CN111263854A

CN111263854A - 喷射器

Info

Publication number: CN111263854A
Application number: CN201880068984.3A
Authority: CN
Inventors: D·乌尔曼; B·莱布斯勒
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-10-23
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2020-06-09
Also published as: DE112018003404A5; DE102017218869A1; WO2019081116A1

Abstract

本发明涉及一种用于配量液态燃料和气态燃料的喷射器(1)，其具有喷射器体(2)，在该喷射器体中以能纵向运动的方式布置有外喷嘴针(4)，其中，所述外喷嘴针(4)通过其轴向运动打开和闭合至少一个用于配量气态燃料的注入开口(10)。外喷嘴针(4)在喷射器体(2)的导向孔(3)的导向区段(30)中被导向，其中，在所述导向区段(30)和所述导向孔(3)之间存在节流间隙(28)。此外，在外喷嘴针(4)中构造有纵向孔(5)，所述纵向孔能以处于喷射压力下的燃料来充注并且在所述纵向孔(5)中以能纵向运动的方式布置有内喷嘴针(6)。内喷嘴针(6)与内喷嘴座(16)共同作用，用于打开和闭合至少一个喷射开口(17)，其中，在所述喷射器体(2)中构造有气体室(12)，所述气体室能以处于注入压力下的气态燃料来充注并且所述气体室与所述导向孔(3)邻接地包围所述外喷嘴针(4)。所述节流间隙(28)通入所述气体室(12)中。此外，在所述喷射器体(2)中构造有压力腔(33)，该压力腔能经由流体通道(20)以液态燃料来充注。在此，所述压力腔(33)以壁(34)邻接于所述节流间隙(28)。

Description

喷射器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于将液态燃料和气态燃料配量到内燃机的燃烧室中的喷射器。

背景技术

由DE 10 2014 225 167 A1已知一种喷射器，利用该喷射器不仅可以将液态燃料而且可以将气态燃料配量到内燃机的燃烧室中。该喷射器具有外喷嘴针，该外喷嘴针与外喷嘴座共同作用，用于打开和闭合喷嘴开口。此外，该喷射器具有内喷嘴针，该内喷嘴针与内密封座共同作用，用于打开和闭合喷射开口。在此，内喷嘴针接收在外喷嘴针中。因此，可以相互独立地将液态燃料和气态燃料配量到内燃机的燃烧室中。

外喷嘴针在喷射器体的纵向孔中被导向，使得在外喷嘴针与纵向孔之间形成一个节流间隙。为了确保外喷嘴针的纵向运动，该节流间隙是必要的。在此，节流间隙在一端通入充注有气体的压力室中，并且该节流间隙以另一端暴露于液态燃料的压力下，因为液态燃料必须穿过外喷嘴针被引导，在该外喷嘴针中布置有内喷嘴针。因此，经由节流间隙产生气态燃料与液态燃料之间的连接。只要两种燃料以大致相同的压力存在于喷射器中，实际上就不会发生经由节流间隙的流动，使得不发生两种燃料的混合。仅略微的混合对于喷射器的运行通常不重要。

然而如果希望仅以液态燃料运行喷射器，则液态燃料可能经由节流间隙进入气态燃料的压力室中，因为不再存在对于液态燃料所需的反压力。通过以液态燃料充注该压力室，在重新起动气体喷射时可能导致在燃烧室中不受控制的燃烧并且还可能导致发动机损坏或有害物质的排放。

发明内容

与此相对，本发明的喷射器具有以下优点：也可以在较长的时间段内仅以液态燃料来运行喷射器，而不会使气体注入的重新起动变困难。

在此，用于配量液态燃料和气态燃料的喷射器具有喷射器体，在该喷射器体中以能纵向运动的方式布置有外喷嘴针。外喷嘴针通过其轴向运动打开和闭合至少一个用于配量气态燃料的注入开口，并且该外喷嘴针在喷射器体的导向孔的导向区段中被导向。此外，在导向区段和导向孔之间保留有节流间隙。在外喷嘴针中构造有纵向孔，该纵向孔以处于喷射压力下的燃料来充注并且在该纵向孔中以能纵向运动的方式布置有内喷嘴针。内喷嘴针与内喷嘴座共同作用，用于打开和闭合至少一个喷射开口。此外，在喷射器体中构造有气体室，该气体室可以以处于注入压力下的气态燃料来充注并且该气体室与导向孔邻接地包围外喷嘴针。节流间隙通入气体室中。此外，在喷射器体中构造有压力腔，该压力腔可经由流体通道以液态燃料来充注并且该压力腔以壁邻接于节流间隙。

通过节流间隙，在喷射器内在以气体充注的气体室与液态燃料之间产生不可避免的连接。如果从充注有液态燃料的区域到气体室中产生压力降，那么液态燃料进入充注有气体的气体室中。由此，附加地扩大了节流间隙。通过在喷射器体中构造压力腔，可以防止这种扩大。压力腔经由至少一个流入开口也以液态燃料来充注，由此减小了节流间隙并因此使液态燃料和气态燃料的混合最小化。

在本发明的第一有利扩展方案中设置，压力腔的壁可以通过液态燃料的压力而弹性变形。有利地，压力腔的壁向着外喷嘴针方向的扩大部在纵向孔中的喷射压力最大并且在气体室中存在环境压力的情况下完全封闭节流间隙并且借助于该壁将外喷嘴针固定在导向孔中。因此，液态燃料与气态燃料之间的连接、即节流间隙被完全闭合，使得即使在较长时间仅以液态燃料运行时气体室也被完全密封。此外，可以以简单的方式将外喷嘴针固定在导向孔中，其中，可以毫无问题地继续运行内喷嘴针。因此，即使气态燃料的气体压力意外地降低，也可以保持用于配量液态燃料的喷射器的功能方式完整，而无需大的结构改型。

在本发明的另一构型中有利地设置，压力腔构造为环面形并且有利地借助于增材制造(Additivem Manufacturing)被制成在喷射器体中。因此，压力腔的壁可以以简单的结构方式对节流间隙的大小产生作用并且影响该大小。

在一个有利的扩展方案中设置，喷射器体构造为空心柱形并且在其周边上布置有均匀数量的压力室流入开口。因此，可以实现以液态燃料均匀地充注和排空压力腔。

在另一有利构型中，压力腔关于节流间隙在喷射器体中的轴向延伸而言构造在节流间隙的背离至少一个注入开口的区域中。因此，可以使液态燃料直接在进入节流间隙之后的进入最小化。

在一个有利的扩展方案中设置，外喷嘴针以其背离所述至少一个注入开口的端部限界外控制室，该外控制室可以以液态燃料来充注，使得可以在轴向方向上将液压闭合力施加到外喷嘴针上。从而可以以已知和简单的方式液压地控制闭合力并因此控制外喷嘴针的纵向运动。有利地以相同的方式，内喷嘴针以其背离所述至少一个喷射开口的端部限界内控制室，该内控制室可以以液态燃料来充注，使得可将液压闭合力施加到内喷嘴针上。

本发明的其它优点、特征和细节由下面对优选实施例的描述以及根据附图得出。

附图说明

图1以纵截面图示出用于配量液态燃料和气态燃料的本发明喷射器的示意图，

图2以纵截面图示出图1的本发明喷射器在区域I中的放大局部图，

图3a以纵截面图示出图2的在以液态燃料充注压力腔之前的放大局部图II，

图3b以纵截面图示出图2的在以液态燃料充注压力腔之后的纵截面中的放大局部图II，

图4以纵截面图示出图2的本发明喷射器在区域III中的放大局部图。

具有相同功能的元件在附图中设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以纵截面图示出本发明的喷射器1，其中，仅示出了喷射器1的主要区域。所述喷射器1应用于内燃机的燃烧室中，用于运行两种不同的燃料，即一方面是液态燃料、优选柴油，而另一方面是气态燃料，所述液态燃料和气态燃料交替地或者共同地被馈入内燃机的燃烧室中。

喷射器1具有喷射器体2，该喷射器体具有阀座体9，其中，在喷射器体2中构造有导向孔3。在所述导向孔3中以能纵向运动的方式布置有活塞形外喷嘴针4。外喷嘴针4在导向孔3中的导向区段30中被导向，其中，在该导向区段30中构造有节流间隙28。此外，外喷嘴针4具有外喷嘴针尖部7，该外喷嘴针尖部与外喷嘴座8共同作用，用于打开和闭合多个布置在阀座体9中的注入开口10。喷射器体2与外喷嘴针4的与注入开口10相对置的端部36一起限界外控制室25，在该外控制室中布置有外喷嘴针弹簧11。该外喷嘴针弹簧11以向着外喷嘴座8方向的力加载外喷嘴针4。

外喷嘴针4具有基本上柱形的纵向孔5，在该纵向孔中以能纵向运动的方式布置有活塞形内喷嘴针6。内喷嘴针6以内喷嘴针尖部15与构造在外喷嘴针4上的内喷嘴座16共同作用，用于打开和闭合多个喷射开口17。喷射开口17在内喷嘴座16下游也构造在外喷嘴针4中。喷射器体2与内喷嘴针6的与注入开口10相对置的端部37一起限界内控制室35，在该内控制室中布置有内喷嘴针弹簧18。内喷嘴针弹簧18以向着喷射开口17方向的力加载内喷嘴针16。

在喷射器体2中构造有气体室12，该气体室可以经由在阀体2中倾斜构造的气体通道13借助气体管路14以气态燃料来充注。此外，外喷嘴针4中的纵向孔5限界内压力室19。所述内压力室19经由构造在外喷嘴针4和喷射器体2中的横向孔38与流体通道20连接。流体通道20与流体管路21连接，使得内压力室19可以以液态燃料来充注。

喷射器1还包括两个可彼此独立地被操控的阀元件22a、22b，所述阀元件例如包括电磁的、液压的或机械的操纵装置23a、23b。第一阀元件22a借助于第一控制管路24a与流体管路21和外控制室25连接。第二阀元件22b借助于第二控制管路24b与流体管路21和内控制室35连接。在此，第二控制管路24b经由另一构造在外喷嘴针4和喷射器体2中的横向孔39与流体管路21连接。此外，在第一控制管路24a中布置有第一控制管路节流部27a和第二控制管路节流部27b，这些节流部限制液态燃料流入到控制管路24a、24b中或者说防止由于所述两个阀元件42a、42b造成的、控制功能的相互影响。此外，两个阀元件42a、22b与回流管路26连接。

此外，在喷射器体2中构造有环面形压力腔33，该压力腔经由至少一个流入开口32与横向孔38连接。压力腔33以朝向节流间隙28的边缘具有可弹性变形的壁34。

图2以纵截面图示出图1的本发明喷射器1在区域I中的放大局部图。在此，压力腔33布置在区域A中，该区域A位于节流间隙28的朝向阀元件22A、22b的上方区域中。

喷射器1的功能方式如下：

图1示出了处于闭合位置中的喷射器1。具有操纵装置23a、23b的阀元件22a、22b被闭合，使得由液态燃料从流体管路21注入控制管路24a、24b中决定地存在液态燃料的高燃料压力。内喷嘴座16和外喷嘴座8分别被封闭，使得没有液态燃料或气态燃料能够经由喷射开口17或者说注入开口10流出到内燃机的燃烧室中。

如果第一阀元件22a的第一操纵装置23a被操纵，则液态燃料可以从外控制室25经由第一控制管路24a和阀元件22a溢出到回流管路26中。因此，在外控制室25中作用到外喷嘴针4上的液压压力减小，使得外喷嘴针4抵抗外喷嘴针弹簧11的力向着第一阀元件22a的方向运动。外喷嘴针尖部7从外喷嘴座8抬起并且释放注入开口10，使得来自气体室12的气态燃料可以进入内燃机的燃烧室中。也可以以相同的方式控制第二喷嘴针6，使得内喷嘴座16被释放并且来自内压力室的液态燃料可以经由喷射开口17被喷射到内燃机的燃烧室中。因此，根据对第一阀元件22a或第二阀元件22b的操控而定，既可以在内控制室35中又可以在外控制室25中调设燃料压力并从而也调设液压闭合力，其中，可彼此独立地调设两个控制室25、35中的压力。

通常，这样的喷射器以这种方式运行：首先将液态燃料的点燃量引入到燃烧室中，紧接着引入较大量的气态燃料，其中，气态燃料提供大部分能量。在操纵第一阀元件22a时，内控制室35中的燃料压力下降，使得内喷嘴针6由于内控制室35中的下降的燃料压力而抵抗内喷嘴针弹簧18的闭合力沿轴向方向从内喷嘴座16抬起并且释放该内喷嘴座。因此，液态燃料从喷射开口17进入燃烧室中。通过再次操纵第一阀元件22a，内喷嘴针4再次闭合喷射开口17。同时或以小的时间间隔操纵第二阀元件22b，使得外控制室25中的燃料压力减小。以与之前相同的方式，外喷嘴针4释放外喷嘴座8。因此，气态燃料可以从注入开口10流出。该气态燃料通过之前点燃的液态燃料量被点火，使得在燃烧室中发生燃烧。为了结束该注入过程，重新操纵第二阀元件22b。

在横向孔38和从而流动通道20与气体室12之间，经由导向区段30上的节流间隙28形成连接。因此，原则上在充注有液态燃料的横向孔38与充注有气态燃料的气体室12之间存在连接。该连接使得液态燃料能够流入气体室12中或者气态燃料能够从气体室12向着横向孔38的方向流动。两个流动对喷射器1的功能方式的损害程度很小。只要横向孔38中的压力与气体室12中的压力近似相等、例如分别为500bar，则仅产生液态燃料与气态燃料的很少混合或者甚至不产生混合。

然而，如果在气体室12中与喷射器1内的液态燃料的压力相比仅存在非常低的压力，则在节流间隙28内出现压力降，也就是说，从横向孔38出发，节流间隙28中的压力连续地降低，直至达到气体室12中的压力。因此，如在图3a中作为图2的局部II所示那样，液态燃料经由节流间隙28进入气体室12中并且同时也使节流间隙28扩大。

液态燃料经由流入开口32从横向孔38进入压力腔33中，使得该压力腔充注有液态燃料并且压力腔33中的压力相应于横向孔38中的压力。由此，压力腔33的壁34朝向节流间隙28的方向弹性变形，直至所述壁在横向孔38中的压力最大且气体室12中存在环境压力的情况下完全封闭节流间隙28，如在图3b中所示那样。因此，没有液态燃料从横向孔38经由节流间隙28到达气体室12中。同时，当没有将气态燃料注入内燃机的燃烧室中时，通过压力腔33的扩大的壁34将外喷嘴针4固定在导向孔3中。

图4示出了图2的局部III，其中，在喷射器体2中在其周边上布置有压力腔33的均匀数量的流入开口32。流入开口32优选构造为钻孔并且具有节流作用。压力腔33优选利用制造技术、增材制造来制成。

在压力腔33没有以液态燃料来充注的情况下，喷射器体2在压力腔33的壁34与节流间隙28之间的壁厚处于0.4mm与0.8mm之间的数值范围内，优选为0.6mm。

Claims

1.一种用于配量液态燃料和气态燃料的喷射器(1)，具有喷射器体(2)，在该喷射器体中以能纵向运动的方式布置有外喷嘴针(4)，其中，所述外喷嘴针(4)通过其轴向运动打开和闭合至少一个用于配量气态燃料的注入开口(10)，其中，所述外喷嘴针(4)在所述喷射器体(2)的导向孔(3)的导向区段(30)中被导向，其中，在所述导向区段(30)和所述导向孔(3)之间保留有节流间隙(28)，其中，在所述外喷嘴针(4)中构造有纵向孔(5)，所述纵向孔能以处于喷射压力下的燃料来充注，并且在所述纵向孔(5)中以能纵向运动的方式布置有内喷嘴针(6)，其中，所述内喷嘴针(6)与内喷嘴座(16)共同作用以打开和闭合至少一个喷射开口(17)，其中，在所述喷射器体(2)中构造有气体室(12)，所述气体室能以处于注入压力下的气态燃料来充注，并且所述气体室与所述导向孔(3)邻接地包围所述外喷嘴针(4)，其中，所述节流间隙(28)通入所述气体室(12)中，其特征在于，在所述喷射器体(2)中构造有压力腔(33)，所述压力腔能经由流体通道(20)以液态燃料来充注，并且所述压力腔(33)以壁(34)邻接于所述节流间隙(28)。

2.根据权利要求1所述的喷射器(1)，其特征在于，所述压力腔(33)的所述壁(34)能通过所述液态燃料的压力而弹性变形。

3.根据权利要求2所述的喷射器(1)，其特征在于，所述压力腔(33)的所述壁(34)向着所述外喷嘴针(4)方向的扩大部在所述纵向孔(5)中的喷射压力最大并且在所述气体室(12)中存在周围环境压力的情况下完全封闭所述节流间隙(28)并且借助所述壁(34)将所述外喷嘴针(4)固定在所述导向孔(3)中。

4.根据上述权利要求之一所述的喷射器(1)，其特征在于，所述压力腔(33)构造为环面形。

5.根据上述权利要求之一所述的喷射器(1)，其特征在于，所述喷射器体(2)中的所述压力腔(33)借助增材制造制成。

6.根据上述权利要求之一所述的喷射器(1)，其特征在于，所述喷射器体(2)构造为空心柱形并且在其周边上布置有所述压力腔(33)的均匀数量的流入开口(32)。

7.根据上述权利要求之一所述的喷射器(1)，其特征在于，所述压力腔(33)关于所述节流间隙(28)在所述喷射器体(2)中的轴向延伸而言构造在所述节流间隙(28)的背离所述至少一个注入开口(10)的区域(A)中。

8.根据上述权利要求之一所述的喷射器(1)，其特征在于，所述外喷嘴针(4)以其背离所述至少一个注入开口(10)的端部(36)限界外控制室(25)，所述外控制室能以液态燃料来充注，使得能将液压闭合力沿轴向方向施加到所述外喷嘴针(4)上。

9.根据上述权利要求之一所述的喷射器(1)，其特征在于，所述内喷嘴针(6)以其背离所述至少一个喷射开口(17)的端部(37)限界内控制室(35)，所述内控制室能以液态燃料来充注，使得能将液压闭合力施加到所述内喷嘴针(6)上。