KR20230118682A - 마모가 감소된 가스 인젝터 - Google Patents

마모가 감소된 가스 인젝터 Download PDF

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마르틴 뮐러
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기체 연료를 분사하는 가스 인젝터를 포함하는 기체 연료를 분사하는 가스 인젝터에 관한 것이다. 상기 가스 인젝터는 전기자(20), 내부 극(21) 및 코일(22)을 갖는 자기 액추에이터(2); 밸브 시트(90)에서 가스 통로(14)를 개폐하고 상기 전기자(20)에 연결된 폐쇄 요소(3); 상기 전기자(20)의 윤활을 보장하는 윤활제로 채워지고 상기 전기자(20)가 배치되는 폐쇄된 윤활제 챔버(4); 및 상기 윤활제 챔버(4)를 상기 가스 통로(14)에 대해 밀봉하는 제 1 가요성 밀봉 요소(51) 및 제 2 가요성 밀봉 요소(52)를 포함한다.

Description

마모가 감소된 가스 인젝터
본 발명은 특히 내연 기관용으로 마모가 감소된, 기체 연료, 특히 수소 또는 천연 가스 등을 분사하는 가스 인젝터에 관한 것이다. 가스 인젝터는 특히 내연기관의 연소실에 직접 분사하도록 설계된다.
가스 인젝터들은 다양한 구성으로 종래 기술로부터 알려져 있다. 가스 인젝터의 문제는 분사할 매체가 기체 매체이기 때문에 예를 들어 가솔린 또는 디젤을 분사하는 연료 인젝터에서 가능한 것처럼 상기 매체를 통한 윤활이 불가능하다는 사실에 있다. 이로 인해 액체 연료용 연료 인젝터에 비해 작동 중 과도한 마모가 발생한다. 이러한 맥락에서, 개선된 마모 거동을 가진 가스 인젝터를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 기체 연료를 분사하는 본 발명에 따른 가스 인젝터는 가스 인젝터의 마모가 상당히 감소될 수 있다는 장점을 갖는다. 그 결과, 가스 인젝터의 수명이 연장되어 액체 연료용 연료 인젝터의 수명과 실질적으로 일치한다. 본 발명에 따르면, 이것은 가스 인젝터가 폐쇄된 윤활제 챔버에 있는 윤활제를 갖고, 상기 윤활제 내에 가스 인젝터의 이동 부품들이 배치됨으로써 달성된다. 가스 인젝터는 전기자, 내부 극 및 코일을 갖는 자기 액추에이터를 포함한다.
이 경우, 인젝터를 개폐하는 운동을 가능하게 하기 위해, 밸브 시트 상의 가스 통로를 개폐하는 폐쇄 요소에 기계적으로 연결되는 전기자가 제공된다. 코일이 통전될 때 전자기력에 의해 자기 액추에이터의 내부 극에 대해 당겨지는, 윤활제 챔버에 있는 전기자는 따라서 윤활제 챔버 내부에 위치하고 윤활제가 지속적으로 공급되어 윤활된다. 그 결과, 종래 기술로부터 알려진 가스 인젝터와 비교하여 전기자의 마모가 상당히 감소된다. 윤활제가 흐르는 전기자의 움직임은 내부 극에 닿을 때 감쇠되므로 전기자로부터 내부 극으로 전달되는 임펄스가 윤활제가 없을 때보다 낮다. 따라서, 이 인젝터는 윤활제가 없는 인젝터보다 조용하다. 윤활제 챔버의 밀봉을 보장하기 위해, 윤활제 챔버의 일부 영역을 밀봉하는 제 1 및 제 2 가요성 밀봉 요소가 제공된다. 또한, 윤활제로 채워진 폐쇄된 윤활제 챔버의 사용에 의해, 가스 인젝터의 수명이 크게 연장될 수 있다. 윤활제 챔버는 바람직하게는 윤활제로 완전히 채워진다.
따라서 윤활제 챔버는 2개의 가요성 밀봉 요소들에 의해 밀봉되므로, 윤활제 어큐뮬레이터에서 윤활제가 변위되는 경우 바람직하지 않은 과압 또는 저압이 발생하여 예를 들어 윤활제 어큐뮬레이터의 구성 요소들을 통해 가스 인젝터의 폐쇄 요소로 바람직하지 않은 힘을 가하는 것이 방지될 수 있다. 2개의 가요성 밀봉 요소를 제공함으로써, 밀봉 요소들 중 하나에 바람직하지 않은 힘이 가해져 폐쇄된 윤활제 챔버에서 압력 상승 또는 압력 강하를 초래할 수 있는 경우에도, 압력 변화는 제 2 가요성 밀봉 요소에 의해 보상될 수 있다. 따라서 폐쇄된 윤활제 챔버 내부의 원치않는 압력 강하 또는 압력 상승이 성공적으로 방지될 수 있다.
종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선예들을 제시한다.
더 바람직하게는, 가스 인젝터는 폐쇄된 윤활제 챔버 내의 윤활제에 외부로부터 소정의 힘을 가하는 어큐뮬레이터 스프링을 더 포함한다. 여기에서 바람직하게는 0.5 내지 10×105 Pa, 특히 바람직하게는 1 내지 5×105 Pa의 과압이 가해진다. 따라서 윤활제 챔버의 윤활제는 소정의 예압 하에 놓일 수 있다. 그 결과 폐쇄 요소의 스트로크에 영향을 미칠 수 있는 바람직하지 않은 변형이 확실하게 방지될 수 있다.
특히 바람직하게는, 제 1 가요성 밀봉 요소는 제 1 벨로우즈이고 제 2 가요성 밀봉 요소는 제 2 벨로우즈이다. 더 바람직하게는, 제 1 및 제 2 벨로우즈는 동일하다. 즉, 동일한 평균 벨로우즈 직경 및 동일한 개수의 벨로우즈 주름을 갖는다. 이러한 방식으로, 특히 가스 인젝터의 제조 비용이 감소될 수 있다.
제 2 벨로우즈는 가이드 핀을 갖는 플레이트를 통해 어큐뮬레이터 스프링에 연결되는 것이 더 바람직하다. 결과적으로, 간단하고 비용 효율적인 구조가 구현될 수 있다. 또한 결과적으로 어큐뮬레이터 스프링에 의해 제 2 벨로우즈에 직접 특정 예압이 가해질 수 있으며, 그 결과 어큐뮬레이터 챔버에 과압이 생성된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 가스 인젝터는 또한 제 1 및 제 2 폐쇄 요소 가이드를 포함한다. 제 1 및 제 2 폐쇄 요소 가이드는 모두 어큐뮬레이터 챔버에 배치되는 것이 바람직하다. 폐쇄 요소는 바람직하게는 2개의 제 1 및 제 2 폐쇄 요소 가이드만을 갖고, 폐쇄 요소를 위한 모든 가이드 요소들은 윤활제로 채워진 윤활제 챔버 내부에 배치된다. 이렇게 하면 윤활제 챔버 내부의 가스 인젝터의 모든 중요한 구성 요소들이 윤활된다. 그 결과, 가스 인젝터의 수명은 실제로 액체 연료용 인젝터의 수명과 일치할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 어큐뮬레이터 스프링은 제 2 벨로우즈 내에 배치된다. 따라서 윤활제 챔버는 제 2 벨로우즈의 반경 방향 외측으로 확장되며 하우징 구성 요소에 의해 제한된다. 그 결과, 어큐뮬레이터 스프링이 제 2 벨로우즈 내부에 배치되기 때문에 특히 가스 인젝터의 축 방향에서 더 콤팩트한 구조가 달성될 수 있다.
더 바람직하게는, 폐쇄 요소의 리셋 과정 동안 폐쇄 요소를 감속시키도록 설계된 브레이크 장치가 윤활제 챔버에 배치된다. 그 결과, 리셋 과정 동안 폐쇄 요소의 감속이 밸브 바디 시트에 대한 폐쇄 요소의 충격을 감소시킬 수 있기 때문에 밸브 시트의 마모가 감소될 수 있다. 특히 밸브 시트가 일반적으로 매우 건조하고 뜨거운 연소실 분위기에 놓이기 때문에, 브레이크 장치는 폐쇄 요소가 밸브 바디에 닿을 때 충격을 줄일 수 있다.
브레이크 장치는 바람직하게는 브레이크 볼트 및 탄성 브레이크 요소, 예를 들어 스프링 또는 탄성 구성요소를 포함한다. 브레이크 볼트는 리셋 과정 동안 전기자 및/또는 폐쇄 요소와 작용 연결될 수 있으므로 전기자는 실제로 정지부에 닿기 전에 브레이크 볼트를 치고 이 브레이크 볼트를 탄성 요소의 힘에 대항하여 이동시키므로 리셋 과정 동안 전기자의 댐핑이 가능하다. 특히, 전기자의 리셋 속도가 감소된다. 이는 브레이크 장치에 의해 제공되는 추가 질량의 가속에 의해 추가로 지원된다. 또한 전기자와 브레이크 볼트 사이의 윤활제 변위에 의해 추가 감속이 실현된다. 폐쇄 요소의 리셋 속도는 브레이크 볼트와 가이드 요소 등의 마찰에 의해 더 감소될 수 있다. 이 모든 것은 정지부에 대한 전기자의 충격을 줄여 전기자의 수명이 더 연장될 수 있다.
가이드 볼트의 안정적인 이동을 보장하는 브레이크 가이드 요소가 브레이크 볼트에 배치되는 것이 특히 바람직하다. 또한 브레이크 가이드 요소는 폐쇄 요소의 리셋 과정 중에 마찰을 추가로 발생시킬 수 있으며, 이는 추가로 댐핑 기능을 제공한다.
인젝터의 폐쇄 상태에서, 브레이크 가이드 요소와 브레이크 볼트 사이의 축방향 갭(B)은 전기자와 내부 극 사이의 축방향 갭(C)보다 작은 것이 바람직하다. 브레이크 가이드 요소와 브레이크 볼트 사이의 축방향 갭(B)은 전기자와 내부 극 사이의 축방향 갭(C)의 1% 내지 90% 범위이다. 브레이크 가이드 요소와 브레이크 볼트 사이의 축방향 갭(B)은 축방향 갭(C)의 25% 미만, 더 바람직하게는 축방향 갭(C)의 3% 내지 10% 범위인 것이 특히 바람직하다. 축방향 갭(C)은 바람직하게는 0.05mm 내지 3mm, 특히 0.8mm의 크기를 갖는다.
오일, 특히 광유, 합성 탄화수소유, 에스테르유 또는 폴리글리콜유가 윤활제로 사용되는 것이 바람직하다. 대안적으로 액체 연료, 특히 디젤 또는 가솔린이 사용된다. 추가 대안으로 그리스가 윤활제로 사용된다.
더 바람직하게는, 제 1 및 제 2 가요성 밀봉 요소는 각각 단층 또는 다층 벨로우즈이다. 벨로우즈는 바람직하게는 금속으로 제조되거나 대안적으로 플라스틱으로 제조된다. 제 1 벨로우즈는 바람직하게는 제 1 단부로 폐쇄 요소에 직접 고정되고 다른 단부로 가스 인젝터의 하우징 구성요소에 고정된다. 예를 들어 금속 벨로우즈는 용접 시임에 의해 고정될 수 있다.
대안적으로, 제 1 및 제 2 가요성 밀봉 요소는 각각 멤브레인 또는 각각 고무 요소이다. 멤브레인은 단층 또는 다층일 수 있으며 예를 들어 레이저 용접을 통해 윤활제 챔버를 밀봉하기 위해 각 구성 요소에 고정될 수 있다.
가스 인젝터의 밸브 하우징과 가스 인젝터의 액추에이터 하우징 사이의 영역에 기체 연료의 가스 통로가 제공되는 것이 바람직하다. 그 결과, 액추에이터는 하우징에 배치될 수 있고 적어도 부분적으로 어셈블리로서 사전 조립될 수 있다. 결과적으로 윤활제 챔버는 비교적 간단한 방식으로 액추에이터 하우징 내부에 배치될 수 있다.
대안적으로, 기체 연료의 가스 통로는 자기 액추에이터의 영역에 의해, 특히 자기 액추에이터의 코일이 배치되는 코일 공간에 의해 형성된다. 결과적으로 자기 액추에이터를 위한 별도의 액추에이터 하우징이 생략될 수 있다. 전기 접촉은 특히 바람직하게는 기체 연료의 가스 통로를 통해 라우팅된다. 이러한 방식으로, 특히 가스 인젝터의 구조의 복잡성이 감소될 수 있다. 가스 공간을 통과하는 전기 접촉은 물론 외부로부터 밀봉되어야 한다.
더 바람직하게는, 기체 연료에 존재하는 임의의 고체 입자를 걸러내거나 제조 또는 조립에 의해 야기되는 고체 입자를 걸러내기 위해 필터가 기체 연료용 가스 통로에 배치된다. 또한, 특히 폐쇄 요소가 긴 밸브 니들인 경우, 가이드 구성요소가 폐쇄 요소에 제공되는 것이 바람직하다.
가스 인젝터는 바람직하게는 외향 개방 인젝터이다. 더 바람직하게는, 가스 인젝터는 보상된다. 결과적으로, 자기 액추에이터에 의해 가스 인젝터를 개방하는데 필요한 힘은 가스 압력과 무관하다. 따라서 통전 시작 또는 통전 종료 후 인젝터를 개폐하는데 걸리는 시간도 가스 압력과 무관하다. 이는 다양한 가스 압력에서의 작동을 허용한다. 작은 분사량을 원할 경우 가스 압력이 낮아질 수 있고, 많은 분사량을 원하는 경우 가스 압력이 높아질 수 있다. 벨로우즈의 평균 직경이 폐쇄 요소와 밸브 바디 사이의 시트 접촉 라인의 직경과 같을 때 인젝터는 압력 보상된다. 그러나 평균 벨로우즈 직경은 시트 직경보다 작거나 클 수도 있다. 첫 번째 경우 밸브 니들에 가해지는 총 폐쇄력은 가스 압력이 높을수록 감소하고 인젝터는 통전 시 더 빨리 개방되고 통전 후에는 더 천천히 폐쇄된다. 이로 인해 가스 분사량이 증가한다. 두 번째 경우, 가스 압력이 높을수록 밸브 니들에 대한 폐쇄력이 증가한다. 이것은 더 높은 가스 압력으로 인한 시트 누출량의 증가를 보상할 수 있다.
리셋은 바람직하게는 리턴 스프링을 통해 이루어진다. 인젝터가 압력 보상될 때, 가스 인젝터의 폐쇄 상태에서 기체 연료에 의해 밸브 니들에 개방 방향으로 작용하는 압력이 없으므로, 폐쇄 요소에 대한 부하가 상당히 줄어들 수 있다.
본 발명의 실시예들은 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 인젝터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 인젝터의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 가스 인젝터의 또 다른 개략적인 확대 부분 단면도를 도시한다.
본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 따른 가스 인젝터(1)는 도 1을 참조하여 이하에서 상세히 설명된다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 기체 연료를 도입하기 위한 가스 인젝터(1)는 폐쇄 요소(3), 이 실시예에서는 외향 개방 밸브 니들을 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 이동시키는 자기 액추에이터(2)를 포함한다. 도 1은 가스 인젝터의 폐쇄 상태를 도시한다.
자기 액추에이터(2)는 전기자 볼트(24)에 의해 폐쇄 요소(3)에 지지되는 전기자(20)를 포함한다. 또한, 자기 액추에이터(2)는 내부 극(21), 코일(22) 및 자석 하우징(23)을 포함하며, 상기 자석 하우징(23)은 자기 액추에이터의 마그네틱 요크를 보장한다.
또한, 가스 인젝터(1)는 기체 연료가 공급되는 연결 파이프(70)를 갖는 본체(7)를 포함한다. 자기 액추에이터(2)가 배치된 밸브 하우징(8)은 상기 본체(7)에 고정된다. 밸브 하우징(8)에는 밸브 바디(9)가 연결되고, 상기 밸브 바디(9)의 자유 단부에 밸브 시트(90)가 제공되며, 상기 밸브 시트(90)에서 폐쇄 요소(3)는 기체 연료용 통로를 개폐한다.
도 1은 본체(7)를 통해 자기 액추에이터(2)로 라우팅되는 전기 연결부(13)를 개략적으로 도시한다.
내부 극(21)을 밸브 바디(9)에 고정하기 위한 홀딩 바디(12)가 제공된다.
도면 부호 10은 폐쇄 요소(3)를 개방 과정 후에 다시 도 1에 도시된 폐쇄 상태로 리셋하기 위한 폐쇄 요소(3)용 리셋 요소를 나타낸다.
도 1은 또한 가스 인젝터(1)를 통한 가스 통로(14)로서의 가스 흐름을 도시한다. 가스 흐름은 연결 파이프에서 시작하여 밸브 하우징(8)과 본체(7) 사이의 환형 공간(80)으로 90°전환된다. 가스 흐름은 자기 액추에이터(2)의 외부 영역을 지나 폐쇄 요소(3) 상의 영역에서 필터(11)를 통해 밸브 시트(90) 전방까지 계속된다. 여기서, 상응하는 개구부들은 도면에 도시되지 않은 각각의 구성요소에 제공된다.
가스 인젝터(1)가 개방되면, 기체 연료는 자기 액추에이터(2)의 외주와 개방된 밀봉 시트(90)를 지나 내연기관의 연소실로 유입되며, 이는 도 1에서 화살표 A로 표시된다.
따라서 폐쇄 요소(3)는 밸브 시트(90) 상의 가스 통로를 개폐한다. 가이드를 위해, 도 1에 상세하게 도시된 바와 같이, 제 1 가이드 영역(31)은 밸브 바디(9)에, 그리고 제 2 가이드 영역(32)은 폐쇄 요소(3)와 밸브 니들 가이드(17) 사이에 제공된다.
또한, 가스 인젝터(1)는 폐쇄된 윤활제 챔버(4)를 포함한다. 상기 폐쇄된 윤활제 챔버(4)는 윤활제, 예를 들어 오일로 완전히 또는 부분적으로 채워진다. 이 경우, 제 2 가이드 영역(32)은 윤활제 챔버(4) 내에 배치된다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 윤활제 챔버(4)는 제 1 가요성 밀봉 요소(51), 밸브 니들 가이드(17), 내부 극(21), 자석 하우징(23), 어큐뮬레이터 바디(18) 및 제 2 가요성 밀봉 요소(52)에 의해 정의된다. 제 1 및 제 2 가요성 밀봉 요소(51, 52)는 각각 벨로우즈로 설계된다. 제 1 및 제 2 가요성 밀봉 요소(51, 52)는 동일한 디자인이다.
도 1에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 제 2 가요성 밀봉 요소(52)는 예를 들어 용접 연결에 의해, 가이드 핀을 갖는 플레이트(19)에 고정된다. 또한, 가스 인젝터(1)는, 본체(7)에 지지되고 플레이트(19)를 통해 제 2 가요성 밀봉 요소(52)에 예압을 가하는 어큐뮬레이터 스프링(40)을 포함한다. 횡방향 보어(18a)가 어큐뮬레이터 바디(18)에 제공되어 윤활제 챔버(4)에 있는 윤활제가 제 2 가요성 밀봉 요소(52) 내의 영역에도 있도록 한다.
제 1 가요성 밀봉 요소(51)는 폐쇄 요소(3)에 연결된 스프링 플레이트(16)에 고정되고 타단에서 밸브 니들 가이드(17)에 연결된다. 리셋 요소(10)는 폐쇄 요소(3)에 견고하게 연결된 스프링 플레이트(16)에 지지된다.
따라서 윤활제 챔버(4)는 2개의 가요성 밀봉 요소(51, 52) 및 어큐뮬레이터 스프링(40)을 갖는다. 어큐뮬레이터 스프링(40)은 윤활제 챔버(4)에 있는 윤활제에 예를 들어 1×105 Pa와 같은 특정 예압을 가한다. 개방 과정 중에, 폐쇄 요소(3)의 스트로크 또는 윤활제의 냉수축 또는 열팽창에 의해 윤활제가 왼쪽으로 변위되면, 윤활제 챔버(4) 내부에서 발생할 수 있는 저압 또는 과압은 어큐뮬레이터 스프링(40)의 팽창 또는 수축과 관련하여 제 2 가요성 밀봉 요소(52) 상의 편향에 의해 보상될 수 있다. 따라서 가요성 밀봉 요소(51)에 의해 벨로우즈의 유효면에 작용하는 바람직하지 않은 힘이 폐쇄 요소(3)에 가해지는 것이 방지될 수 있다.
폐쇄된 윤활제 챔버(4)에는 전기자 볼트(24)가 그것에 고정된 전기자(20)와 함께 배치된다. 윤활제 챔버(4)가 윤활제, 예를 들어 가솔린 또는 디젤과 같은 액체 연료 또는 그리스 등으로 채워져 있기 때문에 전기자(20)는 지속적으로 윤활된다. 이러한 방식으로, 기체 연료에 대한 종래 기술에서 발생하는 문제, 즉 이동 부품들이 윤활되지 않는다는 문제가 보상될 수 있다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 폐쇄된 윤활제 챔버(4)를 채우기 위한 충전 채널(63)이 제공된다. 충전 채널(63)은 폐쇄 볼(64)에 의해 유체 밀봉 방식으로 폐쇄된다.
브레이크 장치(6)도 폐쇄된 윤활제 챔버(4)에 배치된다. 브레이크 장치(6)는 브레이크 볼트(60), 브레이크 스프링(61) 및 브레이크 가이드 요소(62)를 포함한다. 브레이크 가이드 요소(62)는 브레이크 볼트(60)를 안내하는 역할을 하며 자석 하우징(23)의 내주에 배치된다.
브레이크 볼트(60)는 전기자 볼트(24)를 통해 전기자에 작용 연결된다. 브레이크 스프링(61)은 브레이크 볼트(60)와 어큐뮬레이터 바디(18) 사이에 배치된다.
브레이크 장치(6)는 가스 인젝터(1)의 폐쇄 과정 동안 전기자(20)와 함께 폐쇄 요소(3)를 감속시키는 역할을 한다. 감속은 한편으로는 브레이크 볼트(60) 상의 브레이크 스프링(61)에 의한 브레이크 스프링 힘과, 브레이크 볼트(60)가 축방향 접촉면(65)으로부터 들어올려질 때, 브레이크 볼트(60)와 고정된 브레이크 가이드 요소(62) 사이의 축방향 접촉면(65)에 대한 유압 접착을 통해 발생한다(도 1 참조).
또한, 폐쇄 요소(3)가 리셋되면, 전기자 볼트(24)가 부분적으로 돌출되는 브레이크 가이드 요소(62)에서 마찰에 의해 폐쇄 요소(3)가 감속된다. 또한, 폐쇄된 윤활제 챔버(4)에서 가속된 질량과 윤활제의 변위는 폐쇄 과정 동안 추가적인 감속을 초래한다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 폐쇄 상태에서 전기자(20)와 내부 극(21) 사이에는 축방향 갭(C)이 제공된다. 브레이크 볼트(60)와 브레이크 가이드 요소(62) 사이에는 축방향 갭(B)이 제공된다. 전기자(20)와 내부 극(21) 사이의 축방향 갭(C)은 바람직하게는 0.05 내지 3mm 범위이고, 특히 바람직하게는 0.3mm 내지 1mm이다. 코일(22)이 통전되면 전기자(20)가 내부 극(21)에 대해 당겨지고, 그 결과 전기자 볼트(24)를 통해 폐쇄 요소(3)가 개방 상태가 되어 기체 연료가 연소실 내로 흘러나올 수 있다. 자기 누설 플럭스를 감소시키기 위해, 특히 전기자 볼트(24) 및/또는 슬리브형 밸브 니들 가이드(17)는 비자화성 재료로 제조된다는 점에 유의해야 한다.
브레이크 볼트(60)와 브레이크 가이드 요소(62) 사이의 축방향 갭(B)은 전기자(20)와 내부 극(21) 사이의 갭(C)보다 작으며 개방 과정에서 브레이크 스프링(61)의 스프링력에 의해 폐쇄된다. 갭(B)은 갭(C)의 1% 내지 90%인 것이 바람직하다. 그 결과, 리셋 과정에서 브레이크 가이드 요소(62)에 대한 브레이크 볼트(60)의 유압 접착이 실현된다.
도 1에 도시된 가스 인젝터(1)는 압력 보상된다. 이는 폐쇄 요소(3)가 스프링 플레이트(16)를 통해 제 1 가요성 밀봉 요소(51)에 연결됨을 의미하며, 금속 벨로우즈로 설계된 제 1 가요성 밀봉 요소(51)는 밸브 바디(9) 상의 폐쇄 요소(3)가 밀봉되는 밸브 시트(90) 상의 직경과 동일한 평균 직경을 갖는다. 결과적으로, 폐쇄 요소(3)에 대한 압력이 없으므로 폐쇄 요소(3)를 개방하는데 필요한 자력은 매우 작게 유지될 수 있으며 특히 기체 연료의 압력과 무관하다.
가요성 밀봉 요소(51, 52)는 벨로우즈 대신 예를 들어 멤브레인 또는 튜브 또는 고무 요소 등일 수 있음에 유의해야 한다.
따라서 가스 인젝터(1)는 이동 부품들, 특히 밸브 시트(90), 전기자(20) 및 전기자 볼트(24)에서 감소된 마모를 제공할 수 있다. 또한, 자기 액추에이터(2)로부터의 열 방출은 액체 윤활제를 갖는 폐쇄된 윤활제 챔버(4)에 의해 상당히 개선될 수 있다. 또한, 2개의 가요성 밀봉 요소(51, 52)는 폐쇄 요소(3)에 원하지 않는 힘이 작용하는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 인젝터(1)를 도시한다. 동일하거나 기능적으로 동일한 부분들은 제 1 실시예에서와 같이 표시된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 가스 인젝터(1)의 구조는 기본적으로 제 1 실시예의 구조와 동일하다. 그러나 이와 달리 제 2 실시예에서의 윤활제 챔버(4)는 다르게 제공된다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 가이드 영역(31)과 제 2 가이드 영역(32)은 윤활제 챔버(4) 내부에 있다. 제 1 가이드 영역(31)은 밸브 니들 가이드에 배치되고, 제 2 가이드 영역(32)은 스프링 플레이트(16)에 배치된다. 그 결과, 2개의 가이드 영역(31, 32)들은 윤활제 챔버(4)에 있는 윤활제에 의해 윤활될 수 있다. 또한, 폐쇄 요소(3)는 제 1 가요성 밀봉 요소(51)가 고정된 환형 플랜지(33)를 갖는다. 제 1 가요성 밀봉 요소(51)는 타단에서 밸브 니들 가이드(17)에 고정된다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 리셋 요소(10)는 윤활제 챔버(4)에 배치되고 밸브 니들 가이드(17)에 지지된다. 따라서, 제 2 실시예에서, 윤활제 챔버(4) 내에 훨씬 더 많은 이동 부품들이 배치되어, 제 2 실시예의 가스 인젝터의 마모가 더욱 감소될 수 있다.
그밖의 점에서는, 이 실시예는 제 1 실시예에 대응하므로 거기에 제공된 설명이 참조될 수 있다.
도 3은 제 3 실시예에 따른 가스 인젝터(1)의 세부사항을 도시하며, 동일하거나 기능적으로 동일한 부분들은 이전의 실시예들에서와 동일한 도면 부호로 표시된다. 제 3 실시예는 제 1 실시예 또는 제 2 실시예와 조합될 수 있다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제 3 실시예는 제 2 가요성 밀봉 요소(52)의 영역에서 변경되었다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 어큐뮬레이터 스프링(40)은 벨로우즈로 설계된 제 2 가요성 밀봉 요소(52) 내부에 배치된다. 윤활제는 제 2 가요성 밀봉 요소(52)의 반경 방향 외측에 위치한다. 어큐뮬레이터 스프링(40)은 윤활제 챔버(4)의 경계를 정하는 스프링 플레이트(19) 및 본체(7)에 지지된다. 스프링 플레이트를 안내하기 위한 슬리브(42)가 제공된다. 따라서 가스 인젝터(1)의 축방향 전체 길이는 제 2 가요성 밀봉 요소(52) 내부에 어큐뮬레이터 스프링(40)의 포지셔닝에 의해 감소될 수 있다. 제 3 실시예의 또 다른 차이점은 제 3 실시예의 브레이크 스프링(61)이 원추형 압축 코일 스프링이라는 점이다. 그 결과, 가스 인젝터(1)의 축 방향 전체 길이가 더 줄어들 수 있다.
그밖의 점에서는, 제 3 실시예는 제 1 또는 제 2 실시예에 대응하므로 거기에 제공된 설명이 참조될 수 있다.
2: 자기 액추에이터
3: 폐쇄 요소
4: 윤활제 챔버
6: 브레이크 장치
14: 가스 통로
19: 플레이트
20: 전기자
21: 내부 극
22: 코일
31, 32: 가이드 영역
40: 어큐뮬레이터 스프링
51: 제 1 가요성 밀봉 요소
52: 제 2 가요성 밀봉 요소
60: 브레이크 볼트
62: 브레이크 가이드 요소

Claims (11)

  1. 기체 연료를 분사하는 가스 인젝터에 있어서,
    - 전기자(20), 내부 극(21) 및 코일(22)을 갖는 자기 액추에이터(2),
    - 밸브 시트(90)에서 가스 통로(14)를 개폐하고 상기 전기자(20)에 연결된 폐쇄 요소(3),
    - 상기 전기자(20)의 윤활을 보장하는 윤활제로 채워지고 상기 전기자(20)가 배치되는 폐쇄된 윤활제 챔버(4), 및
    - 상기 윤활제 챔버(4)를 상기 가스 통로(14)에 대해 밀봉하는 제 1 가요성 밀봉 요소(51) 및 제 2 가요성 밀봉 요소(52)를 포함하는, 가스 인젝터.
  2. 제 1 항에 있어서, 외부로부터 상기 폐쇄된 윤활제 챔버(4) 내의 윤활제에 소정의 힘을 가하는 어큐뮬레이터 스프링(40)을 더 포함하는, 가스 인젝터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 가요성 밀봉 요소(51)는 제 1 벨로우즈이고, 상기 제 2 가요성 밀봉 요소(52)는 제 2 벨로우즈인, 가스 인젝터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 벨로우즈는 플레이트(19)를 통해 상기 어큐뮬레이터 스프링(40)에 연결되는, 가스 인젝터.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 벨로우즈는 상기 제 2 벨로우즈와 평균 직경이 동일하고 벨로우즈 주름의 개수가 동일한, 가스 인젝터.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐쇄 요소(3)를 안내하기 위한 적어도 2개의 가이드 영역(31, 32)을 더 포함하고, 상기 가이드 영역(31, 32)들은 둘 다 상기 윤활제 챔버(4) 내에 배치되는, 가스 인젝터.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어큐뮬레이터 스프링(40)은 상기 제 2 가요성 밀봉 요소(52) 내에 배치되고, 상기 윤활제 챔버는 상기 제 2 가요성 밀봉 요소(52) 외부에 있는, 가스 인젝터.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 브레이크 장치(6)는 상기 윤활제 챔버(4) 내에 배치되고, 상기 가스 인젝터가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 리셋될 때 상기 폐쇄 요소(3)를 감속시키도록 설계되는, 가스 인젝터.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 브레이크 장치(6)는 브레이크 볼트(60) 및 탄성 브레이크 요소(61)를 갖고, 상기 브레이크 볼트(60) 및 상기 탄성 브레이크 요소(61)는 리셋 과정 동안 상기 폐쇄 요소(3) 및/또는 상기 전기자(20)와 작용 연결될 수 있는, 가스 인젝터.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 브레이크 볼트(60)는 상기 윤활제 챔버(4)의 브레이크 가이드 요소(62)에서 안내되는, 가스 인젝터.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 인젝터의 폐쇄 상태에서 상기 브레이크 가이드 요소(62)와 상기 브레이크 볼트(60) 사이의 제 1 축방향 갭(B)은 상기 전기자(20)와 상기 내부 극(21) 사이의 제 2 축방향 갭(C)보다 작은, 가스 인젝터.
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