CN110566372A - 用于运行燃料喷射器的方法和燃料喷射器 - 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，在燃料喷射器中，通过处于配属给喷嘴针(1)的控制室(3)中的、作用在喷嘴针(1)上的、可变的控制压力液压地控制用于释放和关闭至少一个喷射开口的喷嘴针(1)的往复运动。根据本发明，借助同样液压地控制的、可往复运动的先导控制活塞(4)来改变所述控制室(3)中的控制压力，所述先导控制活塞对排出节流部(5)进行开关转换，所述控制室(3)能够经所述排出节流部(5)卸载。本发明还涉及一种燃料喷射器，所述燃料喷射器尤其适用于实施本发明方法。

Description

用于运行燃料喷射器的方法和燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种用于运行燃料喷射器的方法。还提出一种燃料喷射器，所述燃料喷射器尤其适于实施本发明方法或能够按照本发明方法运行。
所述燃料喷射器可以构造为单燃料喷射器或构造为双燃料喷射器。所述燃料尤其可以是气态燃料、例如天然气(NG，既Natural Gas)。
背景技术
燃烧气态、尤其燃烧主要由燃点非常高的甲烷组成的天然气燃料时，为了在内燃机的燃烧室中点燃该燃料通常使用柴油燃料。为此，柴油燃料与气态燃料分开地以先导喷射的方式被带入到内燃机的燃烧室中。虽然必须喷射两种不同的燃料，但可以借助唯一的燃料喷射器实现两种燃料的喷射，所述燃料喷射器在这种情况下构造为双燃料喷射器，例如构造为NGDI(英文：natural-gas-direct-injection，天然气直接喷射)喷射器。借助NGDI喷射器可以将两种燃料在高压下直接喷射到内燃机的燃烧室中。
图6中示意性地示出了由现有技术已知的NGDI喷射器。该NGDI喷射器具有喷嘴体14以及两个同轴布置并且彼此嵌套的喷嘴针1，11，所述喷嘴针用于释放和关闭用于两种燃料的喷射开口2，12。两个喷嘴针1，11被液压控制。为此，喷嘴针1，11分别配属有控制室3，13，所述控制室能够经输入节流部17，18被加载以液压压力介质并且能够根据控制阀6，16的转换位置经排出节流部5，15卸载。随着控制阀6，16的打开，液压压力介质从控制室5，15流出，使得配属于控制室5，15的喷嘴针1，11卸载并且能够打开。然后，对应的燃料经由被释放的喷射开口2，12喷射到内燃机的燃烧室10中。
为了在甲烷燃烧时获得如柴油燃烧时一样高的热值，必须在相同的时间内带入明显更大的体积流量到燃烧室中。这需要相对较大的横截面，尤其是大的喷射开口、大的阀座直径以及足够大的喷嘴针控制面积，以便将向关闭方向作用的力施加到喷嘴针上。如果喷嘴针要打开，为此必须将相对较大的控制流量在尽可能短的时间内从控制室排出，这又需要排出在节流部和控制阀阀座处具有大的横截面。为此，在喷嘴针打开时必须保证足够大的行程。
大的横截面和大的行程又需要大的力用于关闭喷嘴针或者说使喷嘴针保持密封以及用于打开喷嘴针。如果使用电磁阀作为控制阀，那么磁铁必须相应大。然而这会导致安装空间问题。另外能量需求也提高。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提出一种用于运行燃料喷射器、尤其NGDI喷射器的方法，在该方法中不再出现或仅以减少的程度出现上述缺点。
本发明的任务通过所提出的方法以及燃料喷射器解决。
此外可以得知本发明的有利扩展形式。
在提出的、用于运行燃料喷射器的方法中，通过处于配属给喷嘴针的控制室中的、作用在喷嘴针上的、可变的控制压力，液压地控制用于释放和关闭至少一个喷射开口的喷嘴针的往复运动。根据本发明，借助同样液压地控制的、可往复运动的先导控制活塞来改变所述控制室中的控制压力，所述先导控制活塞对排出节流部进行开关转换，所述控制室能够经所述排出节流部卸载。
借助液压控制的先导控制活塞可以几乎以与行程无关地产生大的力。也就是说，能够实现大的横截面和/或大的行程，以便将大的体积流量带入到燃烧室中。
为了液压地控制先导控制活塞，优选借助控制阀改变处于另一控制室中的、作用在先导控制活塞上的控制压力。控制阀可以有中间接入先导控制活塞而设计得相对较小。例如可以使用电磁阀作为控制阀，所述电磁阀具有相对较小的磁铁。以这种方式避免安装空间问题。此外可以更高能效地运行燃料喷射器。
优选借助直接或间接支撑在先导控制活塞上的弹簧产生朝向用于先导控制活塞的密封座的方向的附加压力。弹簧限定先导控制活塞在无液压力状态中的位置。
此外优选使用带阶梯的先导控制活塞用于构造压力阶梯。该压力阶梯这样取向，使得向打开方向作用的液压压力作用于先导控制活塞上。通过该附加的打开力，用于控制先导控制活塞的往复运动的控制室中的控制压力必须以更小强度降低，从而降低控制室中的气穴危险。此外，通过协调用于充注控制室的输入节流部和用于卸载控制室的排出节流部的节流横截面，可以精确地调整先导控制活塞的打开速度。
优选在压力阶梯上作用高压，从而，在密封座区域中作用的压力对先导控制活塞的往复运动具有次要影响。
该压力阶梯通过先导控制活塞不同外直径实现。由于不同的外直径，在先导控制活塞上产生不同大小的液压作用面。此外，通过液压作用面的面积比可以产生力传递比，使得能够产生更大的力用于控制喷嘴针的往复运动。
优选，为了释放和关闭用于优选呈气态的燃料的至少一个喷射开口，使用至少区段地实施为中空针的喷嘴针。因此，喷嘴针尤其可以用于控制气态燃料的喷射以及用于接收另一喷嘴针，所述另一喷嘴针用于控制优选呈液态的另一燃料的喷射。根据所述方法运行燃料喷射器因而尤其可以是双燃料喷射器，优选NGDI喷射器。
此外所提出的用于喷射气态和/或液态燃料到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器，包括至少一个可往复运动的喷嘴针，通过所述喷嘴针的往复运动能够释放和关闭至少一个喷射开口。在此，所述喷嘴针在其远离燃烧室的端部上限界能够被液压压力介质加载的控制室。根据本发明，所述控制室能够经排出节流部卸载，所述排出节流部能够通过被液压地控制的先导控制活塞进行开关转换。
所提出的燃料喷射器尤其适用于执行本发明方法，从而，之前结合方法所说明的优点也可以通过所提出的燃料喷射器实现。尤其可以借助液压控制的先导控制活塞产生大的力，该大的力能够实现喷嘴针的大的横截面和大的行程。
优选，所提出的燃料喷射器包括用于液压控制先导控制活塞的控制阀。借助控制阀，被先导控制活塞限界的控制室中的控制压力是可改变。该控制阀优选是电磁阀，其由于通过先导控制活塞进行的先导控制而可以设计得相对较小，从而节约安装空间并且降低能量需求。
此外优选，先导控制活塞被弹簧的弹簧力朝向密封座方向加载。该弹簧限定先导控制活塞在无液压力状态中的位置。优选先导控制活塞在无液压力状态中贴靠在密封座上。
本发明的扩展形式中提出，先导控制活塞带阶梯地实施并且构成压力阶梯。也就是说，先导控制活塞具有至少两个不同的外直径，从而构成液压作用的环形凸肩。所述环形凸肩这样取向，使得作用于环形凸肩上的压力、优选高压在先导控制活塞上施加向打开方向作用的压力。由于有压力阶梯引起的打开力，先导控制活塞为了打开而必须以较小强度地卸载。也就是说，配属于先导控制活塞的控制室中的控制压力必须较小强度地降低，从而气穴危险降低。
此外，通过先导控制活塞的不同外直径能够以如下方式调整在先导控制活塞上构成液压有效面积的面积比：使得实现能保证先导控制活塞快速打开的力传递比。
有利地，喷嘴针至少区段地实施为中空针，并且在喷嘴针中至少区段地以可往复运动的方式接收有另一喷嘴针。也就是说，燃料喷射器具有两个相互嵌套的喷嘴针，从而能够借助该燃料喷射器向内燃机的燃烧室中喷射两种不同的燃料。因而该燃料喷射器尤其可以是双燃料喷射器，例如NGDI喷射器。
附图说明
下面根据附图进一步说明本发明的优选实施方式。附图示出：
图1本发明第一燃料喷射器在先导控制活塞区域中的纵剖面示意图，
图2本发明第二燃料喷射器在先导控制活塞区域中的纵剖面示意图，
图3本发明第三燃料喷射器在先导控制活塞区域中的纵剖面示意图，
图4本发明第四燃料喷射器在先导控制活塞区域中的纵剖面示意图，
图5本发明第五燃料喷射器在先导控制活塞区域中的纵剖面示意图，和
图6由现有技术已知的燃料喷射器的纵剖面示意图。
具体实施方式
本发明的燃料喷射器可以类似于图6中示出的燃料喷射器地实施，其中，在外部的、实施为中空针的喷嘴针1的液压控制方面存在区别。该区域在图6中通过虚线边框标出。下面更详细地说明的图1至图5全部涉及该区域。
从图1可得知喷嘴针1的液压控制的第一优选实施方式。所述液压控制借助先导控制活塞4进行，通过该先导控制活塞的位置可以改变控制室3中的控制压力，该控制室被喷嘴针1限界。也就是说，存在于控制室3中的控制压力作用在喷嘴针1上并且在喷嘴针1上施加向关闭方向作用的液压压力。因此，为了打开喷嘴针1，必须降低控制室3中的控制压力。
这由此实现：降低作用在先导控制活塞4上的控制压力，该控制压力存在于配属给先导控制活塞4的另一控制室7中。为了使控制室7中的控制压力下降，控制阀6打开，使得控制室7经排出节流部23卸载。因为经输入节流部24补充流入的压力介质少于经排出节流部23从控制室7流出的压力介质，因此，先导控制活塞4也卸载，使得该先导控制活塞从密封座9抬起并且释放排出节流部5，经该排出节流部可使配属于喷嘴针1的控制室3卸载。经排出节流部5流出的溢流量经低压室20输送给回流部19。
图2中示出本发明燃料喷射器的第二实施方式。在这里。先导控制活塞4附加地被弹簧8的弹簧力向密封座9方向加载。在缺少液压压力时，该弹簧使先导控制活塞4保持与密封座9贴靠。
从图3得知本发明燃料喷射器的第三实施方式。在直径D1和D2之间的过渡部中，先导控制活塞4构成压力阶梯，该压力阶梯位于高压室21中，从而高压力作用在该压力阶梯上。因此，附加打开力作于在先导控制活塞4上，由于该附加打开力，控制室7中的控制压力必须较小强度地降低，以便先导控制活塞4从密封座9抬起。由此降低控制室7中的气穴危险。
图4中示出了本发明燃料喷射器的第四实施方式，与图3的实施方式不同，在此，先导控制活塞4类似于图2的实施方式地被弹簧8的弹簧力向关闭方向加载。然而在这里弹簧8布置高压室21中，使得实现在轴向方向上紧凑构造的布置。
从图5得知本发明燃料喷射器的第五实施方式，该实施方式与图4实施方式的区别在于密封套22，所述密封套包围先导控制活塞4在控制室侧端部。密封套22在径向方向上密封控制室7，其中，通过弹簧8的弹簧力实现密封力。此外，避免了先导控制活塞4的过定位，因为先导控制活塞仅在一个区段中在壳体侧被导向。

Claims (10)

1.用于运行燃料喷射器的方法，在所述燃料喷射器中，通过处于配属给喷嘴针(1)的控制室(3)中的、作用在喷嘴针(1)上的、可变的控制压力液压地控制用于释放和关闭至少一个喷射开口的喷嘴针(1)的往复运动，其特征在于，借助同样液压地控制的、可往复运动的先导控制活塞(4)来改变所述控制室(3)中的控制压力，所述先导控制活塞对排出节流部(5)进行开关转换，所述控制室(3)能够经所述排出节流部(5)卸载。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了对所述先导控制活塞(4)进行液压控制，借助控制阀(6)改变处于另一控制室(7)中的、作用在所述先导控制活塞(4)上的控制压力。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助直接或间接支撑在所述先导控制活塞(4)上的弹簧(8)，产生朝向用于所述先导控制活塞(4)的密封座(9)方向作用的附加压力。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用带阶梯的先导控制活塞(4)用于构成压力阶梯。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少区段地实施为中空针的喷嘴针(1)以释放和关闭用于优选呈气态的燃料的至少一个喷射开口(2)。
6.用于喷射气态和/或液态燃料到内燃机的燃烧室(10)中的燃料喷射器，包括至少一个可往复运动的喷嘴针(1)，通过所述喷嘴针(1)的往复运动能够释放和关闭至少一个喷射开口(2)，其中，所述喷嘴针(1)在其远离燃烧室的端部上限界能够被液压压力介质加载的控制室(3)，其特征在于，所述控制室(3)能够经排出节流部(5)卸载，所述排出节流部(5)能够通过被液压地控制的先导控制活塞(4)进行开关转换。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射器，其特征在于，设置有用于对所述先导控制活塞(4)进行液压控制的控制阀(6)，借助所述控制阀能够改变被所述先导控制活塞(4)限界的控制室(7)中的控制压力。
8.根据权利要求6或7所述的燃料喷射器，其特征在于，所述先导控制活塞(4)朝向密封座(9)的方向被弹簧(8)的弹簧力加载。
9.根据权利要求6至8之一所述的燃料喷射器，其特征在于，所述先导控制活塞(4)带阶梯地实施并且构成压力阶梯。
10.根据权利要求6至9之一所述的燃料喷射器，其特征在于，所述喷嘴针(1)至少区段地实施为中空针，并且在所述喷嘴针(1)中至少区段地以可往复运动的方式接收有另一喷嘴针(11)。
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