WO2016082981A1 - Gasinjektor mit verbesserten kontaktflächen - Google Patents
Gasinjektor mit verbesserten kontaktflächen Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016082981A1 WO2016082981A1 PCT/EP2015/072299 EP2015072299W WO2016082981A1 WO 2016082981 A1 WO2016082981 A1 WO 2016082981A1 EP 2015072299 W EP2015072299 W EP 2015072299W WO 2016082981 A1 WO2016082981 A1 WO 2016082981A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- component
- gas injector
- coating
- combustion chamber
- injector according
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 40
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 40
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 235000019589 hardness Nutrition 0.000 description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
- F02M21/0248—Injectors
- F02M21/0275—Injectors for in-cylinder direct injection, e.g. injector combined with spark plug
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
- F02D19/0686—Injectors
- F02D19/0689—Injectors for in-cylinder direct injection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K25/00—Details relating to contact between valve members and seats
- F16K25/005—Particular materials for seats or closure elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
- F16K31/0655—Lift valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/90—Selection of particular materials
- F02M2200/9038—Coatings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Definitions
- the present invention relates to a directly injecting into a combustion chamber gas injector with improved contact surfaces, in particular between an inner pole and an armature of the gas injector.
- gaseous fuels such as e.g. Natural gas or hydrogen
- gaseous fuels such as e.g. Natural gas or hydrogen
- the geometries of armature and inner pole are chosen such that only a relatively small portion of the end face is actually in contact with the other component to avoid hydraulic sticking.
- Stop load is reduced. With gaseous fuels, this described crushing effect does not occur and a moving component strikes the other component unimpeded. This results in high Contact loads that are greater than with liquid fuels. With gaseous fuels, however, the hydraulic bonding does not occur.
- the gas injector according to the invention for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine with the features of claim 1 has the advantage that between two components which contact in operation, e.g. between an inner pole and an armature or between two stop components, a full-surface contact is formed, without resulting in disadvantages for the dynamics of the closing behavior and opening behavior. As a result, contact voltages can be significantly reduced. Furthermore, according to the invention, manufacturing tolerances can be compensated well, so that a safe and long-lasting continuous operation of the gas injector is possible. This is inventively achieved in that the
- Gas injector a valve closing element for releasing and closing a passage opening at a sealing seat, a first component having a first
- the first and second components touch each other.
- the predetermined state is preferably a fully opened state or a closed state.
- a hardness of the first component is greater than a hardness of the second component. Due to the different hardnesses of the contacting components, which touch alternately during operation and are then separated from each other, there is a controlled wear of the softer surface. Thus, the softer
- the second component has a coating.
- the hardness of the coating is smaller than a surface hardness of the first component. This allows individually a hardness difference between the components by simply coating one of the components can be achieved.
- the first component is particularly preferably an inner pole of a magnetic actuator and the second component is an armature of the magnetic actuator.
- the armature is connected to the valve closing element.
- an entire surface of the inner pole facing the combustion chamber is in contact with the surface of the armature.
- Combustion chamber facing away from the armature with the inner pole in contact.
- the first and second components are each designed as a stop in order to limit a stroke of the gas injector. Further alternatively, the first and second components form a sealing seat of the gas injector. Further preferred is a surface hardness of the first component by at least
- the surface hardness of the first component is at most 500% greater than that
- the surface hardness of the first component is preferably about 1000 HV and the surface hardness of the second component is preferably about 200 HV to 300 HV.
- a thickness of the coating of the second component in a range of 5 ⁇ to a maximum of 30 ⁇ , in particular between 5 ⁇ to 10 ⁇ .
- the gas injector comprises an inlet medium, which is arranged between the first and second component.
- the inlet medium accelerates while a controlled wear or a controlled deformation.
- an emulsion for example water-oil mixtures, or a suspension, for example water or oil, mixed with abrasive particles, can be used as inlet medium.
- the surface of the first component is particularly preferably one
- chrome surface As a coating for the second component, it is particularly preferred to use tin, nickel, nickel with embedded damping particles, e.g. PTFE, zinc, copper or copper alloys (bronze, brass) and preferably also a crack-free, softer chrome layer with 300 to 500 HV provided.
- tin, nickel, nickel with embedded damping particles e.g. PTFE, zinc, copper or copper alloys (bronze, brass) and preferably also a crack-free, softer chrome layer with 300 to 500 HV provided.
- the present invention relates to an internal combustion engine, comprising a combustion chamber and a gas injector according to the invention, wherein the
- Gas injector is arranged directly on the combustion chamber to inject gaseous fuel directly into the combustion chamber.
- FIG. 1 shows a schematic sectional view of a gas injector according to a first embodiment of the invention
- Figure 2 is a schematic sectional view of contacting
- Figure 3 is a schematic sectional view of contacting
- the gas injector 1 comprises a
- Valve closure element 2 which in this embodiment, a valve needle is.
- the valve closing element 2 releases a through opening 3 or closes it at a sealing seat 4.
- the gas injector 1 is arranged directly on a combustion chamber 10. As a result, the gaseous fuel can be injected directly into the combustion chamber 10.
- an armature 6 is arranged at the valve closing element 2.
- the armature 6 and an inner pole 5 together with a coil 9 form a magnetic actuator for actuating the gas injector 1.
- the inner pole 5 forms a first component and the armature 6 forms a second component, which in a predetermined state of the gas injector, i. are in contact with each other in a fully opened state.
- the inner pole 5 in this case has a first coating 11.
- the armature 6 has a second coating 12 and a third coating 13 arranged on the second coating 12. In the fully opened state, the third coating 13 and the first coating 11 thus come into contact with each other. A hardness of the third coating 13 is less than a hardness of the first coating 1 1.
- the reference numeral 8 denotes a return element, which is the
- FIG. 2 shows a state of the gas injector before an intake phase, in which, due to manufacturing tolerances, there is a certain skew between armature 6 and inner pole 5. This is indicated in Figure 2 by the conical gap 14.
- the third coating 13 Due to the different hardnesses between the first coating 11 and the third coating 13, which come into contact with each other during operation, a controlled wear of the softer third coating 13 can be achieved.
- the third coating 13 thus forms a sacrificial layer, which is partially sacrificed during the running-in process to compensate for manufacturing tolerances.
- the softer third coating 13 can also perform a plastic deformation, so that the third coating 13 also a
- Deformation layer forms.
- the thickness of the third coating 13 is e.g. in a range of 5 ⁇ to 10 ⁇ .
- the first coating 1 1 at the inner pole 5 may, for example, a
- 6 may also be a chromium coating, preferably the same
- the third coating 13, which is a softer coating than the first coating 11, is, for example, a tin, nickel, zinc or copper-containing coating.
- a run-in medium for example, an emulsion or an abrasive particle suspension.
- additives for example in the third coating 13, which serve to lubricate the inlet process.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Ventilschließelement (2) zum Freigeben und Verschließen einer Durchgangsöffnung (3) an einem Dichtsitz (4), ein erstes Bauteil (5) mit einer ersten Oberflächenhärte, und ein zweites Bauteil (6) mit einer zweiten Oberflächenhärte, wobei in einem vorbestimmten Zustand des Gasinjektors das erste Bauteil (5) das zweite Bauteil (6) kontaktiert, und wobei eine Oberflächenhärte des ersten Bauteils (5) größer ist als eine Oberflächenhärte des zweiten Bauteils.
Description
Beschreibung Titel
Gasinjektor mit verbesserten Kontaktflächen Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen direkt in einen Brennraum einblasenden Gasinjektor mit verbesserten Kontaktflächen, insbesondere zwischen einem Innenpol und einem Anker des Gasinjektors.
Neben flüssigen Kraftstoffen werden im Kraftfahrzeugbereich in jüngster Zeit verstärkt auch gasförmige Kraftstoffe, wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff, verwendet. Aufgrund von Fertigungstoleranzen der Bauteile kann es vorkommen, dass sich im Betrieb des Gasinjektors berührende Bauteile nicht in der geometrisch perfekten Konfiguration, z.B. ein Anschlag auf einer gesamten Kontaktfläche, berühren. Hierdurch entstehen hohe Kontaktspannungen beim Aufeinandertreffen der Bauteile. Dies tritt insbesondere zwischen den Bauteilen eines Magnetaktors, genauer zwischen einem Anker und einem Innenpol, auf. Bei flüssigen Kraftstoffen werden die Geometrien von Anker und Innenpol derart gewählt, dass nur ein relativ kleiner Anteil der Stirnfläche tatsächlich in Kontakt mit dem anderen Bauteil ist, um ein hydraulisches Kleben zu vermeiden.
Hierdurch können schnelle Schließzeiten des Injektors erreicht werden. Eine tatsächliche Kontaktfläche der Bauteile bei flüssigen Kraftstoffen ist dabei möglichst klein. Flüssige Kraftstoffe verhindern jedoch kurz vor dem
mechanischen Anschlag ein zu hartes Aufeinandertreffen der Bauteile, da dann die Flüssigkeit aus dem Kontaktbereich herausgequetscht wird und sich das bewegende Bauteil verzögert. Somit sinkt die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Bauteils kurz vor dem Aufschlagen, so dass eine
Anschlagbelastung reduziert wird. Bei gasförmigen Brennstoffen tritt dieser beschriebene Quetscheffekt nicht auf und ein sich bewegendes Bauteil trifft ungebremst auf das andere Bauteil auf. Hieraus resultieren hohe
Kontaktbelastungen, die größer sind als bei flüssigen Kraftstoffen. Bei gasförmigen Kraftstoffen tritt jedoch das hydraulische Kleben nicht auf.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass zwischen zwei Bauteilen, welche sich im Betrieb kontaktieren, z.B. zwischen einem Innenpol und einem Anker oder zwischen zwei Anschlagbauteilen, ein vollflächiger Kontakt entsteht, ohne dass sich hierdurch Nachteile für die Dynamik des Schließverhaltens und Öffnungsverhaltens ergeben. Dadurch können Kontaktspannungen signifikant reduziert werden. Weiterhin können erfindungsgemäß gut Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, so dass ein sicherer und langlebiger Dauerbetrieb des Gasinjektors möglich ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der
Gasinjektor ein Ventilschließelement zum Freigeben und Verschließen einer Durchlassöffnung an einem Dichtsitz, ein erstes Bauteil mit einer ersten
Oberflächenhärte und ein zweites Bauteil mit einer zweiten Oberflächenhärte aufweist. In einem vorbestimmten Zustand des Gasinjektors berühren sich dabei das erste und zweite Bauteil. Der vorbestimmte Zustand ist vorzugsweise ein vollständig geöffneter Zustand oder ein geschlossener Zustand. Eine Härte des ersten Bauteils ist dabei größer als eine Härte des zweiten Bauteils. Durch die unterschiedlichen Härten der sich berührenden Bauteile, welche sich im Betrieb abwechselnd berühren und dann wieder voneinander getrennt werden, erfolgt ein kontrollierter Verschleiß der weicheren Oberfläche. Somit wird die weichere
Schicht teilweise geopfert, um für Toleranzausgleiche oder dgl. vorgesehen zu sein. Weiterhin kann es in der weicheren Schicht der Oberflächen auch zu plastischen Verformungen kommen. Die weichere Oberfläche bildet somit eine Deformationsoberfläche. Der Verschleiß bzw. die Deformation der weicheren Oberfläche erfolgt dabei nach einem kurzen Einlaufvorgang, wodurch die im
Betrieb tatsächlich vorhandene Kontaktfläche zwischen dem ersten und zweiten Bauteil vergrößert wird und Kontaktspannungen zwischen dem ersten und zweiten Bauteil reduziert werden. Nach einer gewissen Einlaufzeit wird somit ein stabiler Zustand ohne weiteren Verschleiß bzw. ohne weitere plastische
Verformung erhalten.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Besonders bevorzugt ist zwischen dem ersten und zweiten Bauteil im
vorbestimmten Zustand ein Flächenkontakt vorhanden. Hierdurch kann eine sehr geringe Kontaktbelastung beim in Kontakt treten zwischen den Bauteilen erreicht werden.
Besonders bevorzugt weist das zweite Bauteil eine Beschichtung auf. Die Härte der Beschichtung ist dabei kleiner als eine Oberflächenhärte des ersten Bauteils. Dadurch kann individuell ein Härteunterschied zwischen den Bauteilen durch einfaches Beschichten eines der Bauteile erreicht werden.
Das erste Bauteil ist besonders bevorzugt ein Innenpol eines magnetischen Aktors und das zweite Bauteil ist ein Anker des magnetischen Aktors. Der Anker ist mit dem Ventilschließelement verbunden. Besonders bevorzugt ist eine gesamte zum Brennraum gerichtete Fläche des Innenpols mit der Oberfläche des Ankers in Kontakt. Alternativ oder gleichzeitig ist eine gesamte, vom
Brennraum abgewandte Fläche des Ankers mit dem Innenpol in Kontakt.
Hierdurch wird jeweils eine große Kontaktfläche zwischen Innenpol und Anker sichergestellt.
Alternativ ist das erste und zweite Bauteil jeweils als Anschlag ausgebildet, um einen Hub des Gasinjektors zu begrenzen. Weiter alternativ bilden das erste und zweite Bauteil einen Dichtsitz des Gasinjektors. Weiter bevorzugt ist eine Oberflächenhärte des ersten Bauteils um mindestens
50% größer als eine Oberflächenhärte des zweiten Bauteils. Vorzugsweise ist die Oberflächenhärte des ersten Bauteils höchstens 500% größer als die
Oberflächenhärte des zweiten Bauteils. Die Oberflächenhärte des ersten Bauteils ist bevorzugt ca. 1000 HV und die Oberflächenhärte des zweiten Bauteils bevorzugt ca. 200 HV bis 300 HV.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Dicke der Beschichtung des zweiten Bauteils in einem Bereich von 5 μηι bis maximal 30 μηι, insbesondere zwischen 5 μηι bis 10 μηι.
Weiter bevorzugt umfasst der Gasinjektor ein Einlaufmedium, welches zwischen dem ersten und zweiten Bauteil angeordnet ist. Das Einlaufmedium beschleunigt
dabei einen kontrollierten Verschleiß bzw. eine kontrollierte Deformation. Als Einlaufmedium kann beispielsweise eine Emulsion, z.B. Wasser-Öl-Gemische, oder eine Suspension, z.B. Wasser oder Öl mit jeweils abrasiven Partikeln versetzt, verwendet werden.
Die Oberfläche des ersten Bauteils ist besonders bevorzugt eine
Chromoberfläche. Als Beschichtung für das zweite Bauteil wird besonders bevorzugt Zinn, Nickel, Nickel mit eingelagerten, dämpfenden Partikel z.B. PTFE, Zink, Kupfer bzw. Kupferlegierungen (Bronze, Messing) und bevorzugt auch eine rissfreie, weichere Chromschicht mit 300 bis 500 HV vorgesehen.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Brennraum und einen erfindungsgemäßen Gasinjektor, wobei der
Gasinjektor unmittelbar am Brennraum angeordnet ist, um gasförmigen Kraftstoff direkt in den Brennraum einzublasen.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht von sich kontaktierenden
Bauteilen von Figur 1 vor einer Einlaufphase, und
Figur 3 eine schematische Schnittansicht von sich kontaktierenden
Bauteilen nach der Einlaufphase.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ein Gasinjektor 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst der Gasinjektor 1 ein
Ventilschließelement 2, welches in diesem Ausführungsbeispiel eine Ventilnadel
ist. Das Ventilschließelement 2 gibt dabei eine Durchgangsöffnung 3 frei bzw. verschließt diese an einem Dichtsitz 4.
Der Gasinjektor 1 ist unmittelbar an einem Brennraum 10 angeordnet. Dadurch kann der gasförmige Kraftstoff direkt in den Brennraum 10 eingeblasen werden.
Am Ventilschließelement 2 ist ein Anker 6 angeordnet. Der Anker 6 und ein Innenpol 5 bilden gemeinsam mit einer Spule 9 einen magnetischen Aktor zur Betätigung des Gasinjektors 1 . Der Innenpol 5 bildet dabei ein erstes Bauteil und der Anker 6 bildet ein zweites Bauteil, welche in einem vorbestimmten Zustand des Gasinjektors, d.h. , in einem vollständig geöffneten Zustand miteinander in Kontakt sind.
Der Innenpol 5 weist dabei eine erste Beschichtung 1 1 auf. Der Anker 6 weist eine zweite Beschichtung 12 und eine auf der zweiten Beschichtung 12 angeordnete dritte Beschichtung 13 auf. Im vollständig geöffneten Zustand kommen somit die dritte Beschichtung 13 und die erste Beschichtung 1 1 miteinander in Kontakt. Eine Härte der dritten Beschichtung 13 ist dabei geringer als eine Härte der ersten Beschichtung 1 1 .
Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Rückstellelement, welches das
Ventilschließelement 2 wieder in die in Figur 1 gezeigte geschlossene
Ausgangsposition zurückstellt. Zum Öffnen des Gasinjektors 1 wird in bekannter Weise der Magnetaktor aktiviert, so dass der Anker 6 in Richtung des Pfeils A gegen den Innenpol 5 angezogen wird. Dabei kommt der Anker 5 dann nach Überwindung des
Zwischenspaltes zwischen Anker 6 und Innenpol 5 mit dem Innenpol 5 in Kontakt. Dies ist in Figur 1 durch den Pfeil A angedeutet.
Figur 2 zeigt einen Zustand des Gasinjektors vor einer Einlaufphase, bei der aufgrund von Fertigungstoleranzen eine gewissen Schiefstellung zwischen Anker 6 und Innenpol 5 vorhanden ist. Dies ist in Figur 2 durch den konischen Spalt 14 angedeutet.
Aufgrund der unterschiedlichen Härten zwischen der ersten Beschichtung 1 1 und der dritten Beschichtung 13, welche im Betrieb miteinander in Kontakt kommen,
kann ein kontrollierter Verschleiß der weicheren dritten Beschichtung 13 erreicht werden. Die dritte Beschichtung 13 bildet somit eine Opferschicht, welche teilweise während des Einlaufvorgangs geopfert wird, um Fertigungstoleranzen auszugleichen. Die weichere dritte Beschichtung 13 kann auch eine plastische Verformung ausführen, so dass die dritte Beschichtung 13 auch eine
Deformationsschicht bildet.
Wie ein Vergleich zwischen den Figuren 2 und 3 zeigt, ist nach der Einlaufphase, d.h., dem in Figur 3 dargestellten Zustand, ein vollständig flächiger Kontakt zwischen der dritten Beschichtung 13 und der ersten Beschichtung 11 vorhanden. Somit wird ein stabiler Zustand ohne weiteren Verschleiß erreicht. Aufgrund des Flächenkontaktes zwischen dem ersten und zweiten Bauteil, d.h., dem Innenpol 5 und dem Anker 6, werden somit Kontaktspannungen zwischen den Bauteilen reduziert. Der Verschleiß und die plastische Verformung nehmen während des Einlaufprozesses somit ab, bis letztendlich ein stabiler Endzustand der Kontaktgeometrie erreicht wird. Hier sind dann die Kontaktspannungen auf einem Minimum, da eine tatsächliche Kontaktfläche maximal wird. Da
erfindungsgemäß ein gasförmiger Kraftstoff verwendet wird, besteht keine Gefahr eines hydraulischen Klebens aufgrund der großen Kontaktflächen, was bei Verwendung von flüssigen Kraftstoffen der Fall wäre. Auch ergibt sich keinerlei Temperaturabhängigkeit der Kontaktflächen. Die Dicke der dritten Beschichtung 13 liegt dabei z.B. in einem Bereich von 5 μηι bis 10 μηι.
Die erste Beschichtung 1 1 am Innenpol 5 kann beispielsweise eine
Chrombeschichtung sein. Die zweite Beschichtung 12 unmittelbar auf dem Anker
6 kann ebenfalls eine Chrombeschichtung sein, bevorzugt die gleiche
Beschichtung wie am Innenpol 5. Die dritte Beschichtung 13, welche eine weichere Beschichtung als die erste Beschichtung 1 1 ist, ist beispielsweise eine zinn-, nickel-, zink- oder kupferhaltige Beschichtung.
Um den Einlaufprozess während des kontrollierten Verschleißes zu unterstützen, kann bevorzugt ein Einlaufmedium, beispielsweise eine Emulsion oder eine Suspension mit abrasiven Partikeln verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können auch Zusatzstoffe, beispielsweise in der dritten Beschichtung 13 vorgesehen werden, welche zur Schmierung des Einlaufvorgangs dienen.
Claims
1. Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend:
ein Ventilschließelement (2) zum Freigeben und Verschließen einer
Durchgangsöffnung (3) an einem Dichtsitz (4),
ein erstes Bauteil (5) mit einer ersten Oberflächenhärte, und ein zweites Bauteil (6) mit einer zweiten Oberflächenhärte, wobei in einem vorbestimmten Zustand des Gasinjektors das erste
Bauteil (5) das zweite Bauteil (6) kontaktiert, und
wobei eine Oberflächenhärte des ersten Bauteils (5) größer ist als eine Oberflächenhärte des zweiten Bauteils (6).
2. Gasinjektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Bauteil (5) und dem zweiten Bauteil (6) im Kontaktzustand ein Flächenkontakt vorhanden ist.
3. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (6) eine Beschichtung (13) aufweist.
4. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (5) ein Innenpol eines
Magnetaktors ist und das zweite Bauteil (6) ein Anker des Magnetaktors ist, welcher mit dem Ventilschließelement (2) verbunden ist.
5. Gasinjektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesamte zum Brennraum gerichtete Fläche des Innenpols im Kontaktzustand den Anker kontaktiert und/oder dass eine gesamte vom Brennraum
abgewandte Fläche des Ankers im Kontaktzustand den Innenpol kontaktiert.
6. Gasinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (5) und zweite Bauteil (6) als Anschlag ausgebildet sind, um einen Hub des Gasinjektors zu begrenzen oder dass das erste (5) und zweite Bauteil (6) als Dichtsitz des Gasinjektors ausgebildet sind.
7. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Oberflächenhärte des ersten Bauteils (5) mindestens 50% größer ist als eine Härte des zweiten Bauteils (6).
Gasinjektor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Beschichtung (13) in einem Bereich von 5 μηι bis 30 μηι liegt.
9. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Einlaufmedium, welches zwischen dem ersten Bauteil (5) und dem zweiten Bauteil (6) angeordnet ist.
10. Gasinjektor nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (13) eine Zinnbeschichtung oder eine
Nickelbeschichtung oder eine Nickelbeschichtung mit eingelagerten, dämpfenden Partikeln oder eine Kupferbeschichtung oder eine
Kupferlegierung oder eine weichere Chrombeschichtung mit einer Härte im Bereich von 300 bis 500 HV ist.
1 1 . Brennkraftmaschine, umfassend einen Brennraum (10) sowie einen
Gasinjektor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gasinjektor (1) unmittelbar am Brennraum (10) angeordnet ist, um gasförmigen Kraftstoff direkt in den Brennraum (10) einzublasen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020177014486A KR102448665B1 (ko) | 2014-11-28 | 2015-09-29 | 개선된 접촉 면을 구비한 가스 분사기 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014224357.2A DE102014224357A1 (de) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | Gasinjektor mit verbesserten Kontaktflächen |
DE102014224357.2 | 2014-11-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016082981A1 true WO2016082981A1 (de) | 2016-06-02 |
Family
ID=54199234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2015/072299 WO2016082981A1 (de) | 2014-11-28 | 2015-09-29 | Gasinjektor mit verbesserten kontaktflächen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102448665B1 (de) |
DE (1) | DE102014224357A1 (de) |
WO (1) | WO2016082981A1 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106089457A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-11-09 | 盐城思隆机电有限公司 | 煤油机单独常闭油开关结构 |
DE102017218764A1 (de) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | Robert Bosch Gmbh | Magnetventil zum Steuern von Fluiden |
JP6718901B2 (ja) * | 2018-02-26 | 2020-07-08 | 三菱重工業株式会社 | ポペット弁、油圧機械、油圧トランスミッション、再生エネルギ型発電装置及びポペット弁の製造方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4304391A (en) * | 1975-12-24 | 1981-12-08 | Nissan Motor Company, Ltd. | Electromagnetically operated valve assembly |
AT413135B (de) * | 1998-02-24 | 2005-11-15 | Hoerbiger Ventilwerke Gmbh | Gasventil |
EP1813799A1 (de) * | 2006-01-27 | 2007-08-01 | Luxembourg Patent Company S.A. | Modulierbarer Druckregler mit Doppelbalg unter niedrigem Druck |
DE102008003212A1 (de) * | 2007-01-05 | 2008-07-10 | Hydraulik-Ring Gmbh | Druckventil mit hydraulischer Dichtung, insbesondere metallischer Dichtung |
JP2013104340A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Keihin Corp | 電磁式燃料噴射弁 |
US20130306895A1 (en) * | 2012-05-17 | 2013-11-21 | Nippon Soken, Inc. | Solenoid valve |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19905721A1 (de) * | 1998-02-24 | 1999-08-26 | Hoerbiger Ventilwerke Gmbh | Gasventil |
-
2014
- 2014-11-28 DE DE102014224357.2A patent/DE102014224357A1/de active Pending
-
2015
- 2015-09-29 WO PCT/EP2015/072299 patent/WO2016082981A1/de active Application Filing
- 2015-09-29 KR KR1020177014486A patent/KR102448665B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4304391A (en) * | 1975-12-24 | 1981-12-08 | Nissan Motor Company, Ltd. | Electromagnetically operated valve assembly |
AT413135B (de) * | 1998-02-24 | 2005-11-15 | Hoerbiger Ventilwerke Gmbh | Gasventil |
EP1813799A1 (de) * | 2006-01-27 | 2007-08-01 | Luxembourg Patent Company S.A. | Modulierbarer Druckregler mit Doppelbalg unter niedrigem Druck |
DE102008003212A1 (de) * | 2007-01-05 | 2008-07-10 | Hydraulik-Ring Gmbh | Druckventil mit hydraulischer Dichtung, insbesondere metallischer Dichtung |
JP2013104340A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-05-30 | Keihin Corp | 電磁式燃料噴射弁 |
US20130306895A1 (en) * | 2012-05-17 | 2013-11-21 | Nippon Soken, Inc. | Solenoid valve |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102014224357A1 (de) | 2016-06-02 |
KR102448665B1 (ko) | 2022-09-29 |
KR20170092551A (ko) | 2017-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2568204B1 (de) | Magnetventil und Verfahren zur Steuerung des Magnetventils | |
DE102008031271B4 (de) | Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil | |
DE112011104463T5 (de) | Solenoidaktuator und Kraftstoffinjektor mit demselben | |
WO2016082981A1 (de) | Gasinjektor mit verbesserten kontaktflächen | |
DE102014224348A1 (de) | Direkteinblasender Gasinjektor mit verbessertem Öffnungs- und Schließverhalten | |
EP3274581B1 (de) | Kraftstoff-hochdruckpumpe mit einem elektromagnetisch betätigtbarem mengensteuerventil als einlassventil, zur steuerung der fördermenge der kraftstoff-hochdruckpumpe | |
EP2971749B1 (de) | Ventil zum steuern eines fluids mit erhöhter dichtheit | |
EP3364015B1 (de) | Elektromagnetisches schaltventil und kraftstoffhochdruckpumpe | |
EP2462335B1 (de) | Vorrichtung zur kraftstoffhochdruckeinspritzung | |
EP2816219B1 (de) | Steuerventil für einen Kraftstoffinjektor | |
DE102012211283A1 (de) | Leckage- und schlupfreduziertes Ventil | |
DE102012220031A1 (de) | Kraftstoffinjektor | |
WO2012113588A1 (de) | Ventil für eine komponente eines kraftstoffeinspritzsystems sowie kraftstoffinjektor | |
WO2021028349A1 (de) | Sitzplatte für einen injektor und verfahren zum herstellen einer solchen sitzplatte | |
EP3545185B1 (de) | Ventil zum dosieren eines gases | |
EP2496824A1 (de) | Steuerventilanordnung | |
DE102008042531A1 (de) | Ventilanordnung zur Kraftstoffhochdruckeinspritzung | |
DE112018003625T5 (de) | Durchflussvolumen-Steuervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Durchflussvolumen-Steuervorrichtung | |
EP1664525A1 (de) | Dosiervorrichtung | |
EP2596229B1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil mit trockenem magnetaktor | |
DE102010043110A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen | |
WO2008046677A2 (de) | Kraftstoffinjektor mit abdichtelement | |
DE102015224421A1 (de) | Elektromagnetisch betätigbares Einlassventil und Hochdruckpumpe mit Einlassventil | |
DE102016222673B4 (de) | Elektromagnetventil für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen | |
EP3364016B1 (de) | Elektromagnetisches schaltventil und kraftstoffhochdruckpumpe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15770894 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 20177014486 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15770894 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |