燃料喷射器、用于运行燃料喷射器的方法与流程

1.本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于将气态燃料，例如天然气(ng，即“natural gas”)吹入到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器。
2.燃料喷射器可以构造为单一燃料喷射器或双燃料喷射器。在后者情况下，燃料喷射器可以用于吹入或喷入两种不同燃料，例如气态和液态燃料。借助液态燃料例如可以点燃气态燃料。这尤其适用于柴油燃料用作液态燃料的情况。
3.此外，本发明还涉及一种用于运行这样的燃料喷射器的方法。


背景技术：

4.在气态燃料燃烧时，实现越来越高的吹入压力，以便满足在满负载时的要求，如其对柴油燃料的燃烧提出的那样。然而，高的吹入压力导致吹入率，该吹入率在内燃机部分负载运行时太大并且在实施中经常伴随有不希望的噪声生成和/或提高的排放。这应得到避免。
5.作为解决方案可以在用于气态燃料的存储容器上设置用于气压调节的压力调节阀，通过该压力调节阀能够给至少一个燃料喷射器供给以气态燃料。然而，通过这样的压力调节器的气压调节由于气态燃料的高的可压缩性仅非常缓慢地实现。此外，积累了损失的大的控制量，因为该控制量由于低的压力水平又引导回到气罐中，所以还可供用于燃烧。将积累的控制量吹走到周围环境中由于高的升温潜力(“全球变暖”)也是不可行的。


技术实现要素：

6.因此，本发明所基于的任务在于，提出一种用于吹入气态燃料的燃料喷射器，该燃料喷射器能够实现吹入率的动态的、尤其与运行点有关的造型(formung)，同时保持恒定的高气压。
7.为了解决该任务，提出具有权利要求1特征的燃料喷射器。此外，提出一种用于运行燃料喷射器的方法。本发明的有利扩展方案可以从各从属权利要求得知。
8.所提出的燃料喷射器用于将气态燃料吹入到内燃机的燃烧室中。燃料喷射器包括至少一个可往复运动的喷嘴针，用于释放和关闭至少一个吹入开口，其中，喷嘴针限界控制室，该控制室可通过构造在流入通道内的流入节流部加载以液压压力介质、优选是液态燃料。根据本发明，在流入通道中在形成用作流入节流部的环形间隙的情况下接收销，该销关于流入通道的纵轴线的位置是可变的，使得流入节流部的节流横截面是环形或镰刀形的。
9.因此，通过销的位置变化可以有针对性地改变流入节流部的节流横截面。相应地，通过流入节流部的流量和从而液压压力介质至控制室中的流入发生变化。如果在喷入过程期间提高液压压力介质的流入，则控制室中的控制压力更缓慢地降低，这导致：使喷嘴针制动并且喷嘴针在打开时的速度下降。
10.流入节流部的流量的可调设性能够实现吹入率与运行点有关的、尤其与负载有关的造型。此外，可以动态地、尤其与气压无关地以及与液压介质供给压力无关地进行调设。
即不但气压而且压力介质供给压力可以保持不变。因此可以省去在用于气态燃料的存储容器上的气压调节装置或气压调节器。此外可以将气体供压水平如此高地调设，使得在满负载的情况下实现用于陡升的吹入率的最大针动态性，该吹入率紧接着保持在高水平或为了消耗优化而平缓。
11.根据本发明的一个优选实施方式，销的一端部偏心地接收在可旋转运动地支承的柱体中，使得通过柱体的旋转，销相对于流入通道纵轴线的位置是可变的。例如可以通过柱体的旋转使销从相对于流入通道纵轴线的中心位置运动到偏心位置中。在销的中心位置中，流入节流部的节流横截面是环形的，在偏心位置中，销在一侧接近流入通道的壁，使得节流横截面呈现镰刀形的构型。如果销在一侧贴靠在流入通道的壁上，则在销和壁之间的环形间隙在一个部位处最小，而在另一部位处最大。相应情况是通过流入节流部的流量。如果使销从偏心位置朝中心位置的方向运动，则环形间隙变小并且流量减小。即在销相对于流入通道纵轴线的中心位置中，通过流入节流部的流量最小。
12.通过在端侧接收销的柱体的旋转运动引起销的位置变化具有以下优点：该位置变化可比较简单地实现。因为销仅须相对于柱体偏心地布置，柱体本身可以相对于流入通道在中心或同轴地布置。即销和柱体相对彼此不同轴地布置。因此，通过柱体的旋转运动可以引起销的旋转运动，该销的旋转运动同时导致销的径向移动。优选机械地引起柱体的旋转运动。
13.替代于旋转运动，销的所希望的位置变化也可以仅通过销沿相对于流入通道的径向方向的移动引起。在这种情况下，必须将销关于流入通道径向可移动地支承或保持在关于流入通道径向可移动的体中。优选地也机械地引起销和/或体的径向移动。
14.为了使得销复位到初始位置，例如关于流入通道纵轴线的中心位置中，优选设置至少一个弹簧元件。因此，克服弹簧的弹簧力引起从初始位置到另一位置中的运动。在此使弹簧进一步张紧，从而由此可实现销的复位。
15.如果为了销的位置变化而设置可旋转运动地支承的柱体，则提出，至少一个弹簧元件的弹簧力对可旋转运动地支承的柱体加载转矩。在这种情况下，使销间接地通过柱体的复位而返回到其初始位置中。
16.如上所述，柱体有利地与流入通道的纵轴线同轴地布置。因此，柱体可以布置在流入通道中，因此，这使得所需要的空间需求保持得尽可能小。
17.优选地，流入通道阶梯状地实施并且构成用作用于柱体的轴向轴承的环形凸肩。柱体的可旋转运动的支承可以通过这种方式特别简单地实现。
18.根据本发明的第一优选实施方式，液压压力介质流入到流入节流部中通过垂直于流入通道引导的连接通道实现，使得流入节流部能够径向地被流入。液压压力介质因此可以直接导入到环形间隙或流入节流部中。
19.替代地提出，液压压力介质流入到流入节流部中通过平行于流入通道引导的连接通道实现，使得流入节流部能够轴向地被流入。如果在流入通道中同时接收有用于销的位置变化的可旋转运动的柱体，则必须使连接通道穿过柱体或从柱体旁引导通过，从而使液压压力介质间接导入到环形间隙中或流入节流部中。
20.为了解决开头所述的任务，还提出一种用于运行燃料喷射器的方法，该燃料喷射器用于将气态燃料吹入到内燃机的燃烧室中，并且包括至少一个可往复运动的喷嘴针，用
于释放和关闭至少一个吹入开口。为了控制喷嘴针的往复运动而改变在控制室中作用在喷嘴针上的控制压力，该控制室通过流入节流部被加载以液压压力介质并且通过流出节流部被卸载。流入节流部在此构造在流入通道内。液压压力介质尤其可以是液态燃料。根据本发明，为了与运行点有关地控制燃料喷射器的吹入率而改变通过流入节流部的流量。此外，为了改变流量，使接收在流入通道中的销运动，使得该销相对于流入通道纵轴线的位置改变。
21.所提出的方法尤其可以在使用根据本发明的燃料喷射器的情况下实施，因为该燃料喷射器具有适用于实施该方法的流入节流部。因此，借助该方法可以实现与借助前述燃料喷射器同样的优点。即在不变的、优选最大气压的情况下可实现燃料喷射器的吹入率的动态的、优选与运行点有关的、尤其与负载有关的造型。
22.根据本发明的方法的一个有利构型，用于改变通过流入节流部的流量，使接收在流入通道中的销在力学上抵抗至少一个弹簧元件的弹簧力运动，并且弹簧力被用于销的复位。在这种情况下利用简单的手段实现销的位置变化，使得用于实施本方法的附加成本较小。
附图说明
23.下面根据附图详细地阐述本发明的优选实施方式。附图示出了：
24.图1根据本发明的第一优选实施方式的根据本发明的燃料喷射器在最大流量时在流入节流部区域中的示意性纵截面；
25.图2图1的燃料喷射器在最小流量时的示意性纵截面；
26.图3根据本发明的第二优选实施方式的根据本发明的燃料喷射器在最大流量时在流入节流部区域中的示意性纵截面；
27.图4图3的燃料喷射器在最小流量时的示意性纵截面；
28.图5根据本发明的第三优选实施方式的根据本发明的燃料喷射器在最小流量时在流入节流部区域中的示意性横截面；
29.图6图5的燃料喷射器在最大流量时的示意性横截面；和
30.图7流入节流部关于时间(t)的针行程曲线(x)和节流横截面(az)的曲线图。
具体实施方式
31.根据本发明的用于将气态燃料吹入到内燃机的燃烧室中的第一燃料喷射器1局部地可由图1得知。该局部示出流入节流部4的如下区域，通过该区域能够对控制室3加载以液压压力介质。控制室3被可往复运动的喷嘴针2限界，因此，在该喷嘴针的端面11上作用有在控制室3中存在的控制压力。通过控制室3中的控制压力可控制喷嘴针2的往复运动。为了打开喷嘴针2，必须降低控制压力。控制室3为此根据控制阀(未示出)的切换位态能够通过流出节流部(未示出)卸载。如果打开控制阀，则液压压力介质从控制室3流出。由此，控制室3中的压力下降，使得作用到喷嘴针2上的力引起将喷嘴针2从密封座(未示出)抬起。为了关闭喷嘴针2，控制阀关闭，使得液压压力介质不再能够从控制室3流出。由此，控制室3中的压力升高，使得液压力将沿关闭方向作用的力施加到喷嘴针2上。
32.为了能够与运行点有关地、尤其与负载有关地控制燃料喷射器1的吹入率，根据本发明的燃料喷射器1的流入节流部4具有可变的节流横截面az。以这种方式能够与运行点有
关地、尤其与负载有关地控制通过流入节流部4的流量或者说控制液压压力介质流入到控制室3中。因为通过液压压力介质流入到控制室3中可以影响喷嘴针2的打开和/或关闭性能。
33.图1的燃料喷射器1为此具有通到控制室3中的流入通道5，销6接收在该流入通道中。销6相对于流入通道5的纵轴线10偏心地布置。销6在其背离控制室3的端部上接收在柱体7中，该柱体与流入通道5同轴地布置并且通过环形凸肩8可旋转运动地支承。为了形成环形凸肩8，流入通道5阶梯状地实施。如果柱体7实施旋转运动，则销6也旋转。因为销6相对于柱体7偏心地布置，所以销6同时关于流入通道5在径向方向上运动。因此可以使销6从所示的偏心位置运动到中心位置中(参见图2)。这导致在销6与流入通道5的壁12之间保留的环形间隙13变小和从而导致通过流入节流部4的流量减小。这又导致：控制室3不太快速地充注以液压压力介质。
34.由图3和4可得知根据本发明的燃料喷射器1的另一优选实施方式，该实施方式与图1和2的实施方式的区别仅在于，流入通道5或构造在其中的流入节流部4通过连接通道9轴向地而不是径向地被流入。连接通道9为此轴向地布置并且引导穿过柱体7。
35.由图5和6可得知根据本发明的燃料喷射器1的第三优选实施方式。在此分别示出燃料喷射器1的横截面，具体而言在接收在流入通道5中的销6的区域中。在图5中示出销6在相对于流入通道5中心的位置中，而在图6中示出在偏心的位置中。位置变化借助可旋转运动地支承的柱体7引起，该柱体当前在沿着圆形轨迹14旋转时运动。因为柱体7和销6相对彼此不同轴地布置，柱体7的旋转运动导致销6的摆动运动，使得该销在一侧接近流入通道5的壁12。在正好相对置的一侧上，在销6和壁12之间的环形间隙13变宽，使得通过流入节流部4的流量提高。
36.在图7中示出关于时间t的典型的针行程曲线x(在满负载时的曲线x1和在部分负载时的曲线x2)以及所属的节流横截面az(在满负载时的曲线a
z1
和在部分负载时的曲线a
z2
)。