用于将气体燃料直接喷射到燃烧室中的气体喷射器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将气体燃料例如天然气直接喷射到内燃机的燃烧室中的气体直接喷射器。
【背景技术】
[0002]除了常用的液体燃料，最近也越来越多地使用气体燃料，例如天然气或者氢气。但现在已知的液体燃料喷射器只能有条件地适用于气体燃料，因为气体燃料的能量密度及体积特性与液体燃料不同。为了保证这样运行的内燃机不产生过度的燃料损耗，需要尽可能地精确控制每个喷射过程的喷射的气体量。为了节省燃料，未来需要在每个燃烧周期进行一个或者多个喷射过程。除了要求能够在预给定的持续时间内喷入确定的最大量，还必须能够精确地计量所限定的最小气体量。在不同的喷射过程之间还必须使气体喷射器相对于燃烧室密封。图1是一种已知的气体喷射器的示意图，其中，向外打开的阀针3配合在壳体5中的阀座2上。图1表示的是喷射器的闭合状态。图2表示的是有效通流横截面A关于行程H的关系曲线图。在此，只要阀针处的被释放的环形横截面为最小横截面，就得到线性变化曲线，不管是对于小的行程还是对于大的行程H。然后，一旦具有半径Rl的喷嘴针3与喷射器气体入口的外轮廓(阀座2上的半径R3)之间的环形间隙为最小横截面，则产生恒定的、与行程H无关的横截面Amax。因此，图2的曲线图中曲线在末段区域直到最大行程Hmax是水平的。
[0003]在设计气体喷射器时在每个喷射周期的最小喷射量的计量和最大要求的供给量之间存在目标冲突。由于气体燃料的密度相对较低，在安装空间需求与用于液体燃料的喷射器可相比的情况下，必须在短时间内喷入大的体积的量。为此，气体喷射器应在给定的行程内尽可能快地释放大的通流截面。因此，在图1和图2中所描述的气体喷射器方案具有尽可能陡的关于行程的横截面变化曲线。但这使得最小供气量的计量变得困难，特别是不能实现多重喷射(Mehrfacheinblasung)。
【发明内容】
[0004]与现有技术相比，具有权利要求1的特征的、用于将气体燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中的本发明气体喷射器的优点是，也能够无问题地计量最小气体量。特别是由此也能够实现在一个喷射周期内进行燃料的多重喷射。根据本发明这由此实现:在阀针上设置一个气体控制区域，该区域在阀针上布置得与密封区域直接相邻。在此，阀针的密封区域是在气体喷射器处于关闭状态时与气体喷射器的阀座提供密封的区域。阀针的密封区域优选是圆锥形的区域。在气体喷射器打开过程中阀针实施一个行程，使得在阀座上释放第一横截面。在此，在从第一行程位置到第二行程位置的行程长度上，阀针上的气体控制区域提供恒定的横截面。第一横截面在此垂直于气体喷射器的轴线方向在阀针与包围阀针的构件、尤其是气体喷射器壳体之间被限定。因此，可以通过选择直接与阀针的密封区域相邻的气体控制区域处的几何形状来限定第一横截面，气体燃料必须流过该第一横截面。由此能够控制特别小的气体流量。在此，第一行程位置和第二行程位置之间的行程长度明显小于阀针的最大行程，但这样选择:使得尤其能够实现多重喷射，所述多重喷射优选仅具有处于第一行程位置和第二行程位置之间的行程长度。因此能够在精密控制区域内与行程位置精度无关地精确计量最小气体量。
[0005]从属权利要求展示本发明的优选扩展方案。
[0006]为了确保能够特别容易且成本有利地制造气体喷射器，阀针上的气体控制区域优选是圆柱形的。因此，第一横截面能够特别简单和成本有利地以环形间隙的形式提供。
[0007]此外优选，阀针上的气体控制区域具有一个、优选多个在外圆周上的扁平区域。特别优选，这些扁平区域沿着气体控制区域的周边相互对置地布置。进一步优选，总共设置刚好4个扁平区域。
[0008]按照本发明的一个替换的构型，阀针上的气体控制区域优选具有多个在轴线方向上延伸的凹槽。这些凹槽优选具有多边形的横截面。
[0009]此外优选，阀针上的气体控制区域具有多个在气体喷射器的轴线方向上延伸的贯通孔。这些贯通孔优选是圆柱形的。此外优选这些贯通孔也是沿着周边对称布置的。
[0010]按照本发明的一种优选构型，包围阀针的构件具有内圆柱区域，阀针与该构件一起限定所述第一横截面。
[0011]优选，第一行程位置和第二行程位置之间的行程长度最大为阀针总行程的三分之一。这样可以确保，尽管在阀行程开始处设置了气体控制区域，但仍能够实现大的最大气体喷射量。
[0012]此外优选，阀针在气体控制区域上具有用于对阀针导向的导向区域。这样，气体控制区域还能够承担第二功能，即为阀针导向的功能。该导向优选借助阀针的在气体控制区域上的圆柱形外壳面来进行。
[0013]本发明还涉及以气体运行的内燃机，其包括根据本发明的气体喷射器。
【附图说明】
[0014]下面参考附图详细说明本发明的优选实施例。在此，相同的部分或者说功能相同的部分使用相同的附图标记。附图中为:
[0015]图1按照现有技术的气体喷射器的示意性剖面图，
[0016]图2曲线图，描述按照现有技术的气体喷射器的在阀座上的有效打开的横截面A与阀针行程H的关系，
[0017]图3按照本发明第一实施例的气体喷射器在闭合状态中的示意性剖面图，
[0018]图4 一曲线图的示意性描述，该曲线图示出有效的打开面积A关于阀针行程H在第一实施例中的关系，
[0019]图5沿图3中的线V-V的示意性剖面图，
[0020]图6至8气体喷射器的替换实施例的示意性剖面图。
【具体实施方式】
[0021]下面参考附图3-5详细说明按照本发明第一优选实施例的气体喷射器I。
[0022]在图3中示意性示出的气体喷射器I包括阀针3，该阀针在一在壳体5上形成的阀座2上密封。阀座2在此具有半径R3。
[0023]气体喷射器I还包括一个内部的气体控制区域4，该气体控制区域布置得与设置在阀针3上的密封区域30直接相邻。密封区域30在此成锥形构造并且在闭合状态时与阀座2 —起形成圆形的线密封。气体控制区域4包括一个平行