用于將氣體燃料直接噴射到燃燒室中的氣體噴射器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將氣體燃料例如天然氣直接噴射到內(nèi)燃機的燃燒室中的氣體直接噴射器。
【背景技術(shù)】
[0002]除了常用的液體燃料，最近也越來越多地使用氣體燃料，例如天然氣或者氫氣。但現(xiàn)在已知的液體燃料噴射器只能有條件地適用于氣體燃料，因為氣體燃料的能量密度及體積特性與液體燃料不同。為了保證這樣運行的內(nèi)燃機不產(chǎn)生過度的燃料損耗，需要盡可能地精確控制每個噴射過程的噴射的氣體量。為了節(jié)省燃料，未來需要在每個燃燒周期進行一個或者多個噴射過程。除了要求能夠在預(yù)給定的持續(xù)時間內(nèi)噴入確定的最大量，還必須能夠精確地計量所限定的最小氣體量。在不同的噴射過程之間還必須使氣體噴射器相對于燃燒室密封。圖1是一種已知的氣體噴射器的示意圖，其中，向外打開的閥針3配合在殼體5中的閥座2上。圖1表示的是噴射器的閉合狀態(tài)。圖2表示的是有效通流橫截面A關(guān)于行程H的關(guān)系曲線圖。在此，只要閥針處的被釋放的環(huán)形橫截面為最小橫截面，就得到線性變化曲線，不管是對于小的行程還是對于大的行程H。然后，一旦具有半徑Rl的噴嘴針3與噴射器氣體入口的外輪廓(閥座2上的半徑R3)之間的環(huán)形間隙為最小橫截面，則產(chǎn)生恒定的、與行程H無關(guān)的橫截面Amax。因此，圖2的曲線圖中曲線在末段區(qū)域直到最大行程Hmax是水平的。
[0003]在設(shè)計氣體噴射器時在每個噴射周期的最小噴射量的計量和最大要求的供給量之間存在目標沖突。由于氣體燃料的密度相對較低，在安裝空間需求與用于液體燃料的噴射器可相比的情況下，必須在短時間內(nèi)噴入大的體積的量。為此，氣體噴射器應(yīng)在給定的行程內(nèi)盡可能快地釋放大的通流截面。因此，在圖1和圖2中所描述的氣體噴射器方案具有盡可能陡的關(guān)于行程的橫截面變化曲線。但這使得最小供氣量的計量變得困難，特別是不能實現(xiàn)多重噴射(Mehrfacheinblasung)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有權(quán)利要求1的特征的、用于將氣體燃料直接噴射到內(nèi)燃機的燃燒室中的本發(fā)明氣體噴射器的優(yōu)點是，也能夠無問題地計量最小氣體量。特別是由此也能夠?qū)崿F(xiàn)在一個噴射周期內(nèi)進行燃料的多重噴射。根據(jù)本發(fā)明這由此實現(xiàn):在閥針上設(shè)置一個氣體控制區(qū)域，該區(qū)域在閥針上布置得與密封區(qū)域直接相鄰。在此，閥針的密封區(qū)域是在氣體噴射器處于關(guān)閉狀態(tài)時與氣體噴射器的閥座提供密封的區(qū)域。閥針的密封區(qū)域優(yōu)選是圓錐形的區(qū)域。在氣體噴射器打開過程中閥針實施一個行程，使得在閥座上釋放第一橫截面。在此，在從第一行程位置到第二行程位置的行程長度上，閥針上的氣體控制區(qū)域提供恒定的橫截面。第一橫截面在此垂直于氣體噴射器的軸線方向在閥針與包圍閥針的構(gòu)件、尤其是氣體噴射器殼體之間被限定。因此，可以通過選擇直接與閥針的密封區(qū)域相鄰的氣體控制區(qū)域處的幾何形狀來限定第一橫截面，氣體燃料必須流過該第一橫截面。由此能夠控制特別小的氣體流量。在此，第一行程位置和第二行程位置之間的行程長度明顯小于閥針的最大行程，但這樣選擇:使得尤其能夠?qū)崿F(xiàn)多重噴射，所述多重噴射優(yōu)選僅具有處于第一行程位置和第二行程位置之間的行程長度。因此能夠在精密控制區(qū)域內(nèi)與行程位置精度無關(guān)地精確計量最小氣體量。
[0005]從屬權(quán)利要求展示本發(fā)明的優(yōu)選擴展方案。
[0006]為了確保能夠特別容易且成本有利地制造氣體噴射器，閥針上的氣體控制區(qū)域優(yōu)選是圓柱形的。因此，第一橫截面能夠特別簡單和成本有利地以環(huán)形間隙的形式提供。
[0007]此外優(yōu)選，閥針上的氣體控制區(qū)域具有一個、優(yōu)選多個在外圓周上的扁平區(qū)域。特別優(yōu)選，這些扁平區(qū)域沿著氣體控制區(qū)域的周邊相互對置地布置。進一步優(yōu)選，總共設(shè)置剛好4個扁平區(qū)域。
[0008]按照本發(fā)明的一個替換的構(gòu)型，閥針上的氣體控制區(qū)域優(yōu)選具有多個在軸線方向上延伸的凹槽。這些凹槽優(yōu)選具有多邊形的橫截面。
[0009]此外優(yōu)選，閥針上的氣體控制區(qū)域具有多個在氣體噴射器的軸線方向上延伸的貫通孔。這些貫通孔優(yōu)選是圓柱形的。此外優(yōu)選這些貫通孔也是沿著周邊對稱布置的。
[0010]按照本發(fā)明的一種優(yōu)選構(gòu)型，包圍閥針的構(gòu)件具有內(nèi)圓柱區(qū)域，閥針與該構(gòu)件一起限定所述第一橫截面。
[0011]優(yōu)選，第一行程位置和第二行程位置之間的行程長度最大為閥針總行程的三分之一。這樣可以確保，盡管在閥行程開始處設(shè)置了氣體控制區(qū)域，但仍能夠?qū)崿F(xiàn)大的最大氣體噴射量。
[0012]此外優(yōu)選，閥針在氣體控制區(qū)域上具有用于對閥針導(dǎo)向的導(dǎo)向區(qū)域。這樣，氣體控制區(qū)域還能夠承擔(dān)第二功能，即為閥針導(dǎo)向的功能。該導(dǎo)向優(yōu)選借助閥針的在氣體控制區(qū)域上的圓柱形外殼面來進行。
[0013]本發(fā)明還涉及以氣體運行的內(nèi)燃機，其包括根據(jù)本發(fā)明的氣體噴射器。
【附圖說明】
[0014]下面參考附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在此，相同的部分或者說功能相同的部分使用相同的附圖標記。附圖中為:
[0015]圖1按照現(xiàn)有技術(shù)的氣體噴射器的示意性剖面圖，
[0016]圖2曲線圖，描述按照現(xiàn)有技術(shù)的氣體噴射器的在閥座上的有效打開的橫截面A與閥針行程H的關(guān)系，
[0017]圖3按照本發(fā)明第一實施例的氣體噴射器在閉合狀態(tài)中的示意性剖面圖，
[0018]圖4 一曲線圖的示意性描述，該曲線圖示出有效的打開面積A關(guān)于閥針行程H在第一實施例中的關(guān)系，
[0019]圖5沿圖3中的線V-V的示意性剖面圖，
[0020]圖6至8氣體噴射器的替換實施例的示意性剖面圖。
【具體實施方式】
[0021]下面參考附圖3-5詳細說明按照本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的氣體噴射器I。
[0022]在圖3中示意性示出的氣體噴射器I包括閥針3，該閥針在一在殼體5上形成的閥座2上密封。閥座2在此具有半徑R3。
[0023]氣體噴射器I還包括一個內(nèi)部的氣體控制區(qū)域4，該氣體控制區(qū)域布置得與設(shè)置在閥針3上的密封區(qū)域30直接相鄰。密封區(qū)域30在此成錐形構(gòu)造并且在閉合狀態(tài)時與閥座2 —起形成圓形的線密封。氣體控制區(qū)域4包括一個平行