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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Brennstoffs, insbesondere Wasserstoff oder Erdgas oder dergleichen, mit einem verbesserten Einblasverhalten. Der Gasinjektor ist insbesondere für eine Direkteinblasung in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgelegt.
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Gasinjektoren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Gasinjektoren, welche direkt in einen Brennraum einblasen, sind üblicherweise als nach außen öffnende Injektoren ausgeführt, da diese Injektorbauart sinnvoll ist, weil der hohe Verbrennungsdruck im Brennraum eine geöffnete Ventilnadel beim Schließvorgang unterstützt. Aufgrund des gasförmigen Mediums weisen Gasinjektoren im Vergleich mit Injektoren für flüssigen Kraftstoff, beispielsweise Benzininjektoren, einen deutlich größeren Sitzquerschnitt auf. Nur so kann der gasförmige Brennstoff in ausreichender Menge in den Brennraum eingeblasen werden.
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Ein weiterer Problemkreis bei Gasinjektoren liegt prinzipbedingt darin, dass aufgrund des gasförmigen Mediums keine Schmierung durch das Medium selbst möglich ist, wie dies beispielsweise bei Kraftstoffinjektoren, welche Benzin oder Diesel einspritzen, der Fall ist. Daraus resultiert im Betrieb ein übermäßiger Verschleiß im Vergleich mit Kraftstoffinjektoren für flüssige Kraftstoffe.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Brennstoffs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass Platzprobleme an der Brennkraftmaschine, insbesondere bei direkteinblasenden Brennkraftmaschinen, vermieden werden können, da der erfindungsgemäße Gasinjektor an seiner Spitze kleiner ausgeführt werden kann. Ferner kann eine Sitzbelastung des Gasinjektors an einem Ventilsitz signifikant reduziert werden. Darüber hinaus ist ein Kraftbedarf zum Öffnen des Injektors reduziert, so dass bei einem Magnetaktor ein Elektromagnet deutlich in seiner Größe und Leistung reduziert werden kann. Dadurch ergeben sich hohe Kostenvorteile des Gasinjektors bei der Herstellung. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Gasinjektor einen Magnetaktor mit einem Anker, einem Innenpol und einer Spule sowie wenigstens zwei Ventilnadeln aufweist. Jede der Ventilnadeln gibt an jeweils einem Ventilsitz eine Durchlassöffnung für einen Gaspfad frei und verschließt diesen. Ferner ist eine Rückstellvorrichtung vorgesehen, welche eingerichtet ist, die Ventilnadeln wieder in ihre geschlossene Ausgangsposition zurückzustellen und den Gaspfad an den Ventilsitzen zu schließen. Somit sieht die Erfindung mehrere Ventilnadeln vor, wodurch ein einzelner Durchmesser der jeweiligen Ventilsitze reduziert werden kann. Dadurch kann ein notwendiger Kraftbedarf zum Öffnen des Gasinjektors reduziert werden. Weiterhin ermöglichen die im Durchmesser kleineren Ventilsitze insbesondere auch kleinere Ventilteller der Ventilnadeln, so dass eine Baugröße an der Spitze des Gasinjektors reduziert wird. Dadurch ist ein notwendiger Platzbedarf für den Gasinjektor an dessen Spitze reduziert, so dass der Gasinjektor insbesondere für direkteinblasende Anwendungen, bei denen das Gas direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingeblasen wird, geeignet ist. Somit werden die Mehrzahl von Ventilnadeln durch einen gemeinsamen Aktor betätigt, so dass die Bauteileanzahl des Gasinjektors trotzdem relativ gering ist. Die Ventilnadeln sind dabei als nach außen öffnende Ventilnadeln ausgeführt, so dass beim Öffnen des Gasinjektors der Gasdruck eine zusätzliche Öffnungskraftkomponente bereitstellt.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise ist eine Betätigungseinheit vorgesehen, welche zwischen dem Anker und den Ventilnadeln angeordnet ist und eine Bewegung des Ankers auf die Ventilnadeln überträgt. Die Betätigungseinheit ermöglicht große Freiheitsgrade bei der Auslegung des Gasinjektors.
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Der Gasinjektor umfasst vorzugsweise genau zwei Ventilnadeln oder genau drei Ventilnadeln. Insbesondere ist das Vorsehen von genau drei Ventilnadeln bevorzugt. Die drei Ventilnadeln sind dabei in gleichen Abständen jeweils um 120° versetzt angeordnet. Der Gasinjektor kann auch mehr als drei Ventilnadeln aufweisen, insbesondere genau vier oder genau fünf oder genau sechs Ventilnadeln.
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Der Gasinjektor betätigt dabei die Mehrzahl von Ventilnadeln vorzugsweise gleichzeitig. Dadurch kann ein übliches Verhalten eines Gasinjektors beim Einblasen realisiert werden. Alternativ betätigt der Magnetaktor die Mehrzahl von Ventilnadeln zeitlich unterschiedlich. Dadurch wird ein versetztes Öffnen und Schließen der Mehrzahl von Ventilnadeln ermöglicht. Beispielsweise sind die Ventilnadeln unterschiedlich lang, wobei die Ventilnadeln von einem Bauteil mit flächenmäßigem Kontaktbereich betätigt werden. Alternativ weist die Betätigungseinheit spezielle vorstehende Absätze oder Bereiche auf, welche jeweils einer Ventilnadel zugeordnet sind. In Abhängigkeit einer vorstehenden Länge der vorstehenden Bereiche wird dann eine Öffnungscharakteristik der mehreren Ventilnadeln definiert. Somit kann eine gestufte Einblasung des Brenngases ermöglicht werden. Es kann aber auch eine kleine Einspritzrate beim Öffnen nur einer Ventilnadel oder nur zwei Ventilnadeln realisiert werden.
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Weiter bevorzugt umfasst der Gasinjektor ein Führungsbauteil zum Führen der Ventilnadeln mit mehreren Führungsöffnungen, wobei durch jeweils eine Führungsöffnung eine der Ventilnadeln hindurchgeführt ist. Die Führungsöffnungen sind vorzugsweise jeweils zwei ineinander übergehende kreisförmige Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern. Dabei wird die kreisförmige Öffnung mit größerem Durchmesser zum Einführen der Ventilnadeln in das Führungsbauteil verwendet und die kreisförmige Öffnung mit kleinerem Durchmesser dient dann als Halteelement für die Ventilnadeln. Die Führung erfolgt am Außenumfang des Führungsbauteils. Die Ventilnadeln weisen weiter bevorzugt an ihren zum Ventilsitz gerichteten Ende einen zweiten Führungsbereich auf. Dadurch kann eine sichere Führung der Ventilnadeln an zwei Ventilnadelbereichen erreicht werden.
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Das Führungsbauteil weist weiter bevorzugt an einem Außenumfang zusätzliche Aussparungen für einen Gasdurchtritt auf. Dadurch wird sichergestellt, dass eine ausreichende Gasmenge im Öffnungsfall des Gasinjektors über das Führungsbauteil hinwegströmen kann.
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Weiter bevorzugt weisen die Ventilnadeln jeweils eine Einschnürung auf, welche im montierten Zustand im Führungsbauteil angeordnet ist. Dabei kann der Durchmesser der Einschnürung entsprechend einem Durchmesser der kleineren kreisförmigen Öffnung gewählt werden, so dass die Ventilnadeln in den kleineren kreisförmigen Öffnungen des Führungsbauteils sicher gehalten werden. Das Führungsbauteil wird dann an einem Außenumfang bzw. an Außenumfangsbereichen im Inneren eines Ventilgehäuses oder dgl. geführt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Betätigungseinheit einen abgeschlossenen Schmiermittelraum auf, welcher mit einem Schmiermittel gefüllt ist und in welchem der Anker angeordnet ist. Ein flexibles Dichtelement, insbesondere ein Balg oder dgl., dichtet dabei den Schmiermittelraum gegenüber dem Gaspfad im Inneren des Gasinjektors ab. Durch das Vorsehen des mit Schmiermittel gefüllten Schmiermittelraums kann eine Lebensdauer des Gasinjektors signifikant verlängert werden. Im Schmiermittelraum ist der bewegliche Anker des Magnetaktors angeordnet, an welchem üblicherweise der größte Verschleiß im Betrieb auftritt.
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Weiter bevorzugt ist im Schmiermittelraum eine Bremseinrichtung angeordnet, welche eingerichtet ist, um das Schließelement bei einem Rückstellvorgang der Ventilnadeln abzubremsen. Hierdurch kann ein Verschleiß am Ventilsitz reduziert werden, da durch das Abbremsen der Ventilnadeln beim Rückstellvorgang ein Anschlagen der Ventilnadeln an den Ventilkörpersitz reduziert werden kann. Die Bremseinrichtung kann den Impuls beim Auftreffen der Ventilnadeln auf den Ventilkörper reduzieren, insbesondere da der Ventilsitz üblicherweise sehr trocken ist und in der heißen Brennraumatmosphäre sitzt.
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Die Bremseinrichtung umfasst vorzugsweise einen Bremsbolzen und ein elastisches Bremselement, beispielsweise eine Feder oder ein elastisches Bauteil. Der Bremsbolzen ist beim Rückstellvorgang in Wirkverbindung mit dem Anker und/oder den Ventilnadeln bringbar, sodass der Anker vor seinem eigentlichen Anschlagen am Anschlag auf den Bremsbolzen trifft und diesen gegen die Kraft des elastischen Elements bewegt, wodurch eine Dämpfung des Ankers beim Rückstellvorgang möglich ist. Insbesondere wird eine Rückstellgeschwindigkeit des Ankers reduziert. Dies wird zusätzlich noch durch die mit der Bremseinrichtung bereitgestellten Beschleunigung der zusätzlichen Massen unterstützt. Weiterhin wird über die Verdrängung des Schmierstoffs zwischen dem Anker und dem Bremsbolzen eine weitere Abbremsung realisiert. Auch kann durch Reibung von Führungselementen oder dergleichen mit dem Bremsbolzen eine Rückstellgeschwindigkeit der Ventilnadeln weiter reduziert werden. Dies alles reduziert die Aufschlagkraft des Ankers am Anschlag, sodass eine Lebensdauer des Ankers weiter verlängert werden kann.
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Die Bremsvorrichtung bremst auch die Ventilnadeln kurz bevor diese in den Ventilsitz aufschlagen. Das reduziert den Verschleiß an dieser Stelle.
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Besonders bevorzugt ist am Bremsbolzen ein Bremsführungselement angeordnet, welches eine stabile Bewegung des Führungsbolzens sicherstellt. Ferner kann durch das Bremsführungselement zusätzlich noch Reibung beim Rückstellvorgang der Ventilnadeln erzeugt werden, welche zusätzlich eine Dämpfungsfunktion bereitstellt.
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Vorzugsweise wird als Schmiermittel ein Öl, insbesondere ein additiviertes Mineralöl, das eine konstante Viskosität bei verschiedenen Temperaturen hat, mit verwendet. Alternativ wird ein flüssiger Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin verwendet. Weiter alternativ wird als Schmiermittel ein Fett verwendet.
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Weiter bevorzugt ist das flexible Dichtelement ein einlagiger oder mehrlagiger Balg. Der Balg ist vorzugsweise aus Metall oder alternativ aus einem Kunststoff. Der Balg ist vorzugsweise mit einem ersten Ende direkt am Schließelement fixiert und mit einem anderen Ende an einem Gehäusebauteil des Gasinjektors fixiert. Die Fixierung kann beispielweise bei Metallbälgen mittels einer Schweißnaht erfolgen.
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Alternativ ist das flexible Dichtelement eine Membran. Die Membran kann einlagig oder mehrlagig sein und beispielsweise mittels Laserschweißen an den jeweiligen Bauteilen zur Abdichtung des Schmiermittelraums fixiert sein.
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Vorzugsweise ist ein Gaspfad des gasförmigen Brennstoffs in einem Bereich zwischen einem Ventilgehäuse des Gasinjektors und einem Aktorgehäuse des Gasinjektors vorgesehen. Dadurch kann der Aktor in einem Gehäuse angeordnet werden und zumindest teilweise als Baugruppe vormontiert werden. Dadurch kann auch auf relativ einfache Weise der Schmiermittelraum im Inneren des Aktorgehäuses angeordnet werden.
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Alternativ ist der Gaspfad des gasförmigen Brennstoffs durch einen Bereich des Magnetaktors, insbesondere durch den Spulenraum, in welchem die Spule des Magnetaktors angeordnet ist, ausgebildet. Dadurch kann ein separates Aktorgehäuse für den Magnetaktor entfallen. Besonders bevorzugt ist dann eine elektrische Kontaktierung durch den Gaspfad des gasförmigen Brennstoffs geführt. Dadurch kann insbesondere eine Komplexität des Aufbaus des Gasinjektors reduziert werden. Es sei angemerkt, dass die elektrische Kontaktierung, welche durch den Gasraum führt, nach außen hin selbstverständlich abgedichtet werden muss.
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Weiter bevorzugt ist im Gaspfad für den gasförmigen Brennstoff ein Filter angeordnet, um gegebenenfalls im gasförmigen Brennstoff vorhandene Feststoffpartikel herauszufiltern oder um herstellbedingte oder montagebedingte Feststoffpartikel herauszufiltern.
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Weiter bevorzugt ist der Gasinjektor druckausgeglichen. Dadurch ist die Kraft zum Öffnen des Gasinjektors durch den Magnetaktor unabhängig vom Gasdruck. Die Zeit zum Öffnen und Schließen des Injektors nach Bestromungsbeginn bzw. Bestromungsende ist somit auch unabhängig vom Gasdruck. Dieses wiederum erlaubt einen Betrieb bei verschiedenen Gasdrücken. Bei gewünscht kleiner Einblasmenge kann der Gasdruck reduziert werden und bei gewünscht großer Einblasmenge kann der Gasdruck angehoben werden.
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Eine Rückstellung erfolgt vorzugsweise mittels einer einzigen, gemeinsamen Rückstellfeder. Es kann auch jede einzelne Ventilnadel mit einer eigenen Rückstellfeder beaufschlagt werden. Bei einem druckausgeglichenen Injektor liegt insbesondere keine Druckkraft auf die Ventilnadeln durch den gasförmigen Brennstoff im geschlossenen Zustand des Gasinjektors vor, sodass eine Belastung der Ventilnadeln signifikant reduziert werden kann.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine schematische, perspektivische Ansicht des Gasinjektors von 1 von außen,
- 3 eine schematische, vergrößerte Teilschnittansicht des Gasinjektors von 1,
- 4 eine schematische Draufsicht eines Führungsbauteils des Gasinjektors von 1,
- 5 eine schematische, vergrößerte Teilschnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 6 eine schematische, vergrößerte Teilschnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 7 eine schematische Teilschnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein Gasinjektor 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der Gasinjektor 1 zum Einbringen eines gasförmigen Brennstoffs einen Magnetaktor 2, welcher über eine Betätigungseinheit 3 drei Ventilnadeln betätigt. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist eine erste Ventilnadel 31, eine zweite Ventilnadel 32 und eine dritte Ventilnadel 33 vorgesehen. Die drei Ventilnadeln sind in einem Abstand in Umfangsrichtung von jeweils 120° angeordnet.
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Die drei Ventilnadeln 31, 32, 33 sind nach außen öffnende Ventilnadeln und weisen, wie aus 2 ersichtlich ist, jeweils Ventilteller auf. Ein Durchmesser der Ventilteller der Ventilnadeln 31, 32, 33 ist dabei jeweils gleich.
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Der Magnetaktor 2 umfasst einen Anker 20, welcher mittels eines Ankerbolzens 24 und einer Ankerhülse 25 an den drei Ventilnadeln 31, 32, 33 anliegt. Die Ankerhülse 25 weist eine axiale Anlagefläche 25a auf, welche an den drei Ventilnadeln 31, 32, 33 anliegen.
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Der Magnetaktor 2 umfasst ferner einen Innenpol 21, eine Spule 22 und ein Magnetgehäuse 23, welches einen magnetischen Rückschluss für den Magnetaktor bereitstellt.
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1 zeigt den geschlossenen Zustand des Gasinjektors 1, wobei Dichtsitze 90 in einem Ventilkörper 9 durch die drei Ventilnadel 31, 32, 33 verschlossen sind.
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Weiterhin umfasst der Gasinjektor 1 einen Hauptkörper 7, durch welchen ein einzublasender gasförmiger Brennstoff zugeführt wird. Am Hauptkörper 7 ist ein Ventilgehäuse 8 fixiert. Am Ventilgehäuse 8 ist der Innenpol 21 befestigt und am Innenpol 21 wiederum ist der Ventilkörper 9 befestigt, welcher die drei Ventilnadeln 31, 32, 33 aufnimmt.
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Weiterhin umfasst der Gasinjektor 1 ein elastisches Element 61 und ein Zwischenteil 60, das den Anker mit dem Ankerbolzen mit einer kleinen Kraft gegen die Ventilnadeln drückt. Die gesamte Rückstellkraft ergibt sich somit aus der Differenz der Kraft aus dem unteren Rückstellelement 10 und dem elastischen Element 61.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, verläuft ein Gaspfad für den einzublasenden gasförmigen Brennstoff durch den Hautkörper 7 und das Innere des Magnetgehäuses 23, durch das Bremsführungselement 62 und Öffnungen 20a im Anker 20 bis in einen Innenbereich des Ventilkörpers 9.
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Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Rückstellelement, welches sich mit einem Ende am Ventilkörper 9 abstützt und mit einem anderen Ende an einem Führungsbauteil 11 abstützt. Das Führungsbauteil 11 ist im Detail aus 4 ersichtlich. Das Führungsbauteil 11 umfasst drei Führungsöffnungen 12, wobei in jeder Führungsöffnung jeweils eine der Ventilnadeln hindurchgeführt ist. Die Führungsöffnungen 12 sind grundsätzlich gleich ausgebildet und umfassen eine erste kreisförmige Öffnung 111 und eine zweite kreisförmige Öffnung 112. Dabei ist ein Durchmesser der ersten kreisförmigen Öffnung 111 größer als ein Durchmesser der zweiten kreisförmigen Öffnung 112. Wie aus 4 ersichtlich ist, gehen die kreisförmigen Öffnungen 111, 112 ineinander über. Am Außenumfang des Führungsbauteils 11 sind drei Führungsflächen 11a ausgebildet.
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Im montierten Zustand sind die drei Ventilnadeln 31, 32, 33 mit einer Einschnürung 13 jeweils in den zweiten kreisförmigen Öffnungen 112 angeordnet. Zur Montage der drei Ventilnadeln sind jedoch die ersten kreisförmigen Öffnungen 111 notwendig, durch welche die Ventilnadeln zuerst hindurchgesteckt werden und dann mit ihrer Einschnürung 13 in den zweiten kreisförmigen Öffnungen 112 angeordnet werden. Dies ist im Detail aus 3 ersichtlich.
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Wie weiter aus 3 ersichtlich ist, weisen die Ventilnadeln ferner einen zweiten Führungsbereich 14 nahe den Dichtsitzen 90 auf.
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Das Führungsbauteil 11 weist ferner an seinem Außenumfang 3 Abflachungen 110 auf, um dem Gas einen breiteren Querschnitt zum Hindurchströmen in das Führungsbauteil 11 zu geben. Die Ventilnadeln 31, 32, 33 sind in den Einschnürungen 13 somit fest mit dem Führungsbauteil 11 verbunden, welches jedoch beweglich im Inneren des Ventilkörpers 9 angeordnet ist. Somit sind die Ventilnadeln 31, 32, 33 am Führungsbauteil 11 mittels der Führungsflächen 11a sowie an den zweiten Führungsbereichen 14 doppelt geführt. Dadurch kann eine sehr sichere Führung der Ventilnadeln erreicht werden.
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Zum Öffnen des Gasinjektors 1 wird somit der Magnetaktor 2 bewegt, wodurch der Anker 20 gegen den Innenpol 21 angezogen wird. Da der Anker 20 fest mit dem Ankerbolzen 24 verbunden wird, wird die Ankerbewegung über die Ankerhülse 25 auf die drei Ventilnadeln 31, 32, 33 übertragen, wodurch der Öffnungsvorgang ausgeführt wird. Dabei werden die drei Ventilnadeln 31, 32, 33 gleichzeitig geöffnet.
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Nach erfolgter Einblasung wird die Aktivierung des Magnetaktors 2 beendet, so dass das Rückstellelement 10 über das Führungsbauteil 11 die drei Ventilnadeln 31, 32, 33 wieder in die in 1 gezeigte geschlossene Position zurückstellt. Dabei wird der Anker 20 durch die Bremseinrichtung 6 und insbesondere die Bremsfeder 61 abgebremst.
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Der erfindungsgemäße Gasinjektor 1 weist im Vergleich mit dem Stand der Technik nicht nur eine einzige Ventilnadel mit großem Durchmesser auf, sondern mehrere Ventilnadeln mit kleinerem Durchmesser. Dadurch ist es möglich, dass eine Spitze des Gasinjektors 1, an welcher die Dichtsitze 90 angeordnet sind, kleiner als im Stand der Technik ausgeführt werden kann. Dadurch ist der Gasinjektor 1 insbesondere zur Direkteinblasung von gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine geeignet. Weiterhin ist eine Reduzierung einer Sitzbelastung am Dichtsitz 90 möglich, wenn ein hoher Brennraumdruck auf die Ventilnadeln drückt, da die Summe der drei kleinen Ventilnadelkreisflächen kleiner ist als die Kreisfläche einer großen Ventilnadel. Dichtsitzes im Stand der Technik. Weiterhin kann auch ein Kraftbedarf für den Magnetaktor 2 reduziert werden, so dass der Magnetaktor 2 im Vergleich mit dem Stand der Technik deutlich kleiner und kostengünstiger ausgeführt werden kann.
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Beispielhaft ist in der nachfolgenden Tabelle ein Vergleich eines Gasinjektors mit einer einzigen Ventilnadel und dem Gasinjektor 1 des Ausführungsbeispiels mit drei Ventilnadeln gezeigt, um die erhaltenen Vorteile zu verdeutlichen: Tabelle:
| | | Stand der Technik | Gasinjektor der Erfindung | Vorteil der Erfindung |
| Sitzdurchmesser | mm | 10 | 3,33 | |
| Anzahl Ventilnadeln | mm | 1 | 3 | |
| Hub | mm | 0,35 | 0,35 | |
| Sitzwinkel | Grad | 120 | 120 | |
| Sitzquerschnitt | mm2 | 9,52 | 9,52 | |
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| Außendurchmesser Spitze | mm | 11 | 7,5 | -32% |
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| Brennraumdruck | Mpa | 10 | 10 | |
| Linienkraft auf Dichtsitz | N/mm | 29 | 12,3 | -58% |
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| Druck minimal | Mpa | 1 | 1 | |
| Druck nenn | Mpa | 2 | 2 | |
| Druck maximal | Mpa | 2,5 | 2,5 | |
| Linienkraft Sitz minimal | N/mm | 4 | 4 | |
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| Kraftbedarf für Magnet | N | 243 | 164 | -33% |
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Wie aus der Tabelle ersichtlich wird, ist neben der Reduzierung des Außendurchmessers der Spitze um 32% reduziert. Ferner ist eine Linienkraft auf dem Dichtsitz um 58% reduziert. Dadurch ergibt sich eine reduzierte Magnetkraft von -33%.
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Dies macht deutlich, dass die Vorteile des erfindungsgemäßen Gasinjektors 1 mit mehreren Ventilnadeln im Vergleich mit dem Stand der Technik eine signifikante Reduzierung einer Größe der Magnetaktoren ermöglicht, wodurch eine deutliche Verbilligung der erfindungsgemäßen Gasinjektoren möglich ist.
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Die 5 und 6 zeigen ein zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Das zweite und dritte Ausführungsbeispiel ermöglicht dabei jeweils ein Öffnen der mehreren Ventilnadeln derart, dass diese nicht gleichzeitig geöffnet werden und nicht gleichzeitig geschlossen werden. Hierzu ist, wie in 5 gezeigt, beim zweiten Ausführungsbeispiel die zweite Ventilnadel 32 in Richtung der Ankerhülse 25 mit einem Verlängerungsbereich 32a verlängert. Beim dritten Ausführungsbeispiel in 6 ist an der Ankerhülse 25 ein Absatz 25b vorgesehen. Somit wird beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel die zweite Ventilnadel 32 früher als die erste Ventilnadel 31 und die (nicht gezeigte) dritte Ventilnadel 33 betätigt. Beim Schließvorgang wird entsprechend die zweite Ventilnadel 32 später als die beiden anderen Ventilnadeln geschlossen. Bei einer Teilerregung des Magneten kann auch nur die eine Ventilnadel 32 geöffnet werden. Somit ergibt sich eine kleinere Einblasrate des Brenngases in den Brennraum.
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Somit kann auf einfache Weise eine gestufte Einblasung des Gasinjektors realisiert werden. Die Öffnungs- und Schließcharakteristik kann dabei auf einfache Weise durch Änderung einer Länge einer oder mehrerer Ventilnadeln oder durch Vorsehen eines oder mehrerer Absätze mit unterschiedlichen Längen an der Ankerhülse 25 ermöglicht werden. Es sei angemerkt, dass es auch möglich ist, ein zusätzliches Bauteil mit unterschiedlichen Axiallängen zwischen den Ventilnadeln und der Ankerhülse vorzusehen. Ansonsten entspricht das zweite und dritte Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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7 zeigt einen Gasinjektor 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
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Der Gasinjektor 1 des vierten Ausführungsbeispiels entspricht im Wesentlichen dem des ersten Ausführungsbeispiels, wobei der Gasinjektor des vierten Ausführungsbeispiels zusätzlich noch einen abgeschlossenen Schmiermittelraum 4 umfasst.
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Wie aus 7 ersichtlich ist, wird der Schmiermittelraum 4 durch den Hauptkörper 7, das Magnetgehäuse 23, das Bremsführungselement 62, den Innenpol 21 und das flexible Dichtelement 5 definiert. Dabei ist der Anker 20 im Inneren des Schmiermittelraums 4 angeordnet.
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Der Schmiermittelraum 4 ist mit einem Schmiermittel, beispielsweise einem flüssigen Kraftstoff wie Benzin oder Diesel oder Fett oder dgl. gefüllt. Dadurch ist eine kontinuierliche Schmierung des Ankers 20 gegeben. Somit kann das im Stand der Technik auftretende Problem bei gasförmigen Brennstoffen, welche in einer fehlenden Schmierung der bewegten Teile fehlt, durch den Schmiermittelraum, in welchem der Anker 20 angeordnet ist, kompensiert werden.
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Weiterhin umfasst der Gasinjektor 1 eine Bremseinrichtung 6. Die Bremseinrichtung 6 ist an einer von den Ventilnadeln 31, 32, 33 abgewandten Seite des Ankers 20 vorgesehen. Die Bremseinrichtung 6 umfasst einen Bremsbolzen 60, eine daran sich abstützende Bremsfeder 61 und ein Bremsführungselement 62, welches im Magnetgehäuse 23 fest angeordnet ist. Der Bremsbolzen 60 befindet sich mit dem Ankerbolzen 24 in Kontakt.
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Der Schmiermittelraum 4 hat ferner den Vorteil, dass bei einem Schließen des Gasinjektors 1 eine Rückstellung zusätzlich durch das im Schmiermittelraum 4 befindliche Schmiermittel abgebremst wird.
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Das flexible Dichtelement 5 ist im vierten Ausführungsbeispiel als Metallbalg ausgeführt. Es sei jedoch angemerkt, dass auch andere flexible Dichtelemente, beispielsweise eine Membran oder ein Kunststoffbalg oder dgl. vorgesehen sein können. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
