CN110500214B - 用于运行燃料喷射器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行燃料喷射器的方法，该燃料喷射器具有同轴布置并且彼此嵌套地被引导的两个喷嘴针(1,2)，所述喷嘴针用于将第一燃料例如天然气和第二燃料例如柴油燃料引入到内燃机的燃烧室中，在所述方法中，借助两个控制阀(3,4)在时间上错开地打开所述两个喷嘴针(1,2)，并且在外喷嘴针(1)打开时，内喷嘴针(2)至少在部分行程区域上被随同引导。根据本发明，在配属于所述外喷嘴针(1)的控制阀(3)的、用于打开所述外喷嘴针(1)的操控阶段期间至少暂时也操控配属于所述内喷嘴针(2)的控制阀(4)，使得抵抗作用在所述内喷嘴针(2)上的控制压力的升高，而不会使所述内喷嘴针(2)打开。

Description

用于运行燃料喷射器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行燃料喷射器的方法。借助所述燃料喷射器能将第一燃料例如天然气和第二燃料例如柴油燃料引入到内燃机的燃烧室中。为此，燃料喷射器具有两个同轴布置并且彼此嵌套地被引导的喷嘴针。
背景技术
在所谓的NGDI喷射方法(英文：Natural Gas Direct Injection，天然气直接喷射)中，天然气或者说甲烷在高压下被直接吹入到内燃机的燃烧室中、借助之前进行的柴油先导喷射(Piloteinspritzung)被点燃并且以扩散的方式燃烧。该燃烧方法相对于传统的柴油燃烧具有以下优点：可以降低CO2排放高达25％。此外，可以降低燃料费用。此外，燃烧过程具有与柴油类似的燃烧特性和从而类似的转矩特性，使得能够实现到现有柴油驱动系统中的集成，更确切地说不需要在系统部件上进行大的改变。
在NGDI喷射方法中，借助具有两个同轴布置并且彼此嵌套地被引导的喷嘴针对两种燃料进行配量。实施为空心针的外喷嘴针控制气体吹入。内喷嘴针控制柴油先导喷射。两个喷嘴针的打开和闭合分别通过对控制阀的操控来引起。也就是说，每个喷嘴针配属有一个控制阀，通过该控制阀的切换位态能影响控制室中的控制压力，使得对应的喷嘴针能加载以沿闭合方向作用的液压压力。如果控制室中的控制压力由于控制阀的打开而降低，那么由此可能引起对应的喷嘴针打开。
为了能够在时间上错开地打开两个喷嘴针，配属于喷嘴针的控制阀彼此独立地被操控。通过两个喷嘴针彼此嵌套地被引导的方式，在外喷嘴针打开时，内喷嘴针至少通过部分行程区域被随同引导。这导致作用在内喷嘴针上的控制压力不希望地升高，由此产生阻碍外喷嘴针打开的反作用力。
发明内容
本发明所基于的任务在于，提供一种用于运行燃料喷射器的方法，该燃料喷射器具有两个同轴布置并且彼此嵌套地被引导的喷嘴针并且能够实现高的针打开速度。以该方式应实现以下可能性：喷射速率形状设计得更饱满。
为了解决该任务，根据本发明提出一种用于运行燃料喷射器的方法。从优选实施方式中获得本发明的有利扩展方案。
在此提出一种用于运行燃料喷射器的方法，该燃料喷射器具有两个同轴布置并且彼此嵌套地被引导的喷嘴针，所述喷嘴针用于将第一燃料例如天然气和第二燃料例如柴油燃料引入到内燃机的燃烧室中。在所述方法中，借助两个控制阀在时间上错开地打开两个喷嘴针，并且在外喷嘴针打开时，内喷嘴针至少通过部分行程区域被随同引导。根据本发明，在配属于外喷嘴针的控制阀的、用于打开该外喷嘴针的操控阶段期间至少暂时也操控配属于内喷嘴针的控制阀，使得抵抗作用在内喷嘴针上的控制压力升高，而不会使内喷嘴针打开。
所提出的方法具有以下优点：在原理上对外喷嘴针打开行程产生阻碍的反作用力明显被减小，使得外喷嘴针更快地打开。因此喷射速率形状可以设计得更饱满。
在外喷嘴针打开时，可以对配属于内喷嘴针的控制阀与配属于外喷嘴针的控制阀相同时长地进行操控或较短时长地进行操控。如果操控时长选择得较短，以便例如防止控制压力过强地下降并且从而防止内喷嘴针打开，可以同时或在时间上错开地操控两个控制阀。如果所述操控在时间上错开地进行，那么可能短时出现作用在内喷嘴针上的控制压力稍微升高。然而可以忽略所述控制压力的升高，因为它通过配属于内喷嘴针的控制阀在时间上错开地打开而立即又被减小。
优选，配属于内喷嘴针的控制阀仅如此长时间地被操控，使得作用在内喷嘴针上的控制压力在外喷嘴针打开时不会进一步升高或降低。在此必须确保内喷嘴针不会打开。
在本发明的一个扩展方案中提出，配属于内喷嘴针的控制阀在外喷嘴针的打开阶段期间被多次操控，使得通过多个单次操控抵抗作用在内喷嘴针上的控制压力升高。通过时间较短的多个单次操控可以近似连续地抵抗作用在内喷嘴针上的控制压力升高。这尤其在以下情况下证明是有利的：如果在外喷嘴针的打开行程期间持续操控配属于内喷嘴针的控制阀时存在以下危险，即作用在内喷嘴针上的控制压力下降得如此大，使得内喷嘴针打开。
为了借助对两个控制阀的操控实现对应控制室中的压力减小，这两个控制阀通过所述操控被打开。因此，这两个控制阀优选实施为无电流地闭合的阀。进一步优选，排流节流部随着这两个控制阀的打开被释放，通过所述排流节流部减小存在于对应控制室中的控制压力。通过排流节流部的节流部横截面可以调整对应控制室中的压力减小。
此外提出，这两个控制室通过入流节流部加载以第二燃料，优选是柴油燃料。在此，排流节流部和入流节流部这样彼此协调，使得一方面在排流节流部已打开的情况下引起对应控制室中的尽可能快的压力减小而另一方面在排流节流部闭合的情况下引起尽可能快的压力建立。这尤其当入流节流部持续保持打开使得燃料通过入流节流部连续补充流入时适用。由于使用第二燃料作为压力介质，因此不必预先提供附加的压力介质，由此进一步简化所述方法。
此外优选，第二燃料、优选柴油燃料被用于点燃第一燃料、优选天然气并且以先导喷射的方式被引入到内燃机的燃烧室中。因此，所提出的方法尤其可以是NGDI方法，该方法具有开头所说的优点。
此外，优选使用电磁阀作为控制阀。这些电磁阀构造得更简单并且更紧凑，使得实现一种结构紧凑的燃料喷射器。
附图说明
下面，根据附图进一步阐述本发明的优选实施方式。附图示出：
图1适合于执行本发明方法的燃料喷射器的示意性纵截面，
图2根据本发明方法的第一操控曲线轮廓的示意图，
图3根据本发明方法的第二操控曲线轮廓的示意图，
图4由现有技术已知的操控曲线轮廓的示意图。
具体实施方式
从图1的示意图中获知适合于执行本发明方法的燃料喷射器。该燃料喷射器具有喷嘴体17以及两个同轴布置且彼此嵌套地被引导的喷嘴针1,2。为此，用于释放和封闭用于气态燃料的吹入开口11的外喷嘴针1实施为空心针。通过当前在构成压力室16的情况下被完全接收在外喷嘴针1中的内喷嘴针2可控制用于喷入液态燃料的喷射开口12。通过压力室16将液态燃料输送给喷射开口12。气态燃料通过压力室15到达吹入开口11，该压力室一方面由喷嘴体17并且另一方面由外喷嘴针1限界。所述液态燃料尤其可以是天然气或者说甲烷，所述液态燃料可以是柴油燃料。
因为甲烷的燃点如此高，使得不会自燃，所以柴油燃料被用于进行点燃。为此，柴油燃料以先导喷射的方式在即将引入甲烷气体之前被引入到内燃机的燃烧室(未示出)中。也就是说，内喷嘴针2独立于外喷嘴针1地被打开，以便进行先导喷射。
为了打开内喷嘴针2，借助控制阀4使控制室6中的控制压力下降，该控制室通过入流节流部10被加载以液态燃料。为此，当前实施为无电流情况下闭合的电磁阀的控制阀4被操控或者说被打开，使得排流节流部8被释放，燃料可以通过该排流节流部从控制室8中流走。通过降低控制室6中的控制压力，内喷嘴针2能够逆着弹簧14的弹簧力打开。
为了紧接着将气态燃料通过吹入开口11引入到内燃机的燃烧室中，外喷嘴针1被打开。为此，借助另外的控制阀3使控制室5中的控制压力降低，该控制室通过入流节流部9也被加载以液态燃料。所述另外的控制阀3与前述控制阀4类似地实施为无电流情况下闭合的电磁阀。如果操控控制阀3，那么它打开并且释放排流节流部7，使得燃料可以从控制室5流走。结果，控制室5中的控制压力下降并且外喷嘴针能够逆着弹簧13的弹簧力打开。当前，两个控制室5,6被密封套筒18分开，使得两个喷嘴针1,2可彼此独立地被操控。另外的密封套筒19将控制室5与压力室15分开，使得避免了两种燃料混合。
在图4中示意性示出对两个控制阀3,4的操控，该操控用于彼此独立地打开两个喷嘴针1,2。曲线A示出对控制阀4的操控或者说通电，为了实现柴油先导喷射，在时间上在操控控制阀3之前(曲线B)进行所述操控或者说通电。在下面的两个曲线图中分别关于时间t示出两个喷嘴针1,2的行程变化过程H以及速率变化过程R，其中，角标“D”涉及液态燃料，而角标“G”涉及气态燃料。
通过两个喷嘴针1,2彼此嵌套地被引导的方式，在打开外喷嘴针1时，内喷嘴针2至少在部分行程区域上被随同引导。在此，内喷嘴针2是闭合的，使得仅将气态燃料引入到内燃机的燃烧室中。在打开外喷嘴针1时被随同引导的内喷嘴针2引起控制室6的体积减小并且控制室6中的控制压力相应地上升。以该方式产生阻碍喷嘴针1,2的运动的液压反作用力。
因此，为了减小反作用力并且为了加速外喷嘴针1打开，根据本发明方法至少暂时同时操控两个控制阀3,4。也就是说，在外喷嘴针1的打开行程期间，燃料从两个控制室3,4流走，使得内喷嘴针2的随同引导不引起控制室6中的压力上升。在此，必须以下述方式操控配属于内喷嘴针2的控制阀4：控制室6中的压力足以使内喷嘴针2保持闭合。适合于此的有不同的操控方法。
在图2中示意性示出第一操控方法。曲线A和A’反映配属于内喷嘴针2的控制阀4的通电时长和通电强度。曲线B反映配属于外喷嘴针1的控制阀3的通电时长和通电强度。因此，在一定的时间区间内同时操控两个控制阀3,4，这导致小的反作用力并且从而导致外喷嘴针1快速打开。这在外喷嘴针1的行程变化过程(曲线HG)和所属的速率变化过程(曲线RG)中有所体现，这些曲线与图4相比明显更饱满(为了阐明，在图2中分别用虚线示出图4的曲线HG和RG)。
在图3中示意性示出第二操控方法。该第二操控方法与图2的操控方法的不同之处在于，在操控控制阀3以打开外喷嘴针1期间，配属于内喷嘴针2的控制阀4多次短时地相继被操控(曲线A’)。由此可以抵抗控制室6中的压力过于强烈地下降，使得保证在外喷嘴针1的打开行程期间内喷嘴针2保持闭合。

Claims (8)

1.一种用于运行燃料喷射器的方法，该燃料喷射器具有同轴布置并且彼此嵌套地被引导的两个喷嘴针(1,2)，所述喷嘴针用于将第一燃料和第二燃料引入到内燃机的燃烧室中，在所述方法中，借助两个控制阀(3,4)在时间上错开地打开所述两个喷嘴针(1,2)，并且在外喷嘴针(1)打开时，内喷嘴针(2)至少在部分行程区域上被随同引导，其特征在于，在配属于所述外喷嘴针(1)的控制阀(3)的、用于打开所述外喷嘴针(1)的操控阶段期间至少暂时也操控配属于所述内喷嘴针(2)的控制阀(4)，使得抵抗作用在所述内喷嘴针(2)上的控制压力的升高，而不会使所述内喷嘴针(2)打开。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，配属于所述内喷嘴针(2)的控制阀(4)在所述外喷嘴针(1)的打开阶段期间被多次操控，使得通过多个单次操控抵抗作用在所述内喷嘴针(2)上的控制压力的升高。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制阀(3,4)通过所述操控被打开，并且排流节流部(7,8)随着所述控制阀(3,4)的打开而被释放，通过所述排流节流部减小存在于对应的控制室(5,6)中的控制压力。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，两个控制室(5,6)通过入流节流部(9,10)被加载以所述第二燃料。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二燃料被用于点燃所述第一燃料并且以先导喷射的方式被引入到所述内燃机的燃烧室中。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用电磁阀作为控制阀(3,4)。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一燃料是天然气。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二燃料是柴油燃料。
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