CN121336039A - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

描述了一种燃料喷射阀（10.1），包括：具有控制流体入口、燃料入口和带有喷射阀座的喷嘴体的壳体；布置在壳体中并连接到控制流体入口的高压控制室（32）；布置在壳体中并从燃料入口延伸到喷射阀座的燃料室（22）；布置在壳体中能够沿纵向轴线（L）调节的控制活塞（51），由控制压力弹簧以朝向喷射阀座的闭合力对该控制活塞进行作用；用于控制控制活塞沿纵向轴线调节的液压控制装置；布置在控制活塞的面向喷射阀座的一端的喷嘴针，该喷嘴针被设计成与喷射阀座相互作用以将燃料喷射到内燃机的燃烧室中，其中喷嘴针能够通过沿纵向轴线调节控制活塞而移动。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种用于间歇性地将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射阀。

背景技术

燃料喷射阀用于将燃料喷射到内燃机、特别是柴油机的燃烧室中。近年来，除了传统的柴油之外，还提出了各种气态或液态燃料，例如氢气、甲烷、甲醇、氨等，特别是作为绿色且低污染的替代品。

由于可使用的燃料种类繁多，因此可能有利的是使燃料喷射阀适应可能的变型。一种选择是提供可用于多种燃料的多燃料喷射阀。此类选择是双燃料系统，其可以使用例如液态燃料（如柴油或船用柴油）或气态燃料（如氢气、甲烷或沼气）。

WO2015/101406A1描述了此类双燃料燃料喷射系统，其具有第一轴向行程可控的喷嘴针，用于经由双燃料燃料喷射器的第一喷嘴装置分配液态燃料。第一喷嘴针优选地容纳在燃料喷射器的喷嘴体中。双燃料燃料喷射器还包括围绕第一喷嘴针布置的多个轴向行程可控的第二喷嘴针（例如两个、三个、四个、五个或更多个第二喷嘴针），用于经由双燃料燃料喷射器的第二喷嘴装置分配气态燃料。特别地，提供了一种具有中心第一喷嘴针和相对于其偏心布置、优选地与第一喷嘴针同心地布置的第二喷嘴针的装置。与第一喷嘴针类似，第二喷嘴针也优选地容纳在喷嘴体中。在第二喷嘴装置内，第二喷嘴针中的每个例如分配有喷射器上的一个或更多个气体喷射喷嘴开口，这些气体喷射喷嘴开口能够经由该第二喷嘴针释放。

发明内容

已知的多燃料喷射系统，例如开头描述的双燃料喷射系统（其中使用多个喷嘴针），导致相应更高的空间需求和复杂性。更高的空间需求也是由于存在用于第一和第二喷嘴针的多个独立回路，即使在特定应用中仅需要特定的燃料。此外，这些系统相对不可变，因为喷嘴针和喷嘴体的数量和结构是固定的并且无法改变。这可能特别不利，因为通常预先不知道特定应用中将需要哪种燃料。由于例如根据WO2015/101406A1的喷射器设计复杂，因此它们的制造和维护相对昂贵。此外，长期运行的可靠性会因复杂的设计而受损。由于具有此类喷射系统的内燃机用于采矿、船舶或其他重型应用等领域，因此喷射器故障导致发动机故障会迅速产生高昂的成本。因此，尤其需要喷射器的可靠性和耐久性。

在这方面，因此会期望提供一种燃料喷射阀，其有利地具有更简单的结构，并且在提供喷射过程的可靠可控性的同时，对不同的燃料具有改善的适应性。

因此，本发明的目的是提供一种至少部分地改进现有技术的燃料喷射阀。

该目的通过具有独立权利要求特征的燃料喷射阀来实现。本发明的有利实施例在从属权利要求以及本说明书和附图中提供。

本发明涉及一种用于将燃料间歇性地喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射阀，包括：沿纵向轴线延伸的壳体，该壳体具有控制流体入口、燃料入口和带有喷射阀座的喷嘴体；布置在壳体中并连接到控制流体入口的高压控制室；布置在壳体中并从燃料入口延伸到喷射阀座的燃料室；布置在壳体中以便可沿纵向轴线调节的控制活塞，由控制压力弹簧以朝向喷射阀座的闭合力对该控制活塞进行作用；用于控制控制活塞沿纵向轴线调节的液压控制装置；布置在控制活塞的面向喷射阀座的一端的喷嘴针，该喷嘴针至少部分地布置在喷嘴体中并被设计成与喷射阀座相互作用以将燃料喷射到内燃机的燃烧室中，其中喷嘴针可通过沿纵向轴线调节控制活塞而移动。

在已知解决方案中喷嘴针的位置通过调节喷嘴针的调节部段来控制，与已知解决方案相比，单独提供控制活塞和高压控制室中的控制流体可以实现更精确的控制，这尤其可以独立于分别使用的燃料的特性进行设计。喷嘴针、喷射阀座和/或喷射开口又可以适应燃料室中燃料的要求。

因此，在本燃料喷射阀中，控制部件和喷射部件可以在至少主要部分上彼此结构解耦。由此，燃料喷射阀对于控制系统或燃料的要求的适应能力，无论是对于控制部件（例如控制活塞和/或高压控制室中的控制流体）还是对于喷射部件（例如喷嘴针、喷射阀座、至少一个喷射开口和/或燃料室），都可以得到改善。

例如，由于控制部件和喷射部件的分离，燃料喷射阀可以用气态燃料和用于液压控制的液态控制流体操作。然而，也可以通过更换喷射部件来将燃料喷射阀用于液态燃料。

控制活塞和喷嘴针的单独设计提供了进一步的优点，即可以为控制活塞和喷嘴针提供单独的、独立的引导件。由于控制活塞和喷嘴针被设计为单独的部件，在喷射器组装期间控制活塞和喷射针的轻微错位只会产生次要或可忽略的作用。控制活塞和喷嘴针可以各自由其相应的引导件引导，而轻微的错位不会在相应的引导件中引起有害的摩擦。由此，可以确保完美且低摩擦的运行。

优选地，控制活塞的面向喷射阀座的端面与喷嘴针的背向喷射阀座的端面相互作用以移动喷嘴针。在一个变型中，控制活塞的面向喷射阀座的端面大于喷嘴针的背向喷射阀座的端面。在一个替代变型中，控制活塞的面向喷射阀座的端面小于喷嘴针的背向喷射阀座的端面。在另一个替代变型中，控制活塞的面向喷射阀座的端面与喷嘴针的背向喷射阀座的端面大小相同。

优选地，高压控制室和燃料室是流体分离的。

高压控制室和燃料室的流体分离允许为控制流体和燃料提供流体分离的回路。由此，控制部件和喷射部件的解耦可以得到改善。在此背景下，本领域技术人员理解，流体分离可以以从高压控制室到燃料室的泄漏尽可能低（在可接受范围内）的方式实现。

在一个实施例中，燃料喷射阀具有中间体，控制活塞和高压控制室至少部分地布置在该中间体中，喷嘴体邻接中间体的下游端面。

中间体可以容纳控制活塞，使得其面向喷射阀座的一端可以与喷嘴针相互作用。

在一个实施例中，中间体具有横向壁，该横向壁相对于喷嘴体轴向限定高压控制室。中间体的横向壁可以提供高压控制室和燃料室之间的空间分离。

在一个实施例中，喷嘴体或中间体具有引导孔，控制活塞的布置在其面向喷射阀座的一端的调节部段和/或喷嘴针的布置在其背向喷射阀座的一端的调节部段以滑动配合的方式在该引导孔中被引导。

引导孔中的滑动配合可以允许高压控制室和燃料室之间的流体分离。此外，引导孔可以提供用于控制活塞和/或喷嘴针的调节部段的容座或通道，使得它们可以相遇或相互作用。在一个变型中，例如，控制活塞的调节部段可以在引导孔中被引导，使得控制活塞穿过引导孔突出到喷嘴体中，并在那里与喷嘴针相遇。在另一个变型中，喷嘴针的调节部段可以在引导孔中被引导，使得喷嘴针穿过引导孔突出到中间体中，并在那里与控制活塞相遇。在又一个变型中，控制活塞的调节部段和喷嘴针的调节部段都可以突出到引导孔中，使得控制活塞和喷嘴针在引导孔中直接或间接地（例如通过调节室）相遇。

在一个实施例中，引导孔具有周向环形空间，并且燃料喷射阀具有泄漏出口和从环形空间延伸到泄漏出口的泄漏排放通道。

源自引导孔中泄漏的控制流体可以收集在环形空间中并通过泄漏排放通道排放到泄漏出口。这可以最小化或减少控制流体通过引导孔从高压控制室泄漏到燃料室中。

在一个实施例中，泄漏排放通道具有止回阀，该止回阀被设计为在控制流体入口压力和燃料室压力之间的开启压力下打开，其中开启压力优选地更接近燃料室压力而不是控制流体入口压力。

在一个实施例中，开启压力比燃料室压力高出不到10%或大约10%。

优选地，泄漏排放通道主要或仅排放控制流体。优选地，泄漏排放通道不排放任何燃料。

因此，设置为相应开启压力的止回阀可用于在需要排放泄漏时启动泄漏排放通道。利用泄漏排放通道和止回阀，可以有利地省去密封油。

在具有多个气缸的内燃机中，止回阀可以单独地布置在每个燃料喷射阀中/上。在一个变型中，共同的止回阀可以布置在收集来自多个燃料喷射阀的泄漏排放物的集合泄漏排放通道中/上。

止回阀可以布置在燃料喷射阀的壳体的内部或外部。

止回阀可以被设计为具有特定的、设定的或可调节的开启压力的机械弹簧加载阀。替代地，止回阀可以被设计为具有电动或电子可调节的开启压力的电磁控制阀。电动或电子可调节的开启压力可以根据内燃机的运行状态灵活地设置为所需的最佳开启压力。例如，如果控制流体入口压力是变化的，则可以根据负荷和发动机转速而改变开启压力，以更好地控制内燃机的燃料喷射。

优选地，喷射压力弹簧布置在喷嘴体中，该喷射压力弹簧将喷嘴针压到控制活塞上。

喷射压力弹簧可以确保喷嘴针跟随控制活塞的运动，特别是当控制活塞远离喷射阀座移动以打开燃料喷射阀时。优选地，喷射压力弹簧被设计成使得由于喷射压力弹簧，喷嘴针的端面与控制活塞的端面接触。在气态燃料和液态控制流体的情况下，喷射压力弹簧可以特别有利，因为在这种情况下燃料室中的压力通常显著低于高压控制室中的压力。

在一个实施例中，在控制活塞和喷嘴针之间布置有流体封闭的调节室，该调节室由喷嘴体或中间体径向界定，并且由控制活塞和喷嘴针轴向界定。

在此背景下，本领域技术人员理解，除了轻微的（在可接受范围内）泄漏外，调节室应是流体封闭的。

调节室在液态燃料的情况下可以特别有利，因为在这种情况下燃料室中通常存在足够高的压力，并且喷嘴针可以通过控制活塞的轴向移动和经由调节室来调节。

在一个实施例中，燃料喷射阀具有致动器容纳体，喷嘴体优选地利用盖帽螺母可释放地紧固到该致动器容纳体，使得喷嘴体和喷嘴针是可更换的。

喷嘴体和喷嘴针的可更换性提供了这样的优点：燃料喷射阀可以容易地适应不同的燃料。控制部件可以保持不变，因为这些部件，特别是控制回路，与喷射部件和燃料回路解耦，这简化了适应性。因此，根据燃料，可以使用适应燃料的喷射部件，例如具有适应的喷射阀座和/或喷射开口和/或喷嘴针的喷嘴体。

因此，燃料喷射阀可以容易地适应不同的应用。

在一个实施例中，中间体和喷嘴体都利用盖帽螺母可释放地紧固到致动器容纳体。盖帽螺母允许以已知的方式将喷嘴体压到中间体上并将中间体压到致动器容纳体上。

在一个实施例中，喷嘴体利用盖帽螺母可释放地紧固到中间体。

在一个实施例中，喷嘴针在喷嘴体的针引导部段中被引导，其中喷嘴针优选地具有沿纵向方向延伸并径向向外敞开的至少一个凹部。

由于喷嘴针和控制活塞的单独设计，不需要将针引导部段与控制活塞对准，因为针引导部段与喷嘴针相关联。由于径向向外敞开的至少一个凹部，燃料可以在喷嘴体中纵向流过喷嘴针到达至少一个喷射开口。

在一个实施例中，喷嘴体具有同心的喷射开口。

同心的喷射开口可以提供足够大的流动横截面，这对于气态燃料会是特别有利的。

在一个实施例中，喷嘴体具有偏心布置的多个喷射开口。

偏心布置的多个喷射开口对于液态燃料会是特别有利的，以便向内燃机的燃烧室提供空间均匀分布的喷射。

在一个实施例中，盖帽布置在喷嘴体的下游端，该盖帽延伸覆盖至少一个喷射开口并具有同心或至少一个偏心的开口。

盖帽提供了这样的优点：从喷嘴体通过至少一个喷射开口出来的燃料可以直接以取决于盖帽的同心或至少一个偏心的开口的方向流入内燃机的燃烧室。

在一个实施例中，燃料室具有燃料供应部段，该燃料供应部段的直径大于高压控制室的控制流体供应部段的直径。

特别是对于气态燃料，可以通过燃料供应部段提供足够大的流动横截面。

在一个实施例中，液压控制装置被设计为通过改变控制室中的压力沿纵向轴线移动控制活塞，其中液压控制装置具有中间阀，该中间阀具有中间阀构件，该中间阀构件在控制打开位置打开连接至高压控制室的控制流体入口与控制室之间的第一连接，并且在控制关闭位置中断控制流体入口与控制室之间的第一连接，并且除了节流通道外将控制室与阀室分离，其中燃料喷射阀包括可电磁致动的致动器装置，用于将阀室连接至低压控制流体回流和将阀室与低压控制流体回流分离。

通过将阀室连接到低压控制流体回流，中间阀构件可以移动到控制关闭位置，以便使控制活塞远离喷射阀座移动从而将喷嘴针从喷射阀座抬起。通过将阀室与低压控制流体回流分离，中间阀构件可以移动到控制打开位置，以使控制活塞朝向喷射阀座移动，从而将喷嘴针压到喷射阀座上。

阀室可以通过挺杆连接至低压控制流体回流和与低压控制流体回流分离，该挺杆由致动器装置压到阀室的低压控制流体出口上以关闭低压控制流体出口，并从低压控制流体出口抬起以将其打开。

控制室的一部分优选地位于中间阀构件和控制活塞之间，使得中间阀构件和/或控制活塞可以通过改变控制室中的压力而移动。

阀室的一部分优选地布置在中间阀构件的背向控制室的一侧。

在一个实施例中，控制活塞在其背向喷射阀座的一端具有引导部段，该引导部段以滑动配合的方式在引导套筒中被引导，其中燃料喷射阀具有中间部件，该中间部件与引导套筒和控制活塞一起限定控制室，其中中间阀构件为蘑菇形并具有在中间部件的引导凹部中被引导的轴和头部，其中中间阀具有形成在中间部件的面向头部的一侧并与头部配合的中间阀座。

蘑菇形的中间阀构件可以实现由中间阀进行的稳定控制，例如与盘形中间阀构件相比。此外，蘑菇形的中间阀构件提供了这样的优点：可以使用少量的控制流体进行精确控制。因此，由于不同燃料（例如气态燃料或液态燃料）的喷射部件的解耦和可替换性，燃料喷射阀提供了利用具有蘑菇形的中间阀构件的中间阀的液压控制优点的可能性。

几种替代的、期望的绿色和气候中性燃料通常具有较差的点火特性，并且可能需要相对较高的点火能量才能在活塞式内燃机中清洁燃烧。如果像大多数大型发动机一样，燃烧过程是涉及自燃和同时高压缩的过程，例如柴油过程，则情况可能尤其如此。由于高压缩导致更高的发动机效率，即更低的燃料消耗，这对于通常每年在高负荷下运行数千小时的大型发动机而言，可以显著节约运行成本。

为了在自燃期间点燃替代燃料，通常在高压下使用少量柴油燃料喷射。这可以通过微型引燃喷射器或通过喷射器来最佳地提供，该喷射器允许发动机使用柴油燃料运行直至满负荷并且在发动机使用替代燃料产生高负荷时仅提供少量点火射流来点燃替代燃料。

因此，本文公开的用于燃料喷射阀的液压控制也可以有利地用柴油燃料操作。于是可以有利地省略第三种单独的控制燃料。

节流通道优选地形成在中间阀构件上，特别优选地形成在中间阀构件的头部上。然而，节流通道也可以形成在中间部件上。在其他变型中，节流通道可以形成在中间阀构件和另一个部件之间，例如通过中间阀构件和中间部件之间的间隙。形成在中间阀构件上的节流通道可以通入在背向控制室的一侧形成在中间阀构件中并属于阀室的盲孔中。优选地，节流通道形成在与控制室相邻的中间阀构件中。节流通道和盲孔优选地相对于纵向轴线居中形成。这允许以期望的长度形成节流通道，并且盲孔形成阀室的一部分。

在一个实施例中，中间阀构件在中间阀构件的控制打开位置释放控制流体入口和阀室之间的第二连接，并且在中间阀构件的控制关闭位置中断控制流体入口和阀室之间的第二连接。

由于中间阀构件在打开位置释放控制流体入口和阀室之间的第二连接，阀室可以通过第二连接填充控制流体，这实现了中间阀构件的更快打开运动。特别是，与例如仅从控制室通过节流通道进行阀室填充的燃料喷射阀相比，第二连接可以改善阀室的填充。有利地，因此，即使中间阀构件只有微小的打开运动，阀室也可以通过第二连接填充。对于节流通道，有利的是，只要控制流体从控制室通过节流通道流入阀室引起中间阀构件的初始微小打开运动就足够了，因为随后大量的控制流体可以通过第二连接填充阀室。通过在中间阀构件的关闭位置中断控制流体入口和阀室之间的第二连接，可以减少或最小化在喷射过程期间由于控制流体从高压室释放到阀室中而导致的不利的燃料损失和磨损，而释放第二连接允许为中间阀构件的打开运动快速填充阀室。

附图说明

参照以下附图和随附说明更详细地解释本发明的实施例。示意性地示出：

图1为燃料喷射阀的实施例的纵向剖视图；

图2为图1中纵向剖面的一部分的放大视图；

图3为图1中燃料喷射阀的另一个纵向剖面，其中截面平面相对于图1旋转了90°；

图4为图3中纵向剖面的一部分的放大视图；

图5为图4中中间阀区域部分的进一步放大视图；

图6为示出燃料喷射阀的另一实施例的纵向剖面。

具体实施方式

在附图的描述中，相同的附图标记用于实施例的相应部分。

图1示出了燃料喷射阀10.1的实施例的纵向剖视图，该燃料喷射阀具有沿纵向轴线L延伸的壳体12。壳体12具有燃料入口21和带有喷射阀座131的喷嘴体13。喷嘴体13还具有居中布置的喷射开口132，燃料可以通过该喷射开口从喷嘴体13排出，以将燃料喷射到内燃机的燃烧室中。燃料室22在壳体12中从燃料入口21延伸到喷射阀座131。盖帽14布置在喷嘴体13的下游端，该盖帽延伸覆盖喷嘴体13的中心喷射开口132并具有同心开口141。盖帽14被布置为使得在盖帽14和喷嘴体13之间存在轴向间隙。

控制活塞51布置在壳体12中，使得它可以沿纵向轴线L调节。由控制压力弹簧52以朝向喷射阀座131的闭合力对控制活塞51进行作用。控制活塞51以与喷射阀座131相对的端部部段在引导套筒18中被引导，控制压力弹簧52的一端支撑抵靠该引导套筒。

燃料喷射阀10.1还具有带有中间阀53的液压控制装置，用于控制控制活塞51的调节。

喷嘴针61布置在喷嘴体13中、在控制活塞51的面向喷射阀座131的一端。喷嘴针61以背向喷射阀座131的端面抵靠控制活塞51，由此喷嘴针61通过喷射压力弹簧62压靠控制活塞51的面向喷射阀座131的端面。

壳体12还包括致动器容纳体16，可电磁致动的致动器装置43容纳在该致动器容纳体中。中间体15与致动器容纳体16相邻，控制压力弹簧52和控制活塞51的一部分布置在该中间体中。喷嘴体13邻接中间体15的下游端面，由此中间体15和喷嘴体13通过盖帽螺母17可释放地紧固到致动器容纳体16。因此，可以通过松开盖帽螺母17来更换喷嘴体13和喷嘴针61。低压控制流体回流42也布置在壳体12中，其功能将在下面结合图5进一步描述。

图2示出了图1中纵向剖面的放大视图。中间体15具有中心引导孔151，控制活塞51的布置在其面向喷射阀座131的一端的调节部段512以滑动配合的方式在该中心引导孔中被引导。沿朝向喷射阀座131的方向对控制活塞51施加闭合力的控制压力弹簧52以其下端靠在控制活塞51的台肩511上，并以其上端靠在引导套筒18上，控制活塞51的引导部段514以滑动配合的方式在该引导套筒中被引导。

控制活塞51的下游端面513和喷嘴针61的上游端面611彼此接触，由此将喷嘴针61压靠控制活塞51的喷射压力弹簧62以其下端靠在喷嘴体13的台肩134上，并以其上端靠在喷嘴针61的台肩612上。喷嘴针61的上游端面611具有比控制活塞51的下游端面513大的面积。然而，在某些实施例中，喷嘴针的上游端面也可以具有比控制活塞的下游端面小的面积。由于喷嘴针61和控制活塞51的单独设计以及端面611和513的设计，喷嘴针61和控制活塞51相对彼此的径向取向存在公差。特别地，喷嘴针61和喷嘴体13不必与中间体15的引导孔151精确对准，而这在例如一件式控制喷射活塞的情况下是必需的。这简化了喷嘴针61和喷嘴体13的更换。

喷嘴针61在喷嘴体13的针引导部段133中被引导，并具有沿喷嘴针61的纵向方向L延伸并径向向外敞开的多个凹部613，燃料可以通过这些凹部沿纵向方向L流过喷嘴针61。

中间阀53具有蘑菇形的中间阀构件54，并被设计为沿纵向轴线移动控制活塞51，使得控制活塞51可以沿纵向轴线移动喷嘴针。

图3示出了图1中燃料喷射阀10.1的另一个纵向剖面，其中截面平面相对于图1围绕纵向轴线L旋转了90°。壳体12具有控制流体入口31和高压控制室32，该高压控制室连接到控制流体入口31。高压控制室32的一部分位于中间体15中，另一部分位于致动器容纳体16中。

对于气态燃料，例如氢气或甲烷，气体喷射压力通常相对较低。例如，氢气的气体喷射压力可以在约10-60巴的范围内，在某些情况下可达约100巴。对于甲烷，气体喷射压力也可以在这些范围内，在其他特定情况下高于约100巴，在进一步特定情况下可达约250巴。高压控制室中的控制流体压力通常比气体喷射压力高约70-200巴。

对于液态燃料，例如甲醇或其衍生物，如二甲醚（DME）或氧甲基醚（OME），或氨或柴油，燃料喷射压力通常相对较高。例如，甲醇或其衍生物（如二甲醚DME或氧甲基醚OME）的燃料喷射压力可以在400-600巴左右，在某些情况下可达约1100巴。高压控制室中的控制流体压力通常比燃料喷射压力高约100-300巴。对于氨，燃料喷射压力通常高于约1000巴，在某些情况下可达1300巴。与柴油类似，燃料喷射压力能够根据发动机负荷和发动机转速而变化，并因此在某些情况下能够低于约1000巴。高压控制室中的控制流体压力通常比燃料喷射压力高10-20%。因此，对于氨，高压控制室中的控制流体压力可以与柴油工作时相似。

泄漏排放通道72布置在壳体12中，该泄漏排放通道将引导孔151中发生的泄漏排放到泄漏出口73。泄漏排放通道72在图4的放大视图中再次示出。中间体15的引导孔151具有周向环形空间71，泄漏排放通道72从该周向环形空间延伸到泄漏出口73（在图3中示出），使得尽管控制活塞51的调节部段512滑动配合仍通过引导孔151发生的泄漏能够被排出，并且能够确保或改善高压控制室32和燃料室22之间的流体分离。

在某些实施例中，泄漏排放通道72可以具有止回阀（未示出），该止回阀被设计为在高压控制室32的控制流体入口压力和燃料室22的燃料室压力之间的开启压力下打开，该开启压力优选地更接近燃料室压力而不是控制流体入口压力。

在某些实施例中，对于气态燃料（如氢气或甲烷），其中燃料室压力相对较低，低压控制流体回流可以与泄漏排放通道结合。低压控制流体回流和泄漏排放通道于是可以具有共同的控制流体出口。低压控制流体回流压力将与泄漏排放通道回流压力相同，该压力对应于止回阀的开启压力。采用这种设计，可以有利地省略一个出口。

中间体15具有横向壁152，该横向壁轴向限定高压控制室32。横向壁152还提供高压控制室32和燃料室22之间的空间分离。中间体15的横向壁152和控制活塞51的调节部段（其以滑动配合的方式在引导孔151中被引导）实现了高压控制室32和燃料室22之间的流体分离。

图5示出了图4中中间阀53区域部分的进一步放大视图。中间阀53具有蘑菇形的中间阀构件54，该中间阀构件具有头部541和轴542。轴542在中间部件56的引导凹部中被引导。引导套筒18和控制活塞的引导部段514与中间部件56一起限定控制室55。中间阀53具有形成在中间部件56的面向头部541的一侧的中间阀座，该中间阀座被设计为与头部541密封地相互作用。中间阀构件54能够在控制打开位置和控制关闭位置之间沿轴向方向移动。在控制打开位置，释放连接至高压控制室32的控制流体入口321与控制室55之间的第一连接。在控制关闭位置，控制流体入口321与控制室55之间的第一连接被中断。此外，在控制关闭位置，除了节流通道544外，控制室55与阀室44分离。阀室44通过抬起或降低图1所示的电磁致动的致动器装置43的挺杆431而连接到低压控制流体回流42或与低压控制流体回流42分离。中间阀构件54还具有孔543，该孔连接到阀室44并邻接节流通道544。

中间阀53的设计基本上对应于出版物WO2016/041739A1、WO2020/260285A1或WO2021/165275A1中所示的实施例，这些公开内容通过引用并入本说明书。然而，也可以设想其他已知的液压控制装置，例如WO2021/110663A1或EP0753658B1中所示的那些，可以用于中间阀53，它们的公开内容通过引用并入本说明书。

图6示出了另一燃料喷射阀10.2的实施例的纵向剖视图。壳体12具有喷嘴体13、中间体15和致动器安装体16，喷嘴体13和中间体15通过盖帽螺母17可释放地紧固到该致动器安装体。喷嘴针61在下游区域中、在喷嘴体13的针引导部段133中被引导，并具有纵向延伸且径向向外敞开的多个凹部。

与图1-5所示的燃料喷射阀相比，喷嘴体13具有引导孔135，喷嘴针61的调节部段614和控制活塞51的调节部段512都以滑动配合的方式在该引导孔中被引导。由于喷嘴针61的调节部段614在引导孔135中的引导，喷嘴针61不在喷嘴体13的部段133中被引导的实施例也是可行的。在这些实施例中，在喷嘴针61和喷嘴体13的下部部段133之间存在间隙，燃料可以流过该间隙。

在控制活塞51和喷嘴针61之间，在喷嘴体13中存在调节室136，该调节室由喷嘴体13径向界定，并且由控制活塞51和喷嘴针61轴向限定，并且是流体封闭的。引导孔135具有环形空间71，如图3和图4的实施例，泄漏排放通道从该环形空间延伸到泄漏出口（图6中不可见），并且通过该环形空间可以排放在引导孔135中发生的泄漏。

作为环形空间71的替代，泄漏也可以从调节室136排放，使得可以省略环形空间71。

在喷射器组装期间，喷嘴体13、中间体15和致动器容纳体16之间可能会出现轻微的错位，例如在几百分之一毫米的范围内。由于一件式控制活塞51的调节部段512以紧密滑动配合的方式在喷嘴体13中被引导，并且由于用于控制活塞51的引导套筒18位于致动器容纳体16中，控制活塞51的引导套筒18在径向方向上不是紧密引导的。如图6所示，引导套筒18因此与致动器容纳体16具有径向间隙。

高压控制室32由喷嘴体13的与中间体15相邻的端面轴向限定。控制活塞51和喷嘴针61的以滑动配合的方式在引导孔135中被引导的调节部段512、614实现了高压控制室32和燃料室22之间的流体分离。

喷嘴针61与喷嘴体13的喷射阀座131配合，以将燃料喷射到内燃机的燃烧室中。为此目的，偏心布置的多个喷射开口132布置在喷嘴体13中、在喷射阀座131的下游。图6所示的喷射开口132的布置通常对液态燃料有利。

图1-5所示的燃料喷射阀10.1对于气态燃料特别有利，而图6所示的燃料喷射阀10.2可以特别用于液态燃料。根据所用燃料的要求，可以在燃料喷射阀10.1和10.2中更换喷嘴体13和喷嘴针61。另一方面，无论使用何种燃料，都可以保留带有中间阀53的液压控制。

几种替代的、有针对性的绿色和气候中性燃料通常具有较差的点火特性，并且可能需要相对较高的点火能量才能在内燃机中清洁燃烧。如果像大多数大型发动机一样，燃烧过程是涉及自燃和同时高压缩的过程，例如柴油过程，则情况可能尤其如此。由于高压缩导致更高的发动机效率，即更低的燃料消耗，这对于通常每年在高负荷下运行数千小时的大型发动机而言，可以显著节约运行成本。

为了在自燃期间点燃替代燃料，通常在高压下使用少量柴油燃料喷射。这可以通过微型引燃喷射器或通过喷射器来最佳地提供，该喷射器允许发动机使用柴油燃料运行直至满负荷并且在发动机使用替代燃料产生高负荷时仅提供少量点火射流来点燃替代燃料。

因此，本文针对图1-6所示燃料喷射阀公开的液压控制也可以有利地用柴油燃料操作。于是可以有利地省略第三种单独的控制燃料。

Claims (20)

1.一种用于将燃料间歇性地喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射阀（10.1、10.2），所述燃料喷射阀包括：

沿纵向轴线（L）延伸的壳体（12），所述壳体具有控制流体入口（31）、燃料入口（21）和带有喷射阀座（131）的喷嘴体（13），

布置在所述壳体中并连接到所述控制流体入口的高压控制室（32），

布置在所述壳体中并从所述燃料入口延伸到所述喷射阀座的燃料室（22），

布置在所述壳体中以便能够沿纵向轴线调节的控制活塞（51），由控制压力弹簧（52）以朝向所述喷射阀座的闭合力对所述控制活塞进行作用，

用于控制所述控制活塞沿纵向轴线调节的液压控制装置（53），

布置在所述控制活塞的面向所述喷射阀座的一端的喷嘴针（61），所述喷嘴针至少部分地布置在所述喷嘴体中，并被设计成与所述喷射阀座相互作用以将燃料喷射到所述内燃机的燃烧室中，

其中，所述喷嘴针能够通过沿纵向轴线调节所述控制活塞而移动。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀（10.1、10.2），其特征在于，所述高压控制室（32）和所述燃料室（22）是流体分离的。

3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射阀（10.1、10.2），其特征在于，所述燃料喷射阀具有中间体（15），所述控制活塞（51）和所述高压控制室（32）至少部分地布置在所述中间体中，所述喷嘴体（13）邻接所述中间体的下游端面。

4.根据权利要求3所述的燃料喷射阀（10.1、10.2），其特征在于，所述喷嘴体（13）或所述中间体（15）具有引导孔（151、135），所述控制活塞（51）的布置在其面向所述喷射阀座（131）的一端的调节部段（512）和/或所述喷嘴针（61）的布置在其背向所述喷射阀座的一端的调节部段（614）以滑动配合的方式在所述引导孔中被引导。

5.根据权利要求4所述的燃料喷射阀（10.1、10.2），其特征在于，所述引导孔（151、135）具有周向环形空间（71），并且所述燃料喷射阀具有泄漏出口（73）和从所述环形空间延伸到所述泄漏出口的泄漏排放通道（72）。

6.根据权利要求5所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述泄漏排放通道具有止回阀，所述止回阀被设计为在控制流体入口压力和燃料室压力之间的开启压力下打开，所述开启压力优选地更接近所述燃料室压力而不是所述控制流体入口压力。

7.根据权利要求6所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述开启压力比所述燃料室压力高出不到10%或大约10%。

8.根据权利要求6或7所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述止回阀布置在所述壳体的内部。

9.根据权利要求6或7所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述止回阀布置在所述壳体的外部。

10.根据前述权利要求之一所述的燃料喷射阀（10.1），其特征在于，喷射压力弹簧（62）布置在所述喷嘴体（13）中，所述喷射压力弹簧将所述喷嘴针（61）压到所述控制活塞（51）上。

11.根据前述权利要求之一所述的燃料喷射阀（10.2），其特征在于，在所述控制活塞（51）和所述喷嘴针（61）之间布置有流体封闭的调节室（136），所述调节室由所述喷嘴体（13）或所述中间体径向界定，并且由所述控制活塞（51）和所述喷嘴针（61）轴向界定。

12.根据前述权利要求之一所述的燃料喷射阀（10.1、10.2），其特征在于，所述燃料喷射阀具有致动器容纳体（16），所述喷嘴体（13）优选地利用盖帽螺母（17）可释放地紧固到所述致动器容纳体，使得所述喷嘴体和所述喷嘴针（61）是可更换的。

13.根据前述权利要求之一所述的燃料喷射阀（10.1、10.2），其特征在于，所述喷嘴针（61）在所述喷嘴体（13）的针引导部段（133）中被引导，其中所述喷嘴针优选地具有沿纵向方向延伸并径向向外敞开的至少一个凹部（613）。

14.根据前述权利要求之一所述的燃料喷射阀（10.1），其特征在于，所述喷嘴体（13）具有同心的喷射开口（132）。

15.根据权利要求1至13之一所述的燃料喷射阀（10.2），其特征在于，所述喷嘴体具有偏心布置的多个喷射开口（132）。

16.根据前述权利要求之一所述的燃料喷射阀（10.1），其特征在于，在所述喷嘴体（13）的下游端布置有盖帽（14），所述盖帽延伸覆盖至少一个喷射开口（132）并具有同心或至少一个偏心的开口（141）。

17.根据前述权利要求之一所述的燃料喷射阀（10.1），其特征在于，所述燃料室（22）具有燃料供应部段，所述燃料供应部段的直径大于所述高压控制室（32）的控制流体供应部段的直径。

18.根据前述权利要求之一所述的燃料喷射阀（10.1、10.2），其特征在于，所述液压控制装置（53）被设计为通过改变控制室（55）中的压力沿纵向轴线（L）移动所述控制活塞（51），其中所述液压控制装置包括具有中间阀构件（54）的中间阀（53），所述中间阀构件在控制打开位置打开连接至所述高压控制室（32）的控制流体入口（321）与所述控制室（55）之间的第一连接，并且在控制关闭位置中断所述控制流体入口与所述控制室之间的第一连接，并且除了节流通道（544）外将所述控制室与阀室（44）分离，其中所述燃料喷射阀包括可电磁致动的致动器装置（43），用于将所述阀室连接至低压控制流体回流（42）和将所述阀室与低压控制流体回流分离。

19.根据权利要求18所述的燃料喷射阀（10.1、10.2），其特征在于，所述控制活塞（51）在背向所述喷射阀座（131）的一端具有引导部段（514），所述引导部段以滑动配合的方式在引导套筒（18）中被引导，其中所述燃料喷射阀具有中间部件（56），所述中间部件与所述引导套筒和所述控制活塞一起限定所述控制室（55），其中所述中间阀构件（54）为蘑菇形并具有在所述中间部件的引导凹部中被引导的轴（542）和头部（541），其中所述中间阀（53）具有形成在所述中间部件的面向所述头部的一侧并与所述头部配合的中间阀座。

20.根据权利要求19所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述中间阀构件在所述中间阀构件的控制打开位置释放所述控制流体入口和所述阀室之间的第二连接，并且在所述中间阀构件的控制关闭位置中断所述控制流体入口和所述阀室之间的第二连接。