CN110114568A - 用于将气态燃料配量给喷射器的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将气态燃料配量给尤其气体运行的内燃机的喷射器(1)的装置，其中，所述装置具有至少一个阀并且该喷射器(1)构造为用于将气态燃料喷入到内燃机的燃烧室中。根据本发明提供一种用于将气态燃料配量给喷射器(1)的装置，该装置相对于现有技术尤其在其结构成本方面得到改进。这通过以下方式实现：该装置是具有截止阀9、压力调节阀(10)和控制阀(11)的结构单元，并且截止阀9、压力调节阀(10)和控制阀(11)构成结构单元。

Description

用于将气态燃料配量给喷射器的装置

技术领域

本发明涉及一种用于将气态燃料配量给尤其气体运行的内燃机的喷射器的装置，其中，所述装置具有至少一个阀。

背景技术

由CA 2 884 945 A1已知这种用于将气态燃料配量给气体运行的内燃机的喷射器的装置。该气体运行的内燃机具有构造为双燃料喷射器的喷射器，借助该喷射器可以将柴油燃料和气态燃料喷入到内燃机的燃烧室中。所述装置对于每个燃料支路具有至少一个阀，借助该阀可以调整到双燃料喷射器的相应的燃料供应。

由US 4 693 267已知一种用于设备结构的压力调节阀，该压力调节阀能够实现多个调节功能。

发明内容

本发明所基于的任务是，提供一种用于将气态燃料配量给尤其气体运行的内燃机的喷射器的装置，其中，设置一种相对于现有技术尤其在其结构费事方面得到改进的、用于将气态燃料配量给喷射器的装置。

该任务通过以下方式来解决：所述装置是具有截止阀、压力调节阀和溢流阀的压力调节单元，并且所述截止阀、所述压力调节阀以及所述溢流阀是构造为结构单元的功能单元。具有这三个阀的所述压力调节单元能够实现对待供应到相应的内燃机燃烧室的气态燃料进行单独调节。借助截止阀可以完全截止到喷射器的气流，而在压力调节阀中可以调节到喷射器的气流的气体压力。在此，喷射器构造为用于将气态燃料喷入到内燃机的燃烧室中。借助溢流阀可以将在结构单元中存在的气体压力降低到低的压力水平。因此，该结构单元包括之前所示的三个阀并且可以比相应的单个阀尤其更紧凑并且也功能更可靠地构型。此外可以降低制造成本。

在本发明的扩展方案中，结构单元具有用于截止阀、压力调节阀和溢流阀的一个共同的调节器。该构型也有助于结构单元的紧凑结构，并且由此能够实现气态燃料的可靠控制。

在本发明的另外的构型中，所述调节器是电动液压式和/或电动气动式调节器。这是优选的构型，然而其中，原则上也还考虑其它调节器。在电动液压式调节器的情况下，液压流被电促动器调节。液压流例如可以是燃料、尤其柴油燃料。在这种情况下，调节器是柴油压力控制阀。该构型是非常优选的实施方式。

在本发明的另外的构型中，结构单元具有控制阀体、气体阀体和气体阀体盖。所有构成前述三个阀的组件可以集成到该壳体组件中。

在本发明的扩展方案中，调节器安装在控制阀体上，并且由所述调节器控制的控制室被密封件隔开地布置在装入到气体阀体中的压力板上。通过该构型将不同的运行材料可靠地分离并且因此保证结构单元的无问题的运行。将调节器安装到控制阀体上或者将调节器集成到控制阀体中有助于进一步提高这样构造的结构单元的紧凑性及其结构费事。通过下面还详细说明并且阐述的本发明的构型，在密封件上存在的压差小并且例如仅为10bar至20bar。因为所述小的压差，能够使用呈金属波纹管形式的密封件用于运行材料的介质分离。其中，在波纹管上在内部存在第一运行介质压力并且在外部存在第二运行介质压力。金属波纹管的优点在于：绝对的气体密封性和通过该波纹管的弹性或邻接的构件之间的预紧施加限定的预紧力的可能性。由此可以取消单独的预紧弹簧。然而，密封件也可以构造为常规的膜、优选呈扁平膜的形式，其中，通过现在存在的较小压差消除或至少明显减少存在的液态或气态介质穿过例如橡胶状扁平膜的可能扩散。

本发明的扩展方案中，压力板与在气体阀体中被导向的控制活塞共同作用。该控制活塞构造为与压力板分离的构件并且在另外的构型中构造为阶梯活塞。该阶梯活塞例如能够简单地制造为车削件并且在设置为细长直径的情况下具有小质量。下面还说明由此带来的优点。

在本发明的扩展方案中，控制活塞具有环形的行程止挡和与接触面对置地邻接到压力板上的压力面。这样构造的控制活塞能够被简单地制造。

本发明的扩展方案中，控制活塞构成用于密封套筒的导向部。在此，控制活塞上的密封面能够在与压力板的接触面和所述行程止挡之间的区域中轴向运动，其方式是：控制活塞的长度比该控制活塞在接触面和行程止挡之间的长度小一个限定的尺度。

在本发明的另外的构型中，密封套筒在行程止挡侧具有共同作用到气体阀体中的密封座面中的密封座。这样构造的密封套筒同样能够简单地例如又制造为车削件并且由于细长的结构同样具有小的质量。由此并且由控制活塞和密封套筒的较小直径而决定地，所作用的、由滑动摩擦和静摩擦组成的摩擦力小，并且由此同样减小用于移位所需的调节力。这具有以下述优点：为了克服摩擦力，仅须施加较小的调节力用于最终操纵整个装置。

在另外的扩展方案中，控制活塞的压力面与高压阀的高压活塞共同作用。该共同作用最终由压力板的移位确定。

在本发明的扩展方案中，由高压阀构成截止阀和压力调节阀。因此，两个阀功能仅由一个可运动的构件实现。这导致结构单元的紧凑结构和运行可靠的操纵。

附图说明

本发明的另外的有利构型能够从附图说明得到，在附图说明中详细地说明在附图中所示的实施例。

附图示出了：

图1与喷射器一起共同作用的气体系统和柴油燃料系统的示意图，

图2具有构成结构单元的截止阀、压力调节阀和溢流阀的气体系统的压力调节单元的示图，和

图3具有构成结构单元的第二实施方式的截止阀、压力调节阀和溢流阀的气体系统的压力调节单元的示图。

具体实施方式

图1示出气体系统和柴油燃料系统的示意图，所述两个系统与喷射器1共同作用。前述系统或者说构件是气体运行的内燃机的组成部分，其中，借助喷射器1能够将用于运行内燃机的燃料气体和柴油喷入到内燃机的燃烧室中。在燃烧室中，燃料气体和/或柴油在添加喷入的燃用空气的情况下燃烧，用于产生输出到曲轴上的工作功率。内燃机优选安装到车辆中和/或机器中用于运行该车辆或机器。

柴油燃料系统例如构造为共轨系统并且具有柴油燃料箱2，在该柴油燃料箱中储存有呈柴油形式的燃料，该燃料从柴油高压泵3被输送到柴油高压存储器4中。柴油在例如直至1000bar(100Mpa)的压力下存储在柴油高压存储器4中，其中，柴油高压存储器4中的压力例如被柴油压力调节阀5调整或调节到前述压力。喷射器1与柴油高压存储器4经由柴油高压管路6连接并且喷射器1具有内部的柴油控制装置，用于确定通过喷射器1喷射到燃烧室中的柴油量。此外，喷射器1具有柴油回流管路7，该柴油回流管路最终汇入到柴油燃料箱2中。此外，柴油高压存储器4经由柴油高压管路6a与构造为柴油压力控制阀8的油压阀连接，该油压阀被考虑用于操控气体系统的通过虚线边框表示的压力调节单元并且因此是这样构造的压力调节单元的重要组成部分。所述压力调节单元由截止阀9、压力调节阀10和用于燃料气体的溢流阀11和柴油压力控制阀8组成。在此，截止阀9和压力调节阀10构成高压阀。借助柴油压力控制阀8操控前述三个阀，其中，下面还更详细地阐述与此相关的细节。所述气体系统具有气体箱12，在该气体箱中储存有燃料气体，并且其中，高压气泵13将燃料气体输送到缓冲存储器14中。在缓冲存储器14上或者说在缓冲存储器之后连接有由柴油压力控制阀8、截止阀9、压力调节阀10和溢流阀11组成的压力调节单元。压力调节阀10和截止阀9串联并且将缓冲存储器14与高压存储器15连接，该高压存储器又经由高压管路与构造为双燃料喷射器的喷射器1连接。压力调节阀10和截止阀9的布置也可以互换。溢流阀11将从压力调节单元引出的、与高压存储器15连接的气体输出端27又与气体箱12连接。

在下面的图2和3中，在两个实施例中更详细地说明前面所说明的压力调节单元，该压力调节单元由柴油压力控制阀8、截止阀9、压力调节阀10和溢流阀11组成。

压力调节单元构造为构成结构单元的功能单元并且具有控制阀体16、气体阀体17和气体阀体盖18。柴油压力控制阀8安装在控制阀体16上并且调整控制室19中的燃料压力。为此，首先经由与柴油高压管路6a连接的柴油输入端20(也参见图1)和柴油节流部21将预给定的柴油量供应到控制室19中。然后，由柴油压力控制阀8确定或调整从控制室19排出的、用于调整燃料压力的柴油量。为此，由柴油压力控制阀8建立或调整控制室19和柴油出口22(也参见图1)之间的连接。柴油出口22经由柴油回流管路7与柴油燃料箱2连接。控制室19加工在气体阀体17中并且在端侧邻接到压力板23上，该压力板又与构造为波纹管24a的密封件共同作用。波纹管24a与压力板23的外周密封地连接、例如焊接，并且在对置侧与气体阀体17上的环形凸肩密封地连接、例如同样焊接。控制室19除在控制阀体16中的小的环形止挡面外，几乎延伸到压力板23的整个面向控制室19的端面上并且能够与围绕波纹管24a的环形控制室19a连接。控制室19a基本上仅允许波纹管24a在压力板23移位时的无阻碍的长度改变。波纹管也承担将压力板23压向控制室19的弹簧作用。压力板23不需要加工过的精确的支撑几何结构并且不存在由于材料缺陷或由于作用的高压差而引起的连续负载而导致波纹管损坏的风险。

在波纹管24a内形成邻接到压力板23上的气体控制压力室26，该气体控制压力室与气体出口27无节流地连接。该无节流的连接用于压力板23和其它后面所阐述的构件的不受干扰的移位可能性。

控制活塞28以伸入到气体压力控制室26中的方式在加工到气体阀体17中的导向部29中轴向可运动地被导向。控制活塞28构造为阶梯活塞并且与此相应地具有环形的行程止挡30。该行程止挡30构成用于密封套筒31的止挡，该密封套筒套装到控制活塞28上并且在轴向上能够相对于控制活塞28在该控制活塞上移动。密封套筒31被支撑在压力板23上的压力弹簧32施压以密封座33抵到气体阀体17中的密封座面34上，如果行程止挡30通过控制活塞朝气体阀体盖18方向的移位允许这种情况发生。与行程止挡30对置地，控制活塞28具有与压力板23共同作用的压力面35。在控制室19中的压力升高时，压力板23逐渐向右朝气体阀体18的方向移位并且从而同时将控制活塞28朝气体阀体盖18的方向移动。由此，通过压力弹簧32的作用，密封套筒31也同时向右运动，直至密封座33嵌合到密封座面34中。直至该时间点，气体出口27和气体控制接口36之间的通流连接打开(也参见图1)，该气体控制接口与和密封座面34共同作用的气体溢流管路37连接。只有当该连接关闭时，才开启压力调节阀10的调节功能。

为此，控制活塞28以与压力面35对置的端侧的接触面38向右朝气体阀体盖18的方向移动，直至接触面38与高压阀的高压活塞39发生贴靠，该高压阀由截止阀和压力调节阀10构成。高压活塞39被向右压向气体入口40(也参见图1)。高压活塞39具有高压活塞密封面41，该高压活塞密封面在高压阀的关闭状态下与高压体42中的密封面共同作用。如果接触面38将高压活塞39向右压，则高压活塞密封面41从高压体42中的密封面被压出并且气体根据移位量从气体入口被调节地流到气体出口27中。在该阶段期间，到气体溢流接口36的连接被截止。在控制室19中的压力下降或者说减小时，控制活塞28又如此程度地向左朝控制室19的方向移位，使得在高压活塞关闭弹簧43的辅助下高压活塞39被气体入口40中的气体压力又如此程度地向左移位，直至高压活塞密封面41贴靠在高压体42的密封面中，因此，从气体入口40到气体出口27的连接关闭。在压力板23进一步向左朝控制室19的方向移动时，密封套筒31也以密封座33从密封座面34抬起并且建立气体出口27和气体溢流接口36之间的连接。由此，系统中的压力进一步下降。

根据图3的实施例在功能方面相应于图2的实施例，其中，膜24b作为密封件在压力板23端侧被夹紧在控制阀体16和气体阀体17之间。在该实施例中，附加地设置压力板弹簧44，该压力板弹簧代替波纹管将压力板23向左压向控制室19。该压力板弹簧44原则上也可以在图2的实施例中附加地存在。此外，在该实施例中不存在根据图1的控制室19a，而是反之，该室是气体压力控制室26的组成部分。

下面说明系统的其它调节特性，该调节特性适用于所有实施例。如果在气体出口27中达到了所希望的气体压力水平，则操控柴油压力控制阀8并且通过柴油溢流到柴油出口22中使控制室19中的控制压力下降。通过压力板23上的随此变化的力关系，该压力板必要时被压力板弹簧44的力辅助地朝控制室19的方向运动。根据由压力板23、控制活塞28和高压活塞39组成的复合结构的行程，首先关闭在密封座33和密封座面34之间形成的通流连接。根据接触面38到高压活塞39的距离，紧接着打开气体入口40和气体出口27之间的通流连接。例如由高压活塞关闭弹簧43在高压活塞39上的保持件25与高压体42一起构成的止挡限界高压活塞39的行程移位并且从而限制气体的通流量。

如果气体出口27中的压力达到已设定的目标压力，则在压力板23上的压力和力关系相应地变化。该压力板朝控制室19的方向返回运动。高压活塞39相应地关闭并且该高压活塞的高压活塞密封面41与高压体42共同作用。如果从气体出口28得到的气体量足够大，则现在气体出口27中的气体压力又下降，并且控制活塞28现在重新将高压活塞39向右压，用于建立气体入口40与气体出口27之间的通流连接。然而，如果从气体出口27取出的气体还不足以导致进一步的压力下降，则控制活塞28继续朝控制室19的方向运动。然后，控制活塞28通过行程止挡30将密封套筒31从密封座面34抬升。由此，过量的气体量可以从气体出口27流出到气体溢流接口36中。在气体出口27中达到额定压力时，控制活塞28朝高压活塞39的方向运动。由此，密封套筒31不再支撑在控制活塞28上并且密封座33又进入到密封座面34中。

当密封套31在密封座面34中，使气体出口27与气体溢流接口36被分隔开时，泄露量可以经由密封套筒31在控制活塞28上的导向部45从气体出口27流出到气体溢流接口37。为了保持泄漏量小，导向部45的间隙应当小并且例如位于从1μm至10μm的数量级中。

压力弹簧32夹紧在密封套筒31和压力板23中并且将密封套筒31和控制活塞28在无压力状态下保持在限定的初始位置中。从功能角度看也可以取消压力弹簧32。为了在运行状态中在气体出口27中存在压力的情况下控制活塞28总是以其压力面35保持在压力板23上，在控制活塞28中加工出直径为D1和D2的压力阶梯。该压力阶梯必须满足Dl≤D2的条件。

Claims (11)

1.一种用于将气态燃料配量给尤其气体运行的内燃机的喷射器(1)的装置，其中，所述装置具有至少一个阀，

其特征在于，所述装置是具有截止阀(9)、压力调节阀(10)和溢流阀(11)的压力调节单元，其中，所述截止阀(9)、所述压力调节阀(10)以及所述控制阀(11)构成结构单元。

2.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，所述结构单元具有用于所述截止阀(9)、所述压力调节阀(10)以及所述控制阀(11)的共同的调节器。

3.根据权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述结构单元具有控制阀体(16)、气体阀体(17)和气体阀体盖(18)。

4.根据权利要求3所述的装置，

其特征在于，所述调节器安装在所述气体阀体(17)上，并且由所述调节器控制的控制室(19)被密封件隔开地布置在装入到所述气体阀体(17)中的压力板(23)上。

5.根据权利要求4所述的装置，

其特征在于，所述压力板(23)与在所述气体阀体(17)中被导向的控制活塞(28)共同作用。

6.根据权利要求4所述的装置，

其特征在于，所述控制活塞(28)是阶梯活塞。

7.根据权利要求6所述的装置，

其特征在于，所述控制活塞(28)具有环形的行程止挡(30)和与接触面(38)对置地邻接到所述压力板(23)上的压力面(35)。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，

其特征在于，所述控制活塞(28)构成用于密封套筒(31)的导向部。

9.根据权利要求7或8所述的装置，

其特征在于，所述密封套筒(31)在行程止挡侧具有密封座(33)，所述密封套筒(31)以所述密封座与所述气体阀体(17)中的密封座面(34)共同作用。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置，

其特征在于，所述压力面(35)与高压阀的高压活塞(39)共同作用。

11.根据权利要求10所述的装置，

其特征在于，所述截止阀(9)和所述压力调节阀(10)由所述高压阀构成。