CN105986937B - 带有泄漏减少的气体直接喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有泄漏减少的气体直接喷射器。一种喷射器，其具有入口、出口以及衔铁管，所述衔铁管具有通道结构并且具有与出口间隔开的远端。通道结构与入口连通。可移动的磁性衔铁联接到衔铁管。电磁线圈与定子和衔铁相关联。第一弹簧构造和布置成当线圈未被激活时偏置衔铁管，使得远端以密封方式接合第一座以限制气体燃料从出口泄漏。第二阀可在阀本体中移动。第二弹簧构造和布置成当线圈未被激活时偏置第二阀，使得其座表面接合第二座位以关闭出口。

Description

带有泄漏减少的气体直接喷射器

技术领域

本发明涉及气体喷射器，其中气体能够是天然气（CNG或LNG）、氢气或液化石油气（LPG）或这些气体的任何混合物以及发动机燃料系统，并且更确切地涉及减少末梢泄漏的气体直接喷射器。

背景技术

关于气体喷射器，末梢泄漏必须极低。在端口气体喷射器中，使用弹性体密封件来获得低泄漏。直接气体喷射器的问题在于，喷射器的末梢对于末梢处的弹性体密封件而言过热。常规气体直接喷射器使用金属-对-金属密封电磁阀。这种金属-对-金属密封将不满足（防）泄漏要求。

因此，需要提供一种低泄漏气体直接喷射器，其使用远离喷射器末梢的额外的弹性体密封阀。

发明内容

本发明的目标是满足上文所指的需求。根据实施例的原理，此目标是通过提供喷射器来获得，所述喷射器具有入口和用于将气体燃料喷射到内燃发动机中的出口。所述喷射器包括衔铁管，所述衔铁管具有通道结构并且具有与出口间隔开的远端。通道结构与入口连通。可移动的磁性衔铁联接到衔铁管以限定第一阀。定子在喷射器的闭合位置中与衔铁间隔开，由此限定定子与衔铁之间的工作气隙。电磁线圈与定子和衔铁相关联。第一座与衔铁管的远端相关联。第一弹簧构造和布置成，当线圈未被激活时，偏置衔铁管，使得其远端以密封方式接合第一座，从而关闭通道结构并限制气体燃料从出口泄漏。阀本体具有内部部分和在出口处的第二座。第二阀可在阀本体的内部部分中移动。第二弹簧构造和布置成，当线圈未被激活时，偏置第二阀使得其座表面接合第二座以关闭出口。第一阀和第二阀以及第一弹簧和第二弹簧构造和布置成，使得当线圈被激活从而引起衔铁及因此衔铁管相对于定子移动，进而使得远端与第一座脱离接合，从而打开通道结构并引起气体燃料通过第一座时，气体燃料的压力引起第二阀克服第二弹簧的偏置而移动，使得座表面与第二座脱离接合以引起气体燃料离开出口。

根据实施例的另外的方面，一种方法限制直接喷射器的泄漏，所述直接喷射器具有入口和用于将气体燃料喷射到内燃发动机中的出口。所述喷射器还具有：联接到可移动衔铁的衔铁管，所述衔铁管具有通道结构并且具有与出口间隔开的远端，所述通道结构与入口连通；定子和线圈，其与衔铁相关联以用于在激励线圈时引起衔铁及因此衔铁管的运动；第一座，其与衔铁管的远端相关联；以及第二阀，其可在喷射器的阀本体中且相对于第二座移动。当线圈未被激活时，引起衔铁管的远端以密封方式接合第一座以关闭通道结构并限制气体燃料从出口泄漏，并引起第二阀的座表面接合第二座以关闭出口。当线圈被激活从而引起衔铁及因此衔铁管相对于定子移动，使得远端与第一座脱离接合，从而打开通道结构并引起气体燃料通过第一座时，所述方法确保气体燃料的压力引起第二阀移动，使得座表面与第二座脱离接合以引起气体燃料离开出口。

本发明的其它目标、特征和特性以及结构的相关元件的操作方法和功能、零件的组合和制造的经济性将在参考附图考虑以下详细描述和所附权利要求书后变得更加清楚的，其全部形成本说明书的一部分。

附图说明

本发明将结合附图对其优选实施例的以下详细描述得到更好地理解，其中，相似的附图标记指代相似零件，在附图中：

图1是根据实施例的气体直接喷射器的截面图。

图2是包括在图1中的2处的部分的放大图。

图3是图2的喷射器的第一座的放大图。

图4是图1的喷射器的衔铁管的透视图，示出了弹性体构件联接到其端部。

图5是根据实施例的气体多端口喷射器的截面图。

具体实施方式

参考图1和图2，示出了根据实施例的直接喷射器（通常指示为10），且其用于将气体燃料喷射到车辆的内燃发动机中。喷射器10具有用于接收气体燃料的入口11和用于将气体燃料递送到发动机（未示出）的出口12。气体燃料能够是（例如）天然气（CNG、LNG）、氢气、LPG或任何其它气体燃料。喷射器10包括阀组子组件（一般指示为13）和磁组子组件（一般指示为14）。阀组子组件13执行流体处理功能，例如限定燃料流路径且禁止燃料流穿过喷射器10。磁组子组件14执行动力功能，例如将电信号转换成磁性驱动力以用于准许燃料流穿过喷射器10。

参考图1，磁组子组件14包括安置在喷射器10的壳体18中的可移动的磁性衔铁16，该磁性衔铁大体邻近固定的磁性定子20以在喷射器10的关闭位置中限定其间的常规工作间隙。电磁线圈22呈围绕线轴缠绕的导线的形式并且与定子20和衔铁16相关联。线圈22经由位于包覆模制的塑料连接器26中的端子24连接到电源。衔铁16连接到衔铁管28，使得衔铁管28随衔铁16移动以限定喷射器的第一阀（通常示出指示为29）。

如图2中最佳示出，衔铁管28是中空的并安置在壳体18的内部部分30中。衔铁管28的端表面32包括环形凹槽34，其中弹性体构件36联接到端表面32并且其一部分安置在凹槽34中。构件36限定衔铁管28的远端37。如图4中最佳示出，构件36具有穿过其并与衔铁管28中的轴向延伸通道40连通的通道38，下文将解释其功能。

返回到图2，第一阀座42固定到壳体18。第一座42安置成邻近弹性体构件36并在其关闭位置中为构件36提供密封表面。图3中示出环形的第一座42的放大图。座42优选地由不锈钢制成并且包括中心密封部分43和外密封部分44，其中多个周向延伸槽45位于中心密封部分和外密封部分之间。槽45限定穿过座42的气流通道。槽45能够根据喷射器应用进行激光切割。在一个应用中，座42的厚度优选地为0.4 mm，并且槽宽度为约0.3 mm。能够基于喷射器应用使用其它尺寸。后备构件46为座42提供稳健的机械止动器以增加座42及因此主动阀29的寿命。后备构件46包括与槽45连通的环形通道48。

衔铁管28中的通道40和构件36中的通道38与由入口管组件50限定的入口11连通。衔铁管28还包括开口52。内部部分30和通道38、40以及开口52限定通道结构，下文将解释其功能。如图2中所示，当线圈22未被激活时，弹簧54偏置衔铁管28使得弹性体构件36接合第一座42的密封部分43和44，由此关闭通道结构并限制气体燃料从衔铁管28泄漏到喷射器10的出口12。应注意，弹性体构件36位于远离喷射器10的末梢55处（与出口12间隔开）且因此并未直接暴露于末梢55处的高温燃烧下。通过使用阀29，能够将燃料的泄漏限制为在1500kPa下小于约0.2 cc/mm。

当线圈22被激活（激励）时，响应于磁场，衔铁16使衔铁管28在图2中的方向A上移动，使得构件36与第一座42脱离接合。主动阀29的通道结构因此打开并且气体燃料穿过座42中的槽45和后备构件46中的通道48以进行流控制。在阀29打开之后，气体燃料的压力打开下部被动阀56，其是阀组子组件13的一部分。

因此，参考图2，被动阀56可随喷射器10的阀本体58移动。被动阀56位于构件36和出口12之间以将构件36与出口12间隔开。在阀56的关闭位置中（线圈22未被激活），由阀本体58承载的弹簧60在图2中的方向A上偏置阀56，使得阀56的座表面62接合阀本体58的第二座64以关闭燃烧气体的出口12。如上所述，当线圈22被激活时并且一旦阀29打开，则穿过座42的燃料压力被施加在阀56上。一旦此压力足以克服弹簧60的偏置，则座表面62在与方向A相反的方向（向外打开）上移动以便与座64脱离接合，从而准许燃料穿过被动阀56的通道66和孔口68以及穿过出口12直接分配到燃烧室中。因此，选择弹簧60的力使得燃料的一定压力克服弹簧力。在两个阀29和56打开的情况下，燃料流速处于20巴时能够高达约12 g/s。喷射器优选地配置成在约3到23巴的压力范围下操作。

图1示出喷射器10的远端配置成经安装以直接喷射到燃烧室中。图5示出气体喷射器的另外的实施例（一般指示为10’）。此喷射器10’大致类似于图1的喷射器10，但是用于多端口喷射系统中。因此，喷射器10’的远端包括联接到壳体18端部的中空的安装凸缘70。围绕凸缘70的一部分提供O形环72以与端口实现密封安装，该端口与发动机进气阀（未示出）相关联。

虽然已将喷射器10、10’描述为供与天然气、氢气、LPG或任何其它气体燃料一起使用，但能够在任何气体的汽车平台中使用该喷射器。喷射器10、10’能够装进现有的包装中。由于阀组子组件13和磁组子组件14，喷射器10、10’得以模块化。

已出于说明本发明的结构和功能原理以及说明使用优选实施例的方法的目的示出并描述了上述优选实施例，并且在不脱离此类原理的情况下对所述实施例进行了改变。因此，本发明包括涵盖于下列权利要求书的精神内的所有修改。

Claims (19)

1.一种喷射器，其具有入口和用于将气体燃料喷射到内燃发动机中的出口，所述喷射器包括：

衔铁管，其具有通道结构并且具有与所述出口间隔开的远端，所述通道结构与所述入口连通；

可移动的磁性衔铁，其联接到所述衔铁管以限定第一阀；

定子，其在所述喷射器的闭合位置中与所述衔铁间隔开，由此限定所述定子与所述衔铁之间的工作气隙；

电磁线圈，其与所述定子和所述衔铁相关联；

第一座，其与所述衔铁管的所述远端相关联；

第一弹簧，其构造和布置成，当所述线圈未被激活时，偏置所述衔铁管，使得所述远端接合所述第一座以关闭所述通道结构并限制所述气体燃料从所述出口泄漏，

阀本体，其具有内部部分和在所述出口处的第二座；

第二阀，其能够在所述阀本体的所述内部部分中移动；以及

第二弹簧，其构造和布置成，当所述线圈未被激活时，偏置所述第二阀，使得所述第二阀的座表面接合所述第二座以关闭所述出口，

其中，所述第一阀和所述第二阀以及所述第一弹簧和所述第二弹簧如此构造和布置，使得当所述线圈被激活时，引起所述衔铁及因此所述衔铁管相对于所述定子移动，进而使得所述衔铁管的所述远端与所述第一座脱离接合，从而打开所述通道结构并引起气体燃料通过所述第一座，所述气体燃料的压力引起所述第二阀克服所述第二弹簧的偏置而移动，使得所述第二阀的座表面与所述第二座脱离接合以引起所述气体燃料离开所述出口，其中，所述衔铁管的所述远端包括弹性体构件，所述弹性体构件构造和布置成以密封方式接合所述第一座。

2.根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述第一座为环形，其具有中心密封部分、外密封部分和穿过其并位于这些密封部分之间的多个流道，使得1)当所述线圈未被激活时，所述衔铁管的所述弹性体构件接合所述密封部分；以及2)当所述线圈被激活并且所述弹性体构件与所述密封部分脱离接合时，所述气体燃料能够穿过所述多个流道。

3.根据权利要求2所述的喷射器，其中，所述多个流道是环形的所述弹性体构件的周向延伸的多个槽。

4.根据权利要求2所述的喷射器，其中，所述衔铁管的端表面包括环形凹槽，其中所述弹性体构件的一部分安置在所述凹槽中。

5.根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述第一座联接到后备构件，所述后备构件固定到所述喷射器的壳体。

6.根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述第二阀位于所述第一阀和所述出口之间。

7.根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述喷射器的远端构造和布置成经安装以实现直接喷射。

8.根据权利要求1所述的喷射器，其进一步包括连接到所述喷射器的远端的凸缘，其具有与所述凸缘相关联的O形环，使得所述喷射器能够经安装以实现端口喷射。

9.根据权利要求1所述的喷射器，其中，当所述线圈被激活时，所述第二阀构造和布置成在与所述衔铁管的运动相反的方向上移动。

10.根据权利要求1所述的喷射器，其与所述气体燃料结合，所述气体燃料为天然气、氢气或LPG。

11.一种限制直接喷射器的泄漏的方法，所述喷射器包括入口和用于将气体燃料喷射到内燃发动机中的出口，所述喷射器进一步包括：衔铁管，其联接到可移动衔铁以限定第一阀，所述衔铁管具有通道结构并且具有与所述出口间隔开的远端，所述通道结构与所述入口连通；定子和线圈，其与所述衔铁相关联以用于在激励所述线圈时引起所述衔铁及因此所述衔铁管的运动；第一座，其与所述衔铁管的所述远端相关联；以及第二阀，其能够在所述喷射器的阀本体内且相对于第二座移动，所述第一座具有中心密封部分、外密封部分和穿过其并位于这些密封部分之间的多个流道，所述方法包括以下步骤：

当所述线圈未被激活时，引起所述衔铁管的所述远端以密封方式接合所述第一座并关闭所述通道结构以限制所述气体燃料从所述出口泄漏，并引起所述第二阀的座表面接合所述第二座以关闭所述出口；以及

当所述线圈被激活时，引起所述衔铁及因此所述衔铁管相对于所述定子移动，使得所述远端与所述第一座脱离接合从而打开所述通道结构并引起气体燃料通过所述第一座，确保所述气体燃料的压力引起所述第二阀移动，使得所述第二阀的座表面与所述第二座脱离接合以引起所述气体燃料离开所述出口。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述衔铁管的所述远端包括用于密封所述第一座的弹性体构件。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，引起所述衔铁管的所述远端接合所述第一座的步骤包括：

使用弹簧来偏置衔铁管，使得所述弹性体构件接合所述密封部分，并且当所述线圈被激活且所述弹性体构件与所述密封部分脱离接合时，所述气体燃料能够穿过所述多个流道。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，引起所述第二阀的座表面接合所述阀本体的所述第二座的步骤包括：

使用弹簧来偏置所述第二阀，使得所述第二阀的座表面接合所述第二座。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，确保所述气体燃料的压力引起所述第二阀移动的步骤包括：

选择所述弹簧的力，使得燃料的一定压力克服所述弹簧的力。

16.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：

通过使所述第二阀位于所述第一阀和所述出口之间使得所述弹性体构件与所述出口间隔开来限制所述弹性体构件暴露至燃烧温度。

17.根据权利要求11所述的方法，其中，当激励所述线圈时，所述第二阀构造和布置成通过所述压力在与所述衔铁管的运动相反的方向上移动。

18.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：

配置所述喷射器以便安装成用于直接喷射到发动机的燃烧室中。

19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述气体燃料为天然气、氢气或LPG。