EP4646529A1 - Gaseinspritzventil für verbrennungsmaschinen - Google Patents
Gaseinspritzventil für verbrennungsmaschinenInfo
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- EP4646529A1 EP4646529A1 EP24700140.7A EP24700140A EP4646529A1 EP 4646529 A1 EP4646529 A1 EP 4646529A1 EP 24700140 A EP24700140 A EP 24700140A EP 4646529 A1 EP4646529 A1 EP 4646529A1
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- gas injection
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- gas
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- F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
- F02M2200/308—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using pneumatic means
Definitions
- the present invention relates to a gas injection valve for injecting gaseous fuel, in particular hydrogen or natural gas, into the combustion chamber of an internal combustion engine.
- a combustion engine In a gas combustion engine, a combustion engine is operated with a gaseous fuel, such as natural gas or hydrogen. When operated with high-quality fuel gases such as methane, high levels of efficiency with clean combustion and a good CCh balance are possible. In terms of CCh emissions, hydrogen is also considered a promising energy source, since the energy conversion of hydrogen in the combustion engine can be carried out largely CCh-free and without carbon-containing pollutants such as carbon monoxide and hydrocarbons.
- a gas injector is described, for example, in WO2022135800 A1.
- the gas injector for injecting a gaseous fuel comprises a magnetic actuator with an armature, an inner pole and a coil, a closing element which opens and closes a gas path at a valve seat, the armature being connected to the closing element, a closed lubricant chamber which is filled with a lubricant and in which the armature is arranged, the lubricant ensures lubrication of the armature and a first flexible sealing element and a second flexible sealing element, which seal the lubricant chamber from the gas path.
- the armature which is mechanically connected to the closing element, is provided to enable a movement to open and/or close the injector.
- the armature located in the lubricant chamber which is pulled against the inner pole of the magnetic actuator due to electromagnetic forces when the coil is energized, is thus located inside the lubricant chamber and is constantly supplied with lubricant and lubricated. This reduces wear on the armature.
- the armature, which is surrounded by lubricant, is dampened in its movement when it hits the inner pole, so that the impulse transferred from the armature to the inner pole is lower than without lubricant.
- the first and second flexible sealing elements are provided, which seal off parts of the lubricant chamber.
- gas injectors due to the gaseous medium being injected, lubrication by the medium is not possible, as is the case with fuel injectors that inject petrol or diesel, for example. This can result in excessive wear during operation compared to fuel injectors for liquid fuels.
- a gas injection valve Compared to fuel injection valves, which inject petrol or diesel, a gas injection valve has a A sufficiently large injection cross-section or flow cross-section and the stroke of the needle of the gas injection valve are of increased importance. Furthermore, in comparison to fuel injection valves, in which the fuel itself, such as diesel, can be used as a lubricant, solutions for the unfavorable lubricating properties of the gas used, such as hydrogen, are desirable.
- the invention relates to a gas injection valve for injecting gaseous fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a housing extending along a longitudinal axis, which has a fuel inlet and an injection valve seat with a valve sealing surface opening outwards, a gas chamber arranged in the housing, which runs from the fuel inlet to the injection valve seat, an injection valve member arranged so as to be adjustable along the longitudinal axis, which is designed to interact with the injection valve seat, a compression spring which applies a closing force to the valve sealing surface of the injection valve member, an electromagnetically actuable actuator arrangement for adjusting the Injection valve member along the longitudinal axis, a spring plate attached to the injection valve member in an end region of the injection valve member facing away from the injection valve seat, wherein the compression spring is supported at a first end relative to the housing in a fixed position on the housing and at a second end on the spring plate, wherein the housing has a stop shoulder which forms a stroke stop for a stop surface of the injection valve member facing the injection valve seat.
- the injection valve member By activating the electromagnetic actuator arrangement, the injection valve member can be adjusted in the direction of the injection valve seat against the spring force of the compression spring in order to open the gas injection valve. By deactivating the electromagnetic actuator arrangement, the injection valve member can be adjusted in the direction away from the injection valve seat due to the spring force of the compression spring until the injection valve member comes to rest with a valve member sealing surface against the valve sealing surface in order to close the gas injection valve.
- the spring plate can be used to provide a reliable seat for the second end of the compression spring. This can be particularly advantageous for a gas injection valve, as the compression spring is generally larger than that of diesel or petrol injection valves.
- the compression spring can apply a closing force to the valve sealing surface of the injection valve member, particularly via the spring plate.
- the spring plate can also be used to define or set the maximum stroke of the injection valve member via the stroke stop.
- the The spring plate is therefore preferably adjustable along the longitudinal axis together with the injection valve member.
- the spring plate has a central recess through which the injection valve member is passed.
- the injection valve member is guided through the central recess of the spring plate with a sliding fit.
- the spring plate can therefore be attached through the central recess to the end region of the injection valve member facing away from the injection valve seat. Due to the fact that the injection valve member is guided through the central recess with a sliding fit, the axial position of the spring plate can also be adjusted relative to the injection valve member, whereby the maximum stroke of the injection valve member can be changed or adjusted.
- the injection valve member has a chamfered, circular cross-section with at least one valve member chamfer in the region of the spring plate.
- valve member chamfer offers the advantage that an axial torque can be applied to the injection valve member. This can be particularly advantageous in conjunction with a threaded cap, as described below.
- the central recess has a spring plate bevel which is arranged parallel to the valve member bevel.
- the spring plate chamfer offers the advantage that a torque to be applied to the injection valve element can be applied via the spring plate.
- the spring plate has at least two blind holes on a side facing away from the injection valve seat.
- the spring plate can be held using a suitable tool via the blind holes in order to apply a torque to the spring plate or the injection valve member.
- through holes can be formed instead of the blind holes.
- the gas injection valve has a threaded cap which can be screwed onto the injection valve member via a thread formed on the injection valve member in the end region of the injection valve member facing away from the injection valve seat in such a way that the compression spring presses the spring plate against a contact surface of the threaded cap facing the injection valve seat.
- the axial position of the spring plate relative to the injection valve member can therefore be set or fixed via the threaded cap.
- the compression spring can therefore press the spring plate with its second end in the axial position of the spring plate determined by the threaded cap and apply a closing force to the valve sealing surface of the injection valve member.
- the axial position of the spring plate relative to the injection valve member which is set via the threaded cap, also allows the maximum stroke of the spring plate or the injection valve member to be set between a Closing the gas injection valve and opening the gas injection valve.
- valve member chamfer and/or a spring plate chamfer can be particularly advantageous in order to hold the injection valve member and/or the spring plate or to be able to apply a torque.
- a stroke adjustment disk is arranged between a bottom surface of the threaded cap facing the injection valve seat and an end surface of the injection valve member facing away from the injection valve seat.
- the stroke adjustment disk can be used to adjust the screw-in depth or the screw depth of the threaded cap onto the thread of the injection valve element.
- the maximum stroke of the spring plate or the injection valve element can be adjusted using the adjustable screw-in depth.
- the stroke adjustment disk can be used to adjust the maximum stroke of the spring plate or the injection valve element in a simple manner.
- the maximum stroke of the injection valve element can advantageously be adjusted using a suitable stroke adjustment disk after testing the injection quantities.
- the stroke adjustment disk is preferably made of a metal, preferably of a hardened metal.
- the gas injection valve has a tappet that can be adjusted along the longitudinal axis by the electromagnetically actuated actuator arrangement, which tappet is connected with an end surface facing the injection valve seat to a the bottom surface of the injection valve facing away from the
- the actuator arrangement can therefore adjust the injection valve member along the longitudinal axis via the tappet.
- the tappet By activating the electromagnetic actuator arrangement, the tappet can be adjusted in the direction of the injection valve seat.
- the tappet By deactivating the electromagnetic actuator arrangement, the tappet can be adjusted in the direction away from the injection valve seat.
- the stop shoulder has an annular stop surface.
- the annular stop surface of the stop shoulder is formed horizontally. Due to the annular stop surface of the stop shoulder, a stroke stop force when the spring plate hits the stop can be absorbed radially symmetrically by the housing.
- the spring plate has a cup-like shape with a base and a circumferential side wall, wherein the side wall extends from the base in the direction of the injection valve seat in such a way that the second end and a part of the compression spring adjoining the second end can be received in the spring plate.
- the part of the compression spring adjoining the second end can comprise one, two, three or more turns of the compression spring.
- the cup-like shape can provide improved support for the compression spring in the region of the second end of the compression spring, in particular in the radial direction.
- the stop surface of the spring plate is formed by an end of the side wall of the spring plate facing the injection valve seat.
- the end of the circumferential side wall of the spring plate facing the injection valve seat can interact with the annular stop surface of the stop shoulder.
- the housing has a cup-shaped compression spring seat which is designed to receive the first end and a part of the compression spring adjoining the first end.
- the part of the compression spring adjoining the first end can comprise one, two, three or more turns of the compression spring.
- the compression spring seat can provide improved support for the compression spring in the region of the first end of the compression spring, in particular in the radial direction.
- the fuel inlet is arranged in a side wall of the housing at a height between the compression spring and the injection valve seat.
- the housing may have a constriction below the first end of the compression spring through which the injection valve member is passed.
- the constriction can be formed by a shoulder of the housing.
- a compression spring seat can be arranged on the shoulder of the housing or, in an embodiment without a compression spring seat, the first end of the compression spring can be supported in a fixed position relative to the housing.
- a spring chamber Above the shoulder, a spring chamber must be arranged in which the compression spring is arranged.
- the constriction can be formed by a bore in a transverse wall of the housing.
- the injection valve member can be guided through the bore with a sliding fit.
- a guide sleeve can be arranged in the bore, through which the injection valve member is guided with a sliding fit.
- the bore can have a coating to minimize friction.
- the gas chamber can be arranged below the transverse wall with a larger diameter than the constriction.
- a spring chamber in which the compression spring is arranged can be arranged above the transverse wall.
- the spring chamber can be connected to the gas chamber by at least one through hole in the transverse wall.
- the transverse wall with at least one through hole can be used to reduce, minimize or prevent the propagation of pressure oscillations from the gas chamber into the spring chamber. This allows the spring chamber to be decoupled from the gas chamber with regard to pressure oscillations and can dampen, minimize or prevent disturbances to the movement of the spring plate.
- a reduction in the volume of the spring chamber caused by a movement of the spring plate in the direction of the injection valve seat and an associated pressure build-up in the spring chamber can be compensated for by the at least one through-bore.
- a clearance between the guide sleeve of the transverse wall and the injection valve member can take over one or more functions of the at least one passage bore in the transverse wall, in particular the function of pressure compensation.
- a clearance between the bore of the transverse wall and the injection valve member guided through the bore can take over one or more functions of the at least one passage bore in the transverse wall, in particular the function of pressure compensation.
- the transverse wall has at least one through-bore and the injection valve member is guided with a clearance through the bore of the transverse wall or the guide sleeve of the transverse wall.
- the fuel inlet By arranging the fuel inlet at a height between the compression spring and the injection valve seat, e.g. below the transverse wall, the fuel inlet can lead directly into the gas chamber with a large cross-section. This can be particularly advantageous for a gas injection valve, since a large flow cross-section is generally desired for a gaseous fuel.
- the fuel inlet is formed in a side wall of the housing. The fuel inlet can therefore open laterally into the gas space.
- the fuel inlet can be formed above the gas space. In such an embodiment, the fuel inlet can open into the gas space from above.
- the gas injection valve has a, preferably electrical, control which is designed to electromagnetically activate the actuator arrangement when the gas injection valve is closed during a braking period.
- Braking the closing movement of the injection valve member offers the advantage that vibrations of the injection valve member can be reduced, minimized or avoided.
- the gas injection valve has a mechanical damping device which is designed to dampen the movement of the injection valve member during opening and/or closing during a braking period.
- the mechanical damping device can comprise the spring plate and a damping chamber arranged above the spring plate.
- the mechanical damping device can further comprise a throttle passage, e.g. in the form of a gap or Passage between a side wall of the spring plate and the
- the braking range can extend over part of the stroke or over the entire stroke.
- the braking period is shorter than the duration of the closing process of the injection valve member.
- the braking period can take place towards the end of the closing process of the injection valve member, preferably before or until the injection valve member hits the valve sealing surface.
- Braking can take place during a closing process or closing stroke and/or an opening process or opening stroke.
- the braking range of the braking can be smaller than the duration of the closing process or closing stroke and/or the opening process or opening stroke.
- Braking can take place at the beginning or at the end of the closing process or closing stroke and/or the opening process or opening stroke.
- Braking can be achieved electromagnetically by a control and/or mechanically by the structure of the gas injection valve.
- a damping chamber is arranged on a side of the spring plate facing away from the injection valve seat, which is designed in such a way that when the gas injection valve is closed during a braking period, an overpressure occurs in the damping chamber and/or when the gas injection valve is opened during a braking period, a negative pressure occurs.
- the overpressure can be set by a reduction in the volume of the damping chamber when closing the gas injection valve or the injection valve member. The overpressure can be used to dampen the closing movement of the injection valve member. This can advantageously reduce, minimize or avoid vibrations of the injection valve member.
- a spring chamber is arranged on the side of the spring plate facing the injection valve seat, which spring chamber is connected to the fuel inlet, wherein the damping chamber can be connected to the spring chamber via a throttle passage.
- the spring chamber can be connected to the fuel inlet and/or the gas chamber through at least one passage hole in a transverse wall of the housing. Pressure equalization can be provided through the throttle passage so that excessive overpressure in the damping chamber can be avoided.
- the gas injection valve has a plate guide sleeve for the spring plate, in which the spring plate is guided and which is arranged between the spring plate and a side wall of the housing.
- the spring plate is guided in the housing with a sliding fit.
- the spring plate has a coating on a radial side surface.
- the coating can provide an improved sliding fit with a suitable sealing of the damping chamber.
- the throttle passage comprises a bore in the spring plate.
- the throttle passage comprises several holes in the spring plate.
- the hole can be formed in the bottom of the spring plate.
- the throttle passage comprises a gap between the spring plate and the housing.
- a check valve is arranged in the housing, preferably at a height in the region of the spring plate, via which the damping chamber can be connected to the fuel inlet and/or the gas chamber when the gas injection valve is opened.
- the check valve can compensate for a negative pressure in the damping chamber that occurs when the gas injection valve or the injection valve element is opened.
- the check valve can close so that an overpressure occurs in the damping chamber and the closing movement of the injection valve element can be dampened or slowed down.
- the gas injection valve has a guide sleeve which is preferably press-fitted into the gas chamber and has a central guide bore through which the injection valve member in Sliding fit , wherein the guide sleeve has at least one flow recess which is arranged radially spaced from the central guide bore .
- the guide sleeve offers the advantage that it is not necessary for the injection valve member to be guided directly over an external surface in the housing, and thus the flow cross-section between the injection valve member and the housing can be increased.
- the fuel can flow through the guide sleeve through the at least one flow recess, so that the flow path between the fuel inlet and the injection valve seat is maintained.
- the guide sleeve has a plurality of, preferably between two and ten, particularly preferably four, five, six or eight, flow recesses, which are preferably arranged evenly in the horizontal circumferential direction of the guide sleeve.
- the at least one flow recess is formed by a recess extending from a radial outer surface of the guide sleeve.
- the at least one flow recess can be formed by a bore arranged in the guide sleeve.
- the guide sleeve has a guide bearing which is arranged between an inner surface of the central guide bore and the injection valve member.
- the guide bearing can take into account the fact that the gaseous fuel has poorer lubricating properties than diesel or petrol.
- the guide bearing is preferably made of a low-friction material.
- the guide bearing can be designed, for example, as a sliding coating or as a sliding sleeve.
- the guide bearing is made of polytetrafluoroethylene.
- the guide bearing can be made of brass.
- the guide bearing made of polytetrafluoroethylene (PTFE) can provide a low-friction guide for the injection valve member.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the guide sleeve is made of a plastic, preferably polytetrafluoroethylene.
- the guide sleeve can be made of brass.
- the injection valve member has a bulge in the region of the guide sleeve, which is guided in the central guide bore.
- the bulge offers the advantage that the injection valve member can be designed with a smaller diameter in the area which is not guided in the guide sleeve, whereby the flow cross-section can be increased.
- the injection valve member has a bulge which has a radial outer surface which is partially interrupted in the horizontal direction of rotation and over which the bulge is guided in the housing.
- the partially interrupted radial outer surface of the bulge can provide a flow cross-section between the injection valve member and the housing.
- the bulge has at least one flow recess, which in each case starts from the radial outer surface of the bulge.
- a flow cross-section between the injection valve member and the housing can be provided by the at least one flow recess.
- the housing comprises a gas chamber body, an intermediate body adjoining the gas chamber body upstream of the gas chamber body, and an actuator receiving body adjoining the intermediate body upstream of the intermediate body.
- Fig. l shows a longitudinal section through an embodiment of a gas injection valve
- Fig. 2 is an enlarged view of the
- Fig. 2a is an enlarged view of an embodiment of a gas injection valve in the region of the spring plate in longitudinal section;
- Fig. 3 is a plan view of an embodiment of a
- Fig. 4 is an enlarged view of an embodiment of a gas injection valve in the region of the spring plate in longitudinal section;
- Fig. 4a is an enlarged view of an embodiment of a gas injection valve in the region of the side wall of the spring plate;
- Fig. 5 is an enlarged view of an embodiment of a gas injection valve in the region of the spring plate in longitudinal section;
- Fig . 6 an enlarged view of the
- Fig. 7 is a plan view of an embodiment of a guide sleeve
- Fig. 8 is a cross-sectional view of an embodiment of a guide sleeve with an injection valve member, which is received in a central guide bore;
- Fig. 9 shows a longitudinal section through an embodiment of a gas injection valve without a guide sleeve
- Fig. 10 is a cross-sectional view of an embodiment of an injection valve member
- Figure 1 shows a longitudinal section of an embodiment of a gas injection valve 10 for injecting or blowing gaseous fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine.
- the gas injection valve 10 or gas injection valve has a housing 11 extending along a longitudinal axis L, which has a laterally arranged fuel inlet 24 and an injection valve seat 26 with a valve sealing surface 131 opening outwards, i.e. towards the combustion chamber of the internal combustion engine.
- the valve sealing surface 131 opening outwards can provide a sufficient flow cross-section for the gaseous fuel in the combustion chamber.
- a gas chamber 25 runs from the fuel inlet 24 to the injection valve seat 26.
- the housing 11 comprises an actuator receiving body 14, an intermediate body 12 and a gas chamber body 13.
- the outwardly opening valve sealing surface 131 is formed at a lower, downstream end of the gas chamber body 13.
- a cap is attached to the gas chamber body 13 at the downstream end of the gas chamber body 13 and has a blind hole and at least one injection hole aligned with the combustion chamber of the internal combustion engine.
- the gaseous fuel can thus reach the blind hole of the cap after the valve sealing surface 131 opening outwards and from there be directed into the combustion chamber of the internal combustion engine in a direction dependent on the alignment of the at least one injection hole of the cap.
- the gas injection valve 10 has an injection valve member 31 that is adjustable or movable along the longitudinal axis L.
- the injection valve member 31 has a conical end piece 311 at a lower, downstream end, which is designed to interact with the injection valve seat 26.
- the conical end piece 311 has in particular a conical valve member sealing surface, which is designed to interact in a sealing manner with the valve sealing surface 131.
- a compression spring 51 is arranged in the intermediate body 12, which is supported at a first, downstream end relative to the housing 11 in a fixed position on the housing 11 and at a second, upstream end on a spring plate 52 and applies a closing force to the valve sealing surface 131 of the injection valve member 31.
- the spring plate 52 is attached to the injection valve member 31 at an upper end region of the injection valve member 31 facing away from the injection valve seat 26 and is adjustable along the longitudinal axis L together with the injection valve member 31.
- the fuel inlet 24 is in a side wall of the housing
- an electromagnetically actuated actuator arrangement 41 with an electromagnet 411 is arranged, which is designed to adjust the injection valve member 31 along the longitudinal axis L.
- the actuator arrangement 41 i.e. energizing the electromagnet 411
- the injection valve member 31 can be moved downwards, in the direction of the injection valve seat 26, so that the Gas injection valve 10 or the injection valve member 31 opens and the gaseous fuel can flow from the gas chamber 25 into the combustion chamber.
- deactivating the actuator arrangement 41 i.e.
- the injection valve member 31 can be adjusted upwards, in the direction away from the injection valve seat 26, so that the gas injection valve 10 or the injection valve member 31 closes, in that the conical end piece 311 with its valve member sealing surface lies sealingly against the valve sealing surface 131.
- Figure 2 shows an enlarged view of the gas injection valve 10 from Figure 1 in the area of the spring plate 52.
- a central recess 521 is formed in the spring plate 52, through which the injection valve member 31 is passed with a sliding fit.
- the spring plate 52 has a cup-like shape with a base 522 and a circumferential side wall 523, which extends from the base 522 in the direction of the injection valve seat.
- the upstream, second end and a part of the compression spring 51 adjoining the second end are accommodated in the spring plate 52, the compression spring 51 pressing with the second end against the base 522 of the spring plate 52 and thus applying a closing force to the injection valve member 31 on the injection valve seat.
- the intermediate body 12 has a cup-shaped compression spring seat 123, via which the downstream, first end of the compression spring 51 is supported in a fixed position relative to the housing or intermediate body 12 and in which the first end and a part of the compression spring 51 adjoining the first end are accommodated.
- the compression spring seat 123 has a central Recess through which the injection valve member 31 projects.
- the gas injection valve 10 can be designed without a compression spring seat 123.
- the compression spring 51 can then be supported at the first end, e.g. on a shoulder 1211 of the intermediate body 12, in a fixed position relative to the housing.
- the compression spring 51 is arranged in a spring chamber 121 formed in the intermediate body 12, which is connected to the fuel inlet 24 and the gas chamber 25.
- a chamber 126 is formed, which is connected to the spring chamber 121 via a circumferential gap between the side wall 523 of the spring plate 52 and an inner surface of the intermediate body 12. The gap therefore forms a passage which connects the spring chamber 121 to the chamber 126 and provides immediate pressure equalization both when opening and closing the injection valve member 31.
- the housing or the intermediate body 12 has a stop shoulder 124 with an annular stop surface 1241, which forms a stroke stop for the flat stop surface 524 of the spring plate 52.
- the annular stop surface 524 of the spring plate 52 is formed by the end of the side wall 523 of the spring plate 52 facing the injection valve seat.
- a threaded cap 53 is screwed onto the upper end region 312 of the injection valve member 31 facing away from the injection valve seat.
- the compression spring 51 presses the spring plate 52 against a contact surface 531 of the threaded cap 53, which faces the injection valve seat.
- the axial position of the spring plate 52 relative to the injection valve member 31 can be adjusted by means of the threaded cap 53, so that the maximum stroke of the spring plate 52 or of the injection valve member 31 between closing the gas injection valve 10 and fully opening the gas injection valve 10 can be adjusted via the axial position of the spring plate 52 relative to the injection valve member 31 adjusted by the threaded cap 53.
- a stroke adjusting disk 54 made of metal is arranged between the bottom surface of the threaded cap 53 facing the injection valve seat and the end surface of the injection valve member 31 facing away from the injection valve seat.
- the stroke adjusting disk 54 can be made of hardened steel, for example.
- the stroke adjusting disk 54 is used to adjust the screw-in depth or the screwing depth of the threaded cap 53 onto the injection valve member 31, so that the maximum stroke of the spring plate 52 or of the injection valve member 31 is adjusted via the adjustable screw-in depth.
- a tappet 412 of the electromagnetic actuator arrangement which is adjustable along the longitudinal axis, abuts against the threaded cap 53.
- the threaded cap 53 and the injection valve member 31 can be adjusted along the longitudinal axis via the tappet 412.
- the tappet 412 By activating the electromagnetic actuator arrangement, the tappet 412 can be adjusted in the direction of the injection valve seat.
- the tappet 412 By deactivating the electromagnetic actuator arrangement, the tappet 412 can be moved in the direction facing away from the injection valve seat.
- Figure 2a shows an enlarged view of an embodiment of a gas injection valve 10 in the area of the spring plate 52.
- the intermediate body 12 has a transverse wall 122 with a central bore through which the injection valve member 31 is passed.
- a guide sleeve 1222 is arranged in the bore, through which the injection valve member 31 is passed with a sliding fit.
- the transverse wall 122 has a through-bore 1221 through which the spring chamber 121 is connected to the gas chamber 25. Pressure oscillations occurring in the gas chamber 25 are dampened when passing through the through-bore 1221, so that their propagation into the spring chamber 121 is reduced, minimized or prevented.
- the injection valve member 31 can be guided in a larger guide sleeve 1222 with a clearance so that the passage bore
- the transverse wall 122 can not be provided with a guide sleeve
- the injection valve member 31 can then be guided through the central bore with a sliding fit, wherein the transverse wall has a through-bore 1221, or can be guided through the central bore with a clearance, wherein the transverse wall has no through-bore.
- the injection valve member 31 can be guided through the guide sleeve 1222 or the central bore of the transverse wall 122 with a clearance and the transverse wall 122 has a
- FIG. 3 shows a top view of an embodiment of a spring plate 52 of an embodiment of a gas injection valve.
- the central recess 521 of the spring plate 52 has two parallel spring plate bevels 5211.
- the injection valve member not shown in Figure 3 has two valve member bevels in this embodiment, which are arranged parallel to the spring plate bevels 5211. Due to the spring plate bevels 5211 and the valve member bevels, a torque can be applied to the injection valve member via the spring plate 52.
- three blind holes 526 are formed, via which the spring plate 52 can be held with a tool so that the threaded cap can be screwed tightly.
- through holes can be formed instead of the blind holes.
- Figure 4 shows an enlarged view of another embodiment of a gas injection valve 10 in the area of the spring plate 52.
- a damping chamber 126 is formed, which causes a dampened opening movement and/or a dampened closing movement of the injection valve member 31.
- the spring plate 52 is guided in a sliding fit in the housing or intermediate body 12.
- a bore 525 is formed in the base 522 of the spring plate 52.
- the bore 525 forms a throttle passage, which connects the spring chamber 121 with the damping chamber 126.
- An overpressure or underpressure building up in the damping chamber 126 can therefore be gradually reduced via the bore 525.
- the spring plate 52 can have a coating on the radial outer surface of the side wall 523 to minimize friction.
- Intermediate body 12 may be arranged in which the spring plate 52 is guided.
- a gap 125 can be formed between the side wall 523 of the spring plate 52 and an inner surface of the intermediate body 12 as an alternative or in addition to the bore 525, which forms a throttle passage via which the damping chamber 126 is connected to the spring chamber 121.
- the cross wall 122 with the through hole 1221 is shown as a variant with dashed lines.
- the variant with the cross wall and one or more through holes in the cross wall and the guide sleeve is also conceivable in the embodiments shown in Figures 1, 2 or 5.
- Figure 4a shows an enlarged view of an embodiment of a gas injection valve in the area of the side wall 523 of the spring plate 52 and its stop surface 524 as well as the stop shoulder 124 of the intermediate body 12.
- the compression spring which is arranged below the spring plate 52 in the spring chamber 121, is not shown in Figure 4a.
- the side wall 523 of the spring plate 52 has a profile with a first recess 5231 and a second, smaller recess 5232.
- a throttle passage 125 is formed through the gap between the side wall 523 of the spring plate 52 and the inner surface 1212 of the intermediate body 12 or the passage formed by the second recess 5232, with which during an opening movement and/or a Closing movement of the injection valve member a gradual pressure equalization between the damping chamber 126 and the spring chamber 121 can be provided.
- Figure 5 shows an enlarged view of another embodiment of a gas injection valve 10 in the area of the spring plate 52.
- a check valve 127 is arranged in the intermediate body 12 at a height in the area of the spring plate 52.
- the damping chamber 126 can be connected to the fuel inlet 24 and the gas chamber 25 via the check valve 127 when a negative pressure builds up in the damping chamber 126, so that the negative pressure in the damping chamber 126 can be reduced through the passage 128, whereby the opening movement of the injection valve member 31 can take place faster than its closing movement.
- Figure 6 shows an enlarged view of the gas injection valve 10 from Fig. 1 in the area of the guide sleeve 61.
- the guide sleeve 61 is received in a press fit in the gas chamber 25 and has a central guide bore through which the injection valve member 31 is guided in a sliding fit.
- the injection valve member 31 has a bulge 313 in the area of the guide sleeve 61, which is received in a sliding fit in the guide sleeve 61.
- the guide sleeve 61 has a plurality of flow bores 611, which are arranged radially spaced from the central guide bore.
- the guide sleeve 61 has a guide bearing 612, which is arranged between an inner surface of the central guide bore and the injection valve member 31 or the bulge 313.
- the guide bearing 612 is designed as a sliding sleeve. and made from PTFE, for example. In one variant, the sliding sleeve can be made from brass.
- Figure 7 shows a top view of an embodiment of a guide sleeve 61.
- a guide bearing is not shown in Figure 7, but could be arranged in the form of a sliding sleeve or a sliding coating on the central guide bore 613.
- the guide sleeve has eight flow recesses 611 in the form of flow bores, which are arranged evenly in the horizontal circumferential direction of the guide sleeve 61.
- Figure 8 shows a representation of an embodiment of a guide sleeve 61 with an injection valve member 31 in a horizontal cross section.
- the injection valve member 31 is accommodated in the central guide bore 613.
- a guide bearing in the form of a sliding sleeve or a sliding coating can be arranged between the injection valve member 31 and an inner surface of the central guide bore 613 (not shown).
- the guide sleeve 61 has four flow recesses 611 arranged evenly in the horizontal circumferential direction of the guide sleeve 61.
- the flow recesses 611 are each formed by a recess 611 starting from a radial outer surface 614 of the guide sleeve 61.
- the continuation of the radial outer surface 614 of the guide sleeve 61 in the region of the flow recesses 611 is indicated by the dashed line Kl.
- Figure 9 shows a representation of an embodiment of a
- the gas chamber 25 has a first gas chamber section 251 and a second gas chamber section 252, the first gas chamber section 251 having a larger horizontal diameter than the second gas chamber section 252.
- the first gas chamber section 251 and the second gas chamber section 252 are connected to one another via a conical section which is formed by a conical inner surface 132 of the gas chamber body 13.
- the injection valve member 31 is guided via a bulge 313 in the second gas chamber section 252 on an inner surface 133 of the gas chamber body 13.
- the bulge 313 has a radial outer surface which is partially interrupted in the horizontal direction of rotation and which is partially interrupted by recesses 314 in the bulge 313.
- the housing has a transverse wall between the gas chamber and the spring chamber, as shown in Figure 2a. It is also conceivable to dispense with the transverse wall in an embodiment of the fuel injection valve 10 according to Figure 9, as is shown, for example, in Figure 1.
- Figure 10 shows an embodiment of an injection valve member 31 in a horizontal cross section.
- the injection valve member 31 could, for example, be used in the embodiment of the gas injection valve shown in Figure 9.
- the injection valve member 31 has three flow recesses 314 in the area of the bulge 313. which each originate from the radial outer surface 3131 of the bulge 313, which is partially interrupted in the direction of rotation.
- the continuation of the radial outer surface 3131 of the bulge 313 in the area of the flow recesses 314 is indicated by the dashed line K2.
- the injection valve member 31 can be guided via the outer surface 3131 on an inner surface of a second gas space section of a gas space body, as shown for example in Figure 9, whereby the fuel can flow through the flow recesses 314.
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Abstract
Es wird ein Gaseinspritzventil (10) zum Einspritzen von gasförmigem Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, beschrieben, umfassend ein Gehäuse (11), das einen Brennstoffeinlass (24) und einen Einspritzventilsitz (26) mit einer nach aussen öffnenden Ventildichtfläche (131) aufweist, einen Gasraum (25), der vom Brennstoffeinlass zum Einspritzventilsitz verläuft, ein entlang einer Längsachse verstellbar angeordnetes Einspritzventilglied (31), welches ausgelegt ist, mit dem Einspritzventilsitz zusammenzuwirken, eine Druckfeder (51), welche das Einspritzventilglied mit einer Schliesskraft auf die Ventildichtfläche beaufschlagt, eine elektromagnetisch betätigbare Aktuatoranordnung (41) zum Verstellen des Einspritzventilgliedes entlang der Längsachse, einen in einem dem Einspritzventilsitz abgewandten Endbereich des Einspritzventilgliedes am Einspritzventilglied angebrachten Federteller (52), wobei die Druckfeder an einem ersten Ende relativ zum Gehäuse ortsfest am Gehäuse und an einem zweiten Ende am Federteller abgestützt ist, wobei das Gehäuse eine Anschlagschulter (124) aufweist, welche einen Hubanschlag für eine dem Einspritzventilsitz zugewandte Anschlagfläche (524) des Federtellers ausbildet.
Description
GASEINSPRITZVENTIL FÜR VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINEN
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gaseinspritzventil zum Einspritzen von gasförmigem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff oder Erdgas, in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine .
Hintergrund der Erfindung
Bei einem Gasverbrennungsmotor wird ein Verbrennungsmotor mit einem gasförmigen Kraftstoff, wie zum Beispiel Erdgas oder Wasserstoff, betrieben. Beim Betrieb mit hochwertigen Brenngasen wie z.B. Methan sind hohe Wirkungsgrade mit einer sauberen Verbrennung und einer guten CCt-Bilanz möglich. In Bezug auf den CCh-Ausstoss wird zudem Wasserstoff als ein vielversprechender Energieträger gehandelt, da die Energiewandlung von Wasserstoff im Verbrennungsmotor weitgehend CCt-frei und ohne kohlenstoffhaltige Schadstoffe wie Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoffe erfolgen kann.
Ein Gasinjektor wird z.B. in der W02022135800 Al beschrieben. Der Gasinjektor zum Einspritzen eines gasförmigen Brennstoffs umfasst einen Magnetaktor mit einem Anker, einem Innenpol und einer Spule, ein Schliesselement, welches einen Gaspfad an einem Ventilsitz freigibt und verschliesst, wobei der Anker mit dem Schliesselement verbunden ist, einen abgeschlossenen Schmiermittelraum, der mit einem Schmiermittel gefüllt ist und in welchem der Anker angeordnet ist, wobei das Schmiermittel
eine Schmierung des Ankers sicherstellt und ein erstes flexibles Dichtelement und ein zweites flexibles Dichtelement , welche den Schmiermittelraum gegenüber dem Gaspfad abdichten . Der Anker, welcher mit dem Schliesselement mechanisch verbunden ist , ist vorgesehen, um eine Bewegung zum Öf fnen und/oder Schliessen des Inj ektors zu ermöglichen . Der im Schmiermittelraum befindliche Anker, welcher bei einer Bestromung der Spule gegen den Innenpol des Magnetaktors aufgrund elektromagnetischer Kräfte gezogen wird, befindet sich somit im Inneren des Schmiermittelraums und wird ständig mit Schmiermittel versorgt und geschmiert . Dadurch ist ein Verschleiss am Anker reduziert . Der mit dem Schmiermittel umflossene Anker wird beim Aufschlagen auf den Innenpol in seiner Bewegung gedämpft , sodass der Impuls , der vom Anker auf den Innenpol übertragen wird, geringer ist als ohne Schmiermittel . Um eine Abdichtung des Schmiermittelraums sicherzustellen, ist das erste und das zweite flexible Dichtelement vorgesehen, welche den Schmiermittelraum an Teilbereichen abdichten . Bei Gasin ektoren liegt eine Heraus forderung darin, dass aufgrund des gas förmigen, einzuspritzenden Mediums keine Schmierung durch das Medium möglich ist , wie dies beispielsweise bei Kraftstof f inj ektoren, welche Benzin oder Diesel einspritzen, möglich ist . Daraus kann im Betrieb ein übermässiger Verschleiss im Vergleich mit Kraftstof f inj ektoren für flüssige Kraftstof fe resultieren .
Darstellung der Erfindung
Im Vergleich zu Brennstof f einspritzventilen, welche Benzin oder Diesel einspritzen, ist bei einem Gaseinspritzventil ein
ausreichend grosser Einspritzquerschnitt bzw . Durchströmungsquerschnitt und der Hub der Nadel des Gaseinspritzventils von erhöhter Relevanz . Ferner sind im Vergleich zu Brennstof f einspritzventilen, bei welchen der Kraftstof f selbst , wie z . B . Diesel , als Schmiermittel genutzt werden können, Lösungen für die ungünstigen Schmiereigenschaften des verwendeten Gases , wie z . B . Wasserstof f , erwünscht .
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Gaseinspritzventil bereitzustellen, welches den Stand der Technik mindestens teilweise verbessert .
Diese Aufgabe wird mit einem Gaseinspritzventil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und in der vorliegenden Beschreibung und den Figuren gegeben .
Die Erfindung betri f ft ein Gaseinspritzventil zum Einspritzen von gas förmigem Brennstof f in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine , umfassend ein sich entlang einer Längsachse erstreckendes Gehäuse , das einen Brennstof f einlass und einen Einspritzventilsitz mit einer nach aussen öf fnenden Ventildicht fläche aufweist , einen im Gehäuse angeordneten Gasraum, der vom Brennstof f einlass zum Einspritzventilsitz verläuft , ein entlang der Längsachse verstellbar angeordnetes Einspritzventilglied, welches ausgelegt ist , mit dem Einspritzventilsitz zusammenzuwirken, eine Druckfeder, welche das Einspritzventilglied mit einer Schliesskraft auf die Ventildicht fläche beaufschlagt , eine elektromagnetisch betätigbare Aktuatoranordnung zum Verstellen des
Einspritzventilgliedes entlang der Längsachse , einen in einem dem Einspritzventilsitz abgewandten Endbereich des Einspritzventilgliedes am Einspritzventilglied angebrachten Federteller, wobei die Druckfeder an einem ersten Ende relativ zum Gehäuse orts fest am Gehäuse und an einem zweiten Ende am Federteller abgestützt ist , wobei das Gehäuse eine Anschlagschulter aufweist , welche einen Hubanschlag für eine dem Einspritzventilsitz zugewandte Anschlagfläche des
Federtellers ausbildet .
Durch Aktivierung der elektromagnetischen Aktuatoranordnung kann das Einspritzventilglied in Richtung des Einspritzventilsitzes gegen die Federkraft der Druckfeder verstellt werden, um das Gaseinspritzventil zu öf fnen . Durch Deaktivierung der elektromagnetischen Aktuatoranordnung kann das Einspritzventilglied aufgrund der Federkraft der Druckfeder in die dem Einspritzventilsitz abgewandte Richtung verstellt werden, bis das Einspritzventilglied mit einer Ventilglieddicht fläche an die Ventildicht fläche zum Anliegen kommt , um das Gaseinspritzventil zu schliessen .
Mit dem Federteller kann ein verlässlicher Sitz für das zweite Ende der Druckfeder bereitgestellt werden . Dies kann besonders für ein Gaseinspritzventil vorteilhaft sein, da die Druckfeder in der Regel im Vergleich zu Diesel- oder Benzineinspritzventilen grösser ausgebildet ist . Die Druckfeder kann insbesondere über den Federteller das Einspritzventilglied mit einer Schliesskraft auf die Ventildicht fläche beaufschlagen . Mit dem Federteller kann zudem über den Hubanschlag der maximale Hub des Einspritzventilglieds definiert bzw . eingestellt werden . Der
Federteller ist daher vorzugsweise zusammen mit dem Einspritzventilglied entlang der Längsachse verstellbar .
In einer Ausgestaltung weist der Federteller eine zentrale Ausnehmung auf , durch welche das Einsprit zventilglied durchgeführt ist .
Vorzugsweise ist das Einspritzventilglied in Gleitpassung durch die zentrale Ausnehmung des Federtellers durchgeführt . Der Federteller kann durch die zentrale Ausnehmung daher am dem Einspritzventilsitz abgewandten Endbereich des Einspritzventilglieds angebracht werden . Aufgrund der Durchführung des Einspritzventilglieds durch die zentrale Ausnehmung in Gleitpassung kann zudem die axiale Position des Federtellers relativ zum Einspritzventilglied verstellt werden, womit der maximale Hub des Einspritzventilglieds verändert bzw . eingestellt werden kann .
In einer Ausgestaltung weist das Einspritzventilglied im Bereich des Federtellers einen gefasten, kreis förmigen Querschnitt mit mindestens einer Ventilgliedfase auf .
Die Ventilgliedfase bietet den Vorteil , dass ein axiales Drehmoment auf das Einspritzventilglied aufgebracht werden kann . Dies kann insbesondere im Zusammenhang mit einer Gewindekappe vorteilhaft sein, wie weiter unten beschrieben wird .
In einer Ausgestaltung weist die zentrale Ausnehmung eine Federtellerf ase auf , welche parallel zur Ventilgliedfase angeordnet ist .
Die Federtellerf ase bietet den Vorteil , dass ein auf das Einspritzventilglied auf zubringendes Drehmoment über den Federteller aufgebracht werden kann .
In einer Ausgestaltung weist der Federteller an einer dem Einspritzventilsitz abgewandten Seite mindestens zwei Sacklochbohrungen auf . Über die Sacklochbohrungen kann der Federteller mit einem geeigneten Werkzeug gehalten werden, um ein Drehmoment auf den Federteller bzw . das Einspritzventilglied auf zubringen . In einer Variante können anstelle der Sacklochbohrungen durchgehende Bohrungen ausgebildet sein .
In einer Ausgestaltung weist das Gaseinspritzventil eine Gewindekappe auf , welche über ein im dem Einspritzventilsitz abgewandten Endbereich des Einspritzventilglieds am Einspritzventilglied ausgebildeten Gewinde auf das Einspritzventilglied derart auf schraubbar ist , dass die Druckfeder den Federteller gegen eine dem Einspritzventilsitz zugewandte Anpress fläche der Gewindekappe drückt .
Über die Gewindekappe kann daher die axiale Position des Federtellers relativ zum Einspritzventilglied eingestellt bzw . festgelegt werden . Die Druckfeder kann daher in der von der Gewindekappe bestimmten axialen Position des Federtellers mit dem zweiten Ende auf den Federteller drücken und das Einspritzventilglied mit einer Schliesskraft auf die Ventildicht fläche beaufschlagen . Durch die über die Gewindekappe eingestellte axiale Position des Federtellers relativ zum Einspritzventilglied kann zudem der maximale Hub des Federtellers bzw . des Einsprit zventilglieds zwischen einem
Schliessen des Gaseinspritzventils und einem Öf fnen des Gaseinspritzventils eingestellt werden .
Beim Aufschrauben der Gewindekappe kann wie oben hingewiesen insbesondere eine Ventilgliedfase und/oder eine Federtellerf ase vorteilhaft sein, um das Einspritzventilglied und/oder den Federteller halten bzw . ein Drehmoment aufbringen zu können .
In einer Ausgestaltung ist zwischen einer dem Einspritzventilsitz zugewandten Bodenfläche der Gewindekappe und einer dem Einspritzventilsitz abgewandten Endfläche des Einspritzventilglieds eine Hubeinstellscheibe angeordnet .
Durch die Hubeinstellscheibe kann daher die Einschraubtiefe bzw . Auf schraubtief e der Gewindekappe auf das Gewinde des Einspritzventilglieds eingestellt werden . Über die einstellbare Einschraubtiefe kann der maximale Hub des Federtellers bzw . des Einspritzventilglieds eingestellt werden . Durch die Hubeinstellscheibe kann daher auf einfache Weise der maximale Hub des Federtellers bzw . des Einspritzventilglieds eingestellt werden . Vorteilhafterweise kann der maximale Hub des Einspritzventilglieds nach einem Testen der Einspritzmengen durch eine geeignete Hubeinstellscheibe eingestellt werden .
Die Hubeinstellscheibe ist vorzugsweise aus einem Metall , vorzugsweise aus einem gehärteten Metall , hergestellt .
In einer Ausgestaltung weist das Gaseinspritzventil einen durch die elektromagnetisch betätigbare Aktuatoranordnung entlang der Längsachse verstellbaren Stössel auf , welcher mit einer dem Einspritzventilsitz zugewandten Endfläche an eine
dem Einspritzventilsitz abgewandte Bodenfläche der
Gewindekappe anstösst .
Die Aktuatoranordnung kann daher das Einspritzventilglied über den Stössel entlang der Längsachse verstellen . Durch Aktivierung der elektromagnetischen Aktuatoranordnung kann der Stössel in Richtung des Einspritzventilsitzes verstellt werden . Durch Deaktivierung der elektromagnetischen Aktuatoranordnung kann der Stössel in die dem Einspritzventilsitz abgewandte Richtung verstellt werden .
In einer Ausgestaltung weist die Anschlagschulter eine ringförmige Anschlagfläche auf .
Vorzugsweise ist die ringförmige Anschlagfläche der Anschlagschulter hori zontal ausgebildet . Durch die ringförmige Anschlagfläche der Anschlagschulter kann eine Hubanschlagkraft beim Anschlag des Federtellers radialsymmetrisch vom Gehäuse auf genommen werden .
In einer Ausgestaltung weist der Federteller eine becherartige Form mit einem Boden und einer umlaufenden Seitenwand auf , wobei sich die Seitenwand derart vom Boden in Richtung des Einspritzventilsitzes erstreckt , dass das zweite Ende und ein am zweiten Ende anschliessender Teil der Druckfeder im Federteller aufnehmbar ist .
Der am zweiten Ende anschliessende Teil der Druckfeder kann eine , zwei , drei oder mehr Windungen der Druckfeder umfassen . Durch die becherartige Form kann ein verbesserter Halt für die Druckfeder im Bereich des zweiten Endes der Druckfeder, insbesondere in radialer Richtung, bereitgestellt werden .
In einer Ausgestaltung wird die Anschlagfläche des Federtellers durch ein dem Einspritzventilsitz zugewandtes Ende der Seitenwand des Federtellers ausgebildet .
Insbesondere kann das dem Einspritzventilsitz zugewandte Ende der umlaufenden Seitenwand des Federtellers mit der ringförmigen Anschlagfläche der Anschlagschulter Zusammenwirken .
In einer Ausgestaltung weist das Gehäuse einen becherförmigen Druckfedersitz auf , welcher ausgebildet ist , das erste Ende und einen am ersten Ende anschliessenden Teil der Druckfeder auf zunehmen .
Der am ersten Ende anschliessende Teil der Druckfeder kann eine , zwei , drei oder mehr Windungen der Druckfeder umfassen . Durch den Druckfedersitz kann ein verbesserter Halt für die Druckfeder im Bereich des ersten Endes der Druckfeder, insbesondere in radialer Richtung, bereitgestellt werden .
In einer Ausgestaltung ist der Brennstof f einlass in einer Seitenwand des Gehäuses auf einer Höhe zwischen der Druckfeder und dem Einspritzventilsitz angeordnet .
Das Gehäuse kann unterhalb des ersten Endes der Druckfeder eine Verengung aufweisen, durch welche Einspritzventilglied durchgeführt ist .
Die Verengung kann durch eine Schulter des Gehäuses ausgebildet sein . An der Schulter des Gehäuses kann ein Druckfedersitz angeordnet sein oder in einer Aus führungs form ohne Druckfedersitz das erste Ende der Druckfeder relativ zum Gehäuse orts fest abgestützt sein . Oberhalb der Schulter kann
ein Federraum angeordnet sein, in welchem die Druckfeder angeordnet ist .
In einer Ausgestaltung kann die Verengung durch eine Bohrung in einer Querwand des Gehäuses ausgebildet sein . Das Einspritzventilglied kann in Gleitpassung durch die Bohrung durchgeführt sein . In einer Ausgestaltung kann eine Führungshülse in der Bohrung angeordnet sein, durch welche das Einspritzventilglied in Gleitpassung durchgeführt ist . In einer Ausgestaltung ohne Führungshülse kann die Bohrung zur Minimierung der Reibung eine Beschichtung aufweisen .
Unterhalb der Querwand kann der Gasraum mit einem grösseren Durchmesser als die Verengung angeordnet sein . Oberhalb der Querwand kann ein Federraum angeordnet sein, in welchem die Druckfeder angeordnet ist . Der Federraum kann durch mindestens eine Durchlassbohrung in der Querwand mit dem Gasraum verbunden sein .
Mit der Querwand mit der mindestens einen Durchlassbohrung kann eine Fortpflanzung von Druckschwingungen vom Gasraum in den Federraum reduziert , minimiert oder verhindert werden . Dadurch kann der Federraum in Bezug auf Druckschwingungen vom Gasraum entkoppelt werden und können Störungen für die Bewegung des Federtellers gedämpft , minimiert oder vermieden werden .
Weiter kann durch die mindestens eine Durchlassbohrung eine durch eine Bewegung des Federtellers in Richtung des Einspritzventilsitzes verursachte Reduktion des Volumens des Federraums und ein damit assoziierter Druckaufbau im Federraum ausgeglichen werden .
In einer Variante kann ein Spiel zwischen der Führungshülse der Querwand und dem Einspritzventilglied eine oder mehrere Funktionen der mindestens einen Durchlassbohrung in der Querwand, insbesondere die Funktion eines Druckausgleichs , übernehmen .
In einer Ausgestaltung ohne Führungshülse in der Querwand kann ein Spiel zwischen der Bohrung der Querwand und dem durch die Bohrung hindurchgeführten Einspritzventilglied eine oder mehrere Funktionen der mindestens einen Durchlas sbohrung in der Querwand, insbesondere die Funktion eines Druckausgleichs , übernehmen .
In einer Variante weist die Querwand mindestens eine Durchlassbohrung auf und das Einspritzventilglied ist mit einem Spiel durch die Bohrung der Querwand oder die Führungshülse der Querwand hindurchgeführt .
Die Begri f fe «oberhalb», «unterhalb», «oben», «unten» etc . sollen im Kontext der vorliegenden Of fenbarung in Bezug auf die Strömungsrichtung des Brennstof fs vom Brennstof f einlass zum Einspritzventilsitz verstanden werden, d . h . entsprechend der Orientierung, wie sie in den Figuren gezeigt wird .
Durch die Anordnung des Brennstof f einlasses auf einer Höhe zwischen der Druckfeder und dem Einspritzventilsitz , z . B . unterhalb der Querwand, kann der Brennstof f einlass mit einem grossen Querschnitt direkt in den Gasraum führen . Dies kann besonders für ein Gaseinspritzventil vorteilhaft sein, da für einen gas förmigen Brennstof f in der Regel ein grosser Durchströmungsquerschnitt erwünscht ist .
Vorzugsweise ist der Brennsto f f einlass dabei in einer Seitenwand des Gehäuses ausgebildet . Der Brennstof f einlass kann daher seitlich in den Gasraum münden .
In einer alternativen Ausgestaltung kann der Brennstof f einlass oberhalb des Gasraums ausgebildet sein . Der Brennstof f einlass kann in einer solchen Ausgestaltung von oben in den Gasraum münden .
In einer Ausgestaltung weist das Gaseinspritzventil eine , vorzugsweise elektrische , Steuerung auf , welche eingerichtet ist , die Aktuatoranordnung beim Schliessen des Gaseinspritzventils während einer Abbremsspanne elektromagnetisch zu aktivieren .
Durch die Aktivierung der elektromagnetischen Aktuatoranordnung während der Abbremsspanne kann die Schliessbewegung des Einspritzventilglieds abgebremst werden .
Ein Abbremsen der Schliessbewegung des Einsprit zventilglieds bietet den Vorteil , dass damit Schwingungen des Einspritzventilgliedes reduziert , minimiert oder vermieden werden können .
In einer Ausgestaltung weist das Gaseinspritzventil eine mechanische Dämpfungsvorrichtung auf , welche eingerichtet ist , die Bewegung des Einspritzventilglieds beim Öf fnen und/oder Schliessen während einer Abbremsspanne zu dämpfen . Die mechanische Dämpfungsvorrichtung kann den Federteller und einen oberhalb des Federtellers angeordneten Dämpfungsraum umfassen . Die mechanische Dämpfungsvorrichtung kann weiter einen Drosseldurchlass , z . B . in Form eines Spalts oder
Durchgangs zwischen einer Seitenwand des Federtellers und dem
Gehäuse oder in Form einer Bohrung im Federteller, umfassen .
Die Abbremsspanne kann sich über einen Teil des Hubverlaufs oder über den gesamten Hubverlauf erstrecken .
Vorzugsweise ist die Abbremsspanne kleiner als die Dauer des Schliessvorgangs des Einspritzventilglieds . Insbesondere kann die Abbremsspanne gegen Ende des Schliessvorgangs des Einspritzventilglieds , vorzugsweise vor dem bzw . bis zum Auftref fen des Einsprit zventilglieds auf die Ventildichtf lache , stattfinden .
Eine Abbremsung kann bei einem Schliessvorgang bzw . Schliesshub und/oder einem Öf fnungsvorgang bzw . Öf fnungshub stattfinden . Eine Abbremsspanne der Abbremsung kann kleiner als die Dauer des Schliessvorgangs bzw . Schliesshubs und/oder des Öf fnungsvorgangs bzw . Öf fnungshubs sein . Die Abbremsung kann am Anfang oder am Ende des Schliessvorgangs bzw . Schliesshubs und/oder des Öf fnungsvorgangs bzw . Öf fnungshubs statt finden .
Eine Abbremsung kann elektromagnetisch durch eine Steuerung und/oder mechanisch durch die Struktur des Gaseinspritzventils erreicht werden .
In einer Ausgestaltung ist an einer dem Einsprit zventilsitz abgewandten Seite des Federtellers ein Dämpfungsraum angeordnet , welcher derart ausgebildet ist , dass sich beim Schliessen des Gaseinspritzventils während einer Abbremsspanne ein Überdruck im Dämpfungsraum und/oder beim Öf fnen des Gaseinspritzventils während einer Bremsspanne ein Unterdrück einstellt .
Insbesondere kann sich der Überdruck durch eine Reduktion des Volumens des Dämpfungsraums beim Schl iessen des Gaseinspritzventils bzw . des Einspritzventilglieds einstellen . Durch den Überdruck kann eine Dämpfung der Schliessbewegung des Einspritzventilglieds erreicht werden . Damit kann vorteilhafterweise eine Reduktion, Minimierung oder Vermeidung von Schwingungen des Einspritzventilglieds erreicht werden .
In einer Ausgestaltung ist an der dem Einspritzventilsitz zugewandten Seite des Federtellers ein Federraum angeordnet , welcher mit dem Brennstof f einlass verbunden ist , wobei der Dämpfungsraum mit dem Federraum über einen Drosseldurchlass verbindbar ist .
Wie oben beschrieben kann der Federraum durch mindestens eine Durchlassbohrung in einer Querwand des Gehäuses mit dem Brennstof f einlass und/oder dem Gasraum verbunden sein . Durch den Drosseldurchlass kann ein Druckausgleich bereitgestellt werden, so dass ein zu hoher Überdruck im Dämpfungsraum vermieden werden kann .
In einer Ausgestaltung weist das Gaseinspritzventil eine Tellerführungshülse für den Federteller auf , in welcher der Federteller geführt ist und welche zwischen dem Federteller und einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet ist .
In einer Ausgestaltung ist der Federteller in Gleitpassung im Gehäuse geführt .
In einer Ausgestaltung weist der Federteller an einer radialen Seitenfläche eine Beschichtung auf . Mit der Beschichtung kann eine verbesserte Gleitpassung bei einer geeigneten Abdichtung des Dämpfungsraums bereitgestellt werden .
In einer Ausgestaltung umfasst der Drosseldurchlass eine Bohrung im Federteller .
In einer Ausgestaltung umfasst der Drosseldurchlass mehrere Bohrungen im Federteller .
Bei einer becherartigen Form des Federtellers kann die Bohrung im Boden des Federtellers ausgebildet sein .
In einer Ausgestaltung umfasst der Drosseldurchlass einen Spalt zwischen dem Federteller und dem Gehäuse .
Dies bietet den Vorteil , dass auf eine separat gefertigte zusätzliche Bohrung für den Drosseldurchlass verzichtet werden kann .
In einer Ausgestaltung ist im Gehäuse , vorzugsweise auf einer Höhe im Bereich des Federtellers , ein Rückschlagventil angeordnet , über welchen der Dämpfungsraum beim Öf fnen des Gaseinspritzventils mit dem Brennstof f einlass und/oder dem Gasraum verbindbar ist .
Durch das Rückschlagventil kann ein sich beim Öf fnen des Gaseinspritzventils bzw . des Einspritzventilglieds einstellender Unterdrück im Dämpfungsraum ausgeglichen werden . Beim Schliessen des Gaseinspritzventils kann das Rückschlagventil schliessen, so dass sich im Dämpfungsraum ein Überdruck einstellen und die Schliessbewegung des Einspritzventilglieds gedämpft bzw . abgebremst werden kann .
In einer Ausgestaltung weist das Gaseinspritzventil eine Führungshülse auf , welche vorzugsweise in Presspassung im Gasraum aufgenommen ist und eine zentrale Führungsbohrung aufweist , durch welche das Einspritzventilglied in
Gleitpassung geführt ist , wobei die Führungshülse mindestens eine Durchströmungsausnehmung aufweist , welche radial beabstandet von der zentralen Führungsbohrung angeordnet ist .
Die Führungshülse bietet den Vorteil , dass es nicht erforderlich ist , dass das Einspritzventilglied direkt über eine Aussenfläche im Gehäuse geführt wird und somit der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einsprit zventilglied und dem Gehäuse vergrössert werden kann . Durch die mindestens eine Durchströmungsausnehmung kann der Brennstof f durch die Führungshülse hindurchströmen, so dass der Strömungspfad zwischen dem Brennstof f einlass und dem Einspritzventilsitz erhalten bleibt .
In einer Ausgestaltung weist die Führungshülse eine Mehrzahl von, vorzugsweise zwischen zwei und zehn, besonders bevorzugt vier, fünf , sechs oder acht , Durchströmungsausnehmungen auf , welche vorzugsweise gleichmässig in hori zontaler Umlauf richtung der Führungshülse angeordnet sind .
Mit der Mehrzahl von in hori zontaler Umlauf richtung gleichmässig angeordneten Durchströmungsausnehmungen kann ein ausreichend grosser Durchströmungsquerschnitt mit einer verlässlichen Führung des Einspritzventilglieds bereitgestellt werden .
In einer Ausgestaltung wird die mindestens eine Durchströmungsausnehmung j eweils durch eine von einer radialen Aussenfläche der Führungshülse ausgehende Ausnehmung ausgebildet .
Dies bietet den Vorteil , dass der Durchströmungsquerschnitt vergrössert werden kann .
Alternativ kann die mindestens eine Durchströmungsausnehmung j eweils durch eine in der Führungshülse angeordnete Bohrung ausgebildet werden .
Dies bietet den Vorteil , dass die Stabilität der Führungshülse und daher die Führung des Einspritzventilglieds verbessert werden kann .
In einer Ausgestaltung weist die Führungshülse ein Führungslager auf , welches zwischen einer Innenfläche der zentralen Führungsbohrung und dem Einsprit zventilglied angeordnet ist .
Mit dem Führungslager kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass der gas förmige Brennstof f im Vergleich zu Diesel oder Benzin schlechtere Schmiereigenschaften aufweist . Vorzugsweise ist das Führungslager aus einem reibungsarmen Material hergestellt .
Das Führungslager kann zum Beispiel als Gleitbeschichtung oder als Gleithülse ausgebildet sein .
In einer Ausgestaltung ist das Führungslager aus Polytetrafluorethylen hergestellt . In einer Variante kann das Führungslager aus Messing hergestellt sein .
Mit dem Führungslager aus Polytetrafluorethylen ( PTFE ) kann eine reibungsarme Führung für das Einsprit zventilglied bereitgestellt werden .
In einer Ausgestaltung ist die Führungshülse aus einem Kunststof f , vorzugsweise aus Polytetraf luorethylen, hergestellt . In einer Variante kann die Führungshülse aus Messing hergestellt sein .
Durch Herstellung der Führungshülse aus PTFE kann eine reibungsarme Führung für das Einspritzventilglied bereitgestellt werden . Insbesondere kann in einer solchen Ausgestaltung auf ein separates Führungslager verzichtet werden .
In einer Ausgestaltung weist das Einspritzventilglied im Bereich der Führungshülse eine Ausbuchtung auf , welche in der zentralen Führungsbohrung geführt ist .
Die Ausbuchtung bietet den Vorteil , dass das Einspritzventilglied im Bereich, welcher nicht in der Führungshülse geführt ist , mit kleinerem Durchmesser ausgebildet werden kann, womit der Strömungsquerschnitt vergrössert werden kann .
In einer Ausgestaltung weist das Einspritzventilglied eine Ausbuchtung auf , welche eine in hori zontaler Umlauf richtung teilweise unterbrochene radiale Aussenfläche aufweist , über welche die Ausbuchtung im Gehäuse geführt ist .
Dies kann insbesondere für eine Ausgestaltung vorteilhaft sein, in welcher das Einspritzventilglied ohne Führungshülse im Gehäuse geführt ist . Insbesondere kann das bei kleinen Gaseinspritzventilen der Fall sein . Durch die teilweise unterbrochene radiale Aussenfläche der Ausbuchtung kann ein Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einsprit zventilglied und dem Gehäuse bereitgestellt werden .
In einer Ausgestaltung weist die Ausbuchtung mindestens eine Durchströmungsausnehmung auf , welche j eweils von der radialen Aussenfläche der Ausbuchtung ausgeht .
Durch die mindestens eine Durchströmungsausnehmung kann ein Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einsprit zventilglied und dem Gehäuse bereitgestellt werden .
In einer Ausgestaltung umfasst das Gehäuse einen Gasraumkörper, einen stromaufwärts des Gasraumkörpers am Gasraumkörper anschliessenden Zwischenkörper und einen stromaufwärts des Zwischenkörpers am Zwi schenkörper anschliessenden Aktuatoraufnahmekörper .
Liste der Figuren
Aus führungs formen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert . Es zeigen schematisch :
Fig . l im Längsschnitt eine Darstellung einer Aus führungs form eines Gaseinspritzventils ;
Fig . 2 eine vergrösserte Darstellung des
Gaseinspritzventils aus Fig . l im Bereich des Federtellers ;
Fig . 2a eine vergrösserte Darstellung einer Aus führungs form eines Gaseinspritzventils im Bereich des Federtellers im Längsschnitt ;
Fig . 3 eine Draufsicht einer Aus führungs form eines
Federtellers ;
Fig . 4 eine vergrösserte Darstellung einer Aus führungs form eines Gaseinspritzventils im Bereich des Federtellers im Längsschnitt ;
Fig . 4a eine vergrösserte Darstellung einer Aus führungs form eines Gaseinspritzventils im Bereich der Seitenwand des Federteller ;
Fig . 5 eine vergrösserte Darstellung einer Aus führungs form eines Gaseinspritzventils im Bereich des Federtellers im Längsschnitt ;
Fig . 6 eine vergrösserte Darstellung des
Gaseinspritzventils aus Fig . l im Bereich der Führungshülse ;
Fig . 7 eine Draufsicht einer Aus führungs form einer Führungshülse ;
Fig . 8 eine Querschnittdarstellung einer Aus führungs form einer Führungshülse mit einem Einspritzventilglied, welche in einer zentralen Führungsbohrung auf genommen ist ;
Fig . 9 im Längsschnitt eine Darstellung einer Aus führungs form eines Gaseinspritzventils ohne Führungshülse ;
Fig . 10 eine Querschnittdarstellung einer Aus führungs form eines Einspritzventilglieds ;
Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen
In der Figurenbeschreibung werden für einander entsprechende
Teile der Aus führungs formen dieselben Bezugs zeichen verwendet .
Figur 1 zeigt im Längsschnitt eine Aus führungs form eines Gaseinspritzventils 10 zum Einspritzen bzw . Einblasen von gas förmigem Brennstof f in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine . Das Gaseinspritzventil 10 bzw . Gaseinblasventil weist ein sich entlang einer Längsachse L erstreckendes Gehäuse 11 auf , das einen seitlich angeordneten Brennstof f einlass 24 und einen Einspritzventilsitz 26 mit einer nach aussen, d . h . zum Brennraum der Verbrennungskraftmaschine hin, öf fnenden Ventildicht fläche 131 aufweist . Mit der nach aussen öf fnenden Ventildicht fläche 131 kann ein ausreichender Durchströmungsquerschnitt für den gas förmigen Brennstof f in den Brennraum bereitgestellt werden . Vom Brennstof f einlass 24 zum Einspritzventilsitz 26 verläuft ein Gasraum 25 . Das Gehäuse 11 umfasst einen Aktuatoraufnahmekörper 14 , einen Zwischenkörper 12 und einen Gasraumkörper 13 . Die nach aussen öf fnende Ventildicht fläche 131 ist an einem unteren, stromabwärtigen Ende des Gasraumkörpers 13 ausgebildet .
In einer in den Figuren nicht gezeigten Variante ist am stromabwärtigen Ende des Gasraumkörpers 13 eine am Gasraumkörper 13 befestigte Kappe mit einem Sackloch und mindestens einer in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine ausgerichteten Einspritzbohrung angeordnet . Der gas förmige Brennstof f kann damit nach der nach aussen öf fnenden Ventildicht fläche 131 in das Sackloch der Kappe gelangen und von dort mit einer von der Ausrichtung der mindestens einen Einspritzbohrung der Kappe abhängigen Richtung gerichtet in den Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine strömen .
Das Gaseinspritzventil 10 weist ein entlang der Längsachse L verstellbar bzw . bewegbar angeordnetes Einspritzventilglied 31 auf . Das Einspritzventilglied 31 weist an einem unteren, stromabwärtigen Ende ein konisches Endstück 311 auf , welches ausgelegt ist , mit dem Einspritzventilsitz 26 zusammenzuwirken . Das konische Endstück 311 weist insbesondere eine konische Ventilglieddicht fläche auf , welche ausgelegt ist , dichtend mit der Ventildicht fläche 131 zusammenzuwirken .
Im Zwischenkörper 12 ist eine Druckfeder 51 angeordnet , welche an einem ersten, stromabwärtigen Ende relativ zum Gehäuse 11 orts fest am Gehäuse 11 und an einem zweiten, stromaufwärtigen Ende an einem Federteller 52 abgestützt ist und das Einspritzventilglied 31 mit einer Schliesskraft auf die Ventildicht fläche 131 beaufschlagt . Der Federteller 52 ist an einem oberen, dem Einspritzventilsitz 26 abgewandten Endbereich des Einsprit zventilgliedes 31 am Einspritzventilglied 31 angebracht und zusammen mit dem Einspritzventilglied 31 entlang der Längsachse L verstellbar .
Der Brennstof f einlass 24 ist in einer Seitenwand des Gehäuses
11 auf einer Höhe zwischen der Druckfeder 51 und dem Einspritzventilsitz 26 angeordnet .
Im Aktuatoraufnehmekörper 14 und teilweise im Zwischenkörper
12 ist eine elektromagnetisch betätigbare Aktuatoranordnung 41 mit einem Elektromagneten 411 angeordnet , welche ausgelegt ist , das Einspritzventilglied 31 entlang der Längsachse L zu verstellen . Durch Aktivierung der Aktuatoranordnung 41 , d . h . Bestromung des Elektromagneten 411 , kann das Einspritzventilglied 31 nach unten, in Richtung des Einspritzventilsitzes 26 , bewegt werden, so dass das
Gaseinspritzventil 10 bzw . das Einspritzventilglied 31 öf fnet und der gas förmige Brennstof f aus dem Gasraum 25 in den Brennraum strömen kann . Durch Deaktivierung der Aktuatoranordnung 41 , d . h . Unterbrechung der Bestromung des Elektromagneten 411 , kann das Einspritzventilglied 31 nach oben, in Richtung vom Einspritzventilsitz 26 weg, verstellt werden, so dass das Gaseinspritzventil 10 bzw . das Einspritzventilglied 31 schliesst , indem das konische Endstück 311 mit seiner Ventilglieddicht fläche dichtend an der Ventildicht fläche 131 anliegt .
Figur 2 zeigt eine vergrösserte Darstellung des Gaseinspritzventils 10 aus Figur 1 im Bereich des Federtellers 52 . Im Federteller 52 ist eine zentrale Ausnehmung 521 ausgebildet , durch welche das Einspritzventilglied 31 in Gleitpassung durchgeführt ist . Der Federteller 52 weist eine becherartige Form auf mit einem Boden 522 und einer umlaufenden Seitenwand 523 , welche sich vom Boden 522 in Richtung des Einspritzventilsitzes erstreckt . Das stromaufwärtige , zweite Ende und ein am zweiten Ende anschliessender Teil der Druckfeder 51 sind im Federteller 52 aufgenommen, wobei die Druckfeder 51 mit dem zweiten Ende gegen den Boden 522 des Federtellers 52 drückt und damit das Einspritzventilglied 31 mit einer Schliesskraft auf den Einsprit zventilsitz beaufschlagt . Das Gehäuse bzw . der Zwischenkörper 12 weist einen becherförmigen Druckfedersitz 123 auf , über welchen das stromabwärtige , erste Ende der Druckfeder 51 relativ zum Gehäuse bzw . Zwischenkörper 12 orts fest am Gehäuse bzw . Zwischenkörper 12 abgestützt ist und in welchem das erste Ende und ein am ersten Ende anschliessender Teil der Druckfeder 51 aufgenommen ist . Der Druckfeders itz 123 weist eine zentrale
Ausnehmung auf , durch welche das Einspritzventilglied 31 hindurchragt . In einer Variante kann das Gaseinspritzventil 10 ohne Druckfedersitz 123 ausgeführt sein . Die Druckfeder 51 kann dann am ersten Ende z . B . an einer Schulter 1211 des Zwischenkörpers 12 relativ zum Gehäuse orts fest abgestützt sein .
Die Druckfeder 51 ist in einem im Zwischenkörper 12 ausgebildeten Federraum 121 angeordnet , welcher mit dem Brennstof f einlass 24 und dem Gasraum 25 verbunden ist . Oberhalb des Federtellers 52 ist ein Raum 126 ausgebildet , welcher über einen umlaufenden Spalt zwischen der Seitenwand 523 des Federtellers 52 und einer Innenfläche des Zwischenkörpers 12 mit dem Federraum 121 verbunden ist . Der Spalt bildet daher einen Durchlass aus , welcher den Federraum 121 mit dem Raum 126 verbindet und einen unmittelbaren Druckausgleich sowohl beim Öf fnen als auch beim Schliessen des Einspritzventilglieds 31 bereitstellt .
Das Gehäuse bzw . der Zwischenkörper 12 weist eine Anschlagschulter 124 mit einer ringförmigen Anschlagfläche 1241 auf , welche einen Hubanschlag für die ebene Anschlagfläche 524 des Federtellers 52 ausbildet . Die ringförmige Anschlagfläche 524 des Federtellers 52 wird durch das dem Einspritzventilsitz zugewandte Ende der Seitenwand 523 des Federtellers 52 ausgebildet .
Über dem oberen, dem Einspritzventilsitz abgewandten Endbereich 312 des Einspritzventilglieds 31 ist eine Gewindekappe 53 auf geschraubt . Die Druckfeder 51 drückt den Federteller 52 gegen eine Anpress fläche 531 der Gewindekappe 53 , welche dem Einspritzventilsitz zugewandt ist . Mit der
Gewindekappe 53 kann die axiale Position des Federtellers 52 relativ zum Einspritzventilglied 31 eingestellt werden, so dass über die durch die Gewindekappe 53 eingestellte axiale Position des Federtellers 52 relativ zum Einspritzventilglied 31 der maximale Hub des Federtellers 52 bzw . des Einspritzventilglieds 31 zwischen einem Schliessen des Gaseinspritzventils 10 und einem vollen Öf fnen des Gaseinspritzventils 10 eingestellt werden kann .
Zwischen der dem Einspritzventilsitz zugewandten Bodenfläche der Gewindekappe 53 und der dem Einsprit zventilsitz abgewandten Endfläche des Einspritzventilglieds 31 ist eine Hubeinstellscheibe 54 aus Metall angeordnet . Die Hubeinstellscheibe 54 kann z . B . aus gehärtetem Stahl hergestellt sein . Durch die Hubeinstellscheibe 54 wird die Einschraubtiefe bzw . Auf schraubtief e der Gewindekappe 53 auf das Einspritzventilglied 31 eingestellt , so dass über die einstellbare Einschraubtiefe der maximale Hub des Federtellers 52 bzw . des Einspritzventilglieds 31 eingestellt wird .
Oberhalb der Gewindekappe 53 stösst ein entlang der Längsachse verstellbarer Stössel 412 der elektromagnetischen Aktuatoranordnung an der Gewindekappe 53 an . Über den Stössel 412 können die Gewindekappe 53 und das Einspritzventilglied 31 entlang der Längsachse verstellt werden . Durch Aktivierung der elektromagnetischen Aktuatoranordnung kann der Stössel 412 in Richtung des Einspritzventilsitzes verstellt werden . Durch Deaktivierung der elektromagnetischen Aktuatoranordnung kann der Stössel 412 in die dem Einspritzventilsitz abgewandte
Richtung verstellt werden .
Figur 2a zeigt eine vergrösserte Darstellung einer Aus führungs form eines Gaseinspritzventils 10 im Bereich des Federtellers 52 . Der Zwischenkörper 12 weist eine Querwand 122 mit einer zentralen Bohrung auf , durch welche das Einspritzventilglied 31 durchgeführt ist . In der Bohrung ist eine Führungshülse 1222 angeordnet , durch welche das Einspritzventilglied 31 in Gleitpassung durchgeführt ist . Die Querwand 122 weist eine Durchlassbohrung 1221 auf , durch welche der Federraum 121 mit dem Gasraum 25 verbunden ist . Im Gasraum 25 auftretende Druckschwingungen werden beim Durchgang durch die Durchlassbohrung 1221 gedämpft , so dass deren Fortpflanzung in den Federraum 121 reduziert , minimiert oder verhindert wird .
In einer nicht gezeigten Variante kann das Einspritzventilglied 31 in einer grösseren Führungshülse 1222 mit einem Spiel geführt sein, so dass auf die Durchlassbohrung
1221 verzichtet werden kann . In einer weiteren nicht gezeigten Variante kann die Querwand 122 nicht mit einer Führungshülse
1222 ausgestattet sein, so dass das Einspritzventilglied 31 direkt in der zentralen Bohrung hindurchgeführt ist . Das Einspritzventilglied 31 kann dann in Gleitpassung durch die zentrale Bohrung hindurchgeführt sein, wobei die Querwand eine Durchlassbohrung 1221 aufweist , oder mit einem Spiel durch die zentrale Bohrung hindurchgeführt sein, wobei die Querwand keine Durchlassbohrung aufweist . In einer weiteren Variante kann das Einspritzventilglied 31 mit einem Spiel durch die Führungshülse 1222 oder die zentrale Bohrung der Querwand 122 hindurchgeführt sein und die Querwand 122 eine
Durchlassbohrung 1221 aufweisen .
Figur 3 zeigt eine Draufsicht einer Aus führungs form eines Federtellers 52 einer Aus führungs form eines Gaseinspritzventils . Die zentrale Ausnehmung 521 des Federtellers 52 weist zwei parallele Federtellerfasen 5211 auf . Das in der Figur 3 nicht gezeigte Einspritzventilglied weist in dieser Aus führungs form zwei Ventilgliedfasen auf , welche parallel zu den Federtellerfasen 5211 angeordnet sind . Aufgrund der Federtellerfasen 5211 und der Ventilgliedfasen kann über den Federteller 52 ein Drehmoment auf das Einspritzventilglied aufgebracht werden . Auf der Oberseite des Federtellers 52 sind drei Sacklochbohrungen 526 ausgebildet , über welche der Federteller 52 mit einem Werkzeug gehalten werden kann, damit die Gewindekappe fest verschraubt werden kann . In einer Variante können anstelle der Sacklochbohrungen durchgehende Bohrungen ausgebildet sein .
Figur 4 zeigt eine vergrösserte Darstellung einer weiteren Aus führungs form eines Gaseinspritzventils 10 im Bereich des Federtellers 52 . Oberhalb des Federtellers 52 ist ein Dämpfungsraum 126 ausgebildet , welcher eine gedämpfte Öf fnungsbewegung und/oder eine gedämpfte Schliessbewegung des Einspritzventilglieds 31 bewirkt . Der Federteller 52 ist in Gleitpassung im Gehäuse bzw . Zwischenkörper 12 geführt . Im Boden 522 des Federtellers 52 ist eine Bohrung 525 ausgebildet . Die Bohrung 525 bildet einen Drosseldurchlass aus , welcher den Federraum 121 mit dem Dämpfungsraum 126 verbindet . Ein sich im Dämpfungsraum 126 aufbauender Überdruck oder Unterdrück kann daher über die Bohrung 525 allmählich abgebaut werden .
In einer Variante kann der Federteller 52 an der radialen Aussenfläche der Seitenwand 523 zur Minimierung der Reibung eine Beschichtung aufweisen . In einer weiteren Variante kann
eine Tellerführungshülse zwischen der Seitenwand 523 und dem
Zwischenkörper 12 angeordnet sein, in welcher der Federteller 52 geführt ist .
In einer weiteren Variante kann zwischen der Seitenwand 523 des Federtellers 52 und einer Innenfläche des Zwischenkörpers 12 alternativ oder in Ergänzung zur Bohrung 525 ein Spalt 125 ausgebildet sein, welcher einen Drosseldurchlass ausbildet , über welchen der Dämpfungsraum 126 mit dem Federraum 121 verbunden ist .
In Figur 4 ist mit gestrichelten Linien als Variante die Querwand 122 mit der Durchlassbohrung 1221 gezeigt . Die Variante mit der Querwand und einer oder mehreren Durchlassbohrungen in der Querwand sowie der Führungshülse ist auch in den in Figur 1 , 2 oder 5 gezeigten Aus führungs formen denkbar .
Figur 4a zeigt eine vergrösserte Darstellung einer Aus führungs form eines Gaseinspritzventils im Bereich der Seitenwand 523 des Federtellers 52 und deren Anschlagfläche 524 sowie der Anschlagschulter 124 des Zwischenkörpers 12 . Zum Zwecke einer vereinfachten Darstellung ist die Druckfeder, welche unterhalb des Federtellers 52 im Federraum 121 angeordnet ist , in Figur 4a nicht gezeigt . Die Seitenwand 523 des Federtellers 52 weist eine Profilierung mit einer ersten Ausnehmung 5231 und einer zweiten, kleineren Ausnehmung 5232 auf . Durch den Spalt zwischen der Seitenwand 523 des Federtellers 52 und der Innenfläche 1212 des Zwischenkörpers 12 bzw . den durch die zweite Ausnehmung 5232 ausgebildeten Durchgang wird ein Drosseldurchlass 125 ausgebildet , mit welchem bei einer Öf fnungsbewegung und/oder einer
Schliessbewegung des Einspritzventilglieds ein allmählicher Druckausgleich zwischen dem Dämpfungsraum 126 und dem Federraum 121 bereitgestellt werden kann .
Figur 5 zeigt eine vergrösserte Darstellung einer weiteren Aus führungs form eines Gaseinspritzventils 10 im Bereich des Federtellers 52 . Im Zwischenkörper 12 ist auf einer Höhe im Bereich des Federtellers 52 ein Rückschlagventil 127 angeordnet . Über das Rückschlagventil 127 kann der Dämpfungsraum 126 beim Öf fnen des Gaseinspritzventils bei einem sich aufbauenden Unterdrück im Dämpfungsraum 126 mit dem Brennstof f einlass 24 und dem Gasraum 25 verbunden werden, so dass der Unterdrück im Dämpfungsraum 126 durch den Durchgang 128 abgebaut werden kann, womit die Öf fnungsbewegung des Einspritzventilglieds 31 schneller stattfinden kann als dessen Schliessbewegung .
Figur 6 zeigt eine vergrösserte Darstellung des Gaseinspritzventils 10 aus Fig . l im Bereich der Führungshülse 61 . Die Führungshülse 61 ist in Presspassung im Gasraum 25 aufgenommen und weist eine zentrale Führungsbohrung auf , durch welche das Einspritzventilglied 31 in Gleitpassung geführt ist . Das Einspritzventilglied 31 weist dabei im Bereich der Führungshülse 61 eine Ausbuchtung 313 auf , welche in Gleitpassung in der Führungshülse 61 auf genommen ist . Die Führungshülse 61 weist eine Mehrzahl von Durchströmungsbohrungen 611 auf , welche radial beabstandet von der zentralen Führungsbohrung angeordnet sind . Die Führungshülse 61 weist ein Führungslager 612 auf , welches zwischen einer Innenfläche der zentralen Führungsbohrung und dem Einspritzventilglied 31 bzw . der Ausbuchtung 313 angeordnet ist . Das Führungslager 612 ist als Gleithülse
ausgebildet und z . B . aus PTFE hergestellt . In einer Variante kann die Gleithülse als Messing hergestellt sein .
Figur 7 zeigt eine Draufsicht einer Aus führungs form einer Führungshülse 61 . Ein Führungslager ist in Figur 7 nicht dargestellt , könnte aber in Form einer Gleithülse oder einer Gleitbeschichtung an der zentralen Führungsbohrung 613 angeordnet sein . Die Führungshülse weist acht Durchströmungsausnehmungen 611 in Form von Durchströmungsbohrungen auf , welche gleichmässig in hori zontaler Umlauf richtung der Führungshülse 61 angeordnet sind .
Figur 8 zeigt eine Darstellung einer Aus führungs form einer Führungshülse 61 mit einem Einspritzventilglied 31 in einem hori zontalen Querschnitt . Das Einspritzventilglied 31 ist in der zentralen Führungsbohrung 613 auf genommen . Zwischen dem Einspritzventilglied 31 und einer Innenfläche der zentralen Führungsbohrung 613 kann ein Führungslager in Form einer Gleithülse oder einer Gleitbeschichtung angeordnet sein (nicht dargestellt ) . Die Führungshülse 61 weist vier gleichmässig in hori zontaler Umlauf richtung der Führungshülse 61 angeordnete Durchströmungsausnehmungen 611 auf . Die Durchströmungsausnehmungen 611 sind j eweils durch eine von einer radialen Aussenfläche 614 der Führungshülse 61 ausgehende Ausnehmung 611 gebildet . Die Fortsetzung der radialen Aussenfläche 614 der Führungshülse 61 im Bereich der Durchströmungsausnehmungen 611 ist mit der gestrichelten Linie Kl angedeutet .
Figur 9 zeigt eine Darstellung einer Aus führungs form eines
Gaseinspritzventils 10 ohne Führungshülse . Der Gasraum 25
weist einen ersten Gasraumabschnitt 251 und einen zweiten Gasraumabschnitt 252 auf , wobei der erste Gasraumabschnitt 251 einen grösseren hori zontalen Durchmesser als der zweite Gasraumabschnitt 252 aufweist . Der erste Gasraumabschnitt 251 und der zweite Gasraumabschnitt 252 schliessen über einen konischen Abschnitt aneinander an, welcher durch eine konische Innenfläche 132 des Gasraumkörpers 13 ausgebildet wird . Das Einspritzventilglied 31 ist über eine Ausbuchtung 313 im zweiten Gasraumabschnitt 252 an einer Innenfläche 133 des Gasraumkörpers 13 geführt . Die Ausbuchtung 313 weist dabei eine in hori zontaler Umlauf richtung teilweise unterbrochene radiale Aussenfläche auf , welche aufgrund von Ausnehmungen 314 in der Ausbuchtung 313 teilweise unterbrochen ist . Aufgrund der teilweise unterbrochenen radialen Aussenfläche bzw . der Ausnehmungen 314 kann der Brennstof f durch den zweiten Gasraumabschnitt 252 hindurch zum Einspritzventilsitz 26 strömen . Dies wird im Zusammenhang mit der in Figur 10 gezeigten Aus führungs form eines Einspritzventilglieds deutlicher ersichtlich . In Figur 9 weist das Gehäuse zwischen dem Gasraum und dem Federraum eine Querwand, wie sie in Figur 2a gezeigt ist , auf . Es ist auch denkbar, in einer Aus führungs form des Brennstof f einspritzventils 10 gemäss Figur 9 auf die Querwand zu verzichten, so wie es z . B . in Figur 1 ausgeführt ist .
Figur 10 zeigt eine Aus führungs form eines Einspritzventilglieds 31 in einem hori zontalen Querschnitt . Das Einspritzventilglied 31 könnte zum Beispiel in der in Figur 9 gezeigten Aus führungs form des Gaseinspritzventils eingesetzt werden . Das Einspritzventilglied 31 weist im Bereich der Ausbuchtung 313 drei Durchströmungsausnehmungen 314 auf ,
welche j eweils von der in Umlauf richtung teilweise unterbrochenen radialen Aussenfläche 3131 der Ausbuchtung 313 ausgehen . Die Fortsetzung der radialen Aussenfläche 3131 der Ausbuchtung 313 im Bereich der Durchströmungsausnehmungen 314 ist mit der gestrichelten Linie K2 angedeutet . Uber die Aussenfläche 3131 kann das Einspritzventilglied 31 an einer Innenfläche eines zweiten Gasraumabschnitts eines Gasraumkörpers , wie z . B . in Figur 9 gezeigt , geführt werden, wobei der Brennstof f durch die Durchströmungsausnehmungen 314 hindurchströmen kann .
Claims
Patentansprüche
1. Gaseinspritzventil (10) zum Einspritzen von gasförmigem Brennstoff in den Brennraum einer
Verbrennungskraf tmaschine, umfassend ein sich entlang einer Längsachse (L) erstreckendes Gehäuse (11) , das einen Brennstoff einlass (24) und einen Einspritzventilsitz (26) mit einer nach aussen öffnenden Ventildicht fläche (131) aufweist, einen im Gehäuse angeordneten Gasraum (25) , der vom Brennstoff einlass zum Einspritzventilsitz verläuft, ein entlang der Längsachse verstellbar angeordnetes Einspritzventilglied (31) , welches ausgelegt ist, mit dem Einspritzventilsitz zusammenzuwirken, eine Druckfeder (51) , welche das Einspritzventilglied mit einer Schliesskraft auf die Ventildicht fläche beaufschlagt, eine elektromagnetisch betätigbare Aktuatoranordnung (41) zum Verstellen des Einspritzventilgliedes entlang der Längsachse, einen in einem dem Einspritzventilsitz abgewandten Endbereich des Einspritzventilgliedes am
Einspritzventilglied angebrachten Federteller (52) , wobei die Druckfeder an einem ersten Ende relativ zum Gehäuse ortsfest am Gehäuse und an einem zweiten Ende am Federteller abgestützt ist,
wobei das Gehäuse eine Anschlagschulter (124) aufweist, welche einen Hubanschlag für eine dem Einspritzventilsitz zugewandte Anschlagfläche (524) des Federtellers ausbildet .
2. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (52) eine zentrale Ausnehmung (521) aufweist, durch welche das Einspritzventilglied (31) durchgeführt ist.
3. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilglied (31) im Bereich des Federtellers (52) einen gefasten, kreisförmigen Querschnitt mit mindestens einer
Ventilgliedfase aufweist.
4. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Ausnehmung (521) eine Federtellerf ase (5211) aufweist, welche parallel zur Ventilgliedfase angeordnet ist.
5. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinspritzventil eine Gewindekappe (53) aufweist, welche über ein im dem Einspritzventilsitz (26) abgewandten Endbereich (312) des Einspritzventilglieds (31) am Einspritzventilglied ausgebildeten Gewinde auf das Einspritzventilglied derart auf schraubbar ist, dass die Druckfeder (51) den Federteller (52) gegen eine dem Einspritzventilsitz zugewandte Anpressfläche (531) der Gewindekappe drückt.
6. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer dem Einspritzventilsitz (26) zugewandten Bodenfläche der Gewindekappe (53) und einer dem Einspritzventilsitz abgewandten Endfläche des Einspritzventilglieds eine Hubeinstellscheibe (54) angeordnet ist.
7. Gaseinspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinspritzventil einen durch die elektromagnetisch betätigbare Aktuatoranordnung (41) entlang der Längsachse (L) verstellbaren Stössel (412) aufweist, welcher mit einer dem Einspritzventilsitz (26) zugewandten Endfläche an eine dem Einspritzventilsitz abgewandte Bodenfläche der Gewindekappe (53) anstösst.
8. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagschulter (124) eine ringförmige Anschlagfläche
(1241) aufweist.
9. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller
(52) eine becherartige Form mit einem Boden (522) und einer umlaufenden Seitenwand (523) aufweist, wobei sich die Seitenwand derart vom Boden in Richtung des Einspritzventilsitzes (26) erstreckt, dass das zweite Ende und ein am zweiten Ende anschliessender Teil der Druckfeder (51) im Federteller aufnehmbar ist.
10. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (524) des Federtellers (52) durch ein dem Einspritzventilsitz (26)
zugewandtes Ende (524) der Seitenwand (523) des
Federtellers ausgebildet wird.
11. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) einen becherförmigen Druckfedersitz (123) aufweist, welcher ausgebildet ist, das erste Ende und einen am ersten Ende anschliessenden Teil der Druckfeder (51) aufzunehmen .
12. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff einlass (24) in einer Seitenwand des Gehäuses (11) auf einer Höhe zwischen der Druckfeder (51) und dem Einspritzventilsitz (26) angeordnet ist.
13. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinspritzventil eine Steuerung aufweist, welche eingerichtet ist, die Aktuatoranordnung (41) beim Schliessen des Gaseinspritzventils während einer Abbremsspanne elektromagnetisch zu aktivieren.
14. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinspritzventil eine mechanische Dämpfungsvorrichtung (125, 126, 52, 5232, 127) aufweist, welche eingerichtet ist, die Bewegung des Einspritzventilglieds (31) beim Öffnen und/oder Schliessen während einer Abbremsspanne zu dämpfen .
15. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem
Einspritzventilsitz (26) abgewandten Seite des Federtellers (52) ein Dämpfungsraum (126) angeordnet ist, welcher derart ausgebildet ist, dass sich beim Schliessen des Gaseinspritzventils während einer Abbremsspanne ein Überdruck im Dämpfungsraum und/oder beim Öffnen des Gaseinspritzventils während einer Bremsspanne ein Unterdrück einstellt.
16. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Einspritzventilsitz (26) zugewandten Seite des Federtellers (52) ein Federraum (121) angeordnet ist, welcher mit dem Brennstoff einlass (24) verbunden ist, wobei der Dämpfungsraum (126) mit dem Federraum über einen Drosseldurchlass (525, 125, 5232) verbindbar ist.
17. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseldurchlass eine Bohrung (525) im Federteller umfasst.
18. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseldurchlass einen Spalt (125, 5232) zwischen dem Federteller und dem Gehäuse umfasst .
19. Gaseinspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 15 bis
18, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (11) , vorzugsweise auf einer Höhe im Bereich des Federtellers (52) , ein Rückschlagventil (127) angeordnet ist, über welchen der Dämpfungsraum (126) beim Öffnen des Gaseinspritzventils mit dem Brennstoff einlass (24) und/oder dem Gasraum (25) verbindbar ist.
20. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinspritzventil eine Führungshülse (61) aufweist, welche vorzugsweise in Presspassung im Gasraum (25) auf genommen ist und eine zentrale Führungsbohrung (613) aufweist, durch welche das Einspritzventilglied (31) in Gleitpassung geführt ist, wobei die Führungshülse mindestens eine Durchströmungsausnehmung (611) aufweist, welche radial beabstandet von der zentralen Führungsbohrung angeordnet ist.
21. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (61) eine Mehrzahl von, vorzugsweise zwischen zwei und zehn, besonders bevorzugt vier, fünf, sechs oder acht, Durchströmungsausnehmungen (611) aufweist, welche vorzugsweise gleichmässig in horizontaler Umlauf richtung der Führungshülse angeordnet sind.
22. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchströmungsausnehmung (611) jeweils durch eine von einer radialen Aussenfläche (614) der Führungshülse (61) ausgehende Ausnehmung ausgebildet wird.
23. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchströmungsausnehmung (611) jeweils durch eine in der Führungshülse (61) angeordnete Bohrung ausgebildet wird.
24. Gaseinspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (61) ein Führungslager (612) aufweist, welches zwischen einer
Innenfläche der zentralen Führungsbohrung (613) und dem Einspritzventilglied (31) angeordnet ist.
25. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungslager (612) als
Gleitbeschichtung ausgebildet ist.
26. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungslager (612) als
Gleithülse ausgebildet ist.
27. Gaseinspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 24 bis
26, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungslager (612) aus Polytetrafluorethylen oder Messing hergestellt ist.
28. Gaseinspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 20 bis
27, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (61) aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen oder Messing, hergestellt ist.
29. Gaseinspritzventil (10) nach einem der Ansprüche 20 bis
28, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilglied (31) im Bereich der Führungshülse (61) eine Ausbuchtung (313) aufweist, welche in der zentralen Führungsbohrung (613) geführt ist.
30. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilglied (31) eine Ausbuchtung (313) aufweist, welche eine in horizontaler Umlauf richtung teilweise unterbrochene radiale Aussenfläche (3131) aufweist, über welche die Ausbuchtung im Gehäuse (11) geführt ist.
31. Gaseinspritzventil (10) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung (313) mindestens eine Durchströmungsausnehmung (314) aufweist, welche jeweils von der radialen Aussenfläche (3131) der Ausbuchtung ausgeht.
32. Gaseinspritzventil (10) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) einen Gasraumkörper (13) , einen stromaufwärts des
Gasraumkörpers am Gasraumkörper anschliessenden Zwischenkörper (12) und einen stromaufwärts des
Zwischenkörpers am Zwischenkörper anschliessenden
Aktuatoraufnahmekörper (14) umfasst.
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