，由非食物品種、即廢生物質(zhì)制成的油)。第二代生物燃料的示例包括從例如木料或農(nóng)業(yè)廢料諸如小麥或玉米的莖干、草、木料、木屑、葡萄和甘蔗的熱解獲得的“熱解油”。一般而言，熱解油主要通過“快速熱解”技術(shù)生產(chǎn)，所述技術(shù)包括生物質(zhì)在流化冒泡沙床反應(yīng)器中的快速熱解，其中固體載熱媒介循環(huán)并因此良好地控制固體的停留時(shí)間以及獲得聞加熱速率(聞達(dá)1000° C/秒)。諸如熱解油的替代燃料的化學(xué)組分和物理性質(zhì)會(huì)與柴油材料、LFO和HFO明顯不同，特別是關(guān)于水和氧的高含量、在從例如2至3的范圍內(nèi)的酸性pH值、以及相當(dāng)?shù)偷臒嶂?。此外，替代燃料?huì)具有不良潤(rùn)滑特性并通常包括例如l-5ym的范圍內(nèi)的小尺寸粒子。此外，使用溫度對(duì)替代燃料而言通常比對(duì)于例如HFO而言低。熱解油的使用溫度通常為60° C，以便一方面提供與HFO相似的粘度且另一方面避免變成糊狀。由于替代燃料的物理性質(zhì)和化學(xué)組分會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的損傷，當(dāng)在例如大型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中使用替代燃料代替柴油燃料或輕燃料油時(shí)必須謹(jǐn)慎。特別地，酸性PH值會(huì)導(dǎo)致腐蝕，當(dāng)燃料流經(jīng)噴射系統(tǒng)時(shí)，小粒子的磨耗作用進(jìn)一步增加了所述腐蝕，例如在噴嘴的噴油孔中就是這種情況?？傊?，替代燃料的使用需要使大型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)適合于替代燃料的特定特征。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中使用替代燃料特別是影響向燃燒室供給替代燃料。供給路徑通常包括噴射泵系統(tǒng)和噴嘴系統(tǒng)。用于向噴嘴系統(tǒng)供給燃料的噴射泵系統(tǒng)基本上是已知的。傳統(tǒng)系統(tǒng)及共軌系統(tǒng)的噴射泵在高壓力下提供燃料并以適當(dāng)正時(shí)啟動(dòng)噴嘴系統(tǒng)的噴射過程。通常，噴嘴系統(tǒng)在噴射泵系統(tǒng)處附裝到噴嘴保持器。例如GB2260374A中公開了用于傳統(tǒng)燃料噴射泵系統(tǒng)的示例，例如W02008/027123A1中公開了用于共軌燃料噴射系統(tǒng)的示例。一般而言，出于例如絕熱目的，可以在噴嘴末端處在噴嘴系統(tǒng)中使用陶瓷材料，參看例如 EP1256715A2, EP0961024B1 和 JP58-143161。如本領(lǐng)域中可已知的用于HFO操作的噴嘴IOA的示例在圖12中示出。噴嘴IOA包括針12A和一件式噴嘴本體MA0噴嘴本體14A經(jīng)由套筒螺母16A安裝在噴嘴保持器18A上。高壓腔室20A在針12A與噴嘴本體14A之間形成在噴嘴IOA的中心。燃料供給通道(未示出)例如向高壓腔室20A提供HF0。在操作期間，針12A移動(dòng)以開啟從高壓腔室20A到盲孔22A且然后經(jīng)噴嘴噴孔24A進(jìn)入燃燒室(未示出)的燃料路徑。冷卻劑供給管道26A為噴嘴本體14A的末端內(nèi)的圓形冷卻劑路徑28A提供冷卻劑。
如本領(lǐng)域中可已知的噴嘴IOB的另一個(gè)示例在圖13中示出。噴嘴IOB包括針12B、針引導(dǎo)部件14B和硬化鋼罩30B。雙螺紋螺母32B提供螺紋以與噴嘴保持器18B及硬化鋼罩30B相互作用。高壓腔室20B定位成接近噴嘴IOB的噴射端并經(jīng)由燃料供給導(dǎo)管34B與燃料供給源(未示出)連接。針引導(dǎo)部件14B與硬化鋼罩30B之間的間隙36B用于使冷卻劑在噴嘴IOB的噴射端內(nèi)循環(huán)。冷卻劑從冷卻劑儲(chǔ)罐(未示出)經(jīng)由冷卻劑供給管道供給。本發(fā)明至少部分地針對(duì)于改善或克服相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)方面且特別是提供一種用于供替代燃料使用的噴嘴系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種噴嘴系統(tǒng)可包括針；針引導(dǎo)部件，其構(gòu)造成在噴嘴系統(tǒng)的燃料噴射狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間引導(dǎo)針；以及噴嘴罩，其構(gòu)造成基本包圍針引導(dǎo)部件，除了針引導(dǎo)部件的在噴嘴系統(tǒng)的噴嘴保持器側(cè)的表面。噴嘴罩可包括盲孔，該盲孔與噴嘴系統(tǒng)的高壓燃料路徑流體連接并經(jīng)由多個(gè)噴嘴噴孔與噴嘴罩的外部流體連接。在安裝狀態(tài)下，噴嘴罩和針引導(dǎo)部件可在第一密封區(qū)和第二密封區(qū)彼此接觸并在罩與針引導(dǎo)部件之間形成間隙且該間隙可從第一密封區(qū)延伸到第二密封區(qū)，并且該噴嘴系統(tǒng)還可包括在噴嘴保持器側(cè)將所述間隙與噴嘴系統(tǒng)的外側(cè)相互連接的壓力釋放路徑。在另一方面，公開了一種用于操作安裝在噴嘴保持器上的噴嘴系統(tǒng)的方法，其中噴嘴系統(tǒng)可包括針；針引導(dǎo)部件，其構(gòu)造成在噴嘴系統(tǒng)的燃料噴射狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間引導(dǎo)針；噴嘴罩，其構(gòu)造成基本包圍針引導(dǎo)部件，除了針引導(dǎo)部件的在噴嘴系統(tǒng)的噴嘴保持器側(cè)的表面，該噴嘴罩包括盲孔，該盲孔與噴嘴系統(tǒng)的高壓燃料路徑流體連接并經(jīng)由多個(gè)噴嘴噴孔與噴嘴罩的外側(cè)流體連接，其中在安裝狀態(tài)下，噴嘴罩和針引導(dǎo)部件在第一密封區(qū)和第二密封區(qū)彼此接觸，并且間隙形成在罩與針引導(dǎo)部件之間并從第一密封區(qū)延伸到第二密封區(qū)；以及壓力釋放路徑，其將所述間隙與噴嘴保持器內(nèi)的回流燃料路徑相互連接。該方法可包括以下步驟通過在噴嘴系統(tǒng)的燃料噴射狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間操作針而向盲孔供給將要經(jīng)噴嘴噴孔噴射的加壓燃料；以及沿壓力釋放路徑將從盲孔經(jīng)第一密封區(qū)泄漏到間隙中的燃料引導(dǎo)到噴嘴保持器，由此避免或至少減少或延遲間隙內(nèi)的任何壓力積聚。本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在附圖和以下說明中陳述。本發(fā)明的其他方面、特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將從以下說明和附圖并從權(quán)利要求變得顯而易見。


圖1示出了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意性框圖；圖2示出了噴嘴系統(tǒng)的剖視圖；圖3示出了圖2的噴嘴系統(tǒng)的針引導(dǎo)部件的頂視圖；圖4示出了圖3的針引導(dǎo)部件的剖視圖；圖5示出了圖3的針引導(dǎo)部件的側(cè)視圖；圖6示出了圖2的噴嘴系統(tǒng)的罩的側(cè)視圖；圖7示出了圖6的罩的剖視圖；圖8示出了具有壓力釋放路徑的另一個(gè)噴嘴系統(tǒng)的剖視圖；圖9示出了具有壓力釋放路徑的另一個(gè)噴嘴系統(tǒng)的剖視圖10示出了冷卻后的噴嘴系統(tǒng)的剖視圖；圖11示出了另一個(gè)噴嘴系統(tǒng)的剖視圖；圖12示出了冷卻后的現(xiàn)有技術(shù)噴嘴系統(tǒng)的剖視圖；圖13示出了另一個(gè)冷卻后的現(xiàn)有技術(shù)噴嘴系統(tǒng)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下是對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述。文中所述和附圖所示的示例性實(shí)施例旨在教導(dǎo)本發(fā)明的原理，從而使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠在許多不同的環(huán)境中并針對(duì)許多不同應(yīng)用實(shí)施并使用本發(fā)明。因此，示例性實(shí)施例并非旨在成為且不應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)專利保護(hù)范圍的限制性說明。相反，專利保護(hù)范圍應(yīng)該通過所附權(quán)利要求來限定。本發(fā)明可部分基于以下發(fā)現(xiàn)替代燃料的腐蝕和磨耗作用可特別是影響接受快速流動(dòng)的燃料的表面，例如，噴嘴系統(tǒng)的噴嘴噴孔且具體而言從盲孔壁到噴嘴噴孔壁的過渡區(qū)域。特別是在傳統(tǒng)內(nèi)燃系統(tǒng)中，由于腐蝕和磨損而引起的流動(dòng)參數(shù)的任何修改可影響燃燒過程，這是因?yàn)閲娚浔孟到y(tǒng)的操作參數(shù)通常僅在制造工藝結(jié)束時(shí)設(shè)定一次。公開了一種構(gòu)造成用于噴嘴系統(tǒng)中的陶瓷噴嘴罩，其可在噴射器側(cè)提供噴嘴噴孔并在噴嘴保持器側(cè)提供安裝套環(huán)。陶瓷罩中的噴油孔在供例如諸如熱解油的替代燃料使用時(shí)可提供抵抗物理磨耗和化學(xué)腐蝕所需的抵抗力。此外，陶瓷噴嘴罩的特定構(gòu)造和其安裝的方式可允許為噴嘴系統(tǒng)使用傳統(tǒng)噴嘴保持器，由此簡(jiǎn)化例如噴嘴泵系統(tǒng)適合于供替代燃料使用。此外，使用陶瓷噴嘴罩可允許在需要的情況下更換陶瓷噴嘴罩而不更換噴嘴系統(tǒng)的其他部件。此外，公開了一種噴嘴系統(tǒng)，其采用具有布置成靠近噴嘴系統(tǒng)的噴嘴保持器側(cè)的高壓腔室的兩件式噴射器本體的構(gòu)造。高壓腔室可經(jīng)由相對(duì)于縱向軸線具有約20°或更大的角度的高壓孔連接。該噴嘴系統(tǒng)還可包括通過構(gòu)造成使針相對(duì)于閥座適當(dāng)?shù)丶械膬蓚€(gè)針引導(dǎo)區(qū)引導(dǎo)的針。此外，公開了一種噴嘴系統(tǒng)，其在罩與針引導(dǎo)部件之間部分地提供壓力釋放路徑。該壓力釋放路徑可避免噴嘴罩在噴嘴罩與針引導(dǎo)部件之間的密封在使用該噴嘴系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間不能完全實(shí)現(xiàn)或部分地減少的情況下制動(dòng)。所公開的具有壓力釋放路徑的噴嘴系統(tǒng)和本文公開的具有陶瓷噴嘴罩的噴嘴系統(tǒng)可與高壓腔室的任何類型的布置結(jié)構(gòu)聯(lián)用，包括例如接近噴嘴保持器側(cè)、接近噴射側(cè)或噴嘴系統(tǒng)的中央?yún)^(qū)域中的布置結(jié)構(gòu)。圖1示出了具有噴嘴系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的非限制性示例。該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可包括具有用于傳統(tǒng)泵-管路-噴嘴噴射的凸輪噴射泵的發(fā)動(dòng)機(jī)或具有共軌噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述共軌噴嘴可更靈活地操作，例如以調(diào)節(jié)噴射壓力、軌道壓力、噴射正時(shí)、噴射的數(shù)量和類型(例如，前噴射和后噴射)。該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可包括用于諸如熱解油的替代燃料的儲(chǔ)罐I和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)5。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)5可構(gòu)造成例如使用熱解油與諸如礦物油、合成油、天然油和/或潤(rùn)滑劑的添加劑的混合物運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可任選地包括用于所述添加劑的儲(chǔ)罐2、3中的一個(gè)或多個(gè)。該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還可包括均質(zhì)器4。均質(zhì)器4的入口 4A可經(jīng)由對(duì)應(yīng)的管路1A、2A和3A分別與儲(chǔ)罐1、2和3連接。
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)5可包括經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)管路4C與均質(zhì)器4的出口 4B連接的至少一個(gè)燃料噴射泵5A、至少一個(gè)噴嘴系統(tǒng)5B和至少一個(gè)燃燒室5C。噴嘴系統(tǒng)5B可由燃料噴射泵5A供給加壓替代燃料并可構(gòu)造成將例如熱解油、礦物油、合成油、天然油、和/或潤(rùn)滑劑的混合物噴射到燃燒室5C中。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)5的燃料噴射泵5A、噴嘴系統(tǒng)5B、和燃燒室5C的數(shù)量并未特別限制。例如，固定或移動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)可包括具有一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的燃料噴射泵和相應(yīng)的噴嘴系統(tǒng)的直列構(gòu)造4、6、7、8或9個(gè)燃燒室，而內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的V形構(gòu)造可包括例如具有一個(gè)或多個(gè)燃料噴射泵和相應(yīng)的噴嘴系統(tǒng)的12或16個(gè)燃燒室。圖2示出了適合于將諸如熱解油的替代燃料噴射到燃燒室中的噴嘴系統(tǒng)10的一個(gè)示例性實(shí)施例的剖視圖。噴嘴系統(tǒng)10可包括針12、針引導(dǎo)部件14 (在圖3至5中分開示出)、和陶瓷罩30 (在圖6和7中分開示出)。針引導(dǎo)部件14和陶瓷罩30可形成兩件式噴射器本體。陶瓷罩30可在噴嘴系統(tǒng)10的噴嘴保持器側(cè)和針引導(dǎo)部件14的相關(guān)端面包圍除針引導(dǎo)部件14的套環(huán)40外的針引導(dǎo)部件14。在噴嘴系統(tǒng)10的噴射側(cè)，陶瓷罩30可提供部分地圍繞/封閉盲孔部分22的盲孔并在該盲孔的壁中包括噴嘴噴孔24。盲孔的壁可關(guān)于噴嘴系統(tǒng)10的縱向軸線23旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，例如，該壁可以是鈴形、半球形或封閉的圓筒。或者，該壁可以不是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，例如在一側(cè)開口的立方體形式。針12可定位在針引導(dǎo)部件14的孔19中(參看圖3和4)。針12還可沿孔19移動(dòng)，即，針12可由針引導(dǎo)部件14在噴嘴系統(tǒng)10的燃料噴射(開啟)狀態(tài)和密封(封閉)狀態(tài)之間引導(dǎo)。密封狀態(tài)在圖2中示出。支架16可例如經(jīng)由螺紋連接(未示出)與噴嘴保持器18相互作用。支架16可構(gòu)造成將陶瓷罩30拉向噴嘴保持器18。例如，支架16是單面螺母，諸如圖12所示的傳統(tǒng)噴嘴IOA的套筒螺母16A。在圖2的實(shí)施例中，支架16可作用在陶瓷罩30的套環(huán)38的支架接觸面27上。如果支架16移向噴嘴保持器18，則陶瓷罩30可首先在位于噴嘴系統(tǒng)10的噴射側(cè)的第一密封區(qū)29且然后在位于噴嘴系統(tǒng)10的噴嘴保持器側(cè)的第二密封區(qū)31與針引導(dǎo)部件14接觸。針引導(dǎo)部件14的套環(huán)40可在陶瓷罩30的套環(huán)38與噴嘴保持器18之間延伸。經(jīng)由套環(huán)38朝噴嘴保持器18在套環(huán)40上施力可允許通過與針引導(dǎo)部件14和噴嘴保持器18的相對(duì)表面緊密接觸來形成密封。如在圖3的針引導(dǎo)部件14的頂視圖中所示，針引導(dǎo)部件14中可設(shè)置有兩個(gè)盲孔49以保持確保針引導(dǎo)部件14與針保持器18之間的適當(dāng)相對(duì)位置的螺栓。針保持器18可構(gòu)造成與適合于將燃料噴射到燃燒室中的噴嘴系統(tǒng)10相互作用。具體而言，噴嘴保持器18或泵控制系統(tǒng)(未示出)可包括構(gòu)造成打開和/或關(guān)閉形成在噴嘴系統(tǒng)10的噴射側(cè)的閥的元件。該閥例如可包括針引導(dǎo)部件14的閥座44和針12的末端部分。為了操作該閥，噴嘴保持器18可經(jīng)由支柱42在針12上提供力，該力抵消所供給的加壓燃料在針12上產(chǎn)生的力。在傳統(tǒng)泵-管路-噴嘴噴射系統(tǒng)中，例如，彈簧(未示出)可提供經(jīng)由支柱42作用在針12上的力，以通過將針12迫壓到閥座44上來關(guān)閉閥，由此密封閥座44的開口。相比之下，在共軌噴射泵系統(tǒng)中，該力由加壓液壓系統(tǒng)(未示出)施加。
孔19可成形為在針12與針引導(dǎo)部件14之間形成高壓燃料腔室20。高壓腔室20可定位成接近噴嘴系統(tǒng)10的噴嘴保持器，例如在噴嘴系統(tǒng)10的前三分之一內(nèi)。高壓腔室20可經(jīng)由例如一個(gè)、兩個(gè)或更多高壓供給孔46 (例如，在圖3的針引導(dǎo)部件14的頂視圖中示出了兩個(gè)高壓供給孔)與噴嘴保持器18的對(duì)應(yīng)的高壓供給管道48連接。高壓供給管道48可與加壓流體、例如通常由噴射泵系統(tǒng)提供的替代燃料和/或添加劑的來源連接。針引導(dǎo)部件14可定制尺寸成使得其在高壓燃料被供給到高壓供給孔46、高壓腔室20和孔19中時(shí)不會(huì)變形。連同提供與圖12的噴嘴IOA相似或相同的外部幾何形狀的要求一起，該兩件式噴射器本體的構(gòu)造可引起高壓供給孔46相對(duì)于噴嘴系統(tǒng)10的縱向軸線23以陡峭角度延伸。例如，高壓供給孔46可相對(duì)于縱向軸線23以大于20°、例如25°、30°、35°或40°的角度延伸。兩件式噴射器本體還可引起高壓腔室20的位置接近噴嘴系統(tǒng)10的噴嘴保持器偵U。例如，高壓腔室20可緊挨著噴嘴保持器18在一半處定位在噴嘴保持器內(nèi)，例如，針引導(dǎo)部件14的長(zhǎng)度的約三分之一或四分之一處。圖4的針引導(dǎo)部件14的剖視圖示出了在針引導(dǎo)部件14的長(zhǎng)度的約20%處的高壓腔室20的位置。在圖4中，針引導(dǎo)部件14沿圖3所示、也就是通過高壓供給孔46和排液區(qū)域70中的一者的線IV-1V被剖切。如以下介紹的，排液區(qū)域70可連同陶瓷罩30與針引導(dǎo)部件14之間的間隙以及泄漏通路72和74 (在圖5中示出)一起構(gòu)成壓力釋放路徑76 (在圖2中示出)。上述對(duì)噴嘴系統(tǒng)10的外部幾何形狀的要求還可在噴嘴系統(tǒng)10的噴嘴保持器側(cè)引起短的第一針引導(dǎo)部分80。在噴嘴系統(tǒng)10的噴嘴保持器側(cè)，針12且特別是針套環(huán)50可在噴嘴保持器18的方向上提供用于高壓腔室20中的加壓燃料的密封。由于第一針引導(dǎo)部分80和因此套環(huán)50的長(zhǎng)度在兩件式噴射器本體的構(gòu)造中可能受到制約，因此經(jīng)密封件朝噴嘴保持器18的泄漏與較長(zhǎng)的針引導(dǎo)部分相比可能略微增加。特別是對(duì)于諸如熱解油的替代燃料，增加的泄漏可能具有可確保燃料的穩(wěn)定泄漏流并由此可避免燃料在外排水管路(未示出)中的固化的優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)并例如已冷卻的情況而言。位于針12的噴射側(cè)的第二針引導(dǎo)部分82可設(shè)置成輔助將針12集中在閥座44上。這種情況下，針12可在第一針引導(dǎo)部分80和第二針引導(dǎo)部分82處并另外在針座44處在密封閥狀態(tài)下與針引導(dǎo)部件14接觸。孔19和針12還可構(gòu)造成提供從高壓腔室20到閥座44的高壓燃料路徑。該高壓燃料路徑因此可通過第二針引導(dǎo)部分82，其例如可由兩個(gè)、三個(gè)或更多例如與孔19的壁接觸并在其間具有燃料通槽84的平面或脊部形成。在噴射側(cè)，針引導(dǎo)部件14的閥座44的開口可由針12的末端密封，由此控制替代燃料的噴射。在閥座44的開口的外側(cè)、也就是外側(cè)孔19上，盲孔部分22可由陶瓷罩30封閉(盲孔的開口除外)。陶瓷罩30在圖6和7中詳細(xì)示出。圖6示出了具有套環(huán)38的陶瓷罩30的側(cè)視圖，而圖7示出了沿圖6所示的線VI1-VII的剖視圖。
盲孔部分22可經(jīng)由噴油孔24與陶瓷罩30的外側(cè)、也就是在安裝狀態(tài)下與燃燒室(氣缸蓋)的內(nèi)側(cè)流體連接。在圖2中，氣缸蓋的壁由虛線56和58表示。在噴嘴系統(tǒng)10中，高壓密封件可在第一密封區(qū)29中形成在針引導(dǎo)部件14與陶瓷罩30之間。因此，在噴嘴系統(tǒng)10的燃料噴射狀態(tài)下，加壓燃料可僅經(jīng)噴油孔24離開盲孔部分22并且燃料可經(jīng)噴油孔24高速噴射。因此，替代燃料的高腐蝕和磨耗特征可由快速流動(dòng)的替代燃料和其所攜帶的小尺寸粒子的高機(jī)械磨耗補(bǔ)充。由諸如氧化鋯或氧化鋁的工程陶瓷制成的陶瓷罩30可構(gòu)造成抵抗化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨耗侵蝕。此外，如果噴油孔24由于磨損變得使得噴嘴系統(tǒng)10的操作不再滿足其要求，則兩件式噴射器本體的構(gòu)造可允許僅更換陶瓷罩30同時(shí)保持針12和針引導(dǎo)部件14不變。在安裝狀態(tài)下，可穿過氣缸蓋的壁到達(dá)噴嘴系統(tǒng)10。陶瓷罩30的氣缸蓋接觸面60可與氣缸蓋的壁或插入氣缸蓋的壁的孔中的套管(例如，不銹鋼套筒)接觸。因此，僅陶瓷罩30的包括噴油孔24的端面62可暴露于燃燒室的內(nèi)部并可直接承受由燃燒室中的燃燒過程產(chǎn)生的熱量和壓力。因此，除上述抵抗磨耗和腐蝕性磨損的抵抗力外，為陶瓷罩30使用工程陶瓷可提供噴嘴系統(tǒng)10與燃燒室中產(chǎn)生的熱量的隔熱。在一些構(gòu)造中，陶瓷罩的使用可避免適合于冷卻噴嘴系統(tǒng)10的冷卻系統(tǒng)的必要性。這對(duì)于與以150° C供給的HFO相比以約60° C的較低溫度供給的替代燃料而言尤其如此。再參照?qǐng)D6和7，陶瓷罩30可以是具有例如約0. 7mm至0. 8mm的直徑的噴油孔24的單獨(dú)部件。噴油孔24的特定形狀對(duì)于噴射過程而言是必要的。這對(duì)于需要針對(duì)特定噴油孔構(gòu)造對(duì)泵參數(shù)進(jìn)行初始調(diào)節(jié)的傳統(tǒng)泵-管路-噴嘴噴射系統(tǒng)而言尤其如此。在操作期間，由于泵參數(shù)的調(diào)節(jié)通常不可能進(jìn)行，由于磨耗和腐蝕性磨損而引起的噴油孔24的形狀的變化可直接影響燃燒室中的燃料分布并且影響諸如效率和煙灰形成的燃燒過程。盡管其在噴射過程中有較大靈活性，共軌噴射系統(tǒng)也可能對(duì)由于噴油孔24的形狀的磨耗和腐蝕性磨損引起的幾何形狀變化敏感。與陶瓷涂層相反，陶瓷罩30可作為單獨(dú)的部件安裝并且可基本封閉除一個(gè)面(用于與噴嘴保持器接觸)和套環(huán)40外的整個(gè)針引導(dǎo)部件14。一般而言，陶瓷罩30不與針引導(dǎo)部件14接觸，除了在安裝狀態(tài)下在第一密封區(qū)29和第二密封區(qū)31可能存在接觸。在可分別包括泄漏通路72和74的第一引導(dǎo)套環(huán)71和第二引導(dǎo)套環(huán)73處可存在一定松動(dòng)接觸。陶瓷罩30的表面例如可被研磨以避免任何力從這些套環(huán)71和73處的針引導(dǎo)部件14傳輸。為了在第一密封區(qū)29提供高壓密封并且還確保針引導(dǎo)部件14密封安裝于噴嘴保持器18，陶瓷罩30可在拉應(yīng)力下安裝在第一密封區(qū)29與第二密封區(qū)31之間。為了在未安裝狀態(tài)下提供拉力，陶瓷罩30的第一部件接觸面90和第二部件接觸面92 (其適合于與針引導(dǎo)部件14接觸)之間的長(zhǎng)度比針引導(dǎo)部件14的第一罩接觸面94和第二罩接觸面96(其適合于與陶瓷罩30接觸)之間的長(zhǎng)度短一預(yù)定量。該預(yù)定量可選擇成使得當(dāng)陶瓷罩30被拉向噴嘴保持器18并與針引導(dǎo)部件14的第二罩接觸面96接觸時(shí)，陶瓷罩30內(nèi)的拉力可優(yōu)選仍在彈性行為的范圍內(nèi)但可在罩30與針引導(dǎo)部件14以及針引導(dǎo)部件14與噴嘴保持器18之間提供充分的密封。但是，雖然噴嘴保持器18與針引導(dǎo)元件14之間的過渡處可承受由支架16施加的較大的力，但陶瓷罩30可能僅可承受預(yù)定的拉應(yīng)力。該預(yù)定拉應(yīng)力可低于臨界拉應(yīng)力，由此確保噴嘴系統(tǒng)10的安全操作。例如，長(zhǎng)度差可為0. 05mm或更小或0. 03mm或更小，取決于陶瓷材料的類型和/或陶瓷罩30的壁厚。為了提供這種特定長(zhǎng)度差，除高精度制造外，可從一組預(yù)制的罩和針引導(dǎo)部件選擇特定的一對(duì)罩和針引導(dǎo)部件，由此允許制造期間的較低精度。歸納圖2、6和7所示的罩30的示例性構(gòu)造，罩30可在罩30的噴嘴保持器側(cè)包括套環(huán)38，該套環(huán)38可在相對(duì)側(cè)具有第二部件接觸面92和支架接觸面27。面92和27可主要相對(duì)于縱向軸線23沿徑向延伸。或者，一個(gè)或兩個(gè)面92和27可構(gòu)造成相對(duì)于縱向以預(yù)定角度稍微傾斜。此外，罩30可在罩30的噴射側(cè)包括罩30的內(nèi)表面上的第一部件接觸面90并且第一部件接觸面90可具有開口并基本相對(duì)于縱向軸線23垂直地、也就是沿徑向延伸。此外，罩30可在罩30的噴射側(cè)形成內(nèi)腔室的盲孔部分22。盲孔部分22可例如經(jīng)由第一部件接觸面90中的開口與罩30的內(nèi)部流體連接并經(jīng)由多個(gè)噴嘴噴孔24與罩30的外部流體連接。作為由噴嘴罩30形成的內(nèi)腔室的一部分的盲孔部分22可與內(nèi)腔室的剩余部分(容積)流體連接。盲孔部分22與剩余部分之間的流體連接可沿縱向軸線23通過例如第一密封區(qū)29的中心。此外，罩30可包括罩30的徑向范圍改變的區(qū)域。其中，內(nèi)側(cè)的傾斜面98可相對(duì)于縱向軸線23以小于50°、例如40°、35°、30°、25°、20°或15°的角度延伸，以提供該區(qū)域內(nèi)的幾何形狀的平滑變化。在該中央?yún)^(qū)域內(nèi)，罩30還可在罩30的外表面上包括主要相對(duì)于縱向軸線23垂直地延伸(或與其具有預(yù)定傾角)的氣缸蓋接觸面60。傾斜面98可在安裝狀態(tài)下提供特定應(yīng)力分布，也就是在安裝于氣缸蓋之前并且一旦氣缸蓋接觸面60與例如氣缸蓋接觸時(shí)。在圖2的實(shí)施例中，罩30可以是圓柱形的，并且第一部件接觸面90、支架接觸面27、第二部件接觸面92和氣缸蓋接觸面60中的至少一者可以是環(huán)形的。為了進(jìn)一步使陶瓷罩30抵抗拉應(yīng)力，可在直徑變化處提供平滑過渡。例如，在陶瓷噴嘴接近氣缸蓋接觸面60的中央部分中的直徑變化處，傾斜面98可在陶瓷罩30內(nèi)提供平穩(wěn)的傳力并由此使應(yīng)力曲線變平滑。在噴嘴系統(tǒng)10中，第一部件接觸面90可構(gòu)造成當(dāng)沿罩30的噴嘴保持器側(cè)的方向在支架接觸面27上施力時(shí)與針引導(dǎo)部件14的第一罩接觸面94形成高壓密封。在噴嘴系統(tǒng)10的未安裝狀態(tài)下，罩30的第一部件接觸面90和第二部件面92之間的距離可小于針引導(dǎo)部件14的對(duì)應(yīng)面94、96之間的距離，由此在噴嘴系統(tǒng)10的安裝狀態(tài)下在罩30內(nèi)提供拉應(yīng)力。如上所述，排液區(qū)域70可連同泄漏通路72和74 (在圖5中示出)一起提供壓力釋放路徑76 (在圖2中示出)。在例如泵-管路-噴嘴噴射的操作期間，噴嘴系統(tǒng)10內(nèi)可出現(xiàn)在例如約1500巴至1700巴的范圍內(nèi)的最大壓力。如果在操作期間可在第一密封區(qū)29中維持適當(dāng)?shù)母邏好芊?，則僅僅形成陶瓷罩30的盲孔部分22的盲孔的小內(nèi)表面承受這些壓力。
但是，在通過第一密封區(qū)29的高壓燃料的泄漏的情況下，加壓燃料的這些壓力可作用在陶瓷罩30的大內(nèi)表面上。例如，沿縱向軸線23承受最大壓力的有關(guān)表面可主要對(duì)應(yīng)于陶瓷罩30的直徑(不帶套環(huán)38)。如果不采取對(duì)策，則得到的較大的力就可能損毀陶瓷罩30。因此，噴嘴系統(tǒng)10可提供壓力釋放路徑76，以沿未加壓路徑釋放任何泄漏的燃料。具體而言，任何通過第一密封區(qū)29的燃料泄漏都可沿噴嘴保持器18的方向通過針引導(dǎo)元件14與陶瓷罩30之間的間隙。在套環(huán)38的區(qū)域內(nèi)，排液區(qū)域70可將燃料引向針12的套環(huán)50，此處壓力釋放路徑76可與通過第一針引導(dǎo)部分80的泄漏路徑結(jié)合。因此，壓力釋放路徑76可允許燃料的受控去除。在圖8中，示出了壓力釋放路徑176位于可替代地或另外采用壓力釋放路徑76的噴嘴系統(tǒng)110中。具體而言，壓力釋放路徑176可關(guān)于排液區(qū)域70與壓力釋放路徑76相區(qū)分。代替將排液區(qū)域70引向針引導(dǎo)部分80內(nèi)的針套環(huán)50，壓力釋放路徑176可包括針引導(dǎo)部件114內(nèi)的軸向壓力釋放孔176A以及針引導(dǎo)部件114與噴嘴保持器18的接觸區(qū)177中的徑向壓力釋放通槽176B，其可朝針12徑向向內(nèi)延伸。在圖8中，軸向壓力釋放孔176A可大致在對(duì)應(yīng)于罩30在噴嘴保持器側(cè)的內(nèi)徑的徑向距離處沿平行于縱向軸線23的軸向延伸穿過套環(huán)140。徑向壓力釋放通槽176B可例如形成為針引導(dǎo)部件114與針保持器18接觸的面上的凹槽。在圖9中，示出了用于可替代地或另外采用一個(gè)或兩個(gè)壓力釋放路徑76和176的噴嘴系統(tǒng)210的壓力釋放路徑276。具體而言，壓力釋放路徑276可關(guān)于排液區(qū)域70和壓力釋放孔176A與那些路徑相區(qū)分。代替設(shè)置排液區(qū)域70或孔176A，壓力釋放路徑276可包括表面壓力釋放通槽276A，其可沿針引導(dǎo)部件214的套環(huán)240的表面在圖9的剖視圖的平面內(nèi)延伸。本文公開的壓力釋放路徑的概念也可采用利用非陶瓷噴嘴罩的兩件式噴射器本體。盡管上述陶瓷噴嘴罩概念可將噴嘴系統(tǒng)與燃燒室的高溫充分隔離，但兩件式噴射器本體的構(gòu)造也可允許另外采用冷卻系統(tǒng)來提供冷卻并防止對(duì)噴嘴系統(tǒng)的任何損壞。這種冷卻可防止例如損壞閥座44或減弱圖2中的針引導(dǎo)部件14和罩30之間的第一密封區(qū)29中的高壓密封。此外，冷卻系統(tǒng)可緊挨著閥座44吸收經(jīng)第一密封區(qū)29的泄漏，并因此可另外包括高壓釋放路徑的功能，以避免陶瓷罩30由于過壓而毀壞。這種情況下，可以不需要如上文結(jié)合圖2、8和9所述的壓力釋放路徑。在圖10中，噴嘴系統(tǒng)310的剖視圖示出了具有示例性冷卻劑系統(tǒng)的噴嘴系統(tǒng)310的示例。該冷卻劑系統(tǒng)可基于使冷卻劑沿供給路徑、冷卻劑環(huán)流環(huán)、例如間隙336、和與供給路徑相似的返回路徑(在圖10的剖視圖中未示出)循環(huán)。供給通路可包括例如噴嘴保持器318內(nèi)的冷卻劑供給332、針引導(dǎo)部件314內(nèi)的冷卻劑孔334、和冷卻劑供給通槽335，例如針引導(dǎo)部件314的表面上的凹槽。冷卻劑環(huán)流環(huán)可在噴嘴系統(tǒng)310的噴射側(cè)在陶瓷罩330與針引導(dǎo)部件314之間延伸。在圖11中，示出了噴嘴系統(tǒng)410的又一個(gè)實(shí)施例。為了增強(qiáng)針412在針引導(dǎo)部件414內(nèi)的引導(dǎo)，陶瓷罩430的總長(zhǎng)度可縮短并使針引導(dǎo)部件414的套環(huán)440分別更長(zhǎng)。因此，當(dāng)噴嘴系統(tǒng)410與傳統(tǒng)噴嘴保持器18聯(lián)用時(shí)，可能需要修改的支架416 (與支架16相比)。由于套環(huán)440的增加的縱向范圍(與套環(huán)40相比)，針引導(dǎo)部分480可也具有較長(zhǎng)的縱向范圍并由此提高其引導(dǎo)針412的能力。因此，可能需要或不需要第二針引導(dǎo)部分482。而且，高壓腔室420的位置可更接近噴嘴系統(tǒng)410的中間并且可減小高壓供給孔446與縱向軸線23之間的角度。壓力釋放路徑476在圖11中示例性地示出，但也可與圖8和9中所示的壓力釋放路徑相似地構(gòu)成。因此，壓力釋放路徑的概念并不局限于例如圖2所示的構(gòu)造，其中陶瓷罩30主要包圍針引導(dǎo)部件14，而且也可適用于提供陶瓷罩與針引導(dǎo)部件之間的間隙的兩件式噴射器本體的其它構(gòu)造。噴嘴系統(tǒng)的更多實(shí)施例可具有針引導(dǎo)部件的套環(huán)，該套環(huán)制成更長(zhǎng)并由此允許位置較低的高壓腔室。由于位置較低的高壓腔室，較長(zhǎng)的針引導(dǎo)部分可具有增強(qiáng)的引導(dǎo)針的能力。因此，可以不設(shè)置第二針引導(dǎo)部分。用于噴嘴系統(tǒng)的針可具有針延伸部以減小罩的盲孔部分的剩余容積。歐洲專利申請(qǐng)EP11154313. 8中公開了針的示例。在一些實(shí)施例中，第一罩接觸面的構(gòu)造一般可允許增加罩與針引導(dǎo)部件之間的密封。以下介紹的這種構(gòu)造可適用于任何罩構(gòu)造且特別是本文公開的構(gòu)造。具體而言，第一罩接觸面可包括例如減小在安裝狀態(tài)下與罩接觸的表面積的一對(duì)凹槽，由此提高密封壓力。例如，凹槽可構(gòu)造成呈圓形并相對(duì)于彼此同心?？稍O(shè)置一個(gè)、兩個(gè)或更多凹槽。作為示例，溝槽可具有0. 4mm的寬度和0. 2mm的深度。在一些實(shí)施例中，接觸面積可減小到例如60%。對(duì)于本文公開的各種噴嘴系統(tǒng)，用于供替代燃料使用的材料可具有增加的耐腐蝕性。對(duì)于針引導(dǎo)部件和針，材料可關(guān)于慢速流動(dòng)的燃料(與噴油孔相比機(jī)械磨耗減少)并關(guān)于例如替代燃料的酸性(也就是低PH值)的化學(xué)暴露有充分的抵抗性。用于針引導(dǎo)部件和針的示例性材料包括回火工具鋼和特別是奧氏體鋼，例如鈷-鉻鋼。此外，全部或所選擇的針或針引導(dǎo)部件的表面的部分可涂覆有類金剛石碳(DLC)0用于罩的示例性材料包括耐受例如酸性替代燃料的腐蝕和磨耗的工程陶瓷，諸如氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷或其他陶瓷材料(或這些材料中的兩種或更多的結(jié)合)。氧化物陶瓷的示例包括氧化招、氧化鎂、鈦酸招、二氧化鈦和二氧化錯(cuò)(包括例如部分穩(wěn)定(PSZ )、全穩(wěn)定(FSZ )、和四方氧化鋯多晶體(TSZ ))。非氧化物陶瓷的示例包括碳化物和氮化物。示例性碳化物包括碳化硅(SiC)(例如，再結(jié)晶SiC、氮化物結(jié)合SiC、無壓燒結(jié)SiC、硅滲透SiC、熱壓SiC、熱等靜壓SiC、液相燒結(jié)SiC)、碳化硼、和碳化鎢。示例性氮化物包括氮化硅(SN)(例如，燒結(jié)SN、反應(yīng)結(jié)合SN、熱壓SN)、硅含氧氮化物、氮化鋁、氮化硼、和氮化鈦。在一些實(shí)施例中，罩也可由上文用于針和/或針引導(dǎo)部件所述的材料制成。在一些實(shí)施例中，在用于所公開的實(shí)施例的圖中被示為沿徑向延伸的各個(gè)面中的一個(gè)或多個(gè)，具體而言面27和92，可包括相對(duì)于徑向以例如5°、10°、15°、20°、25°、30°的角度延伸的部分(其例如垂直于圖2所示的縱向23)。用于本文公開的噴嘴系統(tǒng)的示例性尺寸可包括約IOOmm的罩和針引導(dǎo)元件的長(zhǎng)度、約40mm的罩的外徑、約5mm的陶瓷罩的壁厚。上文對(duì)處于未安裝狀態(tài)下的罩和針引導(dǎo)部件的長(zhǎng)度差例如為罩長(zhǎng)度的1/10. 000，也就是陶瓷罩以數(shù)十微米拉伸。盡管附圖示出了未包圍針引導(dǎo)元件的套環(huán)的罩構(gòu)造，但陶瓷罩一般可成形為至少部分地在套環(huán)、例如圖4中的套環(huán)40上延伸，具體而言超出第二罩接觸面96延伸到套環(huán)40的徑向外側(cè)面上。例如，罩可僅不覆蓋針引導(dǎo)元件定向到噴嘴保持器的面。一般而言，可能有利的是為罩提供在針引導(dǎo)部件接觸面之間盡可能大的距離，以增加罩上可分布拉應(yīng)力的有效長(zhǎng)度。一般而言，針引導(dǎo)部件的相應(yīng)接觸面與陶瓷罩之間的相對(duì)距離差可提供罩的預(yù)定預(yù)拉伸和因此預(yù)定的密封力。根據(jù)例如材料的類型例如陶瓷和罩的厚度，該相對(duì)差可為了最佳密封而不同。本文公開的長(zhǎng)度的相對(duì)差也可考慮到例如噴嘴系統(tǒng)10安裝于氣缸蓋可經(jīng)由氣缸蓋接觸面60在例如陶瓷罩30上產(chǎn)生另外的應(yīng)力，這也可能影響陶瓷罩30內(nèi)的應(yīng)力曲線。盡管附圖主要示出了噴嘴系統(tǒng)以及因此針引導(dǎo)元件和罩的外部形狀的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱構(gòu)造，但一般而言也可設(shè)置諸如正方形或橢圓形狀的其他形狀。工業(yè)話用件所公開的噴嘴系統(tǒng)可允許維持諸如圖10所示的傳統(tǒng)噴嘴系統(tǒng)IOA的傳統(tǒng)噴嘴系統(tǒng)的外部形狀。因此，所公開的噴嘴系統(tǒng)可由此簡(jiǎn)化適合于供諸如熱解油的替代燃料使用的噴射系統(tǒng)的修改。此外，所公開的噴嘴系統(tǒng)可滿足已知噴嘴系統(tǒng)的邊界條件，由此簡(jiǎn)化使用本文公開的噴嘴系統(tǒng)替換傳統(tǒng)噴嘴系統(tǒng)。本文中，術(shù)語“大型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)”可指的是可被用作諸如用于生產(chǎn)熱和/或電力的動(dòng)力設(shè)備的固定動(dòng)力提供系統(tǒng)以及諸如巡洋艦班輪、貨船、集裝箱船和油輪的船舶/船只中的主發(fā)動(dòng)機(jī)或輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，如文中所用的術(shù)語“內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)”并未具體受限并且包括任何發(fā)動(dòng)機(jī)，其中使用氧化劑發(fā)生燃料的燃燒以產(chǎn)生高溫和高壓氣體，所述高溫和高壓氣體被直接施加至發(fā)動(dòng)機(jī)的可動(dòng)構(gòu)件，諸如活塞或渦輪葉片，并使其移過一定距離，由此產(chǎn)生機(jī)械能。因此，如文中所用，術(shù)語“內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)”包括活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪機(jī)，其例如可以利用諸如熱解油的替代燃料運(yùn)行。適合于適應(yīng)替代燃料的此類發(fā)動(dòng)機(jī)的示例包括在500至IOOOrpm的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的中速內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，比如由德國CaterpillarMotoren GmbH&Co. KG, Kiel制造的M20、M25、M32、M43系列的直列和V型發(fā)動(dòng)機(jī)。在一些實(shí)施例中，噴嘴系統(tǒng)可包括針；針引導(dǎo)部件，其包括構(gòu)造用于在噴嘴系統(tǒng)的燃料噴射狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間引導(dǎo)針的孔；和噴嘴罩，例如陶瓷噴嘴罩，其基本包圍除針引導(dǎo)部件在噴嘴系統(tǒng)的噴嘴保持器側(cè)的一面外的針引導(dǎo)部件。噴嘴罩可包括盲孔，該盲孔經(jīng)由開口與噴嘴系統(tǒng)的高壓燃料路徑流體連接并在噴嘴系統(tǒng)的噴射側(cè)經(jīng)由多個(gè)噴嘴噴孔與噴嘴罩的外部流體連通。針引導(dǎo)部件的孔可構(gòu)造成在針引導(dǎo)部件緊挨著噴嘴保持器側(cè)的上部三分之一內(nèi)提供高壓腔室，并且高壓供給孔可構(gòu)造成將高壓腔室與針引導(dǎo)部件在噴嘴保持器側(cè)的一面連接并以大于20°的角度相對(duì)于噴嘴系統(tǒng)的縱向軸線傾斜。
噴嘴系統(tǒng)的替代或另外的實(shí)施方案還可包括例如以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。在噴嘴系統(tǒng)中，供給孔可在位于針引導(dǎo)部件從噴嘴保持器側(cè)測(cè)量的長(zhǎng)度的35%、30%、25%、20%或15%的位置連接到高壓腔室。在噴嘴系統(tǒng)中，高壓供給孔可以大于24°、30°、35°或40°的角度相對(duì)于噴嘴系統(tǒng)的縱向軸線傾斜。在噴嘴系統(tǒng)中，高壓供給周圍的針引導(dǎo)部件和該孔的材料厚度可構(gòu)造成在操作期間在所供給的加壓燃料的壓力下基本不變形。在噴嘴系統(tǒng)中，該孔可在高壓腔室與針的套環(huán)之間包括第一針引導(dǎo)部分。第一針引導(dǎo)部分的長(zhǎng)度可為針引導(dǎo)部件沿縱向軸線的范圍的30%、20%、15%、10%或5%。在噴嘴系統(tǒng)中，該孔可包括與針相互作用的接近噴射側(cè)的第二針引導(dǎo)部分。第二針引導(dǎo)部分可包括針和孔彼此接觸的區(qū)域和在操作期間提供用于加壓燃料的通路的區(qū)域。第二針引導(dǎo)部分可構(gòu)造成協(xié)助將針集中在針引導(dǎo)部件的閥座上。在噴嘴系統(tǒng)中，多個(gè)高壓供給孔可構(gòu)造成在操作期間向高壓腔室供給一種或多種流體。在噴嘴系統(tǒng)中，針引導(dǎo)部件可構(gòu)造成形成在噴射側(cè)具有開口的閥座，并且針可構(gòu)造用于密封閥座的開口。在嗔嘴系統(tǒng)中，接觸面可構(gòu)造成當(dāng)沿陶瓷嗔嘴罩的嗔嘴保持器側(cè)的方向在支架接觸面上施力時(shí)與針引導(dǎo)部件的表面形成高壓密封。在噴嘴系統(tǒng)的未安裝狀態(tài)下，所述接觸面與陶瓷噴嘴罩的所述面之間的距離可小于針引導(dǎo)部件的對(duì)應(yīng)面之間的距離，由此在噴嘴系統(tǒng)的安裝狀態(tài)下在陶瓷噴嘴罩內(nèi)提供拉應(yīng)力。針引導(dǎo)部件可包括構(gòu)造成在噴嘴系統(tǒng)的燃料噴射狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間引導(dǎo)針的孔，并且針引導(dǎo)部件的孔可構(gòu)造成在緊挨著噴嘴保持器側(cè)的針引導(dǎo)部件的上部三分之一內(nèi)提供高壓腔室并提供高壓供給孔，該高壓供給孔將高壓腔室與針引導(dǎo)部件在噴嘴保持器側(cè)的一面連接并以大于20°的角度相對(duì)于噴嘴系統(tǒng)的縱向軸線傾斜。在噴嘴系統(tǒng)的安裝狀態(tài)下，噴嘴罩和針引導(dǎo)部件可在第一密封區(qū)和第二密封區(qū)彼此接觸并在罩與針引導(dǎo)部件之間形成間隙且該間隙由第一密封區(qū)和第二密封區(qū)限定，并且該噴嘴系統(tǒng)可包括在噴嘴保持器側(cè)將所述間隙與噴嘴系統(tǒng)(10)的外側(cè)連接的壓力釋放路徑。噴嘴系統(tǒng)還可包括冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)在噴嘴系統(tǒng)的噴射側(cè)包括陶瓷噴嘴罩與針引導(dǎo)部件之間的間隙，該間隙由高壓密封區(qū)從噴嘴系統(tǒng)的燃料供給路徑密封并經(jīng)由針引導(dǎo)部件內(nèi)的冷卻劑供給管道與冷卻劑供給源流體連接。盡管文中已描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但可加入改進(jìn)和改型而不脫離以下權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種噴嘴系統(tǒng)(10)，包括 針(12)， 針引導(dǎo)部件(14)，其構(gòu)造成在所述噴嘴系統(tǒng)(10)的燃料噴射狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間引導(dǎo)所述針(12)， 噴嘴罩(30)，其構(gòu)造成基本包圍所述針引導(dǎo)部件(14)，除了所述針引導(dǎo)部件(14)的在所述噴嘴系統(tǒng)(10)的噴嘴保持器側(cè)的噴嘴保持器側(cè)表面，所述噴嘴罩(30)包括盲孔(22)，所述盲孔(22)與所述噴嘴系統(tǒng)(10)的高壓燃料路徑流體連接并經(jīng)由多個(gè)噴嘴噴孔(24)與所述噴嘴罩(30)的外部流體連接，其中，在安裝狀態(tài)下，所述噴嘴罩(30)和所述針引導(dǎo)部件(14)在第一密封區(qū)(29)和第二密封區(qū)(31)彼此接觸，并且在所述罩(30)與所述針引導(dǎo)部件(14)之間形成間隙，并且該間隙從所述第一密封區(qū)(29)延伸到所述第二密封區(qū)(31)，以及 壓力釋放路徑(76，176，276)，所述壓力釋放路徑在所述噴嘴保持器側(cè)將所述間隙與所述噴嘴系統(tǒng)(10)的外部相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴系統(tǒng)(10)，其中，所述針(12)在噴嘴保持器側(cè)包括套環(huán)(50)，并且所述針引導(dǎo)部件(14)包括所述孔(19)以及排液區(qū)域(70)，所述針(12)定位在所述孔(19)中，所述排液區(qū)域(70)在所述針(12)的所述套環(huán)(50)的區(qū)域內(nèi)將所述間隙與所述孔(19)相互連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴嘴系統(tǒng)(10)，其中，所述針引導(dǎo)部件(14)包括套環(huán)(40)、所述套環(huán)(40)內(nèi)的壓力釋放孔(176A)、以及形成在所述針引導(dǎo)部件(114)的在噴嘴保持器側(cè)的表面上的通槽(176B)，所述壓力釋放孔(176A)將所述間隙與所述通槽(176B)相互連接并徑向向內(nèi)延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴嘴系統(tǒng)(10)，其中，所述通槽(76B)是所述針引導(dǎo)部件(114)的在所述噴嘴保持器側(cè)的表面上的凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的噴嘴系統(tǒng)(10)，其中，所述針引導(dǎo)部件(14)包括形成在所述針引導(dǎo)部件(114)的套環(huán)(38)的表面上并從所述間隙延伸到所述針引導(dǎo)部件(114)的在所述噴嘴保持器側(cè)的表面的中央?yún)^(qū)域的通槽(276A)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的噴嘴系統(tǒng)(10)，其中，所述壓力釋放路徑(76，176，276)構(gòu)造成提供用于在操作期間經(jīng)所述第一密封區(qū)(29)燃料泄漏的低壓通路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的噴嘴系統(tǒng)(10)，其中，所述噴嘴罩(30)由諸如氧化鋯或氧化鋁的工程陶瓷制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的噴嘴系統(tǒng)(10)，所述噴嘴系統(tǒng)構(gòu)造成使得所述噴嘴罩(30 )和所述針引導(dǎo)部件(14)在安裝狀態(tài)下基本上僅在所述第一密封區(qū)(29 )和所述第二密封區(qū)(31)彼此接觸。
9.一種用于操作安裝在噴嘴保持器(18)上的噴嘴系統(tǒng)(10)的方法，所述噴嘴系統(tǒng)(10)包括針(12);針引導(dǎo)部件(14)，其構(gòu)造成在所述噴嘴系統(tǒng)(10)的燃料噴射狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間引導(dǎo)所述針(12);噴嘴罩(30)，其構(gòu)造成基本包圍所述針引導(dǎo)部件(14)，除了所述針引導(dǎo)部件(14)的在所述噴嘴系統(tǒng)(10)的噴嘴保持器側(cè)的噴嘴保持器側(cè)表面，所述噴嘴罩(30)包括盲孔(22)，所述盲孔(22)與所述噴嘴系統(tǒng)(10)的高壓燃料路徑流體連接并經(jīng)由多個(gè)噴嘴噴孔(24)與所述噴嘴罩(30)的外部流體連接，其中，在安裝狀態(tài)下，所述噴嘴罩(30)和所述針引導(dǎo)部件(14)在第一密封區(qū)(29)和第二密封區(qū)(31)彼此接觸，并且在所述罩(30)與所述針引導(dǎo)部件(14)之間形成間隙，并且該間隙從所述第一密封區(qū)(29)延伸到所述第二密封區(qū)(31);以及壓力釋放路徑(76，176，276)，所述壓力釋放路徑將所述間隙與所述噴嘴保持器(18)內(nèi)的回流燃料路徑相互連接，所述方法包括以下步驟 通過在所述噴嘴系統(tǒng)(10)的燃料噴射狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間操作所述針(12)而向所述盲孔(22)供給將要經(jīng)所述噴嘴噴孔(24)噴射的加壓燃料，以及 沿所述壓力釋放路徑(76，176，276)將經(jīng)所述第一密封區(qū)(29)從所述盲孔(22)泄漏到所述間隙中的燃料引導(dǎo)到所述噴嘴保持器(18)，由此避免或至少減少或延遲所述間隙內(nèi)的任何 壓力積聚。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種噴嘴系統(tǒng)(10)，所述噴嘴系統(tǒng)(10)可包括針(12)；針引導(dǎo)部件(14)，其構(gòu)造成在所述噴嘴系統(tǒng)(10)的燃料噴射狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間引導(dǎo)所述針(12)；以及噴嘴罩(30)，其構(gòu)造成基本包圍所述針引導(dǎo)部件，除了所述針引導(dǎo)部件(14)的在所述噴嘴系統(tǒng)(10)的噴嘴保持器側(cè)的表面，所述噴嘴罩(30)包括盲孔(22)，所述盲孔(22)經(jīng)由開口與所述噴嘴系統(tǒng)(10)的高壓燃料路徑流體連接并經(jīng)由多個(gè)噴嘴噴孔(24)與所述噴嘴罩(30)的外部流體連接，其中在安裝狀態(tài)下，所述噴嘴罩(30)和所述針引導(dǎo)部件(14)在第一密封區(qū)(29)和第二密封區(qū)(31)彼此接觸，并且在所述罩(30)與所述針引導(dǎo)部件(14)之間形成間隙并且所述間隙由所述第一密封區(qū)(29)和所述第二密封區(qū)(31)限定，并且所述噴嘴系統(tǒng)(10)包括壓力釋放路徑(76，176，276)，其在所述噴嘴保持器側(cè)將所述間隙與所述噴嘴保持器(18)的外部相互連接。
文檔編號(hào)F02M53/04GK103069150SQ201180039038
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者J·納格爾 申請(qǐng)人:卡特彼勒發(fā)動(dòng)機(jī)有限及兩合公司