CN106460763A - 尤其用于双燃料‑燃料喷射系统的限量阀 - Google Patents

尤其用于双燃料‑燃料喷射系统的限量阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种限量阀(4)，其具有：阀体(26)，其可通过输送流体压力在关闭位置与打开位置之间调节；以及集成的控制阀(31)，阀体(26)通过该控制阀可独立于输送流体调节。

Description

尤其用于双燃料-燃料喷射系统的限量阀
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的限量阀(Mengenbegrenzungsventil)，尤其用于双燃料-燃料喷射系统。
背景技术
在文件EP 2 423 498 A1中说明了一种用于大型柴油发动机的限量阀，其在阀室中具有可轴向调节的阀体，阀体被弹性元件向入口侧的阀座预紧。随着燃料-喷射过程的开始，在限量阀处的出口侧的压力下降，由此将阀体从阀座抬出并且燃料可经过限量阀。一旦喷射过程结束，在出口侧又建立压力，由此将阀体又调节到关闭位置中。
发明内容
本发明目的在于利用简单的结构措施提供一种带有可变的调节可能性的紧凑构造的限量阀。
该目的根据本发明利用权利要求1的特征来实现。从属权利要求说明了适宜的改进方案。
根据本发明的限量阀被用于控制被导引通过限量阀的输送流体(Foerderfluid)的流动。输送流体例如是气态的介质，其中，原则上也可考虑液态的介质。尤其可将该限量阀用于内燃机的燃料喷射系统、优选地用于双燃料-燃料喷射系统，在双燃料-燃料喷射系统中内燃机不仅利用燃气(Brenngas)尤其以点火射束法、而且利用液态燃料来运行(尤其利用柴油-燃料，生物燃料或者重油)。在这样的双燃料-燃料喷射系统中，限量阀优选地与燃气-喷射器单元相关联。但是也可将限量阀附加地或备选地与液态燃料-喷射器单元相关联。
限量阀具有可在关闭-与打开位置之间调节的阀体，其中，在打开位置中用于输送流体的流动通道被开启而在关闭位置中该流动通道被锁闭。阀体的调节运动由输送流体的压力来控制。
控制阀附加地集成到限量阀的壳体中，以便能够独立于输送流体的压力在打开-与关闭位置之间调节阀体。这使能够在这样的情况中也关闭限量阀并且因此中断输送流体的通流，在这些情况中输送流体压力具有使阀体处于打开位置中的值。控制阀加载处于打开位置中的阀体并且将其调节到关闭位置中。因此在附加的情况中控制阀独立于输送流体的压力允许限量阀的关闭。尤其可能当阀体由于输送流体的当前的压力处于打开位置中时通过控制阀关闭限量阀。
控制阀集成到限量阀的壳体中，从而不产生对于控制阀的附加的空间需求并且总体上提供紧凑构造的限量阀。限量阀必要时可集成到喷射器单元中。
根据有利的实施方案，控制阀被动地无自身的供能地来构造，从而在控制阀中不需要电气的、气动的或液压的执行器用于执行调节运动。根据备选的实施方案，但是将控制阀主动地构造并且设有这样的电气的、气动的或液压的执行器(例如电磁调节件，在其操纵时调节阀体)也可以是适宜的。主动实施的控制阀的执行器优选地通过调节信号接通，调节信号来自在燃料喷射系统中的传感机构、例如压力传感器。
根据适宜的实施方案，控制阀的调节元件(其形成控制阀的阀元件并且加载限量阀的阀体)通过控制流体来调节。尤其在限量阀应用在燃料喷射系统中的情况下，液态燃料可被用作控制流体，其在燃料喷射系统中处于压力下并且被输送给喷射器单元。例如可通过控制管路分出处于压力下的液态燃料的一部分并且输送给控制阀用于操控调节元件。该实施方案的优点是，调节元件被动地来实施并且不需要带有自身的供能的调节元件的主动调控。而该操控通过液态燃料实现，其中，在所输送的液态燃料中的压力变化导致控制阀的调节元件的调节运动。
根据优选的实施方案，限量阀被应用在双燃料-燃料喷射系统中，其包括燃气-喷射器单元和液态燃料-喷射器单元。限量阀优选地与燃气-喷射器单元相关联，但是原则上其也可与液态燃料-喷射器单元相关联。限量阀位于至喷射器单元的流动路径中并且能够中断流体至喷射器单元的的供流。在此，一方面当在喷射过程期间的中间压力(Mitteldruck)下降到压力阈值之下时，通过将限量阀的阀体从打开位置调节到关闭位置中，实现根据输送流体压力锁闭限量阀。另一方面，即使在喷射系统中功能故障的情况下(例如如果阀体不自动地被调节到关闭位置中)也通过集成的控制阀的操控将阀体置于关闭位置中。这通过控制流体的压力变化实现，在双燃料-燃料喷射系统中控制流体是液态燃料。在控制流体相应高的压力变化的情况下将控制阀的调节元件从脱离功能位置(Ausserfunktionsposition)调节到功能位置中，在功能位置中调节元件将阀体置于关闭位置中。
有利地，限量阀的阀体被弹性元件力加载到其打开位置中。根据另一有利的实施方案，控制阀的调节元件被弹性元件力加载到其脱离功能位置中，在该脱离功能位置中阀体不受调节元件影响。通过例如经由控制流体操控调节元件，调节元件逆着作用于其上的弹性元件的力被从脱离功能位置调节到功能位置中并且可将阀体逆着作用于其上的弹性元件的力从打开位置置于关闭位置中。
一旦控制流体中的压力情况又相应地设立，控制阀的调节元件又被弹性元件的力调节到脱离功能位置中。这对于双燃料-燃料喷射系统在正常的功能中是该情况。
根据另外的适宜的实施方案，节流件集成到控制流体的控制管路中，在节流件处实现在控制流体中的压降，该压降可被用于操控控制阀。例如在节流件上游较高的压力被供应给调节元件，使得提高的压力将调节元件置于脱离功能位置中并且保持在其中。如果在控制管路中的压力下降，调节元件由于弹簧力的作用运动到其功能位置中并且将阀体置于关闭位置中。
控制阀的调节元件的调节随着超过最小压力实现。在控制管路(其在双燃料-燃料喷射系统中与液态燃料-喷射器单元相连接)中可布置有可调节的导阀(Pilotventil)，其中，在导阀下游控制管路通到燃料存储部中并且控制流体的压力被截取用于控制阀的调节运动。适宜地，节流件位于导阀下游，其中，就在节流件上游的压力被截取用于操控控制阀。导阀、例如2/2-通路阀以在液态燃料-喷射器单元中喷入的节拍接通，其中，在导阀下游的压力在导阀关闭的情况下被卸掉而在导阀打开的情况下被建立。在此，设定中间压力，其高于以将控制阀保持在脱离功能位置中所需的最小压力。反之，如果导阀在功能障碍的情况中保持关闭，不再达到最小压力，接着控制阀被调节到功能位置中以关闭阀体。
根据另外的适宜的实施方案，控制阀的调节元件实施为调节活塞(Stellkolben)，其可在限量阀中的活塞容纳腔中调节。调节活塞的或与调节活塞相连接的构件的至少一侧被控制流体加载，以将调节活塞逆着弹性元件的力保持在脱离功能位置中。根据另外的适宜的实施方案，调节活塞的或与调节活塞相连接的构件的两个相对而置的端侧被控制流体加载，然而以不一样高的压力，尤其以在控制管路中在节流件上游和下游的压力。该实施方案的优点是在活塞容纳腔中在调节活塞运动中出现的体积挤压(Volumenverdraengung)可通过与控制管路的连接来引出。此外，就在活塞容纳腔的两个室之间的可能的误流(Fehlstrom)在调节活塞的或与调节活塞相连接的构件的相对侧上无功能损害地被导出。
附图说明
另外的优点和适宜的实施方案可由另外的权利要求、附图说明和附图得悉。其中：
图1以示意图示出了用于内燃机的双燃料-燃料喷射系统，其带有液态燃料-喷射器单元和关联有限量阀的燃气-喷射器单元，
图2在纵剖面中示出了与燃气-喷射器单元相关联的限量阀。
在附图中相同的构件设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示出的双燃料-燃料喷射系统1设立用于不仅以液态燃料(例如柴油燃料或重油或生物油)的运行、而且用于以点火射束法利用燃气(例如天然气或生物气)的运行。双燃料-燃料喷射系统1包括双燃料-喷射器系统2以及用于容纳处于压力下的燃气的高压-气体存储器3、燃气-限量阀4(其由高压-气体存储器3来供给)及在燃料部件中两个串联的泵5和6以及液态燃料存储部7。双燃料-喷射器系统2包括液态燃料-喷射器单元8和燃气-喷射器单元9，液态燃料或燃气可通过其喷入内燃机的燃烧室中。
此外，双燃料-喷射器系统2包括用于液态燃料的高压存储器10，其通过这两个串联的泵5和6(低压泵和高压泵)被供应以处于高压下的液态燃料。高压存储器10布置在喷射器单元中或者构造为在喷射器单元之外的共轨-高压存储器。高压存储器10后置有液态燃料-限量阀11，其布置在高压管路12(其通向液态燃料-喷射器单元8)中。从该高压管路12分支出流入-控制管路13和14，其分别带有用于操控液态燃料-喷射器单元8或燃气-喷射器单元9的节流件。被引导通过流入-控制管路13、14的燃料是用于操控喷射器单元8、9的控制流体。
供应给液态燃料-喷射器单元8的控制流体通过回流-控制管路15(在其中存在导阀16)流动至液态燃料存储部7。导阀16例如实施为2/2-通路阀。在导阀16与燃料存储部7之间的控制管路区段中存在节流件17，同样在至喷射器单元8、9的流入-控制管路13和14中和在导阀16上游的回流-控制管路15中。
在气体方面燃气从高压-气体存储器3流动至燃气-限量阀4并且又经由管路18至燃气-喷射器单元9。喷射器单元9的操控通过液态燃料实现，液态燃料通过流入-控制管路14来输送。在流出侧，将控制流体从流入-控制管路14经由回流-控制管路19引出，节流件和后置地控制-或导阀20集成到回流-控制管路中。在阀20下游，回流-控制管路19通到在节流件17上游的液态燃料-喷射器单元8的回流-控制管路15中。
在内燃机的起动过程期间，双燃料-燃料喷射系统1优选地仅以通过液态燃料-喷射器单元8的燃料喷入工作。在更高的转速下可转换到以点火射束法的气体运行，其中，通过液态燃料-喷射器单元8实现先导喷射。
在图2中纵剖面中示出燃气-限量阀4。限量阀4具有壳体21以及在端侧面向喷射器入口的法兰件22，其通过锁紧螺母23与壳体21相连接。
在壳体21中形成有气体腔24，气体从高压-气体存储器经由在与法兰件22轴向相对的侧面上的联接件25如以箭头所示流入气体腔中。在气体腔24中活塞形的阀体26可轴向运动，在其壁部中引入轴向伸延的溢流通道27，气体从气体腔24经由溢流通道到达在法兰件22中的流出通道28，气体从流出通道如以箭头所示被从燃气-限量阀4中导出并且向喷射器单元的方向继续引导。
阀体26被弹性元件29力加载到其打开位置中。阀体26容纳在容纳腔30中并且可在容纳腔30中轴向地来调节。通过弹性元件29的力将阀体26保持在其打开位置中，在打开位置中阀体26轴向部分地伸入气体腔24中并且气体从气体腔24经由溢流通道27到达流出通道28。如果阀体26完全地或很大程度上完全地被推入容纳腔30中，溢流通道27处于与气体腔24的流动连接之外，使得流动连接中断；因此阀体位于关闭位置中，在关闭位置中通过限量阀4的流动液流中断。
在气体腔24中存在的导入的燃气的压力作用于阀体26的面向的端侧并且逆着弹性元件29的力将阀体加载到关闭位置中。同时在容纳腔30(在其中阀体26可运动)中同样存在气体压力，其将阀体26力作加载打开的位置中。如果在阀体26的两个端侧处的气体压力至少近似等大，阀体26被作用于其上的弹性元件29的力保持在打开位置中。然而如果在背对气体腔24一侧上的气体压力下降，则阀体26被在气体腔24中的压力调节到关闭位置中。
控制阀31集成到限量阀4的壳体21中，控制阀的调节元件32构造为调节活塞，其相对于阀体26同轴地且轴向偏移地布置。调节活塞可轴向调节地被容纳在封闭的活塞容纳腔33中并且被弹性元件34向功能位置的方向力加载，在功能位置中调节活塞32将阀体26轴向地移到关闭位置中。调节活塞32与头部35相连接，其将活塞容纳腔33划分成两个室，其中，弹性元件34在与调节活塞32相对而置的侧面上作用在头部35处。
活塞容纳腔33在头部35的这侧与那侧通过控制通道36和37与控制管路38和39(图1)相连接，控制管路在回流-控制管路15中就在节流件17上游和下游分支，回流-控制管路通向液态燃料存储部7。控制通道36和37被引入法兰板22或壳体21中。在法兰板22与壳体21之间存在密封环40、41和42，其径向地密封控制通道36和37。
通过第一控制通道36(其与控制管路38相连接)，将液态燃料作为控制流体在相对高的压力下引导到带有调节活塞32的活塞容纳腔33的室中。活塞容纳腔33的相对的室(弹性元件34布置在其中)通过第二控制通道37与在节流件17下游的控制管路39相连接，在节流件处存在比较低的压力。该压差将带有调节活塞和头部的调节元件逆着弹性元件34的力加载到退回的脱离功能位置中。如果压差下降到阈值之下，则所引起的到头部35上的液压的差压的力下降到弹性元件34的弹力之下，并且调节活塞32被从脱离功能位置轴向调节到功能位置中，在功能位置中调节活塞的端侧的端部压向阀体26并且将阀体26移到其关闭位置中。
在燃料喷射运行期间导阀16以喷射的节奏打开和关闭。在此，在导阀16下游在回流-控制管路15中产生中间压力，其通过控制管路38和控制通道36被引导到带有调节活塞32的活塞容纳腔33的室中。中间压力在常规运行中超过对于维持脱离功能位置相关的阈值，使得控制阀31的调节元件被保持在脱离功能位置中。
反之如果例如由于干扰就在节流件17上游的中间压力下降到阈值之下(这例如在导阀16永久关闭时是该情况)，则相应地在带有调节活塞的活塞容纳腔33的室中压力下降，使得弹性元件34将调节活塞压到功能位置中并且调节活塞关闭阀体26。
如果导阀20(其与燃气-喷射器单元9相关联)由干扰引起地保持打开并且同时与液态燃料-喷射器单元8相关联的导阀16由干扰引起地关闭，限量阀4的阀体26同样被调节到关闭位置中，而控制阀31保持在其脱离功能位置中。
如果与燃气-喷射器单元9相关联的导阀20保持打开，液态燃料-限量阀11有利地关闭，从而接着限量阀4关闭。

Claims (15)

1.一种限量阀，其尤其用于双燃料-燃料喷射系统(1)，其带有能够在关闭位置与打开位置之间调节的阀体(26)，其中，在打开位置中在所述限量阀(4)中用于输送流体的流动通道(27)被开启而在关闭位置中所述流动通道(27)被锁闭，其中，所述阀体(26)的调节运动与输送流体压力相关，
其特征在于，控制阀(31)被集成到所述限量阀(4)的壳体(21)中，通过所述控制阀所述阀体(26)能够独立于所述输送流体在打开与关闭位置之间调节。
2.根据权利要求1所述的限量阀，
其特征在于，所述控制阀(31)的加载所述阀体(26)的调节元件(32)能够通过控制流体调节。
3.根据权利要求1或2所述的限量阀，
其特征在于，所述控制阀(31)的调节元件(32)构造为调节活塞，其中，所述调节活塞容纳在其中的活塞容纳腔(33)被所述控制流体加载。
4.根据权利要求3所述的限量阀，
其特征在于，所述调节元件(32)的或与所述调节元件(32)相连接的构件的相对而置的端侧被所述控制流体以不一样高的压力加载。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的限量阀，
其特征在于，节流件(17)被集成到所述控制流体的控制管路(15)中。
6.根据权利要求4和5所述的限量阀，
其特征在于，所述调节元件(32)的或所述与所述调节元件(32)相连接的构件的相对而置的端侧被所述控制流体在所述节流件(17)上游和下游加载。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的限量阀，
其特征在于，所述阀体(26)和所述控制阀(31)的调节元件(32)同轴地布置。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的限量阀，
其特征在于，所述阀体(26)被弹性元件(29)力加载到其打开位置中。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的限量阀，
其特征在于，所述控制阀(31)的调节元件(32)被弹性元件(34)力加载到其脱离功能位置中。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的限量阀，其特征在于，所述输送流体是燃气。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的限量阀，其特征在于，所述控制流体是液态燃料。
12.一种双燃料-燃料喷射系统，其带有根据权利要求1到11中任一项所述的限量阀，带有燃气-喷射器单元(9)和液态燃料-喷射器单元(8)。
13.根据权利要求12所述的双燃料-燃料喷射系统，
其特征在于，所述限量阀(4)与所述燃气-喷射器单元(9)相关联。
14.根据权利要求13所述的双燃料-燃料喷射系统，
其特征在于，在与所述液态燃料-喷射器单元(8)相连接的控制管路(15)中布置有可调节的导阀(16)并且在所述导阀(16)下游控制流体能够输送给所述限量阀(4)。
15.一种用于运行根据权利要求13或14所述的双燃料-燃料喷射系统的方法，在其中将液态燃料用作控制流体并且通过所述控制流体的压力来调节控制阀(31)。
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