特表 2024-514164 軸方向が短い構造方式をもつガスインジェクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-28

(54)【発明の名称】軸方向が短い構造方式をもつガスインジェクタ

(51)【国際特許分類】

   F02M 61/04 20060101AFI20240321BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20240321BHJP

【ＦＩ】

F02M61/04 G

F02M21/02 301R

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023562875

(86)(22)【出願日】2022-02-25

(85)【翻訳文提出日】2023-12-08

(86)【国際出願番号】 EP2022054745

(87)【国際公開番号】W WO2022218596

(87)【国際公開日】2022-10-20

(31)【優先権主張番号】102021203738.0

(32)【優先日】2021-04-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100161908

【弁理士】

【氏名又は名称】藤木 依子

(72)【発明者】

【氏名】ミューラー，マーティン

【テーマコード（参考）】

3G066

【Ｆターム（参考）】

3G066AA02

3G066AB05

3G066AC07

3G066BA49

3G066BA67

3G066CE22

(57)【要約】

本発明は、電機子（２０）、内側磁極（２１）、およびコイル（２２）をもつ磁気アクチュエータ（２）と、弁ニードル（３０）を備え、封止座部（１１）においてガス経路（１４）を解放および閉止する閉鎖要素（３）であり、電機子（２０）が閉鎖要素（３）と接続されている、閉鎖要素（３）と、潤滑剤が充填され、電機子（２０）が内部に配置されている密閉された潤滑剤チャンバ（４）であり、潤滑剤が電機子（２０）の潤滑を保証する、潤滑剤チャンバ（４）と、潤滑剤チャンバ（４）をガス経路（１４）に対し封止する可撓性封止要素（５１）と、閉鎖要素（３）を、閉鎖されている初期位置に戻す復元要素（１０）と、案内スリーブ（９）と弁ニードル（３０）との間に形成されている第１のニードル案内部（３１）とを含む、気体燃料を吹き込むためのガスインジェクタであって、第１のニードル案内部（３１）が、潤滑剤チャンバ（４）内で、可撓性封止要素（５１）の径方向内側に配置されており、復元要素（１０）が、潤滑剤チャンバ（４）内で、少なくとも部分的に、特に全体的に可撓性封止要素（５１）の内部に配置されている、ガスインジェクタに関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電機子（２０）、内側磁極（２１）、およびコイル（２２）をもつ磁気アクチュエータ（２）と、
弁ニードル（３０）を備え、封止座部（１１）においてガス経路（１４）を解放および閉止する閉鎖要素（３）であり、前記電機子（２０）が前記閉鎖要素（３）と接続されている、閉鎖要素（３）と、
潤滑剤が充填され、前記電機子（２０）が内部に配置されている密閉された潤滑剤チャンバ（４）であり、前記潤滑剤が前記電機子（２０）の潤滑を保証する、潤滑剤チャンバ（４）と、
前記潤滑剤チャンバ（４）を前記ガス経路（１４）に対し封止する可撓性封止要素（５１）と、
前記閉鎖要素（３）を、閉鎖されている初期位置に戻す復元要素（１０）と、
案内スリーブ（９）と前記弁ニードル（３０）との間に形成されている第１のニードル案内部（３１）とを含む、気体燃料を吹き込むためのガスインジェクタであって、
前記第１のニードル案内部（３１）が、前記潤滑剤チャンバ（４）内で、前記可撓性封止要素（５１）の径方向内側に配置されており、
前記復元要素（１０）が、前記潤滑剤チャンバ（４）内で、少なくとも部分的に、特に全体的に前記可撓性封止要素（５１）の内部に配置されている、ガスインジェクタ。

【請求項2】

前記可撓性封止要素（５１）が、ベローズ、特に金属ベローズもしくはプラスチックベローズ、または膜またはゴム要素である、請求項１に記載のガスインジェクタ。

【請求項3】

前記可撓性封止要素（５１）が前記弁ニードル（３０）に直接および前記案内スリーブ（９）に直接固定されている、請求項１または２に記載のガスインジェクタ。

【請求項4】

前記弁ニードル（３０）がさらに固定ディスク（３０ｂ）を有し、前記可撓性封止要素（５１）が前記固定ディスク（３０ｂ）に固定されている、請求項３に記載のガスインジェクタ。

【請求項5】

前記潤滑剤チャンバ（４）内で前記弁ニードル（３０）と前記案内スリーブ（９）の間に形成されている第２のニードル案内部（３２）をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のガスインジェクタ。

【請求項6】

前記復元要素（１０）が全体的に前記案内スリーブ（９）内に配置されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のガスインジェクタ。

【請求項7】

前記案内スリーブ（９）が、前記復元要素（１０）を支持するための内側に向いた段部（９０ａ）を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のガスインジェクタ。

【請求項8】

前記ガスインジェクタの側面に、特に前記ガスインジェクタの長手軸（Ｘ－Ｘ）に対して９０°の角度で配置されているガス流入口（７０）をさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のガスインジェクタ。

【請求項9】

前記封止座部（１１）が平面封止座部である、請求項１から８のいずれか一項に記載のガスインジェクタ。

【請求項10】

前記潤滑剤チャンバ（４）内に制動機構（６）が配置されており、前記制動機構（６）が、開状態から閉状態への前記ガスインジェクタの復元プロセス時に前記閉鎖要素（３）を減速するように構成されており、
前記制動機構（６）が、特に、制動ボルト（６０）と、潤滑剤を充填され、前記潤滑剤チャンバ（４）と流体接続している減衰チャンバ（６２）と、弾性制動要素（６１）とを有し、前記制動ボルト（６０）および前記弾性制動要素（６１）が、前記ガスインジェクタの復元プロセス時に、前記閉鎖要素（３）と動作接続することができ、前記制動ボルト（６０）が、前記ガスインジェクタの復元プロセス時に、閉状態への前記制動ボルト（６０）の復元を減衰するために、潤滑剤を前記減衰チャンバ（６２）から前記潤滑剤チャンバ（４）に変位させるように構成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のガスインジェクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸方向が短くかつコンパクトな構造方式をもつ、気体燃料、特に水素または天然ガスなどを吹き込むためのガスインジェクタに関する。本ガスインジェクタは、特に、内燃機関の燃焼室に直接吹き込むために設計されている。

【背景技術】

【0002】

先行技術から、ガスインジェクタは様々な構成で知られている。ガスインジェクタにおける問題点は、本質的に、吹き込むべき媒体が気体であるので、例えばガソリンまたはディーゼル燃料を噴射する燃料インジェクタでは可能な、媒体による潤滑が不可能なことである。これにより、液体燃料用の燃料インジェクタに比べて、動作中に過度の摩耗が発生する。さらに、内燃機関がますます小型化することでしばしば必要なのが、内燃機関のシリンダの主軸においてまたはその近くで中心部に取り付けるのとは違い、横に取り付ける必要があるということである。

【発明の概要】

【0003】

それに対し、本発明による、請求項１の特徴をもつ気体燃料を吹き込むためのガスインジェクタは、このガスインジェクタの軸方向の構造長さが短いという利点を有する。これによりこのガスインジェクタは、特に内燃機関の燃焼室の横に配置され得る。このガスインジェクタはそれにもかかわらず非常にスリムで、特に、小さな外径で提供され得る。これは本発明によれば、ガスインジェクタが、電機子、内側磁極、およびコイルを備えた磁気アクチュエータを含むことによって達成される。ガスインジェクタはさらに、弁ニードルを備えた閉鎖要素を含み、この閉鎖要素が、弁座において気体燃料用のガス経路を解放および閉止する。ここで、電機子は閉鎖要素と接続している。さらに、潤滑剤で充填され、可動の電機子が内部に配置されている密閉された潤滑剤チャンバが設けられている。ここで、潤滑剤が電機子の潤滑を保証し、それにより、動作中に電機子に摩耗が発生しない。潤滑剤チャンバは、潤滑剤チャンバをガス経路に対し封止することで閉鎖要素の軸方向の可動性を保証する少なくとも１つの可撓性封止要素、特にベローズを含む。ガスインジェクタはさらに、復元要素、特に円筒ばねの形態での閉鎖ばねを含み、この復元要素が閉鎖要素を、閉鎖されている初期位置に戻す。さらに第１のニードル案内部が、案内スリーブと閉鎖要素の弁ニードルとの間に形成されている。ここで第１のニードル案内部は、潤滑剤チャンバ内で、可撓性封止要素の内部に配置されており、復元要素も潤滑剤チャンバ内で少なくとも部分的には可撓性封止要素の内部に配置されている。好ましくは、復元要素が全体的に可撓性封止要素の内部に配置されている。したがって可撓性封止要素と、第１のニードル案内部と、復元要素とは入れ子状に配置されている。これにより軸方向の構造空間を節減することができ、ガスインジェクタの軸方向の全長が減少し得る。この潤滑剤チャンバはさらに磁気アクチュエータの長寿命をもたらし、なぜなら、特にニードル案内部および電機子ならびに電機子と接触し得る構成要素の摩耗があまり発生しないからである。

【0004】

従属請求項は、本発明の好ましい発展形態を示す。
可撓性封止要素は、好ましくは金属ベローズである。金属ベローズは、一方では、閉鎖要素の軸方向運動を可能にするために、非常に良好な可動性を提供し、他方では、金属ベローズはそれにより内燃機関の熱い燃焼室の可能な限り近くに配置され得る。これによりガスインジェクタの軸方向の長さがさらに減少し得る。代替として、可撓性封止要素は、プラスチックベローズまたは膜またはゴム要素である。

【0005】

ここで特に好ましくは、可撓性封止要素が弁ニードルに直接および案内スリーブに直接固定されている。
弁ニードルに可撓性封止要素を特に簡単に固定するため、弁ニードルは好ましくは固定ディスクを含む。固定ディスクは、弁ニードルと一体的に形成することができ、または代替として、例えば溶接接合によって弁ニードルと接合されたリングディスクとして設けられ得る。

【0006】

本発明のさらなる好ましい一構成によれば、弁ニードルと案内スリーブの間に第２のニードル案内部が形成されている。第２のニードル案内部は、閉鎖要素の封止座部からは、第１のニードル案内部よりもさらに封止座部から遠い。好ましくは、第２のニードル案内部も可撓性封止要素の内部に配置されている。

【0007】

さらにコンパクトな構造を達成するため、復元要素は好ましくは全体的に案内スリーブ内に配置されている。特に好ましくは、復元要素は、弁ニードルに密接に当接している円筒ばねである。特に好ましくは、案内スリーブが段部を有し、この段部で、復元要素の一方の端部が支持される。さらに好ましくは、もう一方の端部がばねホルダに支持される。

【0008】

好ましくは、案内スリーブが内側段部を有し、この内側段部で、復元要素の一方の端部が支持される。
本発明のさらなる好ましい一構成によれば、ガスインジェクタは、ガスインジェクタの側面に配置されているガス流入口を含む。好ましくは、ガス流入口は、ガスインジェクタの本体の側面に配置されている。これにより、ガスインジェクタの軸方向の構造長さをさらに減少させることができ、ガスインジェクタがさらにコンパクトに形成され得る。側面のガス流入口は、好ましくはガスインジェクタの長手軸に対して９０°の角度で設けられている。

【0009】

さらに好ましくは、ガスインジェクタが平面封止座部を有する。好ましくは、閉鎖要素が、燃焼室に向いた端部に封止ディスクを含み、この封止ディスクが弁座において、１つまたは複数の貫通口を解放する。ここでガスインジェクタは、好ましくは外向きに開くインジェクタとして形成されている。これにより、ガスインジェクタの長手方向に垂直な一平面内にある封止座部が提供され得る。

【0010】

好ましくは、ガスインジェクタは、潤滑剤チャンバ内に配置された制動機構をさらに含み、この制動機構が、開状態から閉状態へのガスインジェクタの復元プロセス時に閉鎖要素を減速するように構成されている。制動機構は、制動ボルト、潤滑剤チャンバと流体接続している減衰チャンバ、および弾性制動要素、特にばねを含む。復元プロセス時、制動ボルトおよび弾性制動要素は、閉鎖要素および／または電機子と動作接続しており、制動ボルトはさらに、復元プロセス時に、制動ボルトの復元を減衰するために、潤滑剤を減衰チャンバから変位させるように構成されている。減速プロセスの一部は、制動ボルトと、ガスインジェクタの開状態で制動ボルトが当接しているストッパ構成要素との間の液圧接着によって提供されるので、減衰チャンバを設けることにより、液圧接着が克服される際の液体潤滑剤のベーパーロック現象を阻止でき、これにより特にキャビテーションによる摩耗が阻止され得る。

【0011】

制動プロセスは、制動機構によって提供される、追加の質量の加速によってさらにサポートされる。さらに、電機子と制動ボルトとの間での潤滑剤の変位により、さらなる減速が実現される。閉鎖要素の復元速度は、案内要素などと制動ボルトとの摩擦によってさらに低下され得る。これらすべてが、ストッパへの電機子の衝突力を低減し、電機子の寿命もさらに延ばされ得る。

【0012】

さらに好ましくは、制動ボルトが、特に当接面をもつ本体を含み、この当接面は、制動ボルトの本体のうち閉鎖要素に向いた側に配置されており、閉鎖要素と動作接続することができ、ストッパ面として働く。本体は、好ましくは円筒形である。さらに好ましくは、本体のうち閉鎖要素に向いた側にリングフランジが配置されている。このリングフランジが、好ましくはストッパ面として働く。

【0013】

本発明のさらなる好ましい一構成によれば、制動機構の弾性制動要素が減衰チャンバ内に配置されている。これにより、特にコンパクトな構造が実現され得る。弾性制動要素は、好ましくは圧縮ばね、特に円筒ばねである。

【0014】

さらに好ましくは、減衰チャンバが、制動ボルトの案内遊びを介して潤滑剤チャンバと流体接続している。
好ましくは、ガスインジェクタはさらに、減衰チャンバと潤滑剤チャンバを接続する絞り部を含む。潤滑剤は、減衰チャンバから絞り部を経てその後に潤滑剤チャンバに移るので、この絞り部が、減衰プロセスが規定通りに進行し得ることを保証する。絞り部は、好ましくは、減衰チャンバと潤滑剤チャンバの間の小さな接続孔である。接続孔の幾何学的寸法、例えば孔の直径および／または長さの選択により、制動機構の減衰挙動が調整され得る。

【0015】

ガスインジェクタは、さらに好ましくは、閉鎖要素に当接している電機子ボルトを含み、電機子ボルトは電機子と接続している。電機子ボルトのうちガスインジェクタの封止座部に面していない端部が、ガスインジェクタの閉状態では制動ボルトと接触するように構成されている。

【0016】

ガスインジェクタは、好ましくは、電機子ボルトを案内する電機子ボルト案内部をさらに含む。電機子ボルト案内部は、ガスインジェクタの開状態では制動ボルトのためのストッパになっている。閉状態では、電機子ボルト案内部と制動ボルトとの間に第１のギャップが存在している。開放時は、この第１のギャップが、制動ボルトに作用する制動機構のばねの圧力によって克服される。

【0017】

本発明のさらなる好ましい一構成によれば、ガスインジェクタは、潤滑剤チャンバ内に配置された、制動ボルトの案内のための案内領域をもつ案内体を含む。案内体は、好ましくは、特に制動ボルトを案内する案内体のうち封止座部に向いた端部に凹部を有する。

【0018】

好ましくは、ガスインジェクタの閉状態では制動ボルトと電機子ボルト案内部との間の第１のギャップが第１の幅Ｂを有し、第１の幅Ｂは、電機子と内側磁極との間の第２の幅Ｃをもつ第２のギャップよりも小さい。ここで、電機子ボルト案内部と制動ボルトとの間の軸方向ギャップＢは、好ましくは、電機子と内側磁極との間の軸方向ギャップＣの１％～９０％の範囲内にある。特に好ましくは、電機子ボルト案内部と制動ボルトとの間の軸方向ギャップＢは、軸方向ギャップＣの２５％よりも小さく、さらに好ましくは軸方向ギャップＣの３％～２０％の範囲内にある。軸方向ギャップＣは、好ましくは、０．０５ｍｍ～３ｍｍ、特に０．８ｍｍのサイズを有する。

【0019】

好ましくは、潤滑剤チャンバの可撓性封止要素は、第１および第２の可撓性封止要素を含む。したがって潤滑剤チャンバは２つの可撓性封止要素によって封止されており、それにより、潤滑剤チャンバ内の潤滑剤の変位時に不都合な正圧または負圧が発生することを阻止でき、この不都合な正圧または負圧は、例えば潤滑剤貯蔵部の構成要素を介して意図しない力をガスインジェクタの閉鎖要素にかけ得る。２つの可撓性封止要素を設けることにより、たとえ不都合な力が封止要素の１つにかかり、これが、密閉された潤滑剤チャンバ内の圧力を上昇させ得るとしても、第２の可撓性封止要素によって平衡が提供され得る。これにより、密閉された潤滑剤チャンバの内部の望ましくない圧力変化がうまく阻止され得る。

【0020】

さらに好ましくは、貯蔵部ばねが外側から所定の力を、密閉された潤滑剤チャンバ内の潤滑剤にかける。ここでは、好ましくは０．５～１０×１０^５Ｐａ、特に好ましくは１～５×１０^５Ｐａの間の正圧がかけられる。これにより潤滑剤チャンバ内の潤滑剤に所定の予応力をかけることができ、それにより、閉鎖要素のストロークへの影響を有し得る望ましくない変形が確実に阻止され得る。

【0021】

特に好ましくは、第１の可撓性封止要素が第１のベローズであり、第２の可撓性封止要素が第２のベローズである。さらに好ましくは、第１および第２のベローズが同一に形成されており、つまり同じ平均ベローズ直径および同じベローズ波数を有する。これにより、特にガスインジェクタの製造費が減少し得る。

【0022】

さらに好ましくは、第２のベローズが、ばね受けを介して貯蔵部ばねと接続されている。これにより、単純で安価な構造が実現され得る。さらにこれにより、貯蔵部ばねによって直接的に第２のベローズに特定の予応力をかけることができ、これにより第２のベローズの剛性は、第１のベローズよりも少し高くなっている。

【0023】

代替として、第１および第２の可撓性封止要素が、それぞれ膜またはそれぞれゴム要素である。膜は単層または多層でよく、例えば、潤滑剤チャンバを封止するためにレーザ溶接によってそれぞれの構成要素に固定されていてもよい。

【0024】

好ましくは、潤滑剤として、油、特に鉱物油が使用される。代替として、液体燃料、特にディーゼル燃料またはガソリンが使用される。さらなる代替として、潤滑剤としてグリースが使用される。

【0025】

以下、添付図面を参照して本発明の１つの例示的実施形態を詳細に述べる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の第１の例示的実施形態によるガスインジェクタの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図１を参照して、本発明の第１の好ましい例示的実施形態によるガスインジェクタ１を詳細に述べる。
図１から分かるように、気体燃料を導入するためのガスインジェクタ１は、外側に開く閉鎖要素３を閉状態から開状態に移動させる磁気アクチュエータ２を含む。ここで、図１は、ガスインジェクタの閉状態を示す。

【0028】

磁気アクチュエータ２は、電機子ボルト２４によって閉鎖要素３と接続している電機子２０を含む。磁気アクチュエータ２は、内側磁極２１と、コイル２２と、磁気アクチュエータの磁気帰還を保証する磁気ハウジング２３とをさらに含む。

【0029】

さらに、ガスインジェクタ１は、側面にガス流入口７０をもつ本体７を含み、側面のガス流入口７０を通して気体燃料が供給される。ここで、本体７には弁ハウジング８が固定され、弁ハウジング８内に磁気アクチュエータ２が配置される。弁ハウジング８にハウジングスリーブ１９および弁管９０がつながり、弁管９０の自由端では、弁座構成要素９３において封止座部１１が設けられており、この封止座部１１において、閉鎖要素３が、気体燃料のための通路を解放および閉止する。

【0030】

図１には、本体７および弁ハウジング８を通って磁気アクチュエータ２まで案内されている電気接続部１３が概略的に示されている。
参照番号１０は、開放プロセス後に閉鎖要素３を図１に示される閉状態に戻すための復元要素を示す。

【0031】

図１に、ガスインジェクタ１を通るガス経路１４としてガス流がさらに示されている。ここで、ガス流は、ガス流入口７０で始まり、次いで偏向され、弁ハウジング８と本体７との間の環状空間８０に入る。ここで、ガス流１４は、磁気アクチュエータ２の外側領域を通り過ぎ、フィルタ１５を通って、封止座部１１の手前までさらに進む。ここで、対応する開口がそれぞれの構成要素に設けられているが、それらすべてを図１に示してはいない。

【0032】

ガスインジェクタ１の開放時、気体燃料は、図１に矢印Ａによって示されているように、磁気アクチュエータ２の外周および開いた封止座部１１を通過して、ノズルアタッチメント９４および内燃機関の燃焼室１００に流入する。

【0033】

閉鎖要素３は、燃焼室に向いた閉鎖要素の端部に配置された弁座受け３０ａを備えた弁ニードル３０を含む。ここで、封止座部１１は、弁座受け３０ａと、複数の軸方向の開口９２を有する弁座構成要素９３との間に形成されている。

【0034】

閉鎖要素３には、弁座受け３０ａから磁気アクチュエータ２の方向に少し間隔をあけて配置されている固定ディスク３０ｂもさらに設けられている。
したがって、閉鎖要素３は、封止座部１１においてガス経路１４を解放し、これを閉止する。図１から詳細に分かるように、閉鎖要素の案内のために、閉鎖要素３と案内スリーブ９との間に第１のニードル案内部３１および第２のニードル案内部３２が設けられている。第１のニードル案内部３１は、直接的に閉鎖要素３と案内スリーブ９との間に形成されている。第２のニードル案内部３２は、ばね受け１６と案内スリーブ９との間に形成されている。ばね受け１６は、閉鎖要素３と固定的に接続されており、復元要素１０は、案内スリーブ９の内側段部９０ａとばね受け１６との間で支持されている。

【0035】

ガスインジェクタ１は、密閉された潤滑剤チャンバ４をさらに含む。密閉された潤滑剤チャンバ４は、液状潤滑剤、例えば油で完全にまたは部分的に充填されている。
図１から分かるように、潤滑剤チャンバ４は、第１の可撓性封止要素５１、内側磁極２１、磁気ハウジング２３、案内体１８、および第２の可撓性封止要素５２によって画定されている。第１および第２の可撓性封止要素５１、５２はそれぞれベローズとして形成されている。ここで、第１および第２の可撓性封止要素５１、５２は同様に形成されている。

【0036】

可撓性封止要素５１、５２としては、ベローズの代わりに、例えば膜やチューブなどでもよいことに留意されたい。
図１からさらに分かるように、第２の可撓性封止要素５２は、貯蔵部ばね受け４１に、例えば溶接接合によって固定されている。ガスインジェクタ１は貯蔵部圧縮ばね４０をさらに含み、この貯蔵部圧縮ばね４０は、本体７に支持され、貯蔵部ばね受け４１を介して第２の可撓性封止要素５２に予応力をかける。案内体１８には接続孔１８ａが設けられており、これにより、潤滑剤チャンバ４内にある潤滑剤は、第２の可撓性封止要素５２の内側の領域にも存在している。

【0037】

第１の可撓性封止要素５１は、閉鎖要素３の固定ディスク３０ｂに直接固定されており、別の端部では案内スリーブ９と接続されている。ここで、案内スリーブ９には横孔９１が設けられており、これにより、第１の可撓性封止要素５１の内部空間と案内スリーブ９の内部空間との間に流体接続が存在している。

【0038】

したがって潤滑剤チャンバ４は、２つの可撓性封止要素５１、５２および貯蔵部圧縮ばね４０を有する。貯蔵部圧縮ばね４０は、潤滑剤チャンバ４内にある潤滑剤に、特定の予応力、例えば１×１０^５Ｐａをかける。よって開放プロセス時に閉鎖要素３のストロークによりまたはさらに潤滑剤の熱膨張もしくは冷却により潤滑剤の変位が発生する場合に、潤滑剤チャンバ４の内部で生じることがある正圧／負圧は、貯蔵部圧縮ばね４０の収縮と関連した第２の可撓性封止要素５２のたわみによって平衡され得る。これにより可撓性封止要素５１が、ベローズ作用面を介して作用する意図しない力を閉鎖要素３にかける可能性はない。

【0039】

密閉された潤滑剤チャンバ４内には、電機子２０が固定された電機子ボルト２４も配置されている。潤滑剤チャンバ４には、潤滑剤、例えばガソリンやディーゼル燃料などの液体燃料、またはグリースが充填されているので、電機子２０は継続的に潤滑されている。これにより、気体燃料において先行技術で生じる問題、すなわち可動部品が潤滑されないという問題が補償され得る。

【0040】

図１から分かるように、密閉された潤滑剤チャンバ４を充填するために、充填チャネル１７ａが設けられている。充填チャネル１７ａは、閉止ボール１７によって液密に閉止されている。

【0041】

図１からさらに分かるように、ここでは、案内スリーブ９と弁ニードル３０との間に形成された第１のニードル案内部３１が、第１の可撓性封止要素５１の内部に配置されている。さらに、復元要素１０の一部も第１の可撓性封止要素５１の内部に配置されている。案内スリーブ９の一部も第１の可撓性封止要素５１の内部に配置されている。つまり本発明によれば、復元要素１０、案内スリーブ９、および第１の可撓性封止要素５１が入れ子状に配置されている。これにより、ガスインジェクタ１の軸方向の構造長さが大幅に減少し得る。

【0042】

弁ニードル３０、復元要素１０、案内スリーブ９、および第１の可撓性封止要素５１が入れ子状に組み込まれているにもかかわらず、特に弁管９０の領域で、外径が大きくなっていない。

【0043】

さらに、貯蔵部圧縮ばね４０および貯蔵部ばね受け４１も、少なくとも部分的に第２の可撓性封止要素５２内に配置されている。案内体１８の一領域も第２の可撓性封止要素５２内に配置されている。これにより、ガスインジェクタ１の軸方向の構造長さがさらに減少する。

【0044】

構造空間比がそれを必要とするなら、ノズルアタッチメント９４をなくしてもよいことに留意されたい。さらに、気体燃料は、側面のガス流入口７０を通って横から供給され、ガスインジェクタでこれまで通常であったように軸方向にではない。これは、特にガスインジェクタのうち燃焼室に面していない領域で、ガスインジェクタの構造長さをさらに減少させる。

【0045】

密閉された潤滑剤チャンバ４には、さらに制動機構６が配置されている。制動機構６は、制動ボルト６０と、制動ばね６１と、減衰チャンバ６２とを含む。減衰チャンバ６２は潤滑剤チャンバ４と流体接続している。

【0046】

制動ボルト６０および弾性制動要素６１は、閉鎖されている初期位置へのガスインジェクタの復元プロセス時には、閉鎖要素３と動作接続している。ここで、復元プロセス時に潤滑剤が減衰チャンバ６２から潤滑剤チャンバ４に変位することで、ガスインジェクタの閉状態（図１）への制動ボルト６０の復元時にさらなる減衰が達成される。制動ボルト６０は案内体１８内で案内されている。

【0047】

図１からさらに分かるように、減衰チャンバ６２は、制動ボルト６０のうち弁座１１に面していない側で、制動ボルト６０に直接的に形成されている。減衰チャンバ６２は、小さな孔である絞り部６３を介して接続孔１８ａと、したがって潤滑剤チャンバ４の主要領域と接続されている。制動ばね６１は、ばねチャンバ６７に配置されている。

【0048】

制動ボルト６０は当接面６０ａを有し、当接面６０ａは電機子ボルト２４と接触している。ここで、図１に示した閉状態では、制動ボルト６０と定置の電機子ボルト案内部２５との間に第１のギャップ１０１がある。電機子ボルト案内部２５は、開放プロセスおよび閉鎖プロセス時に電機子ボルト２４を案内する。

【0049】

図１からさらに分かるように、制動ばね６１は、制動ボルト６０と案内体１８との間に配置されている。ここで、制動ボルト６０はフランジを有し、フランジは、案内体１８に対して遊びをもって設けられている。さらに、案内体１８には、案内体１８のうち電機子ボルト案内部２５に向いた端部に例えばスリットとして形成され得る通路６５が設けられている。これにより潤滑剤のための流体接続が、ばねチャンバ６７から案内遊びおよび通路６５を経て潤滑剤チャンバ４へと提供され得る。

【0050】

閉状態では、さらに、制動ボルト６０の当接面６０ａと電機子ボルト案内部２５との間に第１のギャップ１０１が形成されている。ここで、ギャップ１０１は第１の幅Ｂを有し、第１の幅Ｂは、第２のギャップ１０２における電機子２０と内側磁極２１との間の第２の幅Ｃよりも小さい（図１を参照）。これにより、圧縮ばね６１により軸方向に予応力をかけられている制動ボルト６０のストロークが、電機子２０のストロークよりも小さいことが保証されている。したがって、吹込みプロセス中に、潤滑剤チャンバ４から絞り部６３を経て減衰チャンバ６２に十分な流体が流れ得る。

【0051】

閉鎖プロセス時には、電機子ボルト２４が制動ボルト６０の当接面６０ａに当たる。それにより制動ボルト６０は、減衰チャンバ６２内にある流体に向かって押される。絞り部６３により、減衰チャンバ６２から流体をすぐにではなくゆっくりと押し出せることで、閉鎖プロセス時に減衰作用が可能になる。それにより、閉鎖プロセスが制動ボルト６０の復元を通して減衰されるので、封止座部１１および電機子２０の過大な摩耗が阻止される。

【0052】

減衰プロセスは、さらに制動ばね６１によって、および電機子ボルト案内部２５における制動ボルト６０の液圧接着によってサポートされる。ここで、電機子ボルト案内部２５と制動ボルト６０の当接面６０ａとの間のこの領域で、閉鎖プロセス時のキャビテーションが、減衰チャンバ６２によって阻止され得る。案内体１８内での制動ボルト６０の摩擦も復元プロセスを遅らせ、さらに、潤滑剤チャンバ４全体では、可動構成要素の加速し得る質量が、密閉された潤滑剤チャンバ４内の潤滑剤を変位させ、それにより閉鎖プロセス時にさらなる減速をもたらす。

【0053】

絞り部６３の直径および／または長さの選択により、減衰挙動が、それぞれのガスインジェクタのために個別に調整され得る。
好ましくは、減衰ボルト６０と電機子ボルト案内部２５との間のストッパ面を、楔形に、つまりガスインジェクタの中心軸Ｘ－Ｘに対して直角ではないように形成し得ることに留意されたい。その代わりにまたはそれに加えて、当接面６０ａに、または電機子ボルト案内部２５のうち制動ボルト６０に向いた端面に、径方向のスリットを設けることができ、これによりキャビテーション効果がさらに低減および阻止される。

【0054】

ここで、図１に示されるガスインジェクタ１は、圧力平衡されている。すなわち、閉鎖要素３が第１の可撓性封止要素５１を介して案内スリーブ９と接続されており、金属ベローズとして形成された第１の可撓性封止要素５１が、封止座部１１における直径、詳しくは閉鎖要素３が封止する直径に等しい平均直径を有している。それにより、閉鎖要素３に対する圧縮力が生じず、したがって閉鎖要素３を開くのに必要な磁力を非常に小さく保つことができ、特に気体燃料の圧力に依存しない。

【0055】

したがって本発明により、閉鎖要素３が磁気アクチュエータ２の作動により開状態にされ（閉鎖要素３の図１では左への移動）、ガス吹込みが実施される場合、閉鎖要素３の復元時には、閉鎖要素が弁座１１に押し付けられる直前に確実な減衰が実施され得る。ここで、制動ボルト６０は、電機子ボルト２４により減衰チャンバ６２の方向に押され、ゆっくりとしか、すなわち潤滑剤が減衰チャンバ６２から絞り部６３を通って潤滑剤チャンバ４に押し出されるのと同じくらいゆっくりとしか移動しない。これにより、弁座１１に閉鎖要素が当たる前に、閉鎖要素３の閉鎖速度が大幅に効果的に減速される。それにより弁座１１および閉鎖要素３の摩耗を効果的に低減でき、ここで制動機構６はさらに、より静かなガスインジェクタの動作を可能にする。要素が弁座に激しく当たって激突しながら戻されるいわゆる閉鎖激突も効果的に阻止され得る。

【0056】

封止座部１１が平面封止座部として形成されていることにより、弁座受け３０ａおよび弁座構成要素９３における封止面は、簡単に、例えば研磨のような平面加工によって作製され得る。

【0057】

したがって、ガスインジェクタ１は、可動部品、特に弁座１１、電機子２０、および電機子ボルト２４の摩耗の低減を提供することができる。さらに、液体潤滑剤を含む密閉された潤滑剤チャンバ４によって、磁気アクチュエータ２からの放熱が大幅に改良され得る。さらに、両方の可撓性封止要素５１、５２により、意図しない力が閉鎖要素３に作用することが阻止され得る。

【0058】

さらに、ガスインジェクタ１は、大幅に減少した軸方向の長さを有し得ることにより、特に、内燃機関の燃焼室１００に横から取り付けることができる。ガスインジェクタの構成要素が入れ子状に組み込まれていると同時に、側面のガス流入口７０も設けられているので、ガスインジェクタ１の軸方向の構造長さは大幅に減少している。

【図1】

【国際調査報告】