WO2023110846A1 - Injektor zum einspritzen von kraftstoff - Google Patents

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WO2023110846A1
WO2023110846A1 PCT/EP2022/085578 EP2022085578W WO2023110846A1 WO 2023110846 A1 WO2023110846 A1 WO 2023110846A1 EP 2022085578 W EP2022085578 W EP 2022085578W WO 2023110846 A1 WO2023110846 A1 WO 2023110846A1
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valve
injector
tappet
fuel
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Matthias SMETANA
Martin Seidl
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Liebherr-Components Deggendorf Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an injector for injecting fuel, in particular for blowing in a gas, preferably for blowing in hydrogen directly. It can be provided that the injector is designed to inject fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • battery-powered drives meet the zero-emissions directive during operation and are v. a. on the rise in the passenger car sector. If, on the other hand, the entire value chain is considered, the production of (lithium) batteries is very expensive in terms of energy and problematic from an environmental point of view, since the mining of raw materials causes severe environmental damage and the mining of the raw materials required for the batteries cannot be carried out sustainably. In addition, with the power-to-weight ratio that can be achieved today, use in machines with a high (peak) power requirement is not possible.
  • Fuel cell-powered drives powered by regeneratively produced hydrogen meet the specified climate protection goals and are already in use to a very limited extent. However, this concept also has some disadvantages, e.g. a low peak power compared to today's diesel drives and low economic efficiency.
  • a fuel injector is to be created that enables reliable operation even under high thermal loads.
  • the injector takes up only a small installation space and/or has a small axial length and has few parts in its structure. It is also advantageous if the injector is reliably sealed against the pressure in the cylinder during its compression phase, since the high cylinder pressure would otherwise press the switchable valve into the open position.
  • rapid and stable opening is possible with the injector, in which case the flow is not throttled.
  • An injector for injecting fuel preferably for blowing in a gaseous fuel, in particular hydrogen, comprises a fuel supply line for introducing a gaseous fuel under high pressure, an active valve which can be actively switched and is designed to optionally have a flow connection from the fuel supply line to an area downstream of the first side of the valve plate or to interrupt, in particular by opening or closing at least one passage on a first side of a valve plate through the active valve, and a passive valve, which is arranged downstream of the valve plate and through upstream and different pressure conditions present downstream of the passive valve can be switched passively into a closing or releasing state.
  • the injector is characterized in that the passive valve has a tappet which is urged by magnetic force in the closing direction of the passive valve, and preferably wherein the at least one passage on a second side of the valve plate facing away from the first side can be closed or opened with the tappet.
  • the use of magnetic force to generate a restoring force for the plunger of the passive valve allows a particularly space-saving implementation of the injector, which takes up little space and allows a reduction in dimensioning, particularly in the longitudinal direction of the injector. Furthermore, a spring, which was previously required for urging the tappet of the passive valve in the closing direction, can advantageously be omitted, so that the susceptibility to faults (spring breakage, etc.) of the injector according to the invention is also improved.
  • the tappet of the passive valve can attach directly to the second side (for example the underside) of the valve plate, a particularly space-saving configuration of an injector results.
  • a further sealing surface was provided for the implementation of the passive valve, which is arranged downstream of the valve plate, which inevitably leads to an axial enlargement of the injector.
  • the first side of the valve plate can be sealed by the actively switchable armature and the side of the valve plate facing away from it can be sealed by the plunger of the passive valve, resulting in a particularly space-saving configuration of an injector that is compact in the longitudinal direction.
  • the tappet of the passive valve that can be moved back and forth is in contact with the second side of the valve plate in order to seal the at least one passage of the valve plate.
  • the reciprocating plunger contacts the in a closed position second side (bottom) of the valve plate and thus seals the at least one passage penetrating the valve plate.
  • an armature of the active valve that can be moved back and forth in the longitudinal direction is in contact with the first side of the valve plate in order to seal the at least one passage of the valve plate, preferably wherein the injector further includes a coil configured to move the armature from its closed position by magnetic force.
  • the at least one passage is usually selectively closed or opened with the aid of an armature that can be raised from a closed position via a coil.
  • the armature In a closed position, the armature seals the at least one passage of the valve plate, so that a fluid flow guided through the valve plate along the valve plate is prevented.
  • a coil can optionally be provided which, when energized, generates a magnetic field which leads to the armature being raised, so that the at least one passage is released.
  • the stop of the tappet contacting the valve plate is designed as a flat seal, conical seal and/or ball seal. It is clear to the person skilled in the art that a large number of possible contact pairings can lead to a desired sealing effect.
  • the flat seal is particularly advantageous because during an opening process, in which the tappet is pushed away from the valve plate from a closing position, the fuel flow originating from the fuel supply line impinges directly on a flat plate, so that a high back pressure and large pressure forces arise act, which open the ram quickly and safely.
  • the injector also includes an urging device which is designed to urge the tappet of the passive valve towards the valve plate in the closed position. This ensures that even if critical pressure peaks occur, for example generated during the combustion of the injected fuel, the passive valve is already in its closed position, so that the armature cannot be undesirably lifted out of its closed position.
  • the urging device comprises a spring element, preferably with the spring element being a spiral spring.
  • the spring element is typically supported on a rigid stop arranged downstream of the plunger and urges the plunger in the direction of the closed position with a predetermined spring force.
  • the urging device has at least one permanent magnet in order to move the plunger towards the valve plate in the closed position by means of magnetic force, preferably with the permanent magnet being arranged rigidly.
  • magnetic force can also be used to urge or move the plunger into its closed position.
  • a permanent magnet is useful here, which can be used in conjunction with ferromagnetic materials and/or another permanent magnet to move or urge the plunger into the desired closed position.
  • the ram that can be moved back and forth has or is made of a ferromagnetic material and preferably the valve plate is designed as a permanent magnet or includes one in order to urge the ram into its closed position.
  • the magnetism ensures that when the armature is closed on the first side of the valve plate, the tappet is held in place by the magnetic effect of the valve Permanent magnets, embodied in or arranged on the valve plate, is pulled into the desired closed position.
  • the strength of the acting magnetic force is designed such that when the armature lifts and a fuel flow acts on the tappet, the tappet is lifted out of its closed position and fuel can be injected.
  • the tappet is designed as a permanent magnet or includes one and preferably the valve plate includes or consists of a ferromagnetic material in order to thereby move the tappet towards its closed position.
  • the permanent magnet is now arranged on or embodied by the tappet and a magnetic force in combination with a ferromagnetically acting valve plate results in the tappet being urged into the closed position. It is clear to a person skilled in the art that, in order to achieve the identical effect, it is possible to exchange the permanent magnet and the ferromagnetic material.
  • the urging device has at least two permanent magnets in order to move the tappet by means of magnetic force towards the valve plate in the closed position, with the tappet preferably being designed as a second permanent magnet or such a permanent magnet in addition to a first permanent magnet includes.
  • valve plate is the first permanent magnet or includes it and the poles of the two permanent magnets are preferably aligned with one another in such a way that they attract one another.
  • valve plate is also a permanent magnet
  • the pole of one permanent magnet must be aligned with one another with a differently oriented pole of the other permanent magnet.
  • a permanent magnet serves as a stop for the tappet in order to define a maximum distance between the tappet and the valve plate, with the poles of the two permanent magnets preferably being in relation to one another aligned so that they repel each other.
  • valve plate a permanent magnet and also a further permanent magnet arranged downstream of the tappet to be present, which together act on the tappet designed as a permanent magnet (or on a tappet having the same).
  • a further advantageous modification of the present invention can provide that the valve plate is made of a non-magnetizable material or a material that is only weakly magnetizable.
  • a spacer element is provided between the valve plate and the tappet in order to set a maximum magnetic force between the valve plate and tappet, the spacer element preferably being a disk, a film or a valve plate and/or Plunger is attached coating, which is made of a non-magnetic or weakly magnetic material, in particular a plastic, for example. Polymide.
  • valve plate is designed as a permanent magnet or if it is made of ferromagnetic material, direct contact between the tappet and the magnetizable or magnetic valve plate can be prevented by providing a spacer element becomes.
  • a coating or a non-magnetizable or only weakly magnetizable disk or layer arranged between the valve plate and the tappet can be considered as a spacer element, which defines the desired distance between the valve plate and the tappet that cannot be undercut.
  • Plastic in particular polyamide, can be used, for example, as the material for the spacer element.
  • the tappet and/or the valve plate can also be provided with a corresponding coating.
  • the invention also relates to an internal combustion engine with a fuel injection, in particular with a gas direct injection, in particular with a Hydrogen direct injection, comprising an injector according to one of the variants discussed above.
  • Fig. 2 an illustration of different states of components and pressures in an injector
  • Fig. 4a-b a schematic sectional view of the injector n in a closed and an open state
  • FIG. 1 The following detailed description of the figures of FIG. 1 is explained using an injector for blowing in a gaseous fuel
  • the invention also includes an injector for injecting a different fuel.
  • the pictorial representations, all of which show a valve plate that can be sealed from two sides, should not have the effect that this specific embodiment unduly restricts the idea of the present invention.
  • an isolated passive valve arranged downstream of the valve plate is also included, in which the plunger is urged in the closing direction by means of magnetic force.
  • the injector 1 shows a longitudinal section of an injector 1 for injecting a gaseous fuel, for example hydrogen, into a combustion chamber.
  • the injector 1 has an injector housing in which different components of the injector 1 are located.
  • a fuel supply line 2 for introducing fuel into the injector 1 is provided on the connection side.
  • the fuel or another combustible fluid e.g. hydrogen
  • the fuel or another combustible fluid is fed through a hole in a cover 16 running approximately centrally in the injector housing and then through a fluid channel in an armature counterpart 19, a through-opening in the armature base 23 and the hollow interior of the armature 7, sometimes also called hollow needle 3 or just needle, to the end of armature 7 remote from the terminal side.
  • the openings A1 penetrating the valve plate 5 are closed or opened.
  • the passages A1 are closed by the armature 7 being pressed against the valve plate 5, since the end face of the armature 7 covers the opening contours of the passages A1.
  • sealing elements 25 can be provided, which run around the opening contours of the passages A1 and contact the end face of the armature 7 in a sealing state. If the passages A1 are closed by the face of the armature 7, the fluid flow of the fuel at this point of the injector 1 is stopped and there is no downstream flow of fuel beyond the valve plate 5.
  • the fuel introduced into the injector 1 with a certain pressure flows out and passes through the plurality of passages A1 on the side spaced apart from the armature 7 the valve plate 5.
  • the pressurized fuel flows out of the injector through the injection cap 28.
  • the fuel delivered by the injector 1 is then typically located outside the injector 1 in a combustion chamber.
  • the fuel is typically compressed in the combustion chamber 16, where the fuel then ignites or is ignited.
  • the passive valve 4 has a valve tappet 6, a valve guide 27 and a valve spring 10, which urges the valve tappet 6 in a closing direction, so that fuel flows out via the opening contour A2 of the passive valve 4 only when on the valve plate 9 facing side of the passive valve 4 there is a pressure which is greater than the pressure prevailing on the side facing away from the passive valve 4 to the valve plate 5 by at least the restoring force of the valve tappet 6 exerted by the valve spring 10 . This prevents a fluid from flowing in from the side of the passive valve 4 facing the combustion chamber.
  • the armature 7 is reciprocally movable in the longitudinal direction of the injector 1 .
  • the armature 7 is designed in such a way that it reacts to the magnetic force generated by a coil 8 .
  • Current can optionally flow through the coil 8 in such a way that the resulting magnetic force moves the armature 7 in the direction of the fuel connection 2 .
  • This movement causes the armature 7 to be lifted relative to the valve plate 5. This opens up the passages A1 in the valve plate 5, so that the valve plate 5 can be traversed by fuel.
  • an armature guide 24 can be provided which encloses an outer side of the armature 7 on the peripheral side.
  • An air gap 22 is provided between the armature 7 and the armature counterpart 19 and is closed or reduced when the coil 8 is energized.
  • the coil 8 can be surrounded on its peripheral outside by an iron yoke 21 in which the magnetic field can propagate particularly well.
  • the situation is similar with the housing component directly surrounding the armature element 5 and the armature counterpart 27, which also preferably consists of a magnetizable material. So it can be advantageous if the pole tube 18, which is a part of the injector housing 2, is also made of iron or another ferromagnetic material. The same also applies to the armature counterpart 19, which advantageously also consists of a magnetizable material.
  • a visualized representation of the magnetic field lines is illustrated by the dotted, closed line that circles around the coil runs.
  • the magnetic force pulls the armature element 7 (together with the armature base 23) towards the armature counterpart 19 and thus lifts it off the valve plate 5 or from the passages A1 breaking through the valve plate 5, so that fuel can flow towards the passive valve , from where fuel is finally introduced into the combustion chamber via the injection cap 28 .
  • the armature 7 and valve tappet 6 are pressed into their respective stops by the prestressed armature spring 17 or passive valve spring 10 and close the throttle points A1 or A2, which connect the needle chamber with the valve chamber or .connect the valve chamber with the injection chamber in the open state of the armature 7 or valve tappet 6.
  • the pressure in the injector 1 corresponds to the pressure in the supply line
  • the pressure in the combustion chamber and in the injection chamber corresponds to the charge pressure during the intake phase of the cylinder piston, in which fresh air is sucked into the combustion chamber via the intake valves.
  • the pressure in the valve chamber corresponds approximately to the combustion chamber pressure and depends, among other things, on the armature spring 17, the pressure in the combustion chamber during the phase in which the hot combustion gases are ejected via the outlet valves of the combustion chamber and any preceding injections.
  • the functional representation is simplified below and does not take into account the gas exchange by opening and closing the intake and exhaust valves of the combustion chamber.
  • the control device applies a voltage signal via the electrical contacts to the coil 8 of the actuator, so that the current F1 in the electrical circuit rises to a defined final level.
  • the current-carrying coil 8 induces a magnetic field in the actuator, the magnetic field lines of which propagate in a torus around the coil (see FIG. 1 ).
  • the magnetic field builds up a magnetic force F2 in the air gap between the armature 7 and the armature counterpart 19, whereby the armature 7 is attracted to the armature counterpart 19 at the time t 2 as soon as the magnetic force F2 exceeds the closing force (total from Exceeds biasing force of the armature spring 17 and pressure forces on the armature 7).
  • the build-up of the magnetic field and thus the magnetic force F2 is delayed by eddy currents in the iron parts of the magnetic circuit.
  • the armature 7 is integrally or firmly connected to the armature base 23, so that the armature 7 moves uniformly with the armature stroke (or also: needle stroke) F3.
  • the sealing element 25 on the valve plate 5 is no longer in contact with the end face of the armature 7 at time t 3 , the connection between the needle chamber and the valve chamber is released, so that the fuel flows from the needle chamber into the valve chamber. This increases the pressure in the valve chamber.
  • the passive valve 4 opens, i.e. the valve tappet 6 moves away from the seat along a valve tappet stroke F4 and establishes the connection between the valve chamber and the injection chamber freely, so that fuel flows from the valve chamber into the injection chamber.
  • Fuel continues to flow downstream through orifice(s) A3 in injection cap 28 into the combustion chamber.
  • the injection cap 28 is designed in such a way that the flow can be introduced into the combustion chamber in a defined state (jet orientation, inlet impulse, jet pattern, etc.).
  • the open state of armature 7 and valve tappet 6 is maintained throughout the rest of the energization phase.
  • the current level can be reduced (eg by a PWM voltage signal) as soon as the armature 7 is fully open and possible bouncing does not lead to the armature 7 closing.
  • the engine cylinder is in the compression phase, so that the combustion chamber pressure F5 increases steadily.
  • the power supply is terminated by the control unit, so that the current F1 through the coil 8 is reduced to zero (time t 4 ). Due to the eddy currents, the magnetic force F2 also decreases with a time delay. As soon as the magnetic force F2 is less than the sum of the closing force of the armature spring 17 and the hydraulic forces on the armature 7, the armature 7 begins to close uniformly (time t 5 ); see also F3, F4. If the end face of the armature 7 hits the sealing element 25 of the valve plate 5, the connection between the needle chamber and the valve chamber is broken and the flow of fuel from the needle chamber into the valve chamber is interrupted (time t 6 ). This reduces the pressure in valve chamber F7.
  • valve tappet 6 moves back into its closed position on valve seat 27 and is pushed against the Seat 27 pressed, so that the fuel connection between the valve chamber and injection chamber (possibly after a phase of bouncing of the tappet on the valve seat 27) is interrupted (times t 6 - t 7 ). This completes the blowing-in process.
  • FIG 3 shows a partial sectional view of an injector in the area of the valve plate, the at least one passage of which can be sealed from both sides of the valve plate by a respective valve insert (piston 6 and armature 7).
  • the plunger 6 of the passive valve 4 is provided on an underside of the valve plate 5 and seals the passages A1 provided in the valve plate 5 by direct contact.
  • the plunger 6 is urged into its closed position by a spring element 10, the spring element 10 being supported on a stop arranged downstream.
  • the seal created by the tappet 6 on the underside of the valve plate 5 is a flat seal or a flat seat.
  • the configuration shown with a direct seal on the underside of the valve plate 5 is very space-saving and allows very short injectors 1 in the longitudinal direction.
  • FIG. 4a and 4b show a closed state (FIG. 4a) and an open state (FIG. 4b) of the injector according to FIG. 3.
  • FIG. 4b shows the flow of fuel from the fuel supply line to the injection cap shown with arrows and, in addition, the movement of the components required to create the fluid connection between the fuel supply line and the injection cap is highlighted by arrows. It can be seen that the armature is lifted out of its closed position due to energization of the coil, which means that the fuel, which is under high pressure, forces the tappet of the passive valve out of its closed position. If a corresponding movement of the components has taken place, the fuel, which is under high pressure, can flow out of the injector 1 from the fuel supply line to the injection cap.
  • the movable tappet 6 is now no longer urged into its closed position with the aid of a spring element, but with the aid of a magnetic force.
  • the plunger and a stop arranged downstream of the plunger 6 are implemented by a respective permanent magnet 11, 12, the orientation of which means that poles of the two permanent magnets 11, 12 that are oriented in the same way face each other, so that the Plunger 6, which can be moved back and forth in the longitudinal direction, is urged away from the rigidly arranged stop 11 towards the valve plate 5.
  • the provision of a spring element is therefore no longer absolutely necessary, since the repelling effect of the poles of the two permanent magnets 11, 12, which are oriented in the same way, takes over this task has.
  • the dimensioning of the forces is designed according to the mode of action of the injector, so that even when the armature 7 is raised, the fuel under high pressure causes the plunger 6 to move in the direction of the stop 11 and fuel can flow out of the injector 1 .
  • FIG. 6 shows the open state of the embodiment of the injector 1 described in FIG. 5, in which the armature 7 is lifted out of its closed position and the fuel flow forces the plunger 6 out of its closed position.
  • the two permanent magnets 11, 12 do not necessarily have to come into contact, since the identical polarity of the two permanent magnets can also continue to cause a certain distance.
  • FIG. 7 is a further modification of the first embodiment (FIG. 5 or FIG. 6), in which a spacer element 15 is arranged in the space between the valve plate 5 and the tappet 6 in order to prevent the tappet 6 and the valve plate 5 from coming into direct contact.
  • a spacer element 15 is arranged in the space between the valve plate 5 and the tappet 6 in order to prevent the tappet 6 and the valve plate 5 from coming into direct contact.
  • the spacer element 15 can, for example, be a plastic, in particular polymide, or another non-magnetizable or only weakly magnetizable material.
  • FIG. 8 shows a further embodiment in which the urging element 9 uses magnetic force in addition to a spring force in order to move the plunger 6 into its sealing position.
  • the stop arranged downstream of the plunger 6 comprises a permanent magnet 11 and also serves as a support for a spring element 10 which urges the plunger 6 into the closed position. Therefore, not only the spring force acts, but also that of the Permanent magnets (11, 12) emanating magnetic force in the closed position of the plunger 6, which, as shown, can be designed as a permanent magnet or has one.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor (1) zum Einspritzen von Kraftstoff, vorzugsweise zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs, im Besonderen Wasserstoff, der eine Kraftstoffzuleitung zum Einführen eines unter hohen Druck stehenden gasförmigen Kraftstoffs, ein Aktivventil (3), das aktiv schaltbar ist und dazu ausgelegt ist, wahlweise eine Strömungsverbindung von der Kraftstoffzuleitung zu einem Bereich stromabwärts der ersten Seite der Ventilplatte (5) freizugeben oder zu unterbrechen, insbesondere indem mindestens ein Durchgang (Al) an einer ersten Seite einer Ventilplatte durch das Aktivventil freigegeben oder verschlossen wird, und ein Passivventil (4) umfasst, das stromabwärts der Ventilplatte angeordnet ist und durch stromauf und stromab des Passivventils anliegende unterschiedliche Druckverhältnisse in einen verschließenden oder freigebenden Zustand passiv schaltbar ist, wobei das Passivventil einen Stößel (6) aufweist, der mittels Magnetkraft in Schließrichtung des Passivventils gedrängt wird, und vorzugsweise wobei der mindestens eine Durchgang an einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite der Ventilplatte mit dem Stößel verschließbar oder freigebbar ist.

Description

Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff, insbesondere zum Einblasen eines Gases, vorzugsweise zum direkten Einblasen von Wasserstoff. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Injektor dazu ausgelegt ist, Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen.
Im Zuge von weltweit immer strenger werdenden Abgasgrenzwerten und ambitionierten Klimaschutzzielen steigen die umwelttechnischen Anforderungen an Verbrennungskraftmaschinen stetig an. Das Ziel sind in absehbarer Zukunft emissionsarme oder gar emissionsfreie Antriebstechnologien, die auch strengste Abgasgrenzwerte erfüllen und einen signifikanten Beitrag zum Erreichen der Klimaschutzziele liefern. Bei Technologien, die mit einer Verbrennung arbeiten sind diese Ziele nur bei einer Verwendung von klimaneutralen, regenerativ produzierten Kraftstoffen erreichbar, die entlang der gesamten Wertschöpfungskette keinerlei Emissionen verursachen (sogenannte "zero emissions' -Kraftstoffe).
Mit derzeitigen konventionellen Benzin-, Diesel- und Gasmotoren sind die Anforderungen an eine emissionsfreie Verbrennung - selbst unter Verwendung sogenannter E-Fuels, bspw. eines synthetisch erzeugten OME-Kraftstoffs, zu dessen Herstellung lediglich regenerative Energie benötigt wird - nicht erreichbar, da sich der Ausstoß an schädlichen Abgasen wie Stickstoffoxiden (NOX), unverbrannten Kohlenwasserstoffen (UHC) und Ruß mit heutigen Technologien nicht vollständig reduzieren lässt.
Prinzipiell erfüllen batteriebetriebene Antriebe die Zero-Emissions-Richtlinie während des Betriebs und sind v. a. im Pkw-Bereich auf dem Vormarsch. Wird hingegen die gesamte Wertschöpfungskette betrachtet, so ist jedoch die Produktion der (Lithium-)Akkus energetisch sehr kostspielig und unter umwelttechnischen Gesichtspunkten problematisch, da insbesondere starke Umweltschäden beim Rohstoffabbau auftreten und der Abbau der für die Batterien erforderlichen Rohstoffe nicht nachhaltig durchführbar ist. Zudem ist mit dem heute erzielbaren Leistungsgewicht der Batterien ein Einsatz in Maschinen mit hohem (Spitzen-) Leistungsbedarf nicht möglich.
Brennstoffzellenbetriebene Antriebe mit Versorgung aus regenerativ erzeugtem Wasserstoff erfüllen die vorgegebenen Klimaschutzziele und sind schon heute in sehr begrenztem Maße im Einsatz. Allerdings weist auch dieses Konzept einige Nachteile auf, bspw. eine im Vergleich zu heutigen Dieselantrieben geringe Spitzenleistung und eine geringe Wirtschaftlichkeit.
In den Fokus sind daher Wasserstoff-Verbrennungsmotoren gerückt, die eine vielversprechende Antriebsalternative darstellen. Diese existieren aber bis dato fast ausschließlich in sehr geringer Stückzahl oder als Demonstratoren mit geringem Reifegrad. Ein durch regenerative Energien erzeugter Wasserstoff würde alle Erfordernisse von“ zero emission“ erfüllen, da dieser emissionsfrei verbrennbar ist.
So finden sich im Pkw-Bereich bspw. Wasserstoff-Motoren mit äußerer Gemischbildung (PFI = port fuel injection), bei denen der Kraftstoff schon vor Eintritt in den Brennraum mit Luft in ausreichender Zeit gut durchmischt wird. Wasserstoff- Motoren mit direkter Einblasung des Kraftstoffs in den Brennraum (innere Gemischbildung, DI = direct injection) spielen heutzutage praktisch keine Rolle, weisen jedoch gegenüber dem PFI-Konzept u.a. eine höhere Effizienz, stabilere Verbrennung sowie eine Eliminierung der Gefahr einer Rückzündung in den Ansaugtrakt auf.
Bei direkt einspritzenden Wasserstoffmotoren wird typischerweise noch hinsichtlich des maximalen Einspritzdrucks im Injektor (< 60 bar: Niederdruck, > 60 bar: Hochdruck) unterschieden, wobei die Grenzen nicht eindeutig festgelegt und die Übergänge fließend sind. Höhere Drücke bieten das Potential einer verkürzten Einblasdauer in einer späteren Phase der Kompression bei höheren Brennraumdrücken, was eine erhöhte Effizienz und verbesserte Verbrennungsstabilität zur Folge hat. Allerdings sinkt die Gesamteffizienz, falls zuvor eine Komprimierung des Wasserstoffs nötig ist.
Wird der Wasserstoff zu 100 % aus regenerativen Energien gewonnen, kann mit Wasserstoff-Verbrennungsmotoren ein nahezu klimaneutraler Betrieb realisiert werden. Darüber hinaus bieten sich zahlreiche weitere Vorteile:
• Verwendung bekannter Technologien mit hohem Reifegrad und bestehender Produktionsanlagen
• unbegrenzte Verfügbarkeit des Wasserstoffs durch Elektrolyse von Wasser
• Nutzung des bestehenden Tankstellensystems möglich (nach entsprechender Umrüstung) mit schnellen Tankzeiten
• (fast) emissionsfreie Umwandlung des Wasserstoffs in der Verbrennung möglich, da CO2-neutral, nur minimale CO, UHC-, Partikel- und Ruß- Emissionen (lediglich verursacht durch Schmierstoffe im Zulaufsystem, unterhalb der Messgrenze) und nur minimale NOx-Emissionen durch geeignetes Verbrennungsverfahren (ggf. mit Abgasrückführung, SCR- Katalysator)
• deutlich geringere Anforderung an Reinheit des Wasserstoffs im Vergleich zu Brennstoffzellen-Antrieben
• kein Bedarf an Platin zur Herstellung wie bei Brennstoffzellen Neben diesen zahlreichen Vorteilen gegenüber anderen Antriebskonzepten existieren jedoch auch einige Herausforderungen, die es bei der Entwicklung von Wasserstoff-Verbrennungsmaschinen zu bewältigen gibt:
• geringes Molekulargewicht von Wasserstoff, dadurch eine geringe Dichte einhergehend mit einer geringen volumetrischen Energiedichte (bei hoher massenspezifischer Energiedichte); siehe Tabelle 1
• Bereitstellung eines demzufolge hohen Volumenstroms bei der Einblasung von Wasserstoff
• entsprechende Bereitstellung von großen Strömungsquerschnitten im Injektor und damit benötigter deutlich größerer Hübe des Aktuators als bei konventionellen Antriebsarten
• einhergehende Entwicklung einer deutlich stärkeren Aktuatoreinheit bei gleichzeitig begrenztem Bauraum
• Dichtheit des Gesamtsystems / Verhinderung von externen Leckagen, v. a. im Hinblick auf Sicherheitsaspekte (Brand- und Explosionsgefahr aufgrund aus dem System austretenden Wasserstoff)
• erhöhte Verschleißgefahr an Führungen bewegter Bauteile aufgrund der praktisch nicht vorhandenen Schmierwirkung von Wasserstoff
• deutlich stärkere Neigung bewegter Bauteile zum Prellen an mechanischen Anschlägen in Gasinjektoren im Vergleich zu Injektoren mit Flüssigkraftstoffen durch geringe Dämpfwirkung bei der Gaskompression
• Matenalbeständigkeit gegenüber Wasserstoff nötig im Hinblick auf die Gefahr einer Wasserstoffversprödung in mechanisch beanspruchten / druckbeaufschlagten Bauteilen (reduzierte Festigkeit) oder durch chemische Reaktion des Wasserstoffs mit in der Kupferspule des Aktuators vorhandenem Sauerstoff (Wasserstoffkrankheit des Kupfers)
• Gemischaufbereitung im Brennraum / Beeinflussung des Einblasstrahls / Zündverhalten bei Kleinstmengeneinblasung
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Tabelle 1 : Massen- und volumenspezifischer Heizwert von Diesel und Wasserstoff
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung die vorstehend aufgeführten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden oder abzumildern. Insbesondere soll dabei ein Kraftstoffinjektor geschaffen werden, der auch bei hoher thermischer Belastung einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht. Zudem ist es von Vorteil, wenn der Injektor nur einen geringen Bauraum in Anspruch nimmt und/oder eine geringe axiale Länge aufweist, sowie in seinem Aufbau wenige Teile aufweist. Ferner ist von Vorteil, wenn der Injektor gegen den Druck im Zylinder während dessen Kompressionsphase zuverlässig abgedichtet ist, da der hohe Zylinderdruck ansonsten das schaltbare Ventil in Offenstellung drücken würde. Ferner ist es von Vorteil, wenn mit dem Injektor ein schnelles und stabiles Öffnen möglich ist, bei dem keine Drosselung der Strömung erfolgt. Zumindest einige oder sämtliche der vorgenannten Ziele werden mit einem Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff, der sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Injektors sind dabei in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff, vorzugsweise zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs, im Besonderen Wasserstoff, umfasst eine Kraftstoffzuleitung zum Einführen eines unter hohen Druck stehenden gasförmigen Kraftstoffs, ein Aktivventil, das aktiv schaltbar ist und dazu ausgelegt ist, wahlweise eine Strömungsverbindung von der Kraftstoffzuleitung zu einem Bereich stromabwärts der ersten Seite der Ventilplatte freizugeben oder zu unterbrechen, insbesondere indem mindestens ein Durchgang an einer ersten Seite einer Ventilplatte durch das Aktivventil freigegeben oder verschlossen wird, und ein Passivventil, das stromabwärts der Ventilplatte angeordnet ist und durch stromauf und stromab des Passivventils anliegende unterschiedliche Druckverhältnisse in einen verschließenden oder freigebenden Zustand passiv schaltbar ist. Der Injektor ist dadurch gekennzeichnet, dass das Passivventil einen Stößel aufweist, der mittels Magnetkraft in Schließrichtung des Passivventils gedrängt wird, und vorzugsweise wobei der mindestens eine Durchgang an einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite der Ventilplatte mit dem Stößel verschließbar oder freigebbar ist.
Die Verwendung von Magnetkraft zum Erzeugen einer Rückstellkraft für den Stößel des Passivventils ermöglicht eine besonders raumsparende Umsetzung des Injektors, die wenig Bauraum einnimmt und insbesondere in Längsrichtung des Injektors eine Verringerung der Dimensionierung zulässt. Weiter kann dadurch eine Feder, die vormals für das Drängen des Stößels des Passivventils in Schließrichtung erforderlich war, vorteilhafterweise entfallen, so dass auch die Fehleranfälligkeit (Federbruch, etc.) des erfindungsgemäßen Injektors verbessert wird.
Indem der Stößel des Passivventils nach einer bevorzugten Ausführung direkt an die die zweite Seite (beispielsweise die Unterseite) der Ventilplatte ansetzen kann, ergibt sich eine besonders platzsparende Konfiguration eines Injektors. Typischerweise wurde im Stand der Technik für die Umsetzung des Passivventils eine weitere Dichtfläche vorgesehen, die stromabwärts der Ventilplatte angeordnet ist, was zwangsläufig zu einer axialen Vergrößerung des Injektors führt. Indem nun nach der Erfindung die erste Seite der Ventilplatte durch den aktiv schaltbaren Anker und die davon abgewandten Seite der Ventilplatte durch den Stößel des Passivventils abdichtbar ist, ergibt sich eine besonders platzsparende Konfiguration eines Injektors, die Längsrichtung kompakt ist.
Nach einer weiteren optionalen Fortbildung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass in einem geschlossenen Zustand des Passivventils der hin- und herbewegbare Stößel des Passivventils mit der zweiten Seite der Ventilplatte in Kontakt steht, um den mindestens einen Durchgang der Ventilplatte abzudichten. Der hin- und herbewegbare Stößel kontaktiert dabei in einer Schließstellung die zweite Seite (Unterseite) der Ventilplatte und dichtet so den mindestens einen die Ventilplatte durchstoßenden Durchgang ab.
Nach einer vorteilhaften Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass in einem geschlossenen Zustand des Aktivventils ein in Längsrichtung hin- und her bewegbarer Anker des Aktivventils mit der ersten Seite der Ventilplatte in Kontakt steht, um den mindestens einen Durchgang der Ventilplatte abzudichten, vorzugsweise wobei der Injektor ferner eine Spule aufweist, die dazu ausgelegt ist, den Anker mittels Magnetkraft aus seiner Schließstellung zu bewegen.
An der ersten Seite (beispielsweise einer Oberseite) der Ventilplatte wird dabei üblicherweise mithilfe eines über eine Spule aus einer Schließstellung anhebbaren Ankers der mindestens eine Durchgang wahlweise verschlossen oder freigegeben. In einer Schließstellung dichtet der Anker den mindestens einen Durchgang der Ventilplatte ab, so dass eine durch die Ventilplatte geführte Fluidströmung entlang der Ventilplatte unterbunden ist. Dabei kann optionaler Weise eine Spule vorgesehen sein, die bei Bestromung ein Magnetfeld erzeugt, das zu einem Anheben des Ankers führt, so dass der mindestens eine Durchgang freigegeben wird.
Vorteilhafterweise kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass der die Ventilplatte kontaktierende Anschlag des Stößels als Flachdichtung, Kegeldichtung und/oder Kugeldichtung ausgebildet ist. Dem Fachmann ist klar, dass eine Vielzahl von möglichen Kontaktpaarungen zu einer gewünschten Dichtwirkung führen kann. Besonders vorteilhaft ist aber die Flachdichtung, da bei einem Öffnungsvorgang, in dem der Stößel aus einer schließenden Position von der Ventilplatte weggedrückt wird, die von der Kraftstoffzuführleitung herrührende Kraftstoffströmung direkt auf eine eben ausgeführte Platte auftrifft, so dass dadurch ein hoher Staudruck entsteht und große Druckkräfte wirken, welche den Stößel schnell und sicher öffnen.
Nach einer optionalen Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Injektor ferner eine Drängvorrichtung umfasst, die dazu ausgelegt ist, den Stößel des Passivventils hin zur Ventilplatte in Schließstellung zu drängen. Dadurch wird sichergestellt, dass auch bei einem Auftreten von kritischen Druckspitzen, beispielsweise erzeugt während der Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs, das Passivventil bereits in seiner schließenden Stellung ist, so dass es nicht zu einem unerwünschten Ausheben des Ankers aus seiner schließenden Position kommen kann.
Nach einer Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass die Drängvorrichtung ein Federelement umfasst, vorzugsweise wobei das Federelement eine Spiralfeder ist. Das Federelement stützt sich dabei typischerweise an einem stromabwärts zum Stößel angeordneten starren Anschlag ab und drängt den Stößel mit einer vorbestimmten Federkraft in Richtung Schließstellung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Drängvorrichtung mindestens einen Permanentmagneten aufweist, um den Stößel mittels Magnetkraft hin zur Ventilplatte in Schließstellung zu bewegen, vorzugsweise wobei der Permanentmagnet starr angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich zu einem Federelement kann also auch Magnetkraft genutzt werden, um den Stößel in seine Schließstellung zu drängen bzw. zu bewegen. Hierbei bietet sich ein Permanentmagnet an, der in Zusammenspiel mit ferromagnetischen Materialien und/oder einem weiteren Permanentmagneten dazu eingesetzt werden kann, den Stößel in die gewünschte Schließstellung zu bewegen bzw. zu drängen.
Beispielsweise kann dabei vorgesehen sein, dass der hin- und herbewegbare Stößel ein ferromagnetisches Material aufweist oder aus diesem ist und vorzugsweise die Ventilplatte als Permanentmagnet ausgebildet ist oder einen solchen umfasst, um den Stößel hin in seine Schließstellung zu drängen. Durch den Magnetismus wird sichergestellt, dass bei einem geschlossenen Anker auf der ersten Seite der Ventilplatte der Stößel aufgrund der anziehenden Magnetwirkung des Permanentmagneten, verkörpert in oder angeordnet an der Ventilplatte, in die gewünschte Schließstellung gezogen wird. Dabei ist die Stärke der wirkenden Magnetkraft so ausgelegt, dass bei einem Abheben des Ankers und einem Wirken einer Kraftstoffströmung auf den Stößel dieser aus seiner Schließstellung gehoben wird und ein Einspritzen von Kraftstoff erfolgen kann.
Weiter kann nach der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Stößel als Permanentmagnet ausgebildet ist oder einen solchen umfasst und vorzugsweise die Ventilplatte ein ferromagnetisches Material umfasst oder hieraus besteht, um dadurch den Stößel hin in seine Schließstellung zu bewegen. Die stellt einfach eine Umkehrung der vorstehend beschriebenen Situation dar, so dass nun der Permanentmagnet an dem Stößel angeordnet oder durch diesen verkörpert ist und eine Magnetkraft in Kombination mit einer ferromagnetisch wirkenden Ventilplatte zu einem Drängen des Stößels in Schließstellung führt. Dem Fachmann ist klar, dass es zum Erreichen der identischen Wirkung möglich ist, Permanentmagnet und ferromagnetisches Material zu tauschen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Drängvorrichtung mindestens zwei Permanentmagneten aufweist, um den Stößel mittels Magnetkraft hin zur Ventilplatte in Schließstellung zu bewegen, wobei vorzugsweise neben einem ersten Permanentmagneten der Stößel als ein zweiter Permanentmagnet ausgebildet ist oder einen solchen umfasst.
Durch das Vorsehen eines weiteren Permanentmagneten kann nun beispielsweise nicht nur die anziehende Wirkung des Magnetismus verwendet werden, sondern auch die abstoßende Wirkung, die sich ergibt, wenn Magnetpole gleicher Polarität in einem Nahfeld aufeinander ausgerichtet sind. Weiter lassen sich mit mehreren Permanentmagneten aber auch stärkere Magnetfelder erzeugen, beispielsweise dann, wenn Magnetpole unterschiedlicher Polarität aufeinander ausgerichtet werden. Nach einer optionalen Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass die Ventilplatte der erste Permanentmagnet ist oder diesen umfasst und vorzugsweise die Pole der beiden Permanentmagnete so zueinander ausgerichtet sind, dass sich diese gegenseitig anziehen.
Ist neben dem Stößel also die Ventilplatte ebenfalls ein Permanentmagnet, kann durch das entsprechende Ausrichten der Magnetpole der beiden Permanentmagnete erreicht werden, dass der Stößel in Richtung Ventilplatte gezogen wird. Dabei muss der Pol des einen Permanentmagneten mit einem anders orientierten Pol des anderen Permanentmagneten zueinander ausgerichtet sein.
Ebenfalls kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, zusätzlich oder alternativ zum Vorgesagten, vorgesehen sein, dass ein Permanentmagnet als Anschlag für den Stößel dient, um einen maximalen Abstand des Stößels von der Ventilplatte zu festzulegen, wobei vorzugsweise die Pole der beiden Permanentmagnete so zueinander ausgerichtet sind, dass sich diese gegenseitig abstoßen.
Dem Fachmann ist dabei klar, dass in einem regulären Betrieb des Injektors kein Kontakt zwischen dem als Anschlag wirkenden Permanentmagnet und dem Stößel auftreten muss, da die einander abstoßende Wirkung der beiden Permanentmagnete dies verhindert. Zwar kann ein physischer Kontakt der beiden Permanentmagnete erfolgen, dies ist aber nicht zwingend.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass sowohl die Ventilplatte ein Permanentmagnet und auch ein stromab des Stößels angeordneter weiterer Permanentmagnet vorhanden ist, die gemeinsam auf den als Permanentmagnet ausgebildeten (oder einen diesen aufweisenden) Stößel einwirken. Dies führt zu dem Vorteil, dass der Magnetismus der einzelnen Permanentmagneten nicht so stark ausgeprägt sein muss, so dass kleinere oder kostengünstigere Bauteile Verwendung finden können. Einer weiteren vorteilhaften Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventilplatte aus einem nicht-magnetisierbaren oder einem nur schwach magnetisierbaren Material ist.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Stößel direkten Kontakt mit der Ventilplatte in der Schließstellung aufweist, um ein „Kleben“ durch magnetische Anziehung zwischen Ventilstößel und Ventilplatte zu verhindern.
Weiter kann nach einer vorteilhaften Modifikation der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass zwischen der Ventilplatte und dem Stößel ein Distanzelement vorgesehen ist, um eine maximale Magnetkraft zwischen Ventilplatte und Stößel einzustellen, wobei vorzugsweise das Distanzelement eine Scheibe, eine Folie oder eine an Ventilplatte und/oder Stößel angebrachte Beschichtung ist, die aus einem unmagnetischen oder nur schwach magnetischen Material, insbesondere einem Kunststoff, bspw. Polymid, ist.
Zur einfacheren Einstellbarkeit der maximal gewünschten Magnetkraft zwischen Ventilplatte und dem Stößel kann bei einer Ausgestaltung der Ventilplatte als Permanentmagnet bzw. bei einer Gestaltung aus ferromagnetischem Material vorgesehen sein, dass ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Stößel und der magnetisierbaren bzw. magnetischen Ventilplatte durch Vorsehen eines Distanzelements verhindert wird. Als Distanzelement kommt dabei beispielsweise eine Beschichtung oder eine zwischen Ventilplatte und Stößel angeordnete nichtmagnetisierbare bzw. nur schwach magnetisierbaren Scheibe oder Schicht in Betracht, die den gewünschten, nicht unterschreitbaren, Abstand zwischen Ventilplatte und Stößel definiert. Als Material für das Distanzelement kann beispielsweise Kunststoff insbesondere Polymid Verwendung finden. Dabei kann auch der Stößel und/oder die Ventilplatte mit einer entsprechenden Beschichtung versehen sein.
Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzung, insbesondere mit einer Gas-Direkteinspritzung, im Besonderen mit einer Wasserstoff-Direkteinspritzung, umfassend einen Injektor nach einem der vorstehend diskutierten Varianten.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht eines Injektors nach dem Stand der Technik,
Fig. 2: eine Darstellung verschiedener Zustände von Bauteilen und Drücken in einem Injektor,
Fig. 3: eine schematische Teilschnittansicht des Injektors mit Fokus auf die Ventilplatte,
Fig. 4a-b: eine schematische Schnittansicht des Injektors n in einem geschlossenen und einem offenen Zustand,
Fig. 5: eine schematische Teilschnittansicht des erfindungsgemäßen Injektors nach einer ersten Ausführungsform in einem geschlossenen Zustand,
Fig. 6: eine schematische Teilschnittansicht des erfindungsgemäßen Injektors nach der ersten Ausführungsform in einem offenen Zustand,
Fig. 7: eine schematische Teilschnittansicht des erfindungsgemäßen Injektors nach einer zweiten Ausführungsform, und
Fig. 8: eine schematische Teilschnittansicht des erfindungsgemäßen Injektors nach einer dritten Ausführungsform,
Die nachfolgende detaillierte Figurenbeschreibung der Fig. 1 wird anhand eines Injektors zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs erläutert, wobei dem Fachmann aber klar ist, dass von der Erfindung ebenfalls ein Injektor zum Einspritzen eines anderen Kraftstoffs umfasst ist. Auch sollen die bildlichen Darstellungen, die allesamt eine von zwei Seiten abdichtbare Ventilplatte zeigen nicht dazu führen, dass diese spezifische Ausgestaltung die Idee der vorliegenden Erfindung ungebührlich einschränkt. Nach der Erfindung ist ebenso ein isoliertes, stromabwärts zur Ventilplatte angeordnetes Passivventil umfasst, bei dem der Stößel mittels Magnetkraft in Schließrichtung gedrängt wird.
Fig. 1 zeigt dabei einen Längsschnitt eines Injektors 1 zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs, beispielsweise Wasserstoff , in einen Brennraum. Der Injektor 1 besitzt dabei ein Injektorgehäuse, in dem sich unterschiedliche Komponenten des Injektors 1 befinden. Anschlussseitig ist eine Kraftstoffzuleitung 2 zum Einführen eines Kraftstoffs in den Injektor 1 vorgesehen. Zunächst wird dabei der Kraftstoff oder ein anderes brennbares Fluid (beispielsweise ein Wasserstoff) durch eine etwa zentral im Injektorgehäuse verlaufende Bohrung eines Deckels 16 und im Anschluss daran durch einen Fluidkanal eines Ankergegenstücks 19, einer Durchgangsöffnung der Ankerbasis 23 und dem hohlen Inneren des Ankers 7, das manchmal auch Hohlnadel 3 oder einfach nur Nadel genannt wird, zu dem von der Anschlussseite entfernten Ende des Ankers 7 geleitet.
Abhängig von der Stellung des Ankers 7 gegenüber der Ventilplatte 5 sind die die Ventilplatte 5 durchstoßenden Öffnungen A1 verschlossen oder freigegeben. In dem in Fig. 1 dargestellten Zustand sind die Durchgänge A1 durch das Anpressen des Ankers 7 gegen die Ventilplatte 5 verschlossen, da die Stirnseite des Ankers 7 die Öffnungskonturen der Durchgänge A1 abdeckt. Zum Verbessern der Dichtheit können Dichtelemente 25 vorgesehen sein, die um die Öffnungskonturen der Durchgänge A1 herum verlaufen und in einem abdichtenden Zustand die Stirnseite des Ankers 7 kontaktieren. Sind die Durchgänge A1 durch die Stirnseite des Ankers 7 verschlossen, wird die Fluidströmung des Kraftstoffs an dieser Stelle des Injektors 1 aufgehalten und es kommt zu keiner stromabwärtigen Strömung von Kraftstoff jenseits der Ventilplatte 5. Sind die Durchgänge A1 hingegen freigegeben, was durch ein Abheben des Ankers 7 weg von der Ventilplatte 5 umgesetzt wird, strömt der mit einem gewissen Druck in den Injektor 1 eingeführte Kraftstoff aus und tritt über die mehreren Durchgänge A1 auf der von dem Anker 7 beabstandeten Seite der Ventilplatte 5 aus. Nach Durchströmen eines Passivventils 4, das in dem Injektor 1 vorgesehen ist, strömt der unter Druck stehende Kraftstoff durch die Einblaskappe 28 aus dem Injektor aus. Nach einem Durchströmen der Einblaskappe 28 befindet sich dann der durch den Injektor 1 abgegebene Kraftstoff typischerweise außerhalb des Injektors 1 in einem Brennraum. Zudem findet in dem Brennraum 16 typischerweise eine Komprimierung des Kraftstoffs statt, wo der Kraftstoff sich dann entzündet bzw. entzündet wird.
Das Passivventil 4, das auf der vom Anker 7 abgewandten Seite der Ventilplatte 5 liegt, dient dazu, einen im Brennraum herrschenden sehr hohen Druck vom Anker 7 fernzuhalten. Anderenfalls könnte es passieren, dass der sehr hohe im Brennraum herrschende Druck auf den Anker 7 wirkt und diesen aus seiner den mindestens einen Durchgang A1 schließenden Position wegbewegt. In einem darauffolgenden Arbeitsschritt des Injektors 1 würde dann nicht mehr der zum Verbrennen erforderliche Kraftstoff in den Brennraum eingeleitet werden, sondern ein bereits zumindest teilweise verbranntes Gemisch, was zu einem Unterbrechen des Verbrennvorgangs oder bestenfalls zu einer geringeren Leistung des Verbrennvorgangs führen kann.
Das Passivventil 4 weist dabei einen Ventilstößel 6, eine Ventilführung 27 und eine Ventilfeder 10 auf, die den Ventilstößel 6 in eine Schließrichtung drängt, so dass ein Ausströmen von Kraftstoff über die Öffnungskontur A2 des Passivventils 4 nur dann auftritt, wenn auf der zur Ventilplatte 9 zugewandten Seite des Passivventils 4 ein Druck herrscht, der mindestens um die von der Ventilfeder 10 ausgeübte Rückstellkraft des Ventilstößel 6 größer ist als der auf der von dem Passivventil 4 zur Ventilplatte 5 abgewandten Seite herrschende Druck. Ein Einströmen eines Fluids von der zum Brennraum zugewandten Seite des Passivventils 4 wird dadurch verhindert. Der Anker 7 ist in der Längsrichtung des Injektors 1 hin- und herbewegbar. Die Bewegung des Ankers 7, der einstückig oder aus einer Ankerbasis 23 und einer Ankerspitze (auch Nadel oder Hohlnadel genannt) bestehen kann, wird dabei über ein Aktivventil 3 gesteuert, das in der vorliegenden Darstellung der Fig. 1 ein Magnetventil ist. Der Anker 7 ist dabei so ausgestaltet, dass er auf die von einer Spule 8 erzeugte Magnetkraft reagiert. Die Spule 8 kann dabei wahlweise so von Strom durchflossen sein, dass die dabei entstehende magnetische Kraft den Anker 7 in Richtung des Kraftstoffanschlusses 2 bewegt. Durch diese Bewegung kommt es zu einem Anheben des Ankers 7 gegenüber der Ventilplatte 5. Dadurch werden die Durchgänge A1 in der Ventilplatte 5 freigegeben, so dass die Ventilplatte 5 von Kraftstoff durchströmt werden kann.
Für eine präzise Führung des Ankers 7 entlang der Längsachse des Injektors bzw. kann eine Ankerführung 24 vorgesehen sein, die eine Außenseite des Ankers 7 umfangsseitig umschließt.
Zwischen dem Anker 7 und dem Ankergegenstück 19 ist ein Luftspalt 22 vorgesehen, der bei einer Bestromung der Spule 8 geschlossen bzw. verringert wird.
Um den magnetischen Fluss bei einer Umsetzung des Aktivventils 3 als Magnetventil zu verbessern, kann die Spule 8 an ihrer umfangsseitigen Außenseite von einem Eisenrückschluss 21 umgeben sein, in dem sich das Magnetfeld besonders gut ausbreiten kann. Ähnlich verhält es sich mit dem direkt das Ankerelement 5 und das Ankergegenstück 27 umgebenden Gehäusebestandteil, das ebenfalls vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material besteht. So kann es von Vorteil sein, wenn das Polrohr 18, das ein Bestandteil des Injektorgehäuses 2 darstellt, ebenfalls aus Eisen oder einem anderen ferromagnetischen Material ist. Dasselbe gilt auch für das Ankergegenstück 19, das vorteilhafterweise ebenfalls aus einem magnetisierbaren Material besteht.
Eine visualisierte Darstellung der magnetischen Feldlinien ist jeweils durch die gepunktete, geschlossene Linie illustriert, die kreisförmig um die Spule herum verläuft. Durch die Magnetkraft wird das Ankerelement 7 (zusammen mit der Ankerbasis 23) hin zum Ankergegenstück 19 gezogen und so von der Ventilplatte 5 bzw. von den die Ventilplatte 5 durchbrechenden Durchgängen A1 abgehoben, so dass es zu einem Einströmen von Kraftstoff hin zum Passivventil kommen kann, von wo aus Kraftstoff schlussendlich über die Einblaskappe 28 in den Brennraum eingeleitet wird.
Fig. 2 zeigt das prinzipielle Verhalten des Injektors 1 während einer Einblasung. In Ausgangsstellung zum Zeitpunkt t0 am unteren Totpunkt (UT) des Zylinderkolbens werden Anker 7 und Ventilstößel 6 durch die vorgespannte Ankerfeder 17 bzw. Passivventilfeder 10 in ihrem jeweiligen Anschlag gedrückt und verschließen die Drosselstellen A1 bzw. A2, welche den Nadelraum mit dem Ventilraum bzw. den Ventilraum mit dem Einblasraum im geöffneten Zustand Anker 7 bzw. Ventilstößel 6 verbinden. Der Druck im Injektor 1 entspricht dem Druck in der Zuleitung, der Druck im Brennraum sowie im Einblasraum entspricht dem Ladedruck während der Ansaugphase des Zylinderkolbens, in der Frischluft über die Einlassventile in den Brennraum angesaugt wird. Der Druck im Ventilraum entspricht in etwa dem Brennraumdruck und hängt u.a. von der Ankerfeder 17, dem Druck im Brennraum während der Phase des Ausstoßens der heißen Verbrennungsgase über die Auslassventile des Brennraums und ggf. vorangehender Einblasungen ab. Die Funktionsdarstellung folgt im Folgenden vereinfacht und ohne Berücksichtigung des Ladungswechsels durch Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile des Brennraums.
Zum Zeitpunkt t± wird vom Ansteuergerät ein Spannungssignal über die elektrischen Kontakte an die Spule 8 des Aktuators angelegt, so dass der Strom F1 im elektrischen Kreis bis auf ein definiertes Endniveau ansteigt. Die stromdurchflossene Spule 8 induziert ein magnetisches Feld im Aktuator, dessen Magnetfeldlinien sich torusförmig um die Spule herum ausbreiten (siehe Fig. 1 ). Durch das magnetische Feld wird eine Magnetkraft F2 im Luftspalt zwischen Anker 7 und Ankergegenstück 19 aufgebaut, wodurch zum Zeitpunkt t2 der Anker 7 zum Ankergegenstück 19 angezogen wird, sobald die Magnetkraft F2 die Schließkraft (Summe aus Vorspannkraft der Ankerfeder 17 und Druckkräften auf den Anker 7) übertrifft. Der Aufbau des Magnetfeldes und damit der Magnetkraft F2 wird dabei durch Wirbelströme in den Eisenteilen des Magnetkreises verzögert. Der Anker 7 ist einteilig oder fest mit der Ankerbasis 23 verbunden, so dass sich der Anker 7 gleichförmig mit dem Ankerhub (oder auch: Nadelhub) F3 bewegt. Sobald das Dichtelement 25 auf der Ventilplatte 5 zum Zeitpunkt t3 nicht mehr in Kontakt mit der Stirnfläche des Ankers 7 ist, wird die Verbindung zwischen Nadelraum und Ventilraum freigegeben, so dass der Kraftstoff vom Nadelraum in den Ventilraum strömt. Dadurch erhöht sich der Druck im Ventilraum. Sobald die Druckdifferenz von Ventilraum zu Einblasraum einer Kraftdifferenz auf den Ventilstößel 6 in gleicher Höhe wie der Vorspannkraft der Ventilfeder 10 entspricht, öffnet das Passivventil 4, d. h. der Ventilstößel 6 bewegt sich entlang eines Ventilstößelhubs F4 vom Sitz weg und gibt die Verbindung zwischen Ventilraum und Einblasraum frei, so dass Kraftstoff vom Ventilraum in den Einblasraum strömt. Dadurch kommt es zu einem Druckanstieg im Einblasraum (vgl. F8: Druck im Einblasraum). Der Kraftstoff strömt stromab weiter durch die Öffnung(en) A3 in der Einblaskappe 28 in die Brennkammer. Die Einblaskappe 28 ist dabei so gestaltet, dass die Strömung in einem definierten Zustand (Strahlorientierung, Eintrittsimpuls, Strahlbild, etc.) in den Brennraum eingebracht werden kann. Der geöffnete Zustand von Anker 7 und Ventilstößel 6 wird während der gesamten restlichen Bestromungsphase beibehalten. Das Stromniveau kann (z.B. durch ein PWM-Spannungssignal) reduziert werden, sobald der Anker 7 vollständig geöffnet ist und ein mögliches Prellen nicht zu einem Schließen des Ankers 7 führt. Während der Einblasung befindet sich der Zylinder des Motors in der Kompressionsphase, so dass der Brennraumdruck F5 stetig ansteigt.
Um den Einblasvorgang zu beenden, wird die Spannungsversorgung durch das Steuergerät beendet, so dass der Strom F1 durch die Spule 8 bis auf Null reduziert wird (Zeitpunkt t4). Aufgrund der Wirbelströme zeitlich verzögert baut sich auch die Magnetkraft F2 ab. Sobald die Magnetkraft F2 geringer ist als die Summe aus der Schließkraft der Ankerfeder 17 und den hydraulischen Kräften auf den Anker 7, beginnt sich der Anker 7 gleichförmig zu schließen (Zeitpunkt t5); vgl. auch F3, F4. Trifft die Stirnseite des Ankers 7 auf das Dichtelement 25 der Ventilplatte 5, so wird die Verbindung zwischen Nadelraum und Ventilraum getrennt und der Kraftstofffluss vom Nadelraum in den Ventilraum unterbrochen (Zeitpunkt t6). Damit sinkt der Druck im Ventilraum F7. Wenn die Druckdifferenz vom Ventilraum F7 zum Einblasraum F8 einer Kraftdifferenz auf den Ventilstößel 6 in gleicher Höhe wie der Ventilfederkraft entspricht, bewegt sich der Ventilstößel 6 zurück in seine Schließposition am Ventilsitz 27 und wird durch den zunehmenden Druck F5 im Brennraum und damit im Einblasraum gegen den Sitz 27 gedrückt, so dass die Kraftstoffverbindung zwischen Ventilraum und Einblasraum (ggf. nach einer Phase des Prellens des Stößels am Ventilsitz 27) unterbrochen wird (Zeitpunkte t6 - t7). Der Einblasvorgang ist damit abgeschlossen. Während der weiteren Kompressionsphase des Brennraums bis zum oberen Totpunkt (OT) im Zeitraum t7 - ts wird das Luft- Brennstoffgemisch im Einblasraum komprimiert, während es in der anschließenden Expansionsphase entspannt (Zeitraum t8 - 19), wobei der weitere zwischenzeitliche Anstieg des Brennraumdrucks F5 aufgrund von Verbrennung der Einfachheit halber hier nicht dargestellt ist. Sinkt der Druck im Brennraum so weit ab, dass die Differenz aus Druckkräften auf den Ventilstößel 6 der Vorspannkraft der Ankerfeder 17 entspricht (Zeitpunkt t9), so öffnet sich der Ventilstößel 6 kurzzeitig erneut, so dass ein Teil des im Ventilraum vorhandenen Kraftstoffs in den Brennraum entweicht. Dieser Vorgang ist abhängig von der Federkraft und kann in wiederholtem Male auftreten (Zeitraum t9 - 110).
Der jeweilige Massenstrom des Kraftstoffs über die Durchgänge A1 der Ventilplatte 5, die Durchgänge A2 des Stößels 6 und die und die Durchgänge A3 der Einblaskappe 28 ist dabei mit F9, F10 bzw. F11 angegeben.
Fig. 3 zeigt dabei eine Teilschnittansicht eines Injektors im Bereich der Ventilplatte, deren mindestens eine Durchgang von beiden Seiten der Ventilplatte her durch einen jeweiligen Ventileinsatz (Stößel 6 und Anker 7) abdichtbar ist. Man erkennt, dass der Stößel 6 des Passivventils 4 an einer Unterseite der Ventilplatte 5 vorgesehen ist und die in der Ventilplatte 5 vorgesehenen Durchgänge A1 durch direkten Kontakt abdichtet. Dabei wird der Stößel 6 durch ein Federelement 10 in seine Schließstellung gedrängt, wobei das Federelement 10 sich an einem stromabwärts angeordneten Anschlag abstützt. Zudem erkennt man, dass die durch den Stößel 6 verwirklichte Dichtung an der Unterseite der Ventilplatte 5 eine Flachdichtung bzw. ein Flachsitz ist. Die dargestellte Konfiguration mit einer direkten Abdichtung an der Unterseite der Ventilplatte 5 ist dabei sehr raumsparend und ermöglicht in Längsrichtung sehr kurze Injektoren 1 .
Fig. 4a und Fig. 4b zeigen dabei einen geschlossenen Zustand (Fig. 4a) und einen geöffneten Zustand (Fig. 4b) des Injektors nach Fig. 3. In Fig. 4b ist dabei die Strömung des Kraftstoffs ausgehend von der Kraftstoffzuleitung hin zur Einblaskappe mit Pfeilen dargestellt und zusätzlich auch die Bewegung der Bauteile, die zum Erzeugen der Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzuleitung und der Einblaskappe vonnöten ist durch Pfeile hervorgehoben. Man erkennt, dass der Anker aufgrund einer Bestromung der Spule aus seiner Schließstellung abgehoben ist, was dazu führt, dass der unter hohem Druck stehende Kraftstoff den Stößel des Passivventils aus seiner Schließstellung drängt. Ist eine entsprechende Bewegung der Bauteile erfolgt, kann der unter hohem Druck stehende Kraftstoff von der Kraftstoffzuleitung hin zur Einblaskappe aus dem Injektor 1 herausströmen.
Fig. 5 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der bewegbare Stößel 6 nun nicht mehr mithilfe eines Federelements in seine Schließstellung gedrängt wird, sondern mithilfe einer Magnetkraft. Wie man erkennen kann, ist dabei der Stößel wie auch ein stromab des Stößels 6 angeordneter Anschlag durch einen jeweiligen Permanentmagneten 11 , 12 umgesetzt, wobei deren Orientierung dazu führt, dass gleich orientierte Pole der beiden Permanentmagnete 11 , 12 einander zugewandt sind, so dass der Stößel 6, der in Längsrichtung hin- und herbewegbar ist, weg von dem starr angeordneten Anschlag 11 hin zur Ventilplatte 5 gedrängt wird. Das Vorsehen eines Federelements ist demnach nicht mehr zwingend notwendig, da die abstoßende Wirkung der gleich orientierten Pole der beiden Permanentmagnete 11 , 12 diese Aufgabe übernommen hat. Die Dimensionierung der Kräfte ist dabei entsprechend der Wirkungsweise des Injektors ausgelegt, so dass auch bei einem Anheben des Ankers 7 der unter hohem Druck stehende Kraftstoff zu einem Bewegen des Stößels 6 in Richtung Anschlag 11 führt und ein Kraftstoff aus dem Injektor 1 strömen kann.
Fig. 6 zeigt den geöffneten Zustand der in Fig. 5 beschriebenen Ausführungsform des Injektors 1 , bei dem der Anker 7 aus seiner Schließstellung abgehoben ist und die Kraftstoffströmung den Stößel 6 aus seiner Schließstellung drängt. Dabei muss es nicht unbedingt zu einem Kontakt der beiden Permanentmagnete 11 , 12 kommen, da die gleichlautende Polarität der beiden Permanentmagnete auch weiterhin einen gewissen Abstand bewirken kann.
Fig. 7 ist dabei eine weitere Modifikation der ersten Ausführungsform (Fig. 5 oder Fig. 6), bei der im Zwischenraum von Ventilplatte 5 und Stößel 6 ein Distanzelement 15 angeordnet ist, um einen direkten Kontakt von Stößel 6 und Ventilplatte 5 zu vermeiden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Ventilplatte 5 aus einem ferromagnetischen Material ist, da es dann zu einem Anhaften des Stößels 6 kommen kann, bei dem auch der unter hohem Druck stehende Kraftstoff nicht mehr zu einem Öffnen führen kann. Um diesen Effekt eines Klebens zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass ein direkter Kontakt von Stößel 6 und Ventilplatte 5 verhindert wird, was mithilfe des Distanzelements 15, das beispielsweise in Form einer Scheibe oder einer Beschichtung an der Ventilplatte 5 oder des Stößels 6 umgesetzt sein kann, verwirklicht wird. Das Distanzelement 15 kann beispielsweise ein Kunststoff insbesondere Polymid oder ein anderes nicht-magnetisierbares bzw. nur schwach magnetisierbares Material sein.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Drängelement 9 neben einer Federkraft auf Magnetkraft zurückgreift, um den Stößel 6 in seine abdichtende Position zu bewegen. Der stromabwärts zum Stößel 6 angeordnete Anschlag umfasst dabei einem Permanentmagnet 11 und dient darüber hinaus als Abstützung für ein Federelement 10, das den Stößel 6 in Schließstellung drängt. Es wirkt daher nicht nur die Federkraft sondern zusätzlich dazu auch die von den Permanentmagneten (11 ,12) ausgehende Magnetkraft in Schließstellung des Stößels 6, der-wie dargestellt -als Permanentmagnet ausgeführt sein kann- oder einen solchen aufweist.
Figure imgf000024_0001
1 Injektor
2 Kraftstoffzuleitung
3 Aktivventil
4 Passivventil
5 Ventilplatte
6 Stößel
7 Anker
8 Spule
9 Drängvorrichtung
10 Federelement
11 (erster) Permanentmagnet
12 (zweiter) Permanentmagnet
13 magnetischer Südpol
14 magnetischer Nordpol
15 Distanzelement
16 Gehäusedeckel
17 Ankerfeder
18 Polrohr
19 Ankergegenstück
20 Bypass
21 Eisenrückschluss
22 Luftspalt
23 Ankerbasis
24 Ankerführung/Nadelführung
25 Dichtelement
26 Einblasrohr
27 Ventilführung
28 Einblaskappe
A1 Durchgang der Ventilplatte
A2 Durchgang des Stößels
A3 Durchgang der Einblaskappe

Claims

23 Ansprüche
1. Injektor (1 ) zum Einspritzen von Kraftstoff, vorzugsweise zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs, im Besonderen Wasserstoff, umfassend: eine Kraftstoffzuleitung (2) zum Einführen eines unter hohen Druck stehenden insbesondere gasförmigen Kraftstoffs, ein Aktivventil (3), das aktiv schaltbar ist und dazu ausgelegt ist, wahlweise eine Strömungsverbindung von der Kraftstoffzuleitung (2) zu einem Bereich stromabwärts der ersten Seite der Ventilplatte (5) freizugeben oder zu unterbrechen, insbesondere indem mindestens ein Durchgang (A1 ) an einer ersten Seite einer Ventilplatte (5) durch das Aktivventil (3) freigegeben oder verschlossen wird, und ein Passivventil (4), das stromabwärts der Ventilplatte (5) angeordnet ist und durch stromauf und stromab des Passivventils (4) anliegende unterschiedliche Druckverhältnisse in einen verschließenden oder freigebenden Zustand passiv schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Passivventil (4) einen Stößel (6) aufweist, der mittels Magnetkraft in Schließrichtung des Passivventils gedrängt wird, und vorzugsweise wobei der mindestens eine Durchgang (A1 ) an einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite der Ventilplatte (5) mit dem Stößel (6) verschließbar oder freigebbar ist.
2. Injektor (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch 1 , wobei in einem geschlossenen Zustand des Passivventils (4) der hin- und herbewegbare Stößel (6) des Passivventils (4) mit einer dem Aktivventil abgewandten zweiten Seite der Ventilplatte (5) in Kontakt steht, um den mindestens einen Durchgang (A1 ) der Ventilplatte (5) abzudichten.
3. Injektor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem geschlossenen Zustand des Aktivventils (3) ein hin- und herbewegbarer Anker (7) des Aktivventils (3) mit der ersten Seite der Ventilplatte (5) in Kontakt steht, um den mindestens einen Durchgang (A1 ) der Ventilplatte (5) abzudichten, vorzugsweise wobei der Injektor ferner eine Spule (8) aufweist, die dazu ausgelegt ist, den Anker (7) mittels Magnetkraft aus seiner Schließstellung zu bewegen.
4. Injektor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der die Ventilplatte (5) kontaktierende Anschlag des Stößels (6) als Flachdichtung, Kegeldichtung und/oder Kugeldichtung ausgebildet ist.
5. Injektor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Drängvorrichtung (9), die dazu ausgelegt ist, den Stößel (6) des Passivventils (4) hin zur Ventilplatte (5) in Schließstellung zu drängen.
6. Injektor (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch 5, wobei die Drängvorrichtung (9) ein Federelement (10) umfasst, vorzugsweise wobei das Federelement (10) eine Spiralfeder ist.
7. Injektor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, wobei die Drängvorrichtung (9) mindestens einen Permanentmagneten (11 ) aufweist, um den Stößel (6) mittels Magnetkraft hin zur Ventilplatte (5) in Schließstellung zu bewegen, vorzugsweise wobei der Permanentmagnet (11 ) starr angeordnet ist.
8. Injektor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5-7, wobei der hin- und herbewegbare Stößel (6) ein ferromagnetisches Material aufweist oder aus diesem ist und vorzugsweise die Ventilplatte (5) als Permanentmagnet (11 ) ausgebildet ist oder einen solchen umfasst, um den Stößel (6) hin in seine Schließstellung zu bewegen.
9. Injektor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5-8, wobei der Stößel (6) als Permanentmagnet ausgebildet ist oder einen solchen umfasst und vorzugsweise die Ventilplatte (5) ein ferromagnetisches Material umfasst oder hieraus besteht, um dadurch den Stößel (6) hin in seine Schließstellung zu bewegen.
10. Injektor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5-9, wobei die Drängvorrichtung (9) mindestens zwei Permanentmagneten (11 , 12) aufweist, um den Stößel (6) mittels Magnetkraft hin zur Ventilplatte (5) in Schließstellung zu bewegen, wobei neben einem ersten Permanentmagneten (11 ) der Stößel (6) als ein zweiter Permanentmagnet (12) ausgebildet ist oder einen solchen umfasst.
11 . Injektor (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch 10, wobei die Ventilplatte (5) der erste Permanentmagnet (11 ) ist oder diesen umfasst und vorzugsweise die Pole (13, 14) der beiden Permanentmagnete (11 , 12) so zueinander ausgerichtet sind, dass sich diese gegenseitig anziehen.
12. Injektor (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch 10 oder 11 , wobei der erste Permanentmagnet (11 ) als Anschlag für den Stößel (6) dient, um einen maximalen Abstand des Stößels (6) von der Ventilplatte (5) zu festzulegen, wobei vorzugsweise die Pole (13, 14) der beiden Permanentmagnete (11 , 12) so zueinander ausgerichtet sind, dass sich diese gegenseitig abstoßen.
13. Injektor (1 ) nachdem vorhergehenden Anspruch 12, wobei die Ventilplatte (5) aus einem nicht-magnetisierbaren oder einem nur schwach magnetisierbaren Material ist.
14. Injektor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-12, wobei zwischen der Ventilplatte (5) und dem Stößel (6) ein Distanzelement (15) vorgesehen ist, um 26 eine maximale Magnetkraft zwischen Ventilplatte (5) und Stößel (6) einzustellen, wobei vorzugsweise das Distanzelement (15) eine Scheibe, eine Folie oder eine an Ventilplatte (5) und/oder Stößel (6) angebrachte Beschichtung ist, die aus einem unmagnetischen oder nur schwach magnetischen Material, insbesondere einem Kunststoff, bspw. Polymid, ist.
15. Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzung, insbesondere mit einer Gas-Direkteinspritzung, im Besonderen mit einer Wasserstoff-Direkteinspritzung, umfassend einen Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-14.
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