EP4288654A1

EP4288654A1 - Injektor zum einblasen eines gases in einen brennraum oder in ein saugrohr eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: EP4288654A1
Application number: EP22702867.7A
Authority: EP
Inventors: Bernd Niethammer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2022-02-01
Publication date: 2023-12-13
Also published as: WO2022167145A1; KR20230137442A; DE102021000617A1; US20240102436A1; JP2024504876A; CN116997710A

Abstract

Der Injektor hat eine Injektornadel (2) mit der eine Austrittsöffnung (4) eines Injektorgehäuses (1) verschlossen werden kann. Die Injektornadel (2) kann druckgesteuert aus einer Schließ- in eine Offenstellung verstellt werden. Die Injektornadel (2) ist mit einem Kolben (26) axial fest verbunden, der in der einen Richtung unter Schließdruck steht, damit die Injektornadel (2) die Austrittsöffnung (4) verschließt. In der anderen Richtung kann der Kolben (26) und damit die Injektornadel (2) durch einen ventilgesteuerten Steuerdruck verschoben werden, wodurch die Injektornadel (2) in ihre Offenstellung gelangt und die Austrittsöffnung (4) freigibt.

Description

Injektor zum Einblasen eines Gases in einen Brennraum oder in ein Saugrohr eines Kraftfahrzeuges

Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einblasen eines Gases in einen Brennraum oder in ein Saugrohr eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .

Es sind Benzininjektoren bekannt, die für eine Gasinjektion eingesetzt werden. Weiter sind Gasinjektoren für eine Saugrohreinblasung bekannt. Die Injektoren werden in der Regel mit Hilfe eines Elektromagneten direkt gesteuert. Das Einbringen der notwendigen Kraftstoffmenge wird über ein Motorkennfeld sowie durch Druck und Temperatur vorgegeben.

Diese direkt angesteuerten Gasinjektoren haben am Dichtsitz der Düse definierte Querschnitte, die in Abhängigkeit von der erreichbaren Magnetkraft und dem Sitzdurchmesser auszulegen sind. Begrenzt werden die Magnetkräfte meist durch den verfügbaren Strom und die Spannungen in den Fahrzeugen sowie der notwendigen Dynamik der Injektoren. Für sehr schnelle Schaltbewegungen sind geringe Massen notwendig. Um speziell Wasserstoff in den notwendigen Mengen in den Brennraum zu bekommen, werden große Öffnungsquerschnitte benötigt. Dies ist nur mit größeren Magneten mit entsprechend hohen Kräften möglich, vor allem wenn die Drücke des Gases höher sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Injektor so auszubilden, dass das Gas in ausreichendem Maße auch bei sehr schnellen Schaltbewegungen durch die Düse ausgestoßen werden kann. Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Injektor erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Injektor wird die Injektornadel indirekt betätigt.

Sie ist mit dem Kolben axial fest verbunden, der in der einen Richtung unter Schließdruck steht, damit die Injektornadel die Austrittsöffnung verschließt. In der anderen Richtung kann der Kolben und damit die Injektornadel durch einen ventilgesteuerten Steuerdruck verschoben werden, wodurch die Injektornadel in ihre Offenstellung gelangt und die Austrittsöffnung freigibt. Der Kolben mit der Injektornadel kann auf diese Weise innerhalb kürzester Zeit in die jeweiligen Stellungen gelangen, so dass mit dem erfindungsgemäßen Injektor sehr schnelle Schaltbewegungen durchgeführt werden können. Die Schaltzeiten bewegen sich in der Regel im Mikro- bis in den Millisekunden- Bereich.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung ist für die Erzeugung des Steuerdruckes dem Kolben ein erstes Ventil vorgeschaltet, das mit einem Aktuator betätigt werden kann. Das Ventil ermöglicht sehr rasche Schaltzeiten.

Der Aktuator ist bevorzugt mit einem Ventilbetätigungskolben versehen, der mit dem ersten Ventil zusammenwirkt. Der Ventilbetätigungskolben wird durch den Aktuator verstellt, wenn ein Einblasvorgang stattfinden soll. Dann wird mit dem Ventilbetätigungskolben das erste Ventil so betätigt, dass auf den Kolben und damit die Injektornadel der Steuerdruck wirkt, mit dem die Injektornadel in die Offenstellung verschoben wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist dem ersten Ventil ein weiteres Ventil zugeordnet. Die beiden Ventile sind gegenläufig geschaltet, das heißt, bei geöffnetem ersten Ventil ist das weitere Ventil geschlossen und bei geschlossenem ersten Ventil geöffnet. Auf diese Weise kann der auf den Kolben wirkende Steuerdruck innerhalb kurzer Zeit aufgebaut werden, indem die beiden Ventile entsprechend verstellt werden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn bei Betätigen des ersten Ventiles durch den Ventilbetätigungskolben das weitere Ventil zwangsläufig in die andere Stellung verschoben wird.

Die beiden Ventile nehmen innerhalb des Injektorgehäuses nur wenig Bauraum in Anspruch, so dass der erfindungsgemäße Injektor entsprechend kompakt gebaut werden kann.

Der Injektor kann so ausgebildet sein, dass die Injektörnadel ihre Schließstellung einnimmt, wenn das erste Ventil geschlossen ist.

Hierbei ist es in vorteilhafter Weise möglich, dass das erste Ventil durch den Ventilbetätigungskolben des Aktuators geschlossen gehalten wird.

Vorteilhaft ist das weitere Ventil mit einem Druckraum strömungsverbunden, der durch den Kolben axial begrenzt ist. Wenn daher das weitere Ventil seine entsprechende Schaltstellung einnimmt, kann im Druckraum der zum Verschieben des Kolbens erforderliche Druck aufgebaut werden. Dieser auf den Kolben wirkende Steuerdruck ist dann höher als der auf den Kolben wirkende Schließdruck, der daher entgegen dem Schließdruck so verschoben wird, dass die Injektornadel in ihre Offenstellung gelangt und damit das Gas aus der Düsenöffnung austreten kann.

Um den Steuerdruck zu erzeugen, kann bei einer ersten Ausführungsform das einzublasende Gas selbst herangezogen werden.

Es ist aber auch möglich, zusätzlich zum einzublasenden Gas zum Erzeugen des Steuerdruckes einen niedrigeren Gasdruck aus dem System zu verwenden oder ein zusätzliches Steuermedium einzusetzen.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung ergibt sich, wenn das Injektorgehäuse mit wenigstens einer Rückleitung für einen Restanteil des einzublasenden Gases versehen ist. In dieser Rückleitung sitzt wenigstens ein Rückschlagventil. Es mündet in den jeweiligen Raum, in den das Gas ein- zublasen ist. Das Rückschlagventil sorgt dafür, dass das Gas aus diesem Raum nicht zurück in den Injektor strömen kann. Der Restanteil des einzublasenden Gases kann über das Rückschlagventil in den Brennraum oder in das Saugrohr gelangen, so dass dieser Restanteil nicht kompliziert aufgefangen und komprimiert werden muss, um ihn in den Hochdrucktank zurück zu pumpen.

Vorteilhaft kann zwischen dem Gasinjektor und dem Saugrohr ein Rückschlagventil eingesetzt werden, damit Druckschwankungen im Saugrohr nicht in den Gasinjektor gelangen.

Die Rückleitung ist vorteilhaft bei geöffnetem erstem Ventil mit dem Druckraum leitungsverbunden, so dass der Restanteil des einzublasenden Gases unter entsprechendem Druck durch das Rückschlagventil strömen kann.

Zur Abdichtung der Injektornadel wird vorteilhaft wenigstens ein Faltenbalg eingesetzt. Der Faltenbalg ist beispielsweise ein Metallfaltenbalg, mit dem eine zumindest nahezu leckagefreie Abdichtung erreicht werden kann.

Der Ventilbetätigungskolben ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform als Hohlkolben ausgebildet, in den ein Druckmedium zur Beaufschlagung des Ventilbetätigungskolbens eingebracht werden kann.

Der Aktuator ist vorteilhaft ein Magnetantrieb, mit dem der Ventilbetätigungskolben zuverlässig verschoben werden kann.

Der Magnetantrieb ist vorteilhaft mit einem Magnetanker versehen, der axial fest auf dem Ventilbetätigungskolben sitzt. Er kann dadurch einfach verschoben werden.

Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesent- lieh beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 im Axialschnitt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektors,

Fig. 2 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektors,

Fig. 3 im Axialschnitt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektors,

Fig. 4 im Axialschnitt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektors in geschlossenem Zustand,

Fig. 5 den Gasinjektor gemäß Fig. 4 in geöffnetem Zustand,

Fig. 6 im Axialschnitt eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektors in geschlossenem Zustand,

Fig. 7 den Gasinjektor gemäß Fig. 6 in geöffnetem Zustand,

Fig. 8 im Axialschnitt eine sechste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektors in geschlossenem Zustand,

Fig. 9 den Gasinjektor gemäß Fig. 8 in geöffnetem Zustand, Fig. 10 im Axialschnitt eine siebte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektors in geschlossenem Zustand,

Fig. 11 den Gasinjektor gemäß Fig. 10 in geöffnetem Zustand,

Fig. 12 im Axialschnitt eine achte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektors in geschlossenem Zustand,

Fig. 13 den Gasinjektor gemäß Fig. 12 im geöffneten Zustand,

Fig. 14 im Axialschnitt eine neunte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektors in geschlossenem Zustand,

Fig. 15 den Gasinjektor gemäß Fig. 14 im geöffnetem Zustand,

Fig. 16 im Axialschnitt eine zehnte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektor in geschlossenem Zustand,

Fig. 17 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 16,

Fig. 18 den Gasinjektor gemäß Fig. 16 in geöffnetem Zustand,

Fig. 19 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 18,

Fig. 20 im Axialschnitt eine zehnte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasinjektors in geschlossenem Zustand,

Fig. 21 bis 31 jeweils in vergrößerter Darstellung und im Schnitt unterschiedliche Ausführungsformen von Düsen des erfindungsgemäßen Gasinjektors, Fig. 32 bis 35 in schematischer Darstellung unterschiedliche Strahlführungen des in den Verbrennungsraum einzublasenden Gases bei unterschiedlichen Düsenwinkeln,

Fig. 36 in vergrößerter Darstellung und im Axialschnitt einen Teil des Gasinjektors gemäß den Fig. 6 und 7 mit einer Einrichtung zur Einstellung des Düsenspaltes,

Fig. 37 in einer Darstellung entsprechend Fig. 36 eine weitere Möglichkeit der Einstellung des Düsenspaltes,

Fig. 38 und 39 in Darstellungen entsprechend Fig. 36 weitere Ausführungsformen von Gasinjektoren mit einer Einrichtung zum Einstellen des Düsenspaltes,

Fig. 40 in einem Diagramm die Injektorkalibrierung, die mit Hilfe der Einstellung des Düsenspaltes vorgenommen wird,

Fig. 41 in vergrößerter Darstellung eine Ausführungsform einer Beschichtung der Injektornadel,

Fig. 42 in vergrößerter Darstellung eine Drallstruktur an der Injektornadel,

Fig. 43 in vergrößerter Darstellung und im Schnitt eine weitere Ausführungsform einer Düse des erfindungsgemäßen Gasinjektors,

Fig. 44 im Schnitt einen Teil eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Brennraum, in den das Gas mittels des erfindungsgemäßen Gasinjektors eingeblasen wird,

Fig. 45 die Einzelheit B in Fig. 44 in vergrößerter Darstellung, Fig. 46 in einer Darstellung entsprechend Fig. 45 eine weitere Ausführungsform einer Einbaulage der Injektornadel des erfindungsgemäßen Gasinjektors,

Fig. 47 in einer Darstellung entsprechend Fig. 45 eine weitere Ausführungsform einer Zuführung des Gases in den Brennraum mittels des erfindungsgemäßen Gasinjektors,

Fig. 48 in einer Darstellung entsprechend Fig. 45 eine weitere Ausführungsform einer Zuführung eines Gases in den Brennraum mittels des erfindungsgemäßen Gasinjektors,

Fig. 49 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 48,

Fig. 50 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 48,

Fig. 51 in einer Darstellung entsprechend Fig. 45 eine weitere Ausführungsform einer Zuführung des Gases in den Brennraum mittels des erfindungsgemäßen Gasinjektors,

Fig. 52 in einer Darstellung entsprechend Fig. 45 eine weitere Ausführungsform der Zuführung des Gases in den Brennraum mittels des erfindungsgemäßen Gasinjektors,

Fig. 53 in vergrößerter Darstellung den Austrittsbereich des Gases aus der Injektornadel,

Fig. 54 eine Ansicht des Austrittsbereiches gemäß Fig. 53,

Fig. 55 im Schnitt und in vereinfachter Dartsteilung eine Befestigung der Injektornadel. Fig. 1 zeigt einen vorgesteuerten Gasinjektor mit einer Rückführung des Gases in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, vorzugsweise eines Verbrennungsmotors für Fahrzeuge. Die Verbrennungskraftmaschine mit dem Brennraum ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Der Gasinjektor hat ein Gehäuse 1 , in dem zentral eine Injektornadel 2 verschiebbar ist. Am freien Ende ist die Injektornadel 2 mit einem Ventilteller 3 versehen, der in der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung eine Öffnung 4 einer Düse 5 verschließt. Sie ist vorteilhaft einstückig mit dem Gehäuse 1 ausgebildet und in einem stirnseitigen Boden 6 des Gehäuses 1 vorgesehen.

Die Injektornadel 2 ist in einer zentralen Axialbohrung 7 des Gehäuses 1 abgedichtet geführt. Die Injektornadel 2 ragt in einen zentralen Aufnahmeraum 8, der sich etwa über die halbe axiale Länge des Gehäuses erstreckt und an dessen Wandung ein Ventilgehäuse 9 anliegt. Das Ventilgehäuse 9 nimmt eine Hülse 10 auf, die an der Innenwand des Ventilgehäuses 9 anliegt und mit Abstand eine Kolbenfeder 11 umgibt, die im Ausführungsbeispiel eine Schraubendruckfeder ist, die mit einem Ende an einer Dichtscheibe 12 anliegt. Sie stützt sich axial an einer Spannmutter 13 ab, die in das dem Gehäuseboden 6 zugewandte Ende des Ventilgehäuses 9 geschraubt ist.

Die Dichtscheibe 12 ist an ihrem äußeren Mantel mit einer Ringnut 14 versehen, in der ein Dichtring 15 liegt, der dichtend an der Innenwand des Ventilgehäuses 9 anliegt.

Die Dichtscheibe 12 sitzt auf einem zylindrischen Anschlussstück 16, das die Injektornadel 2 über einen Teil ihrer Länge führt.

Die Dichtscheibe 12 ist an ihrer inneren Mantelfläche mit einer Ringnut 17 versehen, die einen Dichtring 18 aufnimmt, mit dem die Dichtscheibe 12 dichtend auf dem Anschlussstück 16 sitzt. Die Dichtscheibe 12 ist axial gesichert auf dem Anschlussstück 16 angeordnet. An einer Seite der Dichtscheibe 12 liegt eine Spannmutter 19 an, die auf ein in Richtung auf den Gehäuseboden 6 über die Dichtscheibe 12 vorstehendes Gewindeende 20 geschraubt ist.

An der anderen Stirnseite liegt die Dichtscheibe 12 an einer Radialschulter 21 an, die eine in Richtung auf den Gehäuseboden 6 offene umlaufende Vertiefung 22 an der Außenseite des Anschlussstückes 16 begrenzt. Die Dichtscheibe 12 wird mittels der Spannmutter 19 axial gegen die Radialschulter 21 gedrückt.

Mit der Spannmutter 13 wird die Dichtscheibe 12 zusammen mit dem Anschlussstück 16 axial gegen das eine Ende der Hülse 10 gedrückt. Mit ihrem anderen Ende liegt sie an einer Radialschulter 23 an der Innenseite des Ventilgehäuses 9 an.

Vorteilhaft liegt die Hülse 10 unter Zwischenlage einer dünnen Abstandsscheibe 24 an der Dichtscheibe 12 an. Die Abstandsscheibe 24 liegt an der Innenwand des Ventilgehäuses 9 an und hat beispielhaft etwa gleiche Dicke wie die Hülse 10. Dadurch ist sichergestellt, dass die Abstandsscheibe 24 nicht die Bewegungen der Kolbenfeder 11 behindern kann.

An dem vom Gewindeende 20 abgewandten Ende des Anschlussstückes 16 liegt das eine Ende eines Faltenbalges 25 an, der sich am anderen Ende an einem Kolben 26 axial abstützt. Der Faltenbalg 25 umgibt einen Teil der Injektornadel 2 und wird mit Abstand von der Kolbenfeder 11 umgeben.

Der Kolben 26 hat eine zentrale Axialbohrung 27, in welche die Injektornadel 2 mit einem verjüngten Ende 28 eingreift. Es ist als Gewindeende ausgebildet, das in die Axialbohrung 27 des Kolbens 26 geschraubt wird. Mit Hilfe des Gewindeendes 28 kann die Injektornadel 2 genau innerhalb des Gasinjektors axial positioniert werden. Der Kolben 26 hat einen Radialflansch 29, mit dem er an der Innenseite des Ventilgehäuses 9 anliegt.

Der dem Faltenbalg 25 zugewandte Teil des Kolbens 26 ist im Außendurchmesser gestuft ausgebildet. Die Kolbenfeder 11 stützt sich am Radialflansch 29 ab, während der Faltenbalg 25 an einer Radialschulter 30 des Kolbens 26 axial abgestützt ist.

An der axial gegenüberliegenden Seite des Radialflansches 29 ist der Kolben 26 mit einem Führungsteil 31 versehen, der kleineren Außendurchmesser als der Radialflansch 29 hat und in einem Innenwandabschnitt 32 des Ventilgehäuses 9 axial geführt ist.

Das Ventilgehäuse 9 weist in Höhe des Innenwandabschnittes 32 an seiner äußeren Mantelfläche wenigstens eine Ringnut 33 auf, die einen Dichtring 34 aufnimmt, mit dem das Ventilgehäuse 9 gegenüber der den Aufnahmeraum 8 begrenzenden Wandung des Injektorgehäuses 1 abgedichtet ist. Im Ausführungsbeispiel hat das Ventilgehäuse 9 vorteilhaft zwei mit axialem Abstand voneinander liegende Ringnuten 33 mit Dichtringen 34.

In der Axialbohrung 27 des Kolbens 26 sitzt ein Schließventil 35, dessen Ventilfeder 36 einen Ventilteller 37 in die in Fig. 1 dargestellte Schließstellung belastet. Die Ventilfeder 36 ist am freien Ende der Injektornadel 2 axial abgestützt.

Der Ventilteller 37 verschließt in der Schließstellung einen im Kolben 26 befindlichen Druckraum 38, in den von der Stirnseite des Kolbens 26 ausgehende Zuleitungen 39 münden.

Der Druckraum 38 wird von einer Nadel 40 durchsetzt, die vom Ventilteller 37 absteht und mit einem Ventilbetätigungskolben 41 zusammenwirkt. Die Nadel 40 dient zur Führung und zur Kraftübertragung, wie noch erläutert werden wird. Der Ventilbetätigungskolben 41 ist Teil eines Magnetantriebes 42 als Aktuator, der ebenfalls im Gehäuse 1 untergebracht ist. Auf dem Ventilbetätigungskolben 41 sitzt axial fest ein scheibenförmiger Magnetanker 43, an dem das eine Ende einer Druckfeder 44 anliegt, die den Ventilbetätigungskolben 41 mit Abstand umgibt und in einem Aufnahmeraum 45 untergebracht ist.

Der Aufnahmeraum 45 befindet sich in einem Führungsteil 46, in dem der Ventilbetätigungskolben 41 mit seinem Endbereich axial geführt ist.

Am Boden 47 des Aufnahmeraumes 45 liegt eine Einstellscheibe 48 an, deren Dicke die Vorspannkraft der Druckfeder 44 bestimmt. Die Einstellscheibe 48 liegt unter der Kraft der Druckfeder 44 am Boden 47 an.

Da die Ausbildung des Magnetantriebes 42 an sich bekannt ist, wird er nur kurz beschrieben. Er hat einen Magneten 49 sowie eine das Führungsteil 46 umgebende Wicklung 50.

Der Magnetantrieb 42 wird mit Hilfe einer Spannmutter 51 , die in das freie Ende des Gehäuses 1 geschraubt wird, axial gegen einen Anschlag 52 gedrückt. Er wird durch eine Ringschulter an der Innenseite des Gehäuses gebildet. Gegenüber dem Gehäuse 1 ist der Magnetantrieb 42 durch wenigstens eine Dichtung 53 abgedichtet. Sie wird vorteilhaft durch einen Dichtring gebildet, der in einer Ringnut in der Innenwand des Gehäuses 1 angeordnet ist.

Der Magnetanker 43 begrenzt axial einen Mediumsraum 54, in den wenigstens eine Bohrung 55 in der Wandung des Gehäuses 1 mündet. Der Mediumsraum 54 ist außerdem durch einen Teil des Gehäuses 1 und eine Ventilspannmutter 56 begrenzt, die in das freie Ende des Gehäuses 1 geschraubt ist und unter Zwischenlage einer Einstellscheibe 57 das Gehäuse 1 gegen einen Boden 58 des Ventilgehäuses 9 drückt. Die Dicke der Einstellscheibe 57 bestimmt den Vorschub des Schließventils 35. Die Ventilspannmutter 56 ist gegen die Innenwand des Gehäuses 1 abgedichtet. Die Einstellscheibe 57 begrenzt radial einen Zwischenraum 59, der axial durch die einander gegenüberliegenden Stirnseiten eines Teiles des Ventilgehäuses 9 und des Kolbens 26 sowie der Ventilspannmutter 56 begrenzt ist. In den Zwischenraum münden die Zuleitungen 39 im Kolben 26 sowie Zuleitungen 60 in der Ventilspannmutter 56.

Die Zuleitungen 60 sind wie die Zuleitungen 39 schmale Bohrungen, durch welche das Medium in noch zu beschreibender Weise strömen kann. Die Zuleitungen 60 verbinden den Zwischenraum 59 mit einem Ringraum 61 , der zum Mediumsraum 54 offen ist und in dem die Ventilspannmutter 56 angeordnet ist. Durch den Ringraum 61 ragt der Ventilbetätigungskolben 41.

In die Bohrung 55 mündet unter einem stumpfen Winkel eine Bohrung 62, die in einem Anschlussstutzen 63 vorgesehen ist. Er schließt stumpfwinklig an die Außenseite des Gehäuses 1 an und ist vorteilhaft einstückig mit ihm ausgebildet.

Die Bohrung 55 erstreckt sich axial bis in den Boden 58 des Gehäuses 1 , in dem sie an eine Radialbohrung 64 anschließt, die die axiale Bohrung 55 mit einem Düsenraum 65 verbindet, durch den die Injektornadel 2 ragt und der durch den Ventilteller 3 in Richtung auf den Brennraum des Verbrennungsmotors geschlossen ist.

In die brennraumseitige Stirnseite des Bodens 6 des Gehäuses 1 mündet eine axiale Sperrleitung 66, in der mindestens ein Rückschlagventil 67 sitzt, dem ein Filter 68 vorgeschaltet ist. Im Ausführungsbeispiel sind zwei hintereinander liegende Rückschlagventile 67 vorgesehen, von denen das zweite Rückschlagventil zur Sicherheit vorgesehen ist, falls das erste Rückschlagventil undicht werden sollte. Die Rückschlagventile 67 dienen zur Absperrung des Brennraumes.

Die Sperrleitung 66 mündet in eine Radialbohrung 69, die in einen Ringkanal 9a im Ventilgehäuse 9 mündet. Der Kolben 26 hat ebenfalls eine Radial- bohrung 26a, die in den Ringkanal 9a mündet und sich bis zum Schließventil 35 erstreckt.

Das Schließventil 35 hat die Ventilscheibe 37, die unter dem Druck einer Schließventilfeder 36 steht und durch die sie in die in Fig. 1 dargestellte Schließstellung belastet wird. Die Schließventilfeder 36 stützt sich am Ende 28 der Injektornadel 2 ab.

Über den Anschlussstutzen 63 wird gasförmiger Wasserstoff unter Druck zugeführt. Das Gas steht unter einem Druck, der vorteilhaft größer als 10 bis 20 bar ist. Er liegt beispielhaft in einem Bereich zwischen 30 und 40 bar, kann aber auch deutlich höher sein. Ein solch hoher Druck ist erforderlich, wenn das Gas gegen den Kompressionsdruck im Brennraum eingeblasen wird. Erfolgt der Einblasvorgang in der Saugphase, kann der Druck des Gases gegen Null gehen, wenn die Durchflusswiderstände klein genug sind. Der Druck kann in diesem Fall beispielhaft zwischen 0 und 10 bar liegen. Das Gas gelangt über die Bohrungen 55, 64 in den Düsenraum 65, der durch den Ventilteller 3 gegen den Brennraum abgedichtet ist.

Die Kompressions- und die Saugphase im Verbrennungsraum können einfach durch Sensoren bestimmt werden, die den Drehwinkel der Kurbelwelle erfassen und die Sensorsignale einer Steuerung senden. Aus dem Drehwinkel kann die jeweilige Druckphase im Verbrennungsraum abgeleitet werden. Die Steuerung sorgt dafür, dass je nach Drehwinkel das Gas mit hohem Druck oder mit niedrigem Druck zugeführt wird.

Die Bohrung 55 ist mit dem Mediumsraum 54 strömungsverbunden, so dass sich das Gas auch im Mediumsraum 54 befindet. Durch Betätigen des Magnetantriebes 42 wird der Magnetanker 43 gegen die Kraft der Druckfeder 44 zurückgezogen. Dadurch wird der Ringraum 61 in der Ventilspannmutter 56 freigegeben, so dass das Gas über den Ringraum 61 und die Zuleitungen 60 in den Zwischenraum 59 gelangen kann. Beim Zurückziehen des Ventilbetätigungskolbens 41 wird durch die Kraft der Feder 36 das Schließventil 35 geschlossen. Die Ventilfeder 36 ist so eingestellt, dass der Federdruck höher ist als der Druck, unter dem das Gas steht. So kann der Druck der Ventilfeder 36 beispielsweise 20 bis 30 Prozent höher eingestellt sein als der Druck, unter dem das Gas steht.

Ist das Schließventil 35 geschlossen, wird der Kolben 26 mit der Injektornadel 2 unter dem Druck des im Zwischenraum 59 befindlichen Gases gegen die Kraft der Kolbenfeder 11 axial verschoben, wodurch der Ventilteller 3 in seine Offenstellung bewegt wird. Nunmehr kann das Gas über die Bohrung 55, die Radialbohrung 64 und den Düsenraum 56 in den Brennraum eintreten. Auf diese Weise beginnt der Einblasvorgang.

Um den Einblasvorgang zu beenden, wird der Magnetantrieb 42 abgeschaltet. Dadurch wird der Ventilbetätigungskolben 41 durch die Druckfeder 44 wieder in Richtung auf die Ventilspannmutter 56 verschoben, wodurch der Ventilbetätigungskolben 41 in die Schließstellung gelangt, in welcher er den Ringraum 61 verschließt. Dabei wird über die Nadel 40 die Ventilscheibe 37 gegen die Kraft der Ventilfeder 36 in ihre Freigabestellung zurückgedrückt, so dass das Gas über die Zuleitungen 39, die Radialbohrung 69 und die Sperrleitung 66 über die Rückschlagventile 67 in den Brennraum entweichen kann.

Das Filter 68 gewährleistet, dass keine Verunreinigungen in den Brennraum und keine Verbrennungsrückstände und Verunreinigungen in den Gasinjektor gelangen.

Der beschriebene Entlastungsvorgang erfolgt vor der Kompression des im Brennraum befindlichen Verbrennerkolbens, damit der Druck im Verbrennungsraum den beschriebenen Entlastungsvorgang nicht verhindert.

Die Feder 44 des Magnetantriebes 42 ist so eingestellt, dass sie die Kräfte der Ventilfeder 36 des Schließventiles 35 und die Dichtheit am Ventilsitz in der Ventilspannmutter 56 aufbringen kann. Durch das die Stirnseite des Kolbens 26 beaufschlagende Gas entsteht eine auf diese Kolbenfläche wirkende Kraft, die größer ist als die von der Kolbenfeder 11 erzeugte Gegenkraft.

Die Kolbenfeder 11 hat eine Kraft, die größer ist als die Kraft, welche den Kolbensitz des Ventiltellers 3 durch den Gasdruck öffnen würde. Dadurch ist gewährleistet, dass der Ventilteller 3 den Ventilsitz zuverlässig gegen den hohen Druck des Gases abdichtet, das über den Düsenraum 65 am Ventilteller 3 angreift. Die Auslegung hängt von den Kraftverhältnissen zwischen dem Dichtdurchmesser der Injektornadel 2 und dem Kolben 26 ab.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel stellt einen vorgesteuerten Gasinjektor dar. Das Gas wird am Ende des Einblasvorganges in der beschriebenen Weise über die Sperrleitung 66 in den Brennraum abgeleitet, so dass ein kompliziertes Auffangen und Komprimieren des Restgases vermieden wird, was notwendig wäre, wenn das Restgas in die Hochdrucktanks des Gases zurückgepumpt werden müsste. Der Faltenbalg 25 gewährleistet eine leckagefreie Wirkweise des Gasinjektors. Der Faltenbalg 25 ist vorteilhaft ein Metallfaltenbalg, mit dem eine verlustfreie oder allenfalls nur eine sehr geringe, nicht störende Leckage erreicht werden kann.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zunächst dadurch, dass eine Rückführung des unter Druck stehenden Gases nicht in den Brennraum erfolgt. Dementsprechend ist bei dieser Ausführungsform eine Sperrleitung mit Rückschlagventil zum Brennraum hin nicht vorhanden. Die Radialbohrung 69 ist durch das Gehäuse 1 radial nach außen geführt. Über die Radialbohrung 69 wird das Gas zum Tank zurückgeführt.

Der Gasinjektor hat weiter außer dem Anschlussstutzen 63 für die Zuführung des unter Druck stehenden Gases einen weiteren Anschlussstutzen 71 , der eine Bohrung 72 aufweist, die ähnlich wie die Bohrung 62 des Anschlussstutzens 63 stumpfwinklig zur Längsachse des Gasinjektors verläuft. Die Bohrung 72 mündet in den Mediumsraum 54 zwischen der Ventilspannmutter 56 und dem Magnetanker 43 des Magnetantriebes 42.

Im Unterschied zur vorigen Ausführungsform ist die Bohrung 55 gegen den Mediumsraum 54 geschlossen.

Bei der vorigen Ausführungsform dient das einzublasende Gas gleichzeitig auch als Steuermedium, mit dem die Injektornadel 2 verschoben wird. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird zum Verschieben der Injektornadel 2 ein zusätzliches Steuermedium eingesetzt. Es wird über den Anschlussstutzen 71 zugeführt. Der Druck des Steuermediums kann vergleichbar sein mit dem Druck des Gases, das über den Anschlussstutzen 63 in der beschriebenen Weise dem Brennraum zugeführt wird. Der Steuermediumsdruck kann auch höher oder kleiner sein als der Gasdruck. Der kleinere Steuermediumsdruck ist beispielhaft dann von Vorteil, wenn höhere Systemdrücke entstehen, die für die Steuerung der Injektornadel 2 ungeeignet sind.

Um den Einblasvorgang zu starten, wird der Magnetantrieb 42 eingeschaltet, wodurch der Magnetanker 43 und damit der Ventilbetätigungskolben 41 gegen die Kraft der Druckfeder 44 zurückgeschoben wird. Da hierbei der Ventilbetätigungskolben 41 von der Nadel 40 des Ventiltellers 37 des Schließventiles 35 abhebt, drückt die Ventilfeder 36 den Ventilteller 37 in seinen Dichtsitz.

Durch das Zurückschieben des Ventilbetätigungskolbens 41 wird der Druckraum 38 freigegeben, so dass das Steuermedium aus dem Mediumsraum 54 über die Zuleitungen 60 in den Zwischenraum 59 gelangen kann. Der auf den Kolben 26 vom Steuermedium ausgeübte Druck ist größer als die von der Kolbenfeder 11 ausgeübte Gegenkraft, so dass der Kolben 26 und damit die Injektornadel 2 verschoben werden. Der Ventilteller 3 wird dadurch in seine Offenstellung verschoben, so dass das über den Anschlussstutzen 63 zugeführte Gas über die Bohrungen 55 und 64 in den Düsenraum 65 gelangen kann. Da der Kolben 26 durch das gesonderte Steuermedium beaufschlagt wird, kann bei Bedarf der Kolben 26 kleiner ausgebildet sein als bei der vorigen Ausführungsform.

Der Druck des in den Mediumsraum 54 gelangenden Steuermediums wird durch eine (nicht dargestellte) externe Pumpe erzeugt. Dadurch wird eine Leckage des Gases verhindert, weil es nicht zur Steuerung des Gasinjektors eingesetzt wird. Als Medium kann Öl, wie etwa Pentosin oder Silikonöl, aber auch beispielsweise Kühlwasser, eingesetzt werden. Dieses Medium kann zusätzlich zur Kühlung des Injektors herangezogen werden.

Um den Einblasvorgang zu beenden, wird der Magnetantrieb 42 abgeschaltet, wodurch der Magnetanker 43 und damit der Ventilbetätigungskolben 41 durch die Feder 44 wieder in die in Fig. 2 dargestellte Schließstellung verschoben werden, wobei er die Nadel 40 des Ventiltellers 37zurückschiebt. Dadurch werden die Zuleitungen 39 im Kolben 26 freigegeben, so dass das Steuermedium aus dem Zwischenraum 59 über den Druckraum 38 in die Radialbohrung 69 und von dort aus zum Tank oder zu einem Ansaugkrümmer 150 (Fig. 2) oder zu einem Ansaugsystem des Verbrennungsmotors gelangen kann. Die Leitung zum Ansaugkrümmer 150 kann mit einem Rückschlagventil 177 versehen sein, um Druckspitzen aus dem Ansaugkrümmer zum Injektor hin zu vermeiden. Dieser Entlastungsvorgang ist unabhängig von der Kompression im Verbrennungsraum, so dass das Einblasen des Gases zu jeder Zeit stattfinden kann.

Auch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 stellt einen vorgesteuerten Gasinjektor dar, bei dem das Steuermedium zurückgeführt wird. Die Rückführung erfolgt in den Ansaugkrümmer bzw. das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors, wenn das Steuermedium ein Gas ist. Wird als Steuermedium kein Gas, sondern eine Flüssigkeit eingesetzt, wird diese in den Tank zurückgeführt, aus dem die Flüssigkeit zugeführt worden ist.

Fig. 2 zeigt noch eine Entlastungsbohrung 73 am freien Ende des Ventilbetätigungskolbens 41. Die Entlastungsbohrung 73 verbindet den zwischen dem Ventilbetätigungskolbens 41 und dem Boden 74 des Führungsteiles 46 befindlichen Raum 75 mit dem Aufnahmeraum 45 für die Druckfeder 44. Eine gleiche Entlastungsbohrung 73 ist auch bei der vorigen Ausführungsform vorgesehen. Die Entlastungsbohrung 73 dient vor allem der Dämpfung durch die Drosselwirkung.

Fig. 3 zeigt einen vorgesteuerten Gasinjektor, der prinzipiell gleich ausgebildet ist wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Der einzige Unterscheid besteht darin, dass in der Sperrleitung 66 nur ein einziges Rückschlagventil 67 sitzt, dem vorteilhaft ein Filter 68 vorgeschaltet ist. Wie anhand von Fig. 1 erläutert worden ist, kann über die Sperrleitung 66 und das Rückschlagventil 67 der Rest des Gases in den Brennraum geführt werden, wenn der Magnetantrieb 42 abgeschaltet und der Ventilbetätigungskolben 41 in seine Schließstellung, die in Fig. 3 dargestellt ist, zurückgeführt wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen einen Gasinjektor, bei dem die Entlastung mittels einer Bohrung zentral im Injektor erfolgt. Dadurch kann Bauraum eingespart und der Außendurchmesser des Gasinjektors sehr klein gehalten werden.

Der Gasinjektor hat den Anschlussstutzen 63 zur Zuführung des Gases sowie den weiteren Anschlussstutzen 71 ähnlich der Ausführungsform gemäß Fig. 2. Die Bohrung 62 des Anschlussstutzens 63 schließt stumpfwinklig an die axiale Bohrung 55 an, die am anderen Ende mit der Radialbohrung 64 strömungsverbunden ist, über die das Gas in den Düsenraum 65 gelangt. Im Unterschied zu den vorigen Ausführungsbeispielen befindet sich der Düsenraum 65 innerhalb des Gehäuses 1 und mit Abstand von der Gehäusestirnseite 78. Die Injektornadel 2 verschließt in der in Fig. 4 dargestellten Schließstellung die Düsenöffnung 4. Zum Öffnen der Düsenöffnung 4 wird die Injektornadel 2 im Unterschied zu den vorigen Ausführungsbeispielen nach innen verschoben.

Die Düsenöffnung 4 ist als Strahlführung für das einzublasende Gas vorgesehen, wodurch eine Verbesserung des Einblasvorganges erreicht wird. Die Injektornadel 2 hat einen zentralen Fortsatz 76, der in einer Bohrung 77 liegt, die sich vom Druckraum 65 aus bis zur Stirnseite 78 des Gehäuses 1 erstreckt. Der Fortsatz 76 und die Bohrung 77 sind so ausgebildet, dass das Gas bei geöffnetem Ventil durch die Bohrung 77 in den Brennraum strömen kann. Im Ausführungsbeispiel hat die Bohrung 77 eine zylindrische Wandung, die den zylindrisch ausgebildeten Fortsatz 76 mit Abstand umgibt. Dadurch wird zwischen der Bohrungswandung und dem Umfang des Fortsatzes 76 ein schmaler Ringraum für das Gas gebildet.

Die Injektornadel 2 ist mit einer zentralen Durchgangsbohrung 91 versehen, in der das Rückschlagventil 67 angeordnet ist, das den (nicht dargestellten) Brennraum gegen den Gasinjektor abdichtet.

Das vom Fortsatz 76 abgewandte Ende sitzt abgedichtet im Kolben 26, der unter der Kraft der Kolbenfeder 11 steht, mit welcher der Kolben 26 in Richtung auf die Schließstellung der Injektornadel 2 belastet ist. Entsprechend den vorigen Ausführungsformen ist der Kolben 26 abgedichtet im Gehäuse 1 angeordnet. Die Abdichtung erfolgt mit zwei mit axialem Abstand hintereinander liegenden Kolbenringen 151 , 152, die vorzugsweise aus Metall bestehen. Im Unterschied zu den vorigen Ausführungsbeispielen liegt der Kolben 26 unmittelbar an der Innenwand des Aufnahmeraumes 8 des Gehäuses 1 an. Die Kolbenfeder 11 stützt sich an der Ventilspannmutter 56 ab, die zusammen mit einem axial mit Abstand gegenüberliegenden Ventilblock 79 den Zwischenraum 59 begrenzt.

Der Ventilblock 79 wird von einer zentralen axialen Bohrung 80 durchsetzt, deren beide Enden durch jeweils ein Ventil 81 , 82 geschlossen werden können. Das der Ventilspannmutter 56 gegenüberliegende Ventil 81 hat einen Ventilteller 83, der durch eine Ventilfeder 84 belastet ist, die am Boden einer Sacklochbohrung 85 in der Stirnseite der Ventilspannmutter 56 abgestützt ist. Das Ventil 82 wirkt mit dem Ventilbetätigungskolben 41 zusammen, der Teil des Magnetantriebes 42 ist. Das Ventil 82 hat ein Ventilelement 86, mit dem der Ringraum 61 verschlossen werden kann.

Der Ventilbetätigungskolben 41 hat eine axiale Bohrung 87, die sich von ihrem vom Ventilblock 79 abgewandten Ende bis nahe zum ventilseitigen Ende erstreckt und an eine Querbohrung 88 anschließt, die in dem Mediumsraum 54 zwischen dem Magnetantrieb 42 und dem Ventilblock 79 im Ventilgehäuse 1 vorgesehen ist.

Auf der vom Ventilblock 79 abgewandten Seite des Magnetantriebes 42 sitzt auf dem Ventilbetätigungskolben 41 axial fest der Magnetanker 43, der durch die Feder 44 belastet ist. Sie stützt sich axial am Boden 89 eines gehäuseartigen Ansatzes 90 ab, in den der Ventilbetätigungskolben 41 ragt.

Der Ringraum 61 im Ventilblock 79 ist über wenigstens eine Zuleitung 60 mit dem Zwischenraum 59 leitungsverbunden.

Die Bohrung 72 des Anschlussstutzens 71 mündet in den Druckraum 38, der durch den Ventilteller 83 geschlossen werden kann.

In der in Fig. 4 dargestellten Schließstellung verschließt der Ventilteller 83 unter dem Druck der Ventilfeder 84 den Druckraum 38. Der Ventilteller 83 hat einen Ventilstößel 97, der in der Bohrung 80 des Ventilblocks 79 geführt ist und innerhalb der Bohrung 80 am freien Ende eines Ventilstößels 86a des Ventiltellers 86 anliegt. Der Ventilstößel 86a führt den Ventilteller 86 in der Bohrung 80.

Die Injektornadel 2 wird zentrisch von einer Axialbohrung 91 durchsetzt, in der das Rückschlagventil 67 sitzt. Die Axialbohrung 91 ist mit einer zentrischen Axialbohrung 92 im Kolben 26 strömungsverbunden. Sie mündet in eine Querbohrung 93, die mit einem Federraum 94 strömungsverbunden ist, in dem die Kolbenfeder 11 untergebracht ist Der Federraum 94 ist über eine Leitung 95 mit dem Mediumsraum 54 strömungsverbunden. In der Schließstellung gemäß Fig. 4 kann das über den Anschlussstutzen 63 unter Druck zugeführte Gas nicht in den Brennraum austreten, weil die Injektornadel 2 die Öffnung 4 verschließt. Die Injektornadel 2 liegt unter dem Druck der Kolbenfeder 11 am Ventilsitz an und schließt dadurch die Öffnung 4 des Gasinjektors.

Der Aufnahmeraum 8 vor dem Kolben 26 ist über wenigstens eine Leitung 96 mit dem Zwischenraum 59 ständig verbunden.

Der Ventilteller 83 verschließt unter der Kraft der Ventilfeder 84 den Druckraum 38, so dass über den Anschlussstutzen 71 kein Steuermedium in den Zwischenraum 59 gelangen kann.

Der Ventilteller 86 nimmt seine Offenstellung ein, so dass der Ringraum 61 mit dem Mediumsraum 54 verbunden ist. Der Ventilbetätigungskolben 41 ist bei abgeschaltetem Magnetantrieb 42 zurückgezogen.

Um den Injektorvorgang zu starten, wird der Magnetantrieb 42 eingeschaltet, wodurch der Ventilbetätigungskolben 41 mittels des Magnetankers 43 so weit verschoben wird, dass er das Ventilelement 86 in seine Schließstellung verstellt (Fig. 5).

Zwischen dem in der Bohrung 80 des Ventilblocks 79 liegenden Ventilstößel 86a des Ventiltellers 86 und dem in der Bohrung 80 befindlichen Ventilstößel 97 des Ventiltellers 83 liegt eine Druckfeder 98, die im Durchmesser kleinere Endabschnitte der Ventilstößel 97, 86a umgibt und sich mit ihren Enden an den Ringschultern der Ventilstößel 97, 86a abstützt. Die Druckfeder 98 sorgt während des Schaltvorganges dafür, dass die beiden Ventilstößel 97, 86a ständig aneinanderliegen.

Wenn der Ventilteller 83 seine Offenstellung einnimmt (Fig. 5), kann das über den Anschlussstutzen 71 unter Druck zugeführte Steuermedium über die Bohrung 72 in den Zwischenraum 59 strömen und von dort über die Leitung 96 in den Aufnahmeraum 8 gelangen. Dadurch wird der Kolben 26 durch das Steuermedium gegen die Kraft der Kolbenfeder 11 verschoben, wodurch die Injektornadel 2 zurückgeschoben wird und die Öffnung 4 freigibt, so dass nunmehr das über den Anschlussstutzen 63 zugeführte Gas in den Brennraum gelangen kann.

Beim Abschalten des Magnetantriebes 42 erfolgt die Bewegung der Funktionsteile in umgekehrter Richtung. Der Magnetanker 43 wird zurückgezogen, wodurch der Ventilteller 86 in seine Offenstellung gelangt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Ventilfeder 84 den Ventilteller 83 zurück in ihre Schließstellung verschiebt in dem Maße, wie der Ventilstößel 86a des Ventiltellers 86 zurückgeschoben wird. Das Steuermedium kann dann aus dem Zwischenraum 59 über die Zuleitung 60 in den Mediumsraum 54 gelangen. Über die Leitung 95 kann das Druckmedium in den Federraum 94 und von dort über die Querbohrung 93 in die Axialbohrungen 92 und 91 gelangen.

Durch den eingestellten Druck des Gases ist es möglich, das Restgas nur während der Kompressions- oder Saugphase in den Verbrennungsraum zuzuführen, so dass dieses mitverbrannt wird. Das Rückschlagventil 67 ist so eingestellt, dass es durch das durch die Axialbohrungen 91 , 92 strömende Restgas geöffnet wird.

Das Rückschlagventil 67 wird in Abhängigkeit vom Kompressionsdruck im Brennraum des Motors eingestellt und kann beispielsweise auf einen Druck zwischen 0 bis 20 bar eingestellt werden.

Die beschriebene Ausführungsform zeichnet sich durch ihre kompakte Gestaltung aus. Hierzu trägt bei, dass der Gasinjektor nach innen öffnet, indem die Injektornadel 2 aus ihrer Schließstellung gemäß Fig. 4 zurück in die Offenstellung gern. Fig 5 verschoben wird.

Der Gasinjektor kann selbstverständlich auch bei höheren Kompressionsdrücken eingesetzt werden. Bei kleineren Drücken oder während der Saugphase des Verbrennungsmotors kann die Entlastung vor der Kompressionsphase im Verbrennungsraum stattfinden. Dann kann ein sehr kleiner Druck am Rückschlagventil 67 eingestellt werden.

Der Gasinjektor gemäß den Fig. 6 und 7 zeichnet sich wie die vorige Ausführungsform durch eine kompakte Bauform mit nur geringem Durchmesser aus.

Zum besseren Verständnis sind in den Fig. 6 und 7 - wie auch in den Fig. 4 und 5 - die Strömungswege des in den Verbrennungsraum einzuspritzenden Gases durch entsprechende Pfeile gekennzeichnet.

Der Gasinjektor hat das Gehäuse 1 , über dessen eine Stirnseite 78 eine Düse 99 axial vorsteht. Sie hat die Düsenöffnung 4, die durch den Ventilteller 3 verschließbar ist, der an einem Ende der Injektornadel 2 vorgesehen ist.

Die Düse 99 ist abgedichtet in einer Aufnahme 100 gehalten, die im Boden 6 des Gehäuses 1 vorgesehen ist.

Die Injektornadel 2 ist mit einem Kompensationskolben 101 und dem Kolben 26 axial fest verbunden. Der Kolben 26 ist an der Innenwand des Ventilgehäuses 9 axial verschiebbar geführt, die an der Innenwand des Gehäuses 1 abgedichtet gehalten ist.

Der Kompensationskolben 101 liegt innerhalb der Hülse 10, die vom Ventilgehäuse 9 aufgenommen und abgedichtet an seiner Innenseite gehalten ist.

Die Hülse 10 ist außenseitig mit einer ringnutartigen Vertiefung 104 versehen, in der sich die Kolbenfeder 11 befindet. Sie belastet den Kolben 26 axial. Die Hülse 10 umgibt den Faltenbalg 25, der mit seinen beiden Enden am Kompensationskolben 101 und an der Innenseite der Hülse 103 befestigt ist, Der Faltenbalg 25 umgibt einen hülsenförmigen Ansatz 107 des Kolbens 26. Der Ansatz 107 steht zentrisch und axial vom Radialflansch 29 des Kolbens 26 ab und liegt stirnseitig an einem hülsenförmigen Ansatz 109 des Kompensationskolbens 101 an.

Der Kolben 26 hat an seiner anderen Stirnseite den weiteren mittig angeordneten axialen Führungsteil 31 , der beispielhaft gleichen Außendurchmesser wie der Ansatz 107 haben kann.

Das freie Ende des Führungsteiles 31 ragt in einen axialen hülsenförmigen Ansatz 111 eines Gehäuseteiles 102, das axial in das Ventilgehäuse 9 ragt und an dessen Innenseite anliegt.

Das Gehäuseteil 102 hat an seinem vom Kolben 26 abgewandten Ende einen nach außen abstehenden Ringflansch 112, der an der Innenseite des Gehäuses 1 sowie am freien Ende des Ventilgehäuses 9 anliegt.

Am anderen Ende ist das Gehäuseteil 102 mit dem hülsenförmigen Ansatz 111 versehen, der auf dem freien Ende des Führungsteiles 31 des Kolbens 26 aufliegt. Der Ansatz 111 liegt mit axialem Abstand einer Ringschulter 114 des Kolbens 26 gegenüber. Ein Faltenbalg 115 umgibt den Führungsteil 31 des Kolbens 26 und ist am Ansatz 111 des Gehäuseteiles 102 sowie am Führungsteil 31 des Kolbens 26 befestigt.

Zwischen dem Radialflansch 29 des Kolbens 26 und dem Gehäuseteil 102 befindet sich ein Ringraum 116, der radial nach außen durch das Ventilgehäuse 9 und radial nach innen durch den Faltenbalg 115 begrenzt ist, der eine Leckage in den drucklosen Ringraum 116 verhindert. Der Ringraum 116 ist über wenigstens eine Bohrung 117 mit einem Ringraum 118 verbunden, der radial nach außen durch das Ventilgehäuse 9 und radial nach innen durch einen Hülsenabschnitt 119 der Hülse 10 begrenzt ist. In Axialrichtung wird der Ringraum 118 durch die Hülse 10 sowie den Radialflansch 29 des Kolbens 26 begrenzt. Im Ringraum 118 ist die Kolbenfeder 11 untergebracht, die sich axial an der Hülse 10 sowie am Radialflansch 29 des Kolbens 26 abstützt.

Der Hülsenabschnitt 119 begrenzt den Hub des Kolbens 26 und damit der Injektornadel 2.

Der Ringraum 116 ist außerdem über wenigstens eine Bohrung 121 im Radialflansch 29 des Kolbens 26 mit einem schmalen Ringraum 122 verbunden, der zwischen dem Faltenbalg 25 und dem hülsenförmigen Ansatz 107 des Kolbens 26 vorhanden ist.

Das Gehäuse 1 des Injektors hat einen Druckanschluss 123, über den das in den Brennraum zu injizierende Gas zugeführt wird. An den Druckanschluss 123 schließt die Bohrung 55 in Form eines Ringraumes an, die in den Aufnahmeraum 8 mündet, durch den die Injektornadel 2 axial ragt.

In den ringförmigen Aufnahmeraum 8 mündet eine die Injektornadel 2 umgebende Ringleitung 124, die zwischen der Innenwand der Düse 99 und der Injektornadel 2 vorgesehen ist. Über eine Querbohrung 125 in der Injektornadel 2 ist die Ringleitung 124 mit einer zentralen Axialbohrung 26 in der Injektornadel 2 verbunden. Die Axialbohrung 126 ist axial nach außen geschlossen und über eine Querbohrung 127 mit dem Düsenraum 65 verbunden, der zwischen der Innenwand der Düse 99 und der Injektornadel 2 angeordnet und durch den Ventilteller 3 geschlossen werden kann.

Im Führungsteil 31 des Kolbens 26 ist das Ventil 81 untergebracht. Sein Ventilteller 83 kann die Axialbohrung 80 im Ventilblock 79 verschließen, wie anhand der vorigen Ausführungsform erläutert worden ist. Das andere Ende der Bohrung 80 kann mit dem Ventil 82 geschlossen werden.

Die Bohrung 80 ist entsprechend der vorigen Ausführungsform über die Zuleitung 60 mit dem Zwischenraum 59 verbunden. Der Ringraum 118 ist über die wenigstens eine Axialbohrung 117 mit dem Ringraum 116 in der beschriebenen Weise strömungsverbunden. Der Ringraum 116 seinerseits ist über wenigstens eine Axialbohrung 128 im Gehäuseteil 102 und eine an diese anschließende Querbohrung 129 im Ventilblock 79 mit einem Ringkanal 130 verbunden, der im Ventilgehäuse 9 vorgesehen und mit einem Tankanschluss 131 im Gehäuse 1 verbunden ist.

Der Ventilteller 86 des Ventils 82 wirkt mit dem Ventilbetätigungskolben 41 des Magnetantriebes 42 zusammen. Auf dem Ventilbetätigungskolben 41 sitzt axial fest der Magnetanker 43, der im Mediumsraum 54 angeordnet ist.

Der Ventilbetätigungskolben 41 ist entsprechend der vorigen Ausführungsform als Hohlkolben ausgebildet, dessen Axialbohrung 87 mit einem Steueranschluss 132 verbunden ist, der Teil des Führungsteiles 46 ist.

Fig. 6 zeigt den Injektor in geschlossenem Zustand, in dem der Ventilteller 3 die Düsenöffnung 4 verschließt. Der Magnetantrieb 42 ist ausgeschaltet, wobei der Ventilbetätigungskolben 41 den Ventilteller 86 des Ventils 82 in seine Schließstellung drückt.

Über den Druckanschluss 123 steht das einzublasende Gas unter Druck. Es gelangt über die Bohrung 55 in den Aufnahmeraum 8, in der es den Kompensationskolben 101 axial belastet. Ein Teil des Gases gelangt aus dem Aufnahmeraum 8 in die Ringleitung 124 und von dort über die Querbohrung 125, die Axialbohrung 126 und die Querbohrung 127 in den Düsenraum 65, der durch den Ventilteller 3 geschlossen ist.

Der Faltenbalg 25 ist fest mit dem Kompensationskolben 101 und dem Hülsenabschnitt 119 der Hülse 10 verbunden, beispielsweise durch einen Schweißvorgang. Dadurch wird die Kraft, welche die Injektornadel 2 durch die auf den Ventilteller 3 wirkende Kraft öffnen möchte, kompensiert und ausgeglichen. Diese Kompensationskraft kann auf die technischen Bedürfnisse angepasst werden. Soll beispielsweise die Dichtfunktion im Bereich der Düsenöffnung 4 erhöht werden, kann die Schließkraft entsprechend hö- her eingestellt werden. In diesem Falle kann der Kompensationskolben 101 entsprechend größer gestaltet sein.

Soll andererseits das Öffnen der Düsenöffnung 4 durch die Injektornadel 2 unterstützt werden, kann der Kompensationskolben 101 entsprechend kleiner gestaltet sein.

Der Faltenbalg 115, der den Führungsteil 31 des Kolbens 26 umgibt, verbessert die leckagefreie Gestaltung des Injektors. Der Faltenbalg 115 ist dicht mit dem Kolben 26 und dem Gehäuseteil 102 verbunden, beispielsweise durch Schweißen.

Die einzige Menge an Steuermedium, die nach außen abgeführt werden muss, ist die Schaltleckage. Sie kann über den Anschluss 131 beispielsweise zum (nicht dargestellten) Saugrohr des Motors geführt werden. Die Schaltleckage kann aber auch über eine (nicht dargestellte) Leitung in der Injektornadel 2 in den Verbrennungsmotor in den Brennraum geleitet werden.

Auf diese Weise wird die Schaltleckage verbrannt. Da die Schaltleckage nur in sehr geringen Mengen auftritt, ist ihr Einfluss auf das Laufverhalten des Motors vernachlässigbar.

Um den Injektorvorgang zu starten, wird der Magnetantrieb 42 eingeschaltet, wodurch über den Magnetanker 43 der Ventilbetätigungskolben 41 gegen die Kraft der Druckfeder 44 zurückgezogen wird. Der Ventilteller 86 des Ventils 82 wird unter dem Druck des in der Bohrung 80 im Ventilblock 79 herrschenden Druckes geöffnet, so dass das darin befindliche Medium über das geöffnete Ventil 82 in den Mediumsraum 54 gelangen kann.

Der Druck in der Bohrung 80 wird dadurch erzeugt, dass der Ventilteller 83 des Ventiles 81 unter der Kraft der Ventilfeder 84 in seine Schließstellung bewegt wird. Beim Verstellen des Ventiltellers 83 in die Schließstellung wird das Steuermedium in der Bohrung 80, der Zuleitung 60 sowie im Zwischenraum 59 unter Druck gesetzt. Dies hat zur Folge, dass der Kolben 26 axial durch das Steuermedium mit Druck beaufschlagt wird. Die axial fest mit dem Kolben 26 verbundene Injektornadel 2 wird verschoben, wodurch der Ventilteller 3 von der Düsenöffnung 4 abhebt, so dass das anstehende Gas in den Brennraum gelangen kann.

Der Hub der Injektornadel 2 wird über den Anschlag des Kolbens 26 an der Hülse 10 begrenzt. Der Hub der Injektornadel 2 liegt in der Regel zwischen etwa 0,1 und etwa 0,3 mm.

Um das Einblasventil 3, 4 zu schließen, wird der Magnetantrieb 42 abgeschaltet. Dies hat zur Folge, dass der Magnetanker 43 unter der Kraft der Druckfeder 44 wieder zurückgeschoben wird, wodurch der Ventilteller 86 in seine Schließstellung bewegt wird (Fig. 6).

Dadurch wird das Ventil 81 geöffnet und der Zwischenraum 59 entlastet, so dass die Injektornadel 2 in ihre Schließstellung gemäß Fig. 6 zurückkehren kann.

Aufgrund der Druckentlastung im Mediumsraum 59 wird der Kompensationskolben 101 über den Kolben 26 durch die Kolbenfeder 11 zurückgeschoben, wodurch die Injektornadel 2 entsprechend in ihre Schließstellung verschoben wird.

Der Gasinjektor gemäß den Fig. 8 und 9 ist eine direkt gesteuerte Ausführung ohne Schaltventile. Der Injektor hat die axial über das Gehäuse 1 vorstehende Düse 99 mit dem Ventilteller 3, mit dem die Düsenöffnung 4 verschlossen werden kann und die am freien Ende der Injektornadel 2 vorgesehen ist. Sie ist axial fest mit dem Kompensationskolben 101 und dem Kolben 26 verbunden. Der Kompensationskolben 101 ist in der beschriebenen Weise in der Hülse 10 untergebracht, die mit ihrem freien Ende einen Anschlag für den Kolben 26 bei dessen Axialverschiebung bildet. Zwischen dem Hülsenabschnitt 119 sowie den Hülsenabschnitten 107, 109 des Kolbens 26 und des Kompensationskolbens 101 befindet sich der Faltenbalg 25, der mit einem Ende auf dem hülsenförmigen Ansatz 109 und mit dem anderen Ende an der Innenseite des Hülsenabschnittes 119 der Hülse 10 befestigt ist.

Im hülsenförmigen Führungsteil 31 des Kolbens 26 ist ein Rückschlagventil 133 untergebracht, dessen Ventilelement eine Ventilkugel 134 ist, die unter der Kraft einer Ventilfeder 135 steht. Das Rückschlagventil 133 verhindert, dass der Brennraumdruck ab einem bestimmten Druckwert in den Kolbenraum gelangt. Das Rückschlagventil 133 wirkt mit dem Ventilbetätigungskolben 41 zusammen, auf dem der Magnetanker 43 axial festsitzt. Der Magnetantrieb 42 ist im Wesentlichen gleich ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5.

Auf dem Führungsteil 31 des Kolbens 26 ist der Faltenbalg 115 angeordnet, dessen beide Enden mit dem Kolben 26 sowie dem Gehäuseteil 102 fest verbunden sind.

Zwischen dem Magnetantrieb 42 und dem Gehäuseteil 102 befindet sich der Mediumsraum 54. Mit dem Steuermedium wird, wie anhand der vorigen Ausführungsbeispiele erläutert worden ist, die Verschiebung der Injektornadel 2 in ihre Offenstellung eingeleitet.

Die Injektornadel 2 ist als Hohlnadel ausgebildet und hat die Axialbohrung 91 , an welche die Axialbohrung 92 des hülsenförmigen Ansatzes 107 des Kolbens 26 anschließt. Die Axialbohrung 92 erstreckt sich bis zum Rückschlagventil 133.

Die Injektornadel 2 hat in der Düse 99 einen im Querschnitt verjüngten Abschnitt 2a, der viereckigen Querschnitt aufweist. Da die Wandung der Ringleitung 124 zylindrisch ist, werden zwischen den Viereckseiten des Abschnittes 2a und der Zylinderwand Durchlässe für das Gas gebildet. Der Abschnitt 2a dient zur Führung der Injektornadel 2 bei der Verschiebebewe- gung, wobei die Kanten des Abschnittes 2a an der Zylinderwand der Ringleitung 124 anliegen. Im übrigen Bereich hat die Injektornadel 2 kreisförmigen Umriss.

Da die Axialbohrung 91 in den Brennraum des Motors mündet, verhindert die Ventilkugel 134 in der Schließstellung, dass der Brennraumdruck über das Rückschlagventil 134 hinaus in den Injektor gelangen kann.

Das Rückschlagventil 133 hat hinter der Ventilkugel 134 eine Bohrung 136, die über einen das benachbarte Ende des Ventilbetätigungskolbens 41 umgebenden Ringraum 137 mit dem Mediumsraum 54 verbunden ist.

Die im Kolben 26 vorhandenen Bohrungen 117, 121 dienen wie bei der vorigen Ausführungsform zum Druckausgleich zwischen den Ringräumen 116, 118 sowie 122, 116.

Fig. 8 zeigt den Gasinjektor in geschlossenem Zustand, bei dem die Düsenöffnung 4 durch den Ventilteller 3 der Injektornadel 2 geschlossen ist. Der Ventilbetätigungskolben 41 liegt am Ventilgehäuse 138 des Rückschlagventils 133 axial an.

Über den Druckanschluss 123 wird das Gas über den Ringraum 55, den Aufnahmeraum 8 sowie die Ringleitung 124 zwischen der Düse 99 und der Injektornadel 2 bis zum Ventilsitz 3, 4 geführt. Innerhalb des Aufnahmeraumes 8 wird der Kompensationskolben 101 durch das Gas mit Axialdruck beaufschlagt.

Soll das Gas in den Brennraum injiziert werden, wird der Magnetantrieb 42 eingeschaltet, wodurch der Ventilbetätigungskolben 41 in der beschriebenen Weise axial gegen das Rückschlagventil 133 verschoben wird. Da das Ventilgehäuse 138 unverschieblich im Kolben 26 angeordnet ist, wird dadurch der Kolben 26 und damit auch der Kompensationskolben 101 axial verschoben. Dementsprechend wird in der beschriebenen Weise die Injektornadel 2 in ihre in Fig. 9 dargestellte Offenstellung verschoben, so dass das Gas aus der Ringleitung 124 über die geöffnete Düsenöffnung 4 in den Brennraum gelangen kann.

Der Brennraumdruck kann, wie die Strömungspfeile zeigen, über die Axialbohrungen 91 , 92 an der Ventilkugel 134 vorbei und über die Bohrung 136 in den Mediumsraum 54 gelangen. Dadurch kann die Magnetkraft zum Verschieben des Ventilbetätigungskolbens 41 verhältnismäßig gering sein. Der Gasinjektor kann dementsprechend kleiner gebaut sein, so dass er besser in den Zylinderkopf des Motors eingebaut werden kann.

Um den Einspritzvorgang zu beenden, wird der Magnetantrieb 42 in der beschriebenen Weise abgeschaltet, wodurch der Ventilbetätigungskolben 41 zurück in seine Ausgangslage verschoben wird. Unter dem Druck des im Aufnahmeraum 8 befindlichen Gases wird der Kompensationskolben 101 und damit auch der Kolben 26 zurückgeschoben, wodurch die Injektornadel 2 in ihre Schließstellung gemäß Fig. 8 verschoben wird.

Der Injektor gemäß den Fig. 10 und 11 ist ähnlich ausgebildet wie die Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7. Der Kompensationskolben 101 hat im Unterschied zu dieser Ausführungsform keine hülsenförmigen Ansätze, sondern liegt unmittelbar am Kolben 26 an und ist am Außendurchmesser mit dem Kolben 26 fest verbunden, vorzugsweise verschweißt. Er hat lediglich den hülsenförmigen Führungsteil 31 , während er mit seinem Radialflansch 29 an der Stirnseite des Kompensationskolbens 101 anliegt.

Der Faltenbalg 25 umgibt die Injektornadel 2 und ist zwischen der Hülse 10 und der Injektornadel 2 angeordnet. Der Faltenbalg 25 ist mit einem Ende am Kompensationskolben 101 und mit dem anderen Ende an der Innenseite der Hülse 10 dichtend befestigt.

Das über den Druckanschluss 123 zugeführte Gas gelangt über die Ringleitung 55 in den Aufnahmeraum 8, in den die Ringleitung 124 zwischen der Düse 99 und der Injektornadel 2 mündet. Die Ringleitung 124 ist mit der Axialbohrung 126 der Injektornadel 2 strömungsverbunden. Die Querboh- rung 127 verbindet die Axialbohrung 126 mit dem Düsenraum 65, die in Richtung auf den Brennraum geschlossen ist.

Die Bohrungen 121 im Kolben 26 verbinden den Ringraum 122 mit dem Ringraum 116 zwischen dem Kolben 26 und dem Gehäuseteil 102.

Die Funktionsweise des Injektors entspricht der Funktionsweise der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7. Der Ventilbetätigungskolben 41 des Magnetantriebes 42 hält den Ventilteller 86 des Ventils 82 in Schließstellung (Fig. 10). Das Ventil 81 ist geöffnet. Über den Ventilbetätigungskolben 41 wird, wie anhand der vorigen Ausführungsform beschrieben, das Steuermedium zugeführt, um die Injektornadel 2 in ihre Offenstellung zu verschieben.

Um den Einspritzvorgang zu starten, wird der Magnetantrieb 42 eingeschaltet, so dass der Ventilbetätigungskolben 41 über den Magnetanker 43 gegen die Kraft der Druckfeder 44 zurückgeschoben wird. Dadurch schließt in der beschriebenen Weise das Ventil 81 (Fig. 11 ). Über die Zuleitung 60 baut sich daher im Zwischenraum 59 ein Druck auf, der auf den Führungsteil 31 des Kolbens 26 wirkt. Dieser Druck ist größer als die Gegenkraft der Kolbenfeder 11 , so dass der Kolben 26 axial verschoben wird. Dadurch wird auch die Injektornadel 2, die axial fest mit dem Kolben 26 verbunden ist, axial in die in Fig. 11 dargestellte Offenstellung verschoben, in welcher der Ventilteller 3 die Düsenöffnung 4 freigibt.

Zum Beenden des Einblasvorganges wird der Magnetantrieb 42 abgeschaltet, wodurch über den Magnetanker 43 der Ventilbetätigungskolben 41 axial zurück in seine Schließposition verstellt wird, in der er den Ventilteller 86 des Ventils 82 in seine Schließstellung gemäß Fig. 10 verstellt. Hierbei wird in der beschriebenen Weise gleichzeitig das Ventil 81 geöffnet, so dass der Druck des Steuermediums im Zwischenraum 59 abgebaut werden kann.

Die beiden Ventilstößel 97, 86a der Ventile 81 ,82 sind innerhalb der Bohrung 80 des Ventilblocks 79 durch einen Distanzstift 153 miteinander ver- bunden, über den die Bewegung des einen auf den anderen Ventilstößel übertragen wird.

Dann wird mit der Kolbenfeder 11 der Kolben 26 mit der Injektornadel 2 so weit zurückgeschoben, dass der Ventilteller 3 die Düsenöffnung 4 schließt (Fig. 10).

Die Fig. 12 und 13 zeigen einen direkt gesteuerten Gasinjektor. Die Injektornadel 2 ist als Hohlnadel ausgebildet und hat die Axialbohrung 91 , die mit der Axialbohrung 87 des Betätigungskolbens 41 fluchtet, auf der der Magnetanker 43 axial fest angeordnet ist.

Die Axialbohrung 87 des Betätigungskolbens 41 ist mit dem Druckanschluss 123 verbunden, über den das Gas zugeführt wird. Es strömt in Richtung der in den Fig. 12 und 13 eingezeichneten Pfeile durch die Axialbohrungen 87, 91 bis in den Düsenraum 65, der durch den Ventilteller 3 der Injektornadel 2 geschlossen ist.

Der Betätigungskolben 41 und die Injektornadel 2 sind mit ihren Enden in den Führungsteil 31 des Kolbens 26 bzw. in den Kolben 26 geschraubt. Innerhalb des Kolbens 26 sind die Injektornadel 2 und der Betätigungskolben 41 durch entsprechende Dichtungen abgedichtet.

Der Betätigungskolben 41 wird mittels einer Spannmutter 142 unter Zwischenlage einer Dichthülse 140 in einem Gehäuseteil 141 des Magnetantriebes 42 befestigt.

Die Injektornadel 2 wird im Bereich zwischen dem Kompensationskolben 101 und dem Boden 58 des Aufnahmeraumes 8 vom Faltenbalg 25 umgeben, der innerhalb der Hülse 10 angeordnet ist. Der Aufnahmeraum 8 ist über wenigstens eine Querbohrung 2‘ in der Injektornadel 2 mit deren Axialbohrung 91 strömungsverbunden. Der Kompensationskolben 101 liegt unmittelbar am Kolben 26 an, wie dies anhand der Fig. 10 und 11 beschrieben worden ist. Der Ringraum 122 ist über die Bohrungen 121 mit dem Ringraum 116 verbunden. Die Bohrungen 121 ermöglichen einen Druckausgleich zwischen den beiden Ringräumen 116, 122.

Der Ringraum 116 ist mit dem Tankanschluss 131 verbunden, oder mit der Atmosphäre, damit keine Drücke durch Temperaturwechsel im Gasinjektor entstehen.

Der Kolben 26 steht unter der Kraft der Kolbenfeder 11 , die im Ringraum zwischen dem Ventilgehäuse 9 und dem Hülsenabschnitt 119 der Hülse 10 angeordnet ist. Die Kolbenfeder 11 ist über die Hülse 10 am Boden 58 des Gehäuses 1 axial abgestützt.

Innerhalb des Gehäuseteiles 141 ist der Faltenbalg 115 angeordnet, der zusammen mit dem Faltenbalg 25 zu einer einwandfreien Abdichtung des Injektors nach außen führt. Der Faltenbalg 115 ist dicht mit dem Ventilbetätigungskolben 41 verbunden und macht dessen Hubbewegung mit.

Um einen Einblasvorgang auszuführen, wird der Magnetantrieb 42 eingeschaltet, wodurch über den Magnetanker 43 der Ventilbetätigungskolben 41 axial verschoben wird. Dadurch wird auch der Kolben 26 gegen die Kraft der Kolbenfeder 11 axial verschoben und nimmt hierbei den Kompensationskolben 101 mit. Da auch die Injektornadel 2 axial fest mit dem Kolben 26 verbunden ist, wird die Injektornadel 2 in die in Fig. 13 dargestellte Lage verschoben, in der der Ventilteller 3 die Düsenöffnung 4 freigibt. Die Bohrungen 121 stellen sicher, dass der Kolben 26 zuverlässig verschoben werden kann. Der Hülsenabschnitt 119 der Hülse 10 ist mit entsprechenden Öffnungen 143 versehen, so dass über die Bohrungen 121 die beiden Ringräume 118 und 116 miteinander verbunden sind.

Um den Einblasvorgang zu beenden, wird der Magnetantrieb 42 abgeschaltet. Dann kann die Kolbenfeder 11 den Kolben 26 wieder zurückzuschieben. Damit wird auch die Injektornadel 2, die axial fest mit dem Kolben 26 verbunden ist, in ihre Schließstellung gemäß Fig. 12 zurückgeschoben, in welcher der Ventilteller 3 die Düsenöffnung 4 verschließt.

Diese direkt gesteuerte Gestaltung des Gasinjektors ist bei kleineren Drücken, mit denen das Gas in den Brennraum eingeblasen werden soll, gut geeignet. In diesem Falle reichen die Magnetkräfte aus, um den Magnetanker 43 anzuziehen und dadurch den Ventilbetätigungskolben 41 zu verschieben.

Der Gasinjektor gemäß den Fig. 14 und 15 hat eine ähnliche Ausbildung wie der Gasinjektor nach den Fig. 6 und 7. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Faltenbälge der Fig. 6 und 7 nicht vorgesehen. Der Kompensationskolben 101 liegt abgedichtet an der Innenseite der Hülse 10 an. Der Ringraum 118, in dem die Kolbenfeder 11 untergebracht ist, ist über die Bohrungen 121 im Kolben 26 mit dem Ringraum 116 verbunden.

Der Ansatz 113 des Gehäuseteiles 102 ist wesentlich länger ausgebildet als beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7. Dadurch ist der Führungsteil 31 des Kolbens 26 über den größten Teil seiner Länge durch den Ansatz 111 geführt.

Zur Abdichtung des Kolbens 26 gegenüber dem Gehäuseteil 102 und des Kompensationskolbens 101 gegenüber der Hülse 10 werden Kolbenringe 154, 155 eingesetzt, die vorteilhaft aus Metall bestehen. Mit solchen Kolbenringen können höhere Drücke realisiert werden als mit Faltenbälgen.

Um den Einblasvorgang zu starten, wird der Magnetantrieb 42 eingeschaltet, wodurch über den Magnetanker 43 der Ventilbetätigungskolben 41 zurückgeschoben wird. Dadurch wird das Ventil 82 in der beschriebenen Weise geöffnet, während das axial gegenüberliegende Ventil 81 geschlossen wird. Dadurch kann sich im Zwischenraum 59 der Druck des Steuermediums aufbauen und den Kolben 26 axial so belasten, dass dieser zusammen mit dem Kompensationskolben 101 und der Injektornadel 2 verschoben wird. Der Ventilteller 3 der Injektornadel 2 gibt die Düsenöffnung 4 frei, so dass das über den Druckanschluss 123 zugeführte Gas über die Ringleitung 55, den Aufnahmeraum 8 und die Ringleitung 124 in den Düsenraum 65 strömen kann.

Um den Einblasvorgang zu beenden, wird der Magnetantrieb 42 abgeschaltet, wodurch der Magnetanker 43 und mit ihm der Ventilbetätigungskolben 41 zurückgeschoben werden. Dadurch wird das Ventil 82 in der beschriebenen Weise geschlossen und das gegenüberliegende Ventil 81 geöffnet. Die Kolbenfeder 11 kann dadurch den Kolben 26 zurückschieben, wobei das im Zwischenraum 59 befindliche Steuermedium in der beschriebenen Weise über die Querbohrung 129 im Ventilblock 79 zum Tankanschluss 131 verdrängt wird.

Durch Zurückschieben des Kolbens 26 und damit auch des Kompensationskolbens 101 wird die Injektornadel 2 in ihre in Fig. 14 dargestellte Schließstellung verschoben.

Der Gasinjektor gemäß den Fig. 16 bis 19 ist im Wesentlichen gleich ausgebildet wie die Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7. Der Unterschied besteht darin, dass die Ventile 81 und 82 anstelle des tellerförmigen Ventilelementes 83, 86 jeweils eine Ventilkugel 83, 86 aufweisen.

Die Fig. 16 und 17 zeigen die Injektornadel 2 in der Schließstellung, in welcher ihr Ventilteller 3 die Düsenöffnung 4 verschließt. Der Magnetantrieb 42 ist abgeschaltet, so dass der Ventilbetätigungskoben 41 unter der Kraft der Druckfeder 44 die Ventilkugel 86 in ihre Schließstellung drückt. Über den Ventilstößel 97 wird die Ventilkugel 83 des Ventiles 81 gegen die Kraft der Ventilfeder 84 in die Offenstellung verstellt.

Über den Druckanschluss 123 wird das Gas unter Druck über die Bohrungen 55, 64, dem Aufnahmeraum 8 und die Leitung 124 in den Düsenraum 65 der Düse 99 gefördert. Um das Einblasen des Gases in den Brennraum zu initiieren, wird der Magnetantrieb 42 eingeschaltet, wodurch der Magnetanker 43 gegen die Kraft der Druckfeder 44 zurückgeschoben wird. Dadurch kann die Ventilfeder 84 die Ventilkugel 83 in ihre Freigabestellung verstellen, wobei die Ventilkugel 86 über den Ventilstößel 97 in die Offenstellung verstellt wird. Dann ist es, wie anhand des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 6 und 7 beschrieben worden ist, möglich, dass aufgrund des im Zwischenraum 59 sich aufbauenden Drucks der Kolben 26 und damit auch die Injektornadel 2 in die Freigabestellung gemäß den Fig. 18 und 19 verschoben wird.

Fig. 20 zeigt einen Gasinjektor, der grundsätzlich gleich ausgebildet ist wie die Ausführungsform gemäß den Fig. 16 bis 19. Der Unterschied besteht im Wesentlichen darin, dass zur Betätigung der Injektornadel 2 das einzublasende Gas herangezogen wird. Dadurch kann auf einen zusätzlichen Druckanschluss im Gehäuse 1 verzichtet werden. Das einzublasende Gas wird über den Steueranschluss 132 zugeführt, das durch die Bohrung 87 des Ventilbetätigungskolbens 41 axial zugeführt wird. Er hat eine Querbohrung 175, durch die das Gas in den Mediumraum 54 gelangt. Von hier aus kann ein Teil des Gases in die Bohrung 55 im Gehäuse 1 gelangen, über die das Gas in den Aufnahmeraum 8 strömen kann. Von hier aus gelangt das Gas, wie anhand der Fig. 6 und 7 beschrieben worden ist, in den Düsenraum 65, der in der Schließstellung durch den Ventilteller 3 geschlossen ist.

Im Aufnahmeraum 8 liegt die Kolbenfeder 11 , die sich mit einem Ende am Gehäuse 1 und mit ihrem anderen Ende an der Stirnseite des Kompensationskolben 101 abstützt. Die Kolbenfeder 11 umgibt den über den Kompensationskolben 101 axial vorstehenden Teil der Injektornadel 2.

Da die Kolbenfeder 11 im Aufnahmeraum 8 untergebracht ist und die Injektornadel 2 mit geringem Abstand umgibt, kann der Außendurchmesser des Gehäuses 1 klein gehalten werden. Das Gehäuse 1 hat zur axialen Abstützung der Kolbenfeder 11 einen radial nach innen vorstehenden Radialflansch 176.

Das im Mediumraum 54 befindliche Gas strömt, wie die eingezeichneten Strömungspfeile zeigen, bis zur Stirnseite 177 des Ventilblocks 79.

In der dargestellten Schließstellung drückt der Ventilbetätigungskolben 41 die Ventilkugel 86 in ihre Schließstellung.

Die Kolbenfeder 11 belastet den Kompensationskolben 101 und damit auch den Kolben 26 zusammen mit der Injektornadel 2 in Richtung auf den Magnetantrieb 42, wodurch der Ventilteller 3 die Düsenöffnung 4 verschließt.

Um das über den Steueranschluss 132 unter Druck zugeführte Gas in den Brennraum einzublasen, wird der Magnetantrieb 42 eingeschaltet, wodurch der Ventilbetätigungskolben 41 mittels des Magnetankers 43 zurückgeschoben und die Ventilkugel 86 unter dem Druck des in der Bohrung 80 des Ventilblockes 79 herrschenden Druckes in ihre Freigabestellung verstellt wird. Dadurch kann das Gas über das geöffnete Ventil 82 in der beschriebenen Weise in den Zwischenraum 59 gelangen, wodurch der Kolben 26 mit Druck beaufschlagt wird und gegen die Kraft der Kolbenfeder 11 verschoben wird. Über den Kompensationskolben 101 und die Injektornadel 2 wird der Ventilteller 3 in seine Offenstellung bewegt. Dann das Gas aus dem Düsenraum 65 unter Druck in den Brennraum des Motors gelangen.

Zum Beenden des Einblasvorganges wird der Magnetantrieb 42 abgeschaltet, wodurch der Magnetanker 43 durch die Druckfeder 44 und damit der Ventilbetätigungskolben 41 verschoben werden. Das Ventil 82 wird dadurch geschlossen, während das gegenüberliegende Ventil 81 geöffnet wird. Der Zwischenraum 59 wird dadurch entlastet, so dass die Kolbenfeder 11 den Kompensationskolben 111 mit dem Kolben 26 und der Injektornadel 2 zurückschieben und damit den Ventilteller 3 in seine Schließstellung verstellen kann. Zur Erreichung eines optimalen Einblasergebnisses kann die Düsenöffnung unterschiedlich gestaltet werden. Abhängig von den gewünschten Ergebnissen der Vermischung von Gas und Luft werden die Düsendesgins unterschiedlich gestaltet. Ein Parameter ist die Eindringtiefe des Gasstrahles in den Brennraum. Hierzu sind möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeiten von Vorteil. Sie können gleich oder größer als die Schallgeschwindigkeit sein. Das Gas sollte hierbei senkrecht in Achsrichtung des Brennraumes eingeblasen werden.

Fig. 21 zeigt eine Düsenöffnung 4 mit einem Öffnungswinkel a von etwa 60°. Die Düsenöffnung 4 ist hierbei so ausgebildet, dass sie sich in Einblasrichtung stetig erweitert. Der Ventilteller 3 befindet sich in der dargestellten Schließstellung innerhalb der Düsenöffnung 4 und wird zum Öffnen der Düsenöffnung 4 nach außen in den Brennraum mittels der Injektornadel 2 verstellt.

Die konische Wandung der Düsenöffnung 4 erstreckt sich bis zur Stirnseite 78 des Gehäuses 1 .

Mit einer solchen Ausbildung der Düse ergibt sich eine große Einblastiefe des Gases in den Brennraum.

Fig. 34 zeigt das im Brennraum 144 sich ergebende Verteilungsbild des eingeblasenen Gases mittels einer Düsengestaltung gemäß Fig. 21. Erkennbar ist, dass eine sehr große Einblastiefe erreicht wird, wodurch der Brennraum 144 optimal mit dem Gas ausgefüllt wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 22 hat die Düsenöffnung 4 einen Öffnungswinkel a von 120°. Die Öffnungswandung erstreckt sich wie bei der vorigen Ausführungsform bis zur Stirnseite 78 des Gehäuses 1.

Der Ventilteller 3 wird zum Öffnen des Ventiles ebenfalls in den Brennraum hinein verschoben. Das zugehörige Strömungsbild zeigt Fig. 32. Das Gas breitet sich hauptsächlich im oberen Bereich des Brennraumes 144 aus.

Während bei den Ausbildungen gemäß den Fig. 21 und 22 der Ventilteller 3 in der Schließstellung mit seiner Stirnseite bündig liegt mit der Stirnseite 78 des Gehäuses 1 , ist dies bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen nicht der Fall.

Die Düsengestaltung gemäß Fig. 23 zeichnet sich dadurch aus, dass die Düsenöffnung 4 einen an den Kegelabschnitt 145 anschließenden Zylinderabschnitt 146 aufweist, der sich bis zur Stirnseite 78 des Gehäuses 1 erstreckt. Der Kegelabschnitt 145 hat wiederum den Öffnungswinkel a von 60°.

In der Schließstellung liegt der Ventilteller 3 am Kegelabschnitt 145 dichtend an und hat dadurch Abstand von der Stirnseite 78 des Gehäuses 1.

Der Zylinderabschnitt 146 bildet einen eine Strahlführung bildenden zylindrischen Düsenspalt für das einzublasende Gas. Mit dem Zylinderabschnitt 146 kann sowohl die Eindringtiefe in den Brennraum 144 als auch die Ausbreitung des Gases innerhalb des Brennraumes 144 beeinflusst werden.

Fig. 24 zeigt eine Düsenausbildung, bei der an den Kegelabschnitt 145 der Zylinderabschnitt 146 anschließt, der sich bis zur Stirnseite 78 des Gehäuses 1 erstreckt. Der Kegelabschnitt 145 hat den Öffnungswinkel a von 120°. Mit dem Zylinderabschnitt 146 kann die Einblastiefe des Gases in den Brennraum 144 vergrößert werden, so dass im Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 22 auch der untere Bereich des Brennraumes 144 mit dem Gas gefüllt werden kann.

In der Schließstellung hat der Ventilteller 3 wiederum Abstand von der Stirnseite 78. Fig. 25 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Ventilteller 3 zum Öffnen der Düsenöffnung 4 nach unten in den Brennraum 144 verstellt wird. Der Ventilteller 3 liegt mit seiner Stirnseite in der Schließstellung ähnlich der Ausführungsform nach den Fig. 21 und 22 bündig mit der Stirnseite 78. Im Übrigen ist die Düsenöffnung 4 gleich ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 24.

Der Ventilteller 3 hat einen zylindrischen Endabschnitt 149, der an den konischen Abschnitt 148 anschließt.

Mit einer Düsengestaltung entsprechend den Fig. 24 und 25 ergibt sich ein Strahlbild gemäß Fig. 33. Ein Vergleich mit Fig. 32 zeigt, dass infolge des Zylinderabschnittes 146 das Gas tiefer in den Brennraum 144 eingeblasen werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 26 hat die Düsenöffnung 4 die gleiche Ausbildung wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 24 und 25.

Der Ventilteller 3 ist ähnlich ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 25. Während bei der Ausführungsform nach Fig. 25 der Endabschnitt 149 des Ventiltellers 3 zylindrisch ausgebildet ist, hat der Endabschnitt 149 des Federtellers 3 gemäß Fig. 26 eine leicht konische Gestaltung und erweitert sich in Richtung auf sein freies Ende. Dadurch kann beim Einblasvorgang ein Venturi-Effekt erzielt werden, der sich günstig auf die Eindringtiefe des Gases in den Brennraum 144 auswirkt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 27 hat die Injektornadel 2 ein konisch sich verjüngendes Ende, welches das Ventilelement 3 bildet. Die Düsenöffnung 4 verjüngt sich konisch in Richtung auf die Stirnseite 78 des Gehäuses 1. Zum Freigeben der Düsenöffnung 4 wird die Injektornadel 2 nach innen zurückgezogen, tritt also nicht in den Brennraum 144 ein.

Der Öffnungswinkel der Düsenöffnung 4 beträgt ungefähr 90°. Die Düsengestaltung gemäß Fig. 28 zeichnet sich dadurch aus, dass der Öffnungswinkel der Düsenöffnung 4 60° beträgt, wobei sich die Düsenöffnung 4 entsprechend der vorigen Ausführungsform in Richtung auf die Stirnseite 78 des Gehäuses 1 verjüngt.

Die Injektornadel 2 wird zum Öffnen der Düsenöffnung 4 zurückgezogen. Fig. 35 zeigt das beim Einblasvorgang entstehende Strahlbild.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 29 und 30 schließt an den Kegelabschnitt 145 der Wand der Öffnung 4 der Zylinderabschnitt 146 an, der bis zur Stirnseite 78 des Gehäuses 1 verläuft. Im Unterschied zu den Ausführungsformen nach den Fig. 24 bis 26, bei denen der Kegelabschnitt 145 und der Zylinderabschnitt 146 in Axialrichtung der Injektornadel 2 etwa gleich lang sind, ist der Zylinderabschnitt 146 axial länger als der Kegelabschnitt 145.

Der Kegelabschnitt 145 verjüngt sich in Richtung auf die Stirnseite 78 und hat einen Öffnungswinkel von 60° (Fig. 29) bzw. 120° (Fig. 30).

Die Injektornadel 2 ist mit dem zylindrischen Endbereich 149 versehen, der in der Schließstellung innerhalb des Zylinderabschnittes 146 der Düsenöffnung 4 liegt. Die Abdichtung erfolgt im Bereich des Kegelabschnittes 145 mit dem konischen Abschnitt 148 der Injektornadel 2. Der zylindrische Endbereich 149 bildet mit dem Zylinderabschnitt 146 der Öffnungswand den ringförmigen Düsenspalt für das einzublasende Gas, wenn die Injektornadel 2 nach innen zurückgezogen wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 30 beträgt der Öffnungswinkel des Kegelabschnittes 145 120°. Die axiale Länge des Kegelabschnittes 145 ist wesentlich kleiner als bei der vorigen Ausführungsform und wesentlich kleiner als die axiale Länge des Zylinderabschnittes 146, der sich wiederum bis zur Stirnseite 78 des Gehäuses erstreckt. Im Übrigen ist die Düsenausbildung gleich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 29. Die Injektornadel 2 wird zum Öffnen der Düsenöffnung 4 zurückgezogen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 31 hat die Düsenöffnung 4 lediglich den Kegelabschnitt 145, der einen Öffnungswinkel von 60° aufweist und sich in Richtung auf die Stirnseite 78 des Gehäuses 1 verjüngt. Der zylindrische Endbereich 149 ragt in der Schließstellung über die Stirnseite 78 nahezu über seine gesamte Länge hinaus und dient zur Strahlführung beim Einblasen des Gases in den Brennraum 144.

Die Fig. 36 bis 39 zeigen verschiedene Möglichkeiten, wie durch Einstellung des Düsenspaltes die Einblasmenge des Gases in den Brennraum 144 eingestellt werden kann.

Der Gasinjektor gemäß den Fig. 36 und 37 entspricht dem Gasinjektor gemäß den Fig. 6 und 7. In den Fig. 36 und 37 ist das entsprechende Düsenende detaillierter dargestellt. Die Injektornadel 2 erstreckt sich in die Düse 99, die axial über das Gehäuse 1 vorsteht. Die Düse 99 hat die Düsenöffnung 4, die durch den Ventilteller 3 der Injektornadel 2 in der Schließstellung verschließbar ist.

Die Düse 99 hat einen nach außen ragenden Radialflansch 156, der von einer Einstellmutter 157 Übergriffen wird. Sie wird auf einen axialen Ringvorsprung 158 des Gehäuses 1 geschraubt. Zwischen dem Radialflansch 156 und der Stirnseite 159 des Vorsprunges 158 befindet sich eine Einstellscheibe 160 für eine Grobeinstellung des Düsenspaltes und eine Einstellscheibe 161 für eine Feineinstellung.

Beide Einstellscheiben 160, 161 sitzen auf der Düse 99, die durch eine Ringdichtung 162 gegen den Vorsprung 158 des Gehäuses 1 abgedichtet ist.

Mit der Einstellscheibe 160, die an der Stirnseite 156 des Vorsprunges 158 anliegt, erfolgt eine Grobeinstellung des Düsenspaltes. Die Dicke dieser Einstellscheibe 160 bestimmt zunächst grob die Größe des Düsenspaltes. Mit der Einstellmutter 157 wird die Einstellscheibe 161 , die vorteilhaft eine Tellerfeder ist, beim Aufschrauben auf den Vorsprung 158 des Gehäuses 1 axial elastisch verformt, wobei sich die Einstellscheibe 160 am Ringflansch 156 sowie an der Einstellscheibe 160 abstützt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 36 öffnet der Gasinjektor nach außen in den Brennraum, wie beispielhaft anhand der Fig. 6 und 7 erläutert worden ist. Die Einstellmutter 157 erlaubt eine sehr feinfühlige elastische Verformung der Einstellscheibe 161 , so dass sich der Abstand zwischen der Düse 99 und der Injektornadel 2 in Achsrichtung während der Montage des Gasinjektors fein einstellen lässt. Die federnde Einstellscheibe 161 ermöglicht eine Verstellung im pm-Bereich.

Die Kalibrierung des Injektordurchflusses erfolgt auf dem Prüfstand, während an der Düse ein Durchfluss des Gases stattfindet. Hierbei wird durch Verdrehen der Einstellmutter 157 der Düsenspalt so eingestellt, dass der gewünschte Durchfluss erreicht wird. Dann ist der Gasinjektor kalibriert und hat die geforderte Genauigkeit für die in den Brennraum des Motors einzublasende Gasmenge. Fig. 40 zeigt beispielhaft die Kalibierkurven des Gasinjektors.

Die Kennlinie 163 ist beispielhaft die Nominal-Kennlinie. Die beiden anderen Kennlinien 164 und 165 zeigen beispielhaft Kennlinien von gemessenen Gasinjektoren, die von der Nominal-Kennlinie 163 abweichen.

Die Kennlinie 165 hat die gleiche Steigung wie die Nominal-Kennlinie 163, so dass mittels der Einstellmutter die Düse 99 relativ zur Injektornadel 2 so eingestellt werden kann, dass die Kennlinie 165 mit der Nominal-Kennlinie 163 zusammenfällt.

Die andere beispielhaft dargestellte Kennlinie 164 hat eine Steigung, die von der Steigung der Nominal-Kennlinie 163 abweicht. Dieser Unterschied in der Steigung kann beispielsweis als Barcode-Information am Gasinjektor hinterlegt werden. Bei der Montage des Gasinjektors in den Verbrennungsmotor wird der Barcode ausgelesen und an die Motorsteuerung weitergegeben. Damit kann über die Steuerung die einzublasende Gasmenge so ein- gestellt werden, dass sie trotz abweichender Kennlinie 164 der geforderten Gasmenge entspricht.

Aufgrund dieser Ausbildung gestaltet sich die Fertigung des Gasinjektors sehr einfach, ohne dass die gewünschte Genauigkeit hinsichtlich der Einlassmenge beeinträchtigt wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 37 ist die Einstellscheibe 161 plastisch verformbar. Sie wird mittels der Einstellmutter 157 zwischen dem Radialflansch 156 der Düse 99 und der Stirnseite 159 des axialen Vorsprunges 158 des Gehäuses 1 axial verformt.

Fig. 38 zeigt die Möglichkeit, die Einstellung des Düsenstrahles auch bei einem Gasinjektor vorzusehen, dessen Injektornadel 2 sich nach innen öffnet. Dieser Gasinjektor entspricht der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5. Zum Einstellen des gewünschten Gasdurchflusses wird wenigstens ein elastisches oder plastisches Einstellelement 166 eingesetzt, das als Ring ausgebildet ist und durch die Ventilspannmutter 56 axial verformt wird. Das Einstellelement 166 liegt zwischen einem ringförmigen Absatz 167 an der Innenseite des Gehäuses 1 und einer radial äußeren Ringschulter 168 der Ventilspannmutter 56. Je nach einzustellender Durchflussmenge wird die Ventilspannmutter 56 unterschiedlich weit in das Gehäuse 1 geschraubt, wobei das Einstellelement 166 entsprechend axial verformt wird.

Fig. 39 zeigt beispielhaft, dass die Durchflussmenge auch durch entsprechende Verstellung der Düse 99 und der Injektornadel 2 vorgenommen werden kann. Der Gasinjektor ist entsprechend den Fig. 6 und 7 ausgebildet. Die Düse 99 wird mit ihrem im Durchmesser verringerten Endabschnitt 169 in das Gehäuse 1 geschraubt. Die Düse 99 hat den Radialflansch 156, der in einer zentralen Vertiefung 170 in der Stirnseite 159 des Gehäuses 1 liegt. Zwischen dem Boden 171 der Vertiefung 170 und dem Radialflansch 156 befindet sich das ringförmige Einstellelement 166, das plastisch oder elastisch axial verformbar sein kann. Beim Einschrauben der Düse 99 kann durch entsprechende Verformung des Einstellelementes 166 die axiale Position der Düse 99 relativ zum Gehäuse 1 exakt eingestellt werden.

Ein weiteres ringförmiges Einstellelement 166 ist zwischen der Injektornadel 2 und dem Kompensationskolben 101 vorgesehen. Der Kompensationskolben 101 hat eine abgestufte Durchgangsbohrung 172, durch welche die Injektornadel 2 ragt. Sie wird mit ihrem freien Ende in die Axialbohrung 92 des Kolbens 26 geschraubt.

Die Injektornadel 2 und die Durchgangsbohrung 172 haben jeweils einen radialen Absatz 173, 174, zwischen denen sich das ringförmige Einstellelement 166 befindet. Es wird beim Einschrauben der Injektornadel 2 in den Kolben 26 bzw. in seinen Ansatz 107 axial verformt. Auf diese Weise kann je nach Grad der axialen Verformung die Position der Injektornadel 2 in Achsrichtung eingestellt werden.

Fig. 41 zeigt beispielhaft die Möglichkeit einer Beschichtung der Oberfläche im Düsenaustrittsbereich. Die Injektornadel 2 hat den Ventilteller 3, der sich in seiner Offenstellung befindet, so dass das Gas in der beschriebenen Weise in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine austreten kann. Die Düsenöffnung 4 im Gehäuse 1 erweitert sich konisch in Richtung auf das freie Ende. Die konische Wand 228 der Düsenöffnung 4 ist mit einer Beschichtung 178 versehen, die die gesamte Oberseite der konischen Wand 228 bedeckt. Diese Beschichtung kann auch für den Ventilblock 79 (Fig. 4 und 5) und dessen Ventilsitze vorgesehen werden.

Auch der Ventilteller 3 ist vorteilhaft an seiner Oberseite mit einer Beschichtung 179 versehen, die die Konuswand des Ventiltellers 3 vollständig bedeckt.

Die Beschichtung 179 des Ventiltellers 3 dient als Verschleißschutz und kann beispielhaft durch Kohlenstoff (DLC)- oder durch Wolframcarbid- Schichten gebildet sein. Die Beschichtung 178 auf der Düsenöffnungwand 228 ist im Hinblick auf einen Trockenlauf besonders vorteilhaft. Die Be- Schichtung 178 bildet außerdem einen zusätzlichen Verschleißschutz und kann beispielsweise aus Wolframcarbid, aus DLC oder einem anderen geeigneten Material bestehen.

Fig. 42 zeigt beispielhaft die Möglichkeit, das Gas gezielt in den Brennraum der Brennkraftmaschine zu führen. Hierzu ist die Injektornadel 2 im Bereich des Ventiltellers 3 mit einer Drallstruktur 180 versehen. Grundsätzlich kann die Drallstruktur 180 auch in der Wand 228 der Düsenöffnung 4 vorgesehen sein. Die Drallstruktur 180 ist so ausgebildet, dass das Gas beim Eintritt in den Brennraum in einen Drall versetzt wird und dadurch besser im Brennraum mit der Luft vermischt werden kann. Dadurch findet eine bessere Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches statt.

Die Drallstruktur 180 ist über den Umfang des Ventiltellers 3 bzw. der Wand 228 vorgesehen und wird durch mit Abstand voneinander liegende Nuten gebildet, die sich von einer Stirnseite 181 des Ventiltellers 3 aus erstrecken. Die Nuten erstrecken sich vorteilhaft über mehr als die halbe axiale Höhe des Ventiltellers 3 bzw. der Wand 228 der Düsenöffnung 4. Die Nuten sind langgestreckt und so angeordnet, dass ihre Mittellinien 182 einen spitzen Winkel a mit der Achse 183 der Injektornadel 2 einschließen, in Radialrichtung gemäß Fig. 42 gesehen.

Ist die Düsenöffnung 4 durch den Ventilteller 3 freigegeben, strömt das Gas in der beschriebenen Weise durch den Ringspalt zwischen dem Ventilteller 3 und der Wandung der Düsenöffnung 4 in den Brennraum. Die Drallstruktur 180 sorgt dafür, dass das Gas in einen Drall versetzt wird, wenn es in den Brennraum eintritt. Der Drallwinkel a ist abhängig vom gewünschten Dralleffekt und der einströmenden Frischluft. Durch entsprechende Gestaltung der Drallstruktur 180, auch beispielsweise durch entsprechende Formgebung der Nuten der Drallstruktur, kann somit der gewünschte Dralleffekt eingestellt werden.

Fig. 43 zeigt die Möglichkeit, die Führung des aus dem Gasinjektor austretenden Gasstrahls durch eine entsprechende Formgestaltung des Gehäuses 1 einzustellen. Das Gehäuse 1 des Gasinjektors ist im Anschluss an die Düsenöffnung 4 mit einer hülsenförmigen Verlängerung 184 versehen. Sie ist vorteilhaft zylindrisch ausgebildet und hat eine Innenwand 185, deren lichte Weite größer ist als der Außendurchmesser des Ventiltellers 3. Er kann daher beim Öffnen des Gasinjektors problemlos in den von der Innenwand 185 begrenzten Innenraum 186 der Verlängerung 184 bewegt werden.

Die Innenwand 185 geht vorteilhaft über einen radialen ringförmigen Absatz 187 in eine die Düsenöffnung 4 begrenzende konische Wand 188 über.

Die Verlängerung 184 bildet eine Strahlführung für das bei geöffneter Injektornadel 2 austretende Gas, das durch die Innenwand 185 vor dem Eintritt in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine gelenkt wird.

Die Länge der Verlängerung 184 hängt von der gewünschten Strahlform im Brennraum ab. Die Verlängerung 184 hat darüber hinaus den Vorteil, dass die im Einsatz des Gasinjektors entstehende Wärme gut abgeleitet werden kann.

Die Verlängerung 184 ist vorteilhaft einstückig mit dem Gehäuse 1 ausgebildet.

Die Fig. 44 bis 54 zeigen verschiedene Möglichkeiten, wie der Gasinjektor an einen Zylinderkopf 189 eines Zylinders 189a der Verbrennungskraftmaschine angeschlossen werden kann. Der Einfachheit halber sind der Zylinder 189a und der Zylinderkopf 189 einstückig miteinander dargestellt. Selbstverständlich ist der Zylinderkopf 189 abgedichtet mit dem Zylinder 189a verbunden.

Der Zylinder 189a hat mehrere Brennräume 190, in denen sich jeweils ein (nicht dargestellter) Kolben befindet. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 44 bis 54 wird das Gas seitlich in den Brennraum 190 geblasen. Abweichend von den dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 44 bis 54 kann der Gasinjektor auch parallel zur Achse 191 des Brennrau- mes 190 an den Zylinderkopf 189 angeschlossen werden. In diesem Falle erfolgt der Anschluss exzentrisch in Bezug auf die Brennraumachse 191 .

Die Winkellage des Gasinjektores bezüglich der Brennraumachse 191 ist flexibel, solange der Gasinjektor für die Zuführung des Gases in den Brennraum 190 am Zylinderkopf 189 angebracht werden kann.

Der Brennraum 190 wird am oberen Ende von einer kegelförmigen Wand 192 begrenzt, in die eine Einbauöffnung 193 für den Gasinjektor mündet. Die Achse der Einbauöffnung 193 liegt unter einem stumpfen Winkel zur Brennraumachse 191.

Wie Fig. 45 zeigt, wird das Gehäuse 1 des Gasinjektors so weit in die Einbauöffnung 193 eingesetzt, dass der Ventilteller 3 in der Schließstellung nicht in den Brennraum 190 ragt. Aufgrund der Schräglage der Einbauöffnung 193 steht die Wand 194 der Einbauöffnung 193 über einen Teil ihres Umfanges über den Ventilteller 3 vor. Dieser überstehende zylindrische Teil der Einbauöffnung 193 bildet eine zylindrische Strahlführung für das aus dem Gasinjektor austretende Gas, bevor es aus der Einbauöffnung 193 in den Brennraum 190 eintritt.

Das Gehäuse 1 ist in geeigneter Weise gasdicht in die Einbauöffnung 193 eingebaut. Die Einbauöffnung 193 weist über ihre gesamte Länge konstanten Querschnitt auf.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 46 hat die Einbauöffnung 193 im Anschluss an den Ventilsitz einen konischen Bereich 195, der an einen im Durchmesser dünnen zylindrischen Abschnitt 196 anschließt. Er mündet in die Wand 192 des Brennraums 190. Der verjüngte Abschnitt 196 liegt koaxial zur Längsachse des Gasinjektors. Der konische Bereich 195 ist so ausgebildet, dass der Ventilteller 3 des Gasinjektors problemlos in seine Offenstellung verstellt werden kann, wenn Gas in den Brennraum 190 eingeführt werden soll. Der dünne Abschnitt 196 bildet eine Strahlführung für das Gas, das in dem dünnen Abschnitt 196 beschleunigt wird. Dadurch kann eihe bessere Vermischung des Gases mit der Frischluft erzielt werden.

Fig. 47 zeigt die Möglichkeit, das aus dem Gasinjektor austretende Gas über eine zylindrische Strahlführung 197 vor dem Eintritt in den Brennraum 190 abzulenken. Die Strahlführung 197 mündet in die Wand 192 des Brennraums 190.

Die Umlenkung des Gases erfolgt über einen Winkel von größer als 90°, bezogen auf die Längsachse eines zylindrischen Abschnittes 198, an den die Strahlführung 197 anschließt. Dieser Ablenkungswinkel kann an die Einbauverhältnisse und/oder an die Art des einzublasenden Gases angepasst werden. Die Strahlführung 197 kann über ein entsprechend gestaltetes Bauteil gebildet werden, das in die Einbauöffnung 193 im Zylinderkopf 189 eingebracht wird.

Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, die zur Umlenkung dienende Strahlführung 197 durch eine entsprechende Ausbildung der Einbauöffnung 193 direkt im Zylinderkopf 189 vorzusehen.

In den zylindrischen Abschnitt 198 taucht der Federteller 3 ein, wenn er in seine Öffnungsstellung verschoben wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 48 bis 50 erfolgt ein umgelenktes Einblasen des Gases in den Brennraum 190 über eine zylindrische spaltförmige Strahlführung 199 (dicke Linien in den Fig. 48 bis 50). Sie kann durch ein eigenständiges Bauteil 201 gebildet sein, das in die Einbauöffnung 193 des Zylinderkopfes 189 eingesetzt wird. Die Strahlführung 199 kann aber auch direkt in die Einbauöffnung 193 eingearbeitet sein.

Der Gasinjektor befindet sich, vom Brennraum 190 aus betrachtet, unmittelbar hinter der Strahlführung 199. Beim Öffnen des Gasinjektors strömt das Gas am Ventilteller 3 vorbei zunächst in eine kleine Verteilungskammer 200, in die die zylindrische Spaltführung 199 mündet. Wie Fig. 48 zeigt, ist die Strahlführung 199 so ausgebildet, dass sie zunächst in axialer Verlängerung des Injektors bzw. seines Gehäuses 1 und dann in Richtung auf die Wand 192 des Brennraumes 190 abgewinkelt verläuft.

Die Verteilungskammer 200 sollte so klein wie möglich ausgebildet sein. Dadurch hat das Bauteil 201 einerseits kompakte Abmessungen, andererseits wird dadurch das Gas zuverlässig in die zylindrische Strahlführung 199 geleitet. Sie erstreckt sich über die Länge des Bauteiles 201 und ist zwischen einem zylindrischen Außenteil 202 und einem Innenteil 203 ausgebildet.

Das Gas tritt in Ringform aus der zylindrischen Strahlführung 199 in den Brennraum 190 aus.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 51 ist in die Einbauöffnung 193 des Zylinderkopfes 189 ein Bauteil 204 eingesetzt, das zylindrischen Umriss hat und in geeigneter Weise in der Einbauöffnung 193 befestigt ist. Vorteilhaft liegt das Bauteil 204 an seinem vom Brennraum 190 abgewandten Ende an einer Ringschulter 205 an. Sie dient als Anschlag beim Einbau des Bauteiles 204 in die Einbauöffnung 193.

Durch das Bauteil 204 erstreckt sich eine dünne Strahlführung 206, die kreisförmigen Querschnitt hat und in die Wand 193 des Brennraums 190 mündet. Die Strahlführung 206 verläuft zunächst koaxial zur Achse des Gasinjektors und geht dann abgewinkelt in einen Endabschnitt über, der in die Wand 193 mündet.

Zwischen dem Gasinjektor und der dünnen Strahlführung 206 befindet sich die Verteilungskammer 200, in welche der Ventilteller 3 des Gasinjektors in der Offenstellung ragt. In der dünnen Strahlführung 206 wird das Gas nach dem Austritt aus dem Gasinjektor beschleunigt, was vorteilhaft für den anschließenden Verbrennungsvorgang in der Brennkammer 190 ist.

Die Fig. 52 bis 54 zeigen ein Bauteil 207, das in die Einbauöffnung 193 des Zylinderkopfes 189 eingebaut ist. Das Bauteil 207 wird entsprechend den vorherigen Ausführungsformen in die Einbauöffnung 193 von der Brennraumseite aus eingesetzt und in geeigneter Weise gehalten. Im Bauteil 207 befindet sich eine Bohrung 208, die sich von der Verteilungskammer 200 aus in das Bauteil 207 erstreckt.

Die Bohrung 208 endet mit Abstand vor der Stirnseite 209 des Bauteiles 207.

In der Stirnseite 209 befinden sich Düsenöffnungen 210. Sie sind beispielhaft auf einem Kreis mit Abstand zueinander angeordnet, wie besonders Fig. 44 zeigt.

Die Düsenöffnungen 210 sind durch dünne Bohrungen 211 mit der Bohrung 208 verbunden.

Die Bohrungen 211 mit den Düsenöffnungen 210 sorgen dafür, dass das aus dem Gasinjektor austretende Gas fächerförmig in den Brennraum 190 austritt. Dies ermöglicht eine gute Vermischung des Gases mit der Frischluft im Brennraum 190.

Fig. 55 zeigt beispielhaft eine einfache Befestigung der Injektornadel 2. Sie ist nur schematisch dargestellt.

Die Befestigungseinrichtung hat eine Spannschraube 212, die mit einer zentralen Durchgangsöffnung 213 versehen ist. Die Innenwand der Durchgangsöffnung 213 weist eine Radialschulter 214 auf, an der die Injektornadel 2 in der Einbaulage mit einer entsprechenden Schulter 215 zur Anlage kommt. Auf diese Weise ist die Injektornadel 2 axial in der Spannschraube 212 gesichert, die über ihre Länge an der Außenseite der Injektornadel 2 anliegt.

Die Spannschraube 212 ist mit einer Anschlagfläche 216 versehen, mit der sie in der Einbaulage an einer entsprechenden Gegenfläche im Injektorgehäuse 1 zur Anlage kommt. Die Anschlagfläche 216 ist an einem Radialflansch 217 vorgesehen, der etwa in halber Länge der Spannschraube 212 angeordnet ist.

An einem Ende ist die Spannschraube 212 mit einem Außengewinde 218 versehen, das mit einem Innengewinde 219 einer Mutter 220 zusammenwirkt.

Die Mutter 220 ist hülsenförmig ausgebildet und hat an einem Ende einen Boden 221 , der mit einer zentralen Kegelöffnung 222 versehen ist. Sie verjüngt sich von der Außenseite 223 des Bodens 221 aus stetig. Die Kegelöffnung 222 nimmt wenigstens zwei Spannzangenelemente 223 auf. Sie ragen mit beiden Enden aus der Kegelöffnung 222 und liegen mit Kegelflächen an der Wand der Kegelöffnung 222 an.

Die Injektornadel 2 ragt durch die Spannzangenelemente 223, die mit einer zylindrischen Spannfläche 224 auf der zylindrischen Außenseite der Injektornadel 2 aufliegen und diese spannen.

Die Spannzangenelemente 223 liegen mit ihren breiteren Enden an einer Stützscheibe 225 an, die durch einen Sicherungsring 226 axial gesichert ist. Der Sicherungsring 226 greift in eine Ringnut 227 in der Außenseite des über die Mutter 220 vorstehenden Teils der Injektornadel 2 ein.

Das Innengewinde 219 ist so an der Mutter 220 vorgesehen, dass die Spannzangenelemente 223 in der Einbau- und Spannlage ausreichenden axialen Abstand von der Spannschraube 212 haben. Wird die Spannschraube 212 in die Mutter 220 geschraubt, dann wird über die aneinander liegenden Kegelflächen vom Spannzangenelement 223 und Kegelöffnung 222 die Injektornadel 2 in den Spannzangenelementen 223 zuverlässig geklemmt. Durch entsprechendes Drehen der Mutter 220 werden die Spannzangenelemente 223 in die Kegelöffnung 222 gezogen, wodurch sie radial nach innen bewegt werden und die Injektornadel 2 spannen.

Claims

56

Ansprüche Injektor zum Einblasen eines Gases in einen Brennraum (190) oder in ein Saugrohr eines Kraftfahrzeuges, mit einer Injektornadel (2), mit der eine Austrittsöffnung (4) eines Injektorgehäuses (1 ) verschließbar ist und die druckgesteuert aus einer Schließ- in eine Offenstellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektornadel (2) mit wenigstens einem Kolben (26) axial fest verbunden ist, der in der einen Richtung unter Schließdruck und in der anderen Richtung durch einen ventilgesteuerten Steuerdruck steht, mit dem der Kolben (26) zum Verstellen der Injektornadel (2) in die Offenstellung betätigbar ist. Injektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für die Erzeugung des Steuerdruckes ein erstes Ventil (35, 82, 133) vorgesehen ist, das mittels eines Aktuators (42) betätigbar ist. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (42) einen Ventilbetätigungskolben (41 ) aufweist, der mit dem ersten Ventil (35, 82, 133) zusammenwirkt. Injektor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Ventil (82, 133) ein weiteres Ventil (81 ) zugeordnet ist, das bei geöffnetem erstem Ventil (82, 133) geschlossen und bei geschlossenem ersten Ventil (82, 133) geöffnet ist. 57 Injektor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektornadel (2) bei geschlossenem ersten Ventil (35, 82, 133) ihre Schließstellung einnimmt. Injektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Ventil (81 ) mit einem Druckraum (8, 59) strömungsverbunden ist, der durch den Kolben (26, 101 , 102) begrenzt ist. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung des Steuerdruckes das einzublasende Gas eingesetzt wird. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung des Steuerdruckes ein zusätzliches Druckmedium eingesetzt wird. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektorgehäuse (1 ) wenigstens eine Rückleitung (66) für einen Restanteil des Gases aufweist, in der wenigstens ein Rückschlagventil (67) sitzt, das in Richtung auf die Rückleitung (66) schließt. Injektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückleitung (66) bei geöffnetem ersten Ventil (35) mit dem Druckraum (59) leitungsverbunden ist. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung der Injektornadel (2) wenigstens ein Faltenbalg (25, 106) oder wenigstens ein Kolbendichtring (151 , 152; 154, 155) vorgesehen ist. Injektor nach einem der Ansprüche 3 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbetätigungskolben (41 ) als 58

Hohlkolben ausgebildet und mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist. Injektor nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (42) ein Magnetantrieb ist. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltleckage in ein Saugrohr (150) oder in ein Reservoir zugeführt wird. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kolben (26) ein Kompensationskolben (25) zugeordnet ist, der an der der Austrittsöffnung (4) zugewandten Seite des Kolbens (26) vorgesehen ist. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektornadel (2) einen Durchgang (91 ) für das einzublasende Gas aufweist (Fig. 12 und 13 sowie Fig. 8 und 9). Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Düsenöffnungs- hubes eine Einstelleinrichtung (157, 160, 161 ; 56, 166; 2, 99, 166) vorgesehen ist. Injektor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung wenigstens ein axial verformbares Einstellelement (160, 161 ,166) aufweist. Injektor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (160, 161 , 166) eine elastisch oder plastisch verformbare Scheibe ist. 59 Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (4) oder die Injektornadel (2) zur Erzielung einer gewünschten Einblastiefe und/oder eines gewünschten Einblasbildes des Gases wenigstens einen an den Ventilsitz (3, 4) anschließenden Gasführungsbereich (146, 149, 184, 195, 196, 197, 199, 206) aufweist. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristischen Merkmale des Gasinjektors in einem Barcode und dgl. hinterlegt sind. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Injektornadel (2) zumindest im Bereich des Ventilsitzes (3, 4) und/oder der Ventilsitz (3, 4) mit einer Beschichtung (178, 179) als Verschleißschutz versehen ist. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektornadel (2) mit wenigstens einem Keilelement (223) eingespannt ist.