Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE102014224357A1 - Gas injector with improved contact surfaces - Google Patents

Gas injector with improved contact surfaces Download PDF

Info

Publication number
DE102014224357A1
DE102014224357A1 DE102014224357.2A DE102014224357A DE102014224357A1 DE 102014224357 A1 DE102014224357 A1 DE 102014224357A1 DE 102014224357 A DE102014224357 A DE 102014224357A DE 102014224357 A1 DE102014224357 A1 DE 102014224357A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
gas injector
coating
combustion chamber
surface hardness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014224357.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Stefanie Diegelmann
Friedrich Moser
Michael Knorpp
Michael Lingner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102014224357.2A priority Critical patent/DE102014224357A1/en
Priority to KR1020177014486A priority patent/KR102448665B1/en
Priority to PCT/EP2015/072299 priority patent/WO2016082981A1/en
Publication of DE102014224357A1 publication Critical patent/DE102014224357A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0275Injectors for in-cylinder direct injection, e.g. injector combined with spark plug
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686Injectors
    • F02D19/0689Injectors for in-cylinder direct injection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00Details relating to contact between valve members and seats
    • F16K25/005Particular materials for seats or closure elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644One-way valve
    • F16K31/0655Lift valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90Selection of particular materials
    • F02M2200/9038Coatings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Ventilschließelement (2) zum Freigeben und Verschließen einer Durchgangsöffnung (3) an einem Dichtsitz (4), ein erstes Bauteil (5) mit einer ersten Oberflächenhärte, und ein zweites Bauteil (6) mit einer zweiten Oberflächenhärte, wobei in einem vorbestimmten Zustand des Gasinjektors das erste Bauteil (5) das zweite Bauteil (6) kontaktiert, und wobei eine Oberflächenhärte des ersten Bauteils (5) größer ist als eine Oberflächenhärte des zweiten Bauteils.The invention relates to a gas injector for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a valve closing element (2) for releasing and closing a passage opening (3) on a sealing seat (4), a first component (5) having a first surface hardness, and a second component (6) having a second surface hardness, wherein in a predetermined state of the gas injector the first component (5) contacts the second component (6) and wherein a surface hardness of the first component (5) is greater than a surface hardness of the second component component.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen direkt in einen Brennraum einblasenden Gasinjektor mit verbesserten Kontaktflächen, insbesondere zwischen einem Innenpol und einem Anker des Gasinjektors.The present invention relates to a directly injecting into a combustion chamber gas injector with improved contact surfaces, in particular between an inner pole and an armature of the gas injector.

Neben flüssigen Kraftstoffen werden im Kraftfahrzeugbereich in jüngster Zeit verstärkt auch gasförmige Kraftstoffe, wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff, verwendet. Aufgrund von Fertigungstoleranzen der Bauteile kann es vorkommen, dass sich im Betrieb des Gasinjektors berührende Bauteile nicht in der geometrisch perfekten Konfiguration, z.B. ein Anschlag auf einer gesamten Kontaktfläche, berühren. Hierdurch entstehen hohe Kontaktspannungen beim Aufeinandertreffen der Bauteile. Dies tritt insbesondere zwischen den Bauteilen eines Magnetaktors, genauer zwischen einem Anker und einem Innenpol, auf. Bei flüssigen Kraftstoffen werden die Geometrien von Anker und Innenpol derart gewählt, dass nur ein relativ kleiner Anteil der Stirnfläche tatsächlich in Kontakt mit dem anderen Bauteil ist, um ein hydraulisches Kleben zu vermeiden. Hierdurch können schnelle Schließzeiten des Injektors erreicht werden. Eine tatsächliche Kontaktfläche der Bauteile bei flüssigen Kraftstoffen ist dabei möglichst klein. Flüssige Kraftstoffe verhindern jedoch kurz vor dem mechanischen Anschlag ein zu hartes Aufeinandertreffen der Bauteile, da dann die Flüssigkeit aus dem Kontaktbereich herausgequetscht wird und sich das bewegende Bauteil verzögert. Somit sinkt die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Bauteils kurz vor dem Aufschlagen, so dass eine Anschlagbelastung reduziert wird. Bei gasförmigen Brennstoffen tritt dieser beschriebene Quetscheffekt nicht auf und ein sich bewegendes Bauteil trifft ungebremst auf das andere Bauteil auf. Hieraus resultieren hohe Kontaktbelastungen, die größer sind als bei flüssigen Kraftstoffen. Bei gasförmigen Kraftstoffen tritt jedoch das hydraulische Kleben nicht auf. In addition to liquid fuels, gaseous fuels, such as e.g. Natural gas or hydrogen, used. Due to manufacturing tolerances of the components, it may happen that components in contact with the gas injector are not in the geometrically perfect configuration, e.g. a stop on an entire contact surface, touch. This results in high contact voltages when the components meet. This occurs in particular between the components of a magnetic actuator, more precisely between an armature and an inner pole. For liquid fuels, the geometries of armature and inner pole are chosen such that only a relatively small portion of the end surface is actually in contact with the other component to avoid hydraulic sticking. As a result, fast closing times of the injector can be achieved. An actual contact surface of the components in liquid fuels is as small as possible. However, liquid fuels prevent a hard meeting of the components just before the mechanical stop, because then the liquid is squeezed out of the contact area and the moving component is delayed. Thus, the moving speed of the moving member decreases shortly before the impact, so that a stop load is reduced. With gaseous fuels, this described crushing effect does not occur and a moving component strikes the other component unimpeded. This results in high contact loads, which are greater than in liquid fuels. With gaseous fuels, however, the hydraulic bonding does not occur.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass zwischen zwei Bauteilen, welche sich im Betrieb kontaktieren, z.B. zwischen einem Innenpol und einem Anker oder zwischen zwei Anschlagbauteilen, ein vollflächiger Kontakt entsteht, ohne dass sich hierdurch Nachteile für die Dynamik des Schließverhaltens und Öffnungsverhaltens ergeben. Dadurch können Kontaktspannungen signifikant reduziert werden. Weiterhin können erfindungsgemäß gut Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, so dass ein sicherer und langlebiger Dauerbetrieb des Gasinjektors möglich ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Gasinjektor ein Ventilschließelement zum Freigeben und Verschließen einer Durchlassöffnung an einem Dichtsitz, ein erstes Bauteil mit einer ersten Oberflächenhärte und ein zweites Bauteil mit einer zweiten Oberflächenhärte aufweist. In einem vorbestimmten Zustand des Gasinjektors berühren sich dabei das erste und zweite Bauteil. Der vorbestimmte Zustand ist vorzugsweise ein vollständig geöffneter Zustand oder ein geschlossener Zustand. Eine Härte des ersten Bauteils ist dabei größer als eine Härte des zweiten Bauteils. Durch die unterschiedlichen Härten der sich berührenden Bauteile, welche sich im Betrieb abwechselnd berühren und dann wieder voneinander getrennt werden, erfolgt ein kontrollierter Verschleiß der weicheren Oberfläche. Somit wird die weichere Schicht teilweise geopfert, um für Toleranzausgleiche oder dgl. vorgesehen zu sein. Weiterhin kann es in der weicheren Schicht der Oberflächen auch zu plastischen Verformungen kommen. Die weichere Oberfläche bildet somit eine Deformationsoberfläche. Der Verschleiß bzw. die Deformation der weicheren Oberfläche erfolgt dabei nach einem kurzen Einlaufvorgang, wodurch die im Betrieb tatsächlich vorhandene Kontaktfläche zwischen dem ersten und zweiten Bauteil vergrößert wird und Kontaktspannungen zwischen dem ersten und zweiten Bauteil reduziert werden. Nach einer gewissen Einlaufzeit wird somit ein stabiler Zustand ohne weiteren Verschleiß bzw. ohne weitere plastische Verformung erhalten.The gas injector according to the invention for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine having the features of claim 1 has the advantage that between two components which contact in operation, e.g. between an inner pole and an armature or between two stop components, a full-surface contact is formed, without resulting in disadvantages for the dynamics of the closing behavior and opening behavior. As a result, contact voltages can be significantly reduced. Furthermore, according to the invention, manufacturing tolerances can be compensated well, so that a safe and long-lasting continuous operation of the gas injector is possible. This is inventively achieved in that the gas injector has a valve closing element for releasing and closing a passage opening at a sealing seat, a first component having a first surface hardness and a second component having a second surface hardness. In a predetermined state of the gas injector, the first and second components touch each other. The predetermined state is preferably a fully opened state or a closed state. A hardness of the first component is greater than a hardness of the second component. Due to the different hardnesses of the contacting components, which touch alternately during operation and are then separated from each other, there is a controlled wear of the softer surface. Thus, the softer layer is partially sacrificed to be provided for tolerance compensation or the like. Furthermore, plastic deformation may also occur in the softer layer of the surfaces. The softer surface thus forms a deformation surface. The wear or the deformation of the softer surface takes place after a short running-in process, whereby the actually existing in operation contact surface between the first and second component is increased and contact voltages between the first and second component can be reduced. After a certain break-in period, a stable state is thus obtained without further wear or without further plastic deformation.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Besonders bevorzugt ist zwischen dem ersten und zweiten Bauteil im vorbestimmten Zustand ein Flächenkontakt vorhanden. Hierdurch kann eine sehr geringe Kontaktbelastung beim in Kontakt treten zwischen den Bauteilen erreicht werden.Particularly preferably, there is a surface contact between the first and second component in the predetermined state. As a result, a very low contact load when contacting between the components can be achieved.

Besonders bevorzugt weist das zweite Bauteil eine Beschichtung auf. Die Härte der Beschichtung ist dabei kleiner als eine Oberflächenhärte des ersten Bauteils. Dadurch kann individuell ein Härteunterschied zwischen den Bauteilen durch einfaches Beschichten eines der Bauteile erreicht werden. Particularly preferably, the second component has a coating. The hardness of the coating is smaller than a surface hardness of the first component. This allows individually a hardness difference between the components by simply coating one of the components can be achieved.

Das erste Bauteil ist besonders bevorzugt ein Innenpol eines magnetischen Aktors und das zweite Bauteil ist ein Anker des magnetischen Aktors. Der Anker ist mit dem Ventilschließelement verbunden. Besonders bevorzugt ist eine gesamte zum Brennraum gerichtete Fläche des Innenpols mit der Oberfläche des Ankers in Kontakt. Alternativ oder gleichzeitig ist eine gesamte, vom Brennraum abgewandte Fläche des Ankers mit dem Innenpol in Kontakt. Hierdurch wird jeweils eine große Kontaktfläche zwischen Innenpol und Anker sichergestellt. The first component is particularly preferably an inner pole of a magnetic actuator and the second component is an armature of the magnetic actuator. The armature is connected to the valve closing element. Particularly preferably, an entire surface of the inner pole facing the combustion chamber is in contact with the surface of the armature. Alternatively or at the same time, an entire surface of the armature facing away from the combustion chamber is in contact with the inner pole. As a result, a large contact area between the inner pole and armature is ensured in each case.

Alternativ ist das erste und zweite Bauteil jeweils als Anschlag ausgebildet, um einen Hub des Gasinjektors zu begrenzen. Weiter alternativ bilden das erste und zweite Bauteil einen Dichtsitz des Gasinjektors. Alternatively, the first and second components are each designed as a stop in order to limit a stroke of the gas injector. Further alternatively, the first and second components form a sealing seat of the gas injector.

Weiter bevorzugt ist eine Oberflächenhärte des ersten Bauteils um mindestens 50% größer als eine Oberflächenhärte des zweiten Bauteils. Vorzugsweise ist die Oberflächenhärte des ersten Bauteils höchstens 500% größer als die Oberflächenhärte des zweiten Bauteils. Die Oberflächenhärte des ersten Bauteils ist bevorzugt ca. 1000 HV und die Oberflächenhärte des zweiten Bauteils bevorzugt ca. 200 HV bis 300 HV.More preferably, a surface hardness of the first component is at least 50% greater than a surface hardness of the second component. Preferably, the surface hardness of the first component is at most 500% greater than the surface hardness of the second component. The surface hardness of the first component is preferably about 1000 HV and the surface hardness of the second component is preferably about 200 HV to 300 HV.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Dicke der Beschichtung des zweiten Bauteils in einem Bereich von 5 µm bis maximal 30 µm, insbesondere zwischen 5 µm bis 10 µm.According to a further preferred embodiment of the invention, a thickness of the coating of the second component in a range of 5 microns to a maximum of 30 microns, in particular between 5 microns to 10 microns.

Weiter bevorzugt umfasst der Gasinjektor ein Einlaufmedium, welches zwischen dem ersten und zweiten Bauteil angeordnet ist. Das Einlaufmedium beschleunigt dabei einen kontrollierten Verschleiß bzw. eine kontrollierte Deformation. Als Einlaufmedium kann beispielsweise eine Emulsion, z.B. Wasser-Öl-Gemische, oder eine Suspension, z.B. Wasser oder Öl mit jeweils abrasiven Partikeln versetzt, verwendet werden.More preferably, the gas injector comprises an inlet medium, which is arranged between the first and second component. The inlet medium accelerates a controlled wear or a controlled deformation. As the feed medium, for example, an emulsion, e.g. Water-oil mixtures, or a suspension, e.g. Water or oil mixed with abrasive particles.

Die Oberfläche des ersten Bauteils ist besonders bevorzugt eine Chromoberfläche. Als Beschichtung für das zweite Bauteil wird besonders bevorzugt Zinn, Nickel, Nickel mit eingelagerten, dämpfenden Partikel z.B. PTFE, Zink, Kupfer bzw. Kupferlegierungen (Bronze, Messing) und bevorzugt auch eine rissfreie, weichere Chromschicht mit 300 bis 500 HV vorgesehen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Brennraum und einen erfindungsgemäßen Gasinjektor, wobei der Gasinjektor unmittelbar am Brennraum angeordnet ist, um gasförmigen Kraftstoff direkt in den Brennraum einzublasen.The surface of the first component is particularly preferably a chrome surface. As a coating for the second component, it is particularly preferred to use tin, nickel, nickel with embedded damping particles, e.g. PTFE, zinc, copper or copper alloys (bronze, brass) and preferably also a crack-free, softer chrome layer with 300 to 500 HV provided. Furthermore, the present invention relates to an internal combustion engine comprising a combustion chamber and a gas injector according to the invention, wherein the gas injector is arranged directly on the combustion chamber to inject gaseous fuel directly into the combustion chamber.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht eines Gasinjektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a schematic sectional view of a gas injector according to a first embodiment of the invention,

2 eine schematische Schnittansicht von sich kontaktierenden Bauteilen von 1 vor einer Einlaufphase, und 2 a schematic sectional view of contacting components of 1 before a break-in period, and

3 eine schematische Schnittansicht von sich kontaktierenden Bauteilen nach der Einlaufphase. 3 a schematic sectional view of contacting components after the break-in phase.

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Gasinjektor 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.The following is with reference to the 1 to 3 a gas injector 1 according to a preferred embodiment of the invention described in detail.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der Gasinjektor 1 ein Ventilschließelement 2, welches in diesem Ausführungsbeispiel eine Ventilnadel ist. Das Ventilschließelement 2 gibt dabei eine Durchgangsöffnung 3 frei bzw. verschließt diese an einem Dichtsitz 4. How out 1 can be seen, includes the gas injector 1 a valve closing element 2 which is a valve needle in this embodiment. The valve closing element 2 gives it a through hole 3 free or closes these at a sealing seat 4 ,

Der Gasinjektor 1 ist unmittelbar an einem Brennraum 10 angeordnet. Dadurch kann der gasförmige Kraftstoff direkt in den Brennraum 10 eingeblasen werden.The gas injector 1 is right next to a combustion chamber 10 arranged. This allows the gaseous fuel directly into the combustion chamber 10 be blown.

Am Ventilschließelement 2 ist ein Anker 6 angeordnet. Der Anker 6 und ein Innenpol 5 bilden gemeinsam mit einer Spule 9 einen magnetischen Aktor zur Betätigung des Gasinjektors 1. Der Innenpol 5 bildet dabei ein erstes Bauteil und der Anker 6 bildet ein zweites Bauteil, welche in einem vorbestimmten Zustand des Gasinjektors, d.h., in einem vollständig geöffneten Zustand miteinander in Kontakt sind. On the valve closing element 2 is an anchor 6 arranged. The anchor 6 and a pole 5 form together with a coil 9 a magnetic actuator for actuating the gas injector 1 , The inner pole 5 forms a first component and the anchor 6 forms a second component, which are in a predetermined state of the gas injector, that is, in a fully open state in contact.

Der Innenpol 5 weist dabei eine erste Beschichtung 11 auf. Der Anker 6 weist eine zweite Beschichtung 12 und eine auf der zweiten Beschichtung 12 angeordnete dritte Beschichtung 13 auf. Im vollständig geöffneten Zustand kommen somit die dritte Beschichtung 13 und die erste Beschichtung 11 miteinander in Kontakt. Eine Härte der dritten Beschichtung 13 ist dabei geringer als eine Härte der ersten Beschichtung 11.The inner pole 5 has a first coating 11 on. The anchor 6 has a second coating 12 and one on the second coating 12 arranged third coating 13 on. In the fully open state thus come the third coating 13 and the first coating 11 in contact with each other. A hardness of the third coating 13 is less than a hardness of the first coating 11 ,

Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Rückstellelement, welches das Ventilschließelement 2 wieder in die in 1 gezeigte geschlossene Ausgangsposition zurückstellt. The reference number 8th denotes a return element, which the valve closing element 2 back in the 1 reset shown closed starting position.

Zum Öffnen des Gasinjektors 1 wird in bekannter Weise der Magnetaktor aktiviert, so dass der Anker 6 in Richtung des Pfeils A gegen den Innenpol 5 angezogen wird. Dabei kommt der Anker 5 dann nach Überwindung des Zwischenspaltes zwischen Anker 6 und Innenpol 5 mit dem Innenpol 5 in Kontakt. Dies ist in 1 durch den Pfeil A angedeutet.To open the gas injector 1 is activated in a known manner, the magnetic actuator, so that the armature 6 in the direction of the arrow A against the inner pole 5 is attracted. Here comes the anchor 5 then after overcoming the intermediate gap between anchors 6 and inner pole 5 with the inner pole 5 in contact. This is in 1 indicated by the arrow A.

2 zeigt einen Zustand des Gasinjektors vor einer Einlaufphase, bei der aufgrund von Fertigungstoleranzen eine gewissen Schiefstellung zwischen Anker 6 und Innenpol 5 vorhanden ist. Dies ist in 2 durch den konischen Spalt 14 angedeutet. 2 shows a state of the gas injector before a break-in phase, in which due to manufacturing tolerances a certain inclination between anchor 6 and inner pole 5 is available. This is in 2 through the conical gap 14 indicated.

Aufgrund der unterschiedlichen Härten zwischen der ersten Beschichtung 11 und der dritten Beschichtung 13, welche im Betrieb miteinander in Kontakt kommen, kann ein kontrollierter Verschleiß der weicheren dritten Beschichtung 13 erreicht werden. Die dritte Beschichtung 13 bildet somit eine Opferschicht, welche teilweise während des Einlaufvorgangs geopfert wird, um Fertigungstoleranzen auszugleichen. Die weichere dritte Beschichtung 13 kann auch eine plastische Verformung ausführen, so dass die dritte Beschichtung 13 auch eine Deformationsschicht bildet. Due to the different hardnesses between the first coating 11 and the third coating 13 , which come into contact with each other in operation, a controlled wear of the softer third coating 13 be achieved. The third coating 13 thus forms a sacrificial layer, which is partially sacrificed during the run-in process to compensate for manufacturing tolerances. The softer third coating 13 can also perform a plastic deformation, so that the third coating 13 also forms a deformation layer.

Wie ein Vergleich zwischen den 2 und 3 zeigt, ist nach der Einlaufphase, d.h., dem in 3 dargestellten Zustand, ein vollständig flächiger Kontakt zwischen der dritten Beschichtung 13 und der ersten Beschichtung 11 vorhanden. Somit wird ein stabiler Zustand ohne weiteren Verschleiß erreicht. Aufgrund des Flächenkontaktes zwischen dem ersten und zweiten Bauteil, d.h., dem Innenpol 5 und dem Anker 6, werden somit Kontaktspannungen zwischen den Bauteilen reduziert. Der Verschleiß und die plastische Verformung nehmen während des Einlaufprozesses somit ab, bis letztendlich ein stabiler Endzustand der Kontaktgeometrie erreicht wird. Hier sind dann die Kontaktspannungen auf einem Minimum, da eine tatsächliche Kontaktfläche maximal wird. Da erfindungsgemäß ein gasförmiger Kraftstoff verwendet wird, besteht keine Gefahr eines hydraulischen Klebens aufgrund der großen Kontaktflächen, was bei Verwendung von flüssigen Kraftstoffen der Fall wäre. Auch ergibt sich keinerlei Temperaturabhängigkeit der Kontaktflächen. Die Dicke der dritten Beschichtung 13 liegt dabei z.B. in einem Bereich von 5 µm bis 10 µm. Like a comparison between the 2 and 3 shows is after the break - in phase, ie, the in 3 state shown, a full-surface contact between the third coating 13 and the first coating 11 available. Thus, a stable state is achieved without further wear. Due to the surface contact between the first and second component, ie, the inner pole 5 and the anchor 6 Thus, contact voltages between the components are reduced. The wear and the plastic deformation thus decrease during the running-in process, until finally a stable final state of the contact geometry is achieved. Here then the contact voltages are at a minimum, since an actual contact surface is maximum. Since a gaseous fuel is used according to the invention, there is no risk of hydraulic sticking due to the large contact surfaces, which would be the case with the use of liquid fuels. Also, there is no temperature dependence of the contact surfaces. The thickness of the third coating 13 is for example in a range of 5 microns to 10 microns.

Die erste Beschichtung 11 am Innenpol 5 kann beispielsweise eine Chrombeschichtung sein. Die zweite Beschichtung 12 unmittelbar auf dem Anker 6 kann ebenfalls eine Chrombeschichtung sein, bevorzugt die gleiche Beschichtung wie am Innenpol 5. Die dritte Beschichtung 13, welche eine weichere Beschichtung als die erste Beschichtung 11 ist, ist beispielsweise eine zinn-, nickel-, zink- oder kupferhaltige Beschichtung.The first coating 11 at the inner pole 5 may be, for example, a chrome coating. The second coating 12 immediately on the anchor 6 may also be a chromium coating, preferably the same coating as at the inner pole 5 , The third coating 13 which has a softer coating than the first coating 11 is, for example, a tin, nickel, zinc or copper-containing coating.

Um den Einlaufprozess während des kontrollierten Verschleißes zu unterstützen, kann bevorzugt ein Einlaufmedium, beispielsweise eine Emulsion oder eine Suspension mit abrasiven Partikeln verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können auch Zusatzstoffe, beispielsweise in der dritten Beschichtung 13 vorgesehen werden, welche zur Schmierung des Einlaufvorgangs dienen. In order to assist the run-in process during controlled wear, it is preferable to use a run-in medium, for example, an emulsion or an abrasive particle suspension. Alternatively or additionally, additives, for example in the third coating 13 be provided, which serve for lubrication of the inlet process.

Claims (11)

Gasinjektor zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend: – ein Ventilschließelement (2) zum Freigeben und Verschließen einer Durchgangsöffnung (3) an einem Dichtsitz (4), – ein erstes Bauteil (5) mit einer ersten Oberflächenhärte, und – ein zweites Bauteil (6) mit einer zweiten Oberflächenhärte, – wobei in einem vorbestimmten Zustand des Gasinjektors das erste Bauteil (5) das zweite Bauteil (6) kontaktiert, und – wobei eine Oberflächenhärte des ersten Bauteils (5) größer ist als eine Oberflächenhärte des zweiten Bauteils (6).Gas injector for injecting a gaseous fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising: - a valve closing element ( 2 ) for releasing and closing a passage opening ( 3 ) at a sealing seat ( 4 ), - a first component ( 5 ) having a first surface hardness, and - a second component ( 6 ) with a second surface hardness, - wherein in a predetermined state of the gas injector the first component ( 5 ) the second component ( 6 ), and - wherein a surface hardness of the first component ( 5 ) is greater than a surface hardness of the second component ( 6 ). Gasinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Bauteil (5) und dem zweiten Bauteil (6) im Kontaktzustand ein Flächenkontakt vorhanden ist.Gas injector according to claim 1, characterized in that between the first component ( 5 ) and the second component ( 6 ) in the contact state, a surface contact is present. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (6) eine Beschichtung (13) aufweist.Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the second component ( 6 ) a coating ( 13 ) having. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (5) ein Innenpol eines Magnetaktors ist und das zweite Bauteil (6) ein Anker des Magnetaktors ist, welcher mit dem Ventilschließelement (2) verbunden ist. Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that the first component ( 5 ) is an inner pole of a magnetic actuator and the second component ( 6 ) is an armature of the magnetic actuator, which with the valve closing element ( 2 ) connected is. Gasinjektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesamte zum Brennraum gerichtete Fläche des Innenpols im Kontaktzustand den Anker kontaktiert und/oder dass eine gesamte vom Brennraum abgewandte Fläche des Ankers im Kontaktzustand den Innenpol kontaktiert. Gas injector according to claim 4, characterized in that an entire area directed toward the combustion chamber of the inner pole contacts the armature in the contact state and / or that an entire surface of the armature facing away from the combustion chamber contacts the inner pole in the contact state. Gasinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (5) und zweite Bauteil (6) als Anschlag ausgebildet sind, um einen Hub des Gasinjektors zu begrenzen oder dass das erste (5) und zweite Bauteil (6) als Dichtsitz des Gasinjektors ausgebildet sind.Gas injector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first ( 5 ) and second component ( 6 ) are designed as a stop in order to limit a stroke of the gas injector or that the first ( 5 ) and second component ( 6 ) are formed as a sealing seat of the gas injector. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenhärte des ersten Bauteils (5) mindestens 50% größer ist als eine Härte des zweiten Bauteils (6).Gas injector according to one of the preceding claims, characterized in that a surface hardness of the first component ( 5 ) is at least 50% greater than a hardness of the second component ( 6 ). Gasinjektor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Beschichtung (13) in einem Bereich von 5 µm bis 30 µm liegt.Gas injector according to one of claims 3 to 7, characterized in that a thickness of the coating ( 13 ) is in a range of 5 μm to 30 μm. Gasinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Einlaufmedium, welches zwischen dem ersten Bauteil (5) und dem zweiten Bauteil (6) angeordnet ist. Gas injector according to one of the preceding claims, further comprising a run-in medium, which between the first component ( 5 ) and the second component ( 6 ) is arranged. Gasinjektor nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (13) eine Zinnbeschichtung oder eine Nickelbeschichtung oder eine Nickelbeschichtung mit eingelagerten, dämpfenden Partikeln oder eine Kupferbeschichtung oder eine Kupferlegierung oder eine weichere Chrombeschichtung mit einer Härte im Bereich von 300 bis 500 HV ist.Gas injector according to one of claims 3 to 9, characterized in that the coating ( 13 ) is a tin coating or a nickel coating or a nickel coating with embedded, damping particles or a copper coating or a copper alloy or a softer chrome coating having a hardness in the range of 300 to 500 HV. Brennkraftmaschine, umfassend einen Brennraum (10) sowie einen Gasinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gasinjektor (1) unmittelbar am Brennraum (10) angeordnet ist, um gasförmigen Kraftstoff direkt in den Brennraum (10) einzublasen.Internal combustion engine, comprising a combustion chamber ( 10 ) as well as a gas injector ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the gas injector ( 1 ) directly on the combustion chamber ( 10 ) is arranged to supply gaseous fuel directly into the combustion chamber ( 10 ).
DE102014224357.2A 2014-11-28 2014-11-28 Gas injector with improved contact surfaces Pending DE102014224357A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014224357.2A DE102014224357A1 (en) 2014-11-28 2014-11-28 Gas injector with improved contact surfaces
KR1020177014486A KR102448665B1 (en) 2014-11-28 2015-09-29 Gas injector with improved contact surfaces
PCT/EP2015/072299 WO2016082981A1 (en) 2014-11-28 2015-09-29 Gas injector with improved contact surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014224357.2A DE102014224357A1 (en) 2014-11-28 2014-11-28 Gas injector with improved contact surfaces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014224357A1 true DE102014224357A1 (en) 2016-06-02

Family

ID=54199234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014224357.2A Pending DE102014224357A1 (en) 2014-11-28 2014-11-28 Gas injector with improved contact surfaces

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102448665B1 (en)
DE (1) DE102014224357A1 (en)
WO (1) WO2016082981A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106089457A (en) * 2016-07-29 2016-11-09 盐城思隆机电有限公司 The independent normally closed oil circuit breaker structure of gas engine
US20190120189A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 Robert Bosch Gmbh Solenoid valve for controlling fluids
EP3530995A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Poppet valve, hydraulic machine, hydraulic transmission, renewable-energy type power generating apparatus, and method of producing poppet valve

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5278119A (en) * 1975-12-24 1977-07-01 Nissan Motor Electromagnetic valve
AT413135B (en) * 1998-02-24 2005-11-15 Hoerbiger Ventilwerke Gmbh Electromagnetically actuated gas valve for use as a fuel injection valve in a gas engine
DE19905721A1 (en) * 1998-02-24 1999-08-26 Hoerbiger Ventilwerke Gmbh Electromagnetically actuated gas valve for use as a fuel injection valve in a gas engine
EP1813799A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-01 Luxembourg Patent Company S.A. Modular pressure reducing valve with double bellows under low pressure
DE102008003212B4 (en) * 2007-01-05 2014-07-10 Hilite Germany Gmbh Pressure valve with hydraulic seal, in particular metallic seal
JP5822269B2 (en) * 2011-11-11 2015-11-24 株式会社ケーヒン Electromagnetic fuel injection valve
JP5857878B2 (en) * 2012-05-17 2016-02-10 株式会社日本自動車部品総合研究所 solenoid valve

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106089457A (en) * 2016-07-29 2016-11-09 盐城思隆机电有限公司 The independent normally closed oil circuit breaker structure of gas engine
US20190120189A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 Robert Bosch Gmbh Solenoid valve for controlling fluids
CN109695526A (en) * 2017-10-20 2019-04-30 罗伯特·博世有限公司 For controlling the solenoid valve of fluid
EP3530995A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Poppet valve, hydraulic machine, hydraulic transmission, renewable-energy type power generating apparatus, and method of producing poppet valve

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016082981A1 (en) 2016-06-02
KR102448665B1 (en) 2022-09-29
KR20170092551A (en) 2017-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008031271B4 (en) Nozzle assembly for an injection valve
EP2568204B1 (en) Magnetic valve and method for controlling same
DE102020208273A1 (en) Gas injector with reduced wear
DE102009007118A1 (en) Pressure control valve
DE102012212266A1 (en) fluid injector
DE102014224357A1 (en) Gas injector with improved contact surfaces
DE102014224348A1 (en) Direct injection gas injector with improved opening and closing behavior
DE10039077A1 (en) Fuel injection valve esp. of IC engines with solenoid coil and armature and return spring also valve needle for operating valve closing body which together with valve seat surface forms sealed seat
EP1576277A1 (en) Bounce-free magnetic actuator for injection valves
DE102020210145A1 (en) Gas injector with multiple valve needles
DE10305985A1 (en) No-bounce magnetic actuator for injectors
DE102013224404A1 (en) fuel injector
EP2816219B1 (en) Control valve for a fuel injector
EP2971749B1 (en) Valve for controlling a fluid with increased sealing action
EP3364015B1 (en) Electromagnetic switching valve and high-pressure fuel pump
DE102012220031A1 (en) Fuel injector for internal combustion engine, has one throttle gap that is formed in area of spill compound, where another throttle gap is provided in spill compound besides former throttle gap
DE112016004490T5 (en) FUEL INJECTION EQUIPMENT
EP4010582A1 (en) Seat plate for an injector and method for producing a seat plate of this type
DE102008042531A1 (en) Valve arrangement for fuel high pressure injection, comprises electromagnets, anchor, sliding sleeve and housing provided with spraying holes, where interior element divides interior space of housing
DE112018003625T5 (en) Flow volume control device and method for manufacturing a flow volume control device
EP1664525A1 (en) Metering device
DE102010043110A1 (en) Fuel injection valve for internal combustion engines
DE102006048727A1 (en) Fuel injector with solenoid valve
DE102015224421A1 (en) Electromagnetically actuated inlet valve and high-pressure pump with inlet valve
DE102015111813B4 (en) poppet valve

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed