具有降低的磨损的气体喷射器的制作方法

具有降低的磨损的气体喷射器


背景技术：

1.本发明涉及一种用于喷射气态燃料、尤其是氢气或天然气或类似物的、具有降低的磨损的、尤其是用于内燃机的气体喷射器。该气体喷射器尤其设计为用于直接喷射到内燃机的燃烧室中。
2.由现有技术中已知气体喷射器的各种构型。气体喷射器中的问题由原理决定地在于，由于气态的待喷射介质，像例如在喷射汽油或柴油的燃料喷射器中那样通过介质进行润滑是不可行的。由此引起在运行中与用于液态燃料的燃料喷射器相比过度的磨损。在此，具有改进的磨损行为的气体喷射器是值得期望的。


技术实现要素：

3.根据本发明的具有权利要求1特征的用于喷射气态燃料的气体喷射器具有以下优点，可以显著地降低气体喷射器的磨损。由此延长了气体喷射器的使用寿命并且基本上相当于用于液态燃料的燃料喷射器的使用寿命。这根据本发明通过以下方式实现，气体喷射器具有位于封闭的润滑剂室中的润滑剂，在该润滑剂室中布置气体喷射器的运动部件。气体喷射器包括具有衔铁、内极和线圈的磁促动器。
4.在此，衔铁与关闭元件机械地连接，该关闭元件在阀座处释放和关闭气体路径，以便能够实现用于打开和/或关闭喷射器的运动。位于润滑剂室中的衔铁因此位于润滑剂室内部并且持续地被供给润滑剂和被润滑，所述衔铁在线圈通电时由于电磁力而被拉向磁促动器的内极。由此，衔铁处的磨损与至今由现有技术中已知的气体喷射器相比显著降低。为了确保润滑剂室的密封性，设置柔性密封元件，该柔性密封元件使润滑剂室在部分区域处相对于关闭元件密封。因此，通过使用充注有润滑剂的封闭的润滑剂室，可以显著延长气体喷射器的使用寿命。优选，润滑剂室在此完全充满了润滑剂。
5.优选实施方式示出本发明的优选扩展方案。
6.进一步优选的是，在润滑剂室中布置制动装置，该制动装置设置为用于在关闭元件的复位过程中制动关闭元件。由此可以减少阀座处的磨损，因为通过关闭元件的制动在复位过程中可以减少关闭元件对阀体座的冲击。制动装置可以减少关闭元件撞击到阀体时的冲击，尤其是由于阀座通常是非常干燥的并且位于热的燃烧室氛围中。
7.制动装置优选包括制动销和弹性制动元件，例如弹簧或弹性构件。制动销在复位过程时能被带入与衔铁和/或关闭元件的作用连接中，使得衔铁在它实际止挡在止挡部上之前撞击到制动销上并且使该制动销抵着弹性元件的力运动，由此能在复位过程时实现对衔铁的阻尼。尤其是降低衔铁速度。这附加地还通过利用制动装置提供的附加质量加速度得到支持。此外，通过衔铁和制动销之间的润滑剂挤压实现了进一步的制动。通过导向元件或类似物与制动销的摩擦可以进一步降低关闭元件的复位速度。这都减低了衔铁在止挡部处的冲击力，使得衔铁的使用寿命可以进一步延长。
8.特别优选的是，在制动销上布置制动导向元件，该制动导向元件确保导向销的稳定运动。此外，通过制动导向元件可以附加地在关闭元件的复位过程中还产生附加地提供
阻尼功能的摩擦。
9.优选的是，在喷射器的关闭状态下，制动导向元件和制动销之间的轴向间隙b小于衔铁和内极之间的轴向间隙c。在此，制动导向件和制动销之间的轴向间隙b在衔铁和内极之间的轴向间隙c的1％到90％的范围中。特别优选的是，制动导向元件和制动销之间的轴向间隙b在此小于轴向间隙c的25％，进一步优选在轴向间隙c的3％至10％的范围中。轴向间隙c优选具有0.05mm至3mm的大小，尤其是0.3mm。
10.优选，使用油、尤其是矿物油作为润滑剂。替代地，也可以使用液态燃料，尤其是柴油或汽油。进一步替代地，使用油脂作为润滑剂。
11.进一步优选的是，柔性密封元件是单层或多层的波纹管。波纹管优选由金属制成或者替代地由塑料制成。波纹管优选以第一端部直接固定在关闭元件上并且以另一端部固定在气体喷射器的壳体构件上。该固定可以例如在金属波纹管的情况下借助焊缝来实现。
12.替代地，柔性密封元件是膜。膜可以是单层的或多层的并且例如借助激光焊接固定在对应构件上，用于密封润滑剂室。
13.优选的是，在气体喷射器的阀壳体和气体喷射器的促动器壳体之间的区域中设置气态燃料的气体路径。由此可以将促动器布置在壳体中并且至少部分地作为组件被预装配。由此可以也以相对简单的方式使润滑剂室布置在促动器壳体中。
14.替代地，气态燃料的气体路径通过磁促动器的区域形成，尤其是通过线圈室构成，在该线圈室中布置有磁促动器的线圈。由此可以省去用于磁促动器的单独的促动器壳体。特别优选的是，通过气态燃料的气体路径进行电接触。由此尤其可以减少气体喷射器结构的复杂性。应注意的是，通过气体室导向的电接触显然必须相对于外界被密封。
15.进一步优选的是，在用于气态燃料的气体路径中布置过滤器，以便过滤掉可能存在于气态燃料中的固体颗粒或者以便过滤掉由制造决定的或由装配决定的固体颗粒。进一步优选的是，在关闭元件上也设置导向构件，尤其是当关闭元件是长形阀针时。
16.气体喷射器优选是向外打开的喷射器。进一步优选的是，气体喷射器是压力平衡的。由此，用于通过磁促动器打开气体喷射器的力与气体压力无关。因此，用于在通电开始或结束之后打开和关闭喷射器的时间也与气体压力无关。这又允许在不同气体压力下的运行。在喷射量被预期得小的情况下可以降低气体压力并且在喷射量被预期得大的情况下可以提高气体压力。当波纹管的平均直径等于关闭元件和阀体之间的座接触线的直径时，喷射器是压力平衡的。然而，波纹管平均直径也可以小于或大于座直径。在第一种情况下，在气体压力较高的情况下降低了作用到阀针上的总关闭力并且喷射器在通电时更快地打开并且在通电之后更慢地关闭。这得到提高的气体喷射量。在第二种情况下，在气体压力较高的情况下作用到阀针上的关闭力提高。这又可以补偿由于较高的气体压力而造成的阀座泄漏量提高。
17.复位优选借助复位弹簧来进行。在压力平衡的喷射器中，在气体喷射器的关闭状态中尤其没有由于气态燃料而作用到阀针上的压力，使得关闭元件的负荷可以显著降低。
附图说明
18.下面，参照附图详细说明本发明的实施例。在附图中示出：
19.图1示出根据本发明的第一实施例的气体喷射器的示意性截面图；
20.图2示出图1的气体喷射器的示意性放大局部截面图；
21.图3示出图1的气体喷射器的另一示意性放大截面图；
22.图4示出根据本发明的第二实施例的气体喷射器的示意性局部截面图。
具体实施方式
23.下面参照图1至图3详细描述根据本发明的第一优选实施例的气体喷射器1。
24.从图1中可以看出，气体喷射器1包括用于引入气态燃料的磁促动器2，该磁促动器使关闭元件3、在本实施例中是向外打开的阀针从关闭状态运动到打开状态中。图1至3在此示出气体喷射器的关闭状态。
25.磁促动器2包括衔铁20，该衔铁借助衔铁销24贴靠在关闭元件3上。此外，磁促动器2包括内极21、线圈22和磁壳体23，该磁壳体确保了磁促动器的磁回流。
26.此外，气体喷射器1包括具有连接管70的主体7，通过该连接管供应气态燃料。在主体7上固定阀壳体8，在该阀壳体中布置有磁促动器2。该阀体8连接其自由端部设置阀座90的阀体9，在该阀座中关闭元件3释放和关闭用于气态燃料的通路。
27.在图1至图3中示意性地示出电接头13，该电接头通过主体7被导向至磁促动器2。
28.设置保持体12，以便将内极21固定在阀体9上。
29.附图标记10标记用于关闭元件3的复位元件，以便使该关闭元件在打开过程之后再次复位到图1中所示出的关闭状态中。
30.图1还示出作为穿过气体喷射器1的气体路径14的气体流动。在此，气体流动在连接管处开始并且然后被改道90
°
引导到阀壳体8和主体7之间的环形室80中。气体流动14在此继续经过磁促动器2的外部区域、通过在关闭元件3区域中的过滤器11直到阀座90。在此，各个构件中设置有相应的在图中没有示出的开口。
31.在气体喷射器1打开时，气态燃料流过磁促动器2的外周和打开的密封座90进入到内燃机的燃烧室中，这在图1中通过箭头a示出。
32.因此，关闭元件3在阀座90处释放气体路径并且将该气体路径关闭。为了导向，在关闭元件3和阀体9之间有第一导向区域31和第二导向区域32，这由图2中可以详细看到。
33.此外，气体喷射器1包括封闭的润滑剂室4。润滑剂室4由图2和图3中详细看出。封闭的润滑剂室4完全或部分地充注以润滑剂。
34.由图2中可以看出，润滑剂室4被主体7、磁壳体23、内极21和呈波纹管形式的柔性密封元件5封闭。柔性密封元件5在此在关闭元件3处进行密封。因此，柔性密封元件5以第一端部固定在弹簧板16上，该弹簧板支撑用于关闭元件3的复位元件10，并且以第二端部固定在套筒形环15上。在此，柔性密封元件5补偿了关闭元件3在喷射器的轴向方向x-x上出现的运动。
35.如从图2和图3中详细地看出，在封闭的润滑剂室4中布置衔铁销24连同固定在其上的衔铁20。由于润滑剂室4中充注有润滑剂，例如液态燃料，例如汽油或柴油或油脂或类似物，因此得到对衔铁20的持续润滑。由此，可以补偿在现有技术中在燃料为气态的情况下出现的运动部件缺乏润滑的问题。
36.由图2可以看出，为了充注封闭的润滑剂室4，在主体7中构造充注通道63。充注通道63借助密封球体64被流体密封地封闭。
37.在封闭的润滑剂室4中还布置制动装置6。制动装置6包括制动销60，制动弹簧61和制动导向元件62。制动导向元件62用于导向制动销60并且布置在磁铁壳体23的内周上(参见图2和3)。
38.在此，制动销60通过衔铁销24与衔铁作用连接。
39.在此，制动装置6具有以下任务，在气体喷射器1的关闭过程中，将关闭元件3连同衔铁20一起制动。该制动在此一方面通过制动销60上的制动弹簧61的制动弹簧力实现，以及通过在制动销60从轴向贴靠面65上抬起时在制动销60和固定的制动导向元件62(参见图3)之间的轴向贴靠面65上的液压粘附来实现。
40.附加地，在关闭元件3复位时，该关闭元件通过制动导向元件62中的摩擦被制动，衔铁销24也部分地伸入到该制动导向元件中。此外，要加速的质量和润滑剂在封闭的润滑剂室4中的挤压导致在关闭过程时的附加制动。
41.如从图2中可以看出，在关闭状态中，在衔铁20和内极21之间设置轴向间隙c。在制动销60和制动导向元件62之间设置轴向间隙b。衔铁20和内极21之间的轴向间隙c优选在0.05至3mm的范围中并且特别优选为0.2至0.5mm之间。在线圈22通电时，衔铁20被拉向内极21，由此通过衔铁销24使关闭元件3进入到打开状态中，使得气态燃料可以流出到燃烧室中。应注意的是，为了减少漏磁通量，尤其是衔铁销24和/或套筒形环15由不可磁化的材料制成。
42.制动销60和制动导向元件62之间的轴向间隙b在此小于衔铁20和内极21之间的间隙c并且在打开过程时同样通过制动弹簧61的弹簧力被关闭。优选，间隙b是间隙c的1％至90％。由此，在复位过程时在制动导向元件62处实现制动销60的液压粘附。
43.在图1至图3中所示出的气体喷射器1在此是压力平衡的。这意味着关闭元件3通过弹簧板16与柔性密封元件5连接，其中，实施为金属波纹管的柔性密封元件5具有平均直径d1，该平均直径等于阀座90处的直径d2，关闭元件3在该阀座处密封阀体9。由此得出，没有压力作用到关闭元件3上，使得打开关闭元件3所必需的磁力可以保持得非常小，并且尤其是与气态燃料的压力无关。
44.应指出，代替波纹管，例如膜或软管或类似物也可以作为性密封元件5。
45.因此，气体喷射器1在运动部件、尤其是在阀座90、衔铁20和衔铁销24中可以提供降低的磨损。此外，通过具有液态润滑剂的封闭的润滑剂室4可以显著改善来自电磁铁促动器2的热排放。
46.图4示出根据本发明的第二实施例的气体喷射器1。相同的或者说功能相同的部件像第一实施例中那样被标注。
47.如从图4中可以看出，气体喷射器1的结构原则上与第一实施例的结构相同。然而区别在于，气体路径14在磁促动器2的区域不同地被导向。在此，气体路径14在第二实施例中穿过磁促动器2处的线圈室，在该线圈室中布置有线圈22。气体路径14穿过磁罐25中的开口。由此可以省去阀壳体。呈接触引脚形式的电接头13在此相对于主体7隔绝。此外，关闭元件3的第一导向区域31设置在弹簧板16的外周上。弹簧板16在此具有用于气体路径14的相应开口。润滑剂室4与第一实施方式相应地被封装并且提供在气体喷射器1的打开和关闭过程中对衔铁20的润滑。
48.其它方面，该实施例相应于第一实施例，使得可以参考那里给出的说明。