DE102021212564A1 - Gas injector with double sealing seat and delayed closing - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Mediums, umfassend: ein Schließelement (2), welches eine erste Durchgangsöffnung (3) an einem ersten Dichtsitz (4) und eine zweite Durchgangsöffnung (5) an einem zweiten Dichtsitz (6) freigibt und verschließt, einen Aktor (7) zur Betätigung des Schließelements (2), ein Rückstellelement (8), welches das Schließelement (2) in eine geschlossene Ausgangsstellung zurückstellt, und eine Schließverzögerungseinheit (9) für den zweiten Dichtsitz (6), wobei die Schließverzögerungseinheit (9) eingerichtet ist, beim Schließvorgang des Gasinjektors die zweite Durchgangsöffnung (5) mit einem vorbestimmten zeitlichen Verzug nach der ersten Durchgangsöffnung (3) zu schließen, wobei der zeitliche Verzug größer ist als eine Einblasfrequenz des Gasinjektors, so dass im Betrieb des Gasinjektors nur der erste Dichtsitz (4) geöffnet und geschlossen wird und der zweite Dichtsitz (6) immer geöffnet ist, wobei die Schließverzögerungseinheit (9) einen ortsfesten Grundkörper (90), ein bewegliches Steuerelement (91), einen zwischen dem Grundkörper (90) und dem Steuerelement (91) angeordneten Steuerraum (92) und eine Unterdruckeinheit (93) zur Erzeugung eines Unterdrucks im Steuerraum (92) aufweist, und wobei die Unterdruckeinheit (93) eine Führungsbuchse (930) und Verformungselemente (932) umfasst, welche zwischen der Führungsbuchse (930) und dem Grundkörper (90) angeordnet sind.The present invention relates to a gas injector for blowing in a gaseous medium, comprising: a closing element (2) which releases a first through-opening (3) in a first sealing seat (4) and a second through-opening (5) in a second sealing seat (6) and closes, an actuator (7) for actuating the closing element (2), a restoring element (8) which returns the closing element (2) to a closed initial position, and a closing delay unit (9) for the second sealing seat (6), the closing delay unit (9) is set up to close the second passage opening (5) with a predetermined time delay after the first passage opening (3) during the closing process of the gas injector, the time delay being greater than an injection frequency of the gas injector, so that during operation of the gas injector only the first sealing seat (4) is opened and closed and the second sealing seat (6) is always open, the closing delay unit (9) having a stationary base body (90), a movable control element (91), a between the base body (90) and the Control element (91) arranged control chamber (92) and a vacuum unit (93) for generating a vacuum in the control chamber (92), and wherein the vacuum unit (93) comprises a guide bushing (930) and deformation elements (932), which between the guide bushing ( 930) and the base body (90) are arranged.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff oder Erdgas, mit zwei Dichtsitzen sowie einer Schließverzögerungseinheit für eine Schließverzögerung an nur einem der Dichtsitze.The present invention relates to a gas injector for blowing in a gaseous medium, in particular hydrogen or natural gas, with two sealing seats and a closing delay unit for a closing delay on only one of the sealing seats.

Gasinjektoren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Ein Problemkreis ist hierbei die Dichtheit des Gasinjektors über seine Lebensdauer. Eine Abdichtung mit elastomeren Dichtelementen ist vorteilhaft, jedoch bei Verwendung des Gasinjektors als direkt einblasender Gasinjektor, welcher direkt an einem Brennraum einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, aufgrund der Wärmeproblematik nicht möglich, da es für den elastomeren Dichtwerkstoff üblicherweise direkt am Brennraum zu heiß ist. Hierbei ist es bekannt, dass ein zweiter Dichtsitz entfernt vom Brennraum vorgesehen sein kann. Allerdings führt dies zu einer verschlechterten Öffnungscharakteristik des Gasinjektors insbesondere auch im Teillastbereich und im Leerlaufbereich, so dass häufig benötigte Schaltzeiten nicht eingehalten werden können.Gas injectors are known from the prior art in different configurations. One problem here is the tightness of the gas injector over its service life. A seal with elastomeric sealing elements is advantageous, but not possible when using the gas injector as a direct blowing gas injector, which is arranged directly on a combustion chamber of an internal combustion engine, due to the heat problem, since it is usually too hot for the elastomeric sealing material directly on the combustion chamber. It is known that a second sealing seat can be provided remote from the combustion chamber. However, this leads to a deterioration in the opening characteristics of the gas injector, especially in the partial load range and in the idling range, so that frequently required switching times cannot be maintained.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Der erfindungsgemäße Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Mediums mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass der Gasinjektor zwei Dichtsitze aufweisen kann und trotzdem eine exzellente Öffnungs- und Schließcharakteristik aufweist, Insbesondere können hierbei sehr kurze Schaltzeiten und somit sehr kurze Einblasvorgänge und Mehrfacheinblasungen realisiert werden. Weiterhin weist der erfindungsgemäße Gasinjektor eine Dichtheit über seine gesamte Lebensdauer auf, da ein zweiter Dichtsitz entfernt vom Brennraum vorgesehen ist. Der zweite Dichtsitz ist vorzugsweise mit einem elastomeren Dichtelement bestückt. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Gasinjektor auch ein Öffnen des zweiten Dichtsitzes durch einen Druckunterschied ermöglichen. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Gasinjektor eine Schließverzögerung bereitstellen, welche insbesondere derart ausgelegt ist, dass der Gasinjektor am zweiten Dichtsitz nur bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine schließt. Weiter ist der zeitliche Verzug beim Schließen der zweiten Durchgangsöffnung gegenüber der ersten Durchgangsöffnung größer als eine Einblasfrequenz des Gasinjektors. Somit kann im Betrieb eine Situation erreicht werden, bei der der Gasinjektor nur am ersten Dichtsitz geöffnet und geschlossen wird, während aufgrund des zeitlichen Verzugs am zweiten Dichtsitz der zweite Dichtsitz im Betrieb durchgehend offen bleibt. Somit stellt die Schließverzögerungseinheit im Betrieb des Gasinjektors sicher, dass der zweite Dichtsitz geöffnet bleibt, während die Einblasung durch Öffnen und Schließen des ersten Dichtsitzes erfolgt. Dadurch ergibt sich ein deutlich reduzierter Verschleiß am zweiten Dichtsitz, da der zweite Dichtsitz letztendlich nur beim Abstellen der Brennkraftmaschine geschlossen wird. Besonders bevorzugt wird hierbei ein Elastomer am zweiten Dichtsitz verwendet. Da der zweite Dichtsitz im Betrieb praktisch immer geöffnet bleibt, ergibt sich kein bzw. ein deutlich reduzierter Verschleiß am elastischen Dichtelement am zweiten Dichtsitz, so dass die Lebensdauer des zweiten Dichtsitzes signifikant verlängert ist. Somit kann der Gasinjektor im geschlossenen Zustand bei abgestellter Brennkraftmaschine eine sichere Abdichtung durch den geschlossenen ersten und geschlossenen zweiten Dichtsitz bereitstellen.The gas injector according to the invention for blowing in a gaseous medium with the features of claim 1 has the advantage that the gas injector can have two sealing seats and still has excellent opening and closing characteristics. In particular, very short switching times and thus very short injection processes and multiple injections can be achieved will be realized. Furthermore, the gas injector according to the invention exhibits tightness over its entire service life, since a second sealing seat is provided at a distance from the combustion chamber. The second sealing seat is preferably equipped with an elastomeric sealing element. In particular, the gas injector according to the invention can also allow the second sealing seat to be opened by a pressure difference. Furthermore, the gas injector according to the invention can provide a closing delay, which is designed in particular in such a way that the gas injector closes at the second sealing seat only when the internal combustion engine is switched off. Furthermore, the time delay when closing the second through-opening compared to the first through-opening is greater than an injection frequency of the gas injector. A situation can thus be achieved during operation in which the gas injector is only opened and closed at the first sealing seat, while the second sealing seat remains continuously open during operation due to the time delay at the second sealing seat. Thus, during operation of the gas injector, the closing delay unit ensures that the second sealing seat remains open while the injection takes place by opening and closing the first sealing seat. This results in significantly reduced wear on the second sealing seat, since the second sealing seat is ultimately only closed when the internal combustion engine is switched off. In this case, an elastomer is particularly preferably used on the second sealing seat. Since the second sealing seat practically always remains open during operation, there is no or significantly reduced wear on the elastic sealing element on the second sealing seat, so that the service life of the second sealing seat is significantly extended. Thus, in the closed state when the internal combustion engine is switched off, the gas injector can provide reliable sealing through the closed first and closed second sealing seat.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Gasinjektor ein Schließelement aufweist, welches eine erste Durchgangsöffnung an einem ersten Dichtsitz und eine zweite Durchgangsöffnung an einem zweiten Dichtsitz freigibt und verschließt. Ferner umfasst der Gasinjektor einen Aktor zur Betätigung des Schließelements. Weiterhin ist ein Rückstellelement vorgesehen, welches das Schließelement in eine geschlossene Ausgangsstellung zurückstellt. Eine Schließverzögerungseinheit ist für den zweiten Dichtsitz angeordnet, wobei die Schließverzögerungseinheit eingerichtet ist, beim Schließvorgang des Gasinjektors die zweite Durchgangsöffnung mit einem vorbestimmten zeitlichen Verzug nach der ersten Durchgangsöffnung zu schließen. Weiter umfasst die Schließverzögerungseinheit einen ortsfesten Grundkörper, ein bewegliches Steuerelement, einen zwischen dem Grundkörper und dem Steuerelement angeordneten Steuerraum und eine Unterdruckeinheit zur Erzeugung eines Unterdrucks. Dabei ist die Unterdruckeinheit eingerichtet, den zweiten Dichtsitz mittels Erzeugen eines Unterdrucks im Steuerraum zu öffnen.According to the invention, this is achieved in that the gas injector has a closing element which opens and closes a first passage opening on a first sealing seat and a second passage opening on a second sealing seat. Furthermore, the gas injector includes an actuator for actuating the closing element. Furthermore, a reset element is provided, which resets the closing element into a closed initial position. A closing delay unit is arranged for the second sealing seat, the closing delay unit being set up to close the second through-opening with a predetermined time delay after the first through-opening during the closing process of the gas injector. The closing delay unit also includes a stationary base body, a movable control element, a control chamber arranged between the base body and the control element, and a vacuum unit for generating a vacuum. The vacuum unit is set up to open the second sealing seat by generating a vacuum in the control chamber.

Die Unterdruckeinheit umfasst ferner eine Führungsbuchse mit Durchbrüchen und Verformungselementen, welche zwischen der Führungsbuchse und dem Grundkörper angeordnet sind. Durch die Führungsbuchse und die Verformungselemente kann dabei ein Offenhalten des zweiten Dichtsitzes auch bei Teillastbereichen bzw. im Leerlauf einer Brennkraftmaschine sichergestellt werden.The vacuum unit also includes a guide bushing with openings and deformation elements, which are arranged between the guide bushing and the base body. The guide bushing and the deformation elements can ensure that the second sealing seat is kept open even in partial load ranges or when an internal combustion engine is idling.

Vorzugsweise ist der zeitliche Verzug um mindestens eine Sekunde größer als die Einblasfrequenz und weiter bevorzugt um mindestens fünf Sekunden größer, und insbesondere um mehr als eine Minute größer, als die Einblasfrequenz. D.h., durch einen zeitlichen Verzug von vorzugsweise größer als eine Sekunde wird somit nach Abstellen der Brennkraftmaschine der zweite Dichtsitz nach einer Sekunde geschlossen.The time delay is preferably at least one second greater than the injection frequency and more preferably at least five seconds greater, and in particular more than one minute greater than the injection frequency. Ie, by a time delay of preferably greater than one second is thus after stopping the Internal combustion engine the second sealing seat closed after one second.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Weiter bevorzugt ist die Führungsbuchse derart ausgebildet, dass an einem Außenumfang der Führungsbuchse ein Drosselspalt ausgebildet ist. Hierdurch wird eine gute axiale Beweglichkeit der Führungsbuchse sichergestellt.More preferably, the guide bushing is designed in such a way that a throttle gap is formed on an outer circumference of the guide bushing. This ensures good axial mobility of the guide bush.

Die Verformungselemente weisen vorzugsweise einen abgeschlossenen Hohlraum auf. Durch die Verformungselemente mit abgeschlossenem Hohlraum kann insbesondere eine axiale Beweglichkeit der Führungsbuchse individuell durch Wahl eines Drucks im Hohlraum der Verformungselemente eingestellt werden.The deformation elements preferably have a closed cavity. Due to the deformation elements with a closed cavity, in particular an axial mobility of the guide bushing can be set individually by selecting a pressure in the cavity of the deformation elements.

Die Verformungselemente sind vorzugsweise aus Federblech hergestellt. Besonders bevorzugt sind die Verformungselemente aus zwei miteinander verbundenen, ringförmigen Halbschalen, die beispielsweise mittels Schweißverbindungen verbunden sind, hergestellt.The deformation elements are preferably made of spring steel. The deformation elements are particularly preferably produced from two ring-shaped half-shells which are connected to one another and which are connected, for example, by means of welded joints.

Im Hohlraum der Verformungselemente ist vorzugsweise ein Vakuum bzw. Unterdruck kleiner als ein Umgebungsdruck vorgesehen. Alternativ können die Hohlräume auch mit Luft oder mit einem anderen Gas, beispielsweise Helium, gefüllt sein.In the hollow space of the deformation elements, a vacuum or subatmospheric pressure is preferably provided which is lower than the ambient pressure. Alternatively, the cavities can also be filled with air or with another gas, for example helium.

Für einen besonders kompakten Aufbau ist vorzugsweise am Grundkörper ein Anschlag für die Führungsbuchse angeordnet. Dadurch wird eine Axialbewegung der Führungsbuchse begrenzt.For a particularly compact design, a stop for the guide bushing is preferably arranged on the base body. This limits axial movement of the guide bush.

Die Unterdruckeinheit ist besonders bevorzugt eine Venturi-Anordnung, umfassend eine Engstelle an einer Außenseite des Grundkörpers und einem Verbindungskanal, welcher die Engstelle mit dem Steuerraum verbindet. Somit wird bei Vorbeiströmen von gasförmigem Medium an der Engstelle ein Unterdruck im Verbindungskanal erzeugt, welcher sich bis zum Steuerraum fortsetzt und dadurch das Steuerelement bewegt, so dass der zweite Dichtsitz vollständig geöffnet wird. Bei geschlossenem ersten Dichtsitz verbleibt für eine vorbestimmte Verzögerungszeit ein Unterdruck im Steuerraum, so dass der zweite Dichtsitz im Betrieb bis zum nächsten Öffnungshub des Schließelements geöffnet bleiben kann.The vacuum unit is particularly preferably a Venturi arrangement, comprising a constriction on an outside of the base body and a connecting channel which connects the constriction to the control chamber. Thus, when gaseous medium flows past the constriction, a negative pressure is generated in the connecting channel, which continues to the control chamber and thereby moves the control element, so that the second sealing seat is completely opened. When the first sealing seat is closed, a negative pressure remains in the control chamber for a predetermined delay time, so that the second sealing seat can remain open during operation until the next opening stroke of the closing element.

Der zweite Dichtsitz ist vorzugsweise zwischen dem Steuerelement und einem Gehäusebauteil ausgebildet. Dadurch ist der zweite Dichtsitz entfernt von einem Brennraum angeordnet, so dass bei Verwendung eines elastischen Dichtelements dieses relativ gut vor Hitze aus dem Brennraum geschützt ist. Dadurch kann die Lebensdauer des elastischen Dichtelements signifikant verlängert werden.The second sealing seat is preferably formed between the control element and a housing component. As a result, the second sealing seat is arranged at a distance from a combustion chamber, so that when an elastic sealing element is used, it is relatively well protected from heat from the combustion chamber. As a result, the service life of the elastic sealing element can be significantly extended.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schließverzögerungseinheit einen in Axialrichtung beweglichen Führungsring, welcher zwischen dem Grundkörper und dem Schließelement angeordnet ist. Das Schließelement ist vorzugsweise eine Ventilnadel. Hierbei ist zwischen dem Schließelement und dem Führungsring ein erster Führungsspalt ausgebildet und zwischen dem Grundkörper und dem Führungsring ein zweiter Führungsspalt ausgebildet. Das Schließelement ist somit durch den Führungsring hindurchgeführt. Das gasförmige Medium aus einem Gasraum des Gasinjektors kann dabei über den ersten und/oder zweiten Führungsspalt in den Steuerraum strömen. In Abhängigkeit der Spalthöhe des ersten und zweiten Führungsspalts wird dadurch nach einer gewissen Zeit ein Druckausgleich im Steuerraum erreicht, so dass sich der Druck im Steuerraum nach der gewünschten Verzögerungszeit dem Druck in einem Gasraum des Gasinjektors angleicht, wodurch der zweite Dichtsitz wieder geschlossen werden kann.According to a further preferred embodiment of the invention, the closing delay unit comprises a guide ring which can be moved in the axial direction and which is arranged between the base body and the closing element. The closing element is preferably a valve needle. A first guide gap is formed between the closing element and the guide ring and a second guide gap is formed between the base body and the guide ring. The closing element is thus passed through the guide ring. The gaseous medium from a gas chamber of the gas injector can flow into the control chamber via the first and/or second guide gap. Depending on the gap height of the first and second guide gap, the pressure in the control chamber is equalized after a certain time, so that the pressure in the control chamber equalizes the pressure in a gas chamber of the gas injector after the desired delay time, as a result of which the second sealing seat can be closed again.

Der Führungsring ist vorzugsweise mittels eines Vorspannelements gegen eine Öffnungsrichtung des Gasinjektors vorgespannt. Dadurch kann auch der Führungsring wieder in die im geschlossenen Zustand des Gasinjektors vorgesehene Ausgangsposition zurückgestellt werden.The guide ring is preferably prestressed against an opening direction of the gas injector by means of a prestressing element. As a result, the guide ring can also be returned to the starting position provided when the gas injector is in the closed state.

Weiter bevorzugt ist zwischen dem Grundkörper und dem Steuerelement eine Dichtung, z.B. ein O-Ring, angeordnet. Dadurch kann eine sehr genaue Auslegung des zeitlichen Verzugs zum Schließen des zweiten Dichtsitzes durch die Schließverzögerungseinheit eingestellt werden.More preferably, a seal, e.g. an O-ring, is arranged between the base body and the control element. As a result, a very precise interpretation of the time delay for closing the second sealing seat can be set by the closing delay unit.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist am Schließelement ein Anschlagelement angeordnet und zwischen dem Führungsring und dem Grundkörper ist ein dritter Dichtsitz ausgebildet. Dabei ist das Anschlagelement derart am Schließelement angeordnet, dass im geschlossenen Zustand des Gasinjektors ein Steuerspalt S1 zwischen dem Anschlag und dem Führungsring ausgebildet ist.According to a further preferred embodiment of the invention, a stop element is arranged on the closing element and a third sealing seat is formed between the guide ring and the base body. The stop element is arranged on the closing element in such a way that a control gap S1 is formed between the stop and the guide ring when the gas injector is in the closed state.

Vorzugsweise weist der Grundkörper einen Zylinderbereich zur Aufnahme des Steuerelements auf. Dadurch kann einerseits eine sichere Bewegung des Steuerelements entsprechend einem Kolben ermöglicht werden und andererseits ein einfacher, kostengünstiger und kompakter Aufbau realisiert werden.The base body preferably has a cylinder area for accommodating the control element. As a result, on the one hand, a reliable movement of the control element corresponding to a piston can be made possible and, on the other hand, a simple, cost-effective and compact structure can be implemented.

Besonders bevorzugt weist der Gasinjektor einen dritten Führungsspalt auf, welcher zwischen dem Steuerelement und dem Schließelement ausgebildet ist. Somit kann gasförmiges Medium aus dem Gasraum insgesamt über drei Führungsspalte in den Steuerraum strömen. Hierdurch kann in Abhängigkeit der jeweiligen Spalthöhen der drei Führungsspalte eine entsprechende Zeitverzögerung für das Schließen des zweiten Dichtsitzes eingestellt werden.Particularly preferably, the gas injector has a third guide gap which is between the control element and the closing element is formed. Gaseous medium can thus flow from the gas space into the control space via a total of three guide gaps. In this way, depending on the respective gap heights of the three guide gaps, a corresponding time delay for the closing of the second sealing seat can be set.

Das Steuerelement ist vorzugsweise als frei beweglicher Kolben ausgebildet.The control element is preferably designed as a freely movable piston.

Um eine Rückstellung des Steuerelements vom geöffneten in den geschlossenen Zustand des zweiten Dichtsitzes zu unterstützen, ist vorzugsweise eine Rückstellfeder oder dgl. im Steuerraum für das Steuerelement angeordnet.In order to support a return of the control element from the open to the closed state of the second sealing seat, a return spring or the like is preferably arranged in the control chamber for the control element.

Der Gasinjektor ist vorzugsweise zur Einblasung von Wasserstoff oder Erdgas ausgebildet.The gas injector is preferably designed for blowing in hydrogen or natural gas.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Gasinjektor, insbesondere zur Direkteinblasung des gasförmigen Mediums in einen Brennraum der Brennkraftmaschine.Furthermore, the present invention relates to an internal combustion engine with at least one gas injector according to the invention, in particular for direct injection of the gaseous medium into a combustion chamber of the internal combustion engine.

Figurenlistecharacter list

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

• 1 eine schematische Schnittansicht eines Gasinjektors zum Einblasen eines gasförmigen Mediums gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im geöffneten Zustand bei einem Nenneinblasdruck,
• 2 eine schematische Teil-Schnittansicht des Gasinjektors von 1 im geschlossenen Zustand des Gasinjektors bei einem reduzierten Nenneinblasdruck,
• 3 eine schematische Draufsicht einer Führungsbuchse einer Unterdruckeinheit des Gasinjektors,
• 4 eine schematische vergrößerte Teil-Schnittansicht des Gasinjektors von 1 im geöffneten Zustand mit geöffnetem ersten und zweiten Dichtsitz bei Nenneinblasdruck, und
• 5 eine schematische vergrößerte Teil-Schnittansicht des Gasinjektors von 1 im geöffneten Zustand mit geöffnetem ersten und zweiten Dichtsitz bei reduziertem Nenneinblasdruck.

An embodiment of the invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawing. In the drawing is:

• 1 a schematic sectional view of a gas injector for blowing in a gaseous medium according to a preferred embodiment of the invention in the open state at a nominal injection pressure,
• 2 a schematic partial sectional view of the gas injector of 1 in the closed state of the gas injector at a reduced nominal injection pressure,
• 3 a schematic plan view of a guide bushing of a vacuum unit of the gas injector,
• 4 a schematic enlarged partial sectional view of the gas injector of FIG 1 in the open state with the first and second sealing seats open at nominal injection pressure, and
• 5 a schematic enlarged partial sectional view of the gas injector of FIG 1 in the open state with open first and second sealing seat at reduced nominal injection pressure.

Ausführungsform der Erfindungembodiment of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 ein Gasinjektor 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie ein Öffnungs- und Schließvorgang des Gasinjektors im Detail beschrieben.In the following, with reference to the 1 until 5 a gas injector 1 according to a first preferred exemplary embodiment of the invention and an opening and closing process of the gas injector are described in detail.

Aus 1 ist der Aufbau des Gasinjektors 1 ersichtlich. Der Gasinjektor 1 umfasst ein Schließelement 2 in Form einer Ventilnadel. Ein Aktor 7 ist vorgesehen, um die Ventilnadel in den in 1 gezeigten geöffneten Zustand zu überführen. Dadurch kann ein gasförmiges Medium in einen Brennraum 30 eingeblasen werden.Out of 1 the structure of the gas injector 1 can be seen. The gas injector 1 includes a closing element 2 in the form of a valve needle. An actuator 7 is provided to move the valve needle into the 1 to convert shown open state. As a result, a gaseous medium can be blown into a combustion chamber 30 .

Wie aus 1 ersichtlich ist, weist der Gasinjektor 1 einen ersten Dichtsitz 4 an einer ersten Durchgangsöffnung 3 und einen zweiten Dichtsitz 6 an einer zweiten Durchgangsöffnung 5 auf. Der zweite Dichtsitz 6 ist dabei in Axialrichtung X-X des Gasinjektors 1 zwischen einem Aktor 7 und dem ersten Dichtsitz 4 angeordnet.How out 1 As can be seen, the gas injector 1 has a first sealing seat 4 at a first passage opening 3 and a second sealing seat 6 at a second passage opening 5 . The second sealing seat 6 is arranged between an actuator 7 and the first sealing seat 4 in the axial direction XX of the gas injector 1 .

Weiterhin umfasst der Gasinjektor 1 ein Rückstellelement 8, welches das Schließelement 2 in eine geschlossene Ausgangsstellung zurückstellt. Das Rückstellelement 8 stützt sich einerseits an einem Gehäusebauteil 10 und andererseits an einer Ringscheibe 80 ab, durch welche das Schließelement 2 hindurchgeführt ist. Die Ringscheibe 80 befindet sich mit einer kleinen Hülse 81, die am Schließelement 2 angeschweißt ist, in Kontakt. Die kleine Hülse 81 dient dabei zur Befestigung einer Abdichtmembran 70, welche den Aktor 7 gegenüber dem gasförmigen Medium in einem Aktorraum 101 des Gasinjektors abdichtet. Die Abdichtmembran 70 ist vorzugsweise eine Metallmembran.Furthermore, the gas injector 1 includes a reset element 8, which resets the closing element 2 in a closed initial position. The restoring element 8 is supported on the one hand on a housing component 10 and on the other hand on an annular disk 80 through which the closing element 2 is guided. The annular disc 80 is in contact with a small sleeve 81 welded to the closing element 2 . The small sleeve 81 serves to attach a sealing membrane 70, which seals the actuator 7 from the gaseous medium in an actuator chamber 101 of the gas injector. The sealing membrane 70 is preferably a metal membrane.

Der Gasinjektor 1 umfasst ferner eine Schließverzögerungseinheit 9, welche eingerichtet ist, eine Schließverzögerung für den zweiten Dichtsitz 6 bereitzustellen. Die Schließverzögerungseinheit 9 ist eingerichtet, beim Schließvorgang des Gasinjektors die zweite Durchgangsöffnung 5 mit einem vorbestimmten zeitlichen Verzug nach der ersten Durchgangsöffnung 3 zu schließen.The gas injector 1 also includes a delayed closing unit 9 which is set up to provide a delayed closing for the second sealing seat 6 . The closing delay unit 9 is set up to close the second passage opening 5 with a predetermined time delay after the first passage opening 3 during the closing process of the gas injector.

Die Schließverzögerungseinheit 9 umfasst dabei einen ortsfesten Grundkörper 90, ein als Kolben ausgebildetes bewegliches Steuerelement 91 und eine Unterdruckeinheit 93. Zwischen dem Grundkörper 90 und dem Steuerelement 91 ist ein Steuerraum 92 vorgesehen. Die Unterdruckeinheit 93 ist zur Erzeugung eines Unterdrucks im Steuerraum 92 eingerichtet.The closing delay unit 9 comprises a stationary base body 90, a movable control element 91 designed as a piston and a vacuum unit 93. A control chamber 92 is provided between the base body 90 and the control element 91. The vacuum unit 93 is set up to generate a vacuum in the control chamber 92 .

Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist die Unterdruckeinheit 93 als Venturi-Anordnung, umfassend eine Engstelle 94 und einen Verbindungskanal 95, welcher die Engstelle 94 mit dem Steuerraum 92 verbindet, eingerichtet. Die Engstelle 94 ist dabei an einer Außenseite des Grundkörpers 90 zu einer Gehäusehülse 96 ausgebildet.Like in particular 2 can be seen, the vacuum unit 93 is a venturi arrangement comprising a constriction 94 and a connection duct 95, which connects the constriction 94 to the control room 92, set up. The constriction 94 is formed into a housing sleeve 96 on an outside of the base body 90 .

Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist das Schließelement 2 auch durch den Grundkörper 90 hindurchgeführt. Hierbei ist zwischen dem Schließelement 2 und dem Grundkörper 90 ein beweglicher Führungsring 11 und ein mit dem Schließelement 2 fest verbundener Anschlag 20 ausgebildet.How further from 1 As can be seen, the closing element 2 is also passed through the base body 90 . In this case, a movable guide ring 11 and a stop 20 firmly connected to the closing element 2 are formed between the closing element 2 and the base body 90 .

Im geschlossenen Zustand des Gasinjektors, der in 2 im Detail gezeigt ist, ist ein erster Spalt S1 zwischen dem Anschlag 20 und dem Führungsring 11 ausgebildet. Der Führungsring 11 ist durch ein Vorspannelement 12 in Axialrichtung X-X entgegen einer Öffnungsrichtung des Gasinjektors in Richtung zum zweiten Dichtsitz 6 vorgespannt, wobei am Grundkörper 90 ein Abstützbereich 90b für den Führungsring 11 vorgesehen ist.In the closed state of the gas injector, which is 2 is shown in detail, a first gap S1 is formed between the stopper 20 and the guide ring 11 . The guide ring 11 is preloaded by a preloading element 12 in the axial direction XX against an opening direction of the gas injector in the direction of the second sealing seat 6 , a support area 90b for the guide ring 11 being provided on the base body 90 .

Der Grundkörper 90 ist zweiteilig mit einem Hauptbereich 90c und einem Zylinderbereich 90a ausgebildet, welcher das Steuerelement 91 aufnimmt. Eine Dichtung 97, insbesondere ein O-Ring, ist zwischen dem Steuerelement 91 und dem Zylinderbereich 90a des Grundkörpers 90 angeordnet. Die Dichtung 97 dichtet dabei den Steuerraum 92 gegenüber einem Gasraum 100 des Gasinjektors fluiddicht ab, ermöglicht aber eine Axialbewegung des Steuerelements 91.The base body 90 is formed in two parts with a main area 90c and a cylinder area 90a, which accommodates the control element 91. A seal 97, in particular an O-ring, is arranged between the control element 91 and the cylinder area 90a of the base body 90. FIG. The seal 97 seals the control chamber 92 against a gas chamber 100 of the gas injector in a fluid-tight manner, but allows an axial movement of the control element 91.

Der zweite Dichtsitz 6 ist hierbei, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, zwischen dem Gehäusebauteil 10 und dem Steuerelement 91 gebildet. Dabei ist ein elastisches Dichtelement 18, insbesondere ein Elastomer, am zweiten Dichtsitz 6 angeordnet. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist das elastische Dichtelement 18 vom Brennraum abgewandt, so dass das elastische Dichtelement 18 vor Hitze aus dem Brennraum 30 geschützt ist.The second sealing seat 6 is here, as in particular 2 can be seen, formed between the housing component 10 and the control element 91. An elastic sealing element 18 , in particular an elastomer, is arranged on the second sealing seat 6 . How out 2 As can be seen, the elastic sealing element 18 faces away from the combustion chamber, so that the elastic sealing element 18 is protected from heat from the combustion chamber 30 .

Im Steuerraum 92 ist ferner eine Rückstellfeder 16 für das Steuerelement 91 angeordnet. Wie aus 2 ersichtlich ist, stützt sich die Rückstellfeder 16 ebenfalls am Abstützbereich 90b des Grundkörpers 90 ab.A return spring 16 for the control element 91 is also arranged in the control chamber 92 . How out 2 As can be seen, the return spring 16 is also supported on the support area 90b of the base body 90 .

Am Steuerelement 91 ist ferner noch ein hülsenförmiger Fortsatz 91a vorgesehen, welcher ein weiteres Dichtelement 19 an einer fest mit dem Schließelement 2 verbundenen Dichtungsaufnahme 19a im geschlossenen Zustand des zweiten Dichtsitzes abdichtet (vgl. 2).A sleeve-shaped extension 91a is also provided on the control element 91, which seals a further sealing element 19 on a sealing receptacle 19a, which is firmly connected to the closing element 2, when the second sealing seat is in the closed state (cf. 2 ).

Weiterhin ist an dem ersten Dichtsitz 4 entgegengesetzten Ende des Gasinjektors 1 ein Gaszulauf 31 vorgesehen. Das einzublasende gasförmige Medium wird über den Gaszulauf 31 in den inneren Gasraum 100 des Gasinjektors 1 zugeführt (Pfeil Z).Furthermore, a gas inlet 31 is provided at the end of the gas injector 1 opposite the first sealing seat 4 . The gaseous medium to be blown in is fed via the gas inlet 31 into the inner gas chamber 100 of the gas injector 1 (arrow Z).

Der Unterdruckbereich 93 umfasst ferner eine Führungsbüchse 930 mit Durchbrüchen 931 und Verformungselemente 932. In diesem Ausführungsbeispiel sind drei Verformungselemente 932 vorgesehen. Wie weiter insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist am Außenumfang der Führungsbuchse 930 ein Drosselspalt 934 vorgesehen. Der Drosselspalt ist dabei zwischen dem Außenumfang der Führungsbuchse 930 und einer Gehäusehülse 96 ausgebildet.The vacuum area 93 also includes a guide bush 930 with openings 931 and deformation elements 932. In this exemplary embodiment, three deformation elements 932 are provided. How to proceed in particular 2 As can be seen, a throttle gap 934 is provided on the outer circumference of the guide bushing 930 . The throttle gap is formed between the outer circumference of the guide bushing 930 and a housing sleeve 96 .

Der Grundkörper 90 weist ferner einen Anschlag 933 auf, welcher eine Axialbewegung der axial beweglich angeordneten Führungsbuchse 930 beschränkt.The base body 90 also has a stop 933, which limits an axial movement of the guide bushing 930, which is arranged to be axially movable.

Durch diesen Aufbau der Unterdruckeinheit 93 ist es insbesondere möglich, dass auch bei einem von einem hohen Nenneinblasdruck von ca. 20 × 10⁵ Pa bei einem reduzierten Einblasdruck von ca. 10 × 10⁵ Pa in einem Teillastbereich oder einem noch weiter reduzierten Einblasdruck von 5 × 10⁵ Pa bei einem Leerlauf einer Brennkraftmaschine der zweite Dichtsitz 6 offengehalten werden kann.This design of the vacuum unit 93 makes it possible, in particular, that ^even with a high nominal injection pressure of approx. 20 × 10 ⁵ Pa at a reduced injection pressure of approx × 10 ⁵ Pa when an internal combustion engine is idling, the second sealing seat 6 can be kept open.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Gasinjektors 1 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 im Detail beschrieben, welche jeweils unterschiedliche Öffnungs- bzw. Schließstellungen des Gasinjektors 1 zeigen. The function of the gas injector 1 according to the invention is described below with reference to the 2 until 5 described in detail, each showing different opening and closing positions of the gas injector 1.

2 zeigt im Detail die vollständig geschlossene Stellung des Gasinjektors 1. Hierbei sind sowohl der erste Dichtsitz 4 (in 2 nicht dargestellt) als auch der zweite Dichtsitz 6 geschlossen. Ein Druckniveau im inneren Gasraum 100 des Gasinjektors sowie im Steuerraum 92 und im Aktorraum 101 sind gleich. 2 shows in detail the fully closed position of the gas injector 1. In this case, both the first sealing seat 4 (in 2 not shown) and the second sealing seat 6 closed. A pressure level in the inner gas chamber 100 of the gas injector and in the control chamber 92 and in the actuator chamber 101 are the same.

Wenn nun der Gasinjektor 1 geöffnet werden soll und eine Einblasung in den Brennraum 30 ausgeführt werden soll, wird der Aktor 7 betätigt, welcher vorzugsweise ein Magnetaktor ist. Der Aktor 7 betätigt dabei das Schließelement 2, ausgehend von der in 2 gezeigten Ausgangsstellung in Richtung des Pfeils A. Dabei legt das Schließelement 2 einen Hub in Größe eines ersten Spalts S1 (vgl. 2) zurück, welcher im geschlossenen Zustand des Gasinjektors zwischen dem Führungsring 11 und dem Anschlag 20 vorhanden war. Der zweite Dichtsitz 6 bleibt dabei weiterhin in der geschlossenen Position.If the gas injector 1 is now to be opened and an injection into the combustion chamber 30 is to be carried out, the actuator 7 is actuated, which is preferably a magnetic actuator. The actuator 7 actuates the closing element 2, starting from the in 2 shown initial position in the direction of arrow A. The closing element 2 sets a stroke in the size of a first gap S1 (cf. 2 ) back, which was present between the guide ring 11 and the stop 20 in the closed state of the gas injector. The second sealing seat 6 remains in the closed position.

Durch die Öffnung des ersten Dichtsitzes 4 sinkt der Druck im Gasraum 100 durch ausströmendes Medium, so dass im weiteren Verlauf der Öffnung des Schließelements 2 an der Engstelle 94 vorbeiströmendes Medium ein Unterdruck im Steuerraum 92 erzeugt wird. Somit öffnet durch Bewegung des Steuerelements 91 in Richtung des Pfeils C auch der zweite Dichtsitz 6. Der voll geöffnete Zustand ist in 5 gezeigt. Da der Anschlag 20 mit dem Führungsring 11 in Kontakt gekommen ist, wird der Führungsring 11 weiter in Richtung zum ersten Dichtsitz 4 aufgrund der Bewegung des Schließelements 2 mit dem daran befestigten Anschlag 20 bewegt. Dies ist in 5 durch den Pfeil B angedeutet.Due to the opening of the first sealing seat 4, the pressure in the gas chamber 100 drops due to the outflowing medium, so that in the further course of the opening of the closing element 2 at the constriction 94 medium flowing past a negative pressure in the Control room 92 is generated. Thus, by moving the control element 91 in the direction of the arrow C, the second sealing seat 6 also opens. The fully open state is in 5 shown. Since the stopper 20 has come into contact with the guide ring 11, the guide ring 11 is further moved toward the first seal seat 4 due to the movement of the closure member 2 with the stopper 20 attached thereto. this is in 5 indicated by the arrow B.

Somit sind der erste und der zweite Dichtsitz 4, 6 geöffnet, so dass eine Fluidströmung 17 (vgl. 5) entlang des Außenumfangs der Schließverzögerungseinheit 9 über den geöffneten zweiten Dichtsitz 6 zum geöffneten ersten Dichtsitz 4 und dann in den Brennraum zugeführt wird.Thus, the first and the second sealing seat 4, 6 are open, so that a fluid flow 17 (cf. 5 ) is fed along the outer circumference of the closing delay unit 9 via the opened second sealing seat 6 to the opened first sealing seat 4 and then into the combustion chamber.

Aufgrund der Fluidströmung 17, welche an der Engstelle 94 der Unterdruckeinheit 93 vorbeigeführt wird, entsteht im Verbindungskanal 95, der die Engstelle 94 mit dem Steuerraum 92 verbindet, ein im Verlauf des Öffnungsvorgangs immer größer werdender Unterdruck. Der Unterdruck pflanzt sich dabei bis zum Steuerraum 92 fort, so dass das Steuerelement 91 in Richtung zum Grundkörper 90 (Pfeil C) bewegt wird. Dabei wird das Rückstellelement 16 für das Steuerelement 91 vorgespannt. Das Steuerelement 91 wird dabei auch relativ zum Schließelement 2 bewegt, so dass die Abdichtung am weiteren Dichtelement 19 nicht mehr vorhanden ist (vgl. 5).Due to the fluid flow 17, which is guided past the constriction 94 of the vacuum unit 93, an ever-increasing negative pressure arises in the connecting channel 95, which connects the constriction 94 to the control chamber 92, in the course of the opening process. The negative pressure propagates to the control chamber 92, so that the control element 91 is moved in the direction of the base body 90 (arrow C). In this case, the return element 16 for the control element 91 is prestressed. The control element 91 is also moved relative to the closing element 2 so that the seal on the further sealing element 19 is no longer present (cf. 5 ).

Bei einem normalerweise hohen Nenneinblasdruck wird ferner die Führungsbuchse 930, wie durch den Pfeil D in 5 gezeigt, bewegt und spannt die Verformungselemente 932 vor. Dadurch strömt die Fluidströmung 17 auch durch die Durchbrüche 931 und teilweise auch durch die Drosselstellung 934 am Außenumfang der Führungsbuchse 930.Also, at a normally high nominal injection pressure, the guide bushing 930, as indicated by arrow D in 5 1 moves and biases the flexures 932 . As a result, the fluid flow 17 also flows through the openings 931 and partly also through the throttle position 934 on the outer circumference of the guide bushing 930.

Da die Verformungselemente 932 aus einem Federblech hergestellt sind, stellen diese bei einem Schließen des Gasinjektors die Führungsbuchse 930 wieder in die Ausgangsstellung zurück, in welcher die Führungsbuchse 930 an dem zweiten Teilbereich 90b des Grundkörpers 90 anliegt.Since the deformation elements 932 are made of a spring steel sheet, when the gas injector is closed, they return the guide bushing 930 to the initial position in which the guide bushing 930 bears against the second partial region 90b of the base body 90 .

Um auch bei einem reduzierten Einblasdruck von beispielsweise 10 × 10⁵ Pa oder weniger bei Einblasvorgängen den zweiten Dichtsitz 6 offenhalten zu können, erfolgt, wie in 4 dargestellt ist, keine Bewegung der Führungsbuchse 930 und somit auch keine Verformung der Verformungselemente 932. Die Fluidströmung 17 wird dabei lediglich über die Drosselstelle 934 zur Engstelle 94 geführt, wodurch dann über die Venturi-Anordnung der Unterdruck im Steuerraum 92 bereitgestellt wird.In order to be able to keep the second sealing seat 6 open even with a reduced injection pressure of, for example, 10 × 10 ⁵ Pa or less during injection processes, as in 4 is shown, no movement of the guide bushing 930 and thus no deformation of the deformation elements 932. The fluid flow 17 is only guided via the throttle point 934 to the constriction 94, which then provides the negative pressure in the control chamber 92 via the Venturi arrangement.

In 5 ist ein Spalt S2, welcher die Axialbewegung der Führungsbuchse 930 darstellt, eingezeichnet.In 5 a gap S2, which represents the axial movement of the guide bushing 930, is drawn in.

Soll nun die Einblasung beendet werden, wird der Aktor 7 deaktiviert, so dass das Schließelement 2 durch die Rückstellkraft des Rückstellelements 8 wieder in Richtung der geschlossenen Ausgangsposition gestellt wird.If the injection is now to be ended, the actuator 7 is deactivated so that the closing element 2 is set back in the direction of the closed starting position by the restoring force of the restoring element 8 .

Dabei wird der erste Dichtsitz 4 geschlossen, wohingegen der zweite Dichtsitz 6 zuerst noch in der geöffneten Stellung verbleibt. Dies liegt daran, dass im Steuerraum 92 weiterhin der über die Unterdruckeinheit 93 erzeugte Unterdruck herrscht, so dass das Steuerelement 91 nicht in die geschlossene Ausgangsstellung zurückgestellt wird. Sobald der erste Dichtsitz 4 geschlossen ist, beginnt zwar auch ein Druckanstieg im Steuerraum 92, dieser kann jedoch individuell eingestellt werden.The first sealing seat 4 is thereby closed, whereas the second sealing seat 6 initially remains in the open position. This is due to the fact that the negative pressure generated by the negative pressure unit 93 continues to prevail in the control chamber 92, so that the control element 91 is not returned to the closed starting position. As soon as the first sealing seat 4 is closed, the pressure in the control chamber 92 also begins to rise, but this can be set individually.

Gasförmiges Medium kann in diesem Zustand, in welchem der erste Dichtsitz 4 geschlossen ist und der zweite Dichtsitz 6 geöffnet ist, über den ersten Führungsspalt 21, den zweiten Führungsspalt 22 und den dritten Führungsspalt 23 in den Steuerraum 92 zurückströmen. Auch kann gasförmiges Medium über den Verbindungskanal 95 in den Steuerraum 92 zurückströmen. Abhängig von der jeweiligen Spalthöhe der Führungsspalte 21, 22, 23 und den geometrischen Abmessungen des Verbindungskanals 95 bzw. einer Drosselstelle zwischen dem in die Ausgangsstellung zurückgeführten Führungsring 11 und dem Abstützbereich 90b erfolgt der Druckanstieg im Steuerraum 92 mehr oder weniger schnell.In this state, in which the first sealing seat 4 is closed and the second sealing seat 6 is open, gaseous medium can flow back into the control chamber 92 via the first guide gap 21 , the second guide gap 22 and the third guide gap 23 . Gaseous medium can also flow back into the control chamber 92 via the connecting channel 95 . Depending on the respective gap height of the guide gaps 21, 22, 23 and the geometric dimensions of the connecting channel 95 or a throttle point between the guide ring 11 returned to the starting position and the support area 90b, the pressure in the control chamber 92 rises more or less quickly.

Hierbei wird nun gezielt der Druckanstieg im Steuerraum 92 so gewählt, dass eine Einblasfrequenz des Gasinjektors kürzer ist als der zeitliche Verzug zum Schließen des zweiten Dichtsitzes 6. Somit beginnt, bevor der zweite Dichtsitz 6 wieder geschlossen ist, eine erneute Einblasung von gasförmigem Medium durch Öffnen des ersten Dichtsitzes 4. Dadurch wird, wie voranstehend beschrieben, der Unterdruck im Steuerraum 92 wieder erhöht, so dass der zweite Dichtsitz 6 immer in der geöffneten Stellung verbleibt.In this case, the pressure increase in the control chamber 92 is now specifically selected such that an injection frequency of the gas injector is shorter than the time delay for closing the second sealing seat 6. Thus, before the second sealing seat 6 is closed again, a renewed injection of gaseous medium begins by opening of the first sealing seat 4. As a result, as described above, the negative pressure in the control chamber 92 is increased again, so that the second sealing seat 6 always remains in the open position.

Der zeitliche Verzug zum Schließen der zweiten Durchgangsöffnung gegenüber der ersten Durchgangsöffnung ist dabei so gewählt, dass während eines Betriebs der Brennkraftmaschine der zweite Dichtsitz 6 kontinuierlich geöffnet bleibt. Erst wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird, wird durch langsamen Druckanstieg im Steuerraum 92 der zweite Dichtsitz 6 geschlossen.The time delay for closing the second through-opening compared to the first through-opening is selected in such a way that the second sealing seat 6 remains open continuously during operation of the internal combustion engine. Only when the internal combustion engine is switched off is the second sealing seat 6 closed by a slow increase in pressure in the control chamber 92 .

Somit bleibt im Betrieb das elastische Dichtelement 18, welches am Steuerelement 91 angeordnet ist, praktisch verschleißfrei und kann im abgestellten Zustand der Brennkraftmaschine sicher am zweiten Dichtsitz 6 abdichten. Je nach Ausgestaltung der Führungsspalte bzw. weiterer geometrischer Parameter der Schließverzögerungseinheit 9 kann das Schließen innerhalb weniger Sekunden oder auch innerhalb weniger Minuten eingestellt werden.Thus, in operation, the elastic sealing element 18, which angeord on the control element 91 remains net is practically wear-free and can seal securely on the second sealing seat 6 when the internal combustion engine is switched off. Depending on the design of the guide column or other geometric parameters of the closing delay unit 9, closing can be set within a few seconds or within a few minutes.

Der Öffnungszustand am zweiten Dichtsitz 6 während des Betriebs der Brennkraftmaschine kann dabei sowohl bei einem hohen Nenneinblasdruck als auch bei einem reduzierten Einblasdruck, bei dem die Unterdruckbildung im Steuerraum 92 durch die Drosselstelle 934 zwischen der Führungsbuchse 930 und der Gehäusehülse 96 sichergestellt werden.The opening state at the second sealing seat 6 during operation of the internal combustion engine can be ensured both at a high nominal injection pressure and at a reduced injection pressure, at which the formation of a vacuum in the control chamber 92 is ensured by the throttle point 934 between the guide bushing 930 and the housing sleeve 96.

Wenn der Einblasdruck kleiner als der Nenneinblasdruck ist, kann somit durch die Verformungselemente 932 die Axialbewegung der Führungsbuchse 930 geregelt werden und somit jeweils auf den aktuellen Einblasdruck eine entsprechende Erzeugung von Unterdruck im Steuerraum 92 geregelt werden.If the injection pressure is less than the nominal injection pressure, the axial movement of the guide bushing 930 can be regulated by the deformation elements 932 and a corresponding generation of negative pressure in the control chamber 92 can thus be regulated in each case based on the current injection pressure.

Claims (14)

Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Mediums, umfassend: - ein Schließelement (2), welches eine erste Durchgangsöffnung (3) an einem ersten Dichtsitz (4) und eine zweite Durchgangsöffnung (5) an einem zweiten Dichtsitz (6) freigibt und verschließt, - einen Aktor (7) zur Betätigung des Schließelements (2), - ein Rückstellelement (8), welches das Schließelement (2) in eine geschlossene Ausgangsstellung zurückstellt, und - eine Schließverzögerungseinheit (9) für den zweiten Dichtsitz (6), - wobei die Schließverzögerungseinheit (9) eingerichtet ist, beim Schließvorgang des Gasinjektors die zweite Durchgangsöffnung (5) mit einem vorbestimmten zeitlichen Verzug nach der ersten Durchgangsöffnung (3) zu schließen, - wobei der zeitliche Verzug größer ist als eine Einblasfrequenz des Gasinjektors, so dass im Betrieb des Gasinjektors nur der erste Dichtsitz (4) geöffnet und geschlossen wird und der zweite Dichtsitz (6) immer geöffnet ist, - wobei die Schließverzögerungseinheit (9) einen ortsfesten Grundkörper (90), ein bewegliches Steuerelement (91), einen zwischen dem Grundkörper (90) und dem Steuerelement (91) angeordneten Steuerraum (92) und eine Unterdruckeinheit (93) zur Erzeugung eines Unterdrucks im Steuerraum (92) aufweist, und - wobei die Unterdruckeinheit (93) eine Führungsbuchse (930) und Verformungselemente (932) umfasst, welche zwischen der Führungsbuchse (930) und dem Grundkörper (90) angeordnet sind.Gas injector for blowing in a gaseous medium, comprising: - a closing element (2) which opens and closes a first passage opening (3) on a first sealing seat (4) and a second passage opening (5) on a second sealing seat (6), - an actuator (7) for actuating the closing element (2), - a reset element (8) which resets the closing element (2) into a closed starting position, and - a closing delay unit (9) for the second sealing seat (6), - wherein the closing delay unit (9) is set up to close the second passage opening (5) with a predetermined time delay after the first passage opening (3) during the closing process of the gas injector, - the time delay being greater than an injection frequency of the gas injector, so that during operation of the gas injector only the first sealing seat (4) is opened and closed and the second sealing seat (6) is always open, - The closing delay unit (9) having a stationary base body (90), a movable control element (91), a control chamber (92) arranged between the base body (90) and the control element (91), and a vacuum unit (93) for generating a vacuum in the Control room (92) has, and - Wherein the vacuum unit (93) comprises a guide bushing (930) and deformation elements (932) which are arranged between the guide bushing (930) and the base body (90). Gasinjektor nach Anspruch 1, wobei am Außenumfang der Führungsbuchse (930) ein Drosselspalt (934) ausgebildet ist.gas injector after claim 1 , A throttle gap (934) being formed on the outer circumference of the guide bushing (930). Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verformungselemente (932) einen abgeschlossenen Hohlraum aufweisen.Gas injector according to one of the preceding claims, wherein the deformation elements (932) have a closed cavity. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verformungselemente aus einem Federblech hergestellt sind.Gas injector according to one of the preceding claims, wherein the deformation elements are made of a spring steel sheet. Gasinjektor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei im Hohlraum der Verformungselemente ein Unterdruck kleiner als der Umgebungsdruck herrscht.Gas injector according to one of claims 3 or 4 , wherein in the cavity of the deformation elements there is a negative pressure smaller than the ambient pressure. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Grundkörper (90) ein Anschlag (933) für die Führungsbuchse (930) angeordnet ist, um eine Axialbewegung der Führungsbuchse (930) zu begrenzen.Gas injector according to one of the preceding claims, wherein a stop (933) for the guide bushing (930) is arranged on the base body (90) in order to limit an axial movement of the guide bushing (930). Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterdruckeinheit (93) eine Venturi-Anordnung aufweist, umfassend eine Engstelle (94) an einer Außenseite des Grundkörpers (90) und einen Verbindungskanal (95), der die Engstelle mit dem Steuerraum (92) verbindet.Gas injector according to one of the preceding claims, wherein the vacuum unit (93) has a Venturi arrangement comprising a constriction (94) on an outside of the base body (90) and a connecting channel (95) which connects the constriction to the control chamber (92). . Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Dichtsitz (6) zwischen dem Steuerelement (91) und einem Gehäusebauteil (10) ausgebildet ist.Gas injector according to one of the preceding claims, wherein the second sealing seat (6) is formed between the control element (91) and a housing component (10). Gasinjektor nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen in Axialrichtung (X-X) des Gasinjektors beweglichen Führungsring (11), welcher zwischen dem Grundkörper (90) und dem Schließelement (2) angeordnet ist, wobei zwischen dem Schließelement (2) und dem Führungsring (11) ein erster Führungsspalt (21) ausgebildet ist und zwischen dem Führungsring (11) und dem Grundkörper (90) ein zweiter Führungsspalt (22) ausgebildet ist, wobei gasförmiges Medium aus einem Fluidraum (100) des Gasinjektors über den ersten und/oder zweiten Führungsspalt in den Steuerraum (92) strömen kann.Gas injector according to one of the preceding claims, further comprising a guide ring (11) movable in the axial direction (X-X) of the gas injector, which is arranged between the base body (90) and the closing element (2), wherein between the closing element (2) and the guide ring ( 11) a first guide gap (21) is formed and a second guide gap (22) is formed between the guide ring (11) and the base body (90), with gaseous medium from a fluid chamber (100) of the gas injector via the first and/or second Guide gap can flow into the control room (92). Gasinjektor nach Anspruch 9, wobei der Führungsring (11) mittels eines Vorspannelements (12) gegen eine Öffnungsrichtung des Gasinjektors vorgespannt ist.gas injector after claim 9 , wherein the guide ring (11) is biased against an opening direction of the gas injector by means of a biasing element (12). Gasinjektor nach Anspruch 9 oder 10, wobei am Schließelement (2) ein Anschlagelement (20) angeordnet ist und zwischen dem Führungsring (11) und dem Grundkörper (90) ein dritter Dichtsitz (33) ausgebildet ist, wobei das Anschlagelement (20) derart am Schließelement (2) angeordnet ist, dass im geschlossenen Zustand des Gasinjektors ein erster Spalt (S1) zwischen dem Führungsring (11) und dem Grundkörper (90) ausgebildet ist.gas injector after claim 9 or 10 , A stop element (20) being arranged on the closing element (2) and between the guide ring (11) and the base body (90), a third sealing seat (33) is formed, the stop element (20) being arranged on the closing element (2) in such a way that when the gas injector is closed, a first gap (S1) between the guide ring (11 ) and the base body (90) is formed. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (90) einen Zylinderbereich (90a) zur Aufnahme des Steuerelements (91) aufweist.Gas injector according to one of the preceding claims, in which the base body (90) has a cylinder region (90a) for accommodating the control element (91). Gasinjektor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei zwischen dem Steuerelement (91) und dem Schließelement (2) ein dritter Führungsspalt (23) ausgebildet ist.Gas injector according to one of claims 9 until 12 , A third guide gap (23) being formed between the control element (91) and the closing element (2). Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Rückstellelement (16) für das Steuerelement (91) im Steuerraum (92) angeordnet ist.Gas injector according to one of the preceding claims, wherein a restoring element (16) for the control element (91) is arranged in the control chamber (92).

Images