具有弹性体密封件的直接喷射式气体喷射器的制作方法

本发明涉及一种具有弹性体密封件的直接喷射式气体喷射器，用于将气态燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中。

背景技术：

近来，在机动车领域中除了液体燃料外也越来越多地使用气态燃料，例如天然气或者氢气。在这种气体喷射器中密封是个问题，尤其对于直接在燃烧室上直接喷射的气体喷射器。在此，合适的密封材料例如是弹性体，然而弹性体由于其有限的耐热性和高的易磨损性，至今没有被使用于直接喷射式气体喷射器。弹性体除了良好密封性能外，它在关闭过程期间的突出减震性能也是有利的。因此，值得最求的是，具有一种直接喷射式气体喷射器，其中也能够使用弹性体密封件。

技术实现要素：

相比之下，根据本发明的具有权利要求1特征、用于将气态燃料直接喷射到内燃机燃烧室中的直接喷射式气体喷射器具有如下优点：尽管由于直接喷射而具有高的热负荷，仍能使用弹性体密封件。根据本发明，这如此实现：用于释放和关闭贯通口的阀关闭元件具有第一密封座和第二密封座。第一密封座设置在阀关闭元件和阀体之间，其中，第一密封座是具有两个金属密封配对件的金属密封座。第二密封座设置在阀关闭元件和一位置固定的构件之间，其中，第二密封座包括至少一个弹性体密封件。在此，根据本发明，第一密封座布置得比第二密封座更靠近燃烧室。由此，包含弹性体材料的第二密封座能够布置得略微远离燃烧室，使得第二密封座的热负荷明显较小。此外，构造为金属密封座的第一密封座以及包括弹性体密封件的第二密封座能够分别分开地优化并且针对各自的使用目的来设计。

从属权利要求示出本发明的优选扩展。

优选，第二密封座设置于其上的所述位置固定的构件是用于对阀关闭元件导向的导向构件。由此能够实现气体喷射器的特别紧凑的结构。通过该导向元件还能实现阀关闭元件的导向。替换地，在其上构造有第二密封座的所述位置固定的构件是阀体，在该阀体上也设置有第一密封座。

进一步优选，第一密封座上的第一直径等于或小于第二密封座上的第二直径。由于使用气态燃料，必须在气体喷射器打开期间提供相对大的开口横截面，以便实现尽可能短的打开时间。为了使气体喷射器具有尽可能小的行程，根据本发明，现在，第一密封座的直径等于或小于第二密封座的直径。

为了在气体喷射器的轴向方向上具有尽可能结构小的构造，第二密封座优选是平面座。第一密封座优选是逐渐变窄的密封座，尤其是圆锥形的密封座。替代地，第二密封座也可以是逐渐变窄的密封座，例如是圆锥形的密封座。进一步优选，第一密封座和第二密封座之间在气体喷射器的轴向方向上的间距这样选择：第一密封座对于包含所述弹性体密封件的第二密封座提供止挡。由此防止弹性体密封件在气体喷射器关闭时过载，以避免弹性体密封件损坏。

按照本发明的另一优选方案，气体喷射器还包括冷却环，所述冷却环与阀体连接并且与汽缸盖处于接触中，气体喷射器安装在该汽缸盖中。由此使得阀体与汽缸盖之间能够通过冷却环进行热传导。

冷却环优选由金属材料制成，尤其由软金属材料制成。在此，根据本发明，对于软金属材料理解为未硬化的金属材料。

进一步优选，所述冷却环在内周上和/或在外周上具有成型轮廓、尤其是齿形轮廓，或者，所述冷却环是波形弹簧。由此该冷却环能够略微变形，使得例如也能够补偿存在的制造公差。替换地，优选，该冷却环是波形弹簧，该波形弹簧也能够补偿存在的制造公差。

特别优选，冷却环构造为在轴向方向上开缝的环，由此使装配显著变得更容易。

本发明还涉及一种内燃机，其包括燃烧室和根据本发明的气体喷射器，其中，所述气体喷射器直接布置在燃烧室上，以便将气态燃料直接喷入到燃烧室中。

附图说明

下面参考图详细说明本发明的优选实施例。在附图中示出：

图1按照本发明第一实施例的气体喷射器的示意性剖面图，

图2按照本发明第二实施例的气体喷射器的示意性剖面图，

图3在图2中使用的冷却环的示意性局部剖视图，和

图4替换的冷却环的示意性局部剖视图。

具体实施方式

下面参照图1详细说明用于将气态燃料直接喷射到内燃机的燃烧室9中的气体喷射器1。

如从图1看出，气体喷射器1包括阀关闭元件2，该阀关闭元件在实施例中是阀针。阀关闭元件2释放和关闭贯通口3。在此，图1示出气体喷射器的关闭状态，该气体喷射器是向外打开的喷射器。阀关闭元件2借助促动器(未示出)，例如压电促动器或电磁促动器，来操纵。

气体喷射器1包括第一密封座4和第二密封座5。第一密封座4是金属密封座，即，两个密封配对件是由金属材料制成的。第一密封座4在此设置在阀关闭元件2和阀体6之间。在此，第一密封座4是圆锥形的密封座(参见图1)。阀关闭元件2是向外打开的，如在图1中通过箭头a所指示。

第二密封座5在气体喷射器的轴向方向x-x上布置得比第一密封座4距离燃烧室9更远(见图1)。第二密封座5包括弹性体密封件8。第二密封座5在此在一与阀关闭元件2固定连接的座承载件16和一位置固定的构件之间形成，该构件是用于阀关闭元件2的导向构件7。弹性体密封件8在此在座承载件16中布置于在该座承载件中相应构造的槽中。要指出的是，座承载件16借助第一焊接连接部17与阀关闭元件2固定连接。取代单独的座承载件16也可以使阀关闭元件2以相应几何形状构造，但由于制造技术上的原因这使得阀关闭元件2变得明显昂贵。

导向构件7通过第二焊接连接部18与阀体6固定连接。因此，导向构件7与阀体6一样也是位置固定的。在导向构件7中设置有多个贯通口70，以便将燃料朝向阀关闭元件2的顶部方向引导。

阀体6通过第三焊接连接部20与阀套14连接。在阀套14上设置有用于接收密封环15的槽口114，该密封环在阀套14与汽缸盖11之间密封。密封环15例如由特氟龙制成。

如进一步由图1看出，在座承载件16和阀体6之间设置环形的室19。该室19的容积选择得尽可能小。

如进一步由图1看出，第一密封座4的第一直径d1小于第二密封座5的第二直径d2。由此，气体喷射器1为了完全打开以便释放预定的开口横截面而仅需较小的行程。

此外，构造为金属-金属密封座的第一密封座4这样设置：使得第一密封座4对于弹性体密封件8提供止挡，以致弹性体密封件8在气体喷射器1关闭时不过载。

因此，在关闭状态下，处于相对于导向构件7的第二密封座5上的弹性体密封件8将气态燃料相对于燃烧室9可靠密封。因为室19的容积选择得尽可能小，因此，在关闭后仍处于室19中的气态燃料也只可能以小的量通过可能不完全密封的第一密封座4进入燃烧室9中。

第二密封座5在本实施例中构造为平面座。但为了改善流动情况第二密封座5也可以构造为逐渐变窄的密封座，例如像第一密封座4那样构造为圆锥形密封座。用于第二密封座的止挡则可以分开地例如设置在导向构件7上。

因此，根据本发明，显著降低了第二密封座5、尤其弹性体密封件8的热负荷，因为第二密封座5在轴向方向x-x上布置得比第一密封座4距离燃烧室9更远。第一密封座4构造为金属密封座并且在关闭状态下也保护第二密封座5免受热的燃烧室气体影响。此外，根据本发明，第一密封座4以及第二密封座5都能够个别地在所提出的要求方面优化设计。在此，尽管如此，本发明的气体喷射器仍能成本有利地制成。

图2示出按照本发明第二实施例的气体喷射器1，其中，与第一实施例中相同的或功能相同的件用相同的参考标号标记。

与第一实施例不同，第二实施例的气体喷射器1附加地还包括冷却环12。冷却环12布置在阀体6和汽缸盖11之间。在此，冷却体12分别一方面与阀体6并且另一方面与汽缸盖11直接接触。阀体12由金属材料制成并且具有高的导热能力。由此能够将热从阀体6经冷却环12直接传递到汽缸盖11中。由此尤其也降低第二密封座5的热负荷，因为热被向外朝向汽缸盖11排出。

图3以剖面示出冷却环12，该冷却环在外周上和内周上分别具有齿形轮廓21，22。由此可能的是，冷却环12可略微变形，使得尤其能够补偿汽缸盖11上和/或阀体6上的直径公差。

图4示出冷却环12的替换方案，其中，在图4中示出的冷却环12是波形弹簧，该波形弹簧交替地贴靠在汽缸盖11和阀体6上。

要指出的是，如在图3和4中所示，冷却环12与其几何构型无关地分别在轴向方向上开缝，使得能够实现气体喷射器1在汽缸盖11中的更简单安装。