CN105275668B - 喷射器，尤其是用于气体燃料的吹入喷射器 - Google Patents

喷射器，尤其是用于气体燃料的吹入喷射器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种喷射器，尤其是用于气体燃料的吹入喷射器，包括第一密封元件(2)和第二密封元件(3)，其中，在喷射器的关闭状态下，在第一和第二密封元件(2，3)之间形成第一密封区域(4)，其中，密封元件中的至少一个具有弹性变形区域(5)，该弹性变形区域(5)与第一和第二密封元件(2，3)之间的密封区域(4)间隔开。

Description

喷射器，尤其是用于气体燃料的吹入喷射器
技术领域
本发明涉及一种喷射器，尤其是用于气体燃料的吹入喷射器。
背景技术
最近在汽车领域除了通常使用的液体燃料外，也越来越多地使用气体燃料例如天然气或氢。然而对于这些气体燃料，已知的用于液体燃料的喷射器只能有条件地适用，因为气体燃料具有与液体燃料不同的能量密度和体积。为了使以这种方式运行的内燃机没有过量的消耗，必须在每个吹入过程中吹入尽可能精确的气体量。在每个吹入过程之间，喷射器还必须具有足够的密封性。用于以气体燃料运行的喷射器的一种有利的密封材料是弹性体。但是这种弹性体密封的问题在于它的有限的耐热性以及高的磨损敏感性，这样这种弹性体尤其在气体燃料直接吹入燃烧室的情况下不能使用，因为阀尖处的温度太高。因此可以替代地在温度很高和机械应力很高的情况下使用具有两个金属密封配对件的所谓金属-金属密封。这两个密封配对件即使在液体燃料情况下在多个转换周期的情况下也能保证足够的密封性，但在使用气体燃料的情况下产生如下问题：阀座有很高的磨损。其原因是在液体燃料情况下存在的液压阻尼故障。在气体燃料情况下，挺杆或类似物反复冲击到阀座上导致更强的磨损和不希望的噪音。
因此希望，尤其对于气体燃料，提供一种具有足够使用寿命和密封性的喷射器。
发明内容
在此，提出一种喷射器，尤其是用于气体燃料的吹入喷射器，该喷射器包括：第一密封元件和第二密封元件，其中，在该喷射器关闭状态下，在第一和第二密封元件之间形成第一密封区域，其中，所述密封元件中的至少一个具有弹性变形区域；并且，所述弹性变形区域与所述密封元件之间的密封区域间隔开。根据本发明，所述密封元件中的至少一个密封元件在所述第一密封区域中具有滚动面，使得在所述喷射器的关闭过程中在所述第一密封元件和所述第二密封元件之间出现滚动过程。
与现有技术相比，本发明喷射器的优点是，在喷射器关闭状态下这样实现密封：使得在第一和第二密封元件之间，例如在挺杆和阀座之间，形成一个密封区域并且还存在一个弹性变形区域，该弹性变形区域与密封区域间隔开。因此，根据本发明，密封功能和变形功能(吸收冲击脉冲)分开。这样能很大程度上保护密封区域免受磨损。这对于这种喷射器的使用寿命有积极作用。此外，根据本发明将密封和弹性变形分开起到减小力峰值、噪音发出和磨损的作用。这根据本发明由此实现：喷射器包括两个密封配对件，即第一密封元件和第二密封元件，在喷射器关闭状态下，在第一密封元件和第二密封元件之间形成密封区域。此外，密封元件中的至少一个包括弹性变形区域，该区域与所述两个密封元件之间的密封区域分开。因此使得密封区域和变形区域之间在位置上分开。
优选实施方式示出本发明的优选的扩展构造。
第一密封元件和第二密封元件优选以如下方式构造，使得在喷射器的关闭过程中在第一和第二密封元件之间出现滚动过程，直到这两个密封元件处在密封位置。该滚动过程在此通过与密封区域在位置上分开的弹性变形区域支持。优选地，密封元件中的至少一个在剖面中具有弓形的滚动面。特别尤其，第一密封元件具有弓形滚动面而第二密封元件具有圆锥形的造型。这样可以在喷射器的关闭过程中在两个密封元件之间达到非常好的滚动过程。
按照本发明的另一优选构型，仅刚好一个密封元件具有弹性变形区域。这样能够实现可靠的、可计算的弹性变形。替代地，两个密封元件分别具有一个弹性变形区域。
所述两个密封元件优选是金属密封元件。替代地，两个密封元件都是陶瓷密封元件。此外可行的是，两个密封元件都具有覆层。
按照本发明的另一优选构型，第一密封元件位置固定布置并且第二密封元件可动地布置。在此，弹性变形区域优选布置在可动的密封元件上。替代地，弹性变形区域布置在位置固定的密封元件上。还可替代地，在每个密封元件上设置一个弹性变形区域。
如果喷射器处于关闭状态时在第一密封元件和第二密封元件之间构成第一密封区域和第二密封区域，可以得到喷射器的特别可靠的密封。在此特别优选，第一和第二密封区域处于一共同的平面中。该平面特别优选垂直于喷射器的中轴线。优选所述弹性区域布置在第一和第二密封区域之间。
本发明还涉及一种内燃机，它包括燃烧室和根据本发明的喷射器。喷射器在此优选直接布置在燃烧室上，用于直接将燃料带入燃烧室中。在此特别优选喷射器是吹入喷射器，它直接将气体燃料吹入内燃机的燃烧室中。
本发明此外还涉及一种用于关闭喷射器、尤其是吹入喷射器的方法，其中，在第一和第二密封元件之间能够实现密封并且通过设置弹性变形区域能够在第一和第二密封元件之间实现滚动过程，其中，该弹性变形区域与所述密封区域间隔开并且使得两个密封元件之间能够实现滚动过程。
附图说明
下面参考附图详细描述本发明的优选实施例。附图中示出：
图1按照本发明第一实施例的喷射器的示意图；
图2和图3图1的喷射器在打开和关闭状态下的局部示意图；
图4和图5按照第二实施例的喷射器在打开和关闭状态下的局部示意图；
图6和图7按照第三实施例的喷射器在打开和关闭状态下的局部示意图。
具体实施方式
下面参考附图1到3详细描述按照本发明第一优选实施例的喷射器1。
图1示意性示出喷射器1的结构，在该实施例中它是一个直接向燃烧室14中吹入的吹入喷射器。该喷射器1包括第一密封元件2和第二密封元件3。图1示出喷射器1的关闭状态。在此，在两个密封元件2，3之间构造了一个第一密封区域4。此外在第二密封元件3上设置有与密封区域4分开的弹性变形区域5。
第一密封元件2与阀针8一体式构成并且具有逐渐收缩的密封面21。密封面21优选锥形构造。第二密封元件3在松弛状态下(图2)是柱形的。第二密封元件3在一径向向内指向的区域中具有环状法兰31。在此，在第二密封元件3上构成一弓形的滚动面30。
为了操纵阀针8，喷射器1还包括带线圈11、衔铁12的促动器10和复位元件13。
图2详细示出喷射器的打开状态，图3详细示出喷射器的关闭状态。如两图对比所示，在喷射器的关闭状态下(图3)，第二密封元件3的弹性变形区域5弹性变形。此时第二密封元件3成桶式的形状。在打开状态下(图2)第二密封元件3是卸载的并且弹性变形区域5不存在弹性变形，在该状态，第二密封元件3基本具有柱形的形状。箭头B在此示出气体燃料通过打开的喷射器1经示意性表示的喷射孔9向燃烧室14中的流动。
本发明喷射器1的功能如下。在关闭状态下(图1和3)复位元件13使喷射器1保持关闭。此时阀针8和第一密封元件2如图3所示通过复位元件的力F向箭头G所示方向运动，使得第一密封元件2贴靠在第二密封元件3上并且第一密封区域4关闭。在喷射器关闭过程中，第二密封元件3的弓形滚动区域30实施具有最小滑动的滚动运动W。这样能够避免密封配对件的损坏。
在打开状态下(图2)燃料能如箭头A，B所示流入燃烧室14中。
因此，按照本发明，密封区域4和弹性变形区域5在位置上相互分开。这样能保护密封区域4免受过量磨损。弹性变形区域5在此提供大的弹性变形，使得附加地避免力峰值并且不出现不希望的噪音发生。此外，按照本发明，不必在密封配对件上设置弹性体密封元件。这样，本发明喷射器尤其适合用于直接吹入的燃料喷射器并且能直接布置在燃烧室14上。密封区域4处的两个密封配对件在此优选是金属的。
根据本发明将密封区域4和弹性变形区域5分开的另一优点是，对于这两个区域中的任何一个都能分别找到个别地优化的解决方法，从而能够满足不同的内燃机制造商的不同需求。例如能够在第一和/或第二密封元件2，3上附加设置个别的覆层，以优化滚动运动W和/或密封性。
在图4，5中示出按照本发明第二实施例的喷射器1，其中，相同的或者功能相同的部件用相同的附图标记标明。在此，图4示出喷射器的打开状态，图5示出喷射器的关闭状态。
如图5所示，在该实施例中，弹性变形区域5设置在第一密封元件2上。在此，第一压力元件2具有弓形滚动区域20。该弓形滚动区域20在剖面中构造成半圆形。在此，在第二密封元件3上，密封区域位于阀套7的法兰区域的处于中轴线X-X的轴线方向上的外侧面70上。在其它方面，该实施例相当于之前的实施例，因而可以参考之前给出的说明。
在图6和7中详细示出按照本发明第三实施例的喷射器1。在此，图6示出喷射器的打开状态，图7示出喷射器的关闭状态。在第三实施例中，弹性变形区域5也在第二密封元件3上形成。此外在第二密封元件3上还形成弓形滚动区域30，与在第一实施例中类似。与之前的实施例不同，第三实施例的喷射器除了第一密封区域4外还附加设置有第二密封区域40。第一密封区域4和第二密封区域40位于一个垂直于喷射器的中轴线X-X的平面上。在第三实施例中，通过变形区域5的弹性变形产生第二密封区域40，这样在该实施例中能实现两个密封配对件之间的双重密封。通过变形区域5的变形，第二密封区域40被保护免受磨损和直接接触燃烧室。密封和冲击区域4与第二密封区域40之间的相对大的距离使得能够实现其它的密封方案，例如使用弹性体。

Claims (14)

1.喷射器，包括：
第一密封元件(2)和
第二密封元件(3)，
其中，在该喷射器关闭状态下，在第一和第二密封元件(2，3)之间形成第一密封区域(4)，
其中，所述密封元件中的至少一个具有弹性变形区域(5)；并且，
所述弹性变形区域(5)与所述密封元件(2，3)之间的密封区域(4)间隔开，
其特征是，所述密封元件(2，3)中的至少一个密封元件在所述第一密封区域(4)中具有滚动面(30)，使得在所述喷射器的关闭过程中在所述第一密封元件(2)和所述第二密封元件(3)之间出现滚动过程。
2.如权利要求1所述的喷射器，其特征是，所述滚动面(30)是弓形的滚动面。
3.如权利要求1或2所述的喷射器，其特征是，所述密封元件中的刚好一个具有弹性变形区域(5)。
4.如权利要求1或2所述的喷射器，其特征是，所述第一和第二密封元件(2，3)各具有一个与所述密封区域(4)分开的弹性变形区域(5)。
5.如权利要求1或2所述的喷射器，其特征是，第一密封元件(2)是位置固定的并且第二密封元件(3)是可动的，所述弹性变形区域(5)布置在可动的第二密封元件(3)上。
6.如权利要求1或2所述的喷射器，其特征是，第二密封元件(3)是位置固定的并且第一密封元件(2)是可动的，所述弹性变形区域(5)布置在位置固定的第二密封元件(3)上。
7.如权利要求1或2所述的喷射器，还包括处于第一和第二密封元件(2，3)之间的第二密封区域(40)，所述第二密封区域与第一密封区域(4)间隔开。
8.如权利要求7所述的喷射器，其特征是，所述弹性变形区域(5)布置在第一密封区域(4)和第二密封区域(40)之间。
9.如权利要求7所述的喷射器，其特征是，第一密封区域(4)和第二密封区域(40)处在一个共同的平面中，该共同的平面垂直于喷射器的中轴线(X-X)。
10.如权利要求1或2所述的喷射器，其特征是，所述喷射器是用于气体燃料的吹入式喷射器。
11.内燃机，包括燃烧室(14)和如上述权利要求之一所述的喷射器(1)，其中，所述喷射器直接布置在燃烧室(14)上用于将燃料直接带入燃烧室中。
12.如权利要求11所述的内燃机，其特征是，所述喷射器(1)是吹入式喷射器。
13.用于关闭喷射器的方法，其中，能够实现第一密封元件和第二密封元件之间的密封并且通过设置弹性变形区域能够在第一和第二密封元件之间实现滚动过程，其中，该弹性变形区域与所述密封区域间隔开并且使得在所述喷射器的关闭过程中在这两个密封元件之间能够实现所述滚动过程。
14.如权利要求13所述的方法，其特征是，所述喷射器是吹入式喷射器。
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