双燃料‑燃料喷射器的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的双燃料-燃料喷射器。该双燃料-燃料喷射器例如可与点火射束发动机一起使用，尤其这样的发动机，其除了以可燃气体(和柴油-或重油点火射束)点火射束运行之外设置纯柴油-或重油运行。在此例如生物油或生物燃料也可代替重油。

背景技术：

气态燃料在(大型-)发动机领域中、尤其在用于发电的静态发动机中越来越重要。例如天然气因为其相对于柴油燃料更有利的排放潜力和其非常好的可用性极其适合于经济的且保护环境的发动机运行。

为了以气体运行在气体吹入(Gaseinblasung)的情况下获得在燃烧室中良好的360°覆盖，可将气体喷嘴孔在双燃料-燃料喷射器处优选地分布在其周缘上地来布置，尤其以设置带有显著的径向方向分量的可燃气体输出的布置。

技术实现要素：

由此出发，本发明目的在于说明一种双燃料-燃料喷射器，其尤其在有利的流动引导的情况下在结构上简单地有利于带有径向的方向分量的可燃气体输出。

该目的利用带有权利要求1的特征的双燃料-燃料喷射器来实现。

在另外的权利要求中说明了本发明的有利的改进方案和实施形式。

根据本发明提出一种双燃料-燃料喷射器，尤其用于与以液态燃料(例如柴油燃料、生物燃料或重油)的形式的第一燃料和此外与以气态燃料(例如天然气)的形式的第二燃料一起使用。双燃料-燃料喷射器可设置用于点火射束运行(用于点燃气态燃料的液态燃料-点火射束)，此外尤其也用于纯液态燃料运行。双燃料-燃料喷射器例如可与大型发动机一起使用，例如在机动车诸如船舶或商用车中，或者例如设置用于静态设备，例如用于联合热电站(Blockheizkraftwerk)、(紧急)发电机组，例如还用于工业应用。

根据本发明的双燃料-燃料喷射器具有大量可行程控制的气体喷嘴针，其在双燃料-燃料喷射器处可轴向移动地容纳在相应的容纳部中并且分布在双燃料-燃料喷射器的周向上。气体喷嘴针优选地可间接控制(尤其根据本身已知的行程控制原理通过控制室和先导阀)。

双燃料-燃料喷射器此外具有一个、尤其唯一的(气体-)喷嘴腔，其被提供用于大量气体喷嘴针。喷嘴腔就此而言是大量气体喷嘴针共同的喷嘴腔，尤其全部气体喷嘴针共同的喷嘴腔。喷嘴腔优选地是环形腔，此外尤其是同样在双燃料-燃料喷射器的周向上延伸的喷嘴腔。喷嘴腔此外优选地提供在双燃料-燃料喷射器的喷嘴模块中、尤其靠近双燃料-燃料喷射器的喷嘴组件。

借助于在周向上分布的气体喷嘴针和它们共同的喷嘴腔，可将被引入喷嘴腔中的(尤其高压加载的)可燃气体(尤其经由双燃料-燃料喷射器的气体-高压通道或气体-供应管路引入)从喷射器例如在可燃气体吹入的范围中发出，尤其以所意图的、良好的360°覆盖，意即当控制气体喷嘴针打开、因此控制打通至喷射器或其(气体-)喷嘴组件的(后置于喷嘴腔的)(气体-)喷嘴孔的流动路径时。

在本发明的意义中的喷嘴腔就此而言是为大量喷嘴针共同提供的在双燃料-燃料喷射器处的空间，通过气体-高压通道将可燃气体引入该空间中，并且将可燃气体从该空间通过双燃料-燃料喷射器的气体-喷嘴组件排出。

该双燃料-燃料喷射器根据本发明特征在于，喷嘴腔具有在径向上处于外部的凸出部(Ausbuchtung)，在其相应的横截面内各限定有可通过相应的气体喷嘴针选择性地封锁的到至少一个喷嘴孔的流动路径的进入横截面(Einlaufquerschnitt)。优选地，进入横截面在此也被限定在相应的气体喷嘴针的阀座或者说与其和阀座形成的喷嘴阀内。

借助于根据本发明的该设计方案(在其中借助于凸出部使从喷嘴腔方面流到进入横截面中的燃料(可燃气体)拥有从喷嘴腔径向上指向外的方向分量且尤其还拥有提高的、同样在径向上指向外的速度分量)有利地实现，为了所意图的带有明显显著的径向方向分量的可燃气体输出使到朝向喷嘴孔的流动路径中(经由进入横截面)的流动进入优化，因此获得朝向(布置在相应的进入横截面下游的)喷嘴孔的有利的流动引导。就此而言，在本发明的范围中相应的凸出部尤其适合于使可燃气体-部分流(其在周向上观察从喷嘴腔的两个相对的侧面朝向进入横截面在凸出部中运动)在借助于凸出部构造所意图的在径向上指向外的方向分量和提高的流动速度的情况下汇集。

在所提出的双燃料-燃料喷射器中，优选地流动路径(例如借助于钻孔区段形成)-从相应的进入横截面朝向相应的至少一个喷嘴孔-就此而言也在这样的方向上延伸，该方向的径向分量与通过凸出部所获得的到进入横截面中的流动进入(Stroemungseinlauf)的径向方向分量对应，亦即优选地这样使得需要沿着流动路径引导的流动的仅较小的或最小的偏转，亦即又有利于流动情况且减少涡流。优选地相应的流动路径在此从喷嘴腔出发也以相对于喷嘴腔连续增加的径向距离径向上向外地朝向喷嘴孔来引导。

双燃料-燃料喷射器的优选的设计方案例如此外设置成，相应的进入横截面径向上在远端地布置在凸出部中并且因此几乎仅可从在径向上处于内部的侧面处入流，因此相应的进入横截面可经由凸出部非对称地入流。由此有效地避免在相应的进入横截面处逆着有效的流动构造在径向上指向外的方向分量。

在本发明的范围中，借助于相应的凸出部就此而言优选地形成导引流动的进入几何结构，其引起带有在径向上指向外的方向分量的进入横截面的入流(Anstroemung)。尤其可借助于相应的凸出部形成朝向进入横截面的进入漏斗(Einlaufrichter)，尤其带有在径向上向外逐渐变细的漏斗横截面，其引起带有所意图的在径向上指向外的方向分量的进入横截面的入流。

有利于到进入横截面中的流动进入地，喷嘴腔壁尤其也可成形成在上游形成凸出部的导引流动的进入几何结构。优选的设计方案例如设置成使喷嘴腔连同凸出部在径向平面中在外周缘侧的形状接近于带有凹侧的多角形和/或四角形的形状(其中凸出部或进入横截面近似布置在多角形的角处，例如苜蓿叶形，并且喷嘴腔的壁形成凹侧)。备选地例如可设置成，喷嘴腔连同凸出部在径向平面中在外周缘侧的形状具有环形(例如圆形)，由凸出部形成的鼓起部(Ausbauchung)从该环形中径向地伸出。相应的这样的几何结构在本发明的范围中尤其可由此来形成，即轴向伸延的容纳部在形成(在径向上处于外部的)凸出部的情况下截切喷嘴腔，亦即在外周缘侧。

本发明此外包括实施形式，在其中喷嘴腔具有轴向地离喷嘴较远的区段，借助于该区段轴向地离喷嘴较近的喷嘴腔区段(凸出部形成在其处)连通地相连接。这有利地有助于在喷嘴腔中的均匀的气体提供。

根据本发明，双燃料-燃料喷射器此外可构造成使得喷嘴腔借助于双燃料-燃料喷射器的第一和第二喷嘴体来限定。第一喷嘴体在其周向上分布地容纳气体喷嘴针，而第二喷嘴体可轴向可移动地容纳液态燃料喷嘴针。在将第一和第二喷嘴体接合成双燃料-燃料喷射器的喷嘴体模块时，在此喷嘴腔可以以有利地简单的方式来限定，其例如借助于在第一喷嘴体中的环形槽来形成，并且被第二喷嘴体(在装配之后)盖住。

尤其极其简单的制造例如由此来实现，即喷嘴腔借助于第一喷嘴体来形成，第二喷嘴体在限定喷嘴腔的情况下在一区段上穿过第一喷嘴体。

利用本发明还提出一种尤其开头所提及的类型的内燃机，其具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的双燃料-燃料喷射器。

本发明的另外的特征和优点由根据示出本发明重要的细节的附图的图的本发明的实施例的接下来的说明以及由权利要求书得出。各个特征可各自单独地或多个任意组合地在本发明的变型方案中实现。

附图说明

接下来根据附图来来详细阐述本发明的优选的实施形式。其中：

图1以剖视图示例性地且示意性地且部分极其简化地示出了根据本发明的一可能的实施形式的双燃料-燃料喷射器。

图2示例性地且示意性地示出了通过根据图1的双燃料-燃料喷射器的第一喷嘴体的剖视图。

图3示例性地且示意性地示出了根据图1的第一喷嘴体的另一剖视图，尤其详细说明了喷嘴腔连同凸出部

图4示例性地且示意性地示出了根据图1到图3的其中布置有气体喷嘴针的喷嘴体的靠近喷嘴的端部的截断的剖视图。

图5示例性地且示意性地示出了根据本发明的另一可能的实施形式的双燃料-燃料喷射器的第一喷嘴体的剖视图。

图6示例性地且示意性地示出了根据图5的喷嘴体的另一剖视图。

图7示例性地且示意性地示出了根据本发明的又一另外的可能的实施形式的双燃料-燃料喷射器的第一喷嘴体的剖视图。

图8示例性地且示意性地示出了根据图7的喷嘴体的另外的剖视图。

在接下来的说明书和附图中相同的附图标记相应于功能相同或类似的元件。

具体实施方式

图1示例性地示出了根据本发明的双燃料-燃料喷射器(双材料喷嘴或双材料喷射器)1，其被提供不仅用于以液态的第一燃料(尤其柴油燃料、生物油或重油)的喷射运行而且被用于气态的第二燃料(可燃气体，例如天然气)的输出、尤其用于可燃气体吹入。双燃料-燃料喷射器1可与双燃料-燃料喷射系统一起使用，例如与气体-共轨系统、此外尤其与优选地经由双燃料-燃料喷射器1设立用于(以吹入的可燃气体和喷入的液态燃料-点火射束)点火射束运行、而且用于唯独的液态燃料运行的内燃机。

在双燃料-燃料喷射器1中、尤其在其(第一)喷嘴体3中，各可轴向移动地布置有多个可行程控制的(气体-)喷嘴针5，亦即被提供用于选择性地输出尤其以可燃气体的形式的气态燃料。在双燃料-燃料喷射器1中气体喷嘴针5在第一喷嘴体3中相应在所属的容纳部7中被容纳和引导，该容纳部借助于在第一喷嘴体3中的相应的轴向钻孔9来形成。

气体喷嘴针5(尤其等距地)在双燃料-燃料喷射器1或第一喷嘴体3的周向上分布地布置在双燃料-燃料喷射器1中，优选地沿着圆形轨道。在所说明的双燃料-燃料喷射器1中，例如四个气体喷嘴针5在周向上分布地布置在第一喷嘴体3中，以此可获得在360°上在周侧有利地均匀地引入气体到燃烧室中。

双燃料-燃料喷射器1此外具有(第二)喷嘴体11，在其中提供有另外的、可行程控制的喷嘴针或者说液态燃料-喷嘴针13，亦即用于设置选择性地输出液态燃料(到内燃机的燃烧室中)的喷射过程。液态燃料-喷嘴针13同样可轴向移动地容纳在双燃料-燃料喷射器1的对应的容纳部15中，该容纳部15借助于在第二喷嘴体11中的轴向钻孔17来形成。

在双燃料-燃料喷射器1处此外设置有高压通道19，其从双燃料-燃料喷射器1的液态燃料入口21引导至在第二喷嘴体11中的液态燃料-喷嘴腔23。可从燃料-喷射系统的高压(HD)-供应装置25(例如借助于高压泵27和轨29和/或还有单个压力存储器来形成)方面将液态燃料尤其从液态燃料存储部、例如油箱输送到液态燃料-入口21处。

为了选择性输出液态燃料，双燃料-燃料喷射器1此外设立成使根据液态燃料-喷嘴针13的(行程-)位置通过双燃料-燃料喷射器1的液态燃料-喷嘴组件31将被引入液态燃料-喷嘴腔23中的被高压加载的液态燃料发出，在喷射运行(例如纯液态燃料运行或点火射束运行)中尤其喷入内燃机的燃烧室中。

鉴于液态燃料-喷嘴针13的升程控制，双燃料-燃料喷射器1(如在图1中所示)优选地作为间接操纵的喷射器1来提供，尤其带有先导阀(控制阀或伺服阀)33，其优选地由磁执行机构(或例如由压电执行机构)来控制。通过该优选地连同其执行机构容纳在喷射器壳体35中的先导阀33，可使双燃料-燃料喷射器1的与液态燃料-喷嘴针13相关联的控制室37根据阀位置卸载，尤其经由喷射器内部的燃料系统的泄漏流动路径39。泄漏流动路径39从控制室37出发引导至双燃料-燃料喷射器1的低压侧的泄漏出口41，亦即通过先导阀(在节流下)33例如引导至泄漏收集容器(箱)。

此外有喷射器内部的燃料系统的高压路径43(带有节流)引导到用于液态燃料-喷嘴针13的控制室37处，通过该高压路径控制室37(经由被高压加载的液态燃料)可从高压通道19加载。控制室37优选地借助于针引导套筒45(和喷射器壳体35)来限定，该针引导套筒45在第二喷嘴体11的轴向钻孔17的远离喷嘴的端部处容纳在第二喷嘴体中，其中，在轴向钻孔17中此外可布置有闭锁弹簧47，其将第二喷嘴针13压到关闭位置中，也就是说抵靠邻近于液态燃料-喷嘴组件31的阀座或喷嘴针座。

为了用于液态燃料-喷射运行将液态燃料通过液态燃料-喷嘴组件31输出，亦即从液态燃料-喷嘴腔23方面，可通过控制室37经由先导阀33的卸载来解除在液态燃料-喷嘴针13处的(关闭-)力平衡(泄漏流动路径39被打开)，使得液态燃料-喷嘴针13可从阀座抬起并且可开启至液态燃料-喷嘴组件31的喷射孔的流动路径。为了关闭喷嘴阀，将先导阀33接到闭锁位置中(见图1)，接着在控制室37中通过高压路径43又建立压力并且液态燃料-喷嘴针13受闭锁弹簧力支持地返回针座中。

当前优选地液态燃料设置为用于控制室37的加载和卸载或用于液态燃料-喷嘴针13的(液压的)行程控制的控制流体。

对于以气态燃料(天然气、生物气体等等)的运行，双燃料-燃料喷射器1具有气体-高压通道49，其从在双燃料-燃料喷射器1处的可燃气体-入口51引导至用于大量气体喷嘴针5的气体-喷嘴腔53或喷嘴腔，亦即至大量气体喷嘴针5共同的喷嘴腔53。喷嘴腔53借助于被引入(环形横截面的)第一喷嘴体3中的环形槽(在内周缘面3a处)在结构上有利地简单地来限定，该环形槽通过轴向穿过第一喷嘴体3的第二喷嘴体11的区段55在形成环形腔或喷嘴腔53的情况下被封闭。

从喷嘴腔53可根据气体喷嘴针5的行程位置将经由气体-高压通道49被引入喷嘴腔53中的被高压加载的(例如带有直到大约350bar的压力水平的)可燃气体发出，亦即通过双燃料-燃料喷射器1的气体-喷嘴组件57。在此，从气体喷嘴腔53至双燃料-燃料喷射器1的气体-喷嘴组件59的与气体喷嘴针5相关联的至少一个(气体-)喷嘴孔61的相应的流动路径59(以虚线表示)经由相应的气体喷嘴针5可选择性地封锁，也就是说在流动路径59的进入横截面63的打开或关闭控制的范围中。例如，相应的气体喷嘴针5或流动路径59可关联有一个或两个气体-喷嘴孔61。

气体喷嘴针5的行程控制可利用在图1中所示的双燃料-燃料喷射器1以类似于前面对于液态燃料-喷嘴针13的行程控制所描述的工作原理进行，也就是说在多个气体喷嘴针5的间接控制的范围中。

如在图1中所示，气体喷嘴针5中的每个为了其行程控制在双燃料-燃料喷射器1处关联有或为其提供有控制室65用于以控制流体加载。如对于液态燃料-喷嘴针13那样，通过液态燃料入口21供应到双燃料-燃料喷射器1处的液态燃料用作用于间接控制气体喷嘴针5的控制流体。

优选地且有利于气体喷嘴针5的有利地不耗费的控制地，双燃料-燃料喷射器1此外具有在中间盘(Zwischenscheibe)67处所提供的控制通道69，其尤其作为共同的预控制室提供用于大量气体喷嘴针5并且其可通过控制流体(液态燃料)加载和卸载。用于第一喷嘴针5的控制室65连通地连结到控制通道69处，亦即各通过进入节流装置(例如借助于节流钻孔71所形成)。用于控制通道69的卸载、因此用于气体喷嘴针5的控制室65的共同卸载的排出支路(Ablaufzweig)73可在控制通道69方面被引导通过排出节流装置75，亦即朝向低压侧(ND)。

此外为了经由第一喷嘴针5的控制室65或控制通道69的选择性卸载来行程控制气体喷嘴针5，(类似于液态燃料运行)优选地在双燃料-燃料喷射器1处提供有另外的先导阀(控制阀)77。该另外的先导阀77(连同其执行机构)同样容纳在喷射器壳体35中。根据该另外的先导阀77的阀位置，控制通道69可经由被引导经过另外的先导阀77的控制流体-排出部73来卸载，亦即至低压侧(ND)的泄漏出口79，例如至泄漏收集容器(箱)。

为了对于可燃气体-吹入运行现在将可燃气体通过气体-喷嘴组件57输出，亦即从喷嘴腔53方面，可通过用于气体喷嘴针5的控制通道69和就此而言地相应的连通地连结的控制室65经由另外的先导阀77卸载来解除在相应的气体喷嘴针5处的(关闭-)力平衡(排出部73被打开)，使得相应的气体喷嘴针5可从阀座抬起并且可释放进入横截面63或就此至气体-喷嘴组件57的相关联的喷嘴孔61的流动路径59。

为了气体喷嘴针5在其关闭位置中的控制，将另外的先导阀77接到闭锁位置中(见图1)，接着在控制通道69中且就此而言在接通连结的用于气体喷嘴针5的控制室65中的通过带有进入节流件82的液态燃料-高压路径81又建立压力并且相应的气体喷嘴针5返回针座中，因此封锁进入横截面63或流动路径59。

可通过相应的进入横截面63入流的流动路径59在双燃料-燃料喷射器1中从喷嘴腔53出发朝向喷嘴孔61各径向朝外定向(例如参见图1)，从而可获得所意图的带有显著的径向分量的到燃烧室中的可燃气体-吹入。

为了尤其有利于相应的、这样径向朝外定向的流动路径59的入流和通流，使到所属的进入横截面63中的流动尤其拥有在径向上指向外的且优选地与流动路径59的径向方向分量对应的方向分量(尤其提高的流动速度)，根据本发明的双燃料-燃料喷射器1的喷嘴腔53具有在径向上处于外部的凸出部83，在其相应的横截面内各限定有可通过相应的气体喷嘴针5选择性地封锁的到至少一个(后置的)喷嘴孔61的流动路径59的进入横截面63。这接下来根据图2到4对于根据图1的双燃料-燃料喷射器1来详细阐述。

图2示出了第一喷嘴体3，其具有环形横截面，径向地截切，也就是说以对远离喷嘴的端部的观察方向)。如所示，不仅在第一喷嘴体3中为了输送可燃气体到喷嘴腔53处所提供的气体-高压通道49而且在形成根据本发明的凸出部83的情况下在径向上在外部截切喷嘴腔53的容纳部7各形成为钻孔。

图3现在示出被引导通过喷嘴腔53的第一喷嘴体3的径向剖面，也就是说以对靠近喷嘴的端部的观察方向。如借助于箭头A和B所示，相应的进入横截面63(在相应的凸出部83的部位处形成且尤其径向上在远端布置在其中)被非对称地入流(气体喷嘴针5被控制打开)。在该入流的范围中，产生在进入横截面的在径向上处于内部的侧面处的更大的体积流和在进入横截面的在径向上处于外部的侧面处的与此相对明显更小的体积流，因此产生可燃气体的被赋予提高的在径向上指向外的速度分量连同在径向上指向外的方向分量的流动。相应的鼓起部83在此作为导引流动的进入几何结构起作用，其将可燃气体-部分流A和B从相反的周向在凸出部83的进入横截面63处汇集。

图4(示出喷嘴体3连同喷嘴针5的截断的剖视图)详细显示了相应的流动路径59的几何结构，其中，示出了在流动路径59被控制打开的情况下的进入横截面63。此外以箭头C绘出到进入横截面63中的流入和流动路径59的通流。

如图4所示，在相应的进入横截面63下游例如借助于轴向的盲孔形成流动路径59的第一区段，该盲孔使容纳部7朝向靠近喷嘴的端部延续。从盲孔分支出流动路径59的第二区段作为在径向上向外定向的喷嘴孔61，使得流动路径59的走向总体上倾斜地定向，亦即带有轴向的以及显著的径向的方向分量。如借助于箭头C所示，通过有利于流动的凸出部83在此获得带有流动路径59的走向的径向方向分量的几乎单侧的流入，使得在阀座的部位处进入到进入横截面63中的流动具有不那么强的涡流，因此造成更小的损失并且(刚好在射束的建立阶段中)不那么强地干扰射束图(Strahlbild)。

图5和图6各在剖面中示出了根据另一示例性设计方案的双燃料-燃料喷射器1的喷嘴体3。

根据图5，喷嘴腔53的形状在此在外周缘侧接近于带有凹侧85的多角形的形状，其中，凸出部83或进入横截面63形成在多角形的角处，亦即借助于截切喷嘴腔53的容纳部7。通过在相应的凸出部83两侧的凹侧85，在此形成了改善地导引流动的进入几何结构，其近似形成进入漏斗，该进入漏斗引起了带有所意图的在径向上指向外的方向分量的进入横截面63的入流。

在根据图5和图6的实施形式中，喷嘴腔53此外具有轴向地离喷嘴较远的区段87，借助于其，彼此分离的、轴向地离喷嘴较近的喷嘴腔区段89(凸出部83形成在其处)连通地相连接。离喷嘴较近的喷嘴腔区段89以两个室89a、89b的形式来提供，其在其轴向延伸上彼此分离地来形成、然而通过离喷嘴较远的喷嘴腔区段87连通，(其横截面在图5中以虚线绘出)。用于在这些室89a、89b上均匀的气体分布的连通连接部87可如图6所示例如通过环绕的槽来实现，该槽在所提出的设计方案中例如形成为在第一喷嘴体3的内周缘处的车削槽(Eindrehung)。

图7和图8各示出了根据本发明的双燃料-燃料喷射器1的另外的第一喷嘴体3的剖视图。喷嘴体3具有喷嘴腔53，其几何形状接近于根据图5和图6的喷嘴腔53的几何形状，亦即具有带有凹侧85的多角形的轮廓。在此，喷嘴腔53在凸出部83的平面中然而不划分成分离的室，而是在周向上不中断地环绕地或环形地来形成。为了可靠地实现在借助于凹侧85所形成的“收缩部(Einschnuerung)”上均匀的气体分布，在这样的设计方案中也可设置增大喷嘴腔体积的措施，例如又以远离喷嘴在喷嘴腔53处形成的车削槽的形式。

根据图5到图8的设计方案尤其实现将可燃气体有利于流动地引导到进入横截面处的。类似有效的进入几何结构此外例如还可以星形的、被本发明的构思所包括的喷嘴腔形状产生。