DE102021200688A1

DE102021200688A1 - Gasinjektor mit austauschbaren Bauteilen

Info

Publication number: DE102021200688A1
Application number: DE102021200688.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2022-07-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Brennstoffs, umfassend einen Magnetaktor (2) mit einem Anker (20), einem Innenpol (21) und einer Spule (22), ein Schließelement (3) mit einer Ventilnadel (3a) und einem Nadelsitzbauteil (3b), wobei das Schließelement (3) einen Gaspfad (14) an einem Ventilsitz (11) freigibt und verschließt, wobei der Anker (20) mit dem Schließelement (3) verbunden ist, einen abgeschlossenen Schmiermittelraum (4), der mit einem Schmiermittel gefüllt ist und in welchem der Anker (20) angeordnet ist, wobei das Schmiermittel eine Schmierung des Ankers (20) sicherstellt, und ein flexibles Dichtelement (51, 52), welches den Schmiermittelraum (4) gegenüber dem Gaspfad (14) abdichtet, wobei der Ventilsitz (11) zwischen dem Nadelsitzbauteil (3b) des Schließelements (3) und einem stationären Bauteil (90a) ausgebildet, wobei das Nadelsitzbauteil (3b) lösbar an der Ventilnadel (3a) befestigt ist, und wobei das stationäre Bauteil (90a) lösbar an einem Gehäuseteil (90) befestigt ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Brennstoffs, insbesondere Wasserstoff oder Erdgas oder dergleichen mit austauschbaren Verschleißteilen, insbesondere an einem Ventilsitz des Gasinjektors. Der Gasinjektor ist insbesondere für eine Direkteinblasung in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgelegt.
Gasinjektoren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Ein Problemkreis bei Gasinjektoren liegt prinzipbedingt darin, dass aufgrund des gasförmigen, einzublasenden Mediums keine Schmierung durch das Medium möglich ist, wie dies beispielsweise bei Kraftstoffinjektoren, welche Benzin oder Diesel einspritzen, möglich ist. Daraus resultiert im Betrieb ein übermäßiger Verschleiß im Vergleich mit Kraftstoffinjektoren für flüssige Kraftstoffe. Hierbei wäre es wünschenswert, einen Gasinjektor mit einem verbesserten Verschleißverhalten zu haben.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Brennstoffs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist hingegen den Vorteil auf, dass verschleißbehaftete Bauteile des Gasinjektors austauschbar angeordnet sind. Hierbei sind insbesondere die sehr verschleißanfälligen Ventilsitzkomponenten lösbar und durch neue Ventilsitzkomponenten austauschbar ausgeführt. Erfindungsgemäß ist der Ventilsitz des Gasinjektors zwischen einem Nadelsitzbauteil an einem Schließelement und einem stationären Bauteil ausgebildet. Das Nadelsitzbauteil ist lösbar an einer Ventilnadel des Schließelements befestigt. Das stationäre Bauteil ist lösbar an einem Gehäuseteil des Gasinjektors befestigt. Somit können die beiden Bauteile, welche zwischen sich den Ventilsitz zur Abdichtung des Gasinjektors im geschlossenen Zustand bilden, ausgetauscht werden und durch Neuteile ersetzt werden. Der Gasinjektor umfasst weiterhin einen Magnetaktor mit einem Anker und einem Innenpol sowie einer Spule. Das Schließelement, welches die Ventilnadel und das Nadelsitzbauteil umfasst, verschließt und gibt einen Gaspfad am Ventilsitz frei, wobei der Anker mit dem Schließelement verbunden ist. Ferner ist ein abgeschlossener Schmiermittelraum vorgesehen, welcher mit Schmiermittel gefüllt ist und in welchem der bewegliche Anker angeordnet ist. Dabei stellt das Schmiermittel eine Schmierung des Ankers sicher, so dass am Anker kein Verschleiß im Betrieb auftritt. Der Schmiermittelraum umfasst hierbei wenigstens ein flexibles Dichtelement, insbesondere einen Faltenbalg, welches den Schmiermittelraum gegenüber dem Gaspfad abdichtet und somit die Bewegbarkeit des Schließelements sicherstellt. Somit können gemäß der Erfindung die im Brennraum abgewandten Bereiche des Gasinjektors liegenden Bauteile, insbesondere Gehäusebauteile, der Aktor, der Schmiermittelraum mit Schmiermittelfüllung, elektrische Anschlüsse, ein Gasanschluss, usw., wiederverwendet werden. Der Schmiermittelraum stellt insbesondere eine lange Lebensdauer des Magnetaktors bereit, so dass insbesondere am Anker und an Bauteilen, die mit dem Anker in Kontakt bringbar sind, sehr wenig Verschleiß auftritt.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise ist das stationäre Bauteil eine Lochscheibe, insbesondere mit einer zentralen Durchgangsöffnung.
Weiter bevorzugt ist das Nadelsitzbauteil eine Scheibe, insbesondere ebenfalls eine Lochscheibe mit einem Fixierloch. Durch die Ausbildung des stationären Bauteils sowie des Nadelsitzbauteils als scheibenförmige Bauteile können diese sehr kostengünstig und einfach herstellbar bereitgestellt werden. Auch ist ein Austausch auf einfache und schnelle Weise möglich.
Das Nadelsitzbauteil ist besonders bevorzugt mittels einer Schraube an der Ventilnadel befestigt. Die Schraube ist besonders bevorzugt eine Dehnschraube. Die Schraube ermöglicht insbesondere bei temperaturbedingten Längenänderungen der Bauteile, welche im montiertem Zustand in der Brennkraftmaschine sehr nahe am heißen Brennraum angeordnet sind, einen Längenausgleich. Vorzugsweise wird bei einem Austausch der beiden scheibenförmigen Bauteile für den Ventilsitz auch die Schraube ausgetauscht.
Zur Befestigung der Schraube an der Ventilnadel weist diese besonders bevorzugt an ihren zum Brennraum gerichteten Ende eine Verdickung auf. In der Verdickung ist vorzugsweise ein Sackloch stirnseitig eingebracht, in welches ein Gewinde eingebracht ist, so dass die Schraube in das Sackloch einschraubbar ist und dadurch das Nadelsitzbauteil lösbar an der Ventilnadel befestigt ist.
Das stationäre Bauteil des Ventilsitzes wird vorzugsweise mittels einer Spannhülse und einer Mutter an einem Gehäuseteil lösbar befestigt. Dabei können die Mutter und die Spannhülse nach einem Austausch der Ventilsitzbauteile wiederverwendet werden.
Zur Befestigung der Mutter am Gehäuseteil weist das Gehäuseteil vorzugsweise an einem Außenumfang eine Nut auf, in welcher ein Drahtring angeordnet ist. Am Drahtring kann sich die Mutter abstützen.
Der Ventilsitz ist vorzugsweise als Flachsitz ausgebildet. Der Flachsitz ist besonders bevorzugt in einer Ebene senkrecht zu einer Mittelachse des Gasinjektors ausgebildet.
Weiter bevorzugt ist zwischen dem Nadelsitzbauteil und der Ventilnadel des Schließelements eine Kegel-Kugel-Kontaktierung ausgebildet. Dabei ist besonders bevorzugt eine kugelförmige Kontaktfläche am Nadelsitzbauteil vorgesehen und eine kegelförmige Kontaktfläche an der Ventilnadel vorgesehen, welche dann im montierten Zustand die Kegel-Kugel-Kontaktierung ausbilden.
Vorzugsweise ist zwischen der Schraube und dem Nadelsitzbauteil des Schließelements eine Kegel-Kegel-Kontaktierung ausgebildet. Dabei ist besonders bevorzugt ein Kegelwinkel an der Schraube unterschiedlich zu einem Kegelwinkel am Nadelsitzbauteil. Dadurch wird eine Verkippbarkeit zwischen der Schraube und dem Nadelsitzbauteil sichergestellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Nadelsitzbauteil einen ersten Kugelbereich auf, der zur Ventilnadel gerichtet ist und die Schraube einen zweiten Kugelbereich auf, der zum Nadelsitzbauteil gerichtet ist. Dabei weisen der erste und zweite Kugelbereich einen gemeinsamen Mittelpunkt auf, welcher in der Mittelachse des Gasinjektors liegt.
Bevorzugt weist das stationäre Bauteil des Ventilsitzes mehrere Durchgangsöffnungen für das einzublasende Fluid auf. Weiter bevorzugt weist auch das Nadelsitzbauteil mehrere Durchgangsöffnungen für das einzublasende Fluid auf. Bei Vorsehen von mehreren Durchgangsöffnungen im stationären Bauteil und im Nadelsitzbauteil sind vorzugsweise wenigstens drei ringförmige Dichtlinien am Ventilsitz gebildet, welche zwischen sich die jeweiligen Durchgangsöffnungen aufweisen, um im geschlossenen Zustand des Gasinjektors eine sichere Abdichtung zu erreichen. Die Durchgangsöffnungen sind vorzugsweise bogenförmig ausgebildet.
Ferner bevorzugt umfasst der Gasinjektor eine im Schmiermittelraum angeordnete Bremseinrichtung, welche eingerichtet ist, um das Schließelement bei einem Rückstellvorgang des Gasinjektors vom geöffneten in den geschlossenen Zustand abzubremsen. Die Bremseinrichtung umfasst einen Bremsbolzen, einen Dämpfungsraum, der mit dem Schmiermittelraum in Fluidverbindung steht, und ein elastisches Bremselement, insbesondere eine Feder. Der Bremsbolzen und das elastische Bremselement sind beim Rückstellvorgang in Wirkverbindung mit dem Schließelement und/oder dem Anker, wobei der Bremsbolzen ferner beim Rückstellvorgang eingerichtet ist, Schmiermittel aus dem Dämpfungsraum zu verdrängen, um eine Rückstellung des Bremsbolzens zu dämpfen. Da ein Teil des Abbremsvorgangs durch ein hydraulisches Kleben zwischen dem Bremsbolzen und einem Anschlagbauteil, an welchem der Bremsbolzen im geöffneten Zustand des Gasinjektors anliegt, bereitgestellt wird, kann durch das Vorsehen des Dämpfungsraums eine Dampfblasenbildung des flüssigen Schmiermittels beim Überwinden des hydraulischen Klebens verhindert werden, so dass insbesondere ein Verschleiß durch Kavitation verhindert werden kann.
Die beiden Sitzbauteile können bevorzugt aus Stählen hergestellt werden, die gegebenenfalls noch vorzugsweise mit Verschleißschutzschichten versehen sind oder die Sitzbauteile können aus Keramik oder geeigneten Polymerwerkstoffen oder Verbundwerkstoffen hergestellt sein. Diese Werkstoffe sind verschleißfester, temperaturstabiler und gasdichter im Vergleich zu den Sitzbauteilen aus Stahlwerkstoffen. Eine Befestigung vorzugsweise über Schraubbauteile oder eine Klemmung ist gut für diese Werkstoffe geeignet.
Dies wird zusätzlich noch durch die mit der Bremseinrichtung bereitgestellte 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 des Schließelements weiter reduziert werden. Dies alles reduziert die Aufschlagkraft des Ankers am Anschlag, so dass auch eine Lebensdauer des Ankers weiter verlängert werden kann.
Weiter bevorzugt umfasst der Bremsbolzen insbesondere einen Hauptkörper mit einer Anlagefläche, welche an einer zum Schließelement gerichteten Seite des Hauptkörpers des Bremsbolzens angeordnet ist und in Wirkverbindung mit dem Schließelement bringbar ist und als Anschlagfläche dient. Der Hauptkörper ist vorzugsweise zylindrisch. Weiter bevorzugt ist an der zum Schließelement gerichteten Seite des Hauptkörpers ein Ringflansch angeordnet. Der Ringflansch dient vorzugsweise als Anschlagfläche.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das elastische Bremselement der Bremseinrichtung im Dämpfungsraum angeordnet. Hierdurch kann ein besonders kompakter Aufbau realisiert werden. Das elastische Bremselement ist vorzugsweise eine Druckfeder, insbesondere eine Zylinderfeder.
Weiter bevorzugt steht der Dämpfungsraum über ein Führungsspiel des Bremsbolzens mit dem Schmiermittelraum in Fluidverbindung.
Vorzugsweise umfasst der Gasinjektor ferner eine Drossel, welche den Dämpfungsraum mit dem Schmiermittelraum verbindet. Die Drossel stellt sicher, dass der Dämpfungsvorgang definiert ablaufen kann, da das Schmiermittel aus dem Dämpfungsraum über die Drossel dann in den Schmiermittelraum überführt wird. Die Drossel ist vorzugsweise eine kleine Verbindungsbohrung zwischen Dämpfungsraum und Schmiermittelraum. Durch Wahl geometrischer Abmessungen der Verbindungsbohrung beispielsweise Durchmesser und/oder Länge der Bohrung, kann das Dämpfungsverhalten der Bremseinrichtung eingestellt werden.
Der Gasinjektor umfasst weiter bevorzugt einen Ankerbolzen, welcher am Schließelement anliegt, wobei der Ankerbolzen mit dem Anker verbunden ist. Ein von einem Dichtsitz des Gasinjektors abgewandtes Ende des Ankerbolzens ist eingerichtet, um im geschlossenen Zustand des Gasinjektors mit dem Bremsbolzen in Kontakt zu treten.
Ferner umfasst der Gasinjektor vorzugsweise eine Ankerbolzenführung, in welcher der Ankerbolzen geführt ist. Die Ankerbolzenführung bildet dabei im geöffneten Zustand des Gasinjektors einen Anschlag für den Bremsbolzen. Im geschlossenen Zustand ist ein kleiner Spalt zwischen der Ankerbolzenführung und dem Bremsbolzen vorhanden. Beim Öffnen wird dieser kleine Spalt durch die Druckkraft der Feder der Bremseinrichtung, welche auf den Bremsbolzen wirkt, überwunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Gasinjektor einen im Schmiermittelraum angeordneten Führungskörper mit einem Führungsbereich zur Führung des Bremsbolzens. Der Führungskörper weist vorzugsweise eine Ausnehmung auf, insbesondere an einem zum Dichtsitz gerichteten Ende des Führungskörpers, in welcher der Bremsbolzen geführt ist.
Bevorzugt weist im geschlossenen Zustand des Gasinjektors ein erster Spalt zwischen dem Bremsbolzen und der Ankerbolzenführung eine erste Breite B auf, welche kleiner ist als ein zweiter Spalt mit einer zweiten Breite C zwischen dem Anker und dem Innenpol. Der Axialspalt B zwischen der Ankerbolzenführung und dem Bremsbolzen liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich von 1 % bis 90 % des Axialspalts C zwischen Anker und Innenpol. Besonders bevorzugt ist der Axialspalt B zwischen Ankerbolzenführung und Bremsbolzen dabei kleiner als 25 % des Axialspalts C, weiter bevorzugt in einem Bereich von 3 % bis 20 % des Axialspalts C. Der Axialspalt C weist vorzugsweise eine Größe von 0,05 mm bis 3 mm, insbesondere 0,8 mm auf.
Vorzugsweise umfasst das flexible Dichtelement des Schmiermittelraums ein erstes und ein zweites flexibles Dichtelement. Somit ist der Schmiermittelraum durch zwei flexible Dichtelemente abgedichtet, wodurch bei einer Verdrängung des Schmierstoffs im Schmiermittelraum verhindert werden kann, dass ein ungünstiger Überdruck oder Unterdruck entsteht, welcher z.B. über Bauteile des Schmierstoffspeichers eine ungewollte Kraft auf das Schließelement des Gasinjektors ausüben kann. Durch das Vorsehen von zwei flexiblen Dichtelementen kann selbst dann, wenn eine ungünstige Kraft auf eines der Dichtelemente ausgeübt wird, was zu einem Druckanstieg im abgeschlossenen Schmiermittelraum führen könnte, durch das zweite flexible Dichtelement ein Ausgleich bereitgestellt werden. Somit kann erfolgreich eine unerwünschte Druckänderung im Inneren des abgeschlossenen Schmiermittelraums verhindert werden.
Die Speicherfeder übt weiter bevorzugt von außen eine vorbestimmte Kraft auf das Schmiermittel im abgeschlossenen Schmiermittelraum aus. Vorzugsweise wird hierbei ein Überdruck zwischen 0,5 bis 10 ×10⁵ Pa ausgeübt, besonders bevorzugt 1 bis 5 ×10⁵ Pa. Somit kann das Schmiermittel im Schmiermittelraum unter eine vorbestimmte Vorspannung gebracht werden, wodurch unerwünschte Deformierungen, welche Auswirkungen auf einen Hub des Schließelements haben könnten, sicher verhindert werden können.
Besonders bevorzugt ist das erste flexible Dichtelement ein erster Faltenbalg und das zweite flexible Dichtelement ein zweiter Faltenbalg. Weiter bevorzugt sind der erste und zweite Faltenbalg identisch ausgebildet, d.h., weisen einen gleichen mittleren Balgdurchmesser auf, sowie eine gleiche Anzahl von Balgwellen. Dadurch können insbesondere die Herstellkosten des Gasinjektors reduziert werden.
Der Faltenbalg ist vorzugsweise aus Metall oder alternativ aus einem Kunststoff. Der erste Faltenbalg 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 Schweißverbindung erfolgen.
Der zweite Faltenbalg ist weiter bevorzugt über einen Federteller mit der Speicherfeder verbunden. Hierdurch kann ein einfacher und kostengünstiger Aufbau realisiert werden. Weiterhin kann dadurch direkt auf den zweiten Faltenbalg mittels der Speicherfeder eine gewisse Vorspannung ausgeübt werden, wodurch eine Steifigkeit des zweiten Faltenbalgs leicht gegenüber dem ersten Faltenbalg erhöht ist.
Alternativ ist das erste und zweite flexible Dichtelement jeweils eine Membran oder jeweils ein Gummielement. Die Membran kann einlagig oder mehrlagig sein und beispielsweise mittels Laserschweißen an den jeweiligen Bauteilen zur Abdichtung des Schmiermittelraums fixiert sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Gasinjektor ferner eine erste und eine zweite Schließelementführung. Die erste und zweite Schließelementführung sind dabei vorzugsweise beide im Schmiermittelraum angeordnet. Das Schließelement weist vorzugsweise nur die beiden ersten und zweiten Schließelementführungen auf, so dass alle Führungselemente für das Schließelement im Inneren des mit Schmiermittel gefüllten Schmiermittelraums angeordnet sind. Dadurch ist eine Schmierung aller wichtigen bewegten Bauteile des Gasinjektors im Inneren des Schmiermittelraums sichergestellt. Dadurch kann eine Lebensdauer des Gasinjektors in Praxis der eines Injektors für flüssige Kraftstoffe entsprechen.
Vorzugsweise wird als Schmiermittel ein Öl, insbesondere Mineralöl verwendet. Alternativ wird ein flüssiger Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin verwendet. Weiter alternativ wird als Schmiermittel ein Fett verwendet.
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.
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.
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. Weiter bevorzugt ist am Schließelement auch ein Führungsbauteil vorgesehen, insbesondere, wenn das Schließelement eine lange Ventilnadel ist.
Der Gasinjektor ist vorzugsweise ein nach außen öffnender Injektor. Weiter bevorzugt ist der Gasinjektor druckkraftausgeglichen. 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. Der Injektor ist druckkraftausgeglichen, wenn der mittlere Durchmesser des Faltenbalgs gleich dem Durchmesser der Sitzberührlinie zwischen Schließelement und Ventilkörper ist. Der mittlere Faltenbalgdurchmesser kann aber auch kleiner oder größer als der Sitzdurchmesser ausgeführt sein. Im ersten Fall reduziert sich bei einem höheren Gasdruck die gesamte Schließkraft auf die Ventilnadel und der Injektor öffnet bei Bestromung schneller und schließt langsamer nach der Bestromung. Das ergibt eine erhöhte Gaseinblasmenge. Im zweiten Fall erhöht sich bei einem höheren Gasdruck die Schließkraft auf die Ventilnadel. Das wiederum kann eine Erhöhung der Sitzleckagemenge durch den höheren Gasdruck kompensieren.
Eine Rückstellung erfolgt vorzugsweise mittels einer Rückstellfeder. Bei einem druckausgeglichenen Injektor liegt insbesondere keine Druckkraft auf das Schließelement durch den gasförmigen Brennstoff im geschlossenen Zustand des Gasinjektors vor, sodass eine Belastung des Schließelements signifikant reduziert werden kann.
Figurenliste
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 vergrößerte Teilschnittansicht des Gasinjektors von 1 im Bereich des Ventilsitzes,
3 eine schematische, vergrößerte Teilschnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
4 eine schematische, vergrößerte Teilschnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Gasinjektor 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der Gasinjektor 1 zum Einbringen eines gasförmigen Brennstoffs einen Magnetaktor 2, welcher ein nach außen öffnendes Schließelement 3 von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand bewegt. Die 1 zeigt dabei den geschlossenen Zustand des Gasinjektors.
Der Magnetaktor 2 umfasst einen Anker 20, welcher mittels eines Ankerbolzens 24 am Schließelement 3 anliegt. Ferner umfasst der Magnetaktor 2 einen Innenpol 21, eine Spule 22 und ein Magnetgehäuse 23, welches einen magnetischen Rückschluss des Magnetaktors sicherstellt.
Weiterhin umfasst der Gasinjektor 1 einen Hauptkörper 7 mit einem Anschlussrohr 70, durch welches der gasförmige Brennstoff zugeführt wird. Am Hauptkörper 7 ist dabei ein Ventilgehäuse 8 fixiert, in welchem der Magnetaktor 2 angeordnet ist. An das Ventilgehäuse 8 schließt sich eine Gehäusehülse 19 und ein Ventilrohr 90 an, an dessen freiem Ende ein Ventilsitz 11 vorgesehen ist, an welchem das Schließelement 3 einen Durchlass für den gasförmigen Brennstoff freigibt und verschließt.
In 1 ist schematisch ein elektrischer Anschluss 13, welcher durch den Hauptkörper 7 bis zum Magnetaktor 2 geführt ist, dargestellt.
Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Rückstellelement für das Schließelement 3, um dieses nach einem Öffnungsvorgang wieder in den in 1 gezeigten geschlossenen Zustand zurückzustellen.
In 1 ist ferner eine Gasströmung als Gaspfad 14 durch den Gasinjektor 1 dargestellt. Die Gasströmung beginnt dabei am Anschlussrohr 70 und wird dann umgeleitet in einen Ringraum 80 zwischen dem Ventilgehäuse 8 und dem Hauptkörper 7. Die Gasströmung 14 geht dabei weiter an einem Außenbereich des Magnetaktors 2 vorbei durch einen Filter 15 bis vor zum Ventilsitz 11. Hierbei sind entsprechend Durchbrüche in den jeweiligen Bauteilen vorgesehen, welche in 1 nicht alle gezeigt sind.
Beim Öffnen des Gasinjektors 1 strömt dann der gasförmige Brennstoff am Außenumfang des Magnetaktors 2 und am geöffneten Ventilsitz 11 vorbei in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, was in 1 durch die Pfeile A angedeutet ist.
Das Schließelement 3 gibt somit den Gaspfad 14 am Ventilsitz 11 frei und verschließt diesen. Zur Führung sind ein erster Führungsbereich 31 und ein zweiter Führungsbereich 32 zwischen dem Schließelement 3 und einem Ventilkörper 9 vorgesehen, wie im Detail aus 1 ersichtlich ist. Der erste Führungsbereich 31 ist nahe dem Ventilsitz direkt zwischen dem Schließelement 3 und dem Ventilkörper 9 ausgebildet. Der zweite Führungsbereich 32 ist dabei zwischen einem Federteller 16 und dem Ventilkörper 9 ausgebildet. Der Federteller 16 ist fest mit dem Schließelement 3 verbunden, wobei sich das Rückstellelement 10 zwischen dem Ventilkörper 9 und dem Federteller 16 abstützt.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, umfasst das Schließelement 3 eine Ventilnadel 3a und ein Nadelsitzbauteil 3b. Das Nadelsitzbauteil 3b ist dabei mittels einer Schraube 3c in eine Sacklochbohrung 3d der Ventilnadel 3a eingeschraubt. Wie aus 2 ersichtlich ist, weist die Ventilnadel 3a dabei im Bereich der Sacklochbohrung 3d einen verdickten Bereich 3e auf. An diesem verdickten Bereich 3e ist das erste flexible Dichtelement 51 fixiert. Das Nadelsitzbauteil 3b ist dabei eine Scheibe mit einer zentralen Öffnung, durch welche die Schraube 3c hindurchgeführt ist. Somit ist das Nadelsitzbauteil 3b lösbar von der Ventilnadel 3a durch einfaches Entfernen der Schraube 3c angeordnet.
Am Ventilrohr 90 ist zudem ein stationäres Bauteil 90a angeordnet. Das stationäre Bauteil 90a bildet, wie in 2 gezeigt, zusammen mit dem Nadelsitzbauteil 3b den Ventilsitz 11. 2 zeigt auch den geschlossenen Zustand des Gasinjektors. Hierbei ist zwischen dem Nadelsitzbauteil 3b und dem stationären Bauteil 90a ein Flachdichtsitz ausgebildet.
Das stationäre Bauteil 90a ist lösbar am Ventilrohr 90 befestigt. Hierzu ist eine Spannhülse 92 und eine Mutter 93 vorgesehen, welche über ein Gewinde 96 miteinander lösbar verbunden sind. Die Mutter 93 ist mittels einer im Ventilrohr 90 ausgebildeten Nut 95 mittels eines Drahtrings 94 am Ventilrohr gehalten. Somit kann durch Lösen der Mutter 93 von der Spannhülse 92 das stationäre Bauteil 90a entnommen werden.
Das stationäre Bauteil 90a ist eine Lochscheibe, welche sich mittels eines Absatzes am Ventilrohr 90 abstützt.
Wenn nun nach einer gewissen Betriebszeit ein Verschleiß am Ventilsitz 11 an den beiden Ventilsitzbauteilen, nämlich dem Nadelsitzbauteil 3b und dem stationären Bauteil 90a, auftritt, können diese auf einfache Weise durch neue scheibenförmige Nadelsitzbauteile ersetzt werden.
Ferner umfasst der Gasinjektor 1 einen abgeschlossenen Schmiermittelraum 4. Der abgeschlossene Schmiermittelraum 4 ist vollständig oder teilweise mit einem flüssigen Schmierstoff gefüllt, z.B. Öl.
Wie aus 1 ersichtlich ist, wird der Schmiermittelraum 4 durch ein erstes flexibles Dichtelement 51, den Innenpol 21, das Magnetgehäuse 23, einen Führungskörper 18 und ein zweites flexibles Dichtelement 52 definiert. Das erste und zweite flexible Dichtelement 51, 52 ist jeweils als Faltenbalg ausgebildet. Das erste und zweite flexible Dichtelement 51, 52 ist dabei gleich ausgebildet.
Es sei angemerkt, dass als flexible Dichtelemente 51, 52 anstatt eines Faltenbalges auch beispielsweise eine Membran oder ein Schlauch oder dgl. sein kann.
Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist das zweite flexible Dichtelement 52 an einem Speicherfederteller 41 beispielsweise mittels einer Schweißverbindung, fixiert. Ferner umfasst der Gasinjektor 1 eine Speicherdruckfeder 40, welche sich am Hauptkörper 7 abstützt und das zweite flexible Dichtelement 52 über den Speicherfederteller 41 vorspannt. Im Führungskörper 18 sind Verbindungsbohrungen 18a vorgesehen, so dass das sich im Schmiermittelraum 4 befindliche Schmiermittel auch in dem Bereich innerhalb des zweiten flexiblen Dichtelements 52 befindet.
Das erste flexible Dichtelement 51 ist direkt am Schließelement 3 fixiert und am anderen Ende mit dem Ventilkörper 9 verbunden. Im Ventilkörper 9 sind dabei Querbohrungen 91 vorgesehen, so dass eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum des ersten flexiblen Dichtelements 51 und dem Innenraum des Ventilkörpers 9 vorhanden ist.
Somit weist der Schmiermittelraum 4 zwei flexible Dichtelemente 51, 52 sowie die Speicherdruckfeder 40 auf. Die Speicherdruckfeder 40 übt eine gewisse Vorspannung, beispielsweise 1 ×10⁵ Pa, auf das sich im Schmiermittelraum 4 befindliche Schmiermittel auf. Wenn nun bei einem Öffnungsvorgang eine Verdrängung des Schmiermittels durch den Hub des Schließelements 3 oder auch durch Wärmeausdehnung oder Abkühlung des Schmiermittels auftritt, kann ein gegebenenfalls im Inneren des Schmiermittelraums 4 entstehender Überdruck/Unterdruck durch Auslenkung am zweiten flexiblen Dichtelement 52 in Verbindung mit einer Kontraktion der Speicherdruckfeder 40 ausgeglichen werden. Somit kann das flexible Dichtelement 51 durch eine ungewollte, über die Balgwirkfläche wirkende Kraft auf das Schließelement 3 vermieden werden.
Im abgeschlossenen Schmiermittelraum 4 ist der Ankerbolzen 24 mit dem daran fixierten Anker 20 angeordnet. Da der Schmiermittelraum 4 mit einem Schmiermittel, beispielsweise einem flüssigen Kraftstoff wie Benzin oder Diesel oder einem Fett oder dergleichen gefüllt ist, ist eine kontinuierliche Schmierung des Ankers 20 gegeben. Dadurch kann das im Stand der Technik auftretende Problem bei gasförmigen Brennstoffen, dass eine fehlende Schmierung der bewegten Teile fehlt, kompensiert werden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist zum Befüllen des abgeschlossenen Schmiermittelraums 4 ein Füllkanal 17a vorgesehen. Der Füllkanal 17a ist mittels einer Verschlusskugel 17 fluiddicht verschlossen.
Im abgeschlossenen Schmiermittelraum 4 ist ferner eine Bremseinrichtung 6 angeordnet. Die Bremseinrichtung 6 umfasst einen Bremsbolzen 60, eine Bremsfeder 61 und einen Dämpfungsraum 62. Der Dämpfungsraum 62 steht mit dem Schmiermittelraum 4 in Fluidverbindung.
Der Bremsbolzen 60 und das elastische Bremselement 61 stehen bei einem Rückstellvorgang des Gasinjektors in die geschlossene Ausgangsposition in Wirkverbindung mit dem Schließelement 3. Beim Rückstellvorgang wird dabei Schmiermittel aus dem Dämpfungsraum 62 in den Schmiermittelraum 4 verdrängt, um eine zusätzliche Dämpfung bei der Rückstellung des Bremsbolzens 60 in den geschlossenen Zustand des Gasinjektors (1) zu erreichen. Der Bremsbolzen 60 ist dabei im Führungskörper 18 geführt.
Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist der Dämpfungsraum 62 direkt am Bremsbolzen 60 an einer vom Ventilsitz 11 abgewandten Seite des Bremsbolzens 60 ausgebildet. Der Dämpfungsraum 62 ist über eine Drossel 63, welche eine kleine Bohrung ist, mit den Verbindungsbohrungen 18a und somit mit dem Hauptbereich des Schmiermittelraums 4 verbunden. Die Bremsfeder 61 ist in einem Federraum 67 angeordnet.
Der Bremsbolzen 60 weist eine Anlagefläche 60a auf, welche sich mit dem Ankerbolzen 24 in Kontakt befindet. Im geschlossenen Zustand, welcher in 2 gezeigt ist, befindet sich dabei ein erster Spalt 101 zwischen dem Bremsbolzen 60 und einer stationären Ankerbolzenführung 25. Die Ankerbolzenführung 25 führt den Ankerbolzen 24 bei einem Öffnungs- und Schließvorgang.
Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist die Bremsfeder 61 zwischen dem Bremsbolzen 60 und dem Führungskörper 18 angeordnet. Der Bremsbolzen 60 weist dabei einen Flansch auf, welcher mit Spiel zum Führungskörper 18 vorgesehen ist. Weiterhin ist im Führungskörper 18 ein Durchlass 65, welcher beispielsweise als ein Schlitz an dem zur Ankerbolzenführung 25 gerichteten Ende des Führungskörpers 18 ausgebildet sein kann, vorgesehen. Somit kann eine Fluidverbindung für das Schmiermittel aus dem Federraum 67 über das Führungsspiel und den Durchlass 65 zum Schmiermittelraum 4 bereitgestellt werden.
Im geschlossenen Zustand ist weiterhin zwischen der Anlagefläche 60a des Bremsbolzens 60 und der Ankerbolzenführung 25 der erste Spalt 101 ausgebildet. Der Spalt 101 weist dabei eine erste Breite B auf, welche kleiner ist als eine zweite Breite C zwischen dem Anker 20 und dem Innenpol 21 (vgl. 1) am zweiten Spalt 102. Dadurch ist sichergestellt, dass ein Hub des Bremsbolzens 60, welcher durch die Druckfeder 61 in Axialrichtung vorgespannt ist, kleiner ist als ein Hub des Ankers 20. Damit kann während des Einblasvorgangs ausreichend Fluid aus dem Schmiermittelraum 4 über die Drossel 63 in den Dämpfungsraum 62 strömen.
Beim Schließvorgang trifft der Ankerbolzen 24 auf die Anlagefläche 60a des Bremsbolzens 60. Dadurch wird der Bremsbolzen 60, wie in 2 durch den Pfeil 66 angedeutet, gegen das sich im Dämpfungsraum 62 befindliche Fluid gedrückt. Aufgrund der Drossel 63 kann das Fluid aus dem Dämpfungsraum 62 nicht unmittelbar, sondern langsam herausgedrückt werden, so dass beim Schließvorgang eine Dämpfungswirkung ermöglicht wird. Dadurch wird am Ventilsitz 11 und am Anker 20 ein zu großer Verschleiß verhindert, da der Schließvorgang durch die Rückstellung des Bremsbolzens 60 gedämpft ist.
Der Dämpfungsvorgang wird weiterhin durch die Bremsfeder 61 und ein hydraulisches Kleben des Bremsbolzens 60 an der Ankerbolzenführung 25 unterstützt. Durch den Dämpfungsraum 62 kann dabei eine Kavitation beim Schließvorgang in diesem Bereich zwischen der Ankerbolzenführung 25 und der Anlagefläche 60a des Bremsbolzens 60 verhindert werden. Auch verzögert eine Reibung des Bremsbolzens 60 im Führungskörper 18 den Rückstellvorgang sowie auch im gesamten Schmiermittelraum 4 die zu beschleunigenden Massen der bewegten Bauteile, welche zu einer Verdrängung des Schmierstoffs im abgeschlossenen Schmiermittelraum 4 und somit einer zusätzlichen Abbremsung beim Schließvorgang führen.
Durch Wahl eines Durchmessers und/oder einer Länge der Drossel 63 kann das Dämpfungsverhalten individuell für den jeweiligen Gasinjektor eingestellt werden.
Es sei angemerkt, dass vorzugsweise eine Anschlagfläche zwischen dem Dämpfungsbolzen 60 und der Ankerbolzenführung 25 keilförmig ausgebildet sein kann, d.h., nicht im rechten Winkel zu einer Mittelachse X-X des Gasinjektors. Alternativ oder zusätzlich können in der Anlagefläche 60a oder der Stirnseite der Ankerbolzenführung 25, welche zum Bremsbolzen 60 gerichtet ist, radiale Schlitze vorgesehen sein, wodurch ein Kavitationseffekt weiter reduziert und verhindert wird.
Der in 1 gezeigte Gasinjektor 1 ist dabei druckkraftausgeglichen. Das heißt, das Schließelement 3 ist über das erste flexible Dichtelement 51 mit dem Ventilkörper 9 verbunden, wobei das als Metallbalg ausgeführte erste flexible Dichtelement 51 einen mittleren Durchmesser aufweist, welcher gleich einem Durchmesser am Ventilsitz 11 ist, an welchem das Schließelement 3 am Ventilsitz 11 abdichtet. Dadurch ergibt sich keine Druckkraft auf das Schließelement 3, sodass eine magnetische Kraft, welche zum Öffnen des Schließelements 3 notwendig ist, sehr klein gehalten werden kann und insbesondere unabhängig von einem Druck des gasförmigen Brennstoffs ist.
Somit kann mit der vorliegenden Erfindung, wenn das Schließelement 3 durch Betätigen des Magnetaktors 2 in den geöffneten Zustand (Bewegung des Schließelements 3 in 1 nach links) gestellt wurde und eine Gaseinblasung ausgeführt wird, bei der Rückstellung des Schließelements 3 eine sichere Dämpfung kurz bevor das Schließelement in den Ventilsitz 11 gedrückt wird, ausgeführt werden. Der Bremsbolzen 60 wird dabei in Richtung zum Dämpfungsraum 62 durch den Ankerbolzen 24 gedrückt, und bewegt sich nur so langsam, wie das Schmiermittel aus dem Dämpfungsraum 62 durch die Drossel 63 in den Schmiermittelraum 4 herausgedrückt wird. Somit wird eine Schließgeschwindigkeit des Schließelements 3 signifikant und wirksam vor dem Auftreffen des Schließelements in den Ventilsitz 11 abgebremst. Somit kann ein Verschleiß am Ventilsitz 11 und dem Schließelement 3 wirksam reduziert werden, wobei die Bremseinrichtung 6 den Betrieb des Gasinjektors weiterhin in leiserer Weise ermöglicht. Auch kann ein sog. Schließprellen, bei dem ein Element hart auf einem Ventilsitz auftritt und zurückgeprellt wird, wirksam verhindert werden.
Sollte trotzdem einmal nach einer gewissen Betriebsdauer ein Verschleiß an den Ventilsitzbauteilen, nämlich dem Nadelsitzbauteil 3b und dem stationären Bauteil 90a auftreten, können diese auf einfache Weise durch neue Bauteile ersetzt werden. Da das Nadelsitzbauteil 3b und das stationäre Bauteil 90a relativ einfache scheibenförmige Bauteile sind, ist ein Austausch dieser Bauteile einfach und kostengünstig durchführbar. Da der Anker 20 durch das Vorsehen des Schmiermittelraums 4 kontinuierlich im Betrieb geschmiert wird, tritt am Anker im Betrieb praktisch kein Verschleiß mehr auf. Somit kann eine Lebensdauer des Gasinjektors, welcher aufgrund fehlender schmierender Eigenschaften des gasförmig einzublasenden Mediums üblicherweise eine kürzere Lebensdauer als kraftstoffgeschmierte Einspritzinjektoren aufweist, signifikant verlängert werden und an die Lebensdauer von Injektoren für flüssigen Kraftstoff angepasst werden.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist hierbei zwischen der Schraube 3c und dem Nadelsitzbauteil 3b eine Kegel-Kugel-Kontaktierung 33 ausgebildet. Dabei weist das Nadelsitzbauteil 3b eine Konusfläche auf, die zum Kopf der Schraube 3c gerichtet ist und an der Unterseite des Kopfs der Schraube 3c ist eine Teilkugelfläche ausgebildet. Weiterhin ist zwischen dem Nadelsitzbauteil 3b und der Ventilnadel 3a eine Kegel-Kugel-Kontaktierung 34 ausgebildet. Die Kegel-Kugel-Kontaktierungen 33, 34 werden durch eine kugelförmige Fläche an einem Bauteil und eine kegelförmige Fläche am anderen Bauteil realisiert. Dadurch ergibt sich im Wesentlichen ein linienförmiger Kontakt zwischen den Bauteilen, d.h., zwischen der Schraube 3c und dem Nadelsitzbauteil 3b sowie dem Nadelsitzbauteil 3b und der Ventilnadel 3a.
Der Ventilsitz 11 ist als Flachdichtsitz ausgebildet, so dass die Dichtflächen am Nadelsitzbauteil 3b und dem stationären Bauteil 90a einfach, z.B. durch eine flächige Bearbeitung wie Läppen, hergestellt werden können.
Falls nun im Betrieb am Ventilsitz 11 zwischen dem Nadelsitzbauteil 3b und dem stationären Bauteil 90a ein Verschleiß auftritt, können diese beiden Bauteile auf einfache Weise durch neue Bauteile ersetzt werden. Da die anderen bewegten Bauteile des Gasinjektors im Inneren des Schmiermittelbereichs 4 angeordnet sind und geschmiert werden, weist der Gasinjektor 1 somit eine sehr lange Lebensdauer auf, da auch die letzten am Ventilsitz 11 verbliebenen Bauteile ausgetauscht werden können.
Auch kann bei der Befestigung des Nadelsitzbauteils 3b an der Ventilnadel 3a eine Ausrichtung zwischen dem Nadelsitzbauteil 3b und dem stationären Bauteil 90a ermöglicht werden und anschließend durch die Schraube 3c fixiert werden. Dadurch wird eine Dichtheit zwischen dem Nadelsitzbauteil 3b und dem stationären Bauteil 90a verbessert.
Bei der Montage der beiden Ventilsitzbauteile wird zuerst das stationäre Bauteil 90a am Ventilrohr 90 durch die Spanneinrichtung fixiert. Beim Einschrauben der Schraube 3c in die Ventilnadel 3a kann dann eine entsprechende Ausrichtung erfolgen. Die Schraube 3c ist dabei vorzugsweise eine Dehnschraube, wodurch eine relative Positionierung zwischen Nadelsitzbauteil 3b und stationärem Bauteil 3a nochmals verbessert werden kann.
3 zeigt einen Teilquerschnitt eines Gasinjektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist das stationäre Bauteil 90a und die Spannvorrichtung gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Unterschiedlich ist beim Ausführungsbeispiel jedoch die Ausgestaltung des Nadelsitzbauteils 3b sowie der Schraube 3c. Wie aus 3 ersichtlich ist, weist das Nadelsitzbauteil 3b an einer zur Ventilnadel 3a gerichteten Seite eine erste kugelförmige Fläche 44 auf. An der Ventilnadel 3a ist eine konische Fläche 45 ausgebildet. Am Kopf der Schraube 3c ist eine zweite kugelförmige Fläche 42 ausgebildet. Das Nadelsitzbauteil 3b weist dabei eine kugelförmige Vertiefung 43 auf, an welcher die Fläche 42 des Kopfes der Schraube 3c anliegt. Ein erster Radius R1 der kugelförmigen Fläche 42 ist kleiner als ein zweiter Radius R2 der kugelförmigen Fläche 44 am Nadelsitzbauteil 3b. Allerdings weisen die beiden kugelförmigen Flächen 42, 44 den gleichen Mittelpunkt M auf, welcher auf der Mittelachse X-X des Gasinjektors liegt.
Durch die zusammenfallenden Mittelpunkte kann das Nadelsitzbauteil 3b leicht um den gemeinsamen Mittelpunkt M kippen und sich gut an eine Lage des stationären Bauteils 90a anpassen. Die kugelförmige Fläche 44 ist dabei im Nadelsitzbauteil 3b versenkt angeordnet, so dass die Dichtfläche des Nadelsitzbauteils 3b am als Flachdichtsitz ausgebildeten Ventilsitz 11 auf einfache Weise bearbeitet werden kann, beispielsweise durch Läppen, um eine gute Oberflächenqualität herzustellen. Dadurch wird eine Abdichtung am Ventilsitz 11 zwischen dem Nadelsitzbauteil 3b und dem stationären Bauteil 90a verbessert. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
4 zeigt einen Teilquerschnitt eines Gasinjektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.
Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied zu ersten Ausführungsbeispiel beim dritten Ausführungsbeispiel im stationären Bauteil 90a und im Nadelsitzbauteil 3b Durchgangsöffnungen vorgesehen sind. Genauer weist das stationäre Bauteil 90a erste Durchgangsöffnungen 97 auf. Das Nadelsitzbauteil 3b weist zweite Durchgangsöffnungen 35 auf. Wie aus 4 ersichtlich ist, sind die Durchgangsöffnungen dabei in Radialrichtung zwischen dem Nadelsitzbauteil 3b und dem stationären Bauteil 90a versetzt angeordnet. Dadurch ergeben sich im geschlossenen Zustand des Gasinjektors drei kreisförmige Dichtlinien 103, 104, 105, an welchen im geschlossenen Zustand eine Abdichtung zwischen dem Nadelsitzbauteil 3b und dem stationären Bauteil 90a auftritt. Durch das Vorsehen der insbesondere bogenförmigen Durchgangsöffnungen 97 und 35 kann somit beim Öffnen des Gasinjektors ein größerer Gasstrom durch den geöffneten Ventilsitz 11 hindurchgeführt werden.
4 zeigt den geöffneten Zustand des Gasinjektors, wobei die Gasströmung durch die drei Pfeile E, F, G angedeutet ist.
In 4 ist ferner noch ein längliches Einblasrohr 106 mit Kanälen 107 vorgesehen, welches mittels eines Gewindes 108 an der Spannhülse 92 fixiert ist. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Somit kann der Gasinjektor 1, wie in den Ausführungsbeispielen ausführlich dargelegt, einen reduzierten Verschleiß an den bewegten Teilen, insbesondere am Ventilsitz 11, Anker 20 und im Ankerbolzen 24, bereitstellen. Weiterhin kann durch den abgeschlossenen Schmiermittelraum 4 mit einem flüssigen Schmiermittel eine Wärmeableitung aus dem Magnetaktor 2 deutlich verbessert werden. Ferner kann durch die beiden flexiblen Dichtelemente 51, 52 verhindert werden, dass ungewollte Kräfte auf das Schließelement 3 wirken. Durch die Austauschbarkeit der den Ventilsitz 11 bildenden Bauteile (Nadelsitzbauteil 3b und stationäres Bauteil 90a) kann die Lebenserwartung des Gasinjektors weiter verlängert werden, da, falls an diesen Bauteilen ein Verschleiß auftritt, diese einfach ausgetauscht werden können. Die anderen beweglichen Teile sind alle im Schmiermittelraum 4 angeordnet, so dass hier kein Austausch der Bauteile und extrem geringer Verschleiß auftritt, notwendig ist.

Claims

Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Brennstoffs, umfassend: - einen Magnetaktor (2) mit einem Anker (20), einem Innenpol (21) und einer Spule (22), - ein Schließelement (3) mit einer Ventilnadel (3a) und einem Nadelsitzbauteil (3b), wobei das Schließelement (3) einen Gaspfad (14) an einem Ventilsitz (11) freigibt und verschließt, wobei der Anker (20) mit dem Schließelement (3) verbunden ist, - einen abgeschlossenen Schmiermittelraum (4), der mit einem Schmiermittel gefüllt ist und in welchem der Anker (20) angeordnet ist, wobei das Schmiermittel eine Schmierung des Ankers (20) sicherstellt, und - ein flexibles Dichtelement (51, 52), welches den Schmiermittelraum (4) gegenüber dem Gaspfad (14) abdichtet, - wobei der Ventilsitz (11) zwischen dem Nadelsitzbauteil (3b) des Schließelements (3) und einem stationären Bauteil (90a) ausgebildet, - wobei das Nadelsitzbauteil (3b) lösbar an der Ventilnadel (3a) befestigt ist, und - wobei das stationäre Bauteil (90a) lösbar an einem Gehäuseteil (90) befestigt ist.
Gasinjektor nach Anspruch 1, wobei das stationäre Bauteil (90a) eine Lochscheibe ist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nadelsitzbauteil (3b) eine Scheibe ist.
Gasinjektor nach Anspruch 3, wobei das Nadelsitzbauteil (3b) eine Lochscheibe ist und mittels einer Schraube (3c) an der Ventilnadel (3a) lösbar befestigt ist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das stationäre Bauteil (90a) mittels einer Spannhülse (92) und einer Mutter (93) am Gehäuseteil (90) lösbar befestigt ist.
Gasinjektor nach Anspruch 5, wobei an einem Außenumfang des Gehäuseteils (90) eine Nut (95) ausgebildet ist, in welcher ein Drahtring (94) angeordnet ist, wobei sich die Mutter (93) am Drahtring (94) abstützt.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ventilsitz (11) ein zwischen dem Nadelsitzbauteil (3b) und dem stationären Bauteil (90a) ausgebildeter Flachsitz ist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Nadelsitzbauteil (3b) und der Ventilnadel (3a) eine Kegel-Kugel-Kontaktierung (34) ausgebildet ist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Schraube (3c) und dem Nadelsitzbauteil (3b) eine Kegel-Kugel-Kontaktierung (33) ausgebildet ist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nadelsitzbauteil (3b) eine erste kugelförmige Fläche (40), welche zur Ventilnadel (3a) gerichtet ist, aufweist, und wobei die Schraube (3c) eine zweite kugelförmige Fläche (42), die zum Nadelsitzbauteil (3b) gerichtet ist, aufweist, wobei die erste und zweite kugelförmige Fläche einen gemeinsamen Mittelpunkt (M) aufweisen, welcher in einer Mittelachse (X-X) des Gasinjektors liegt.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das stationäre Bauteil (90a) mehrere Durchgangsöffnungen (96) für das einzublasende Fluid aufweist und/oder wobei das Nadelsitzbauteil (3b) mehrere Durchgangsöffnungen (35) für das einzublasende Fluid aufweist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schmiermittelraum (4) eine Bremseinrichtung (6) angeordnet ist, welche eingerichtet ist, das Schließelement (3) bei einem Rückstellvorgang des Gasinjektors vom geöffneten in den geschlossenen Zustand abzubremsen, wobei die Bremseinrichtung (6) insbesondere einen Bremsbolzen (60), einen mit Schmiermittel gefüllten Dämpfungsraum (62), der mit dem Schmiermittelraum (4) in Fluidverbindung steht, und ein elastisches Bremselement (61) aufweist, wobei der Bremsbolzen (60) und das elastische Bremselement (61) beim Rückstellvorgang des Gasinjektors in Wirkverbindung mit dem Schließelement (3) bringbar ist, und der Bremsbolzen (60) beim Rückstellvorgang des Gasinjektors eingerichtet ist, Schmiermittel aus dem Dämpfungsraum (62) in den Schmiermittelraum (4) zu verdrängen, um eine Rückstellung des Bremsbolzens (60) in den geschlossenen Zustand zu dämpfen.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nadelsitzbauteil (3b) und das stationäre Bauteil (90a) aus Stahl oder aus Keramik oder aus einem Polymerwerkstoff oder einem Verbundwerkstoff hergestellt sind.