帶有泄漏減少的氣體直接噴射器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及帶有泄漏減少的氣體直接噴射器。一種噴射器，其具有入口、出口以及銜鐵管，所述銜鐵管具有通道結(jié)構(gòu)并且具有與出口間隔開(kāi)的遠(yuǎn)端。通道結(jié)構(gòu)與入口連通?？梢苿?dòng)的磁性銜鐵聯(lián)接到銜鐵管。電磁線圈與定子和銜鐵相關(guān)聯(lián)。第一彈簧構(gòu)造和布置成當(dāng)線圈未被激活時(shí)偏置銜鐵管，使得遠(yuǎn)端以密封方式接合第一座以限制氣體燃料從出口泄漏。第二閥可在閥本體中移動(dòng)。第二彈簧構(gòu)造和布置成當(dāng)線圈未被激活時(shí)偏置第二閥，使得其座表面接合第二座位以關(guān)閉出口。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
帶有泄漏減少的氣體直接噴射器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及氣體噴射器，其中氣體能夠是天然氣(CNG或LNG)、氫氣或液化石油氣 (LPG)或這些氣體的任何混合物以及發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)，并且更確切地涉及減少末梢泄漏的氣體直接噴射器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]關(guān)于氣體噴射器，末梢泄漏必須極低。在端口氣體噴射器中，使用彈性體密封件來(lái)獲得低泄漏。直接氣體噴射器的問(wèn)題在于，噴射器的末梢對(duì)于末梢處的彈性體密封件而言過(guò)熱。常規(guī)氣體直接噴射器使用金屬-對(duì)-金屬密封電磁閥。這種金屬-對(duì)-金屬密封將不滿足(防)泄漏要求。
[0003]因此，需要提供一種低泄漏氣體直接噴射器，其使用遠(yuǎn)離噴射器末梢的額外的彈性體密封閥。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目標(biāo)是滿足上文所指的需求。根據(jù)實(shí)施例的原理，此目標(biāo)是通過(guò)提供噴射器來(lái)獲得，所述噴射器具有入口和用于將氣體燃料噴射到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的出口。所述噴射器包括銜鐵管，所述銜鐵管具有通道結(jié)構(gòu)并且具有與出口間隔開(kāi)的遠(yuǎn)端。通道結(jié)構(gòu)與入口連通?？梢苿?dòng)的磁性銜鐵聯(lián)接到銜鐵管以限定第一閥。定子在噴射器的閉合位置中與銜鐵間隔開(kāi)，由此限定定子與銜鐵之間的工作氣隙。電磁線圈與定子和銜鐵相關(guān)聯(lián)。第一座與銜鐵管的遠(yuǎn)端相關(guān)聯(lián)。第一彈簧構(gòu)造和布置成，當(dāng)線圈未被激活時(shí)，偏置銜鐵管，使得其遠(yuǎn)端以密封方式接合第一座，從而關(guān)閉通道結(jié)構(gòu)并限制氣體燃料從出口泄漏。閥本體具有內(nèi)部部分和在出口處的第二座。第二閥可在閥本體的內(nèi)部部分中移動(dòng)。第二彈簧構(gòu)造和布置成，當(dāng)線圈未被激活時(shí)，偏置第二閥使得其座表面接合第二座以關(guān)閉出口。第一閥和第二閥以及第一彈簧和第二彈簧構(gòu)造和布置成，使得當(dāng)線圈被激活從而引起銜鐵及因此銜鐵管相對(duì)于定子移動(dòng)，進(jìn)而使得遠(yuǎn)端與第一座脫離接合，從而打開(kāi)通道結(jié)構(gòu)并引起氣體燃料通過(guò)第一座時(shí)，氣體燃料的壓力引起第二閥克服第二彈簧的偏置而移動(dòng)，使得座表面與第二座脫離接合以引起氣體燃料離開(kāi)出口。
[0005]根據(jù)實(shí)施例的另外的方面，一種方法限制直接噴射器的泄漏，所述直接噴射器具有入口和用于將氣體燃料噴射到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的出口。所述噴射器還具有:聯(lián)接到可移動(dòng)銜鐵的銜鐵管，所述銜鐵管具有通道結(jié)構(gòu)并且具有與出口間隔開(kāi)的遠(yuǎn)端，所述通道結(jié)構(gòu)與入口連通;定子和線圈，其與銜鐵相關(guān)聯(lián)以用于在激勵(lì)線圈時(shí)引起銜鐵及因此銜鐵管的運(yùn)動(dòng);第一座，其與銜鐵管的遠(yuǎn)端相關(guān)聯(lián)；以及第二閥，其可在噴射器的閥本體中且相對(duì)于第二座移動(dòng)。當(dāng)線圈未被激活時(shí)，引起銜鐵管的遠(yuǎn)端以密封方式接合第一座以關(guān)閉通道結(jié)構(gòu)并限制氣體燃料從出口泄漏，并引起第二閥的座表面接合第二座以關(guān)閉出口。當(dāng)線圈被激活從而引起銜鐵及因此銜鐵管相對(duì)于定子移動(dòng)，使得遠(yuǎn)端與第一座脫離接合，從而打開(kāi)通道結(jié)構(gòu)并引起氣體燃料通過(guò)第一座時(shí)，所述方法確保氣體燃料的壓力引起第二閥移動(dòng)，使得座表面與第二座脫離接合以引起氣體燃料離開(kāi)出口。
[0006]本發(fā)明的其它目標(biāo)、特征和特性以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件的操作方法和功能、零件的組合和制造的經(jīng)濟(jì)性將在參考附圖考慮以下詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求書(shū)后變得更加清楚的，其全部形成本說(shuō)明書(shū)的一部分。【附圖說(shuō)明】
[0007]本發(fā)明將結(jié)合附圖對(duì)其優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述得到更好地理解，其中，相似的附圖標(biāo)記指代相似零件，在附圖中:圖1是根據(jù)實(shí)施例的氣體直接噴射器的截面圖。
[0008]圖2是包括在圖1中的2處的部分的放大圖。
[0009]圖3是圖2的噴射器的第一座的放大圖。
[0010]圖4是圖1的噴射器的銜鐵管的透視圖，示出了彈性體構(gòu)件聯(lián)接到其端部。
[0011]圖5是根據(jù)實(shí)施例的氣體多端口噴射器的截面圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0012]參考圖1和圖2,示出了根據(jù)實(shí)施例的直接噴射器(通常指示為10)，且其用于將氣體燃料噴射到車(chē)輛的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中。噴射器10具有用于接收氣體燃料的入口 11和用于將氣體燃料遞送到發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的出口 12。氣體燃料能夠是(例如)天然氣(CNG、LNG )、氫氣、 LPG或任何其它氣體燃料。噴射器10包括閥組子組件(一般指示為13)和磁組子組件(一般指示為14)。閥組子組件13執(zhí)行流體處理功能，例如限定燃料流路徑且禁止燃料流穿過(guò)噴射器 10。磁組子組件14執(zhí)行動(dòng)力功能，例如將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁性驅(qū)動(dòng)力以用于準(zhǔn)許燃料流穿過(guò)噴射器10。
[0013]參考圖1，磁組子組件14包括安置在噴射器10的殼體18中的可移動(dòng)的磁性銜鐵16， 該磁性銜鐵大體鄰近固定的磁性定子20以在噴射器10的關(guān)閉位置中限定其間的常規(guī)工作間隙。電磁線圈22呈圍繞線軸纏繞的導(dǎo)線的形式并且與定子20和銜鐵16相關(guān)聯(lián)。線圈22經(jīng)由位于包覆模制的塑料連接器26中的端子24連接到電源。銜鐵16連接到銜鐵管28,使得銜鐵管28隨銜鐵16移動(dòng)以限定噴射器的第一閥(通常示出指示為29)。[〇〇14]如圖2中最佳示出，銜鐵管28是中空的并安置在殼體18的內(nèi)部部分30中。銜鐵管28 的端表面32包括環(huán)形凹槽34,其中彈性體構(gòu)件36聯(lián)接到端表面32并且其一部分安置在凹槽 34中。構(gòu)件36限定銜鐵管28的遠(yuǎn)端37。如圖4中最佳示出，構(gòu)件36具有穿過(guò)其并與銜鐵管28 中的軸向延伸通道40連通的通道38，下文將解釋其功能。[〇〇15]返回到圖2，第一閥座42固定到殼體18。第一座42安置成鄰近彈性體構(gòu)件36并在其關(guān)閉位置中為構(gòu)件36提供密封表面。圖3中示出環(huán)形的第一座42的放大圖。座42優(yōu)選地由不銹鋼制成并且包括中心密封部分43和外密封部分44，其中多個(gè)周向延伸槽45位于中心密封部分和外密封部分之間。槽45限定穿過(guò)座42的氣流通道。槽45能夠根據(jù)噴射器應(yīng)用進(jìn)行激光切割。在一個(gè)應(yīng)用中，座42的厚度優(yōu)選地為0.4 mm，并且槽寬度為約0.3 mm。能夠基于噴射器應(yīng)用使用其它尺寸。后備構(gòu)件46為座42提供穩(wěn)健的機(jī)械止動(dòng)器以增加座42及因此主動(dòng)閥29的壽命。后備構(gòu)件46包括與槽45連通的環(huán)形通道48。[〇〇16] 銜鐵管28中的通道40和構(gòu)件36中的通道38與由入口管組件50限定的入口 11連通。銜鐵管28還包括開(kāi)口 52。內(nèi)部部分30和通道38、40以及開(kāi)口 52限定通道結(jié)構(gòu)，下文將解釋其功能。如圖2中所示，當(dāng)線圈22未被激活時(shí)，彈簧54偏置銜鐵管28使得彈性體構(gòu)件36接合第一座42的密封部分43和44,由此關(guān)閉通道結(jié)構(gòu)并限制氣體燃料從銜鐵管28泄漏到噴射器10 的出口 12。應(yīng)注意，彈性體構(gòu)件36位于遠(yuǎn)離噴射器10的末梢55處(與出口 12間隔開(kāi))且因此并未直接暴露于末梢55處的高溫燃燒下。通過(guò)使用閥29,能夠?qū)⑷剂系男孤┫拗茷樵?500 kPa下小于約0.2 cc/mm。[〇〇17]當(dāng)線圈22被激活(激勵(lì))時(shí)，響應(yīng)于磁場(chǎng)，銜鐵16使銜鐵管28在圖2中的方向A上移動(dòng)，使得構(gòu)件36與第一座42脫離接合。主動(dòng)閥29的通道結(jié)構(gòu)因此打開(kāi)并且氣體燃料穿過(guò)座 42中的槽45和后備構(gòu)件46中的通道48以進(jìn)行流控制。在閥29打開(kāi)之后，氣體燃料的壓力打開(kāi)下部被動(dòng)閥56,其是閥組子組件13的一部分。[〇〇18]因此，參考圖2，被動(dòng)閥56可隨噴射器10的閥本體58移動(dòng)。被動(dòng)閥56位于構(gòu)件36和出口 12之間以將構(gòu)件36與出口 12間隔開(kāi)。在閥56的關(guān)閉位置中(線圈22未被激活)，由閥本體58承載的彈簧60在圖2中的方向A上偏置閥56，使得閥56的座表面62接合閥本體58的第二座64以關(guān)閉燃燒氣體的出口 12。如上所述，當(dāng)線圈22被激活時(shí)并且一旦閥29打開(kāi)，則穿過(guò)座 42的燃料壓力被施加在閥56上。一旦此壓力足以克服彈簧60的偏置，則座表面62在與方向A 相反的方向(向外打開(kāi))上移動(dòng)以便與座64脫離接合，從而準(zhǔn)許燃料穿過(guò)被動(dòng)閥56的通道66 和孔口68以及穿過(guò)出口 12直接分配到燃燒室中。因此，選擇彈簧60的力使得燃料的一定壓力克服彈簧力。在兩個(gè)閥29和56打開(kāi)的情況下，燃料流速處于20巴時(shí)能夠高達(dá)約12 g/s。噴射器優(yōu)選地配置成在約3到23巴的壓力范圍下操作。
[0019]圖1示出噴射器10的遠(yuǎn)端配置成經(jīng)安裝以直接噴射到燃燒室中。圖5示出氣體噴射器的另外的實(shí)施例(一般指示為10’)。此噴射器10’大致類(lèi)似于圖1的噴射器10,但是用于多端口噴射系統(tǒng)中。因此，噴射器10’的遠(yuǎn)端包括聯(lián)接到殼體18端部的中空的安裝凸緣70。圍繞凸緣70的一部分提供0形環(huán)72以與端口實(shí)現(xiàn)密封安裝，該端口與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣閥(未示出) 相關(guān)聯(lián)。
[0020]雖然已將噴射器1〇、1〇’描述為供與天然氣、氫氣、LPG或任何其它氣體燃料一起使用，但能夠在任何氣體的汽車(chē)平臺(tái)中使用該噴射器。噴射器10、10 ’能夠裝進(jìn)現(xiàn)有的包裝中。 由于閥組子組件13和磁組子組件14,噴射器10、10’得以模塊化。
[0021]已出于說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能原理以及說(shuō)明使用優(yōu)選實(shí)施例的方法的目的示出并描述了上述優(yōu)選實(shí)施例，并且在不脫離此類(lèi)原理的情況下對(duì)所述實(shí)施例進(jìn)行了改變。 因此，本發(fā)明包括涵蓋于下列權(quán)利要求書(shū)的精神內(nèi)的所有修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種噴射器，其具有入口和用于將氣體燃料噴射到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的出口，所述噴射 器包括:銜鐵管，其具有通道結(jié)構(gòu)并且具有與所述出口間隔開(kāi)的遠(yuǎn)端，所述通道結(jié)構(gòu)與所述入 口連通；可移動(dòng)的磁性銜鐵，其聯(lián)接到所述銜鐵管以限定第一閥；定子，其在所述噴射器的閉合位置中與所述銜鐵間隔開(kāi)，由此限定所述定子與所述銜 鐵之間的工作氣隙；電磁線圈，其與所述定子和所述銜鐵相關(guān)聯(lián)；第一座，其與所述銜鐵管的所述遠(yuǎn)端相關(guān)聯(lián)；第一彈簧，其構(gòu)造和布置成，當(dāng)所述線圈未被激活時(shí)，偏置所述銜鐵管，使得所述遠(yuǎn)端 接合所述第一座以關(guān)閉所述通道結(jié)構(gòu)并限制所述氣體燃料從所述出口泄漏，閥本體，其具有內(nèi)部部分和在所述出口處的第二座；第二閥，其能夠在所述閥本體的所述內(nèi)部部分中移動(dòng)；以及第二彈簧，其構(gòu)造和布置成，當(dāng)所述線圈未被激活時(shí)，偏置所述第二閥，使得其座表面 接合所述第二座位以關(guān)閉所述出口，其中，所述第一閥和所述第二閥以及所述第一彈簧和所述第二彈簧如此構(gòu)造和布置， 使得當(dāng)所述線圈被激活時(shí)，引起所述銜鐵及因此所述銜鐵管相對(duì)于所述定子移動(dòng)，進(jìn)而使 得所述銜鐵管的所述遠(yuǎn)端與所述第一座脫離接合，從而打開(kāi)所述通道結(jié)構(gòu)并引起氣體燃料 通過(guò)所述第一座，所述氣體燃料的壓力引起所述第二閥克服所述第二彈簧的偏置而移動(dòng)， 使得所述座表面與所述第二座脫離接合以引起所述氣體燃料離開(kāi)所述出口，其中，所述銜 鐵管的所述遠(yuǎn)端包括彈性體構(gòu)件，所述彈性體構(gòu)件構(gòu)造和布置成以密封方式接合所述第一 座。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述第一座為環(huán)形，其具有中心密封部分、外密 封部分和穿過(guò)其并位于這些密封部分之間的多個(gè)流道，使得1)當(dāng)所述線圈未被激活時(shí)，所 述銜鐵管的所述彈性體構(gòu)件接合所述密封部分；以及2)當(dāng)所述線圈被激活并且所述彈性體 構(gòu)件與所述密封部分脫離接合時(shí)，所述氣體燃料能夠穿過(guò)所述多個(gè)流道。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴射器，其中，所述多個(gè)流道是環(huán)形的所述彈性體構(gòu)件的周向 延伸的多個(gè)槽。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴射器，其中，所述銜鐵管的端表面包括環(huán)形凹槽，其中所述 彈性體構(gòu)件的一部分安置在所述凹槽中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述第一座聯(lián)接到后備構(gòu)件，所述后備構(gòu)件固 定到所述噴射器的殼體。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述第二閥位于所述第一閥和所述出口之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述噴射器的遠(yuǎn)端構(gòu)造和布置成經(jīng)安裝以實(shí)現(xiàn) 直接噴射。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其進(jìn)一步包括連接到所述噴射器的遠(yuǎn)端的凸緣，其具 有與所述凸緣相關(guān)聯(lián)的〇形環(huán)，使得所述噴射器能夠經(jīng)安裝以實(shí)現(xiàn)端口噴射。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，當(dāng)所述線圈被激活時(shí)，所述第二閥構(gòu)造和布置 成在與所述銜鐵管的運(yùn)動(dòng)相反的方向上移動(dòng)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其與所述氣體燃料結(jié)合，所述氣體燃料為天然氣、氫 氣或LPG。11.一種限制直接噴射器的泄漏的方法，所述噴射器包括入口和用于將氣體燃料噴射 到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的出口，所述噴射器進(jìn)一步包括:銜鐵管，其聯(lián)接到可移動(dòng)銜鐵以限定第一 閥，所述銜鐵管具有通道結(jié)構(gòu)并且具有與所述出口間隔開(kāi)的遠(yuǎn)端，所述通道結(jié)構(gòu)與所述入 口連通;定子和線圈，其與所述銜鐵相關(guān)聯(lián)以用于在激勵(lì)所述線圈時(shí)引起所述銜鐵及因此 所述銜鐵管的運(yùn)動(dòng);第一座，其與所述銜鐵管的所述遠(yuǎn)端相關(guān)聯(lián)；以及第二閥，其能夠在所 述噴射器的閥本體內(nèi)且相對(duì)于第二座移動(dòng)，所述第一座具有中心密封部分、夕卜密封部分和 穿過(guò)其并位于這些密封部分之間的多個(gè)流道，所述方法包括以下步驟:當(dāng)所述線圈未被激活時(shí)，引起所述銜鐵管的所述遠(yuǎn)端以密封方式接合所述第一座并關(guān) 閉所述通道結(jié)構(gòu)以限制所述氣體燃料從所述出口泄漏，并引起所述第二閥的座表面接合所 述第二座以關(guān)閉所述出口；以及當(dāng)所述線圈被激活時(shí)，引起所述銜鐵及因此所述銜鐵管相對(duì)于所述定子移動(dòng)，使得所 述遠(yuǎn)端與所述第一座脫離接合從而打開(kāi)所述通道結(jié)構(gòu)并引起氣體燃料通過(guò)所述第一座，確 保所述氣體燃料的壓力引起所述第二閥移動(dòng)，使得所述座表面與所述第二座脫離接合以引 起所述氣體燃料離開(kāi)所述出口。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述銜鐵管的所述遠(yuǎn)端包括用于密封所述第一 座的彈性體構(gòu)件。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，引起所述銜鐵管的所述遠(yuǎn)端接合所述第一座的 步驟包括:使用彈簧來(lái)偏置銜鐵管，使得所述彈性體構(gòu)件接合所述密封部分，并且當(dāng)所述線圈被 激活且所述彈性體構(gòu)件與所述密封部分脫離接合時(shí)，所述氣體燃料能夠穿過(guò)所述多個(gè)流道。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，引起所述第二閥的座表面接合所述閥本體的所 述第二座的步驟包括:使用彈簧來(lái)偏置所述第二閥，使得所述座表面接合所述第二座。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，確保所述氣體燃料的壓力引起所述第二閥移動(dòng) 的步驟包括:選擇所述彈簧的力，使得燃料的一定壓力克服所述彈簧的所述力。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包括:通過(guò)使所述第二閥位于所述第一閥和所述出口之間使得所述彈性體構(gòu)件與所述出口 間隔開(kāi)來(lái)限制所述彈性體構(gòu)件暴露至燃燒溫度。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴射器，其中，當(dāng)激勵(lì)所述線圈時(shí)，所述第二閥構(gòu)造和布置 成通過(guò)所述壓力在與所述銜鐵管的運(yùn)動(dòng)相反的方向上移動(dòng)。18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括:配置所述噴射器以便安裝成用于直接噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中。19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述氣體燃料為天然氣、氫氣或LPG。
【文檔編號(hào)】F02M21/02GK105986937SQ201610159521
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月21日
【發(fā)明人】T.格爾拉赫, C.霍伊肯羅特, M.J.霍恩比, K.胡斯萊因, W.克倫普, T.科米施克, H.許勒
【申請(qǐng)人】大陸汽車(chē)系統(tǒng)公司