034]如果现在一图中未示出的致动器使阀针3向箭头A的方向运动，则阀针3从阀座2抬起。如从图4可看出，在此，在一极小的行程长度Hl上，在阀座2上释放一以恒定斜率增大的第一横截面积。该横截面积在图4中用Al标记并且相应于通过环形间隙42所提供的横截面积。在此，该横截面积Al在另一行程H2(该行程H2相应于内部的气体控制区域4的周面41的高度)上保持恒定，因为虽然阀座上的第一横截面区域随着行程的增加而连续增大，然而内部的气体控制区域4遵守恒定的环形间隙横截面。
[0035]一旦阀针到达图5所示的位置，气体控制区域4上的横截面区域就连续增大。由此，在图4的曲线图中，在行程长度H2和H3之间的区域中得到增加的有效横截面积A，直到阀座上的第一横截面积与内部的气体控制区域4上的第二横截面积一样大。该状态在图6中示出并且在图4中在行程长度H3处达到。
[0036]因而，在进一步的行程上，阀座上的进一步打开的有效横截面积不再受到内部的气体控制区域4限制，而是只还受到阀座2的几何形状的限制。由此，图4中所示的曲线从行程长度H3起相应于图2所示的、现有技术中的具有恒定斜率的曲线，使得也能够喷入大的气体量。
[0037]气体喷射器I沿流动方向在内部的气体控制区域4之后具有一相对大的室6，该室尤其具有大的横截面，因而，当在内部的气体控制区域4上已经走过了一预定的行程时，内部的气体控制区域对用于喷入燃料的总横截面积不再具有影响。
[0038]因此，根据本发明，内部的气体控制区域4上的附加控制棱边40能够提供用于极小气体量的精细控制区域，该精细控制区域一直达到大约在行程长度H2上的行程(比较图4)。因此，根据本发明，通过设置该内部的气体控制区域4，提供了对有效横截面积A的影响，由此，在小行程的情况下也能够仅提供小的气体量。尽管如此，从尤其大于行程长度H3的确定行程长度起，能够提供对于气态燃料所需的大的喷入量，因为此时有效横截面积A仅还取决于阀座2处的几何形状。因此，根据本发明的气体喷射器也能够满足在给定行程情况下必须尽可能快地释放大的横截面以便能够喷入大的燃料气体量的要求。这是特别重要的，因为与液态燃料相比在体积相同情况下气态燃料具有更小的能量含量。
[0039]本发明还使得能够设置多级的和多次的喷射，其中尤其也能够精确地计量极小燃料量。
[0040]图8至10示出内部的气体控制区域4的替换构型，其中，例如在图8中构造有平侧面44，这些平侧面决定行程长度Hl和H2之间的行程范围内的通流量。在此设置有刚好4个平侧面44，其中，每两个平侧面44相互对置。
[0041]在图9中，在阀针3的气体控制区域4的外周上设置有多个多边形的槽口 45，这些槽口沿轴向方向X-X延伸。
[0042]在图10中，在阀针3的气体控制区域4中构成多个圆柱形的、轴向的贯通槽口 46。
[0043]因此，如图8至10的这些实例清楚表示出的，通过气体控制区域4上的不同的几何形状选择，能够相对简单地个性化地设计控制面，使得例如能够针对不同的车辆制造商而基于基础设计方案来以简单的方式提供不同的气体喷射器。
[0044]图11和12示出根据本发明第二实施例的气体喷射器I。与第一实施例不同，在第二实施例中，内部气体控制区域4不同地形成。如从图12看出，内部的气体控制区域4呈星形设置，具有多个尖部47。如在第一实施例中那样，内部的气体控制区域4的周面区域又平行于壳体5的内壁51，该壳体具有相应形成的、用于内部的气体控制区域4的星形槽口。
[0045]如在图13和14中所示，在这里也可以通过削去尖部47的尖端(图13)或者通过设置贯通孔46 (图14)又提供不同的横截面积。
[0046]图15示出根据本发明第三实施例的气体喷射器I。第三实施例的气体喷射器I附加地还具有一弹性体的密封元件7，该密封元件7布置在壳体5上。为此在壳体上设置台肩52。密封元件7与内部的气体控制区域4上的密封面8 一起形成前级阀。在此图15示出阀的关闭状态，其中，不仅前级阀是关闭的，而且阀座2上的主阀也是关闭的。由此可以使用弹性体的密封元件7用于密封气体喷射器1，否则，在基于直接布置在燃烧室上而用于将气体直接喷入燃烧室中的气体直接喷射器中不能使用该密封元件。此外，通过使用密封元件7，气体喷射器I在密封方面具有附加的安全性。在第一和第二横截面积上在行程中的横截面积变化在此相应于第一实施例中的横截面积变化。
【主权项】
1.气体喷射器，用于将气态燃料直接喷入到内燃发动机的燃烧室中，所述气体喷射器包括:阀座⑵；阀针⑶，所述阀针⑶在行程⑶上在阀座⑵上释放第一横截面积汽体控制区域(4)，所述气体控制区域(4)布置在阀针(3)上并且与一围绕阀针(3)的构件(5)限定一第二横截面积； 其中，在行程上，所述阀座(2)上的所述第一横截面积的变化不同于所述气体控制区域(4)上的所述第二横截面积的变化。
2.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，在所述阀针(3)的行程开始时的、所述气体控制区域(4)上的所述第二横截面积保持恒定，直至达到预定的行程长度(H2)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的喷射器，其特征在于，所述气体控制区域(4)具有环形的控制棱边(40)。
4.根据权利要求3所述的喷射器，其特征在于，所述控制棱边(40)具有比所述阀座(2)的直径更大的直径。
5.根据权利要求1或2所述的喷射器，其特征在于，所述气体控制区域(4)星形或花瓣形地构成，具有多个径向向外指向的尖部(47)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的喷射器，其特征在于，所述气体控制区域(4)具有一些贯通槽口(46)，或者，在所述气体控制区域(4)的控制棱边(40)上去除了部分区域(44 ；45) ο
7.根据前述权利要求中任一项所述的喷射器，其特征在于，围绕所述阀针(3)的所述构件是所述气体喷射器的壳体(5)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的喷射器，其特征在于，所述喷射器还包括密封元件(7)，尤其是弹性体，所述密封元件(7)布置在所述阀针(3)的气体控制区域(4)上或者布置在围绕所述阀针(3)的构件(5)上，以便形成一前级阀。
9.根据前述权利要求中任一项所述的喷射器，其特征在于，所述阀座(2)上的用于喷出气体的横截面积处于2mm2到6mm2的范围内，和/或，所述环形控制棱边(40)的直径处于7mm到20mm的范围内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的喷射器，其特征在于，射出的气体质量流处于5g/s到15g/s的范围内。
【专利摘要】本发明涉及一种气体喷射器，用于将气态燃料直接喷入内燃发动机的燃烧室中，所述气体喷射器包括阀座(2)、阀针(3)和气体控制区域(4)，其中，所述阀针(3)在行程(H)上在阀座(2)上释放第一横截面积，所述气体控制区域(4)布置在阀针(3)上并且与围绕阀针(3)的构件(5)限定第二横截面积，在行程上，阀座(2)上的第一横截面积的变化不同于气体控制区域(4)上的第二横截面积的变化。
【IPC分类】F02M21-02
【公开号】CN104791140
【申请号】CN201510025748
【发明人】F·耶格勒, O·奥尔哈费尔, J·舍费尔, R·吉泽恩登纳·托比恩
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年1月19日
【公告号】DE102014200756A1, US20150204275