EP4638938A1 - Injektor für gasförmige oder flüssige brennstoffe - Google Patents

Injektor für gasförmige oder flüssige brennstoffe

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Publication number
EP4638938A1
EP4638938A1 EP23813595.8A EP23813595A EP4638938A1 EP 4638938 A1 EP4638938 A1 EP 4638938A1 EP 23813595 A EP23813595 A EP 23813595A EP 4638938 A1 EP4638938 A1 EP 4638938A1
Authority
EP
European Patent Office
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lubricant
chamber
valve element
fuel
injector
Prior art date
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Pending
Application number
EP23813595.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Fuchs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4638938A1 publication Critical patent/EP4638938A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F02M63/0001—Fuel-injection apparatus with specially arranged lubricating system, e.g. by fuel oil
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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0057—Means for avoiding fuel contact with valve actuator, e.g. isolating actuators by using bellows or diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F02M2200/707—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with means for avoiding fuel contact with actuators, e.g. isolating actuators by using bellows or diaphragms

Definitions

  • the invention relates to an injector as used for the metered delivery of liquid or gaseous fuel, in particular for delivering fuel directly into a combustion chamber or the intake tract of an internal combustion engine.
  • the required gaseous or liquid fuel is metered either into the intake tract of the internal combustion engine or directly into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the fuel When metered directly into the combustion chamber, the fuel must be delivered by an injector very precisely at the desired time and in the right amount.
  • the injector has a movable valve element that can be moved via an electromagnet or another electrical actuator, whereby the movement of the valve element opens or closes a metering opening.
  • an injector is known, for example, from DE 10 2021 200 689 A1 and has a piston-shaped valve element that is arranged so that it can be moved longitudinally in the housing of the injector.
  • the valve element is surrounded by a lubricant chamber that is sealed by a corrugated bellows against a fuel chamber through which the fuel flows to the metering opening.
  • the lubricant ensures low-friction movement of the valve element and thus precise metering of the fuel over its service life.
  • the injector according to the invention for dispensing gaseous or liquid fuel has the advantage that a compensation chamber is designed in a simple manner and thus the function of the injector is ensured over its service life.
  • the injector has a housing in which a fuel chamber that can be filled with the fuel is formed and in which a piston-shaped valve element is arranged, which interacts with a valve seat for opening and closing a metering opening of the fuel chamber.
  • the valve element can be moved by an actuator against the force of a closing spring in an opening direction and is surrounded at least in sections by a bellows that delimits a lubricant chamber in which a lubricant for lubricating the valve element is present.
  • a compensation chamber connected to the lubricant chamber is formed in the housing, wherein the compensation chamber is partially filled with the lubricant and partially with a gas.
  • the bellows When the valve element opens in the longitudinal direction, the bellows is extended, as only one end of the bellows is connected to the valve element, in order to enable the valve element to move and at the same time ensure that the lubricant chamber is sealed.
  • the volume of the lubricant chamber in the area of the bellows changes. Since the lubricant is liquid and therefore largely incompressible, lubricant must flow from a compensation chamber. Conversely, the volume decreases during the closing movement, and the difference volume must be able to flow from this part of the lubricant chamber into the compensation chamber.
  • the compensation chamber must therefore absorb or release a certain volume of lubricant during the opening and closing movement of the valve element.
  • the gas in the lubricant chamber creates the elasticity required for this, as the lubricant flowing into the lubricant chamber compresses the gas and the gas expands again accordingly as the lubricant flows out, whereby Pressure is also exerted on the lubricant due to the compression of the gas. Volume changes of the lubricant due to temperature changes can also be compensated by the connection to the compensation chamber.
  • connection between the lubricant chamber and the compensation chamber comprises a connecting pipe that extends into the compensation chamber.
  • the pipe opening of the connecting pipe is covered by the lubricant. Since the gas rises upwards following gravity, a sufficiently filled lubricant chamber ensures that no gas gets into the connecting pipe and thus into the area of the lubricant chamber in the nozzle body, regardless of the orientation of the injector. Otherwise, the lubrication of the valve element could be impaired and this could result in functional impairments.
  • a membrane is arranged in the compensation chamber, which divides the compensation chamber into two areas that are sealed against each other, with lubricant in the area connected to the lubricant chamber and gas in the other area.
  • the function is identical to the embodiment without a membrane, but the membrane prevents the lubricant and gas from mixing and thus gas from penetrating the lubricant chamber.
  • the membrane can advantageously be pre-tensioned by the pressure in the lubricant chamber in the gas, i.e. the membrane protrudes convexly into the gas volume in order to create a pre-tension and thus a certain pressure in the lubricant and to ensure that the lubricant chamber is filled safely.
  • lubricant and gas are present in the compensation chamber. Additional media, for example to separate these two media, are not necessary.
  • the lubricant is advantageously liquid.
  • a lubricating oil can be used as the lubricant, which has the necessary lubricating properties to bring about a low-friction movement of the valve element. drawing
  • the drawing shows two embodiments of the invention. It shows
  • Fig. 1 is a longitudinal section through an injector according to the invention
  • Fig. 2 is a further embodiment, wherein the injector is shown only in the region of the compensation chamber according to detail II in Fig. 1.
  • Fig. 1 shows an injector according to the invention in longitudinal section, as it can be used for the metered delivery of liquid or gaseous fuel.
  • the injector has a housing 1 which comprises a multi-part valve body 2, a jacket tube 3 and a nozzle body 4.
  • the valve body 2 is also constructed in several parts, with the individual parts being connected to one another in a gas- and liquid-tight manner, and extends to the nozzle body 4, which forms the end of the injector on the combustion chamber side.
  • a fuel chamber 5 is formed, which can be filled with fuel via a fuel inlet 13 formed in the valve body 2.
  • the fuel chamber 5 extends into the nozzle body 4, in which a piston-shaped valve element 6 is arranged so as to be longitudinally displaceable, which protrudes from the nozzle body 4 and has a valve plate 106 with a sealing surface 8.
  • the sealing surface 8 cooperates with a valve seat 7 formed on the nozzle body 4 to open and close an annular metering opening 9, which is opened by the longitudinal movement of the valve element 6 between the valve seat 7 and the sealing surface 8.
  • valve element 6 facing away from the valve seat 7 is accommodated in a guide sleeve 15, between which and a support part 14 a closing spring 16 is clamped under pre-stress.
  • the closing spring 16 exerts a closing force on the valve element 6 in the direction of the closed position in which the sealing surface 8 is in contact with the valve seat 7.
  • a bolt 17 is located on the guide sleeve 15 facing away from the valve element 6, which bolt is connected to a magnet armature 21 and interacts with a damping element 18 in order to slow down the contact of the sealing surface 8 on the valve seat 7 and in order to reduce the mechanical load in this area and also the noise.
  • an actuator in the form of an electromagnet 20 is arranged in the valve body 2, which, when energized, exerts a longitudinal force on the magnet armature 21 and thus also on the valve element 6 via the bolt 17 in order to press it out of the nozzle body 4 in the opening direction against the force of the closing spring 16 and to open the dosing opening 9.
  • the electromagnet 20 is supplied with the necessary electrical voltage from a power source (not shown) via an electrical connection 19.
  • the valve element 6 is surrounded within the nozzle body 4 by a corrugated bellows 11, which is connected at its valve seat end to the valve element 6 in a liquid-tight manner by a welded connection 12 and at the other end to the valve body 2.
  • the corrugated bellows 11 delimits a lubricant chamber 10 surrounding the valve element 6, which extends past the guide sleeve 15 and the bolt 17 into a compensation chamber 23 in the valve body 2.
  • the connection from the lubricant chamber 10 to the compensation chamber 23 is formed by a connecting pipe 26, which projects into the compensation chamber 23, in this embodiment approximately to the middle of the compensation chamber 23.
  • the lubricant chamber 10 is filled with a lubricant.
  • the lubricant can be a lubricating oil, for example a mineral lubricating oil with a relatively low viscosity.
  • Sufficient lubricant 24 is filled into the lubricant chamber 10 and the associated compensation chamber 23 so that the lubricant chamber 10 is largely - but not completely - filled with lubricant and gas is present in the compensation chamber 23 in addition to the lubricant.
  • the lubricant chamber 10 and compensation chamber 23 are sealed off from the outside so that the lubricant does not mix with the fuel.
  • the injector functions as follows: In the injector, the fuel chamber 5 is filled with gaseous or liquid fuel, which is present there under injection pressure. At the beginning of an injection process, the electromagnet 20 is de-energized, so that the closing spring 16 presses the valve element 6 with the valve plate 106 against the Valve seat 7 presses and closes fuel chamber 5. If fuel is to be released, electromagnet 20 is energized and its magnetic force pulls magnet armature 21 against the force of closing spring 16 in the direction of valve seat 7, thereby pressing valve element 6 outwards into its opening position. Metering opening 9 between valve seat 7 and valve plate 106 is opened and fuel escapes from fuel chamber 5, for example into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • valve element 6 When valve element 6 opens, bellows 11 is extended, enlarging lubricant chamber 10. To compensate, lubricant flows from compensation chamber 23 into lubricant chamber 10, with gas 25 in compensation chamber 23 expanding accordingly. To end injection, energization of electromagnet 20 is interrupted and closing spring 16 presses valve element 6 back into its closed position. The bellows 11 shortens again and thus reduces the size of the lubricant chamber 10, which pushes the corresponding amount of lubricant back into the compensation chamber 23, where the gas is compressed to compensate for the additional amount of lubricant.
  • the position of the connecting pipe in the middle of the compensation chamber 23 ensures that, when filled with lubricant 24, the gas 25 does not enter the connecting pipe 26 and thus the lubricant chamber 10, regardless of the position of the injector with respect to gravity.
  • the gas 25 is shown on the left side for illustration purposes, where it would collect if the injector were turned sideways by 90°.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the injector according to the invention, which differs from the previous embodiment only in the design of the compensation chamber 23, which is why only this area of the injector is shown in longitudinal section, which is designated II in Fig. 1.
  • gas 25 and lubricant 24 are separated in the compensation chamber 23 by a membrane 30, which consists of a flexible, fuel-resistant material.
  • the function is identical to the injector shown in Fig. 1, but here the lubricant flowing into the compensation chamber 23 presses the membrane 30 into the gas 25, whereby the membrane 30 deforms convexly. Since the membrane 30 is flexible, it can, in addition to the pressure of the gas 25, exert a certain pressure on the lubricant in order to always keep it in the lubricant chamber 10.
  • the connecting pipe 26 can be omitted, since this prevents a mixture of gas and lubricant in any position of the injector, regardless of the amount of lubricant in the compensation chamber 23.
  • the compensation chamber 23 In addition to compensating the lubricant volume during the opening and closing movement of the valve element 6, the compensation chamber 23 also serves to compensate for volume changes of the lubricant due to thermal expansion of the lubricant or the limiting components.

Landscapes

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Abstract

Injektor zur Abgabe von gasförmigem oder flüssigem Brennstoff, mit einem Gehäuse (1), in dem ein mit dem Brennstoff befüllbarer Brennstoffraum (5) ausgebildet ist, und mit einem kolbenförmigen Ventilelement (6), das mit einem Ventilsitz (7) zum Öffnen und Schließen einer Dosieröffnung (9) des Brennstoffraums (5) zusammenwirkt, wobei das Ventilelement (6) durch einen Aktor (20) gegen die Kraft einer Schließfeder (16) in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist. Das Ventilelement (6) ist zumindest abschnittsweise von einem Wellbalg (11) umgeben, der einen Schmierstoffraum (10) begrenzt, in dem ein Schmierstoff (24) zur Schmierung des Ventilelements (6) vorhanden ist. Im Gehäuse (1) ist ein mit dem Schmierstoffraum (10) verbundener Ausgleichsraum (23) ausgebildet, wobei der Ausgleichsraum (23) teilweise mit dem Schmierstoff (24) und teilweise mit einem Gas (25) befüllt ist.

Description

Titel Brennstoffe
Die Erfindung betrifft einen Injektor, wie er zur dosierten Abgabe von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff Verwendung findet, insbesondere, um Brennstoff direkt in einen Brennraum oder den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine abzugeben.
Stand der Technik
Zum Betreiben von Verbrennungsmotoren wird der benötigte gasförmige oder flüssige Brennstoff entweder in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine oder direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eindosiert Bei der direkten Eindosierung in den Brennraum muss der Brennstoff durch einen Injektor sehr genau zum gewünschten Zeitpunkt und in der richtigen Menge abgeben werden. Der Injektor weist dazu ein bewegliches Ventilelement auf, das über einen Elektromagneten oder einen anderen elektrischen Aktor bewegbar ist, wobei durch die Bewegung des Ventilelements eine Dosieröffnung aufgesteuert oder geschlossen wird. Ein solcher Injektor ist beispielsweise aus der DE 10 2021 200 689 A1 bekannt und weist ein kolbenförmiges Ventilelement auf, das längsverschiebbar im Gehäuse des Injektors angeordnet ist. Das Ventilelement ist von einem Schmierstoffraum umgeben, der durch einen Wellbalg gegen einen Brennstoffraum abgedichtet ist, durch den der Brennstoff zur Dosieröffnung strömt. Der Schmierstoff sichert eine reibungsarme Bewegung des Ventilelements und damit eine über Lebensdauer präzise Dosierung des Brennstoffs.
Bei Injektoren mit einem nach außen öffnenden Ventilelement bewegt sich dieses bei der Öffnungshubbewegung aus dem Gehäuse hinaus, wobei der vom Wellbalg begrenzte Schmierstoffraum vergrößert wird. Bei der anschließenden Schließbewegung verkleinert sich der Schmierstoffraum entsprechend wieder. Diese Größenänderung wird durch den Wellbalg ermöglicht, der in Längsrichtung flexibel ist und mit einem Ende fest mit dem Ventilelement verbunden ist. Da der Schmierstoff flüssig und damit inkompressibel ist, muss jedoch ein Ausgleichsraum vorhanden sein, um den aus dem Schmiermittelraum verdrängten Schmierstoff aufzunehmen und anschließend wieder abzugeben.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Injektor zur Abgabe von gasförmigem oder flüssigem Brennstoff weist den Vorteil auf, dass ein Ausgleichsraum in einfacher Weise ausgestaltet ist und damit die Funktion des Injektors über Lebensdauer sichergestellt ist. Dazu weist der Injektor ein Gehäuse auf, in dem ein mit dem Brennstoff befüllbarer Brennstoffraum ausgebildet ist und in dem ein kolbenförmiges Ventilelement angeordnet ist, das mit einem Ventilsitz zum Öffnen und Schließen einer Dosieröffnung des Brennstoffraums zusammenwirkt. Dabei ist das Ventilelement durch einen Aktor gegen die Kraft einer Schließfeder in einer Öffnungsrichtung bewegbar und zumindest abschnittsweise von einem Wellbalg umgeben, der einen Schmierstoffraum begrenzt, in dem ein Schmierstoff zur Schmierung des Ventilelements vorhanden ist. Weiter ist im Gehäuse ein mit dem Schmierstoffraum verbundener Ausgleichsraum ausgebildet, wobei der Ausgleichsraum teilweise mit dem Schmierstoff und teilweise mit einem Gas befüllt ist.
Bei der Öffnungsbewegung des Ventilelements in Längsrichtung wird der Wellbalg verlängert, da nur ein Ende des Wellbalgs mit dem Ventilelement verbunden ist, um die Beweglichkeit des Ventilelements zu ermöglichen und gleichzeitig die Abdichtung des Schmierstoffraums sicherzustellen. Dabei ändert sich das Volumen des Schmierstoffraums im Bereich des Wellbalgs. Da der Schmierstoff flüssig und deshalb weitgehend inkompressibel ist, muss Schmierstoff aus einem Ausgleichsraum nachfließen. Umgekehrt verkleinert sich das Volumen bei der Schließbewegung, und das Differenzvolumen muss aus diesem Teil des Schmierstoffraums in den Ausgleichsraum abfließen können. Der Ausgleichsraum muss also ein gewisses Volumen an Schmierstoff während der Öffnungsund Schließbewegung des Ventilelements aufnehmen bzw. abgeben. Durch das Gas im Schmierstoffraum ist die dafür notwendige Elastizität hergestellt, da der in den Schmierstoffraum einfließende Schmierstoff das Gas komprimiert und sich das Gas bei abfließendem Schmierstoff wieder entsprechend ausdehnt, wobei auch ein durch die Kompression des Gases bedingter Druck auf den Schmierstoff ausgeübt wird. Auch Volumenänderungen des Schmierstoffs aufgrund von Temperaturänderungen können durch die Verbindung mit dem Ausgleichsraum kompensiert werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Verbindung zwischen dem Schmierstoffraum und dem Ausgleichsraum ein Verbindungsrohr, das in den Ausgleichsraum hineinragt. Dabei ist in vorteilhafter Weise stets so viel Schmierstoff im Ausgleichsraum vorhanden, dass die Rohröffnung des Verbindungsrohrs vom Schmierstoff bedeckt ist. Da das Gas der Schwerkraft folgend nach oben steigt, ist bei einem ausreichend befüllten Schmierstoffraum sichergestellt, dass kein Gas in das Verbindungsrohr und damit in den Bereich des Schmierstoffraums im Düsenkörper gelangt, unabhängig von der Orientierung des Injektors. Andernfalls könnte die Schmierung des Ventilelements beeinträchtigt werden und es in der Folge zu Funktionsbeeinträchtigungen kommen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im Ausgleichsraum eine Membran angeordnet, die den Ausgleichsraum in zwei gegeneinander abgedichtete Bereiche unterteilt, wobei in dem mit dem Schmierstoffraum verbundenen Bereich Schmierstoff und im anderen Bereich Gas vorhanden ist. Die Funktion ist identisch zu der Ausführungsform ohne Membran, jedoch wird schon durch die Membran eine Vermischung von Schmierstoff und Gas verhindert und damit ein Eindringen von Gas in den Schmierstoffraum. In vorteilhafter Weise kann die Membran dabei durch den Druck im Schmierstoffraum in das Gas vorgespannt sein, d.h., die Membran ragt konvex in das Gasvolumen hinein, um eine Vorspannung und damit einen gewissen Druck im Schmierstoff zu erzeugen und eine sichere Befüllung des Schmierstoffraums sicherzustellen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist im Ausgleichsraum nur Schmierstoff und Gas vorhanden. Weitere Medien, etwa zur Trennung dieser beiden Medien, sind nicht notwendig.
Der Schmierstoff ist in vorteilhafter Weise flüssig. Insbesondere kann ein Schmieröl als Schmierstoff verwendet werden, das die notwendigen Schmiereigenschaften aufweist, um eine reibungsarme Bewegung des Ventilelements zu bewirken. Zeichnung
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Injektor und Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei der Injektor nur im Bereich des Ausgleichsraums gezeigt ist gemäß dem Ausschnitt II in Fig. 1 .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Injektor im Längsschnitt dargestellt, wie er zur dosierten Abgabe von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff verwendbar ist. Der Injektor weist ein Gehäuse 1 auf, das einen mehrteiligen Ventilkörper 2, ein Mantelrohr 3 und einen Düsenkörper 4 umfasst. Der Ventilkörper 2 ist ebenfalls mehrteilig aufgebaut, wobei die einzelnen Teilkörper gas- und flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind, und erstreckt sich bin zum Düsenkörper 4, der das brennraumseitige Ende des Injektors bildet. Zwischen ist dem Mantelrohr 3, der den Ventilkörper 2 umgibt, ist ein Brennstoffraum 5 ausgebildet, der über einen im Ventilkörper 2 ausgebildeten Brennstoffeinlass 13 mit Brennstoff befüllt werden kann. Der Brennstoffraum 5 erstreckt sich bis in den Düsenkörper 4, in dem ein kolbenförmiges Ventilelement 6 längsverschiebbar angeordnet ist, das aus dem Düsenkörper 4 hinausragt und einen Ventilteller 106 mit einer Dichtfläche 8 aufweist. Die Dichtfläche 8 wirkt mit einem am Düsenkörper 4 ausgebildeten Ventilsitz 7 zum Öffnen und Schließen einer ringförmigen Dosieröffnung 9 zusammen, die durch die Längsbewegung des Ventilelements 6 zwischen dem Ventilsitz 7 und der Dichtfläche 8 aufgesteuert wird.
Das dem Ventilsitz 7 abgewandte Ende des Ventilelements 6 ist in einer Führungshülse 15 aufgenommen, zwischen der und einem Stützteil 14 eine Schließfeder 16 unter Druckvorspannung eingespannt ist. Durch die Schließfeder 16 wird eine Schließkraft auf das Ventilelement 6 in Richtung der Schließstellung ausgeübt, in der die Dichtfläche 8 in Anlage am Ventilsitz 7 ist. An der Führungshülse 15 liegt dem Ventilelement 6 abgewandt ein Bolzen 17 an, der mit einem Magnetanker 21 verbunden ist und mit einem Dämpfungselement 18 zusammenwirkt, um das Aufsetzen der Dichtfläche 8 auf dem Ventilsitz 7 abzubremsen und damit die mechanische Belastung in diesem Bereich und auch die Geräuschentwicklung zu mindern. Auf Höhe des Bolzens 17 ist ein Aktor in Form eines Elektromagneten 20 im Ventilkörper 2 angeordnet, der bei Bestromung eine Längs- kraft auf den Magnetanker 21 ausübt und damit über den Bolzen 17 auch auf das Ventilelement 6, um dieses gegen die Kraft der Schließfeder 16 in Öffnungsrich- tung aus dem Düsenkörper 4 heraus zu drücken und die Dosieröffnung 9 aufzusteuern. Dabei wird der Elektromagnet 20 durch einen elektrischen Anschluss 19 mit der notwendigen elektrischen Spannung von einer nicht dargestellten Stromquelle versorgt.
Das Ventilelement 6 ist innerhalb des Düsenkörpers 4 von einem Wellbalg 11 umgeben, der an seinem ventilsitzseitigen Ende durch eine Schweißverbindung 12 flüssigkeitsdicht mit dem Ventilelement 6 und am anderen Ende mit dem Ventilkörper 2 verbunden ist. Der Wellbalg 11 begrenzt einen das Ventilelement 6 umgebenden Schmierstoffraum 10, der sich an der Führungshülse 15 und dem Bolzen 17 vorbei bis in einen Ausgleichsraum 23 im Ventilkörper 2 erstreckt. Dabei wird die Verbindung von Schmierstoffraum 10 zum Ausgleichsraum 23 durch ein Verbindungsrohr 26 gebildet, das in den Ausgleichsraum 23 hineinragt, in diesem Ausführungsbeispiel etwa bis zur Mitte des Ausgleichsraums 23. Um die Führung des Ventilelements 6 in der Führungshülse 15 und auch die anderen Stellen des Ventilelements 6, wo Reibung zwischen Bauteilen auftritt, weitgehend reibungsfrei zu halten, ist der Schmierstoffraum 10 mit einem Schmierstoff befüllt. Der Schmierstoff kann beispielsweise ein Schmieröl sein, etwa ein mineralisches Schmieröl mit relativ niedriger Viskosität. In den Schmierstoffraum 10 und den damit verbundenen Ausgleichsraum 23 wird soviel Schmierstoff 24 gefüllt, dass der Schmierstoffraum 10 zu einem großen Teil - aber nicht völlig - mit Schmierstoff befüllt ist und neben dem Schmierstoff noch Gas im Ausgleichsraum 23 vorhanden ist. Im fertig montierten Injektor ist der Schmierstoffraum 10 und Ausgleichsraum 23 nach außen abgedichtet, so dass sich der Schmierstoff nicht mit dem Brennstoff vermischt.
Die Funktionsweise des Injektors ist wie folgt: Im Injektor ist der Brennstoffraum 5 mit gasförmigem oder flüssigem Brennstoff gefüllt, der dort unter Einspritzdruck anliegt. Zu Beginn eines Einspritzvorgangs ist der Elektromagnet 20 stromlos, so dass die Schließfeder 16 das Ventilelement 6 mit dem Ventilteller 106 gegen den Ventilsitz 7 drückt und den Brennstoffraum 5 verschließt. Soll Brennstoff abgegeben werden, so wird der Elektromagnet 20 bestromt und seine Magnetkraft zieht den Magnetanker 21 gegen die Kraft der Schließfeder 16 in Richtung des Ventilsitzes 7, wodurch das Ventilelement 6 nach außen in seine Öffnungsposition gedrückt wird. Dabei wird die Dosieröffnung 9 zwischen dem Ventilsitz 7 und dem Ventilteller 106 aufgesteuert und Brennstoff tritt aus dem Brennstoffraum 5 aus, beispielsweise in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Bei der Öffnungsbewegung des Ventilelements 6 wird der Wellbalg 11 verlängert, was den Schmierstoffraum 10 vergrößert. Zum Ausgleich fließt Schmierstoff aus dem Ausgleichsraum 23 in den Schmierstoffraum 10, wobei sich das Gas 25 im Ausgleichsraum 23 entsprechend ausdehnt. Zur Beendigung der Einspritzung wird die Bestromung des Elektromagneten 20 unterbrochen und die Schließfeder 16 drückt das Ventilelement 6 wieder zurück in seine Schließstellung. Der Wellbalg 11 verkürzt sich dabei wieder und verkleinert so den Schmierstoffraum 10, was die entsprechende Schmierstoffmenge zurück in den Ausgleichsraum 23 drückt, wobei das Gas dort komprimiert wird, um die zusätzliche Schmierstoffmenge auszugleichen.
Durch die Position des Verbindungsrohrs in der Mitte des Ausgleichsraums 23 ist bei einer entsprechenden Befüllung mit Schmierstoff 24 sichergestellt, dass das Gas 25 nicht in das Verbindungsrohr 26 und damit nicht in den Schmierstoffraum 10 gelangt, unabhängig von der Lage des Injektors bezüglich der Schwerkraft. In der Fig. 1 ist das Gas 25 zur Illustration auf der linken Seite gezeigt, wo es sich bei einem seitlich um 90° gedrehten Injektor sammeln würde.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Injektors dargestellt, der sich nur durch die Ausgestaltung des Ausgleichsraums 23 vom vorherigen Ausführungsbeispiel unterscheidet, weshalb nur dieser Bereich des Injektors im Längsschnitt gezeigt ist, der in Fig. 1 mit II bezeichnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Gas 25 und Schmierstoff 24 im Ausgleichsraum 23 durch eine Membran 30 getrennt, die aus einem flexiblen, brennstofffesten Material besteht. Die Funktion ist identisch zu dem in Fig. 1 dargestellten Injektor, jedoch drückt der in den Ausgleichsraum 23 strömende Schmierstoff hier die Membran 30 in das Gas 25, wobei sich die Membran 30 konvex verformt. Da die Membran 30 flexibel ist, kann sie zusätzlich zum Druck des Gases 25 einen gewissen Druck auf den Schmierstoff ausüben, um diesen stets im Schmierstoffraum 10 zu halten. Bei Verwendung der Membran 30 kann das Verbindungsrohr 26 entfallen, da hier unabhängig von der Schmierstoffmenge im Ausgleichsraum 23 eine Vermischung von Gas und Schmierstoff in jeder Lage des Injektors ver- hindert wird.
Neben dem Ausgleich des Schmierstoffvolumens bei der Öffnungs- und Schließbewegung des Ventilelements 6 dient der Ausgleichsraum 23 auch dazu, Volumenänderungen des Schmierstoffs durch thermische Ausdehnung des Schmierstoffs oder der begrenzenden Bauteile auszugleichen.

Claims

Ansprüche
1 . Injektor zur Abgabe von gasförmigem oder flüssigem Brennstoff, mit einem Gehäuse (1), in dem ein mit dem Brennstoff befüllbarer Brennstoffraum (5) ausgebildet ist, und mit einem kolbenförmigen Ventilelement (6), das mit einem Ventilsitz (7) zum Öffnen und Schließen einer Dosieröffnung (9) des Brennstoffraums (5) zusammenwirkt, wobei das Ventilelement (6) durch einen Aktor (20) gegen die Kraft einer Schließfeder (16) in einer Öffnungsrich- tung bewegbar ist, und mit einem Wellbalg (11), der das Ventilelement (6) zumindest abschnittsweise umgibt und der einen Schmierstoffraum (10) begrenzt, in dem ein Schmierstoff (24) zur Schmierung des Ventilelements (6) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1) ein mit dem Schmierstoffraum (10) verbundener Ausgleichsraum (23) ausgebildet ist, wobei der Ausgleichsraum (23) teilweise mit dem Schmierstoff (24) und teilweise mit einem Gas (25) befüllt ist.
2. Injektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Schmierstoffraum (10) und dem Ausgleichsraum (23) ein Verbindungsrohr (26) umfasst, das in den Ausgleichsraum (23) hineinragt.
3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das im Ausgleichsraum so viel Schmierstoff (24) vorhanden ist, dass die Rohröffnung (27) des Verbindungsrohrs (26) stets mit Schmierstoff bedeckt ist.
4. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoff (24) flüssig ist.
5. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellbalg (11) mit einem Ende fest mit dem Ventilelement (6) verbunden ist, so dass er bei der Längsbewegung des Ventilelements (6) gestaucht wird.
6. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Ausgleichsraum (23) eine flexible Membran (30) angeordnet ist, die das Gas (25) vom Schmierstoff (24) trennt.
7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Memb- ran (30) durch den Schmierstoff (24) in das Gas (25) hinein vorgespannt ist
8. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Ausgleichsraum (10) nur Schmierstoff (24) und Gas (25) vorhanden ist.
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