DE102021118197A1

DE102021118197A1 - Valve plate for an injector for injecting fuel

Info

Publication number: DE102021118197A1
Application number: DE102021118197.6A
Authority: DE
Inventors: Lydia Kapusta; Richard Pirkl; Martin Schmidt; Martin Seidl; Razvan-Sorin Stinghe
Original assignee: Liebherr Components Deggendorf GmbH
Current assignee: Liebherr Components Deggendorf GmbH
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2023-01-19
Also published as: WO2023285314A1; EP4330537A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilplatte für einen Injektor zum Einblasen von Kraftstoff, insbesondere zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs, umfassend einen plattenartigen Grundkörper mit zwei flächigen Seiten, und ein den Grundkörper durchtretendes Durchgangsloch, das die beiden flächigen Seiten des Grundkörpers miteinander fluidisch verbindet. Die Ventilplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelement vorgesehen ist, das an einer ersten der zwei flächigen Seiten angeordnet ist und eine Öffnungskontur des Durchgangslochs umschließt.The present invention relates to a valve plate for an injector for blowing in fuel, in particular for blowing in a gaseous fuel, comprising a plate-like base body with two flat sides, and a through hole passing through the base body, which fluidically connects the two flat sides of the base body to one another. The valve plate is characterized in that a sealing element is provided, which is arranged on a first of the two flat sides and encloses an opening contour of the through hole.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilplatte für einen Injektor zum Einblasen eines Kraftstoffs, vorzugsweise zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs wie z.B. Wasserstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine.The present invention relates to a valve plate for an injector for injecting a fuel, preferably for injecting a gaseous fuel such as hydrogen, into a combustion chamber of an internal combustion engine.

Im Zuge von weltweit immer strenger werdenden Abgasgrenzwerten und ambitionierten Klimaschutzzielen steigen die umwelttechnischen Anforderungen an Verbrennungskraftmaschinen stetig an. Das Ziel sind in absehbarer Zukunft emissionsarme oder gar emissionsfreie Antriebstechnologien, die auch strengste Abgasgrenzwerte erfüllen und einen signifikanten Beitrag zum Erreichen der Klimaschutzziele liefern. Bei Technologien, die mit einer Verbrennung arbeiten sind diese Ziele nur bei einer Verwendung von klimaneutralen, regenerativ produzierten Kraftstoffen erreichbar, die entlang der gesamten Wertschöpfungskette keinerlei Emissionen verursachen (sogenannte „zero emissions“-Kraftstoffe).In the course of ever more stringent emission limits and ambitious climate protection goals, the environmental requirements for internal combustion engines are constantly increasing. In the foreseeable future, the goal is low-emission or even zero-emission drive technologies that also meet the strictest emission limits and make a significant contribution to achieving climate protection goals. In the case of technologies that work with combustion, these goals can only be achieved if climate-neutral, regeneratively produced fuels are used that do not cause any emissions along the entire value chain (so-called "zero emissions" fuels).

Mit derzeitigen konventionellen Benzin-, Diesel- und Gasmotoren sind die Anforderungen an eine emissionsfreie Verbrennung - selbst unter Verwendung sogenannter E-Fuels, bspw. eines synthetisch erzeugten OME-Kraftstoffs, zu dessen Herstellung lediglich regenerative Energie benötigt wird - nicht erreichbar, da sich der Ausstoß an schädlichen Abgasen wie Stickstoffoxiden (NOx), unverbrannten Kohlenwasserstoffen (UHC) und Ruß mit heutigen Technologien nicht vollständig reduzieren lässt.With current conventional petrol, diesel and gas engines, the requirements for emission-free combustion - even when using so-called e-fuels, e.g. a synthetically produced OME fuel, for the production of which only regenerative energy is required - cannot be achieved, since the Emissions of harmful exhaust gases such as nitrogen oxides (NOx), unburned hydrocarbons (UHC) and soot cannot be completely reduced with today's technologies.

In den Fokus sind daher Wasserstoff-Verbrennungsmotoren gerückt, die eine vielversprechende Antriebsalternative darstellen. Diese existieren bisher aber fast ausschließlich in sehr geringer Stückzahl oder als Demonstrator mit geringem Reifegrad. Ein durch regenerative Energien erzeugter Wasserstoff würde alle Erfordernisse von „zero emission" erfüllen, da dieser emissionsfrei verbrennbar ist.The focus has therefore shifted to hydrogen combustion engines, which represent a promising drive alternative. So far, however, these exist almost exclusively in very small numbers or as demonstrators with a low degree of maturity. Hydrogen produced by regenerative energies would meet all "zero emission" requirements because it can be combusted without producing any emissions.

So finden sich im Pkw-Bereich bspw. Wasserstoff-Motoren mit äußerer Gemischbildung (PFI = port fuel injection), bei denen der Kraftstoff schon vor Eintritt in den Brennraum mit Luft in ausreichender Zeit gut durchmischt wird. Wasserstoff-Motoren mit direkter Einblasung des Kraftstoffs in den Brennraum (innere Gemischbildung, DI = direct injection) spielen heutzutage praktisch keine Rolle, weisen jedoch gegenüber dem PFI-Konzept u.a. eine höhere Effizienz, stabilere Verbrennung sowie eine Eliminierung der Gefahr einer Rückzündung in den Ansaugtrakt auf.In the passenger car sector, for example, there are hydrogen engines with external mixture formation (PFI = port fuel injection), in which the fuel is sufficiently mixed with air before it enters the combustion chamber. Hydrogen engines with direct injection of the fuel into the combustion chamber (internal mixture formation, DI = direct injection) play practically no role today, but compared to the PFI concept they have, among other things, higher efficiency, more stable combustion and the elimination of the risk of backfiring in the intake tract on.

Bei direkt einspritzenden Wasserstoffmotoren wird typischerweise noch hinsichtlich des maximalen Einspritzdrucks im Injektor (< 60 bar: Niederdruck, > 60 bar: Hochdruck) unterschieden, wobei die Grenzen nicht eindeutig festgelegt und die Übergänge fließend sind. Höhere Drücke bieten das Potential einer verkürzten Einblasdauer in einer späteren Phase der Kompression bei höheren Brennraumdrücken, was eine erhöhte Effizienz und verbesserte Verbrennungsstabilität zur Folge hat. Allerdings sinkt die Gesamteffizienz, falls zuvor eine Komprimierung des Wasserstoffs nötig ist.In the case of direct-injection hydrogen engines, a distinction is typically made with regard to the maximum injection pressure in the injector (< 60 bar: low pressure, > 60 bar: high pressure), although the limits are not clearly defined and the transitions are fluid. Higher pressures offer the potential for reduced injection duration late in compression at higher combustion chamber pressures, resulting in increased efficiency and improved combustion stability. However, the overall efficiency drops if the hydrogen has to be compressed beforehand.

Für die Leistungsfähigkeit eines Injektors zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs ist es wichtig, dass dieser in einem geschlossenen Zustand überhaupt kein oder nur eine äußerst geringe Menge des gasförmigen Kraftstoffs ausgibt. Hierzu muss der Injektor eine gasdichte Verschlussanordnung aufweisen, die wahlweise sehr schnell in Entsprechung des Motortaktes geöffnet und geschlossen werden kann.It is important for the performance of an injector for injecting a gaseous fuel that it ejects no or only a very small amount of the gaseous fuel in a closed state. To this end, the injector must have a gas-tight closure arrangement that can be selectively opened and closed very quickly in accordance with the engine cycle.

Dem Fachmann ist dabei bekannt, dass es zum Öffnen und zum Schließen eine Magnetanordnung gibt, um die gewünschte Öffnung- bzw. Schließcharakteristik zu erhalten. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Hohlnadel auf einer Ventilplatte aufsetzt, sodass ein in der Ventilplatte angeordnetes Durchgangsloch abgedichtet ist. Zieht man die Hohlnadel von der Ventilplatte ab, strömt der unter Druck stehende, gasförmige Kraftstoff durch das Durchgangsloch hindurch und wird final von dem Injektor abgegeben, beispielsweise in einem Brennraum eingeführt.The person skilled in the art is aware that there is a magnet arrangement for opening and closing in order to obtain the desired opening or closing characteristics. It can be provided that a hollow needle is placed on a valve plate, so that a through-hole arranged in the valve plate is sealed. If the hollow needle is pulled off the valve plate, the pressurized, gaseous fuel flows through the through-hole and is finally released by the injector, for example introduced into a combustion chamber.

Im Stand der Technik ist es herkömmlicherweise üblich, dass sowohl Ventilplatte wie auch die Hohlnadel aus einem Metall gefertigt sind, die jedoch hinsichtlich der gestiegenen Dichtigkeitserfordernisse nicht optimal miteinander zusammenwirken.In the prior art, it is customary for both the valve plate and the hollow needle to be made of a metal, which, however, do not interact optimally with one another with regard to the increased sealing requirements.

Es ist demnach das Ziel der vorliegenden Erfindung eine Ventilplatte vorzusehen, welche die oben aufgeführten Nachteile überwindet oder zumindest abmildert. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ferner einen Injektor, der eine nach der vorliegenden Erfindung verbesserte Ventilplatte aufweist. Abhängige Ansprüche zeigen dabei vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.It is therefore the object of the present invention to provide a valve plate which overcomes or at least mitigates the above disadvantages. In addition, the present invention further relates to an injector having a valve plate improved according to the present invention. Dependent claims show advantageous embodiments of the present invention.

Dies gelingt mit einer Ventilplatte, die sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweistThis is achieved with a valve plate that has all the features of claim 1

Die erfindungsgemäße Ventilplatte für einen Injektor zum Einblasen von Kraftstoff, insbesondere zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs, umfasst dabei einen plattenartigen Grundkörper mit zwei flächigen Seiten und ein den Grundkörper durchtretendes Durchgangsloch, das die beiden flächigen Seiten des Grundkörpers miteinander fluidisch verbindet. Die Ventilplatte ist gekennzeichnet durch ein Dichtelement, das an einer ersten der zwei flächigen Seiten angeordnet ist und eine Öffnungskontur des Durchgangslochs umschließt.The valve plate according to the invention for an injector for blowing in fuel, in particular for blowing in a gaseous fuel, comprises a plate-like base body with two flat sides and a through hole passing through the base body, which flows through the two flat sides of the base body connects you. The valve plate is characterized by a sealing element, which is arranged on a first of the two flat sides and encloses an opening contour of the through hole.

Durch das Aufbringen von mindestens einem Dichtelement auf der Ventilplatte wird das Durchgangsloch beim Aufsetzen einer Hohlnadel oder einem anderen bewegbaren Element des Injektors abgedichtet, sodass das unerwünschte Hindurchtreten des gasförmigen Kraftstoffs unterbunden wird. Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik erfolgt eine Abdichtung mit einem zur Ventilplatte separaten Element, da bei einem gasförmigen Kraftstoff deutlich höhere Anforderungen in Bezug auf unerwünschte Leckagen vorliegen, als dies bei Kraftstoffen in flüssiger Form der Fall ist.By applying at least one sealing element to the valve plate, the through-hole is sealed when a hollow needle or another movable element of the injector is placed, so that the undesired passage of the gaseous fuel is prevented. In contrast to the known prior art, sealing takes place with an element that is separate from the valve plate, since there are significantly higher requirements with regard to undesired leaks with a gaseous fuel than is the case with fuels in liquid form.

Demnach kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass jedes in der Ventilplatte vorhandene Durchgangsloch auf einer ersten der beiden flächigen Seiten eine Öffnungskontur besitzt, die auf der ersten flächigen Seite von einem Dichtelement umgeben ist. Setzt man nun eine durch den Injektor entsprechend bewegbare Hohlnadel (oder einen anderen bewegbaren Stempel) auf die erste flächige Seite der Ventilplatte auf, ist es nicht mehr möglich, dass der gasförmige Kraftstoff durch das mindestens eine Durchgangsloch hindurchströmt. Die Abdichtung ist hierbei sehr viel verlässlicher als beim Vorsehen von nur einer Ventilplatte ohne entsprechendes Dichtelement.Accordingly, it can be provided according to the invention that each through hole present in the valve plate has an opening contour on a first of the two flat sides, which is surrounded by a sealing element on the first flat side. If a hollow needle that can be moved by the injector (or another movable plunger) is placed on the first flat side of the valve plate, it is no longer possible for the gaseous fuel to flow through the at least one through hole. The seal here is much more reliable than when only one valve plate is provided without a corresponding sealing element.

Nach einer optionalen Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventilplatte ferner mit einem Dämpfelement versehen ist, das an der ersten flächigen Seite angeordnet ist und eine gegenüber dem Dichtelement größere Ausdehnung in Normalenrichtung zur ersten flächigen Seite aufweist.According to an optional modification of the present invention, it can be provided that the valve plate is also provided with a damping element, which is arranged on the first flat side and has a greater extent than the sealing element in the direction normal to the first flat side.

Das Dämpfelement kann aber aus demselben Material wie das Dichtelement bestehen, muss dies aber nicht. Die Wahl desselben Materials ist aber von Vorteil, da dann sowohl das Dichtelement wie auch das Dämpfelement in einem gemeinsamen Arbeitsschritt auf die Ventilplatte aufgebracht werden können. Im Unterschied zum Dichtelement ist das Dämpfelement so ausgestaltet, dass es in der Richtung senkrecht auf die erste flächige Seite weiter absteht, also in seiner Höhe das Dichtelement überragt.The damping element can, however, consist of the same material as the sealing element, but does not have to. Choosing the same material is advantageous, however, because then both the sealing element and the damping element can be applied to the valve plate in a common work step. In contrast to the sealing element, the damping element is designed in such a way that it protrudes further in the direction perpendicular to the first flat side, that is to say it projects beyond the sealing element in terms of its height.

Da beim Schließvorgang der Einspritzöffnung die entsprechend vorgespannte Hohlnadel (oder ein anderer Stempel) gegen die Ventilplatte in hoher Geschwindigkeit geführt wird, kann ein Prellen entstehen. Um diesem Prellen entgegenzuwirken ist das mindestens eine Dämpfelement vorgesehen. Dieses fängt den Einschlag auf die Ventilplatte ab und dämpft die Aufprallgeschwindigkeit der Hohlnadel (bzw. eines anderen Stempels). Dadurch, dass das mindestens eine Dämpfelement das mindestens eine Dichtelement überragt kommt das Dämpfelement früher mit der sich in Richtung Ventilplatte bewegenden Ventilnadel in Berührung und bremst diese ab. Erst nachdem die Ventilnadel bereits mit dem Dämpfelement in Verbindung steht, erfolgt auch ein Kontaktieren mit dem Dichtelement, sodass ein weiteres Abbremsen erfolgt. Erst danach kann es zu einem sogenannten Hardstop, also einem Aufschlagen der Ventilnadel auf den Grundkörper der Ventilplatte, kommen. Das Dämpfelement wie auch das Dichtelement wird währenddessen entsprechend verformt. Das Vorsehen des mindestens einen Dämpfelement führt orteilhafterweise aber dazu, dass die Dichtelemente von dem pulsierenden Einschlag (Prellen) entlastet werden und so über einen längeren Zeitraum ihre Abdichtfunktion sicherstellen können. Zudem verlängert sich dadurch auch die Lebensdauer des Dichtelements, da die Beanspruchung aufgrund des Vorhandenseins des mindestens einen Dämpfelement verringert ist.As the prestressed hollow needle (or another stamp) is moved against the valve plate at high speed during the closing process of the injection opening, bouncing can occur. In order to counteract this bouncing, the at least one damping element is provided. This intercepts the impact on the valve plate and dampens the impact speed of the hollow needle (or another stamp). Because the at least one damping element protrudes beyond the at least one sealing element, the damping element comes into contact earlier with the valve needle moving in the direction of the valve plate and slows it down. Only after the valve needle is already in contact with the damping element does it also come into contact with the sealing element, so that further braking takes place. Only then can a so-called hard stop occur, i.e. the valve needle hitting the base body of the valve plate. The damping element as well as the sealing element is correspondingly deformed in the meantime. However, the provision of the at least one damping element advantageously means that the sealing elements are relieved of the pulsating impact (bouncing) and can thus ensure their sealing function over a longer period of time. In addition, this also extends the service life of the sealing element, since the stress due to the presence of the at least one damping element is reduced.

Darüber hinaus kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass das mindestens eine Dämpfelement und das mindestens eine Dichtelement einstückig miteinander ausgeführt sind. In anderen Worten ist es also möglich, dass das Dämpf- und Dichtelement in einem gemeinsamen Bauteil verwirklicht sind.In addition, it can be provided according to the invention that the at least one damping element and the at least one sealing element are designed in one piece with each other. In other words, it is therefore possible for the damping and sealing element to be implemented in a common component.

Dies trägt zusätzlich zu einem kompakten Injektor bei, da die Dämpfung für die Hohlnadel zusammen mit einem Dichtelement in einem gemeinsamen Bauteil integriert ist.This also contributes to a compact injector, since the damping for the hollow needle is integrated together with a sealing element in a common component.

Nach einer optionalen Modifikation der vorliegenden Erfindung kann zudem vorgesehen sein, dass das Dichtelement und/oder das Dämpfelement aus einem elastisch verformbaren Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer ist/sind.According to an optional modification of the present invention, it can also be provided that the sealing element and/or the damping element is/are made of an elastically deformable plastic, preferably an elastomer.

Die Umsetzung durch einen elastisch verformbaren Kunststoff verleiht dem Dämpf- bzw. Dichtelement hervorragende Eigenschaften in Bezug auf die Dichtheit gegenüber Gasen, insbesondere gasförmigen Kraftstoffen wie Wasserstoff und eignet sich daher besonders gut zur Umsetzung als Dichtelement und/oder Dämpfelement.The use of an elastically deformable plastic gives the damping or sealing element excellent properties in terms of tightness against gases, in particular gaseous fuels such as hydrogen, and is therefore particularly well suited for use as a sealing element and/or damping element.

Weiter kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass auf der ersten flächigen Seite des plattenartigen Grundkörpers ein elastisch verformbarer Kunststoff, insbesondere ein Elastomer aufvulkanisiert ist, wobei vorzugsweise der Kunststoff das Dichtelement und/oder das Dämpfelement ausbildet.Furthermore, according to the invention it can be provided that an elastically deformable plastic, in particular an elastomer, is vulcanized onto the first flat side of the plate-like base body, with the plastic preferably forming the sealing element and/or the damping element.

Durch das Vulkanisieren auf dem plattenartigen Grundkörper der Ventilplatte werden auch etwaige Kriechleckagen reduziert, sodass auch im Bereich der Befestigung des Dichtelements und/oder des Dämpfelement mit dem Grundkörper der Ventilplatte eine sehr hohe Dichtheit herrscht. Verwendet man hingegen alternative Befestigungsmöglichkeiten können Leckagen entstehen, die an der Seite des Dichtelement und/oder des Dämpfelement auftreten, die zum Grundkörper der Ventilplatte zugewandt ist. Das Vulkanisieren behindert oder reduziert solche Leckagen.By vulcanizing on the plate-like body of the valve plate are also any leakage is reduced, so that there is also a very high level of tightness in the area where the sealing element and/or the damping element is fastened to the base body of the valve plate. On the other hand, if alternative fastening options are used, leaks can occur that occur on the side of the sealing element and/or the damping element that faces the base body of the valve plate. Vulcanizing impedes or reduces such leakage.

Nach einer weiteren optionalen Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der plattenartige Grundkörper an seiner die zwei flächigen Seiten verbindenden Außenumfangsseite ein Gewinde aufweist, um eine Gewindeverbindung mit einem Injektorgehäuse einzugehen.According to a further optional modification of the present invention, it can be provided that the plate-like base body has a thread on its outer peripheral side connecting the two flat sides in order to enter into a threaded connection with an injector housing.

Die Ventilplatte ist diejenige Komponente eines Gas-Injektors, die maßgeblichen Anteil an der aus dem Injektor austretenden Strömung des Kraftstoffs hat. Das bedeutet, dass durch die spezifische Ausgestaltung der Durchgangsöffnungen und der damit zusammenhängenden Gestaltung der Ventilplatte die Strömungsmenge bzw. die Strömungscharakteristik bestimmt und variiert werden kann.The valve plate is the component of a gas injector that has a significant share in the fuel flow exiting the injector. This means that the amount of flow or the flow characteristics can be determined and varied by the specific design of the through-openings and the design of the valve plate associated therewith.

Um auf unterschiedliche Strömungsanforderungen für die verschiedenen Einsatzszenarien eines Injektors flexibel reagieren zu können ist nach der Erfindung lediglich die Ventilplatte auszutauschen, da hierbei die unterschiedlich ausgestalteten Durchgangslöcher an die jeweiligen Charakteristika des gewünschten Einsatzes angepasst sind.In order to be able to react flexibly to different flow requirements for the different application scenarios of an injector, according to the invention only the valve plate has to be exchanged, since the differently configured through-holes are adapted to the respective characteristics of the desired application.

Um nun einen möglichst hohen Grad an Gleichteilen produzieren zu können und dennoch unterschiedliche Strömungsanforderungen abzudecken, ist es von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Ventilplatte mithilfe eines am äußeren Rand des Grundkörpers verlaufenden Gewindes in ein standardisiertes Gehäuse eines Injektors einschraubbar ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass die Ventilplatte in dem Gehäuse klemmbar ist. Demnach bildet die Ventilplatte zwar ein Charakteristikum für die Strömung des Injektors ist aber leicht auszutauschen, sodass für unterschiedliche Einsatzszenarien lediglich die Ventilplatte zu tauschen ist und der Rest des Injektors unverändert bleiben kann.In order to be able to produce the highest possible degree of identical parts and still cover different flow requirements, it is advantageous if the valve plate according to the invention can be screwed into a standardized housing of an injector using a thread running on the outer edge of the base body. Alternatively or additionally, it can be provided that the valve plate can be clamped in the housing. Accordingly, although the valve plate forms a characteristic for the flow of the injector, it is easy to replace, so that only the valve plate needs to be replaced for different application scenarios and the rest of the injector can remain unchanged.

Nach einer weiteren Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der plattenartige Grundkörper mehrere Durchgangslöcher aufweist, deren Öffnungskonturen allesamt von einem jeweiligen oder einem gemeinsamen Dichtelement umschlossen sind.According to a further development of the invention, it can be provided that the plate-like base body has a plurality of through-holes, the opening contours of which are all surrounded by a respective or a common sealing element.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass der plattenartige Grundkörper mehrere Dämpfelemente aufweist, die allesamt eine gegenüber dem Dichtelement größere Ausdehnung in Normalenrichtung zur flächigen Seite aufweisen.As an alternative or in addition to this, it can be provided that the plate-like base body has a plurality of damping elements, all of which have a greater extent in the normal direction to the flat side than the sealing element.

Nach einer Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventilplatte zu einer senkrecht auf der flächigen Seite stehende Drehachse drehsymmetrisch ist.According to a modification of the present invention, it can be provided that the valve plate is rotationally symmetrical to an axis of rotation perpendicular to the flat side.

Die drehsymmetrische Ausbildung der Ventilplatte vereinfacht den Einbau in ein Gehäuse eines Injektors, dass esdann mehrere korrekte Einbaupositionen gibt. Bei einer einschraubbaren Ventilplatte kann die tatsächliche Orientierung der Ventilplatte aber auch von untergeordneter Bedeutung sein.The rotationally symmetrical design of the valve plate simplifies installation in an injector housing, so that there are then several correct installation positions. In the case of a screw-in valve plate, however, the actual orientation of the valve plate can also be of secondary importance.

Ferner kann nach einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der plattenartige Grundkörper aus einem nichtmetallischen Werkstoff ist. Denkbar ist beispielsweise der Aufbau des Grundkörpers aus einem Faserverbund, was zu einer signifikanten Gewichtseinsparung des Injektors beiträgt.Furthermore, according to one embodiment of the present invention, it can be provided that the plate-like base body is made of a non-metallic material. It is conceivable, for example, to construct the base body from a fiber composite, which contributes to a significant reduction in the weight of the injector.

Die Verwendung eines Metalls für den Grundkörper der Ventilplatte ist ebenso möglich, jedoch mit gewissen Nachteilen verknüpft. Die Verwendung eines nicht metallischen Werkstoffs ist gerade auch bei Wasserstoff als gasförmigen Kraftstoff von Vorteil, da hierbei dann der Effekt einer Wasserstoff-Wiederversprödung nicht auftreten kann. Eine solche Versprödung führt zu Rissbildung in einem Metall, die unter Umständen die Dichtigkeit beeinträchtigen kann und zu einer verschlechterten Effizienz oder gar zum Komplettausfall des Injektors führen kann.The use of a metal for the base body of the valve plate is also possible, but is associated with certain disadvantages. The use of a non-metallic material is also advantageous in the case of hydrogen as the gaseous fuel, since in this case the effect of hydrogen re-embrittlement cannot occur. Such embrittlement leads to the formation of cracks in a metal, which under certain circumstances can impair the tightness and can lead to reduced efficiency or even complete failure of the injector.

Bei einer weiteren Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Durchgangsloch eine Durchgangsbohrung ist.In a further development of the present invention, it can be provided that the through hole is a through hole.

Nach einer weiteren optionalen Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement zwei Dichtringe unterschiedlichen Durchmessers umfasst und der Dichtring mit dem geringeren Durchmesser im Dichtring mit dem größeren Durchmesser angeordnet ist, vorzugsweise wobei der zwischen den beiden Dichtringen vorgesehene Bereich zum Anordnen von mindestens einem Durchgangsloch dient.According to a further optional modification of the present invention, it can be provided that the sealing element comprises two sealing rings of different diameters and the sealing ring with the smaller diameter is arranged in the sealing ring with the larger diameter, preferably with the area provided between the two sealing rings for arranging at least one Through hole is used.

Weiter kann nach einer Fortbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Durchgangsloch mit seiner Öffnungskontur an der ersten flächigen Seite mit einem korrespondierend ausgeformten Dichtring am Rand der Öffnungskontur versehen ist. Furthermore, according to a development of the invention, it can be provided that a through hole with its opening contour is provided on the first flat side with a correspondingly shaped sealing ring at the edge of the opening contour.

Demnach kann also vorgesehen sein, dass ein jedes Durchgangsloch an seiner Öffnungskontur in der ersten flächigen Seite ein Dichtelement aufweist, das exakt am Rand der Öffnungskontur verläuft.Accordingly, it can therefore be provided that each through-hole has a sealing element on its opening contour in the first flat side points, which runs exactly on the edge of the opening contour.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann durch das Dichtelement ein Dichtbereich auf der ersten flächigen Seite des Grundkörpers gebildet sein, in dem das mindestens eine Durchgangsloch angeordnet ist. Bei einer solchen Umsetzung ist das Dichtelement in seiner Formgebung von der Öffnungskontur des mindestens einen Durchgangslochs unabhängig, wobei aber auch hier das Dichtelement die Öffnungskontur umschließt.As an alternative or in addition to this, the sealing element can form a sealing region on the first flat side of the base body, in which region the at least one through-hole is arranged. In such an implementation, the shape of the sealing element is independent of the opening contour of the at least one through-hole, but the sealing element here also encloses the opening contour.

Die Erfindung betrifft ferner einen Injektor zum Einblasen von Kraftstoff, insbesondere zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs, mit einer Ventilplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche.The invention also relates to an injector for blowing in fuel, in particular for blowing in a gaseous fuel, with a valve plate according to one of the preceding claims.

Dabei kann vorgesehen sein, dass ein Gehäuse des Injektors mit einer Aufnahme zum Einsetzen der Ventilplatte versehen ist und die Ventilplatte in das Gehäuse einschraubbar oder einklemmbar ist, vorzugsweise indem an einem Innenumfang der Aufnahme ein Gewinde vorgesehen ist.It can be provided that a housing of the injector is provided with a receptacle for inserting the valve plate and the valve plate can be screwed or clamped into the housing, preferably by providing a thread on an inner circumference of the receptacle.

Nach einer Fortbildung des erfindungsgemäßen Injektors kann vorgesehen sein, dass der Injektor mit einer in Längsrichtung des Injektors beweglichen Hohlnadel versehen ist, die mit ihrem zum Ventilplatte gerichteten Ende je nach Öffnungszustand des Injektors die Ventilplatte kontaktiert oder von dieser abgehoben ist, und wobei vorzugsweise der vom Injektor ausgegebene gasförmige Kraftstoff vollständig durch die Hohlnadel hindurchtritt.According to a further development of the injector according to the invention, it can be provided that the injector is provided with a hollow needle which can be moved in the longitudinal direction of the injector and which, depending on the opening state of the injector, contacts the valve plate with its end pointing towards the valve plate or is lifted from it, and the Injector output gaseous fuel passes completely through the hollow needle.

Die Erfindung kann zudem eine Brennkraftmaschine mit einer Gas-Direkteinspritzung, insbesondere einer Wasserstoff-Direkteinspritzung, die einen Injektor nach einer der vorstehenden Varianten umfasst, betreffen.The invention can also relate to an internal combustion engine with gas direct injection, in particular hydrogen direct injection, which includes an injector according to one of the above variants.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigt:

1: eine Längsschnittansicht durch einen Injektor mit einer erfindungsgemäßen Ventilplatte,
2: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ventilplatte,
3a-b: unterschiedliche Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Ventilplatte mit unterschiedlichen Durchgangslöchern, und
4a-b: unterschiedliche Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Ventilplatte mit unterschiedlichen Durchgangslöchern, bei denen die Öffnungskontur eines Durchgangslochs mit einem zugehörigen entsprechend ausgebildeten Dichtelement versehen ist.

Further features, details and advantages of the invention can be seen from the following description of the figures. It shows:

1 : a longitudinal sectional view through an injector with a valve plate according to the invention,
2 : a perspective view of a valve plate according to the invention,
3a-b : different configurations of a valve plate according to the invention with different through holes, and
4a-b : Different configurations of a valve plate according to the invention with different through holes, in which the opening contour of a through hole is provided with an associated, correspondingly designed sealing element.

Die nachfolgende detaillierte Figurenbeschreibung der 1 nimmt auf einen Injektor zum Einblasen von Wasserstoff Bezug, wobei dem Fachmann aber klar ist, dass von der Erfindung ebenfalls ein Injektor zum Einblasen von Gas bzw. einem anderen Kraftstoff umfasst ist.The following detailed description of the figures 1 refers to an injector for injecting hydrogen, but it will be clear to those skilled in the art that an injector for injecting gas or another fuel is also encompassed by the invention.

1 zeigt dabei einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Injektors 1 zum Einblasen von Wasserstoff in einen Brennraum 16. Der Injektor 1 besitzt dabei ein Injektorgehäuse 2, in dem sich unterschiedliche Komponenten des Injektors 1 befinden. Anschlussseitig ist ein Gasanschluss 11 zum Einführen eines Wasserstoffs in den Injektor 1 vorgesehen. Zunächst wird dabei der Wasserstoff oder ein anderes brennbares Fluid durch eine etwa zentral im Injektorgehäuse 2 verlaufende Bohrung eines Deckels 29 und im Anschluss daran durch einen Fluidkanal eines Ankergegenstücks 27, einer Durchgangsöffnung 10 des Ankers 5 und dem hohlen Inneren 12 einer Hohlnadel 3 zu dem von der Anschlussseite 11 entfernten Ende der Hohlnadel 3 geleitet. 1 1 shows a longitudinal section of the injector 1 according to the invention for blowing hydrogen into a combustion chamber 16. The injector 1 has an injector housing 2 in which different components of the injector 1 are located. A gas connection 11 for introducing hydrogen into the injector 1 is provided on the connection side. First, the hydrogen or another combustible fluid is fed through a hole in a cover 29 running approximately centrally in the injector housing 2 and then through a fluid channel in an armature counterpart 27, a through-opening 10 in the armature 5 and the hollow interior 12 of a hollow needle 3 to the the end of the hollow needle 3 remote from the connection side 11 .

Abhängig von der Stellung der Hohlnadel 3 gegenüber der Ventilplatte 9 sind die die Ventilplatte 9 durchstoßenden Durchgangslöcher 4 verschlossen oder freigegeben. In dem in 1 dargestellten Zustand sind die Durchgangslöcher pro 4 durch das Anpressen der Hohlnadel 3 gegen die Ventilplatte 9 verschlossen, da die Stirnseite der Hohlnadel 3 die Öffnungskonturen der Durchgangslöcher 4 abdeckt. Zum Verbessern der Dichtheit können Dichtelemente 30 vorgesehen sein, die um die Öffnungskonturen der Durchgangslöcher 4 herum verlaufen und in einem abdichtenden Zustand der Hohlnadel 3 die Stirnseite der Hohlnadel 3 kontaktieren. Sind die Durchgangslöcher 4 durch die Stirnseite der Hohlnadel 3 verschlossen, wird die Fluidströmung des Wasserstoffs an dieser Stelle des Injektors 1 aufgehalten und es kommt zu keiner stromabwärtigen Strömung von Wasserstoff jenseits der Ventilplatte 9.Depending on the position of the hollow needle 3 relative to the valve plate 9, the through-holes 4 penetrating the valve plate 9 are closed or opened. in the in 1 In the state shown, the through-holes per 4 are closed by the hollow needle 3 being pressed against the valve plate 9 , since the end face of the hollow needle 3 covers the opening contours of the through-holes 4 . To improve the tightness, sealing elements 30 can be provided, which run around the opening contours of the through holes 4 and contact the end face of the hollow needle 3 when the hollow needle 3 is in a sealed state. If the through holes 4 are closed by the end face of the hollow needle 3, the fluid flow of the hydrogen is stopped at this point of the injector 1 and there is no downstream flow of hydrogen beyond the valve plate 9.

Sind die Durchgangslöcher 4 hingegen freigegeben, was durch ein Abheben der Hohlnadel 3 weg von der Ventilplatte 9 umgesetzt wird, strömt der mit einem gewissen Druck in den Injektor 1 eingeführte Wasserstoff aus dem Inneren 12 der Hohlnadel 3 heraus und tritt über die mehreren Durchgangslöcher 4 auf der von der Hohlnadel 3 beabstandeten Seite der Ventilplatte 9 aus. Nach Durchströmen eines Rückschlagventils 20, 21, 23, das in dem Injektor 1 vorgesehen sein kann, strömt der unter Druck stehende Wasserstoff durch die Einblasleitung 50 (die manchmal auch Einblaskappe genannt wird), welche über mindestens eine Austrittsöffnung 51 verfügt. Nach einem Durchströmen dieser Einblasleitung 50 befindet sich dann der durch den Injektor 1 abgegebene Wasserstoff typischerweise außerhalb des Injektors 1 in einem Brennraum 16. Eine Beimischung von Luft kann dort oder durch in der Einblasleitung vorgesehene Zuführöffnungen 54 erfolgen. Zudem findet in dem Brennraum 16 eine Komprimierung des Wasserstoff-Luft-Gemisches statt, welches sich dann entzündet bzw. entzündet wird.If, on the other hand, the through-holes 4 are released, which is implemented by lifting the hollow needle 3 away from the valve plate 9 , the hydrogen introduced into the injector 1 with a certain pressure flows out of the interior 12 of the hollow needle 3 and emerges through the several through-holes 4 the side of the valve plate 9 spaced apart from the hollow needle 3 . After passing through a non-return valve 20, 21, 23 which may be provided in the injector 1, the pressurized hydrogen flows through the injection pipe 50 (sometime also called injection cap) which has at least one outlet orifice 51. After flowing through this injection line 50, the hydrogen emitted by the injector 1 is then typically located outside the injector 1 in a combustion chamber 16. Air can be admixed take place there or through feed openings 54 provided in the injection line. In addition, the hydrogen-air mixture is compressed in the combustion chamber 16 and is then ignited or ignited.

Das Rückschlagventil 20, 21, 23, das auf der zur Hohlnadel 3 abgewandten Seite der Ventilplatte 9 liegt, dient dazu, einen im Brennraum herrschenden sehr hohen Druck von der mindestens einen Durchgangsloch4 fernzuhalten. Anderenfalls könnte es passieren, dass der sehr hohe im Brennraum 16 herrschenden Druck über die mindestens eine Durchgangsloch 4 auf die Stirnseite der die Durchgangsloch 4 verschließenden Hohlnadel 3 wirkt und diese aus ihrer die mindestens eine Durchgangsloch 4 schließenden Position wegbewegt. In einem darauffolgenden Arbeitsschritt des Injektors 1 würde dann nicht mehr der zum Verbrennen erforderliche Wasserstoff in den Brennraum 16 eingeleitet werden, sondern ein bereits zumindest teilweise verbranntes Gemisch, was zu einem Unterbrechen des Verbrennvorgangs oder bestenfalls zu einer geringeren Leistung des Verbrennvorgangs führen kann.The check valve 20, 21, 23, which is located on the side of the valve plate 9 facing away from the hollow needle 3, serves to keep a very high pressure prevailing in the combustion chamber away from the at least one through hole 4. Otherwise it could happen that the very high pressure prevailing in the combustion chamber 16 acts via the at least one through hole 4 on the end face of the hollow needle 3 closing the through hole 4 and moves it out of its position closing the at least one through hole 4 . In a subsequent work step of the injector 1, the hydrogen required for combustion would then no longer be introduced into the combustion chamber 16, but an already at least partially combusted mixture, which can lead to an interruption of the combustion process or, at best, to a lower performance of the combustion process.

Das Rückschlagventil 20, 21, 23 weist dabei einen Ventilstößel 20, eine Ventilführung 21 und eine Ventilfeder 23 auf, die den Ventilstößel in eine Schließrichtung drängt, sodass ein Ausströmen von Wasserstoff über die Öffnungskontur 19 des Rückschlagventils 20, 21, 23 nur dann auftritt, wenn auf der zur Ventilplatte 9 zugewandten Seite des Rückschlagventils 20, 21, 23 ein Druck herrscht, der mindestens um die von der Ventilfeder 23 ausgeübte Rückstellkraft des Ventilstößel 20 größer ist als der auf der von dem Rückschlagventil 20, 21, 23 zur Ventilplatte 9 abgewandten Seite herrschende Druck. Ein Einströmen eines Fluids von der zum Brennraum 16 zugewandten Seite des in dem Einblasrohr 22 angeordneten Rückschlagventils 20, 21, 23 wird dadurch verhindert.The check valve 20, 21, 23 has a valve tappet 20, a valve guide 21 and a valve spring 23, which urges the valve tappet in a closing direction, so that hydrogen flows out via the opening contour 19 of the check valve 20, 21, 23 only when when the pressure on the side of the check valve 20, 21, 23 facing the valve plate 9 is greater than that on the side of the check valve 20, 21, 23 facing away from the valve plate 9 by at least the restoring force of the valve tappet 20 exerted by the valve spring 23 side prevailing pressure. This prevents a fluid from flowing in from the side of the check valve 20, 21, 23 arranged in the injection pipe 22 that faces toward the combustion chamber 16.

Die als Hohlnadel 3 ausgebildete Ventilnadel 3 ist in der Längsrichtung des Injektors 1 hin- und herbewegbar. Die Bewegung der Ventilnadel 3 wird dabei über ein Ventil 5, 6 gesteuert, das in der vorliegenden Darstellung der 1 ein Magnetventil ist. Die Hohlnadel 3 ist dabei fest mit einem Ankerelement 5 verbunden, das wiederum auf die von einer Spule 6 erzeugte Magnetkraft reagiert. Die Spule 6 kann dabei wahlweise so von Strom durchflossen sein, dass die dabei entstehende magnetische Kraft das Ankerelement 5 in Richtung des Gasanschlusses 11 bewegt. Durch diese Bewegung wird auch die fest mit dem Ankerelement 5 in Verbindung stehende Hohlnadel 3 mitbewegt, sodass es zu einem Anheben der Hohlnadel 3 gegenüber der Ventilplatte 9 kommt. Dadurch werden die Durchgangslöcher 4 in der Ventilplatte 9 freigegeben, sodass die Ventilplatte 9 von Wasserstoff durchströmt werden kann. The valve needle 3 designed as a hollow needle 3 can be moved back and forth in the longitudinal direction of the injector 1 . The movement of the valve needle 3 is controlled via a valve 5, 6, which in the present representation of 1 is a solenoid valve. The hollow needle 3 is firmly connected to an anchor element 5 which in turn reacts to the magnetic force generated by a coil 6 . Current can optionally flow through the coil 6 in such a way that the resulting magnetic force moves the armature element 5 in the direction of the gas connection 11 . This movement also moves the hollow needle 3 , which is firmly connected to the anchor element 5 , so that the hollow needle 3 is lifted relative to the valve plate 9 . This opens up the through-holes 4 in the valve plate 9 so that hydrogen can flow through the valve plate 9 .

Als mögliche Befestigung der Hohlnadel 3 mit dem Ankerelement 5 sind beispielsweise das Verpressen, eine Einschraubverbindung in das Ankerelement 5, ein Verkleben oder andere sachdienliche Befestigungsmöglichkeiten denkbar.As a possible attachment of the hollow needle 3 to the anchor element 5, for example, pressing, a screw connection in the anchor element 5, gluing or other relevant attachment options are conceivable.

Für eine präzise Führung der Hohlnadel 3 entlang der Längsachse bzw. Drehachse X des Injektors bzw. der Hohlnadel 3 selbst ist eine Nadelführung 14 vorgesehen, die eine Außenseite der Hohlnadel 3 umfangsseitig umschließt. Im Kontaktbereich zwischen der Nadelführung 14 und der Außenseite der Hohlnadel 3 kommt es zu einer Gleitreibung, sodass es von Vorteil sein kann, wenn eine der beiden Kontaktflächen oder auch beide Kontaktflächen über eine spezielle Beschichtung, insbesondere eine Beschichtung mit Kohlenstoff verfügt. Es hat sich gezeigt, dass eine solche kohlenstoffhaltige Beschichtung in Bezug auf die tribologischen Anforderungen der beiden Gleitkomponenten von Vorteil ist.For precise guidance of the hollow needle 3 along the longitudinal axis or axis of rotation X of the injector or the hollow needle 3 itself, a needle guide 14 is provided which encloses an outer side of the hollow needle 3 on the peripheral side. Sliding friction occurs in the contact area between the needle guide 14 and the outside of the hollow needle 3, so that it can be advantageous if one of the two contact surfaces or both contact surfaces has a special coating, in particular a coating with carbon. It has been shown that such a carbon-containing coating is advantageous with regard to the tribological requirements of the two sliding components.

Die Nadelführung 14 kann dabei so ausgestaltet sein, dass sie sich ausgehend von der Ventilplatte 9 erstreckt und mit gewissen Abstand von dieser nach innen ausgekragt, um erst mit dem gewissen Abstand von der Ventilplatte 9 mit der Außenseite der Hohlnadel 3 in Berührung zu kommen. Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Nadelführung 14 durchstößt die Hohlnadel 3 die Nadelführung 14 derart, dass das der Ventilplatte 9 zugewandte Ende der Ventilnadel 3 auch in einem von der Ventilplatte 9 abgehobene Zustand noch vollständig durch die Nadelführung 14 hindurchgeführt ist. Die Nadelführung kann dabei genau wie das Ankerelement 5 und die Hohlnadel 3 rotationssymmetrisch oder drehsymmetrisch zur Drehachse X des Injektors 1 ausgestaltet sein.The needle guide 14 can be designed such that it extends from the valve plate 9 and protrudes inwards at a certain distance from it so that it only comes into contact with the outside of the hollow needle 3 at a certain distance from the valve plate 9 . Irrespective of the specific configuration of the needle guide 14, the hollow needle 3 pierces the needle guide 14 in such a way that the end of the valve needle 3 facing the valve plate 9 is still guided completely through the needle guide 14 even when it is lifted from the valve plate 9. Just like the anchor element 5 and the hollow needle 3 , the needle guide can be designed to be rotationally symmetrical or rotationally symmetrical to the axis of rotation X of the injector 1 .

An dem zur Ventilplatte 9 zugewandten Ende der Hohlnadel 3 ist eine flanschartige Auskragung vorgesehen, die ein Abdecken der mindestens einen Durchgangsloch 4 in der Ventilplatte 9 erleichtert. Darüber hinaus kann die Hohlnadel 3 auch weitere schräg oder senkrecht zu ihrer Längsrichtung verlaufende Strömungskanäle 7 aufweisen, durch die ein in die Hohlnadel 3 eingeführter Wasserstoff Ausströmen kann. Der Vorteil hieran ist, dass die den Durchgangslöcher 4 zugewandte Seite der Hohlnadel 3 beidseitig, also von innen und von außen von dem in den Injektor 1 eingeführten Wasserstoff umströmt wird. Somit kann der Hub der Ventilnadel 3 bzw. des Ankerelements 5 minimiert und dennoch der erforderliche Durchfluss an Wasserstoff realisiert werden. Dies deswegen, da sich die Strömung in eine Außenströmung und eine Innenströmung durch das der Ventilplatte 9 zugewandte Ausgangsloch der Hohlnadel 3 aufteilen kann. Die flanschartige Auskragung 8, auch Teller genannt, wird daher beidseitig umströmt.A flange-like projection is provided on the end of the hollow needle 3 facing the valve plate 9 , which makes it easier to cover the at least one through-hole 4 in the valve plate 9 . In addition, the hollow needle 3 can also have further flow channels 7 running obliquely or perpendicularly to its longitudinal direction, through which a hydrogen introduced into the hollow needle 3 can flow out. The advantage of this is that the hydrogen introduced into the injector 1 flows around the side of the hollow needle 3 facing the through-holes 4 on both sides, ie from the inside and from the outside. The stroke of the valve needle 3 or of the armature element 5 can thus be minimized and the required flow of hydrogen can nevertheless be realized. This is because the flow can be divided into an external flow and an internal flow through the exit hole of the hollow needle 3 facing the valve plate 9 . The flange-like projection 8, also called plate, is therefore flowed around on both sides.

Zwischen der Nadelführung 14 und dem Ankerelement 5 ist ein Luftspalt 24 vorgesehen, der eine gewisse Bewegung der Nadelführung in Längsrichtung des Injektors 1 erlaubt. Die Nadelführung 14 kommt ihrer primären Aufgabe unabhängig von ihrer exakten Anordnungsposition nach, sodass auch das geringe Spiel in Längsrichtung des Injektors 1 hieran nichts ändert. Insbesondere aber bei einer Komprimierung des Injektorgehäuses 2, beispielsweise hervorgerufen durch ein Befestigen des Injektors 1 an einem Motor oder einem thermischen Ausdehnen bzw. Zusammenziehen, dient dieser Luftspalt 24 als Reserve, sodass eine Längenveränderung des Injektorgehäuses 2 in Längsrichtung kompensiert werden kann ohne dabei eine Kraft auf die Nadelführung 14 einzuleiten. Auf der von der Hohlnadel 3 abgewandten Seite des Ankerelements 5 ist ein Ankergegenstück 27 vorgesehen, in dem ein elastisches Federelement 13 in Form einer Spiralfeder angeordnet ist, welche das Ankerelement 5 in Richtung Ventilplatte 9 drängt. Ohne das Betätigen des Ventils 5, 6 wird also die Hohlnadel 3 in Richtung Ventilplatte 9 gedrängt und verschließt das mindestens eine Durchgangsloch 4. Ähnlich wie das Ankerelement fünf weist auch das Ankergegenstück 27 eine Durchgangsöffnung auf, deren Mitte in der Längsmittelachse X des Injektors 1 angeordnet sein kann. Eine einfache Umsetzung zum Einbringen des elastischen Federelements 13 in das Ankergegenstück 27 ist hierbei die Durchmesseränderung der Durchgangsöffnung des Ankergegenstücks 27. Die so entstehende Stufe wird dabei als Anschlagfläche für das elastische Federelement 13 verwendet, sodass darüber hinausgehende konstruktionstechnische Änderungen nicht vonnöten sind. Die Durchgangsöffnung durch das Ankergegenstück 27 kann dabei durch zwei in ihrem Durchmesser unterschiedliche Bohrungen verwirklicht sein, die über dieselbe Bohrmittelachse verfügen. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Bohrmittelachse zu der Mittelachse des Ankerelements 5 identisch ist.An air gap 24 is provided between the needle guide 14 and the anchor element 5 , which allows a certain movement of the needle guide in the longitudinal direction of the injector 1 . The needle guide 14 fulfills its primary task independently of its exact arrangement position, so that even the slight play in the longitudinal direction of the injector 1 does not change anything here. In particular, however, when injector housing 2 is compressed, for example caused by attachment of injector 1 to an engine or thermal expansion or contraction, this air gap 24 serves as a reserve, so that a change in length of injector housing 2 in the longitudinal direction can be compensated for without a force to initiate the needle guide 14. An armature counterpart 27 is provided on the side of the armature element 5 facing away from the hollow needle 3 , in which an elastic spring element 13 in the form of a spiral spring is arranged, which urges the armature element 5 in the direction of the valve plate 9 . Without the valve 5, 6 being actuated, the hollow needle 3 is therefore pushed in the direction of the valve plate 9 and closes the at least one through hole 4. Similar to the anchor element five, the anchor counterpart 27 also has a through opening, the center of which is arranged in the longitudinal center axis X of the injector 1 can be. A simple way of introducing the elastic spring element 13 into the armature counterpart 27 is to change the diameter of the passage opening of the armature counterpart 27. The resulting step is used as a stop surface for the elastic spring element 13, so that further structural changes are not necessary. The passage opening through the anchor counterpart 27 can be realized by two bores with different diameters, which have the same bore center axis. Furthermore, it can be provided that the center axis of the drilling is identical to the center axis of the anchor element 5 .

Um den magnetischen Fluss bei einer Umsetzung des Ventils 5, 6 als Magnetventil zu verbessern, kann die Spule 6 an ihrer Außenseite von einem Eisenrückschluss 25 umgeben sein, in dem sich das Magnetfeld besonders gut ausbreiten kann. Ähnlich verhält es sich mit dem direkt das Ankerelement 5 und das Ankergegenstück 27 umgebenden Gehäusebestandteile, das ebenfalls vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material besteht. So kann es von Vorteil sein, wenn das Polrohr 28, das ein Bestandteil des Injektorgehäuses 2 darstellt, ebenfalls aus Eisen oder einen anderen ferromagnetischen Material ist. Selbiges gilt auch für das Ankergegenstück 27, das Vorteilhafterweise ebenfalls aus einem magnetisierbaren Material besteht.In order to improve the magnetic flux when the valve 5, 6 is implemented as a solenoid valve, the outside of the coil 6 can be surrounded by an iron yoke 25, in which the magnetic field can propagate particularly well. The situation is similar with the housing components directly surrounding the armature element 5 and the armature counterpart 27, which also preferably consists of a magnetizable material. So it can be advantageous if the pole tube 28, which is a part of the injector housing 2, is also made of iron or another ferromagnetic material. The same also applies to the armature counterpart 27, which advantageously also consists of a magnetizable material.

Eine visualisierte Darstellung der magnetischen Feldlinien ist durch das Bezugszeichen 15 illustriert. Diese weisen eine Richtung auf, die bei Betrachtung der 1 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn verläuft. Dadurch wird das Ankerelement 5 hin zum Ankergegenstück 27 gezogen und die Hohlnadel 3 von der Ventilplatte 9 bzw. von den die Ventilplatte 9 durchbrechenden Durchgangslöcher 4 abgehoben, sodass es zu einem Einströmen von Wasserstoff hin zum Rückschlagventil kommen kann, von wo aus Wasserstoff schlussendlich über die Einblaskappe 18 in den Brennraum 16 eingeleitet wird.A visualized representation of the magnetic field lines is illustrated by reference number 15 . These have a direction that when looking at the 1 counter-clockwise. As a result, the armature element 5 is pulled towards the armature counterpart 27 and the hollow needle 3 is lifted off the valve plate 9 or from the through-holes 4 breaking through the valve plate 9, so that hydrogen can flow towards the check valve, from where hydrogen ultimately escapes via the Injection cap 18 is introduced into the combustion chamber 16 .

2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ventilplatte 9, die eine plattenartigen Grundkörper 91 aufweist. Dieser plattenartigen Grundkörper 91 weist mehrere entlang einer Kreislinie angeordnete Durchgangslöcher 92 auf, die sich in ihrem Öffnungsdurchmesser unterscheiden. Dabei ist jedes der Durchgangslöcher 92 mit einem jeweiligen Dichtungselement 93 versehen, sodass die Öffnungskontur auf der ersten flächigen Seite des Grundkörpers 91 von einem entsprechend ausgebildeten Dichtelement 93 umschlossen ist. Im radial äußeren Bereich ist jeweils zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern 92 ein Dämpfelement 94 vorgesehen, dass sich von der ersten flächigen Seite weiter nach außen erstreckt als das Dichtelement 93. Dieses Dämpfelement 94 dient zum Verringern eines Prellens einer Hohlnadel, die mit hoher Geschwindigkeit auf die Ventilplatte geführt wird. Schließlich kommt das Dämpfelement 94 vor dem Dichtelement 93 mit der Hohlnadel (oder einem anderen Stempel des Injektors 1) in Kontakt, sodass die Aufprallgeschwindigkeit der Hohlnadel bereits reduziert ist, bevor die Hohlnadel das Dichtelement 93 kontaktiert. 2 shows a perspective representation of a valve plate 9 according to the invention, which has a plate-like base body 91 . This plate-like base body 91 has a plurality of through holes 92 which are arranged along a circular line and differ in their opening diameter. Each of the through holes 92 is provided with a respective sealing element 93 so that the opening contour on the first flat side of the base body 91 is surrounded by a correspondingly designed sealing element 93 . In the radially outer area between two adjacent through holes 92, a damping element 94 is provided, which extends further outwards from the first flat side than the sealing element 93. This damping element 94 serves to reduce bouncing of a hollow needle that hits the valve plate at high speed to be led. Finally, the damping element 94 comes into contact with the hollow needle (or another plunger of the injector 1 ) before the sealing element 93 , so that the impact speed of the hollow needle is already reduced before the hollow needle contacts the sealing element 93 .

3a zeigt eine Draufsicht einer Ventilplatte 9 auf dessen erste flächige Seite. Man erkennt das Dichtelement 93, das im vorliegenden Fall aus zwei Dichtringen unterschiedlicher Größe gebildet ist. Dabei ist der Dichtring mit dem kleinerem Durchmesser im Dichtring mit dem größeren Durchmesser angeordnet, sodass zwischen den beiden Dichtringen ein Raum gebildet ist, der in Zusammenwirkung mit der Hohlnadel abgedichtet ist. Der Raum zwischen dem Dichtring mit dem kleineren Durchmesser und dem Dichtring mit dem größeren Durchmesser ist dabei derjenige Bereich der ersten flächigen Seite des Grundkörpers 91, in dem die mindestens eine Öffnungskontur des mindestens einen Durchgangslochs 92 vorhanden ist. 3a shows a plan view of a valve plate 9 on its first flat side. The sealing element 93 can be seen, which in the present case is formed from two sealing rings of different sizes. The sealing ring with the smaller diameter is arranged in the sealing ring with the larger diameter, so that a space is formed between the two sealing rings, which is sealed in cooperation with the hollow needle. The space between the sealing ring with the smaller diameter and the sealing ring with the larger diameter is that area of the first flat side of the base body 91 in which the at least one opening contour of the at least one through hole 92 is present.

Diese Umsetzung ist dabei von Vorteil, da die konkrete Ausgestaltung der Öffnungskontur auf der ersten flächigen Seite des Grundkörpers 91 unterschiedlich ausgestaltet sein kann ohne dabei das Dichtelement 93 entsprechend anpassen zu müssen. Die Konturen des mindestens einen Durchgangslochs müssen dabei lediglich in dem durch die Ringe abgedichteten Bereich liegen.This implementation is advantageous because the specific design of the opening contour on the first flat side of the base body 91 can be designed differently without having to adapt the sealing element 93 accordingly senior The contours of the at least one through-hole only have to lie in the area sealed by the rings.

3b zeigt eine entsprechende Abwandlung, bei der das Durchgangsloch 92 keinen kreisförmigen Durchmesser mehr aufweist, sondern nierenförmig ausgestaltet ist. 3b shows a corresponding modification, in which the through hole 92 no longer has a circular diameter, but is kidney-shaped.

4a zeigt eine weitere Umsetzung der vorliegenden Erfindung, bei der das Dichtelement 93 an die entsprechenden Öffnungskonturen der mehreren Durchgangslöcher 92 angepasst ist. So ist jedes der mehreren Durchgangslöcher 92 mit einem jeweiligen Dichtelement 93 versehen, wobei vorliegend die im Querschnitt kreisförmigen Durchgangslöcher 92 mit einem jeweiligen Dichtring 93 auf der ersten flächigen Seite des Grundkörpers 91 versehen sind. 4a 12 shows a further implementation of the present invention, in which the sealing element 93 is adapted to the corresponding opening contours of the plurality of through holes 92. Thus, each of the plurality of through holes 92 is provided with a respective sealing element 93 , with the through holes 92 , which are circular in cross section, being provided with a respective sealing ring 93 on the first flat side of the base body 91 .

4b zeigt die an die Öffnungskontur angepasste Ausformung des Dichtelements 93 am Beispiel eines nierenförmig ausgestalteten Durchgangslochs 92. 4b shows the shape of the sealing element 93 adapted to the opening contour using the example of a kidney-shaped through hole 92.

Das mindestens eine Dämpfelement 94 kann dabei außerhalb des von dem Dichtelement eingegrenzten Raums oder auch innerhalb von diesem Raum angeordnet sein.The at least one damping element 94 can be arranged outside the space delimited by the sealing element or inside this space.

Claims

Valve plate for an injector for blowing in fuel, in particular for blowing in a gaseous fuel, comprising: a plate-like base body with two flat sides, and a through hole passing through the base body, which fluidly connects the two flat sides of the base body to one another, characterized by a sealing element that is arranged on a first of the two flat sides and encloses an opening contour of the through hole.

Valve plate according to the previous one claim 1 , Furthermore, with a damping element, which is arranged on the first flat side and has a greater extent than the sealing element in the direction normal to the flat side.

Valve plate according to one of the preceding claims, wherein the sealing element and/or the damping element is/are made of an elastically deformable plastic, preferably an elastomer.

Valve plate according to one of the preceding claims, wherein an elastically deformable plastic, in particular an elastomer, is vulcanized onto the first flat side of the plate-like base body, the plastic preferably forming the sealing element and/or the damping element.

Valve plate according to one of the preceding claims, wherein the plate-like base body has a thread on its outer peripheral side connecting the two flat sides in order to enter into a threaded connection with an injector housing.

Valve plate according to one of the preceding claims, wherein the plate-like base body has a plurality of through-holes, the opening contours of which are all surrounded by a respective sealing element or a common sealing element.

Valve plate according to one of the preceding claims, further developed with the features of claim 2 , wherein the plate-like base body has a plurality of damping elements, all of which have a greater extent than the sealing element in the direction normal to the flat side.

Valve plate according to one of the preceding claims, wherein the valve plate is rotationally symmetrical to an axis of rotation perpendicular to the flat side.

Valve plate according to one of the preceding claims, wherein the plate-like base body is made of a non-metallic material.

Valve plate according to one of the preceding claims, wherein the through hole is a through hole.

Valve plate according to one of the preceding claims, wherein the sealing element comprises two sealing rings of different diameters and the sealing ring with the smaller diameter is arranged in the sealing ring with the larger diameter, preferably wherein the area provided between the two sealing rings is used for arranging at least one through hole.

Valve plate according to one of the preceding claims, wherein a through hole with its opening contour on the first flat side is provided with a correspondingly shaped sealing ring on the edge of the opening contour.

Injector for blowing in fuel, in particular for blowing in a gaseous fuel, with a valve plate according to one of the preceding claims.

Injector according to the preceding claim, wherein a housing of the injector is provided with a receptacle for inserting the valve plate and the valve plate can be screwed or clamped into the housing, preferably by providing a thread on an inner circumference of the receptacle.

Injector according to any of the preceding Claims 13 and 14 , further with a hollow needle movable in the longitudinal direction of the injector, which with its end directed towards the valve plate contacts the valve plate or is lifted from it, depending on the opening state of the injector, and wherein preferably the gaseous fuel emitted by the injector passes completely through the hollow needle.