CN205477981U - 用于内燃机的气体燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及用于内燃机的气体燃料喷射器，包括：具有用于加压气体燃料的至少一个进口和至少一个出口的本体；闸门，控制在进口与出口之间的燃料通道，包括由铁磁性材料制成的板，板安装成能在关闭位置和打开位置之间自由移动，在关闭位置中板抵靠限定出气体燃料的出口的基座，在打开位置中板被从基座移动离开；至少一个电磁致动装置，作用在闸门上以使闸门在关闭位置与打开位置之间移动；电磁致动装置包括由铁磁性材料制成具有拱形形状的芯部，芯部的臂设有面向所述闸门的自由端，在所述臂中的一个臂上缠有能由所述气体燃料喷射器的控制电路供电的线圈。本实用新型提高了对燃料流量的打开控制信号和关闭控制信号两者的响应。

Description

用于内燃机的气体燃料喷射器
技术领域
本实用新型涉及一种燃料喷射器，并且特别是涉及一种用于内燃机的气体燃料喷射器。
本实用新型涉及用于设有内燃机的车辆的燃料供给系统的部段，且特别是用于诸如甲烷或者液化天然气(L.P.G)的气体燃料供给系统的部段。
背景技术
已知的电磁式喷射器通常包括本体，在本体中限定有由喷嘴在一侧上界定出喷射室，该喷嘴由电磁致动器控制的喷射阀来调节。
该阀设有闸门，该闸门受电磁致动器的作用在喷嘴的关闭位置与打开位置之间的动作。
一般地，当电磁致动器不活动时关闭弹簧趋向于将闸门保持在关闭位置。
在本文中，制造商追求的主要目的之一是制造出一种以类似于传统汽油喷射器的操作为特征的喷射器，即，一种可以方波电流信号控制的电磁式喷射器。
为了实现该目的，气体燃料喷射器的打开和关闭时间并且因而相对于控制信号的相应的响应时滞必须与汽油喷射器的大致相同。
同时，所述气体燃料喷射器必须确保燃料的高流速，当处于气态时，对于相同体积，所述燃料具有比汽油低得多的加热功率。
为了满足这些需求，已知喷射器的制造商通常使用具有大尺寸的燃料通道，由于必须高频率地移动相当大质量和尺寸的闸门而产生了困难。
在这些喷射器的主要缺点之中的事实是，它们使用允许电磁致动器产生足够大力来非常快速地移动这些尺寸的闸门的高强度电流(甚至大于10A)。
该强度的脉冲电流可能对车辆的电气/电子系统的其他部件产生电磁干扰。
上述缺点已经基本上通过相同申请人的专利申请EP1336747A2中所述的喷射器解决了，其包括薄板形式的、在电磁作用下能够自由移动的闸门。
所述电磁体由包括铁磁性中心芯部的螺旋管构成，围绕芯部缠绕有绕组圈。
然而，该已知的喷射器还可以在打开和关闭控制信号的响应速度方面更进一步提高。
实用新型内容
在本文中，本实用新型的目的是提出一种解决了上述现有技术的问题的气体燃料喷射器。
因此，本实用新型的目的是提出一种以提高对燃料流量的打开控制信号和关闭控制信号两者的响应为特征的气体燃料喷射器。
特别是，本实用新型目的是提供一种能够减小在发送电信号的瞬间与启动气体燃料流的通道的瞬间之间的时滞和在停止所述信号的瞬间与中断燃料穿过喷射器的通道的瞬间之间的时滞的喷射器。
本实用新型的又一目的是提供一种制造简单且为了清理和维修操作而能移除的喷射器。
本实用新型的目的通过提供一种用于内燃机的气体燃料喷射器来解决，所述气体燃料喷射器包括：
-具有用于加压气体燃料的至少一个进口和至少一个出口的本体；
-闸门，所述闸门控制在所述至少一个进口与所述至少一个出口之间的燃料通道，所述闸门包括由铁磁性材料制成的板，所述板安装成能在关闭位置和打开位置之间自由地移动，在所述关闭位置中，所述板抵靠限定出所述气体燃料的出口的基座，在所述打开位置中，所述板被从所述基座移动离开；
-至少一个电磁致动装置，所述电磁致动装置作用在所述闸门上以便使所述闸门在所述关闭位置与所述打开位置之间移动；
其特征在于，所述电磁致动装置包括由铁磁性材料制成的芯部，其中所述芯部具有拱形形状，其中具有拱形形状的所述芯部的臂设有面向所述闸门的自由端，在所述臂中的一个臂上缠有能由所述气体燃料喷射器的控制电路供电的线圈。
优选地，所述芯部的所述臂彼此平行并且平行于所述闸门在所述打开位置与所述关闭位置之间移动的方向。
优选地，所述芯部包括由铁磁性材料制成的、相互叠置的多个薄片，每个薄片具有上述的拱形形状。
优选地，在一个薄片与下一个薄片之间插入有一层绝缘材料。
优选地，所述本体包括：
-外壳，在所述外壳中限定出适于接收加压气体的至少一个腔室，所述至少一个腔室与气体燃料的所述出口连通；以及
-可拆卸的盖，所述盖适于密封住管状的所述外壳的一端，在所述盖上制造有用于所述气体燃料的至少一个进口；
并且，其中至少一个电磁致动装置在所述盖上一体地安装。
优选地，所述盖是借助于模具使用注射模制工艺制成的，所述至少一个电磁致动装置也被插入所述模具中以便与所述盖制成整体。
优选地，所述本体包括多个腔室，每个腔室与气体的出口连通，在各个所述腔室中设置有至少一个与电磁致动装置相联的闸门。
优选地，所述气体燃料喷射器具有带共用进气管道的盖，所述共用进气管道适于借助各个通道将所述气体燃料分配至相应腔室。
通过一种用于内燃机的气体燃料喷射器来实现所述目的，包括：
-具有用于高压气体燃料的至少一个进口和至少一个出口的本体；
-闸门，所述闸门控制进口与出口之间的燃料通道，所述闸门包括由铁磁性材料制成的板，所述板安装成能在关闭位置和打开位置之间自由地移动，在所述关闭位置中，所述板抵靠限定出所述气体燃料的出口的基座，在所述打开位置中，所述板被从所述基座移动离开；以及
-作用在所述闸门上以便使所述闸门在所述关闭位置与所述打开位置之间运动的电磁致动装置。
根据本实用新型，所述电磁装置可包括由铁磁性材料制成的芯部，其中所述芯部具有拱形形状。优选是，所述拱形的臂具有面向闸门的自由端。在所述臂中的一个上，缠绕有可以由喷射器控制电路供电的至少一个环形线圈。
上述喷射器的结构产生了两个主要优点。
第一个优点是芯部的拱形形状允许磁场所产生的力最大化，其目的是在喷射器打开期间吸引闸门。
这允许增大闸门的运动速度，因此减小了该运动相对于电气控制信号的时滞。
第二个优点是，对于产生相同电磁场而言，该结构更紧凑，或者更确切地说，相对于具有中心芯部和环形绕组的已知喷射器具有更小的平面剖面。
当闸门被吸引抵靠电磁器件处于打开位置时，这些更小尺寸给闸门留出了暴露于气体燃料(下文中的“气体”)的压力的更大表面。
当中断供给至线圈的电力时，作用于更大表面的气体压力产生了允许闸门更快地返回的更大推力。
如此，在不使用现有喷射器中所使用的诸如复位弹簧的弹性器件的情况下也减小了在关闭喷射器期间的时滞。
在本实用新型的一方面，芯部的臂可能相互平行并且平行于闸门在打开位置与关闭位置之间的移动方向。
在该配置中，磁场的流动方向平行于闸门的平移方向起作用，以最大化该闸门上的吸引力。
在本实用新型的另一方面，芯部可包括由相互叠置在一起的铁磁性材料制成的多个薄片，其中每个薄片具有上述拱形形状。
因此，每个薄片相对于芯部的总剖面具有更小剖面，使得可能消除或者限制漏泄电流的形成，所述漏泄电流可能耗散电力的一部分而减小了磁场强度。
在本实用新型的另一方面，一个薄片与下一个薄片之间优选被插入一层绝缘材料。
根据本实用新型的优选变型，喷射器的本体包括：
-其中限定出适于接收加压气体的腔室的管状外壳，所述腔室与气体燃料的出口连通；以及
-适于密封管状外壳的一端的可拆卸盖，盖上制造有用于气体燃料的进口；
电磁装置优选被与所述盖连接成整体。
如此制造的喷射器可轻易地移除以清理腔室内部和闸门，例如，清除由气体燃料所留下的残渣。
如此配置的喷射器还允许按简单和快速方式替换任何损坏或者磨损部件。
在本实用新型的另一方面，所述盖是通过在模具中注射模制而制成的，还将电磁装置插入该模具中以便使得其与盖形成整体。
附图说明
本实用新型的进一步的特征和优点从如附图中所示的气体燃料喷射器的优选的但非排他的实施例的实例的说明中变得更显而易见，其中：
-图1是根据本实用新型的气体燃料喷射器的透视图；
-图2是图1的喷射器在闸门处于打开位置情况下的竖直剖视图；
-图3是图1的喷射器在闸门处于关闭位置情况下的竖直剖视图；
-图4是图1的喷射器沿另一竖直面的剖视图；
-图5是显示根据本实用新型的喷射器的打开时间和关闭时间的示波器图像；
-图6是显示现有的喷射器的打开时间和关闭时间的示波器图像；
-图7是根据本实用新型的另一变型的喷射器的透视图；
-图8是图7的喷射器的剖视图；
-图9是图7的喷射器的另一剖视图。
具体实施方式
参见图1，附图标记1整体上标示出气体燃料喷射器。
喷射器包括整体上以10标示出的本体，所述本体具有管状外壳11和闭合管状外壳的开口端的盖12。
盖12可以借助于允许容易从其移除的螺钉12b被固定到管状外壳。
本体10优选是由热塑性材料制成的，所述热塑性材料选择性地利用纤维增强。可替换地，管状外壳11或者其一部分可以由诸如钢、铝或类似物的金属制成的。
在所示的变型中，在盖12上制造出用于加压气体燃料的进口13，同时在管状外壳上制造出气体燃料的相应出口14。
根据本实用新型的喷射器适合诸如天然气、液化天然气的气体燃料或者适合吸热型发动机的运转的其他燃料。在下文中，为了实用性的原因，气体燃料被简单地称为气体。
参见图2，在管状外壳中，制造出腔室15，加压气体通过进口13流入腔室15中。
腔室15在下半部分中穿过由基座16限定出的通道通入气体出口14。
在所示的变型中，出口14包括与管状外壳11制成整体的管道17，在管道17面向腔室15的上端处制造有所述基座16。
所述管道17和所述基座16优选是由金属材料制成的。
管道17、盖12或者管道17和盖12两者优选设有与管状外壳11配合的、适于确保密封腔室15密封的垫圈17a、12a。
在腔室15中，在气体出口14上方，定位有以20整体标示出的电磁装置。
更加详细地，电磁装置20定位在基座16上方，与基座间隔开十分之几毫米，通常从0.2毫米到0.5毫米。
在腔室15中，在基座16与电磁装置20之间的间隔中，闸门30可自由地移动。
根据本实用新型，闸门30包括由铁磁性材料制成的薄片，优选是圆形的。
闸门的尺寸和重量可以根据喷射器的尺寸和气体流速的改变，该气体必须供应。
一般地，闸门的直径在15毫米到30毫米之间。闸门30的重量通常在1克到2.5克之间，一般大约1.5克。
闸门30可在关闭位置(图3)与打开位置(图2)之间移动。
在关闭位置中，闸门以其下表面31搁在气体出口管道17的基座16上。
在该状态中，闸门阻断出口14以使得腔室15内部存在的加压气体不能通过管道17流向喷射器的出口14。
为了确保在关闭位置中的密封，所述基座16优选设有密封垫圈18，闸门30的下表面31直接搁在密封垫圈上。
在打开位置中，闸门30被电磁装置20吸引以移动远离基座16，以使得气体可以穿过管道17流出。
根据本实用新型，电磁装置20包括铁磁芯部21和至少一个线圈22。
在优选变型中，芯部21具有倒转的拱形形状(arch shape)。在实践中，该拱形的臂21a、21b的自由端面向闸门30和气体出口14。
线圈22被缠绕在所述臂中的一个周围；附图中示出了实例中的臂21a。
线圈22可以借助于控制单元由喷射器的供电电路(未示出)供电，该控制单元设立了喷射器的打开和关闭瞬间并且因而设立了燃料喷射的持续期间。
电流借助于定位在盖12上的电气连接器19被供给至线圈22。
当电流通过线圈的导体元件时，所产生的磁通在芯部中环流以吸引闸门30抵靠到臂21a、21b的端部上，从而封闭磁路。
电磁装置的具体结构允许闸门的非常快速的移动，即使使用低强度的电流的情况下也是如此。
进行试验的申请人向喷射器供给大约1A的电流，借助于示波器，观察到在给喷射器发射电气控制信号的瞬间与喷射器打开气体的通道的瞬间之间的时滞。
按与EP1336747A2中所描述的现有技术的喷射器的相同条件地重复所述试验。
图5和图6显示了分别用于本实用新型的喷射器和用于现有技术的喷射器的示波器图像。
在所述图像中，以S标出的较深色线标示出传送给喷射器的电流，其通过线圈的绕组，而以R标出的较浅色线标示出了从喷射器处释放出的气流。
如可以看到的，相对于现有技术的喷射器，在本实用新型的喷射器中以TRA标出的打开期间的时滞明显减少。
根据所进行的测量，现有技术的喷射器的打开期间的时滞为大约2.7毫秒，而本实用新型的喷射器的时滞为大约1.6毫秒。
如已经提到的，本实用新型的喷射器还确保在关闭响应期间提高性能。
这是由于电磁装置20的更小剖面，其意味着当闸门30处于打开位置并和芯部21的臂的端部接触时，闸门的顶表面32的更大表面积暴露于腔室15中存在的气体的压力下。
在图5和图6中，实际上可以观察到，本实用新型的喷射器(图5)相对于现有技术的喷射器(图6)在关闭期间的时滞TRC之间的差别。
所述值TRC在现有技术的喷射器中为大约2.9毫秒并且在本实用新型的喷射器中为大约1.7毫秒。
在本实用新型的另一优选方面，芯部21可能包括相互叠置的多个薄片21'。每个薄片21'具有上述的拱形形状。
优选是，在一个薄片与下一个之间插入一层绝缘材料，诸如，漆膜、胶或类似物。
每个薄片的减小剖面限制了漏泄电流的形成，从而减少由该现象引起的电力耗散。
在优选变型中，电磁装置20可以借助于盖的注射模制工艺与盖12制成为整体。
实际上，电磁装置20被容纳在模具中，热塑性材料被注入该模具中以形成盖12。
如此，确保了电磁装置20的理想固定，避免可能由与闸门30的连续碰撞所引起的振动或者运动。
在该模制步骤中，气体进口13和电气连接器19也优选被以单一件制造在盖12中。
图7到图9显示了其中几个喷射器被整体地结合成单个部件的本实用新型的又一变型。
更加详细地，在该变型中，本体10被构造成限定出多个腔室15(在附图所示的实例中的四个)，每个都与气体出口14连通。
在每个腔室15中，设置有与电磁装置20相联的闸门30以控制气体从出口14通过。
腔室15优选但并非必定地在顶部由单个盖12关闭。
在优选变型中，盖12在下半部分中可设有向下突出的12'，封闭元件12'适于使各个腔室15相互密封。有利地，每个封闭元件设有密封垫圈12a。
优选是，盖12具有气体进口13，所述盖包括适于通过通道13'将气体分配至各个腔室15的管道(图9)。
所述管道可具有与进口相对的开口端13a，可用于连接诸如温度或压力传感器的气体测量器具。
优选是，盖12还结合连接器19以将电流供给至电磁装置20的线圈。
如在前述变型中，所述电磁装置20优选借助于盖的模制工序与盖12制成为整体。
腔室15的数量和相应气体出口14的数量可根据技术要求而改变。一般地，气体出口的数量根据待装配有本实用新型的喷射器的内燃机的汽缸数量选择。
已经根据其一些优选实施例来说明性地且不限制其目的地描述了本实用新型。本领域中的技术人员可以发现许多其他实施例和变型，其全部落入到以下权利要求书的保护范围内。

Claims (8)

1.用于内燃机的气体燃料喷射器，所述气体燃料喷射器包括：
-具有用于加压气体燃料的至少一个进口(13)和至少一个出口(14)的本体(10)；
-闸门(30)，所述闸门控制在所述至少一个进口(13)与所述至少一个出口(14)之间的燃料通道，所述闸门包括由铁磁性材料制成的板，所述板安装成能在关闭位置和打开位置之间自由地移动，在所述关闭位置中，所述板抵靠限定出所述气体燃料的出口的基座(16)，在所述打开位置中，所述板被从所述基座(16)移动离开；
-至少一个电磁致动装置(20)，所述电磁致动装置作用在所述闸门上以便使所述闸门在所述关闭位置与所述打开位置之间移动；
其特征在于，所述电磁致动装置(20)包括由铁磁性材料制成的芯部(21)，其中所述芯部(21)具有拱形形状，其中具有拱形形状的所述芯部的臂(21a、21b)设有面向所述闸门(30)的自由端，在所述臂中的一个臂(21a)上缠有能由所述气体燃料喷射器的控制电路供电的线圈(22)。
2.根据权利要求1所述的气体燃料喷射器，其特征在于，所述芯部的所述臂(21a、21b)彼此平行并且平行于所述闸门(30)在所述打开位置与所述关闭位置之间移动的方向。
3.根据权利要求1或2所述的气体燃料喷射器，其特征在于，所述芯部包括由铁磁性材料制成的、相互叠置的多个薄片(21')，每个薄片具有上述的拱形形状。
4.根据权利要求1所述的气体燃料喷射器，其特征在于，在一个薄片(21')与下一个薄片之间插入有一层绝缘材料。
5.根据权利要求1所述的气体燃料喷射器，其特征在于，所述本体(10)包括：
-外壳(11)，在所述外壳中限定出适于接收加压气体的至少一个腔室(15)，所述至少一个腔室(15)与气体燃料的所述出口(14)连通；以及
-可拆卸的盖(12)，所述盖适于密封住管状的所述外壳(11)的一端，在所述盖上制造有用于所述气体燃料的至少一个进口(13)；
并且，其中至少一个电磁致动装置(20)在所述盖(12)上一体地安装。
6.根据权利要求5所述的气体燃料喷射器，其特征在于，所述盖(12)是借助于模具使用注射模制工艺制成的，所述至少一个电磁致动装置(20)也被插入所述模具中以便与所述盖(12)制成整体。
7.根据权利要求5或6所述的气体燃料喷射器，其特征在于，所述本体(10)包括多个腔室(15)，每个腔室与气体的出口(14)连通，在各个所述腔室中设置有至少一个与电磁致动装置(20)相联的闸门(30)。
8.根据权利要求7所述的气体燃料喷射器，其特征在于，所述气体燃料喷射器具有带共用进气管道的盖(12)，所述共用进气管道适于借助各个通道(13')将所述气体燃料分配至相应腔室(15)。
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