用于内燃机的燃料计量阀和用于运行燃料计量阀的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于内燃机的燃料计量阀，如优选为将气态的和/或液体燃料供给到内燃机中所使用的那样的燃料计量阀。
【背景技术】
[0002]本发明从一种燃料喷射阀出发，如例如从公开文献US2007/0199539 Al已知的燃料喷射阀。这样的燃料计量阀用于将气体燃料计量到内燃机中，其中，所述燃料计量阀可以附加地将液体燃料带入内燃机中。在此，燃料或者可以被带入到内燃机的进气管中，或者也可以直接被带入内燃机的燃烧室中。在此，可纵向移动的喷嘴针用于对气体燃料进行配量，所述喷嘴针与密封座共同作用并且由此打开和关闭一个或多个喷入孔。气体燃料在压力下积存于燃料计量阀中并且在密封座释放的情况下通过喷入孔流出到内燃机的希望的区域中。
[0003]在该喷嘴针中布置有内喷嘴针，该内喷嘴针与布置在喷嘴针之内的密封座共同作用并且由此控制液体燃料通过构造在喷嘴阀针中的喷射孔的喷出。所述液体燃料、例如柴油燃料在已知的燃料计量阀中用于产生可靠的点火，即，小量液体燃料通过喷射孔排出，该燃料在燃烧室内通过压缩的空气点燃。紧接着液体燃料，所需要的燃料的主要量作为气体燃料通过喷入孔被带入燃烧室中。
[0004]对分别用于控制液态的和气体燃料的两个喷嘴针的操控相对费事，因为必须存在至少两个控制阀，它们在时间上精确地相互协调并且精准地配量所需要的燃料量。因此，这样的燃料计量阀相对昂贵并且需要高的制造耗费。
【发明内容】
[0005]与之相对，根据本发明的燃料计量阀具有这样的优点:两种燃料、即液体燃料和气体燃料可以通过唯一的一个过程被带入燃烧室中，而不必存在用于液体燃料的另一计量装置。为此，燃料计量阀具有壳体，喷嘴针可纵向移动地布置在该壳体中，所述喷嘴针与该壳体中的密封座共同作用，其中，该外喷嘴针在壳体的孔中被导向。此外，在壳体中构成一气体室，该气体室围绕该喷嘴针并且该气体室可以通过所述密封座的打开而与至少一个喷入孔连通。此外，存在一可用液体燃料充注的室，该室背离气体室地围绕喷嘴针。在所述孔的壁和该喷嘴针之间构成泄漏间隙，该泄漏间隙通到气体室中。通过该泄漏间隙，由于为了雾化目的而在高压下积存于壳体内的液体燃料与气体室中的气体压力之间的压力差，持久地有液体燃料从被燃料充注的室经过泄漏间隙到达气体室中。如果喷嘴针打开，则气体从气体室经过喷入孔流入到内燃机的燃烧室中或者进气管中并且在此将存在于气体室内的液体燃料携带走，其中，液体燃料由此被雾化。以此方式，良好雾化的液体燃料以及提供燃料的主要部分的气体燃料在唯一的一个过程中都到达燃烧室中并且在那里导致希望的点火和燃烧。
[0006]在此，在喷嘴针和在壳体中的孔之间构成的泄漏间隙这样确定尺寸，使得通过气体燃料的喷入而有这样量的液体燃料到达燃烧室中:使得混合物的点火能力提高到希望的程度。在这里特别有利的是，液体燃料以120至3000bar的压力积存在壳体内，而气体处于100至500bar的压力下。为了在尤其大内燃机(如对于非公路应用所使用的那样的内燃机)的通常转速下在气体室中有足够的液体燃料可供使用，设置一泄漏间隙，所述泄漏间隙让每分钟至少0.4立方厘米(0.4cm3/min)的液体燃料流入到气体室中。
[0007]在一种有利构型中，在所述喷嘴针中可纵向移动地布置有内喷嘴针，其中，该内喷嘴针通过其纵向运动打开和关闭构造在前述喷嘴针中的至少一个喷射孔。因此，如果被通常的气体流携带的燃料量在一定运行状态下是不足够的，通过该内喷嘴针能够与前述喷嘴针无关地实现对液体燃料的计量。由此可以比在具有唯一一个喷嘴针的情况下优化地控制更大带宽的可能运行状态。
[0008]在另一种有利构型中，在壳体内存在加热装置，该加热装置在泄漏间隙的区域中例如电加热壳体，以便提供必要的通过泄漏间隙进入气体室的液体燃料流。尤其当在冷的内燃机的情况下液体燃料具有过高的粘度时这是有利的，以确保必须经过泄漏间隙流入气体室中的必需燃料量。
[0009]在用于运行内燃机用的、根据权利要求1构造的燃料计量阀的本发明方法中，这样选择运行参数，尤其气态燃料和液体燃料的压力，使得提高气体点火能力的量的液体燃料在运行期间到达气体室中，在那里，该液体燃料可以随着气体燃料一起通过喷入孔喷出。通过对泄漏间隙确定尺寸并且液态以及气体燃料的现有压力来调节泄漏量，所述泄漏量为每分钟0.4至10立方厘米液体燃料。在此，燃料计量阀有利地以100至500bar的气体压力运行。
【附图说明】
[0010]在附图中示意性地以纵剖面示出根据本发明的燃料计量阀。
【具体实施方式】
[0011]在附图的唯一图中示意性地以纵剖面示出根据本发明的燃料计量阀。该燃料计量阀具有壳体I，该壳体包括保持体2和喷嘴体3，它们通过在附图中未示出的装置相互夹紧。在喷嘴体3中构成气体室7，该气体室可以通过一个或多个喷入孔9与燃料计量阀的外侧连接，所述喷入孔构造在喷嘴体3中。在此，喷入孔9的打开和关闭借助于喷嘴针10进行，该喷嘴针活塞形地构造并且可纵向移动地布置在构造于保持体2中的孔6之内。在此，喷嘴针10与构造在喷嘴体中的密封座13共同作用以便打开和关闭喷入孔9，从而当喷嘴针10贴靠在密封座13上时喷入孔9被关闭，而当喷嘴针10从密封座13抬起时喷入孔9与气体室7连通。为了用气体燃料充注气体室7，在保持体2中构造有流入通道14，通过该流入通道，气体燃料可以在需要的压力下供给气体室7。
[0012]喷嘴针10以其背离密封座13的端部限界控制腔27，在该控制室中也布置有处于压力预紧下的外部关闭弹簧28，该关闭弹簧布置在控制腔27的壁和喷嘴针10的一个肩之间并且向密封座13的方向将关闭力施加到喷嘴针1上。控制腔27可以通过构造在保持体2中的高压输入通道20和通过具有构造在其中的节流部25的控制孔24用液体燃料充注，其中，液体燃料从外部在高压下通过在附图中未示出的装置、例如燃料高压栗被带入高压输入通道20中。第一控制阀40用于调节控制腔27内的压力，该第一控制阀通过排出孔39与控制孔24连接。如果第一控制阀40打开，则燃料从控制孔24通过排出孔39导出到低压管路45’中，从而控制腔27内的燃料压力降低。在此，排出孔39被这样确定尺寸，使得在给定时间内通过排出孔39流出的燃料比在相同时间内通过输入节流部25补充流入的燃料多，从而发生控制腔27中的燃料压力的降低。
[0013]此外，从高压通道20分支出输入孔23，在该输入孔中构造有输入节流部21，该输入孔通到孔6，喷嘴针10布置在该孔中。从输入孔23引出喷嘴针10内的第一横向孔22，其中，该横向孔22通入纵向孔19，该纵向孔构造在喷嘴针10内。在纵向孔19内部可纵向移动地布置有内喷嘴针11，其中，内喷嘴针11和纵向孔19的背离密封座13的端部限界控制室17，横向孔22通入该控制室。
[0014]内喷嘴针11背离控制室17地与在喷嘴针10内构造的座15共同作用，以打开和关闭至少一个喷射孔8，喷射孔8构造在喷嘴阀针10内，通过喷射孔8，在内喷嘴针11和外喷嘴针10之间积存于环状间隙12中的燃料可以喷出。在此，喷射孔8的打开和关闭通过内喷嘴针11的纵向运动进行，该内喷嘴针的运动一方面由控制室17内的燃料压力、另一方面由内部关闭弹簧18的力确定，所述关闭弹簧在压力预紧的情况下布置在控制室17内。
[0015]此外，由高压通道20分支出输入孔30，该输入孔在壳体2内通入围绕喷嘴针10的孔6处的壁中的一环形槽34中。喷嘴针1内的第二横向孔26从环形槽34引导环状间隙12中，该环状间隙构造在内喷嘴针11和外喷嘴针10或者说纵向孔19的壁之间。通过环状间隙12，经高压管路20供应给燃料计量阀的液体燃料可以到达喷射孔8，通过所述喷射孔可以雾化到内燃机的燃烧室中。
[0016]此外，从高压通道20分支出供应孔32，该供应孔通入另一环形槽33中，该环形槽也围绕喷嘴针10并且构造在孔6的