WO2016082989A1 - Direkteinblasender gasinjektor mit verbesserter kühlung - Google Patents

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Guenther Hohl
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a direct-injection gas injector for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine with improved cooling.
  • gaseous fuels such as e.g. Natural gas or hydrogen
  • gaseous fuels such as e.g. Natural gas or hydrogen
  • direct-injection gas injectors is in particular a
  • a suitable sealing material on the sealing seat would in this case be, for example, an elastomer which, however, has hitherto not been used because of its limited temperature resistance and a high susceptibility to wear for direct-injection gas injectors.
  • an elastomer which, however, has hitherto not been used because of its limited temperature resistance and a high susceptibility to wear for direct-injection gas injectors.
  • the direct injection 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 a cooling ring is provided, which can significantly reduce a temperature at the combustion chamber side region of the gas injector. This also results in the possibility of using elastomeric seals in the region of the sealing seat of the gas injector, in particular for outwardly opening gas injectors. Furthermore, a shielding element is provided according to the invention, which the
  • the cooling ring comprises a first contact surface, configured for a direct contact with the shielding element, and a second contact surface, configured for a direct contact with a component of the internal combustion engine, for example a
  • the cooling ring is arranged on the gas injector such that the cooling ring in the radial direction of the gas injector covers the sealing seat.
  • the temperature at the sealing seat becomes too large, so that preferably elastomer seals can be used at the sealing seat, which do not have high temperature resistance, such as
  • elastomer seals for example, metal seals.
  • gas injectors for example, metal seals.
  • elastomer seals in gas injectors is particularly preferred, since elastomeric seals can better seal gases than metal seals and an improved damping effect during the closing process.
  • the cooling ring on an outer circumference and / or an inner circumference on a profiling. This makes it possible in particular a compensation of tolerances by the cooling ring, which due to
  • Manufacturing tolerances may occur in the components of the gas injector or on the cylinder head. As a result, in particular a mounting of the cooling ring is significantly facilitated. Despite the profiling is still a sufficient contact surface between the cooling ring and the shielding and the cooling ring and the cylinder head available, so that a sufficient
  • the cooling ring is particularly preferably connected to the shielding element by means of a first welded connection.
  • the welded connection does not interrupt the heat conduction between the shielding element and the cooling ring.
  • the cooling ring is connected to a valve body of the gas injector by means of a second welded connection.
  • the cooling ring is preferably fixed by means of two welded joints on the gas injector, which the
  • Welded joints are preferably metallic welded joints.
  • cooling ring For a particularly simple assembly of the cooling ring is preferably in
  • the gas injector further comprises a sealing member, wherein the cooling ring has a third contact surface, which is suitable for contact with the
  • Sealing element is set up.
  • the sealing member seals the gap between the gas injector and the cylinder head and is preferably on the
  • the sealing element is for example a Teflon ring.
  • the sealing seat of the gas injector on an elastomeric seal is particularly preferably in a valve body of the gas injector in one
  • the profiled cooling ring particularly preferably has a tooth profile on
  • the tooth profile is preferably square in section.
  • the cooling ring is a wave spring, wherein the
  • Corrugated spring is designed such that the corrugated spring alternately the
  • the cooling ring is made of a metallic material.
  • the valve closure member is as outwardly opening
  • Valve closure member provided, ie, the valve closing element opens in the direction of the combustion chamber. Furthermore, in the shielding a variety of Provided beam holes through which the gaseous fuel is injected directly into the combustion chamber. Thus, individually in the shielding element in each case a desired spray pattern can be realized by arranging the jet holes in the shielding element, so that the gas injector can have a plurality of identical parts for a very wide variety of customers. Thus, the gas jet can be adjusted individually without having to change other parts of the gas injector.
  • 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.
  • the gas injector is more preferably an outwardly opening gas injector.
  • 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 a cooling ring of Figure 1
  • Figure 3 is a schematic sectional view of an alternative cooling ring.
  • 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 passage opening 3 and closes it.
  • FIG. 1 shows the closed state of the
  • the gas injector 1 is an outwardly opening injector.
  • the gas injector 1 further comprises a sealing seat 4, which is provided between the valve closing element 2 and a valve body 6.
  • the sealing seat 4 is a conical sealing seat.
  • the sealing seat 4 comprises an elastomeric seal 8, which is arranged in a groove in the valve body 6.
  • a guide member 7 which has passage openings 70 for passing the gaseous fuel.
  • the guide member 7 leads the valve closing element. 2
  • the gas injector 1 is arranged directly on the combustion chamber 9. As a result, the gas injector 1 can inject gaseous fuel directly into the combustion chamber 9.
  • the gas injector 1 further comprises a shielding element 5, which in this embodiment is a disk-shaped element.
  • the shielding element 5 has a plurality of jet holes 50, which generate a predefined spray in the combustion chamber 9 when the fuel is injected. Furthermore, a central opening 51 is provided in the shielding element 5.
  • the jet holes 50 are connected to one another via an annular groove 52 in the shielding element 5.
  • the gas injector 1 comprises a cooling ring 15.
  • the cooling ring 15 is disposed on the outer periphery of the gas injector 1 and is connected to the
  • the cooling ring 15 comprises a first contact surface 16, configured for contact with the shielding element 5. Furthermore, the cooling ring 15 comprises a second contact surface 17, arranged for contact with the cylinder head 11.
  • heat which is transmitted directly to the shielding element 9 in the combustion chamber 9, can be transferred to the cooling ring 15 by the contact with the cooling ring 15 and from there to the cylinder head 11.
  • a gap 10 is provided between the cooling ring 15 and the valve body 6, a gap 10 is provided. Only at a combustion chamber facing away from the end of the cooling ring 15, a contact region 19 is provided to the valve body 6. At this contact region 19 and a second weld 13 is provided, with which the cooling ring 15 is fixed to the valve body 6.
  • the gas injector 1 comprises a sealing element 20 in the form of a Teflon ring, which is arranged on the combustion chamber side facing away from the cooling ring 15.
  • the cooling ring 15 has a third contact surface 18 which is in contact with the sealing element 20.
  • the sealing element 20 seals the gap between the gas injector 1 and the cylinder head 1 1 from.
  • the sealing element 20 is arranged at a recess of the valve body 6.
  • the cooling ring 15 completely covers the sealing seat 4 in the radial direction of the gas injector 1.
  • a gap 14 is provided between the shielding member 5 and the combustion chamber end of the valve closing element 2.
  • the gap 14 is chosen so that the volume of the gap 14 is as small as possible.
  • a distance between the combustion chamber-side end of the valve closing element 2 and the shielding element 5 is chosen as small as possible. Since significantly less deposits occur in gaseous fuels than in liquid fuels, the distance can also be provided very small.
  • valve closing element 2 is moved in the direction of the arrow A by means of an actuator, not shown. This lifts that
  • Valve closure member 2 from the sealing seat 4, so that gaseous fuel via the gap 14 and the jet holes 50 can be blown into the combustion chamber 9.
  • the gas jet can be individually adapted to the combustion chamber without the outwardly opening
  • Valve closure element 2 to be changed.
  • the variance lies only in the shielding element.
  • an injection angle can be realized, which is otherwise not possible with an externally opening valve closing element. If the gas injector closed again after the injection, which can be made possible for example by a return spring, the fuel flows through its inertia through the jet holes 50. This is drawn over the central opening 51 fresh air from the combustion chamber and the gap 14 rinsed. Due to the high beam impulse during the
  • Einblasvorgangs is additionally generated at the top of the valve closing element, a lean zone, which in a compression phase of the
  • the shielding element 5 By using the shielding element 5, on the one hand heat from the valve closing element 2 and from the sealing seat 4 can be prevented.
  • the shielding element 5 must be designed only in terms of high temperatures, but not with regard to mechanical loads, for example by striking the valve closing element or due to a sealing seat.
  • the shielding element 5 can be optimized in terms of temperature.
  • the shielding element 5 can be customized for different
  • Shielding element 5 and the cooling ring 15 are transmitted directly to the cylinder head 11. This can be done by means of heat conduction, since the cooling ring 15 is in direct contact both with the shielding element 5 and the cylinder head 11. This also makes it possible to use an elastomer seal 8 on the sealing seat 4, since the temperatures, in particular on the valve body 6 and on the valve closing element 2, can be significantly reduced.
  • FIG. 2 shows a section through the cooling ring 15. As can be seen from FIG. 2, the cooling ring 15 has a rectangular profiling 21 on an outer circumference. The inner circumference of the cooling ring 15 is provided without profiling.
  • FIG 3 shows an alternative embodiment of the cooling ring 15, which is formed in Figure 3 as a wave spring.
  • the corrugated spring alternately contacts the cylinder head 11 and the valve body 6.

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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 Durchlassöffnung (3) an einem Dichtsitz (4), ein Abschirmelement (5), welches an einem brennraumseitigen Ende des Ventilschließelements (2) angeordnet ist und das Ventilschließelement (2) und den Dichtsitz (4) gegenüber dem Brennraum abschirmt, und einen Kühlring (15) mit einer ersten Kontaktfläche (16), eingerichtet für einen direkten Kontakt mit dem Abschirmelement (5) und einer zweiten Kontaktfläche (17), eingerichtet für einen direkten Kontakt mit einem Bauteil der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Zylinderkopf (11).

Description

Beschreibung Titel
Direkteinblasender Gasinjektor mit verbesserter Kühlung Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen direkteinblasenden Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer verbesserten Kühlung.
Neben flüssigen Kraftstoffen werden im Kraftfahrzeugbereich in jüngster Zeit verstärkt auch gasförmige Kraftstoffe, wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff, verwendet. Bei direkteinblasenden Gasinjektoren ist insbesondere ein
Problemkreis die Abdichtung bei geschlossenem Gasinjektor. Ein geeignetes Dichtungsmaterial am Dichtsitz wäre hierbei beispielsweise ein Elastomer, welches jedoch aufgrund seiner begrenzten Temperaturbeständigkeit und einer hohen Verschleißanfälligkeit für direkteinblasende Gasinjektoren bisher nicht verwendet wird. Neben den guten Abdichtungseigenschaften des Elastomers sind auch seine hervorragenden Dämpfungseigenschaften während des
Schließvorgangs vorteilhaft.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße direkteinblasende Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein Kühlring vorgesehen ist, welcher eine Temperatur am brennraumseitigen Bereich des Gasinjektors signifikant reduzieren kann. Hierdurch ergibt sich auch die Möglichkeit, Elastomerdichtungen im Bereich des Dichtsitzes des Gasinjektors, insbesondere bei nach außen öffnenden Gasinjektoren, zu verwenden. Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Abschirmelement vorgesehen, welches das
brennraumseitige Ende eines Ventilschließglieds, wie z.B. eine Ventilnadel, und den Dichtsitz gegenüber dem Brennraum abschirmt. Der erfindungsgemäße Kühlring umfasst eine erste Kontaktfläche, eingerichtet für einen direkten Kontakt mit dem Abschirmelement, und eine zweite Kontaktfläche, eingerichtet für einen direkten Kontakt mit einem Bauteil der Brennkraftmaschine, z.B. einen
Zylinderkopf. Dadurch ist es möglich, dass ein direkter Wärmeübergang vom
Abschirmelement auf den Kühlring und vom Kühlring auf den Zylinderkopf ermöglicht wird. Hierbei kann insbesondere durch den direkten Kontakt eine Wärmeleitung zwischen den Bauteilen realisiert werden. Somit kann Wärme vom Abschirmelement, welches direkt den heißen Brennraumgasen ausgesetzt ist, über den Kühlring zum Zylinderkopf geleitet werden. Dadurch wird eine
Wärmebelastung anderer Bauteile des Gasinjektors, insbesondere des
Dichtsitzes und des Ventilschließelements, signifikant reduziert. Weiterhin wird durch die Wärmeabfuhr vermieden, dass an zu heißen Bereichen des
Gasinjektors eine unerwünschte Glühzündung vorkommt.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise ist der Kühlring derart am Gasinjektor angeordnet, dass der Kühlring in Radialrichtung des Gasinjektors den Dichtsitz überdeckt. Somit wird insbesondere verhindert, dass die Temperatur am Dichtsitz zu groß wird, so dass am Dichtsitz vorzugsweise auch Elastomerdichtungen verwendet werden können, welche keine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen, wie
beispielsweise Metalldichtungen. Die Verwendung von Elastomerdichtungen bei Gasinjektoren ist besonders bevorzugt, da Elastomerdichtungen Gase besser abdichten können, als Metalldichtungen und eine verbesserte Dämpfungswirkung beim Schließvorgang vorhanden ist.
Weiter bevorzugt weist der Kühlring an einem Außenumfang und/oder einem Innenumfang eine Profilierung auf. Hierdurch ist insbesondere ein Ausgleich von Toleranzen durch den Kühlring möglich, welche aufgrund von
Fertigungstoleranzen bei den Bauteilen des Gasinjektors bzw. am Zylinderkopf vorkommen können. Dadurch wird insbesondere eine Montage des Kühlrings deutlich erleichtert. Trotz der Profilierung ist immer noch eine ausreichende Kontaktfläche zwischen dem Kühlring und dem Abschirmelement sowie dem Kühlring und dem Zylinderkopf vorhanden, so dass eine ausreichende
Wärmemenge vom Abschirmelement auf den Zylinderkopf übertragen werden kann. Der Kühlring ist besonders bevorzugt mittels einer ersten Schweißverbindung mit dem Abschirmelement verbunden. Die Schweißverbindung unterbricht dabei nicht die Wärmeleitung zwischen Abschirmelement und Kühlring. Weiter bevorzugt ist der Kühlring mit einem Ventilkörper des Gasinjektors mittels einer zweiten Schweißverbindung verbunden. Somit wird der Kühlring bevorzugt mittels zweier Schweißverbindungen am Gasinjektor fixiert, welche die
Wärmeleitung durch den Kühlring nicht negativ beeinflussen. Die
Schweißverbindungen sind vorzugsweise metallische Schweißverbindungen.
Für eine besonders einfache Montage ist der Kühlring vorzugsweise in
Axialrichtung des Gasinjektors geschlitzt.
Weiter bevorzugt umfasst der Gasinjektor ferner ein Abdichtelement, wobei der Kühlring eine dritte Kontaktfläche aufweist, die für einen Kontakt mit dem
Abdichtelement eingerichtet ist. Das Abdichtelement dichtet den Spalt zwischen dem Gasinjektor und dem Zylinderkopf ab und ist bevorzugt an der
brennraumabgewandten Seite des Kühlrings angeordnet. Das Abdichtelement ist beispielsweise ein Teflonring.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Dichtsitz des Gasinjektors eine Elastomerdichtung auf. Die Elastomerdichtung ist besonders bevorzugt in einem Ventilkörper des Gasinjektors in einer
entsprechend ausgebildeten Nut vorgesehen.
Der profilierte Kühlring weist besonders bevorzugt ein Zahnprofil am
Außenumfang und/oder Innenumfang auf. Das Zahnprofil ist vorzugsweise im Schnitt quadratisch. Alternativ ist der Kühlring eine Wellfeder, wobei die
Wellfeder derart ausgebildet ist, dass die Wellfeder abwechselnd den
Zylinderkopf und ein radial innerhalb des Kühlrings angeordnetes Bauteil, insbesondere einen Ventilkörper, des Gasinjektors kontaktiert.
Weiter bevorzugt ist der Kühlring aus einem metallischen Material hergestellt. Bevorzugt ist das Ventilschließelement als nach außen öffnendes
Ventilschließelement vorgesehen, d.h., das Ventilschließelement öffnet in Richtung des Brennraums. Weiterhin sind im Abschirmelement eine Vielzahl von Strahllöchern vorgesehen, durch welche der gasförmige Kraftstoff direkt in den Brennraum einblasbar ist. Somit kann individuell im Abschirmelement jeweils ein gewünschtes Spraybild durch Anordnung der Strahllöcher im Abschirmelement realisiert werden, so dass der Gasinjektor eine Vielzahl von Gleichteilen für verschiedenste Kunden aufweisen kann. Somit kann der Gasstrahl individuell angepasst werden, ohne dass andere Teile des Gasinjektors verändert werden müssen.
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.
Der Gasinjektor ist weiter bevorzugt ein nach außen öffnender Gasinjektor. Zeichnung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Gasinjektors unter Bezugnahme auf die Figur 1 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 eines Kühlrings von Figur 1 , und
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines alternativen Kühlrings.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 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 eine Durchgangsöffnung 3 frei und verschließt diese. Figur 1 zeigt dabei den geschlossenen Zustand des
Gasinjektors. Der Gasinjektor 1 ist dabei ein nach außen öffnender Injektor.
Der Gasinjektor 1 umfasst ferner einen Dichtsitz 4, welcher zwischen dem Ventilschließelement 2 und einem Ventilkörper 6 vorgesehen ist. Der Dichtsitz 4 ist dabei ein konischer Dichtsitz.
Der Dichtsitz 4 umfasst eine Elastomerdichtung 8, welche in einer Nut im Ventilkörper 6 angeordnet ist.
Weiterhin ist ein Führungsbauteil 7 vorgesehen, welches Durchgangsöffnungen 70 zum Durchlassen des gasförmigen Kraftstoffs aufweist. Das Führungsbauteil 7 führt dabei das Ventilschließelement 2.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist der Gasinjektor 1 unmittelbar am Brennraum 9 angeordnet. Dadurch kann der Gasinjektor 1 gasförmigen Kraftstoff direkt in den Brennraum 9 einblasen.
Der Gasinjektor 1 umfasst ferner ein Abschirmelement 5, welches in diesem Ausführungsbeispiel ein scheibenförmiges Element ist. Das Abschirmelement 5 weist mehrere Strahllöcher 50 auf, welche ein vordefiniertes Spray im Brennraum 9 beim Einblasen des Kraftstoffs erzeugen. Ferner ist im Abschirmelement 5 eine mittige Öffnung 51 vorgesehen. Die Strahllöcher 50 sind über eine Ringnut 52 im Abschirmelement 5 miteinander verbunden.
Weiterhin umfasst der Gasinjektor 1 einen Kühlring 15. Der Kühlring 15 ist am äußeren Umfang des Gasinjektors 1 angeordnet und ist mit dem
Abschirmelement 5 sowie einem Zylinderkopf 1 1 in Kontakt. Hierzu umfasst der Kühlring 15 eine erste Kontaktfläche 16, eingerichtet für einen Kontakt mit dem Abschirmelement 5. Ferner umfasst der Kühlring 15 eine zweite Kontaktfläche 17, eingerichtet für einen Kontakt mit dem Zylinderkopf 11.
Somit kann erfindungsgemäß Wärme, welche im Brennraum 9 unmittelbar auf das Abschirmelement 9 übertragen wird, durch den Kontakt zum Kühlring 15 auf den Kühlring 15 und von diesem zum Zylinderkopf 1 1 übertragen werden. Um zu verhindern, dass die Wärme auch auf den Ventilkörper 6 übertragen wird, ist zwischen dem Kühlring 15 und dem Ventilkörper 6 ein Spalt 10 vorgesehen. Lediglich an einem brennraumabgewandten Ende des Kühlrings 15 ist ein Kontaktbereich 19 zum Ventilkörper 6 vorgesehen. An diesem Kontaktbereich 19 ist auch eine zweite Schweißnaht 13 vorgesehen, mit welcher der Kühlring 15 am Ventilkörper 6 fixiert ist.
Ferner umfasst der Gasinjektor 1 ein Dichtelement 20 in Form eines Teflonrings, welcher an der brennraumabgewandten Seite des Kühlrings 15 angeordnet ist. Dabei weist der Kühlring 15 eine dritte Kontaktfläche 18 auf, welche mit dem Dichtelement 20 in Kontakt steht. Das Dichtelement 20 dichtet dabei den Spalt zwischen dem Gasinjektor 1 und dem Zylinderkopf 1 1 ab.
Das Dichtelement 20 ist dabei an einem Rücksprung des Ventilkörpers 6 angeordnet.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, überdeckt der Kühlring 15 in radialer Richtung des Gasinjektors 1 den Dichtsitz 4 vollständig.
Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, ist zwischen dem Abschirmelement 5 und dem brennraumseitigen Ende des Ventilschließelements 2 ein Zwischenraum 14 vorgesehen. Der Zwischenraum 14 ist dabei so gewählt, dass das Volumen des Zwischenraums 14 möglichst klein ist. Dabei ist ein Abstand zwischen dem brennraumseitigen Ende des Ventilschließelements 2 und dem Abschirmelement 5 möglichst klein gewählt. Da bei gasförmigen Kraftstoffen signifikant weniger Ablagerungen als bei flüssigen Kraftstoffen auftreten, kann der Abstand auch sehr klein vorgesehen sein.
Zum Öffnen des Gasinjektors wird das Ventilschließelement 2 mittels eines nicht gezeigten Aktors in Richtung des Pfeils A bewegt. Dadurch hebt das
Ventilschließelement 2 vom Dichtsitz 4 ab, so dass gasförmiger Kraftstoff über den Zwischenraum 14 und die Strahllöcher 50 in den Brennraum 9 eingeblasen werden kann. Über die Strahllöcher 50 kann der Gasstrahl individuell an den Brennraum angepasst werden, ohne dass das nach außen öffnende
Ventilschließelement 2 dazu verändert werden muss. Die Varianz liegt nur im Abschirmelement. Insbesondere kann auch ein Einblaswinkel realisiert werden, der sonst bei einem außen öffnenden Ventilschließelement nicht möglich ist. Wird der Gasinjektor nach erfolgter Einblasung wieder geschlossen, was beispielsweise durch eine Rückstellfeder ermöglicht werden kann, strömt der Kraftstoff durch seine Trägheit weiter durch die Strahllöcher 50. Dadurch wird über die mittige Öffnung 51 Frischluft aus dem Brennraum nachgezogen und der Zwischenraum 14 gespült. Durch den hohen Strahlimpuls während des
Einblasvorgangs wird an der Spitze des Ventilschließelements zusätzlich eine magere Zone erzeugt, welche in einer Verdichtungsphase der
Brennkraftmaschine wieder in den Zwischenraum 14 zurückgedrückt wird.
Hierdurch wird verhindert, dass sich gasförmiger Kraftstoff im Zwischenraum 14 ansammeln kann.
Durch die Verwendung des Abschirmelements 5 kann somit einerseits Hitze vom Ventilschließelement 2 und vom Dichtsitz 4 abgehalten werden. Andererseits muss das Abschirmelement 5 nur hinsichtlich hoher Temperaturen ausgelegt werden, nicht jedoch hinsichtlich mechanischer Belastungen, beispielsweise durch Anschlagen des Ventilschließelements oder aufgrund eines Dichtsitzes. Somit kann das Abschirmelement 5 temperaturtechnisch optimiert werden. Ferner kann das Abschirmelement 5 individuell für verschiedene
Brennkraftmaschinen hergestellt und am Gasinjektor 1 montiert werden.
Weiterhin wird durch das Anordnen der Elastomerdichtung 8 in der Nut des Ventilkörpers 6 eine unerwünschte Überlastung der Elastomerdichtung während des Schließvorgangs vermieden. Die Wärme aus dem Brennraum 9 kann somit erfindungsgemäß über das
Abschirmelement 5 und den Kühlring 15 direkt auf den Zylinderkopf 11 übertragen werden. Dies kann mittels Wärmeleitung erfolgen, da der Kühlring 15 sowohl mit dem Abschirmelement 5 als auch dem Zylinderkopf 11 in direktem Kontakt steht. Dadurch wird auch die Verwendung einer Elastomerdichtung 8 am Dichtsitz 4 möglich, da die Temperaturen insbesondere am Ventilkörper 6 und am Ventilschließelement 2 signifikant reduziert werden können. Die
erfindungsgemäße Wärmeanbindung des Abschirmelements 5 an den
Zylinderkopf 1 1 stellt ferner sicher, dass unerwünschte Glühzündungen an heißen Bereichen vermieden werden können. Somit kann erfindungsgemäß ein nach außen öffnender Gasinjektor realisiert werden, welcher insbesondere durch die Verwendung der Elastomerdichtung 8 eine exzellente Dichtigkeit im geschlossenen Zustand bereitstellt. Figur 2 zeigt dabei einen Schnitt durch den Kühlring 15. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, weist der Kühlring 15 an einem Außenumfang eine Rechteck- Profilierung 21 auf. Der Innenumfang des Kühlrings 15 ist ohne Profilierung vorgesehen.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Kühlrings 15, welcher in Figur 3 als Wellfeder ausgebildet ist. Die Wellfeder kontaktiert dabei abwechselnd den Zylinderkopf 11 und den Ventilkörper 6.

Claims

Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend:
ein Ventilschließelement (2) zum Freigeben und Verschließen einer
Durchlassöffnung (3) an einem Dichtsitz (4),
ein Abschirmelement (5), welches an einem brennraumseitigen Ende des Ventilschließelements (2) angeordnet ist und das
Ventilschließelement (2) und den Dichtsitz (4) gegenüber dem Brennraum abschirmt, und
einen Kühlring (15) mit einer ersten Kontaktfläche (16), eingerichtet für einen direkten Kontakt mit dem Abschirmelement (5) und einer zweiten Kontaktfläche (17), eingerichtet für einen direkten Kontakt mit einem Bauteil der Brennkraftmaschine, insbesondere einem
Zylinderkopf (1 1).
Gasinjektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (15) in Radialrichtung des Gasinjektors den Dichtsitz (4) überdeckt.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (15) an einem Außenumfang und/oder einem Innenumfang eine Profilierung (21) aufweist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (15) mit dem Abschirmelement (5) mittels einer ersten Schweißverbindung (12) verbunden ist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (15) mit einem Ventilkörper (6) mittels einer zweiten Schweißverbindung (13) verbunden ist. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (15) in Axialrichtung (X-X) des
Gasinjektors geschlitzt ist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Abdichtelement (20), wobei der Kühlring (15) eine dritte Kontaktfläche (18), eingerichtet für einen Kontakt mit dem Abdichtelement (20), aufweist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz (4) eine Elastomerdichtung (8) aufweist.
Gasinjektor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlring (15) an einem Außenumfang und/oder einem
Innenumfang ein Zahnprofil aufweist oder dass Kühlring (15) eine Wellfeder ist.
Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließelement (2) nach außen öffnend vorgesehen ist und im Abschirmelement (5) eine Vielzahl von Strahllöchern vorgesehen sind, durch welche der gasförmige Kraftstoff direkt in den Brennraum einblasbar ist.
Brennkraftmaschine, umfassend einen Brennraum (9) sowie einen
Gasinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gasinjektor (1) unmittelbar am Brennraum (9) angeordnet ist, um
gasförmigen Kraftstoff direkt in den Brennraum (9) einzublasen.
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