DE102007002402B4 - Gas injection device for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Gaseinblasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Einblasöffnung, einer Nadel (17) und einem Aktor (4), um die Nadel (17) zwischen einer Schließstellung, in der die Einblasöffnung durch die Nadel (17) verschlossen ist, und einer Einblasstellung, in der die Einblasöffnung geöffnet ist, hin- und herzubewegen, sowie ein hydraulischer Hubtransformator, um eine Bewegung des Aktors (4) mit einem relativ kleinen Hub in eine Bewegung der Nadel (17) mit einem relativ großen Hub zu transformieren, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Hubtransformator eine Dämpfungseinrichtung (16) umfasst, um Vibrationen der Nadel (17) zu dämpfen.Gas injection device for an internal combustion engine with an injection opening, a needle (17) and an actuator (4) to move the needle (17) between a closed position in which the injection opening is closed by the needle (17) and an injection position in which the Injection opening is open to move back and forth, and a hydraulic lifting transformer to transform a movement of the actuator (4) with a relatively small stroke into a movement of the needle (17) with a relatively large stroke, characterized in that the hydraulic lifting transformer a damping device (16) to dampen vibrations of the needle (17).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gaseinblasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a gas injection device for an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE 697 02 893 ist eine solche Gaseinblasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, die eine Einblasöffnung, eine Nadel und einen Aktor umfaßt, um die Nadel zwischen einer Schließstellung, in der die Einblasöffnung durch die Nadel verschlossen ist, und einer Einblasstellung, in der die Einblasöffnung geöffnet ist, hin- und herzubewegen. Gas wird dabei durch die Einblasvorrichtung direkt in einen Zylinder des Verbrennungsmotors eingeblasen. Durch das direkte Einblasen wird eine sehr gute, umweltfreundliche Verbrennung ermöglicht.From the DE 697 02 893 Such a gas injection device for an internal combustion engine is known, which comprises an injection port, a needle and an actuator for closing the needle between a closed position in which the injection port is closed by the needle and a blow-in position in which the injection port is opened. and move. Gas is injected through the injector directly into a cylinder of the internal combustion engine. By direct injection, a very good, environmentally friendly combustion is possible.

Aus der DE 103 43 086 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches mit einem piezoelektrischen, elektrostriktiven oder magnetostriktiven Aktor ausgestattet ist. Mittels eines beweglichen Ventilschließkörpers wird ein Hydraulikmedium, welches vom Brennstoff mit Druck beaufschlagt ist, abgegeben.From the DE 103 43 086 A1 is a fuel injection valve is known, which is equipped with a piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive actuator. By means of a movable valve-closing body, a hydraulic medium, which is pressurized by the fuel, discharged.

Aus der DE 102 17 594 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil zur Direktinjektion in einen Brennraum bekannt, mit einem piezoelektrischen, elektrostriktiven oder magnetostriktiven Aktor, einem Aktorkolben und einem mit dem Aktorkolben über ein Druckmedium in Wirkverbindung stehenden Hubkolben. Eine Ausgleichseinrichtung gleicht thermische Längenänderungen des Aktors aus.From the DE 102 17 594 A1 For example, a fuel injection valve for direct injection into a combustion chamber is known, having a piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive actuator, an actuator piston and a reciprocating piston operatively connected to the actuator piston via a pressure medium. A balancing device compensates for thermal changes in length of the actuator.

Die DE 101 59 749 A1 offenbart ein Brennstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor und einem hydraulischen Koppler mit Geberkolben und Nehmerkolben und mit einem Druckraum, der mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist. Der Druckraum ist über Dichtungen gegenüber Aktorraum und Ventilinnenraum abgedichtet.The DE 101 59 749 A1 discloses a fuel injector for directly injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine having a piezoelectric or magnetostrictive actuator and a hydraulic coupler with master piston and slave piston and with a pressure space filled with a hydraulic fluid. The pressure chamber is sealed by seals against the actuator chamber and valve interior.

Die DE 199 40 054 A1 betrifft ein Dosierventil mit einem Gehäuse, einer Ventilnadel, einem Piezoaktor in einem Aktorraum sowie eine Hydraulikkammer und einem Ausgleichsraum, jeweils gefüllt mit einem Hydraulikfluid. Weiterhin ist ein Längenausgleichselement vorhanden und das Hydraulikfluid steht unter einem Vordruck.The DE 199 40 054 A1 relates to a metering valve with a housing, a valve needle, a piezoelectric actuator in an actuator chamber and a hydraulic chamber and a compensation chamber, each filled with a hydraulic fluid. Furthermore, a length compensation element is present and the hydraulic fluid is under a pre-pressure.

Die zitierten Druckschriften offenbaren keine Anpassungen zum Einblasen von sehr großen Gasvolumina.The cited references do not disclose adaptations for injecting very large volumes of gas.

Um ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der Gas verwendet, zu betreiben, müssen relativ große Gasvolumen in sehr kurzen Zeiteinheiten mit Hilfe der Gaseinblasvorrichtung eingeblasen werden. Dazu muß eine Querschnittsfläche geöffnet werden, die mindestens eine Größenordnung (Faktor 10) über der Querschnittsfläche eines typischen Benzininjektors liegt.In order to operate a motor vehicle with an internal combustion engine using gas, relatively large gas volumes must be injected in very short time units by means of the gas injection device. For this purpose, a cross-sectional area must be opened which is at least an order of magnitude (factor 10) over the cross-sectional area of a typical gasoline injector.

Nachteilig ist, daß die Gaseinblasvorrichtung groß ausgelegt werden muß, um das Einblasen von sehr großen Gasvolumen in sehr kurzen Zeiteinheiten zu ermöglichen, wodurch unerwünscht viel Raum bei dem Zylinder belegt wird.The disadvantage is that the Gaseinblasvorrichtung must be designed large, to allow the injection of very large volumes of gas in very short time units, whereby an undesirable amount of space is occupied in the cylinder.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, die wenig Raum belegt und gleichzeitig das Einblasen von ausreichenden Gasmengen in sehr kurzen Zeiteinheiten ermöglicht.The present invention has for its object to provide a fuel injection device for an internal combustion engine, which occupies little space and at the same time allows the injection of sufficient amounts of gas in very short time units.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Gaseinblasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.The object underlying the invention is achieved by a gas injection device for an internal combustion engine having the features of the characterizing part of patent claim 1.

Erfindungsgemäß ist ein hydraulischer Hubtransformator vorgesehen, um eine Bewegung des Aktors mit einem relativ kleinen Hub in eine Bewegung der Nadel mit einem relativ großen Hub zu transformieren.According to the invention, a hydraulic lifting transformer is provided to transform a movement of the actuator with a relatively small stroke into a movement of the needle with a relatively large stroke.

Vorteilhafterweise kann ein Aktor verwendet werden, der selbst nicht für einen ausreichenden Hub sorgen kann, um eine ausreichende Gaszufuhr zu gewährleisten.Advantageously, an actuator can be used, which itself can not provide sufficient lift to ensure adequate gas supply.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der hydraulische Hubtransformator ein mit einem Fluid gefülltes abgeschlossenes Volumen, welches eine hintere Öffnung aufweist, in welche ein Hubkolben eingeführt ist, und eine vordere Öffnung aufweist, in welche ein Nadelbetätigungskolben eingeführt ist.In a preferred embodiment, the hydraulic lift transformer comprises a sealed volume filled with a fluid having a rear opening into which a reciprocating piston is inserted and having a front opening into which a needle actuation piston is inserted.

Vorteilhafterweise ist ein derartiger hydraulischer Hubtransformator langlebig und stabil.Advantageously, such a hydraulic lifting transformer is durable and stable.

In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist eine hintere Dichtung zwischen dem Hubkolben und dem Gehäuse hinter der hinteren Öffnung vorgesehen, so daß eine hintere Dichtungskammer ausgebildet ist, und ist eine vordere Dichtung zwischen dem Nadelbetätigungskolben und dem Gehäuse vor der vorderen Öffnung vorgesehen, so daß eine vordere Dichtungskammer ausgebildet ist, und verbindet eine Leitung die vordere Kammer mit der hinteren Kammer.In a further development of the preferred embodiment, a rear seal between the reciprocating piston and the housing is provided behind the rear opening, so that a rear seal chamber is formed, and a front seal between the needle actuating piston and the housing is provided in front of the front opening, so that a front seal chamber is formed, and connects a conduit the front chamber with the rear chamber.

Vorteilhafterweise kann der Hubtransformator vollkommen abgedichtet werden.Advantageously, the lifting transformer can be completely sealed.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der hydraulische Hubtransformator eine Dämpfungseinrichtung, um Vibrationen der Nadel zu dämpfen. In a preferred embodiment, the hydraulic lift transformer includes damping means to dampen vibrations of the needle.

Vorteilhafterweise läßt sich die Menge des eingespritzten Gases dadurch besser dosieren und erhöhen.Advantageously, the amount of injected gas can thereby better dose and increase.

In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist das abgeschlossene Volumen durch die Dämpfungseinrichtung in mindestens zwei Teilvolumina unterteilt, ist die Dämpfungseinrichtung als Drossel ausgebildet, die eine Fluidverbindung zwischen den mindestens zwei Teilvolumina bildet, und ist die Dämpfungseinrichtung so angeordnet, daß das Fluid durch die Drossel während der Bewegung des Aktors hindurchströmt.In a development of the preferred embodiment, the closed volume is divided by the damping device into at least two sub-volumes, the damping device is designed as a throttle, which forms a fluid connection between the at least two sub-volumes, and the damping device is arranged so that the fluid through the throttle during the movement of the actuator flows through.

Vorteilhafterweise läßt sich eine derartige Dämpfungsvorrichtung für einen hydraulischen Hubtransformator einfach durch ein Loch oder mehrere Löcher umsetzen.Advantageously, such a damping device for a hydraulic lifting transformer can be easily implemented by one or more holes.

In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist eines der mindestens zwei Teilvolumina als eine hintere Transformatorkammer mit relativ großem Querschnitt ausgebildet, in welcher die hintere Öffnung vorgesehen ist, und ist eines der mindestens zwei Teilvolumina als eine vordere Transformatorkammer mit relativ kleinem Querschnitt ausgebildet, in welcher die vordere Öffnung vorgesehen ist.In a further development of the preferred embodiment, one of the at least two partial volumes is formed as a rear transformer chamber with a relatively large cross section, in which the rear opening is provided, and one of the at least two partial volumes is designed as a front transformer chamber with a relatively small cross section, in which the front opening is provided.

Vorteilhafterweise sind zylindrische Kammern für hydraulische Hubtransformatoren besonders geeignet.Advantageously, cylindrical chambers for hydraulic lifting transformers are particularly suitable.

In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform basiert das Fluid auf Silikonöl, Glyzerin, Mineralöl oder synthetischem Öl.In a further development of the preferred embodiment, the fluid is based on silicone oil, glycerol, mineral oil or synthetic oil.

Vorteilhafterweise sind Silikonöl oder Glyzerin, Mineralöl oder synthetisches Öl aufgrund ihrer hohen Viskosität besonders geeignet, um für eine Schwingungsdämpfung zu sorgen.Advantageously, silicone oil or glycerin, mineral oil or synthetic oil are particularly suitable because of their high viscosity to provide vibration damping.

In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist die Drossel als ein Loch ausgebildet.In a further development of the preferred embodiment, the throttle is formed as a hole.

Vorteilhafterweise können durch ein Loch mit geeigneten Maßen Vibrationen besonders gut unterdrückt werden, ohne den Fluidstrom zu sehr zu behindern.Advantageously, vibrations can be suppressed particularly well through a hole of suitable dimensions without hindering the flow of fluid too much.

In noch einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Hubsensor vorgesehen, um einen Hub der Nadel zu erfassen.In yet a preferred embodiment, a stroke sensor is provided to detect a stroke of the needle.

Vorteilhafterweise kann der Hubsensor entweder direkt den Hub der Nadel oder indirekt durch die Verschiebung des Gleitelements messen.Advantageously, the stroke sensor can measure either directly the stroke of the needle or indirectly by the displacement of the sliding element.

In noch einer bevorzugten Ausführungsform ist das abgeschlossene Volumen mit einer der beiden Dichtungskammern über ein Rückschlagventil verbunden.In yet a preferred embodiment, the sealed volume is connected to one of the two seal chambers via a check valve.

Vorteilhafterweise kann durch das Rückschlagventil eine Abnahme der Fluidmenge in den Transformatorkammern verhindert werden.Advantageously, a decrease in the amount of fluid in the transformer chambers can be prevented by the check valve.

In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform weist das Rückschlagventil einen Ventilkanal auf.In a development of the preferred embodiment, the check valve has a valve channel.

In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilkanal in dem Gehäuse ausgebildet.In a further development of the preferred embodiment, the valve channel is formed in the housing.

In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilkanal in dem Nadelbetätigungskolben ausgebildet.In a further development of the preferred embodiment, the valve channel is formed in the needle actuating piston.

In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Rückschlagventil eine Schließkugel und eine Feder.In a further development of the preferred embodiment, the check valve comprises a closing ball and a spring.

In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist das Rückschlagventil als Membranventil ausgebildet.In a development of the preferred embodiment, the check valve is designed as a diaphragm valve.

In nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Nadel durch eine aktive Steuerung zur Schwingungsdämpfung ansteuerbar.In a preferred embodiment, the needle is controllable by an active vibration damping control.

Vorteilhafterweise kann eine ideale schwingungsfreie Betätigung des Ventils bei gleichzeitig optimaler Dynamik erreicht werden.Advantageously, an ideal vibration-free operation of the valve can be achieved with optimal dynamics.

Im folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:In the following the invention with reference to the drawings will be described in more detail. Show it:

1 einen Querschnitt einer Gaseinblasvorrichtung in der Schließstellung; 1 a cross section of a Gaseinblasvorrichtung in the closed position;

2 einen Querschnitt der Gaseinblasvorrichtung aus 1 in der Einblasstellung; und 2 a cross section of the gas injector 1 in the blowing position; and

3 einen Querschnitt einer weiteren Gaseinblasvorrichtung. 3 a cross section of another gas injection device.

1 zeigt einen Querschnitt einer Gaseinblasvorrichtung in der Schließstellung. Gas wird durch eine Zuleitung 1 am hinteren Ende des zylindrischen Gehäuses 2 zu einem Aktorraum 2, in dem ein Aktor 4, vorzugsweise ein Piezoaktor, untergebracht ist, zugeführt und strömt dann durch einen Kanal 5 weiter in einen Einblasraum 6 an dem vorderen Ende der Gaseinblasvorrichtung. 1 shows a cross section of a Gaseinblasvorrichtung in the closed position. Gas is through a supply line 1 at the rear end of the cylindrical housing 2 to an actuator room 2 in which an actor 4 , preferably a piezoelectric actuator, is supplied, and then flows through a channel 5 continue into a blowing room 6 at the front end of the gas injector.

Zwischen dem Aktorraum 3 und dem Einblasraum 6 ist ein Hubtransformator vorgesehen. Der Hubtransformator umfaßt eine hintere zylindrische Transformatorkammer 7 mit großem Querschnitt und eine vordere zylindrische Transformatorkammer 8 mit kleinem Querschnitt, die in dem Gehäuse 2 ausgebildet sind. In einer hinteren Öffnung der Transformatorkammer 7 mit großem Querschnitt ist ein zylindrischer Hubkolben 9 eingeführt, so daß diese Öffnung verschlossen ist. In einer vorderen Öffnung der Transformatorkammer 8 mit kleinem Querschnitt ist ein Nadelbetätigungskolben 10 eingeführt, so daß auch diese Öffnung verschlossen ist. Die Transformatorkammer 7 mit großem Querschnitt und die Transformatorkammer 8 mit kleinem Querschnitt sind durch eine Drossel 16 voneinander getrennt, die aus einer zylindrischen Platte besteht, in der ein kleines Loch ausgebildet ist und die an der vorderen Innenwand der Transformatorkammer 7 mit großem Querschnitt durch Schrauben befestigt ist. Statt eines Lochs können auch mehrere Löcher, eine Gitterstruktur oder poröses Material vorgesehen sein. Die Transformatorkammern 7 und 8 sind mit einem Fluid wie zum Beispiel Glyzerin oder Silikonöl ausgefüllt. Der Hubkolben 9 und der Nadelbetätigungskolben 10 verschließen die entsprechenden Öffnungen, in welche sie eingeführt sind, jedoch nicht vollkommen dicht. Daher kann das Fluid zwischen dem Gehäuse 2 und dem Hubkolben 9 bzw. dem Nadelbetätigungskolben 10 austreten. Um den weiteren Austritt des Fluids in den Aktorraum 2 und Einblasraum 6 zu verhindern, ist zwischen einem hinteren verjüngten Ende des Hubkolbens 9 und dem Gehäuse 2 eine ringförmige gewellte Dichtung 11 aus einem elastischen Material vorgesehen, so daß eine hintere Dichtungskammer 12 ausgebildet ist, und ist zwischen dem Nadelbetätigungskolben 10 und dem Gehäuse 2 eine ringförmige gewellte Dichtung 13 aus einem elastischem Material vorgesehen, so daß eine vordere Dichtungskammer 14 ausgebildet ist. Die Dichtungskammern 12 und 14 sind ebenfalls mit dem Fluid gefüllt, denn das Fluid kann nicht nur aus der Transformatorkammer 7 mit großem Querschnitt und der Transformatorkammer 8 mit kleinem Querschnitt austreten, sondern auch auf dem gleichen Weg eintreten, und insbesondere das Eintreten von Luft muß verhindert werden. Die hintere Dichtungskammer 12 und die vordere Dichtungskammer 14 sind durch eine Leitung 15 miteinander verbunden. Dadurch findet ein Druckausgleich zwischen den Dichtungskammern 12 und 14 statt. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Dichtungskammern prall gefüllt sind, um eine Beschädigung der Dichtungen 11 und 13 während der Bewegung des Hubkolbens 9 und des Nadelbetätigungskolbens 10 zu verhindern.Between the actuator room 3 and the blowing room 6 a lifting transformer is provided. The lifting transformer comprises a rear cylindrical transformer chamber 7 with large cross-section and a front cylindrical transformer chamber 8th with a small cross section, in the case 2 are formed. In a rear opening of the transformer chamber 7 with a large cross-section is a cylindrical piston 9 introduced, so that this opening is closed. In a front opening of the transformer chamber 8th with a small cross-section is a needle actuating piston 10 introduced, so that this opening is closed. The transformer chamber 7 with large cross-section and the transformer chamber 8th with a small cross section are through a throttle 16 separated from each other, which consists of a cylindrical plate in which a small hole is formed and the front inner wall of the transformer chamber 7 attached with large cross-section by screws. Instead of a hole, a plurality of holes, a grid structure or porous material may be provided. The transformer chambers 7 and 8th are filled with a fluid such as glycerol or silicone oil. The reciprocating piston 9 and the needle actuating piston 10 close the corresponding openings into which they are inserted, but not completely tight. Therefore, the fluid between the housing 2 and the reciprocating piston 9 or the needle actuating piston 10 escape. To the further exit of the fluid in the actuator space 2 and blowing room 6 To prevent is between a rear tapered end of the reciprocating piston 9 and the housing 2 an annular corrugated seal 11 made of an elastic material, so that a rear seal chamber 12 is formed, and is between the needle actuating piston 10 and the housing 2 an annular corrugated seal 13 provided of an elastic material, so that a front seal chamber 14 is trained. The seal chambers 12 and 14 are also filled with the fluid, because the fluid can not only from the transformer chamber 7 with large cross-section and the transformer chamber 8th leak with a small cross-section, but also enter the same way, and in particular the entry of air must be prevented. The rear seal chamber 12 and the front seal chamber 14 are through a lead 15 connected with each other. This results in a pressure equalization between the seal chambers 12 and 14 instead of. This is particularly important when the seal chambers are bulging to damage the seals 11 and 13 during the movement of the reciprocating piston 9 and the needle actuating piston 10 to prevent.

Der Hubkolben 9 stößt mit seinem hinteren Ende gegen die Aktor 4, so daß eine Bewegung des Aktors 4 aufgrund dessen Ausdehnung entlang der Gaseinblasvorrichtung an den Hubkolben 9 übertragen wird. Der Nadelbetätigungskolben 10 ist einstückig mit der Nadel 17 ausgebildet, die eine Einblasöffnung verschließt, die in dem Gehäuse 2 ausgebildet ist und in dem Einblasraum 6. Der Nadelbetätigungskolben und die Nadel können aber auch von einander getrennt sein. In dem Einblasraum 6 ist eine Feder 18 aufgenommen. Diese Feder 18 drückt gegen einen Vorsprung 19, der ringförmig um die Nadel 17 bzw. den Nadelbetätigungskolben 10 verläuft und bringt die nach außen öffnende Nadel 17 dadurch in ihre Schließstellung, in welcher eine Anschlagkante am vorderen Ende der Nadel 17 gegen einen Nadelsitz drückt, der in der Einblasöffnung ausgebildet ist, so daß die Einblasöffnung verschlossen ist.The reciprocating piston 9 bumps the actuator with its rear end 4 , so that a movement of the actuator 4 due to its expansion along the gas injection device to the reciprocating piston 9 is transmitted. The needle actuation piston 10 is integral with the needle 17 formed, which closes an injection opening, which in the housing 2 is formed and in the blowing room 6 , The needle actuating piston and the needle can also be separated from each other. In the blowing room 6 is a spring 18 added. This spring 18 pushes against a lead 19 ringing around the needle 17 or the needle actuating piston 10 runs and brings the outward opening needle 17 thereby in its closed position, in which a stop edge at the front end of the needle 17 presses against a needle seat, which is formed in the injection opening, so that the injection opening is closed.

2 zeigt die Gaseinblasvorrichtung aus 1 in der Einblasstellung. Beim Übergang von der Schließstellung zur Einblasstellung dehnt sich der Aktor 4 in Längsrichtung aus, so daß der Hubkolben 9 nach vorne geschoben wird, wodurch das Fluid in der Transformatorkammer 7 mit einem großem Querschnitt durch das Loch der Drossel 16 in die Transformatorkammer 8 mit einem kleinen Querschnitt gedrückt. Dadurch werden der Nadelbetätigungskolben 10 und die Nadel 17 nach vorne geschoben, und wird die Feder 18 zusammengedrückt. Aufgrund der unterschiedlichen Querschnitte der Transformatorkammer 7 mit dem großen Querschnitt und der Transformatorkammer 8 mit dem kleinen Querschnitt wird dabei der Nadelbetätigungskolben 10 wesentlich weiter verschoben, als sich der Aktor 4 ausdehnt. Das Übersetzungsverhältnis ist dabei an die gewünschte Gasmenge angepaßt und kann beispielsweise 5 betragen. Zwischen der Anschlagkante am vorderen Ende der Nadel 17 und dem Nadelsitz 29 entsteht ein Spalt, durch den das Gas hindurchströmen kann. 2 shows the gas injector 1 in the blowing position. During the transition from the closed position to the blowing position, the actuator expands 4 in the longitudinal direction, so that the reciprocating piston 9 pushed forward, causing the fluid in the transformer chamber 7 with a large cross section through the hole of the throttle 16 into the transformer chamber 8th pressed with a small cross section. This will cause the needle actuation piston 10 and the needle 17 pushed forward, and becomes the spring 18 pressed together. Due to the different cross sections of the transformer chamber 7 with the large cross-section and the transformer chamber 8th with the small cross section while the needle actuating piston 10 moved much further than the actor 4 expands. The gear ratio is adapted to the desired amount of gas and can be 5, for example. Between the stop edge at the front end of the needle 17 and the needle seat 29 creates a gap through which the gas can flow.

Wenn sich der Aktor 4 wieder zusammenzieht, strömt das Fluid aus der Transformatorkammer 8 mit kleinem Querschnitt durch das Loch in der Drossel 16 in die Transformatorkammer 7 mit großem Querschnitt, wodurch die Nadel 17 durch die Feder 18 in die Schließstellung zurückbewegt wird, und die Einblasöffnung verschlossen wird.If the actor 4 contracts again, the fluid flows out of the transformer chamber 8th with a small cross section through the hole in the throttle 16 into the transformer chamber 7 with a large cross section, eliminating the needle 17 through the spring 18 is moved back into the closed position, and the injection opening is closed.

Aufgrund der hohen Umdrehungszahl des Motors findet der Vorgang des Öffnens und Schließens der Einblasöffnung wiederholt in schnellen Wechseln statt. Dadurch werden die Nadel 17 und die gesamte Einblasvorrichtung zu Vibrationen angeregt. Die Vibrationen werden jedoch durch die Reibung, die auftritt, wenn das Fluid durch die Drossel 16 strömt, derart gedämpft, daß die Nadelbewegungsfunktion annährend als aperiodischer Grenzfall beschrieben werden kann.Due to the high number of revolutions of the engine, the operation of opening and closing the injection opening repeatedly takes place in rapid changes. This will be the needle 17 and the entire injection device is excited to vibrate. However, the vibrations are due to the friction that occurs when the fluid passes through the throttle 16 flows so attenuated that the needle movement function can be described approximately as an aperiodic limit case.

3 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Gaseinblasvorrichtung. Für identische Elemente werden dabei die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die weitere Gaseinblasvorrichtung umfaßt zusätzlich ein Rückschlagventil, welches im Hubkolben 9 ausgebildet ist und eine Schließkugel 20 aufweist, die durch eine Feder 21 vorgespannt ist. Wenn der Druck in der hinteren Dichtungskammer 12 größer als in der Transformatorkammer 7 ist, wird die Schließkugel 20 von ihrem Sitz abgehoben, und das Fluid kann von der hinteren Dichtungskammer durch einen Ventilkanal 22 in die Transformatorkammer 7 strömen. Ein ähnliches Rückschlagventil kann auch im Nadelbetätigungskolben 10 ausgebildet sein. Das Rückschlagventil kann auch in dem Gehäuse ausgebildet sein und an dem Hubkolben 9 bzw. Nadelbetätigungskolben 10 vorbeigeführt sein. Durch ein solches Rückschlagventil kann eine Abnahme der Fluidmenge in den Transformatorkammern 7,8 verhindert werden, und es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den Fluidmengen in den Dichtungskammern 12, 14 und den Transformatorkammern 7, 8 ein. Die weitere Gaseinblasvorrichtung weist außerdem einen optischen Hubsensor 23 auf, der die Verschiebung einer Einbuchtung 24 erfaßt, die ringförmig außen um den Nadelbetätigungskolben 10 verläuft. Eine Drossel 25 ist an der Innenwand der Kammer 8 mit kleinem Querschnitt befestigt. 3 shows a cross section of another gas injection device. For identical elements, the same reference numerals are used. The further Gaseinblasvorrichtung additionally includes a check valve, which in the reciprocating piston 9 is formed and a closing ball 20 characterized by a spring 21 is biased. When the pressure in the rear sealing chamber 12 larger than in the transformer chamber 7 is, the closing ball 20 lifted off its seat, and the fluid can pass from the rear seal chamber through a valve port 22 into the transformer chamber 7 stream. A similar check valve can also be used in the needle actuation piston 10 be educated. The check valve may also be formed in the housing and on the reciprocating piston 9 or needle actuation piston 10 be passed. By such a check valve may decrease the amount of fluid in the transformer chambers 7 . 8th be prevented, and there is a balance between the amounts of fluid in the seal chambers 12 . 14 and the transformer chambers 7 . 8th one. The further gas injection device also has an optical stroke sensor 23 on, the displacement of a dent 24 detected, the annular outside around the needle actuating piston 10 runs. A throttle 25 is on the inner wall of the chamber 8th attached with a small cross-section.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zuleitungsupply
22
Gehäusecasing
33
Aktorraumactuator chamber
44
Aktoractuator
55
Kanalchannel
66
EinblasraumAir supply
77
Transformatorkammer mit großem QuerschnittTransformer chamber with large cross-section
88th
Transformatorkammer mit kleinem QuerschnittTransformer chamber with a small cross-section
99
Hubkolbenreciprocating
1010
NadelbetätigungskolbenNeedle actuating piston
1111
Dichtungpoetry
1212
Dichtungskammerseal chamber
1313
Dichtungpoetry
1414
Dichtungskammerseal chamber
1515
Leitungmanagement
1616
Drosselthrottle
1717
Nadelneedle
1818
Federfeather
1919
Vorsprunghead Start
2020
Schließkugelclosing ball
2121
Federfeather
2222
Kanalchannel
2323
Hubsensorstroke sensor
2424
Einbuchtungindentation
2525
Drosselthrottle

Claims (16)

Gaseinblasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Einblasöffnung, einer Nadel (17) und einem Aktor (4), um die Nadel (17) zwischen einer Schließstellung, in der die Einblasöffnung durch die Nadel (17) verschlossen ist, und einer Einblasstellung, in der die Einblasöffnung geöffnet ist, hin- und herzubewegen, sowie ein hydraulischer Hubtransformator, um eine Bewegung des Aktors (4) mit einem relativ kleinen Hub in eine Bewegung der Nadel (17) mit einem relativ großen Hub zu transformieren, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Hubtransformator eine Dämpfungseinrichtung (16) umfasst, um Vibrationen der Nadel (17) zu dämpfen.Gas injection device for an internal combustion engine with an injection opening, a needle ( 17 ) and an actuator ( 4 ) to the needle ( 17 ) between a closed position in which the injection opening through the needle ( 17 ), and a blowing position in which the injection opening is opened to reciprocate, as well as a hydraulic lifting transformer, to a movement of the actuator ( 4 ) with a relatively small stroke in a movement of the needle ( 17 ) with a relatively large stroke, characterized in that the hydraulic lifting transformer comprises a damping device ( 16 ) to prevent vibration of the needle ( 17 ) to dampen. Gaseinblasvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Hubtransformator ein mit einem Fluid gefülltes abgeschlossenes Volumen umfasst, welches eine hintere Öffnung aufweist, in welche ein Hubkolben (9) eingeführt ist, und eine vordere Öffnung aufweist, in welche ein Nadelbetätigungskolben (10) eingeführt ist.Gas injection device according to claim 1, characterized in that the hydraulic lifting transformer comprises a closed volume filled with a fluid, which has a rear opening into which a piston ( 9 ), and has a front opening into which a needle actuation piston ( 10 ) is introduced. Gaseinblasvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine hintere Dichtung (11) zwischen dem Hubkolben (9) und dem Gehäuse (2) hinter der hinteren Öffnung vorgesehen ist, so dass eine hintere Dichtungskammer (12) ausgebildet ist, und dass eine vordere Dichtung (13) zwischen dem Nadelbetätigungskolben (10) und dem Gehäuse (2) vor der vorderen Öffnung vorgesehen ist, so dass eine vordere Dichtungskammer (14) ausgebildet ist, und dass eine Leitung (15) die vordere Kammer (14) mit der hinteren Kammer (12) verbindet.Gas injection device according to claim 2, characterized in that a rear seal ( 11 ) between the reciprocating piston ( 9 ) and the housing ( 2 ) is provided behind the rear opening, so that a rear sealing chamber ( 12 ) is formed, and that a front seal ( 13 ) between the needle actuating piston ( 10 ) and the housing ( 2 ) is provided in front of the front opening, so that a front seal chamber ( 14 ) and that a line ( 15 ) the anterior chamber ( 14 ) with the rear chamber ( 12 ) connects. Gaseinblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das abgeschlossene Volumen durch die Dämpfungseinrichtung (16) in mindestens zwei Teilvolumina unterteilt ist, dass die Dämpfungseinrichtung (16) als Drossel ausgebildet ist, die eine Fluidverbindung zwischen den mindestens zwei Teilvolumina bildet, und dass die Dämpfungseinrichtung (16) so angeordnet ist, dass das Fluid durch die Drossel während der Bewegung des Aktors (4) hindurchströmt.Gas injection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the closed volume by the damping device ( 16 ) is divided into at least two sub-volumes that the damping device ( 16 ) is formed as a throttle, which forms a fluid connection between the at least two sub-volumes, and that the damping device ( 16 ) is arranged so that the fluid through the throttle during the movement of the actuator ( 4 ) flows through. Gaseinblasvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der mindestens zwei Teilvolumina als eine hintere Transformatorkammer (7) mit relativ großem Querschnitt ausgebildet ist, in welcher die hintere Öffnung vorgesehen ist, und dass eines der mindestens zwei Teilvolumina als eine vordere Transformatorkammer (8) mit relativ kleinem Querschnitt ausgebildet ist, in welcher die vordere Öffnung vorgesehen ist.Gas injection device according to claim 4, characterized in that one of the at least two partial volumes as a rear transformer chamber ( 7 ) is formed with a relatively large cross-section, in which the rear opening is provided, and that one of the at least two partial volumes as a front transformer chamber ( 8th ) is formed with a relatively small cross-section, in which the front opening is provided. Gaseinblasvorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid auf Silikonöl, Glyzerin, Mineralöl oder synthetischem Öl basiert.Gas injection device according to claim 4 or claim 5, characterized in that the Fluid based on silicone oil, glycerine, mineral oil or synthetic oil. Gaseinblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel als ein Loch ausgebildet ist.Gas injection device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the throttle is formed as a hole. Gaseinblasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hubsensor (23) vorgesehen ist, um einen Hub der Nadel (17) zu erfassen.Gas injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a stroke sensor ( 23 ) is provided to a stroke of the needle ( 17 ) capture. Gaseinblasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abgeschlossene Volumen mit einer der beiden Dichtungskammern (12, 14) über ein Rückschlagventil verbunden ist.Gas injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the closed volume with one of the two sealing chambers ( 12 . 14 ) is connected via a check valve. Gaseinblasvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil einen Ventilkanal (22) aufweist.Gas injection device according to claim 9, characterized in that the check valve a valve channel ( 22 ) having. Gaseinblasvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkanal (22) in dem Gehäuse (2) ausgebildet ist.Gas injection device according to claim 10, characterized in that the valve channel ( 22 ) in the housing ( 2 ) is trained. Gaseinblasvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkanal (22) in dem Nadelbetätigungskolben (9) ausgebildet ist.Gas injection device according to claim 10, characterized in that the valve channel ( 22 ) in the needle actuating piston ( 9 ) is trained. Gaseinblasvorrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil eine Schließkugel (20) und eine Feder (21) umfasst.Gas injection device according to claim 11 or claim 12, characterized in that the check valve is a closing ball ( 20 ) and a spring ( 21 ). Gaseinblasvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil als Membranventil ausgebildet ist.Gas injection device according to claim 10, characterized in that the check valve is designed as a diaphragm valve. Gaseinblasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (17) durch eine geeignete aktive Steuerung zur Schwingungsdämpfung ansteuerbar ist.Gas injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the needle ( 17 ) can be controlled by a suitable active control for vibration damping. Gaseinblasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fluide dosierbar sind.Gas injection device according to one of the preceding claims, characterized in that fluids can be metered.
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