CN104948350A - 具有两个密封区域的气体喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于吹入气态燃料的气体喷射器，其包括具有第一阀座(21)和第二阀座(22)的阀体(2)和封闭元件(3)，其包括第一密封区域(31)、第二密封区域(32)、由底(34)和壁(35)限界的空心区域(33)和构造在所述底(34)中的排出开口(36)，其中，所述第一阀座(21)在所述第一密封区域(31)上密封和所述第二阀座(22)在所述第二密封区域(32)上密封，并且其中，在所述封闭元件(3)的所述壁(35)中设置至少一个贯通开口(37)，从而所述气态燃料不但可从封闭元件的内部的空心区域(33)而且可在所述封闭元件(3)的外部区域(38)上吹出。

Description

具有两个密封区域的气体喷射器

技术领域

本发明涉及一种用于吹入气态燃料的气体喷射器，所述气体喷射器具有两个密封区域。

背景技术

除了液态燃料之外，在最近的时间里也越来越多地使用如例如天然气或氢气这样的气态燃料用于车辆运行。然而，对于这些气态燃料来说，用于液态燃料的已知气体喷射器仅仅有条件地适合，因为气态燃料具有不同于液态燃料的能量密度和体积。为了这样运行的内燃机不具有过量的消耗，每次吹气过程必须吹入尽可能准确的气体量。在这里，每个燃烧循环一个或者多个吹气过程也必须是可能的。此外，除了能够在预先给定的时间段之内吹入确定的最大量这一要求之外，也必须提供准确地计量被限定的最小气体量的可能性。在这里，尽可能小的系统压力也应该占主导，由此可以尽可能完全地利用气体箱的内容物。此外，在吹入过程之间，喷射器必须使气体相对于燃烧室密封。图1示意性地示出已知的气体喷射器1的例子，在该例子中，向外打开的阀针3配合在壳体5上的阀座2上。图1示出喷射器的关闭状态。在打开所述喷射器时，如果阀针上释放的环状横截面代表最小的横截面，有效的总开口横截面在行程上首先线性地变大。一旦具有半径R1的阀针3和壳体5之间的环间隙具有比由行程释放的、阀座2和壳体5之间的横截面小的横截面，吹入量就是恒定的。

在设计气体喷射器时，在吹入期间所需要的质量流和根据气体的尽可能小的系统压力的要求之间存在目标冲突。这导致，气体喷射器必须具有尽可能大的流动横截面。然而，因为安装空间通常被限制，通常不能够通过喷射器尺寸的简单高度缩放来实现大的流动横截面，尤其是在喷射器向外打开的情况下。

发明内容

与之相对地，根据本发明的、具有权利要求1特征的、用于吹入用于内燃机的气态燃料的气体喷射器具有这样的优点，即，可以这样提高喷射器的密封座区域中的流动横截面，使得即使在系统压力小的情况下也能够在预先确定的时间情况下吹入充分的气体量。此外，根据本发明的气体喷射器具有非常小的安装空间，从而尤其不必在内燃机上设置用于气体喷射器的附加的安装空间。根据本发明，这由此实现，即，所述气体喷射器具有带有两个阀座的阀体和带有两个密封区域的封闭元件，所述两个密封区域在所述两个阀座上密封。此外，封闭元件包括具有底和壁区域的空心区域以及构造在底中的排出开口。在封闭元件的壁区域中构造至少一个贯通开口，从而气态燃料不但存在于封闭元件的空心区域中而且存在于其外部周边上。因此，气态燃料不但通过构造在空心区域上的排出开口而且在封闭元件的外周旁边经过，并且例如直接吹入到燃烧室中。

从属权利要求示出本发明的优选的拓展方案。

优选，阀体包括外部构件和内部构件。在此，内部构件布置在外部构件中。进一步优选，第一阀座设置在外部构件上和第二阀座设置在内部构件上。此外，在此，内部构件布置在封闭元件的空心区域中。由此可以提供气体喷射器的特别紧凑的结构。

根据本发明的另一种优选构型，内部构件可在轴向方向上移动。这特别优选地通过预紧元件例如预紧弹簧实现，所述预紧弹簧使内部构件预紧。通过该变型，能够以简单的方式通过首先开启第一密封座并且随后开启第二密封座来实现气体喷射器的分级打开。在此，特别优选，内部构件向外部(向封闭元件的打开方向)被预紧。进一步优选，封闭元件在内部构件上被导向。替代地，封闭元件在外部构件上被导向。

特别优选，内部构件为柱体。进一步优选，外部构件为空心柱体。

进一步优选，内部构件的能够由预紧元件实现的轴向方向上的最大行程小于封闭元件的最大行程。在此，特别优选，通过预紧元件引起的最大可能的行程小于封闭元件的最大行程的一半。因此，也可以以简单方式在多个吹入过程中吹入最小量。特别优选，可以通过预紧元件调节预紧力，从而可以调整内部构件的最大可能的行程。

优选，阀体包括具有至少一个吹入开口的阀体底，其中，封闭元件穿过吹入开口。

进一步优选，封闭元件为向外打开的封闭元件。因此，可以以简单的方式提供向外打开的气体喷射器。

特别优选，在具有直接吹入的内燃机中使用气体喷射器。即，气体喷射器直接布置在内燃机的燃烧室上。

此外，本发明涉及一种气体运行的内燃机，其包括根据本发明的气体喷射器。在此，特别优选在车辆中使用内燃机。

附图说明

以下参照附图详细说明本发明的优选的实施例。在此，相同的或者说功能相同的部分以相同的参考标记来标记。附图示出：

图1根据现有技术的气体喷射器的示意性截面视图；

图2根据第一实施例的气体喷射器的示意性截面视图；

图3根据第二实施例的气体喷射器的示意性截面视图；和

图4至6根据第三实施例的气体喷射器在不同的封闭状态或打开状态下的示意性截面视图。

具体实施方式

以下参照图2详细说明根据本发明的第一优选实施例的气体喷射器1。

如由图2可见，气体喷射器1包括阀体2和封闭元件3。如在图2中所示，阀体2基本上罐形地构成并且包括第一阀座21和第二阀座22。两个阀座21，22构成在阀体底23上。此外，在阀体底23中构造有多个吹入开口24。吹入开口例如可以包括两个肾形的开口。

封闭元件3部分地布置在阀体2中并且包括底34和空心柱体形的壁35。由此，在封闭元件3中形成空心区域33。壁35具有多个贯通开口37。此外，在底34中设置有中央的排出开口36。此外，在底34上设置有第一密封区域31和第二密封区域32。

第一密封区域31与第一阀座21共同密封，并且第二密封区域32与第二阀座22共同密封。在此，所述密封在阀底23的外侧上进行。如还从图2可见，在封闭元件3上还设置有被充气的外部区域38，该外部区域环形地设置在封闭元件3和阀体2之间。在此，封闭元件3以壁35的部分区域穿过阀体底23中的吹入开口24地被导向(参见图2)。在此，为了装配，封闭元件3两件式地实施。由此，封闭元件3为向外打开的封闭元件，从而该实施例的气体喷射器1为向外打开的气体喷射器。

此外，封闭元件3具有导向区域39，该导向区域在阀体2的内壁上被导向。

图2示出气体喷射器1完全打开的状态。在此，图2中的箭头表明待吹入的气体的流动走向。所述气体经由空心的封闭元件3供入(箭头B)，并且然后，所述气体的一部分可以通过壁35中的贯通开口37流动到封闭元件3上的外部区域38。气体的另外的部分流动直到阀体底23并且可以经由吹入开口24和封闭元件3中的排出开口36被吹入到燃烧室中。

由此，可以提供具有非常紧凑的结构的气体喷射器1，其具有两个同中心的阀座21，22。与现有技术相比，气体也可以经由气体喷射器1的中心吹出，从而在可类比的打开时间段中可以提高所吹入的气体量。由此，可能的是，与现有技术相比可以降低待吹入的气体的压力水平或者说可以在一个吹入循环中吹入更多的气体。

图3示出根据本发明的第二优选实施例的气体喷射器1。在第二实施例中，阀体2是两件式的并且包括外部构件20和内部构件25。外部构件20构造为空心柱体，并且内部构件25布置在外部构件20的内部中。内部构件25为实心柱体，并且，如从图3可见，封闭元件3布置在外部构件20和内部构件25之间。封闭元件3与第一实施例的封闭元件类似地构成并且包括空心区域33、底34和柱体形的壁35。在此，与第一实施例不同的是，封闭元件的导向区域39在内部周边上形成，从而在内部构件25上进行导向(参见图3)。与第一实施例另一不同之处在于，气体在封闭元件3的外部周边上被供入(箭头B)，如在图3中由箭头所表明的这样。然后，气体可以经由设置在壁35中的贯通开口37流动到空心区域33中。

图3又示出完全打开的状态，其中，封闭元件3又在轴向方向X-X上向外打开。在第二实施例中，第一阀座21构造在外部构件20上，并且第二阀座22构造在内部构件25上。由此，在封闭元件3打开之后，气体既在第一阀座21旁而且也在第二阀座22旁经过地流动到燃烧室中。因为阀体2不具有底(不同于第一实施例中的情况)，由此，第二实施例的气体喷射器中的开口横截面比第一实施例中大。而且，阀体2的制造尤其可由两个构件20，25较简单和成本较便宜地实现。

图4至6示出根据本发明第三实施例的气体喷射器1。在此，图4示出气体喷射器的关闭状态，图5示出气体喷射器的部分打开状态并且图6示出气体喷射器的完全打开状态。第三实施例的气体喷射器1类似于第二实施例的气体喷射器地构造，其中，不同于第二实施例，内部构件25在轴向方向X-X上可运动地布置。此外，借助于预紧元件4在轴向方向X-X上预紧内部构件25。待吹入的气体又在封闭元件3的外周上被供入(箭头B)。

在图4所示出的关闭状态下，预紧元件4使内部构件25在轴向的方向X-X上朝向燃烧室预紧。封闭元件3在第一和第二密封区域31，32上密封在第一和第二阀座22上。要说明的是，在此这样选择预紧元件4的预紧力，使得所述预紧力在关闭状态下不大于气体喷射器的未示出的复位元件的关闭力，所述复位元件使封闭元件3复位到关闭位置中并且保持在关闭位置中。

如果想要吹入，则激活未示出的促动器，从而使封闭元件3向箭头A的方向运动(图5)。由于预紧元件4，使可轴向运动的内部构件25向箭头C的方向运动，从而第二阀座22继续保持关闭，而第一阀座21被打开。在图5中示出该状态。

如果封闭元件3的行程继续变大，内部构件25的进一步轴向运动被阻止，从而也释放第二阀座22。在图6中示出该状态。然后，在这里，待吹入的气体既可以在封闭元件3的外部周边上而且也可以经由排出开口36被吹入到燃烧室中。在此，在图5和6中绘出行程H1，直到所述行程H1预紧元件4都将内部构件25保持在封闭元件3的第二密封区域32上，及在图6中示出完整的最大行程H2用于比较。

由此，根据本发明，在全部的实施例中可以提供气体喷射器1，该气体喷射器具有向外打开的封闭元件3。通过气体喷射器1的几何构型也能够在一个吹入循环期间将较大的气体量吹入到燃烧室中。在此，气体喷射器1可以直接布置在燃烧室上。对所说明的实施例要说明的是，封闭元件3例如可以分别由磁体促动器或者压电促动器来操作。在此，可以分别借助于复位元件例如弹簧来进行封闭元件3的复位。

在根据本发明的所有气体喷射器中的另一大优点在于，在阀体2和封闭元件3之间分别构造面式的密封区域。由此，尤其可以使用简单地构造的密封装置用于密封气态燃料。

Claims (12)

1.用于吹入气态燃料的气体喷射器，其包括：

-具有第一阀座(21)和第二阀座(22)的阀体(2)，和

-封闭元件(3)，其包括第一密封区域(31)、第二密封区域(32)、通过底(34)和壁(35)限界的空心区域(33)和构造在所述底(34)中的排出开口(36)，

-其中，所述第一阀座(21)在所述第一密封区域(31)上密封并且所述第二阀座(22)在所述第二密封区域(32)上密封，并且

-其中，在所述封闭元件(3)的所述壁(35)中设置有至少一个贯通开口(37)，从而所述气态燃料是既能够从所述封闭元件(3)的内部的空心区域(33)也能够在所述封闭元件的外部区域(38)上被吹出的。

2.根据权利要求1所述的气体喷射器，其特征在于，所述阀体(2)设置成两件式的，并且包括外部构件(20)和内部构件(25)。

3.根据权利要求2所述的气体喷射器，其特征在于，所述第一阀座(21)设置在所述外部构件(20)上，并且所述第二阀座(22)设置在所述内部构件(25)上，并且所述内部构件(25)布置在所述封闭元件(3)的所述空心区域(33)中。

4.根据权利要求2或3所述的气体喷射器，其特征在于，所述内部构件(25)是能够在轴向方向(X-X)上移动的。

5.根据权利要求4所述的气体喷射器，其特征在于，所述气体喷射器还包括预紧元件(4)，所述预紧元件使所述内部构件(25)预紧。

6.根据权利要求5所述的气体喷射器，其特征在于，所述内部构件(25)向打开方向预紧。

7.根据以上权利要求中任一项所述的气体喷射器，其特征在于，所述封闭元件(3)在所述阀体(2)上被导向，并且，尤其，所述封闭元件(3)在所述内部构件(25)上或者在所述外部构件(20)上被导向。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的气体喷射器，其特征在于，所述内部构件(25)为柱体，和/或，所述外部构件(20)为空心柱体。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的气体喷射器，其特征在于，所述内部构件(25)的由所述预紧元件(4)引起的最大可能的行程(H1)小于所述封闭元件(3)的最大行程(H2)。

10.根据权利要求1所述的气体喷射器，其特征在于，所述阀体(2)包括具有至少一个吹入开口(24)的阀体底(23)，其中，所述封闭元件(3)穿过所述吹入开口。

11.根据以上权利要求中任一项所述的气体喷射器，其特征在于，所述封闭元件(3)为向外打开的封闭元件。

12.内燃机，其包括根据以上权利要求中任一项所述的气体喷射器，该气体喷射器尤其直接地布置在内燃机的燃烧室上用于直接吹入。