CN105649818B - 具有弹性体密封座和密封棱边的直接喷入式气体喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将气体燃料直接喷入到内燃机的燃烧室中的气体喷射器，包括用于释放和关闭通道孔的阀关闭元件(2)、具有两个金属的密封配对件(31、32)的第一密封座(3)、具有一弹性体密封配对件和一第一密封棱边(11)的第二密封座(4)以及具有一弹性体密封配对件和一第二密封棱边(12)的第三密封座(5)。

Description

具有弹性体密封座和密封棱边的直接喷入式气体喷射器
技术领域
本发明涉及一种具有弹性体密封座和至少两个密封棱边的直接喷入式气体喷射器，这两个密封棱边在所述弹性体密封座上密封。
背景技术
除了液体燃料，在机动车领域最近也越来越多地使用气体燃料，例如天然气或者氢气。在直接喷入式气体喷射器中，在气体喷射器关闭情况下的密封存在一系列问题。密封座上的合适的材料在此例如是弹性体，但弹性体由于它的有限的温度稳定性和高的易磨损性迄今不被用于直接喷入式气体喷射器中。在此，除了弹性体的良好密封性能，它在关闭过程期间的卓越减振性能也是有优势的。
发明内容
与现有技术相对，具有权利要求1的特征的用于将气体燃料直接喷入到内燃机燃烧室中的本发明直接喷入式气体喷射器具有这样的优点：弹性体被作为密封元件使用在至少一个密封座上。因此，根据本发明的气体喷射器在不被操作的关闭状态中也具有足够的密封性。在此，根据本发明，第一密封座设置有两个金属密封配对件，第二密封座设置有一个弹性体密封配对件和一第一密封棱边，并且第三密封座设置有一个弹性体密封配对件和一第二密封棱边。因此，根据本发明，设置有至少三个密封座，使得在关闭状态中可以达到足够的密封性。
从属权利要求给出本发明的优选的扩展构造。
优选，第一和第二密封座上的弹性体密封配对件是公共的第一弹性体元件。由此能够简化安装并且减少构件数量。
此外优选，所述直接喷入式气体喷射器包括具有一个弹性体密封配对件和一第三密封棱边的第四密封座。该第四密封座在此也可以如第二和第三密封座一样设置在公共的弹性体元件上，或者也可以替换地设置在单独的第二弹性体元件上。
此外优选，阀关闭元件具有第一环突缘，所述第一密封座设置在该第一环突缘上。该第一环突缘在此优选盘形地设置在阀关闭元件的柱形主体上。该第一环突缘在此附加地也用作相对于燃烧室热气体的保护元件。
根据本发明的另一优选构型，阀关闭元件还具有第二环突缘。弹性体密封配对件布置在该第二环突缘上。
在此尤其优选，金属的第一密封座设置为止挡，并且，具有弹性体密封配对件的第二和第三密封座设置为关闭过程中的减振密封座。
优选，第二环突缘具有至少一个第一通孔。由此，燃料能穿过该第二环突缘上的第一通孔，使得穿过气体喷射器的燃料路径能够相对直地延伸。
此外优选，第一和第二密封棱边设置在阀体上。这些密封棱边优选布置在该阀体的径向上向内指向的突缘区域内。
优选，在第一和第二密封棱边之间设置第二通孔。由此能够实现，该第二通孔肾形地构造。在此优选，沿着周边设置多个第二通孔。
此外优选，在气体喷射器的通流方向上，第二和第三密封座布置在第一密封座之前。即，第一密封座设置得比第二和第三密封座更靠近燃烧室。因为第一密封座是金属的密封座，因而它能够耐受燃烧室中的高温，而该金属的第一密封座在这种情况下不被损坏。同时，该第一密封座保护具有弹性体元件的第二和第三密封座。
根据本发明的另一优选构型，阀关闭元件包括具有通流孔的关闭柱体。该关闭柱体在此优选布置在该阀关闭元件的阀针上。在此，第一、第二和第三密封座设置在该关闭柱体上。通过使用关闭柱体能够实现特别紧凑的结构。此外，需要相对费事地制造的肾形孔是不必要的，而是可以将通流孔设置在关闭柱体中。这些通流孔在此尤其优选是在轴向方向上延伸的长形孔。这些通流孔能够被特别简单并且成本有利地制造。
特别优选，该阀关闭元件是向外打开的阀关闭元件。
此外，本发明涉及一种内燃机，该内燃机包括燃烧室和根据本发明的气体喷射器，其中，该气体喷射器直接布置在该燃烧室上，以便将气体燃料直接喷入到该燃烧室内。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明气体喷射器的多个实施例。附图示出：
图1根据本发明第一实施例的气体喷射器在关闭状态中的示意性剖视图，
图2沿图1的线Ⅱ-Ⅱ的示意性剖视图，
图3图1的气体喷射器在打开状态中的示意性剖视图，
图4根据本发明第二实施例的气体喷射器的示意性剖视图，
图5根据本发明第三实施例的气体喷射器的示意性剖视图，和
图6图5的气体喷射器的示意性立体图。
具体实施方式
下面参照附图1至3详细地说明根据本发明第一优选实施例的气体喷射器1。
如从图1看到的那样，气体喷射器1包括阀关闭元件2，该阀关闭元件在该实施例中是具有柱形主体的阀针。X-X在此标示该气体喷射器的轴向方向。阀关闭元件2在此释放或者关闭通向燃烧室16的通道孔10。图1示出该气体喷射器的关闭状态。气体喷射器1在此是向外打开的气体喷射器，如在图1中通过箭头A标明的那样。
气体喷射器1还包括多个密封座，这些密封座设置在阀关闭元件2和阀体8之间。更准确地说，气体喷射器1包括第一密封座3，该第一密封座以两个金属密封配对件31、32实现。在此，第一金属密封配对件31设置在阀关闭元件2的第一环突缘21上，第二金属密封配对件32设置在阀体8上。该第一密封座3在此构造成平面座。
气体喷射器1此外还包括第二密封座4、第三密封座5和第四密封座6。该第二密封座4在第一弹性体元件7和第一密封棱边11之间形成。第三密封座5在第一弹性体元件7和第二密封棱边12之间形成。第四密封座6在第二弹性体元件70和第三密封棱边13之间形成。这三个密封棱边11、12、13在此设置在径向上向内指向的阀体突缘80上。第一弹性体元件7和第二弹性体元件70布置在第二环突缘22上，该第二环突缘在径向上向外指向地设置在阀关闭元件2上。为了保证阀关闭元件2的运动，在阀体突缘80和阀关闭元件2之间设置有小的间隙40。
在阀体突缘80中还构造有第二通孔9。如从图1中看到的那样，第一密封棱边11和第二密封棱边12在此分别在第二通孔9上在侧面密封。如从图2看到的那样，第二通孔9具有肾形的形状，在周向上在此设置有四个第二通孔9。第二密封座4在此在径向上在外部密封第二通孔9，第三密封座5在径向上在内部密封第二通孔9。第四密封座6在此在第二弹性体元件70上在缝隙40的径向外部密封。所述密封座4、5、6在此分别设置成环形(对照图2)。
当要进行气体燃料向燃烧室16中的进气过程时，未示出的促动器、例如电磁促动器或者压电促动器沿箭头A(图1)的方向操作阀关闭元件2。由此，气体喷射器1从图1的关闭状态转变为图3中示出的打开状态。通过这种方式，气体燃料能够如在图3中通过箭头B和C标示的那样穿过第二通孔9并且在第二环突缘22的径向外部以及穿过在该第二环突缘中形成的第一通孔23在第一阀座3处流过。
通过设置多个密封棱边11、12、13，即使在气体喷射器1的内部结构空间狭窄的情况下也能够释放大的横截面用于冲程，其中，气体喷射器内部的该横截面相应于在第一阀座3上被释放的横截面。由此使气体喷射器内部的节流作用减小。这些弹性体密封座根据原理具有较小的座直径，因为它们位于喷射器的内部而不是如第一阀座3那样位于喷射器的端部上。此外，在这里，直至横截面打开前，必须走过一定的弹性行程。因此，为了精确地控制气体量，构造成钢座的第一密封座3应代表最小打开截面。在座直径较小的情况下，只有弹性座区域中的多重密封线能做到这点。因此，根据本发明，能够在各处释放必要的通流横截面，该通流横截面由于燃料的气体状态而与液体燃料比较必须显著更大，以便在一个喷入过程期间将相同的燃料量带入到燃烧室16中。
另外，在热方面，金属的第一密封座3保护更靠里的、离燃烧室较远的弹性体密封座4、5、6。在根据本发明的喷射器1中，热的燃烧室气体不与弹性体元件7、70发生直接接触，因而能够避免弹性体元件在运行中损坏。在此，这样选择第二环突缘22在关闭元件2上的布置，使得在气体喷射器的关闭状态下在轴向方向X-X上相对于第一环突缘21存在足够的距离H，以使弹性体元件的热负荷保持尽可能小。在此优选这样选择距离H，使得该距离H比阀关闭元件2在轴向方向X-X上在打开过程期间的最大冲程长度更大。
图4示出根据本发明第二实施例的气体喷射器1。与第一实施例不同，在第二实施例中，在阀体突缘80上在其径向向内指向的侧面81上构造有多个槽82。因此，在气体喷射器1打开的情况下(在图4中以打开状态示出气体喷射器)，气体燃料也能够沿着所述槽82在阀关闭元件2的主体和阀体突缘80之间流过。这在图4中用箭头D标示。也可替换地设置多个扁平区域来代替槽82。
在图5和6中，根据本发明的第三实施例设置气体喷射器1。与前面的实施例不同，该第三实施例的气体喷射器包括阀关闭元件2，该阀关闭元件包括关闭柱体50。该关闭柱体50例如借助焊接固定在阀关闭元件2的针状区域52上。在该关闭柱体50上设置有第一密封座3、第二密封座4和第三密封座5。第四密封座6设置在阀关闭元件2的针状区域52和一与阀体8连接的中间件88之间。在此，在该中间件88上不仅设置有第一弹性体元件7，而且设置有第二弹性体元件70。通过在阀关闭元件2上设置关闭柱体50能够实现特别成本有利并且简单的结构。该实施例在其它方面与前面的实施例相应，因此能够参照在那里给出的说明。
因此，根据本发明设置有至少三个密封座，其中，最接近燃烧室的密封座优选构造为金属的密封座3。两个离燃烧室较远的密封座可具有至少一个弹性体密封配对件。这两个具有弹性体密封配对件的密封座4、5在此设置成彼此相邻，使得能够为两个密封座4、5使用一个公共的弹性体元件7。

Claims (11)

1.用于将气体燃料直接喷入到内燃机的燃烧室中的气体喷射器，包括：
-用于释放和关闭通道孔的阀关闭元件(2)，
-具有两个金属的密封配对件(31、32)的第一密封座(3)，
-具有一弹性体密封配对件和一第一密封棱边(11)的第二密封座(4)，
-具有一弹性体密封配对件和一第二密封棱边(12)的第三密封座(5)，
其特征在于，所述气体喷射器还包括具有一弹性体密封配对件和一第三密封棱边(13)的第四密封座(6)，其中，所述第一密封棱边(11)和第二密封棱边(12)设置在阀体突缘(80)上，并且其中，所述第四密封座(6)设置在所述阀关闭元件(2)和所述阀体突缘(80)之间并且密封两者之间的通流横截面。
2.根据权利要求1所述的气体喷射器，其特征在于，第二密封座(4)的和第三密封座(5)的弹性体密封配对件是公共的第一弹性体元件(7)。
3.根据权利要求1或2所述的气体喷射器，其特征在于，所述第四密封座(6)的弹性体密封配对件是第二弹性体元件(70)。
4.根据权利要求1或2所述的气体喷射器，其特征在于，所述阀关闭元件(2)具有第一环突缘(21)，所述第一密封座(3)布置在该第一环突缘上。
5.根据权利要求4所述的气体喷射器，其特征在于，所述阀关闭元件(2)具有第二环突缘(22)，所述第二密封座(4)和第三密封座(5)布置在该第二环突缘上。
6.根据权利要求5所述的气体喷射器，其特征在于，所述第二环突缘(22)具有至少一个第一通孔(23)。
7.根据权利要求6所述的气体喷射器，其特征在于，第二通孔(9)设置在所述第一密封棱边(11)和第二密封棱边(12)之间。
8.根据权利要求5或6所述的气体喷射器，其特征在于，所述第一环突缘(21)布置得比所述第二环突缘(22)离燃烧室更近。
9.用于将气体燃料直接喷入到内燃机的燃烧室中的气体喷射器，包括：
-用于释放和关闭通道孔的阀关闭元件(2)，
-具有两个金属的密封配对件(31、32)的第一密封座(3)，
-具有一弹性体密封配对件和一第一密封棱边(11)的第二密封座(4)，
-具有一弹性体密封配对件和一第二密封棱边(12)的第三密封座(5)，
其特征在于，所述气体喷射器还包括具有一弹性体密封配对件和一第三密封棱边(13)的第四密封座(6)，其中，所述阀关闭元件(2)具有带有通流孔(51)的关闭柱体(50)，其中，所述第一密封座、第二密封座和第三密封座设置在该关闭柱体(50)上，其中，所述第四密封座(6)设置在所述阀关闭元件(2)的针状区域(52)和中间件(88)之间。
10.根据权利要求9所述的气体喷射器，其特征在于，所述通流孔(51)是在轴向方向(X-X)上延伸的长形孔。
11.内燃机，包括燃烧室(16)和根据以上权利要求之一所述的气体喷射器(1)，其中，该气体喷射器(1)直接布置在该燃烧室(16)上，用以将气体燃料直接喷入到该燃烧室(16)内。
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