用于配量气态和液态燃料的装置和用于运行该装置的方法与流程

本发明涉及一种用于配量气态和液态燃料的装置，该装置例如被用于将气态和液态燃料带入到内燃机的燃烧室中。此外，本发明涉及一种用于运行所述装置的方法。

背景技术：

由现有技术已知一种装置，借助该装置可以将液态和气态燃料带入到内燃机的燃烧室中。为此，尤其使用喷射器，该喷射器不但可以将气态燃料而且可以将液态燃料分别在特定的高压下喷入或者说射入到内燃机的燃烧室中。在此，液态燃料被精细雾化并且如果在不提供气态燃料的情况下用作唯一的燃料，或者用作点燃量，用于开启燃烧室中的燃烧，以便气态燃料优化地燃烧。这样的装置例如由de102016271009a1已知。在该装置中所使用的喷射器具有外喷嘴针和内喷嘴针，其中，外喷嘴针控制用于配量气态燃料的流入横截面。布置在外喷嘴针中的内喷嘴针与喷嘴座共同作用并且用于打开和关闭喷射开口，液态燃料经由所述喷射开口被配量。两个喷嘴针的控制是伺服液压的，即两个喷嘴针通过以液态燃料充注的控制室中的压力经受关闭力，该关闭力朝相应喷嘴座的方向指向。

如果要进行喷入或者说射入，则控制室中的压力下降并且喷嘴针从喷嘴座抬起并且释放喷入开口或者说射入开口。

因此，在喷射器内作用有处于例如约500bar(50mpa)高压下的气态燃料以及液态燃料。然而，燃料不应在喷射器内混合，因此需要密封措施。喷射器的引导气体和液体的区域之间的完全密封仅能够困难地实现，因为由结构决定地不能完全避免所述区域之间的节流缝隙。在此，液态燃料与气态燃料的略微混合不一定是不利的，即当液态燃料到达喷射器的以气体充注的区域中时，只要不超过确定的量，就不一定是不利的。对于在外喷嘴针的喷嘴座上的磨损而言甚至是所希望的，因为液态燃料(例如柴油燃料)在这里发挥出润滑作用。此外，液态燃料引起在喷嘴座上的附加密封，所述喷嘴座由于高温不能设有弹性体密封件并且因此在无液体薄膜的情况下不是完全气体密封的。

在此然而，应到达气体区域中的液态燃料的准确配量是困难的。通过节流缝隙到达喷嘴座的液态燃料量与压差和节流缝隙的尺寸相关并且此外与其它参数，例如温度相关。当在较长时间内仅喷出液态燃料，其中，控制气态燃料的外喷嘴针保持关闭并且仅打开和关闭内喷嘴针时，进一步可能出现功能损害。然后，在喷射器的气体区域中聚积进入的液体量，这在重新开始气体喷射时引起困难，因为更大的液体量借助气流突然到达燃烧室中并且在那里导致不可预见的燃烧状态。

因此，通常有利的是，在喷射器中采取措施，所述措施导致气态燃料和液态燃料的完全分开。这例如可以通过使用合适的密封件，例如波纹管发生或然而也可以通过直接操控喷嘴针发生，使得不存在可充注以液态燃料的控制室。然而，在这样的喷射器中由设计方案决定地在气体系统中不存在润滑的液体薄膜，使得可能出现在气体阀座上的泄漏和增加的磨损。

液态和气态燃料的配量也可以通过两个分开的喷射器进行，所述喷射器或者完全单独地构造或者在所述喷射器中，两个配量装置被接收在相同的壳体中。在该系统中，对用于气态燃料的喷射器的密封座的润滑由于上述原因也是有利的。

技术实现要素：

与现有技术相比，根据本发明的用于配量液态和气态燃料的装置具有以下优点：与喷嘴针操控原理无关地，在喷射器的引导气体的区域中存在减少的磨损和良好的密封性。为此，本发明提出一种用于配量气态和液态燃料的装置，该装置具有喷射器，该喷射器构造为用于分别配量处于工作压力下的气态和液态燃料。进一步设置，所述装置具有用于将气态燃料输送至喷射器的输送管路，其中，在输送管路中设置有雾化器单元，通过该雾化器单元可以将润滑液体雾化地带入到用于气态燃料的输送管路中。

通过将润滑液体输送到气流中，精细的润滑液体薄膜沉积在输送管路和喷射器的表面上并且从而也沉积在密封元件的密封座上，所述密封元件在喷射器中控制气态燃料的输送。由此出现密封座的足够润滑，所述润滑与密封元件如何运动无关。因此可以避免由于未润滑的喷嘴座而引起的磨损和在该位置上的密封性问题。

在第一有利的构型中，喷射器具有可纵向运动喷嘴针，该喷嘴针与喷嘴座共同作用，用于打开和关闭通流横截面，通过该通流横截面能够配量气态燃料。通过用润滑液体润湿喷嘴座，出现已提及的优点。

在另一有利的构型中，输送管路具有高压气体室、从该高压气体室引导至喷射器的连接管路和高压管路，经由所述高压管路，高压气体室可以被充注以处于高压下的气态燃料，其中，雾化器单元布置在高压管路中。通过将雾化器单元布置在高压管路中，雾化的润滑液体已经在高压气体室之前被输入，使得从雾化器单元下游的所有面被润滑液体润湿。这尤其提供以下优点：相对于已知的配量系统不必改变尤其高压气体室的整个结构。

在另一有利的构型中，雾化器单元通过电控制器被操控。这允许以所希望的量和在正确的时间点准确地配量待雾化的润滑液体。

在另一有利的构型中，多个用于配量液态和气态燃料的喷射器与高压气体室分别经由连接管路连接。通过将雾化器单元已经布置在高压气体室之前的高压管路中，所有喷射器和从而这些喷射器的所有阀座被润滑液体润湿，使得所有喷射器具有相应的优点。

在装置的另一有利构型中，除配量气态燃料外，所述喷射器也构造为用于配量液态燃料并且在所述装置中存在燃料高压收集室，在该燃料高压收集室中，压缩的液态燃料被保持在高压下，并且流入管路从该燃料高压收集室引导至喷射器。尤其，当具有润滑特性的燃料，如柴油燃料被喷射器配量时，该燃料也可以被用于润湿喷射器的喷嘴座。因为燃料已经在系统中处于高压下，所以该燃料可以简单地经由连接管路从燃料高压收集室被输送至配量单元。燃料高压收集室也提供用于雾化液态燃料所需的压力。

在装置的另一有利构型中，所述润滑液体是能够通过所述喷射器配量的液态燃料并且所述雾化器单元经由一管路与所述燃料高压收集室连接。

在根据本发明的用于运行用于配量气态和液态燃料的、具有喷射器的装置的方法中设置，在用于将气态燃料输送至喷射器的输送管路中布置有雾化器单元，所述喷射器构造为用于配量处于工作压力下的气态燃料，通过所述雾化器单元将润滑液体雾化地带入。所述润滑液体优选是液态燃料，该液态燃料润滑喷射器的气态部分的阀座。所述液态燃料优选是与也通过喷射器配量的燃料相同的燃料。在此，仅当通过喷射器配量气态燃料时，润滑液体才以有利的方式被带入到输送管路中。如果喷射器在仅配量液态燃料的模式中工作时，相应的喷嘴针的阀座无需被润滑液体进一步润湿，使得在该时间期间，不通过雾化器单元发生配量。

雾化器单元优选借助电控制器被控制，其中，润滑液体仅在内燃机的通过所述电控制器预给定的运行点上被带入，喷射器将燃料喷入或者说射入到所述内燃机中。在配量润滑液体时尤其应注意，不要使太多润滑液体进入到喷射器的配量气体的区域中，因为否则这可能导致功能故障。通过与内燃机的运行点协调，例如可以在内燃机启动之后不久带入一些润滑液体，而在运行期间仅将少量润滑液体进一步配量到气态燃料的进气系中。

附图说明

在附图中示出根据本发明的装置的实施例。附图示出了：

图1整个装置的示意图，其中，仅示出重要部件，

图2喷射器的纵截面，如该喷射器使用在图1的装置中那样，

图3图2的用iii标出的局部的放大图，和

图4图2的用iv标出的局部的另一局部放大图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出用于将液态和气态燃料例如配量到内燃机的燃烧室中的装置。为此，该装置具有多个喷射器1，这些喷射器构造为用于配量液态和气态燃料。每个喷射器1经由连接管路6与高压气体室10连接，所述高压气体室被充注以处于例如500bar(50mpa)高压下的气态燃料。高压气体室10经由高压管路4被充注以处于压力下的气体，其中，高压管路4、高压气体室10和连接管路6一起构成输送管路2。此外，每个喷射器1经由流入管路7与燃料高压收集室11连接，在该燃料高压收集室中，液态燃料被保持在高压下，优选也保持在约500bar下。燃料高压收集室11由箱12充注，其中，液态燃料通过高压泵13被压缩并且进一步被输送给燃料高压收集室。

在该示图中，高压管路4具有增大的区段9，雾化器单元8伸入到该区段中。雾化器单元8例如是喷射阀并且构造为用于使润滑液体在例如也约为500bar的较高压力下雾化，使得能够将润滑液滴带入到高压管路4中。该润滑液体或者说雾化的润滑液体被高压管路4内的气流携带、到达高压气体室10中并且经由连接管路6到达喷射器1中。雾化器单元8通过电控制器15被操控，该电控制器经由连接导线16与雾化器单元8连接。在图1所示的实施例中，使用燃料作为润滑液体，该燃料也通过喷射器1被配量。为此，燃料高压收集室11经由管路5与配量单元8连接，使得已经处于压力下的液态燃料被输送给配量单元8并且通过雾化器单元8被带入到高压管路4中。

喷射器1构造为用于不但配量液态燃料而且配量气态燃料。气态燃料以一个气体射束18或多个气体射束18的形式被喷出，同样，形成液体射束19的液态燃料也是如此。在图2中以纵截面放大地示出这样的喷射器，其中，仅示出重要部件。喷射器1具有喷嘴体20，在该喷嘴体中阶梯地构造有孔21。在此，喷嘴体20与在附图中未详细示出的保持体22连接，使得保持体22和喷嘴体20液体密封和气体密封地相互连接。在孔21中可纵向移动地布置有外喷嘴针23。该外喷嘴针23在其燃烧室侧的端部上具有锥形密封面24，外喷嘴针借助该密封面与同样是锥形的外喷嘴座26共同作用，用于打开或关闭气态燃料的通流横截面。气态燃料经由构造在喷嘴体20内的输送孔29到达孔21的径向扩宽部30中。该径向扩宽部30经由在外喷嘴针23和孔21的壁之间形成的环形缝隙31与外喷嘴座26连接，使得气态燃料在该路径上流到外喷嘴座26。在喷嘴体20中，在周边上分布地布置有多个喷射开口27，使得在外喷嘴针23从外喷嘴座26抬起时，气态燃料经由环形缝隙31和外喷嘴座26流到喷射开口27，在这里流出的气态燃料形成气体射束18。

与外喷嘴座26背离地，孔21扩宽成弹簧室33，在该弹簧室中布置有外关闭弹簧44。该关闭弹簧44以一端部支撑在套筒45上并且以另一端部支撑在外喷嘴针23上，其中，关闭弹簧44包围外喷嘴针23的柱形区段34。由此，在一侧上，外喷嘴针23压抵着外喷嘴座26，并且在另一侧上，套筒45压抵着保持体22。

在外喷嘴针23中构造有纵向孔36，在该纵向孔中可纵向移动地布置有内喷嘴针38，使得在内喷嘴针38和纵向孔36的壁之间形成压力室37。压力室37经由构造在外喷嘴针23中的横向孔50与弹簧室33连接并且在其(在附图中上方的)端部上被内套筒49限界。在内套筒49和内喷嘴针38之间布置有内关闭弹簧48和压紧装置，该压紧装置将内喷嘴针38以密封面39压抵着内喷嘴座40，并且其中，内喷嘴座40构造在外喷嘴针23内。在外喷嘴针23中构造有多个在内喷嘴座40之后布置的喷射开口42，使得当内喷嘴针38从内喷嘴座40抬起时，液态燃料从压力室37通过喷射开口42喷出并且形成液体射束19。

通过外喷嘴针23的背离外喷嘴座26的端侧，即柱形区段34、套筒45、内套筒49和保持体22，限界外控制室51，在该外控制室中能够调整变换的燃料压力。同样通过内喷嘴针38的背离内喷嘴座40的端侧，即内套筒49和保持体22，限界内控制室52。外控制室51能够经由外流入孔57充注以处于高压下的液态燃料并且能够经由外流出孔58卸载，其中，外流出孔58通到低压室中并且在外流出孔58内布置有第一控制阀53。该第一控制阀53构造为二位二通阀，使得可以通过打开和关闭外流出孔58改变外控制室51中的压力并且从而改变作用到外喷嘴针23上的液压关闭力。

以相同的原理，内控制室52能够经由内流入孔60充注并且能够经由外流出孔61卸载，其中，在外流出孔61中布置有第二控制阀55，该第二控制阀也构造为二位二通阀。此外，高压孔62从外流入孔57引导至弹簧室33中，该弹簧室因此也被充注以处于高压下的液态燃料。因此，通过降低第一控制室51中或第二控制室52中的压力，可以彼此独立地控制外喷嘴针23和内喷嘴针38的纵向运动。通过关闭控制阀53、55又关闭喷嘴针23、38。

图3再次示出图2的用iii标出的处于喷嘴座26、40区域中的局部的放大图。当气体不应喷出时，外喷嘴针23置于锥形外喷嘴座26上，在这里必须在环形缝隙31中实现气体密封。通过关闭和打开外喷嘴针23，除由于喷嘴针23落在阀座上而引起的冲击负载外，还出现外喷嘴针23和外喷嘴座26之间的轻微相对运动，这导致在该区域中的磨损。此外费事的是，这样地加工锥形座，使得它是完全气体密封的，即尽管环形空间31中存在较高压力但没有气体到达喷射开口27中。然而，通过将润滑液体经由配量单元8带入，精细雾化的润滑液体借助气流到达喷嘴座26上和密封面24上，使得该区域被润滑液体略微润滑，这减少了所述两个面之间的摩擦并且从而减少了磨损。并且此外，润滑液体引起对泄漏的密封，该密封通过微观粗糙度形成，使得在该区域中实现用于气体的密封座。

外喷嘴针23在喷嘴体20的孔21中在弹簧室33和径向扩宽部30之间的区域中被导向，使得在该区域中在外喷嘴针23和孔21的壁之间形成节流缝隙35。为此，图4再次示出图2的喷射器在节流缝隙35区域中的放大图，其中，该区域在图2中用iv标出。因为在弹簧室33中存在处于高压下的液态燃料并且在径向扩宽部30中存在处于高压下的气体，在气体区域和液态区域之间存在压差时出现不可避免的泄漏，气态区域中的压力总是比液态区域中的压力保持得略低。虽然侵入的燃料也导致外喷嘴座26的润滑，但该流入与压差、燃料粘度、温度和其它物理量相关，使得因此不能精确地润滑外喷嘴座26。相反地，雾化器单元8能够实现，在准确的时间点带入准确地确定的润滑剂量，以便由此减小摩擦。恰好在装置开始运行时重要的是，润滑外喷嘴座26，这在该时间点不能经由节流缝隙35给出，但这可以通过雾化器单元8无问题地实现。

用于润滑液体的雾化器单元8也可以在以下装置中使用，在所述装置中，液态和气态燃料不是通过用于两种燃料的一个喷射器被配量，而是在该装置中存在用于每个燃料类型的一个单独的喷射器，它们或者具有分开的壳体或者在共同的壳体中。在这种情况下，也如在上面所说明的实施例中那样，将润滑液体配量到用于气态燃料的喷射器的高压管路中，以便实现所希望的作用。这样的雾化器单元也可以设置在仅用于配量气态燃料的装置中，然而在这种情况下必须通过合适的、单独的装置产生用于雾化所需的压力。