CN116568919A - 用于将气态燃料送入尤其是直喷入内燃机燃烧室的喷射器以及燃气发动机 - Google Patents

用于将气态燃料送入尤其是直喷入内燃机燃烧室的喷射器以及燃气发动机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将气态燃料送入燃烧室(22)中的喷射器(24)，该喷射器具有可被燃料流过的壳体(26)，壳体具有可被燃料流过的流出口(28)，燃料经由流出口可从壳体(26)被送出以将燃料送入燃烧室(22)，该喷射器还具有阀座(30)和阀件(38)，该阀件在关闭位置与打开位置之间可运动。在关闭位置，阀件(38)落位在阀座(30)上，使得可被燃料流过的第一壳体区域(42)与可被燃料流过的第二壳体区域(44)彼此分隔。在打开位置，这些壳体区域(42,44)流通相连，使得流过壳体区域(42,44)的燃料经由流出口(28)可从壳体(26)被送出。阀件(38)向外打开且包括安置在第二壳体区域(44)中的、隆起的和/或缩窄的阀体部(50)。

Description

用于将气态燃料送入尤其是直喷入内燃机燃烧室的喷射器以 及燃气发动机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于将气态燃料送入尤其是直喷入内燃机燃烧室的喷射器。本发明也涉及一种具有至少一个这种喷射器的燃气发动机。
背景技术
DE 10 2017 213 737 A1公开了一种用于将气态燃料喷入内燃机燃烧室的喷射器，具有喷嘴体，在喷嘴体中形成压力腔，其可在喷入压力下被填充有气态燃料并且喷口自此开始延伸，气态燃料可经由该喷口流出。另外，EP 1 195 203 A2公开了一种用于将液态介质雾化的装置。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于内燃机的喷射器以及一种具有至少一个这种喷射器的燃气发动机，从而气态燃料借助喷射器能很有利地被送入内燃机或燃气发动机的燃烧室。
该任务通过一种具有权利要求1的特征的喷射器以及一种具有权利要求10的特征的燃气发动机来完成。在从属权利要求中说明具有合适的发明改进方案的有利设计。
本发明的第一方面涉及一种用于将气态燃料、尤其是氢气送入尤其是直喷入尤其是机动车的内燃机燃烧室中的喷射器。因此，内燃机在其点火运行方式中可以借助气态燃料工作，故内燃机是尤其按照外源点火式发动机原理的燃气发动机，或者也被称为燃气发动机。在内燃机点火运行期间，例如在内燃机的各个工作循环中，借助喷射器将气态燃料送入、尤其直喷入燃烧室中。为此，喷射器包括可被气态燃料流过的壳体。这尤其是指，气态燃料尤其是从壳体外或总体上从喷射器外被送入或可被送入壳体中且因此送入喷射器中，随后又从壳体且尤其总体上从喷射器被送出或可被送出。例如气态燃料通过至少一个入口被送入喷射器、尤其是壳体中。“从壳体或总体上从喷射器送出气态燃料”也被称为“从壳体或总体上从喷射器排出气态燃料”。为此该壳体具有至少或正好一个可被流经壳体的气态燃料流过的流出口或多个流出口，气态燃料经此从壳体、尤其总体上从喷射器可被送出，因此例如可被输送到壳体、尤其整个喷射器的环境中，以将气态燃料送入燃烧室。换言之，为了将气态燃料送入燃烧室，尤其是为了将气态燃料直喷入燃烧室，首先被引入壳体或整个喷射器中的气态燃料经由也称为出口的流出口从壳体且尤其总体上自喷射器被引出或送出并由此被送入、即喷入环境中，尤其是直接送入到燃烧室。再换言之，流过流出口的气态燃料从壳体且总体上从喷射器流出，从而喷射器自身喷出或吹出流过流出口的气态燃料并由此例如将其直喷入燃烧室。
喷射器、尤其是壳体还具有阀座，阀座例如尤其是直接由该壳体、尤其是该壳体的壳体件构成。此外，喷射器具有也简称为阀的阀件，其可沿运动方向相对于壳体且相对于阀座至少或只平移地在关闭位置与至少一个打开位置之间运动。关闭位置是阀件的第一位置。换句话说，关闭位置也被称为第一位置。打开位置是阀件的第二位置。换言之，打开位置也被称为第二位置。该运动方向优选平行于阀件和/或壳体的纵延伸方向延伸。“阀件可沿运动方向相对于壳体且相对于阀座在所述位置之间运动”的特征尤其是指，阀件可以沿运动方向相对于壳体且相对于阀座在所述位置之间来回运动。
在关闭位置，阀件落位在阀座上。换言之，阀件在关闭位置支承抵靠阀座，由此在关闭位置借助阀件将该壳体的可被气态燃料流过的第一壳体区域与壳体的可被气态燃料流过且在流经壳体的气态燃料的流动方向上设于第一壳体区域下游的第二壳体区域隔开。在此，第二壳体区域包括流出口。这意味着，气态燃料在其经过壳体且因此例如从流入口到流出口且穿过流出口的路径中首先流过第一壳体区域，随后流过第二壳体区域和流出口，流出口例如在一端通入第二壳体区域并且在另一端通入或通至壳体的且尤其整个喷射器的环境。在内燃机的完全制造状态下，例如该流出口在另一端直接通入燃烧室，使得流过流出口的且因此从喷射器流出的气态燃料被直喷入燃烧室。
例如阀座尤其在壳体的或各自壳体区域的围绕运动方向延伸的周向上更尤其完全环绕溢流口延伸，该溢流口在阀件关闭位置借助阀件被关闭且因此锁闭。由此在关闭位置借助阀件将所述壳体区域禁流隔断，使得气态燃料不能从第一壳体区域流入第二壳体区域。因此在阀件的关闭位置没有气态燃料流过流出口，使得在阀件的关闭位置该喷射器不提供气态燃料，即不喷出气态燃料。换言之，由于在阀件的关闭位置借助阀件将所述壳体区域禁流隔断，故防止了气态燃料经由流出口流出壳体、尤其是总体上流出喷射器。因为在阀件的关闭位置借助阀件将这些壳体区域禁流隔断，故在阀件的关闭位置该流出口尤其借助阀件与第一壳体区域禁流隔断。故气态燃料无法从第一壳体区域流至流出口且不能流过流出口。
在打开位置，阀件与阀座间隔开或自其抬起，由此壳体区域尤其是通过流通口流通相连并且流过壳体区域的气态燃料经由流出口可从壳体、尤其是总体上从喷射器被送出。换言之，为了将气态燃料送入燃烧室、尤其是直喷入燃烧室，使阀件从关闭位置运动到打开位置。由此，气态燃料可以从第一壳体区域流入第二壳体区域，流过第二壳体区域且因此尤其流过流出口，故在打开位置喷射器喷出或能够喷出气态燃料。
为了现在能借助喷射器很有利地、尤其很利于流动地提供、即喷出气态燃料并将其送入燃烧室，本发明规定，该阀件在其从关闭位置运动到打开位置时至少部分可运动到第二壳体区域中。换言之规定了，该阀件在其从关闭位置运动到打开位置时至少部分运动到第二壳体区域中。再换言之，为了使阀件从关闭位置运动到打开位置，使阀件相对于壳体且因此相对于阀座至少或只平移地沿平行于运动方向延伸的打开方向运动，该打开方向尤其从第一壳体区域指向第二壳体区域。因为阀件的至少一部分在其从关闭位置运动到打开位置时运动到第二壳体区域中，故该阀件的至少所述部分在其从打开位置运动到关闭位置时从第二壳体区域移出。因为阀件在其从关闭位置运动到打开位置时运动到第二壳体区域中，故阀件也被称为向外打开的阀件，从而喷射器被称为向外打开的喷射器或A喷嘴或A喷射器。
此外本发明规定，阀件具有在这两个位置、即在关闭位置和打开位置都安置在第二壳体区域中的且因此突入第二壳体区域中的阀体部，该阀体部至少在阀体部的局部区域中沿背离阀座的方向、即尤其沿前述打开方向尤其是呈锥形或截头锥体形缩窄。替代地或附加地，阀体部至少在局部区域中隆起/拱起。阀体部因此是导流件或导流几何形状，借此能很有利地、尤其很利于流动地引导在阀件打开位置流经壳体区域和流出口的气态燃料。例如在其从第一壳体区域至第二壳体区域和流过流出口的路径中，在打开位置流过壳体区域且因此流过流出口的气态燃料至少流向阀体部的局部区域和/或至少环绕阀体部的局部区域流动和/或至少沿阀体部的局部区域流动，从而阀体部或至少阀体部的局部区域就其流动而言影响流动的气态燃料。因为阀体部现在至少在该局部区域中被设计成至少该阀体部的局部区域缩窄和/或隆起，故阀体部很有利地影响流动的气态燃料、即其流动。
例如，第二壳体区域至少部分、尤其是至少主要地或完全由该壳体的例如呈一体式的壳体区域尤其直接界定或形成，其中，该壳体件例如是壳体的所谓风帽或壳体的风帽区。因此阀件在其从关闭位置运动到打开位置时至少部分运动入风帽或风帽区中。当以下提到风帽时，这也是指风帽区(除非另有所述)，反之亦然。在此，本发明尤其基于以下认识和考量：
作为气态燃料的氢气具有低于空气的密度并且因此在燃烧室内仅不良地混合。为了尤其在氢气被直喷入燃烧室时实现有利的混合物形成，有目的地产生流入燃烧室的例如呈氢气形式的气态燃料的翻滚流和/或湍流通常是值得期望的或有利的，尤其在使用喷射脉冲并且将所谓喷射流与尤其直接界定燃烧室的内燃机燃烧室壁的相互作用结合的情况下。前述喷射流尤其有如下含义：在阀件的打开位置，喷射器以形成至少或正好一个燃料射流的方式喷出气态燃料，燃料射流是前述的喷射流。尤其是在阀件打开位置，尤其当设有多个流出口时，喷射器在形成多个也称为喷射流的燃料射流的情况下喷出气态燃料。在一个多孔风帽居中位于燃烧室中的情况下，脉冲也可被提高，这也是有利的。再换言之，流过流出口的且因此经由流出口从壳体、尤其总体上从喷射器流出的气态燃料形成也称为射流或燃料射流的前述喷射流。前述燃烧室壁中的第一燃烧室壁例如是如下缸壁，其尤其直接界定内燃机的缸。缸壁例如由内燃机的尤其是设计成缸曲轴壳体的缸体构成。燃烧室壁中的第二燃烧室壁例如由活塞构成，其可平移运动地安置在缸内。例如第二燃烧室壁是活塞的活塞凹坑。
另外，可通过使用多个也称为吹孔的流出口和进而均匀的空气吸入来实现有利的混合物形成。在此有利的是单射流脉冲尽量高，以获得足够大的射流侵入深度。这尤其通过根据本发明的阀体设计因为流动损失减小而被确保。
风帽是如下的流动区，其关于打开方向布置在也称为喷入阀的阀件下方，并且尤其可通过流出口使流过流出口的气态燃料呈现有利的流动、例如有利的翻滚流和/或湍流。通常，向外打开的阀件被设计成简单的提升阀/菌形阀，其阀体部被设计成简单的阀盘。与之相比，本发明规定了该阀件且尤其是阀体部的特别有利的结构状况，其中，通过本发明的阀体部设计，所谓的风帽容积可以保持很小。风帽容积是指例如第二壳体区域的尤其是除了流出口外的整个容积或内部容积。因为在本发明中可以保持很小的风帽容积，故相比于常规解决方案可以减小不希望的损失容积，流动损失可减轻并且能够防止在风帽、即第二壳体区域中的不希望的自点燃。另外，通过本发明可以调节出喷射流的很有利的射流方向。
原则上可以想到，尤其在用于直喷氢气的喷射器中，将该阀件设计成向内打开的阀件、因此是向内打开的针阀。在此，该阀件在其从关闭位置运动到打开位置时运动离开第二壳体区域且因此至少部分运动到第一壳体区域中。阀座于是将会位于风帽的一端。但这可能因为燃烧室内的热边界条件且尤其在内燃机点火运行期间导致密封性问题，这可以按照阀件根据本发明被设计成向外打开的阀件的方式而得以避免。若阀件被设计成简单的向外打开的提升阀且省掉第二壳体区域分以致提升阀的燃烧室侧端部直接安置在燃烧室内且未被风帽包围，则喷射器产生呈伞状射流形式的喷射流，其不适于产生构成喷射流的气态燃料的有利的翻滚流和/或湍流。此外，简单的提升阀在风帽中引起流动损失，因此未保证射流方向的方向恒定性。
前述问题和缺点现在可通过本发明得以避免，因为至少该阀体部的局部区域起到有利的导流几何形状的作用，其有利地且利于流动地引导流过壳体区域且因此流过流出口的气态燃料或者关于其流动有利地影响所述气态燃料。
通过根据本发明的阀体部设计，阀体部或阀件可以尤其在其打开位置占据风帽或者第二壳体区域的内部容积的很大一部分，由此该风帽容积相比于常规解决方案可被减小。由此可以降低自点燃危险并且可以减小损失容积。
借助阀体部，流经第二局部区域的气态燃料、即其流动可以尤其是在第二壳体区域中被有利地引导。换言之，该阀体部的至少局部区域具有很有利的、也称为阀形状的形状，借此可以有利地引导在第二壳体区域中的气态燃料或其流动。尤其可以防止过多的死区空间和出现过多涡旋。由此可以保持风帽(即在第二壳体区域中)的很小的流动损失，并且在使用多个溢流口或溢流孔的情况下可以避免影响。结果，可以实现特别高的燃料射流脉冲，从而可以展现出很有利的混合物形成。溢流口或溢流孔尤其是指前述的流出口。此外，本发明允许溢流口或溢流孔处的规定流动，这导致从壳体、尤其总体上从喷射器流出的气态燃料的很有利的且按规定的射流方向。因此可以实现从壳体或总体上从喷射器流出的气态燃料朝着燃烧室的有利的翻滚流和/或湍流。由此可以相比于常规解决方案实现混合物均匀化的改善，由此可以实现特别高的内燃机比功率。另外，可以实现排放很少的内燃机运行。
在本发明的一个特别有利的实施方式中，阀体部在阀件的关闭位置占据第二壳体区域的前面提到和描述的内部容积的至少三分之一、尤其是至少一半，其在阀件的关闭位置占据可被气态燃料流过的内部容积。由此在打开位置未接纳阀件的风帽容积可以保持很小，从而可以将损失容积保持在很小的范围内。
另一个实施方式的特点是，该阀体部关于阀体部的平行于运动方向延伸的中心轴线旋转对称地构成。由此，流过壳体区域的气态燃料可以借助阀体部被尤其利于流动地引导。
在本发明的其它特别有利的设计中，该阀体部至少在该局部区域中尤其是至少主要地呈凸形且由此隆凸入第二壳体区域中。由此可以保证尤其利于流动地引导气态燃料。
为了能特别有利地引导气态燃料且因此将其送入、尤其是喷入燃烧室中，在本发明的其它设计中规定，该阀体部至少在该局部区域中尤其是至少主要地或完全设计成截球体状。在本发明的另一个特别有利的实施方式中，该阀体部至少在该局部区域呈内凹拱形。由此可以保证特别利于流动地引导气态燃料，从而气态燃料可被很好地送入燃烧室。
另一个实施方式的特点是，阀体部的缩窄的局部区域在阀体部的尤其形成朝向燃烧室的端侧的壁处结束，其该壁在垂直于运动方向延伸的平面内延伸。由此该气态燃料可以尤其有目的地且按规定地被引导，从而它可特别有利地被送入燃烧室。
在本发明的其它特别有利的设计中，该阀体部至少部分、尤其是至少主要地或完全是空心的。由此可以将阀件保持足够轻，使得阀件能以高动态、即很快速地在关闭位置和打开位置之间来回运动。由此该气态燃料可以很好地被送入燃烧室。
最终表明特别有利的是阀座是圆形的。由此可以保证在其经过壳体的路径中尤其利于流动地引导气态燃料。
还表明特别有利的是，喷射器具有电动的执行机构、即电执行机构，借此该阀件可以使用电能或电流至少从其中一个位置运动到各自另一个位置。换言之，为了借助执行机构使阀件从其中一个位置运动到另一个位置，执行机构被供应电能或电流。由此，气态燃料能尤其按需被送入燃烧室。优选地，其中一个位置是关闭位置，故另一个位置优选是打开位置。
本发明的第二方面涉及一种设计成燃气发动机的内燃机，其具有至少一个根据本发明第一方面的喷射器。本发明的第一方面的优点和有利设计应被视为本发明的第二方面的优点和有利设计，反之亦然。
附图说明
从以下对优选实施例的说明中以及结合附图得到本发明的其它优点、特征和细节。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在附图中被单独示出的特征和特征组合不仅在各自指明的组合中、也在其它组合中或单独地可采用，而没有超出本发明范围。附图中：
图1示出具有根据第一实施方式的本发明喷射器的设计成燃气发动机的内燃机的局部示意性截面图；
图2示出根据第二实施方式的喷射器的局部示意性截面图；
图3示出根据第三实施方式的喷射器的局部示意性截面图；
图4示出根据第四实施方式的喷射器的局部示意性截面图。
在图中，相同的或功能相同的零部件带有相同的附图标记。
具体实施方式
图1以示意性截面图示出设计成燃气发动机的内燃机10的局部，其被设计成活塞机或往复活塞式发动机。内燃机10是机动车的组成部分。这意味着，优选设计成汽车、尤其是乘用车或商用车的机动车在其完全制造状态下具有该内燃机且借助内燃机10可被驱动。内燃机10包括优选设计成缸曲轴壳体的缸体12，其具有至少一个缸14，即形成或界定至少一个缸。为此，缸体12具有作为第一燃烧室壁的缸壁16，其中，缸14由缸壁16直接界定和因此构成。内燃机10包括与缸体12分开构成的壳体件17，其例如设计成缸盖。壳体件17连接至缸体12。壳体件17包括或形成燃烧室顶18，其配属于缸14。内燃机10还包括活塞20，该活塞可平移运动地容置在缸14内。活塞20、缸14和燃烧室顶18分别部分界定内燃机10的燃烧室22，其中，活塞20、尤其是其在图1中未被示出的活塞凹坑具有或形成部分界定燃烧室的第二燃烧室壁。
在内燃机10的点火运行期间，燃烧过程在燃烧室22中进行。在各自燃烧过程中，也简称为混合物的燃料-空气混合物燃烧。混合物包含被送入燃烧室22的气态燃料。借助气态燃料，内燃机10以其点火运行方式工作。在图1所示的实施例中，气态燃料在内燃机的各个工作循环中被直喷入燃烧室22中，由此被送入燃烧室22。此外，混合物包含空气，其也被称为新风且被通入燃烧室22中。优选采用火花塞来点燃混合物。还优选规定内燃机按照外源点火式发动机原理、即借助一种或所述外源点火燃烧方法运行。
此外，内燃机10包括配属于燃烧室22的喷射器24，借此可将气态燃料直喷入且由此可送入燃烧室22中。这意味着，在内燃机10的各个工作循环中，气态燃料借助喷射器24被直喷入燃烧室22中，尤其在形成至少一个或正好一个也称为喷射流的由总体上从喷射器24流出且由此流入燃烧室22的气态燃料构成的燃料射流的情况下。
在图1所示的实施例中，内燃机10是氢气发动机，气态燃料是氢气。在此，喷射器24具有可被气态燃料(氢气)流过的壳体26，其在图1所示的实施例中具有正好一个可被气态燃料流过的也称为溢流口或风孔的流出口28。通过流出口28，气态燃料从壳体26可被送出或排出以便将气态燃料送入、尤其将气态燃料直喷入燃烧室22。例如流出口28被设计成孔，因而流出口28也被称为流出孔或溢流孔。可以看到流过壳体26的气态燃料经由流出口28从壳体26和总体上从喷射器24可被送出且由此可直喷入燃烧室22。喷射器24、尤其是壳体26也具有阀座30。在图1所示的实施例中，阀座30由壳体26构成。尤其是阀座30由壳体26的第一壳体件32构成。在此可以想到壳体26具有第二壳体件34，其例如与壳体件32分开地构成且连接至壳体件32。尤其是，壳体件32、34如此相互连接，即，壳体件32、34相互固定在一起，因此避免壳体件32和34之间的相对运动。壳体26、尤其是壳体件32具有也称为贯通孔的流通口36，阀座30在壳体26的周向上且因此在流通口36的周向上完全围绕该流通口延伸。在如图1所示的实施例中，阀座30和进而流通口36为圆形。
喷射器24也具有简称为阀的阀件38，其可沿在图1中由双箭头40表示的运动方向相对于壳体26且因此相对于壳体件32、34和相对于阀座30在关闭位置与至少一个或正好一个如图1所示的打开位置之间至少或只平移运动。该关闭位置也被称为第一位置，在此，该打开位置被称为第二位置。
可以看到壳体26具有第一壳体区域42和第二壳体区域44，其中，壳体区域42、44可被流经壳体26的气态燃料流过。关于运动方向且从燃烧室22看过去，壳体区域42布置在阀座30或流通口36的另一侧，其中，该壳体区域44布置在阀座30或流通口36的这一侧。在关闭位置，阀件38、尤其是阀件38的阀体46落位在阀座30上，由此借助阀件38、尤其借助阀体46禁流锁闭流通口36，由此该壳体区域42、44相互流体隔断。在此可以看到壳体区域44具有流出口28。这尤其是指，流出口28在一侧或一端通入或通至整个喷射器24周围且因此通入燃烧室22。在另一侧或另一端，流出口28通入壳体26且因此通入壳体区域44。流出口28因此在阀件38的关闭位置借助阀件38与壳体区域42流体分隔，其中，该壳体区域44在流经壳体26和进而壳体区域42、44的气态燃料的流动方向上布置在壳体区域42下游。因此，在阀件38的关闭位置，气态燃料无法从壳体区域42流入壳体区域44且因此无法流过流出口28，从而在阀件38的关闭位置防止气态燃料流出壳体26、尤其是总体上从喷射器24流出。由此在关闭位置防止了由喷射器24造成的气态燃料送入尤其喷入燃烧室22中。
但在打开位置，阀件38开放流通口36，从而在阀件38的打开位置该壳体区域42、44经由流通口36流通相连。由此气态燃料可以在阀件38的打开位置流过壳体区域42、44以及流出口28，从而在阀件38的打开位置该喷射器24喷出或可喷出气态燃料。由此，气态燃料借助喷射器24被直喷入燃烧室22中。换言之，在阀件38的打开位置，流过壳体区域42、44的气态燃料可经由流出口48从壳体26且因此总体上从喷射器24排出。
图1示出喷射器24的第一实施方式。为了能尤其在阀件38的打开位置特别利于流动地引导气态燃料且因而很有利地将其送入燃烧室22，在第一实施方式中规定，阀件38在其从关闭位置运动至打开位置时至少部分运动到第二壳体区域44中。换言之，为了使阀件38从关闭位置运动到打开位置，使阀件38相对于壳体26和进而相对于阀座30至少或仅平移地在平行于运动方向延伸的如图1的箭头48表示的打开方向上运动，其中，该打开方向尤其是从壳体区域42指向壳体区域44。因此阀件38是向外打开的阀件，但在这里，该阀件38、尤其是其尤其由阀体46构成的燃烧室侧端部E在这两个位置均安置在壳体26内且因此在第二壳体区域44中。此外在第一实施方式中规定，阀件38具有在这两个位置均安置在第二壳体区域44内的且由阀体46形成的阀体部50，其在第二实施方式中至少在局部区域中尤其至少主要地且因此至少超过一半地或完全地隆起。在第一实施方式中，阀体部50呈外凸拱形且由此隆凸入第二壳体区域44中，其中，该阀体部50设计成截球体状。
在阀件38的关闭位置，第二壳体区域44具有可被气态燃料流过的内部容积，其中，阀体部50在关闭位置占据第二壳体区域44的内部容积的至少三分之一、尤其是至少一半。由此损失容积可以保持很小。
具有向内打开的或向外打开的喷嘴针阀的喷射器概念是已知的。但在两种喷射器概念中，由液压系统施加大的关闭力以由此保持尽量少的泄漏。电控或电动的喷射器无法实现大的关闭力，因而阀座30尤其应该被保护以防止粗糙和热变形。这在阀座30安置在壳体26中时是可能的。壳体区域44至少部分地、尤其是至少主要地且因此超过一半地、更优选完全地由壳体26的也称为风帽的风帽区52尤其直接地界定或构成。例如，风帽区52由可以设计成一体式的壳体件34构成或界定。风帽且因此风帽区52被用以射流成形、因此被用于形成前述的燃料射流(喷射流)。为此，风帽具有所述正好一个流出口28，其可给流过流出口28的气态燃料或由气态燃料构成的燃料射流赋予形状。可以想到喷射器24、尤其是风帽具有多个例如设计成孔的流出口28。因为阀体部50在两个位置均安置在壳体区域44内，故阀体部50或阀件38相对于流出口28且因此朝着壳体26内回缩。由此可以避免阀座30的过高的负荷、尤其是热负荷。
喷射器24优选是电控的电动喷射器。这意味着优选设有电动执行机构，可借此在使用电能或电流下使阀件38至少从其中一个位置运动到另一位置。
通常由结构决定地得到比较大的风帽空间，其是指壳体区域44的前述内部容积。风帽空间是如下容积，其除了这个或这些流出口28外与真正的燃烧室22分隔或由其界定。通常，尤其当流出口28设计得大时存在以下可能，即，火焰可以说从燃烧室22“逸燃”到风帽空间(壳体区域44)中。此外，由于风帽壁暴露在燃烧室22内，故风帽空间内的温度可能相对于燃烧室22升高。这产生在风帽空间内自点燃的危险。在气态燃料喷入期间，在风帽空间中出现大的速度梯度，其可能部分造成寄生涡旋结构。
为了避免前述的缺点和问题，在第一实施方式中阀体部50被设置为尤其外凸拱形结构。阀体部50因此用作射流成形帽，借此可特别有利地以利于流动的方式引导气态燃料。在打开位置，气态燃料流过壳体区域42、44，其中，气态燃料朝着并环绕阀体部50流动。在此情况下，可以通过相应设计该阀体部50来特别利于流动地引导气态燃料。阀件38因此未被设计成简单的具有简单的阀盘作为阀体46的提升阀，而是阀体46或者其阀体部50在第一实施方式中被设计成截球体状且因此为隆起结构。相比于常规解决方案，阀体46或阀体部50因此是流动形状优化的射流成形帽，其相比于常规解决方案显著减小风帽空间内的空闲容积并且造成气态燃料有利地定向流过其余的风帽空间。由于与常规解决方案相比显著增大的阀体部50的表面与容积之比，也避免风帽空间内的称为热点的灼热部位，由此相比于常规解决方案减轻风帽空间内自点燃的危险。相比于常规解决方案，阀件38在以常规方式设置的阀盘的下方以流动优化方式延长而突入到风帽、进而壳体区域44中，以由此限定在风帽内的气态燃料或其流动且因此减少尤其是空闲的风帽容积。空闲的风帽容积尤其是指如下容积，阀件38在打开位置未安置在该容积内。
定向流过风帽空间也允许在燃烧室22中的射流方向设计，尤其关于射流方向恒定性。在使用多个流出口的情况下，由涡旋造成的流出口之间相互作用被减弱或避免，由此获得优选更均匀的射流图。
为了能保持足够小的也称为喷入阀的阀件38的重量和进而保证足够高的阀件38动态而可以规定，阀体部50或阀体46设计成空心。因此在第一实施方式中，阀体46在其内部具有空腔54。阀件38包括阀体46和杆56。杆56和阀体46能相互成一体构成。尤其当阀体46设计成空心时可能有利的是，杆56和阀体46设计成彼此独立构成的且相互连接的部件。例如，阀体46和进而阀体部50通过焊接尤其是激光焊而连接至杆56或连接至喷入阀坯件。
图2示出喷射器24的第二实施方式。在第二实施方式中，阀体部50呈凸形并自壳体区域44隆凸出，其中，阀体部50也可被设计成截球体状。
图3示出喷射器24的第三实施方式。在第三实施方式中，阀体部50如此设计成锥形或截头锥体状，即，阀体部50在背离阀座30的方向上且因此在由箭头48表示的打开方向上尤其是连续地或接连不断地缩窄。在此，阀体部50的局部区域T在打开方向上缩窄，其中，阀体部50的在打开方向上缩窄的局部区域T在阀体部50的壁58处结束，该壁58在垂直于运动方向延伸的平面内延伸。壁58在向外看或在打开方向上看时呈平坦构成。在所有三个实施方式中还规定，阀体部50设计成关于平行于运动方向延伸的或与运动方向重合的纵中心轴线L是旋转对称的。由此能尤其利于流动地引导气态燃料。
图4以示意性截面图示出根据第四实施方式的喷射器24。喷射器24在此具有多个、例如至少或正好10个或其他数量的流出口28。这意味着，以下和先前的实施方式不仅对于具有正好一个也称为溢流口的流出口28的风帽是适用的且有利的，也适用于具有多个溢流口的风帽。在此可以获得在风帽空间内的死区空间的优化。
附图标记列表
10 内燃机
12 缸体
14 缸
16 缸壁
17 壳体件
18 燃烧室顶壁
20 活塞
22 燃烧室
24 喷射器
26 壳体
28 流出口
30 阀座
32 壳体件
34 壳体件
36 流通口
38 阀件
40 双箭头
42 第一壳体区域
44 第二壳体区域
46 阀体
48 箭头
50 阀体部
52 风帽区
54 空腔
56 杆
58 壁
E 端部
L 纵中心轴线
T 局部区域

Claims (10)

1.一种用于将气态燃料送入内燃机(10)的燃烧室(22)中的喷射器(24)，该喷射器具有能被气态燃料流过的壳体(26)，该壳体具有至少一个能被气态燃料流过的流出口(28)，气态燃料经由该流出口能从该壳体(26)被送出以将气态燃料送入该燃烧室(22)中，该喷射器还具有阀座(30)和阀件(38)，该阀件沿运动方向(40)相对于该壳体(26)并相对于该阀座(30)能在以下位置之间至少平移运动：
-作为第一位置的关闭位置，在该关闭位置，该阀件(38)落位在该阀座(30)上且由此将该壳体(26)的能被气态燃料流过的第一壳体区域(42)与该壳体(26)的能被气态燃料流过的、在气态燃料流经该壳体(26)的流动方向上设于该第一壳体区域(42)下游的且具有所述流出口(28)的第二壳体区域(44)彼此分隔，由此防止气态燃料经由所述流出口(28)流出该壳体(26)；和
-作为第二位置的至少一个打开位置，在该打开位置，该阀件(38)与该阀座(30)彼此间隔，使得这些壳体区域(42,44)流通相连并且流过这些壳体区域(42,44)的气态燃料能经由所述流出口(28)从该壳体(26)被送出，
其特征在于，
该阀件(38)在从该关闭位置运动到该打开位置时能够至少部分地运动到该第二壳体区域(44)中并且具有在这两个位置均安置在该第二壳体区域(44)内的阀体部(50)，该阀体部至少在该阀体部(50)的局部区域(T)中隆起和/或在背离该阀座(30)的方向上缩窄。
2.根据权利要求1所述的喷射器(24)，其特征在于，在该阀件(38)的关闭位置，该第二壳体区域(44)具有能被气态燃料流过的内部容积，其中，该阀体部(50)在该关闭位置占据该第二壳体区域(44)的内部容积的至少三分之一。
3.根据权利要求1或2所述的喷射器(24)，其特征在于，该阀体部(50)关于该阀体部(50)的平行于该运动方向(40)延伸的中心轴线(L)旋转对称地构成。
4.根据前述权利要求之一所述的喷射器(24)，其特征在于，该阀体部(50)至少在该局部区域(T)中尤其至少主要地呈凸形且因此隆凸到该第二壳体区域(44)中。
5.根据前述权利要求之一所述的喷射器(24)，其特征在于，该阀体部(50)至少在该局部区域(T)中尤其至少主要地呈截球体状构成。
6.根据前述权利要求之一所述的喷射器(24)，其特征在于，该阀体部(50)至少在该局部区域(T)中呈内凹拱形。
7.根据前述权利要求之一所述的喷射器(24)，其特征在于，该阀体部(50)的该缩窄的局部区域(T)在该阀体部(50)的壁(56)处结束，该阀体部的壁(56)在垂直于该运动方向(40)的平面内延伸。
8.根据前述权利要求之一所述的喷射器(24)，其特征在于，该阀体部(50)至少部分地、尤其至少主要地或完全是空心的。
9.根据前述权利要求之一所述的喷射器(24)，其特征在于，该阀座(30)呈圆形。
10.一种燃气发动机(10)，该燃气发动机具有至少一个根据前述权利要求之一所述的喷射器(24)。
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