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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff oder Erdgas, mit einem zweiten Dichtsitz, welcher unterdruckgesteuert geöffnet werden kann.
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Gasinjektoren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Im Vergleich mit Kraftstoffinjektoren für flüssige Kraftstoffe sind die technischen Anforderungen an Gasinjektoren deutlich unterschiedlich. Ein Problemkreis bei Gasinjektoren ist dabei eine Abdichtung des Gasinjektors über längere Zeiträume. Hier sollte beispielsweise vermieden werden, dass gasförmiger Kraftstoff im abgestellten Zustand einer Brennkraftmaschine trotz geschlossenem Dichtsitz aus dem Gasinjektor in den Brennraum über den eigentlich geschlossenen Dichtsitz hinaus diffundiert und gegebenenfalls in die Umgebung gelangt. Dies sollte jedoch unbedingt vermieden werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Mediums mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass bei einem auch über längere Zeiten geschlossenen Gasinjektor eine signifikante Reduzierung eines möglichen Verlustes des gasförmigen Mediums aus dem Gasinjektor möglich ist. Weiterhin kann zum Öffnen eines zweiten Dichtsitzes, welcher insbesondere als Elastomerdichtsitz ausgebildet ist, neben einer verbesserten Abdichtung auch ein sicheres Öffnen auch bei großen Dichtdurchmessern des zweiten Dichtsitzes erreicht werden. Dabei ist der erfindungsgemäße Gasinjektor sehr einfach und kostengünstig aufgebaut. Ferner ist auch im geöffneten Zustand des Gasinjektors sichergestellt, dass keine Leckage von einzublasendem Medium an eine Unterdruckquelle vorhanden ist. Somit kann der erfindungsgemäße Gasinjektor den beiden Betriebsstellungen, d.h., der geöffneten Stellung, bei der Einblasung des gasförmigen Mediums in einen Brennraum, und der geschlossenen Stellung bei einer abgestellten Brennkraftmaschine jeweils eine verbesserte Abdichtung erreichen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Gasinjektor ein Schließelement umfasst, welches eine Durchgangsöffnung an einem Dichtsitz freigibt und verschließt. Ferner ist ein Aktor zur Betätigung des Schließelements vorgesehen. Der Gasinjektor umfasst ferner ein Rückstellelement zum Zurückstellen des Schließelements. Der zweite Dichtsitz, welcher in Durchströmungsrichtung des gasförmigen Mediums durch den Gasinjektor zwischen einem Gaszuleitungsanschluss und dem ersten Dichtsitz angeordnet ist, gibt einen Gasströmungspfad durch den Gasinjektor frei und verschließt diesen. Der Gasinjektor umfasst dabei einen Unterdruckanschluss, welcher in Durchströmungsrichtung des Mediums durch den Gasinjektor vor dem zweiten Dichtsitz angeordnet ist. Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Gasinjektor ein Regelventil, welches in Fluidverbindung mit dem Unterdruckanschluss ist und eingerichtet ist, den Unterdruckanschluss mit einer Unterdruckquelle zu verbinden, um den zweiten Dichtsitz zu öffnen. Die Unterdruckquelle weist einen geringeren Druck auf als das einzublasende gasförmige Medium und liegt vorzugsweise unter Umgebungsdruck. Das Regelventil ist vorzugsweise ein 2/2-Wegeventil. Der zweite Dichtsitz ist zwischen einem axial bewegbaren Kolbenelement und einem Gehäuse ausgebildet. Das Kolbenelement ermöglicht eine einfache und sichere Öffnung des zweiten Dichtsitzes mittels Unterdruck. Ferner umfasst der Gasinjektor einen dritten Dichtsitz, welcher zwischen dem Kolbenelement und dem Gehäuse ausgebildet ist. Der dritte Dichtsitz gibt eine Verbindung zwischen dem Gasströmungspfad im Gasinjektor und dem Regelventil frei und verschließt diese. Dabei ist das Kolbenelement zwischen dem zweiten und dem dritten Dichtsitz hin- und her bewegbar. Somit sind der zweite und dritte Dichtsitz nicht zur gleichen Zeit geschlossen. Zur Abdichtung umfasst der dritte Dichtsitz ein erstes Elastomerdichtelement.
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Durch das Vorsehen des zweiten Dichtsitzes kann somit auch bei einem längeren Stillstand und einer Nichtbetätigung des Gasinjektors eine Gasdichtheit des Gasinjektors sichergestellt werden, da bei Stillstand der Brennkraftmaschine sowohl der erste als auch der zweite Dichtsitz geschlossen sind. Selbst unter der Annahme, dass der erste Dichtsitz, welcher zum Brennraum gerichtet ist, undicht werden würde, ist aufgrund des zweiten Dichtsitzes zumindest eine aus dem Gasinjektor möglicherweise ausströmende Menge des gasförmigen Mediums auf das Volumen zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtsitz reduziert. Ferner kann durch die pneumatische Betätigung mittels Unterdruck zum Öffnen des zweiten Dichtsitzes ein sehr einfacher und kostengünstiger Aufbau des Gasinjektors erreicht werden. Dadurch können auch Wärmeprobleme am Gasinjektor, welche bei möglicherweise elektrisch betätigbaren Absperrelementen vorkommen können, vermieden werden. Im geöffneten Zustand des Gasinjektors dichtet das Kolbenelement am dritten Dichtsitz ab. Dabei wird ein erstes Elastomerdichtelement verwendet, wodurch eine sichere, gasdichte Abdichtung am dritten Dichtsitz möglich ist. Somit tritt bei einer Einblasung des gasförmigen Mediums keine Leckage über den geschlossenen dritten Dichtsitz auf, so dass sicher verhindert werden kann, das gasförmiges Medium bei dem Einblasbetrieb des Gasinjektors zur Unterdruckquelle strömen kann. Damit ergeben sich im Betrieb keinerlei Probleme an der Unterdruckquelle, welche durch das einzublasende gasförmige Medium verursacht werden könnten.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau ist möglich, wenn das erste Elastomerdichtelement am Kolbenelement angeordnet ist.
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Weiter bevorzugt umfasst der Verbindungspfad zwischen dem Gasströmungspfad im Gasinjektor und dem Regelventil einen Steuerraum. Ein Volumen des Steuerraums wird durch eine Bewegung des Kolbenelements verändert und ist bei geschlossenem dritten Dichtsitz vorzugsweise minimal.
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Bevorzugt weist der Verbindungspfad eine in Axialrichtung des Gasinjektors gerichtete Axialöffnung auf, an welcher der dritte Dichtsitz liegt. Dies ermöglicht eine besonders sichere Abdichtung des dritten Dichtsitzes, da die Abdichtung ausschließlich durch eine Axialbewegung möglich ist. Weiterhin kann dadurch kein bzw. ein vernachlässigbarer Reibwiderstand bei den Öffnungs- und Schließvorgängen am dritten Dichtsitz erreicht werden. Die ausschließliche Axialbewegung am dritten Dichtsitz ermöglicht ferner einen reduzierten Verschleiß der Bauteile, insbesondere des ersten Elastomerdichtelements.
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Besonders bevorzugt ist die Axialöffnung zwischen einer ersten umlaufenden Wulst und einer zweiten umlaufenden Wulst angeordnet. Zwischen der ersten und zweiten umlaufenden Wulst ist eine Nut gebildet, wobei die Axialöffnung zwischen der ersten und zweiten Wulst mündet. Dabei erfolgt bei geschlossenem dritten Dichtsitz eine Abdichtung des dritten Dichtsitzes dadurch, dass das erste Elastomerdichtelement sowohl an der ersten als auch der zweiten umlaufenden Wulst abdichtet. Durch die ringförmige Ausbildung der ersten und zweiten Wulst wird ein besonders gleichmäßiges Anliegen des ersten Elastomerdichtelements im geschlossenen Zustand erreicht, so dass eine Leckage in Richtung des Unterdruckanschlusses über den geschlossenen dritten Dichtsitz nicht auftritt. Da im geschlossenen Zustand des dritten Dichtsitzes keinerlei Schrägstellungen von Bauteilen oder dgl. vorhanden ist, ergibt sich über die Betriebsdauer eine gleichmäßige Belastung der Bauteile, insbesondere des ersten Elastomerdichtelements, so dass das erste Elastomerdichtelement über die gesamte Lebensdauer des Gasinjektors nicht ausgetauscht werden muss.
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Vorzugsweise ist die Axialöffnung über eine Radialbohrung mit dem Unterdruckanschluss verbunden. Hierdurch ist ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau möglich, da im Gehäuse lediglich eine Nut und eine Radialbohrung für die Verbindung zum Unterdruckanschluss notwendig sind.
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Um eine sichere Fixierung des ersten Elastomerdichtelements zu ermöglichen, ist das erste Elastomerdichtelement vorzugsweise in einer umlaufenden Nut mit Hinterschneidungen angeordnet. Durch die Hinterschneidungen hält das erste Elastomerdichtelement sicher in der Nut und kann insbesondere auch notfalls radiale Kräfte aufnehmen.
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Bevorzugt umfasst das Kolbenelement einen zylindrischen Basiskörper und einen am Basiskörper radial nach außen vorstehenden Ringflansch. Der dritte Dichtsitz ist dabei am Ringflansch ausgebildet. Vorzugsweise dient der Ringflansch und/oder der Basiskörper auch als Führungsbauteil für das Kolbenelement.
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Das Kolbenelement ist vorzugsweise ein Hohlkolben mit einer Kolbenstirnseite, wobei der zweite Dichtsitz an der Kolbenstirnseite abdichtet. Der zweite Dichtsitz ist dabei vorzugsweise an einem radial nach innen gerichteten Vorsprung des Gehäuses ausgebildet, so dass durch Axialbewegung des Kolbenelements ein Öffnen und Schließen des zweiten Dichtsitzes möglich ist. Der Hohlkolben weist hierzu vorzugsweise einen oder mehrere Durchbrüche an einem Kolbenmantel auf.
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Weiter bevorzugt ist am zweiten Dichtsitz ein zweites Elastomerdichtelement, insbesondere mit einem Halteblech, angeordnet. Das Halteblech ermöglicht dabei die Verwendung von einfach aufgebauten Dichtelementen, beispielsweise standardisierten O-Ringen und kann auch eine Dichtfähigkeit des Dichtelements durch eine größere Dichtfläche zwischen dem Dichtelement und dem Halteblech ermöglichen. Ferner kann das Halteblech einen ausreichenden Quellraum zum elastischen Verformen des Dichtelements bereitstellen.
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Weiter bevorzugt ist der Aktor in einem abgeschlossenen Raum angeordnet. Der abgeschlossene Raum für den Aktor ist vorzugsweise mittels einer Metallmembran abgedichtet. Dadurch kommt der Aktor nicht mit dem gasförmigen Medium in Berührung und eine Korrosionsproblematik an Bauteilen des Aktors kann vermieden werden.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Gasinjektor. Die Brennkraftmaschine umfasst bevorzugt als Unterdruckquelle ein Ansaugrohr der Brennkraftmaschine, welches über das Regelventil mit dem Gasinjektor in Fluidverbindung steht. Eine Mündung einer Verbindungsleitung zwischen dem Ansaugrohr und dem Gasinjektor liegt vorzugsweise nach einer Drosselklappe im Ansaugrohr.
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Weiter bevorzugt umfasst die Brennkraftmaschine eine Vielzahl von Gasinjektoren, wobei alle Gasinjektoren nur an einem einzigen, gemeinsamen Regelventil angeschlossen sind. Dadurch können die Investitionskosten für die erfindungsgemäße Einblaseinrichtung signifikant reduziert werden.
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Weiter bevorzugt umfasst die Brennkraftmaschine einen Katalysator als Unterdruckquelle, wobei eine Steuermenge des gasförmigen Mediums, welche durch Öffnen des Regelventils abströmt, zum Katalysator geführt wird.
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Vorzugsweise ist hierbei in dem Verbindungspfad zwischen dem Regelventil und dem Katalysator ein Speicher zur Zwischenspeicherung des gasförmigen Mediums angeordnet, um sicherzustellen, dass der Gasinjektor nach einem Kaltstart ausreichend temperiert ist und die Bestandteile der Steuermenge des gasförmigen Mediums in für die Umwelt unbedenkliche Gaskomponenten umwandeln kann.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel 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 im geschlossenen Zustand des Gasinjektors,
- 2 eine vergrößerte Darstellung eines zweiten Dichtsitzes des Gasinjektors von 1 im geschlossenen Zustand des Gasinjektors,
- 3 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II von 2,
- 4 eine schematische Darstellung des zweiten Dichtsitzes des Gasinjektors von 1 im geöffneten Zustand des Gasinjektors,
- 5 eine vergrößerte Teilschnittansicht des dritten Dichtsitzes im geöffneten Zustand des dritten Dichtsitzes, und
- 6 eine vergrößerte Teilschnittansicht des dritten Dichtsitzes im geschlossenen Zustand des dritten Dichtsitzes, und
- 7 eine schematische Schnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im geschlossenen Zustand des Gasinjektors.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 ein Gasinjektor 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Mediums, insbesondere zum Einblasen von Wasserstoff, ein Schließelement 2 in Form einer Ventilnadel und einen Aktor 5. Der Aktor 5 ist eingerichtet, das Schließelement zu betätigen, um dieses in eine geöffnete Stellung zu bringen.
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Der Aktor 5 ist als Magnetaktor mit einem Anker 50 und einem Innenpol 51 ausgebildet. Der Aktor 5 ist in einem abgeschlossenen Aktorraum 53, welcher mittels einer flexiblen Metallmembran 52 gegenüber dem gasförmigen Medium abgedichtet ist, angeordnet.
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Das Schließelement 2 gibt eine Durchgangsöffnung 3 an einem ersten Dichtsitz 4 frei und verschließt diesen. 1 zeigt den geschlossenen Zustand des Gasinjektors 1. Im geöffneten Zustand wird gasförmiges Medium in einen Brennraum 30 eingeblasen.
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Ein Rückstellelement 6 stellt das Schließelement wieder in die in 1 gezeigte geschlossenen Ausgangsposition zurück.
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Der Gasinjektor 1 umfasst ferner einen zweiten Dichtsitz 7, welcher im Detail aus den 2 und 4 ersichtlich ist. Im geschlossenen Zustand des Gasinjektors bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine (2) sind sowohl der erste Dichtsitz 4 als auch der zweite Dichtsitz 7 geschlossen. Der zweite Dichtsitz 7 ist dabei vom Brennraum 30 weiter entfernt angeordnet, wobei der Aktor 5 zwischen dem ersten Dichtsitz 4 und dem zweiten Dichtsitz 7 angeordnet ist. Daher ist es möglich, dass der zweite Dichtsitz 7 ein zweites Elastomerdichtelement 70 umfasst. Das zweite Elastomerdichtelement 70 kann im geschlossenen Zustand eine sehr gute Dichtheit bereitstellen, so dass auch bei einem längeren Stillstand des Gasinjektors kein Gas über den zweiten Dichtsitz 7 in einen Gasraum 10, welcher sich vor dem ersten Dichtsitz 4 befindet, diffundieren kann.
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Der Gasinjektor 1 umfasst ferner ein axial bewegbares Kolbenelement 20, welches im Detail aus 2 ersichtlich ist. Das Kolbenelement 20 umfasst einen hohlzylindrischen Basiskörper 21 und eine Kolbenstirnfläche 22. Am hohlzylindrischen Basiskörper 21 ist ein umlaufender Ringflansch 23 vorgesehen. Ferner weist der Basiskörper 21 mehrere Durchbrüche 24 auf.
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Das Kolbenelement 20 ist ferner mittels einer Rückstellfeder 27 in den am zweiten Dichtsitz 7 geschlossenen Zustand vorgespannt (vgl. 2).
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Das zweite Elastomerdichtelement 70 ist in einer Nut in der Kolbenstirnfläche 22 angeordnet und weist im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf.
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Das zweite Elastomerdichtelement 70 dichtet dabei an einem Gehäuse 11 des Gasinjektors ab. Das Gehäuse 11 weist hierbei einen umlaufenden Vorsprung 11a auf, an welchem der zweite Dichtsitz 7 ausgebildet ist.
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Die Verwendung von zwei Dichtsitzen stellt somit sicher, dass in einem nicht benutzten Zustand des Gasinjektors 1 kein gasförmiges Medium aus einem Zulaufbereich 12 über den zweiten Dichtsitz 7 in den Gasraum 10 strömen kann.
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Falls im geschlossenen Zustand des Gasinjektors somit der erste Dichtsitz 4, beispielsweise aufgrund thermischer Einflüsse, undicht ist, verliert der Gasinjektor 1 maximal das sich im Gasraum 10 befindliche Gasvolumen zwischen dem ersten Dichtsitz 4 und dem zweiten Dichtsitz 7. Durch das elastomere Dichtelement 70 dichtet der zweite Dichtsitz 7 leckagefrei ab.
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Der Gasinjektor 1 umfasst ferner einen Unterdruckanschluss 80, welcher in einer Durchströmungsrichtung (Pfeile A) des Gasinjektors vor dem zweiten Dichtsitz angeordnet ist, und ein Regelventil 8. Das Regelventil 8 ist ein 2/2-Wegeventil. Das Regelventil 8 ist mit dem Unterdruckanschluss 80 verbunden und ist eingerichtet, den Unterdruckanschluss 80 mit einer Unterdruckquelle zu verbinden, um den zweiten Dichtsitz 7 zu öffnen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Unterdruckquelle ein Ansaugrohr 81. Eine verbindende Leitung 83 zwischen dem Regelventil 8 und dem Ansaugrohr 81 mündet dabei im Ansaugrohr 81 in einen Bereich in Strömungsrichtung (Pfeil B) nach einer Drosselklappe 82.
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Ein dritter Dichtsitz 9 ist zwischen dem radial nach außen gerichteten Ringflansch 23 des Kolbenelements 20 und dem Gehäuse 11 ausgebildet. Das Gehäuse 11 ist mehrteilig ausgebildet und umfasst auch ein Anschlussstück 12, durch welches das gasförmige Medium zugeführt wird. 2 zeigt den geöffneten Zustand des dritten Dichtsitzes 9 und 4 zeigt den geschlossenen Zustand des dritten Dichtsitzes 9.
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Zwischen dem Ringflansch 23 und dem Gehäuse 11 ist ein Steuerraum 15 ausgebildet. Der Steuerraum 15 ist über eine umlaufende Nut 16 und eine Radialbohrung 17 mit dem Unterdruckanschluss 80 verbunden.
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Wie weiter aus 2 ersichtlich ist, ist zwischen dem Ringflansch 23 und dem Gehäuse 11 ein erster Führungsbereich 31 ausgebildet. Zwischen dem hohlzylindrischen Basiskörper 21 und dem Gehäuse ist ferner ein zweiter Führungsbereich 32 ausgebildet. Dadurch ist das Kolbenelement 20 an zwei Bereichen axial geführt, so dass eine sehr gute Beweglichkeit bei minimalem Verschleiß möglich ist.
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Der dritte Dichtsitz 9 ist im Detail in den 5 und 6 gezeigt. Wie insbesondere aus 6 ersichtlich ist, ist der dritte Dichtsitz 9 zwischen einem ersten Elastomerdichtelement 25 und dem Gehäuse 11 ausgebildet.
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Das erste Elastomerdichtelement 25 ist in einer im Ringflansch 23 ausgebildeten umlaufenden Nut 26 angeordnet. Wie aus den 5 und 6 ersichtlich ist, weist die umlaufende Nut 26 eine erste Hinterschneidung 26a und eine zweite Hinterschneidung 26b auf, so dass das erste Elastomerdichtelement 25 sicher gegen ein Herausfallen gesichert ist.
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Das erste Elastomerdichtelement 25 weist im Schnitt eine kegelstumpfform auf, so dass ein sicheres Halten des Elastomerdichtelements 25 am Ringflansch 23 möglich ist.
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Dabei ist im geöffneten Zustand des dritten Dichtsitzes der Verbindungspfad zwischen dem Steuerraum 15 über die Nut 16 und die Radialbohrung 17 freigegeben.
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Die Nut 16 weist eine Axialöffnung 40 auf, welche in Axialrichtung X-X des Gasinjektors gerichtet ist. Wie aus 5 und 3 ersichtlich ist, ist die Axialöffnung 40 von einer ersten umlaufenden Wulst 41 und einer zweiten umlaufenden Wulst 42 umgeben. Wie in 3 gezeigt, ist hierbei die Nut 16 zwischen der ersten umlaufenden Wulst 41 und der zweiten umlaufenden Wulst 42 vorgesehen, welche ringförmig verläuft. Radial außerhalb der ersten umlaufenden Wulst 41 ist eine weitere ringförmige Vertiefung 41a und ein ringförmiger metallischer Anschlag 44 vorgesehen. Radial innerhalb der zweiten Wulst 42 ist eine zweite ringförmige Vertiefung 42a vorgesehen (vgl. 5).
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Der metallische Anschlag 44 verhindert, dass die erste und zweite Wulst 41, 42 im geschlossenen Zustand zu tief in das erste Elastomerdichtelement 25 eindringen und dieses gegebenenfalls beschädigen.
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Somit kann im Einblaszustand des Gasinjektors, wenn das gasförmige Medium in den Brennraum 30 eingeblasen wird, eine sichere Abdichtung am dritten Dichtsitz 9 erreicht werden. Durch Verwendung des ersten Elastomerdichtelements 25 am dritten Dichtsitz 9 ist sichergestellt, dass keine Leckage über den Verbindungspfad zum Unterdruckanschluss 80 bei geöffnetem Gasinjektor 1 auftritt. Somit sind bei der Einblasung keinerlei Verluste des gasförmigen Mediums in Richtung zur Unterdruckquelle vorhanden.
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Da die erste und zweite Wulst 41, 42 umlaufend ausgebildet sind und auch das erste Elastomerdichtelement 25 umlaufend vorgesehen ist, ergibt sich auch bei geschlossenem dritten Dichtsitz 9 keine Schrägstellung, beispielsweise des Kolbenelements 20, wie dies gegebenenfalls vorhanden wäre, wenn nur am Außenumfang der Öffnung 40 abgedichtet werden würde.
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Somit sind der zweite Dichtsitz 7 und der dritte Dichtsitz 9 derart ausgebildet, dass nicht gleichzeitig beide Dichtsitze geschlossen sind. Im vollständig geöffneten Zustand des zweiten Dichtsitzes 7 ist der dritte Dichtsitz 9 geschlossen. Dies ist in 4 gezeigt. Das Schließen des dritten Dichtsitzes 9 bzw. das Öffnen des zweiten Dichtsitzes 7 wird dabei mittels Unterdruck aus der Unterdruckquelle bereitgestellt.
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Die Funktion des erfindungsgemäßen Gasinjektors 1 ist dabei wie folgt: Bei einem Start der Brennkraftmaschine wird im Ansaugrohr 81 ein Unterdruck erzeugt. Beim Start der Brennkraftmaschine wird gleichzeitig auch das Regelventil 8 bestromt, so dass dieses von der in 2 gezeigten geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung überführt wird. Dadurch ist der Steuerraum 15 über die Nut 16, die Radialbohrung 17 und den Unterdruckanschluss 80 mit der Unterdruckquelle verbunden. Dadurch sinkt der Druck im Steuerraum 15, so dass das Kolbenelement 20, wie in 2 durch den Pfeil C angedeutet, gegen die Federkraft der Rückstellfeder 27 in Axialrichtung X-X in Richtung zum Zulaufbereich 12 bewegt wird. Dadurch öffnet der zweite Dichtsitz 7.
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4 zeigt hierbei den vollständig geöffneten Zustand des zweiten Dichtsitzes 7, so dass das gasförmige Medium, wie durch den Pfeil A angedeutet, durch das hohle Kolbenelement 20, die Durchbrüche 24 vorbei am geöffneten zweiten Dichtsitz 7 in den Gasraum 10 einströmen kann und dann durch Betätigung des Aktors 5 in den Brennraum 30 eingeblasen werden kann.
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Wie weiter aus 4 ersichtlich ist, ist dabei durch die Bewegung des Kolbenelements 20 in Richtung des Pfeils C das Volumen des Steuerraums 15 fast Null. Im vollständig geöffneten Zustand des zweiten Dichtsitzes 7 liegt dabei der Ringflansch 23 am Gehäuse 11 an. Dadurch ist der dritte Dichtsitz 9 geschlossen, so dass verhindert wird, dass gasförmige Medium aus dem Zulaufbereich über die Führungsbereiche 31, 32, den Steuerraum 15, die Nut 16 und die Radialbohrung 17 zum Unterdruckanschluss 80 und von dort über das geöffnete Regelventil 8 in das Ansaugrohr strömen kann.
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Um das Kolbenelement 20 bewegen zu können, sind die Spalte im Bereich der Führungsbereiche 31, 32 entsprechend gewählt. Durch die Verwendung des ersten Elastomerdichtelements 25 ist jedoch der dritte Dichtsitz 9 im geschlossenen Zustand vollständig abgedichtet, so dass keinerlei Leckage über diese Spalte in den Unterdruckbereich gelangen kann.
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Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird somit das Regelventil 8 kontinuierlich im offenen Zustand gehalten, so dass der zweite Dichtsitz 7 für die Einblasung von gasförmigem Medium immer geöffnet ist. Die eigentliche Einblasung erfolgt dann durch Öffnen und Schließen des ersten Dichtsitzes 4 mittels des Schließelements 2.
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Da der zweite Dichtsitz 7 mittels Unterdruck geöffnet wird, ist es möglich, dass ein Sitzdurchmesser des zweiten Dichtsitzes 7 sehr groß gewählt werden kann. Dies ist deshalb bedeutend, da das gasförmige Medium im Vergleich mit flüssigen Kraftstoffen ein viel größeres Volumen aufweist, welches in kurzer Zeit in den Brennraum 30 eingeblasen werden muss.
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Wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird, wird das Regelventil 8 durch Unterbrechen einer Bestromung des Regelventils 8 wieder geschlossen, wobei sich über die Spalte an den Führungsbereichen 31, 32 langsam wieder ein Druck im Steuerraum 15 aufbaut. Dadurch und durch Unterstützung der Rückstellfeder 27 bewegt sich das Kolbenelement 20 wieder in die in 2 gezeigte geschlossene Stellung, so dass der dritte Dichtsitz 9 geöffnet ist und der zweite Dichtsitz 7 geschlossen ist. Am Gehäuse 11 ist dabei ein Anschlag vorgesehen, welcher eine Rückstellbewegung des Kolbenelements 20 beendet.
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Alternativ ist, wie im zweiten Ausführungsbeispiel von 7 gezeigt, das Regelventil 8 derart ausgebildet, dass bei abgestellter Brennkraftmaschine das Regelventil in eine zweite Stellung geht, bei der eine Verbindung zwischen der Gaszuführung des einzublasenden Mediums und dem Unterdruckanschluss 80 hergestellt ist. Da das einzublasende Medium unter großem Druck steht, wird das unter Druck stehende gasförmige Medium über das Regelventil 8 und den Unterdruckanschluss 80, die Radialbohrung 17 sowie die Nut 16 zum Steuerraum 15 zugeführt und unterstützt zusätzlich die Rückstellung des Kolbenelements 20. In der zweiten Stellung ist selbstverständlich die Verbindung zwischen dem Unterdruckanschluss 80 und der Unterdruckquelle durch das Regelventil 8 unterbrochen.
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Somit sind im abgeschalteten Zustand der Brennkraftmaschine der erste Dichtsitz 4 und der zweite Dichtsitz 7 geschlossen, so dass ein Verlust von gasförmigem Medium auch über einen längeren Stillstandszeitraum nicht zu befürchten ist.
