DE102007004560A1 - Valve, particularly gas injection valve of internal combustion engine for controlling gaseous medium, has alve seat with spring element which takes pre-stressed position when valve is closed - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern eines Mediums, insbesondere eines Brenngases, für eine Brennkraftmaschine oder eine Brennstoffzelle.The The present invention relates to a valve for controlling a medium. in particular a fuel gas, for an internal combustion engine or a fuel cell.
Ventile zum Steuern von Fluiden sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik werden in jüngster Zeit neben den bekannten flüssigen Kraftstoffen auch verstärkt sogenannte Zwei-Kraftstoff-Fahrzeuge angeboten, welche neben Benzin- oder Dieselkraftstoff noch mit einem zusätzlichen gasförmigen Kraftstoff, wie z. B. Erdgas, betrieben werden können. Häufig werden bei derartigen Fahrzeugen die aus den flüssigen Kraftstoffen bekannten Ventile auch für die gasförmigen Kraftstoffe verwendet. Allerdings haben Ventile für gasförmige Stoffe andere Anforderungsprofile als die für flüssige Kraftstoffe. Neben einer fehlenden Selbstschmiereigenschaft von Gasen treten häufig Kaltstartprobleme bei gasbetriebenen Fahrzeugen auf. Es besteht somit ein Bedarf an speziell für gasförmige Medien ausgelegte Ventile.valves for controlling fluids are different from the prior art Embodiments known. In the field of automotive engineering be in the youngest Time in addition to the known liquid Fuels also reinforced so-called two-fuel vehicles offered, which in addition to gasoline or diesel fuel with a additional gaseous Fuel, such. As natural gas, can be operated. Frequently are in such Vehicles from the liquid Fuels known valves are also used for the gaseous fuels. However, valves have gaseous substances other requirement profiles than those for liquid fuels. In addition to one Lack of self-lubricating property of gases often cause cold start problems on gas-powered vehicles. There is thus a need for especially for gaseous Media designed valves.
Bei einer Verwendung von Gasventilen in Fahrzeugen müssen die Gasventile insbesondere einen zeitlich reproduzierbaren Abhebevorgang eines Dichtelements von einem Ventilsitz sicherstellen. Bei tiefen Temperaturen von 0°C oder darunter kommt es jedoch zu großen Adhäsionskräften zwischen dem Ventilsitz und dem Dichtelement. Deshalb muss eine Öffnungskraft zum Öffnen des Gasventils deutlich größer sein als bei höheren Temperaturen von beispielsweise 20°C. Ferner wurde festgestellt, dass sich das Dichtelement zusätzlich noch viskoelastisch verformen kann und dadurch eine Kontaktfläche zwischen dem Dichtelement und dem Ventilsitz zusätzlich vergrößert wird. Dadurch wird die Adhäsionskraft zwischen Dichtelement und Ventilsitz noch größer.at a use of gas valves in vehicles, the gas valves in particular a time-reproducible lift-off of a sealing element make sure of a valve seat. At low temperatures of 0 ° C or but this is too big Adhesive forces between the valve seat and the sealing element. Therefore, an opening force to open the gas valve be significantly larger as at higher Temperatures of, for example, 20 ° C. It was also found that the sealing element in addition can viscoelastic deform and thus a contact surface between the sealing element and the valve seat is additionally increased. As a result, the adhesion between Sealing element and valve seat even larger.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern eines Mediums, insbesondere gasförmigen Mediums, z. B. eines Brenngases für eine Brennkraftmaschine, weist demgegenüber den Vorteil auf, dass es einen kompakten und kostengünstigen Aufbau aufweist und auch bei tiefen Temperaturen unter 0°C eine ausreichende Öffnungsperformance aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Ventil einen Ventilsitz mit wenigstens einer Durchlassöffnung und ein Ventilglied mit einem Dichtelement umfasst. Das Ventilglied gibt die Durchlassöffnung frei bzw. verschließt diese. Der Ventilsitz umfasst dabei ferner ein Federelement, welches bei geschlossenem Ventil eine vorgespannte Stellung einnimmt. Wenn nun das Ventil geöffnet werden soll, unterstützt das vorgespannte Federelement am Ventilsitz den Öffnungsvorgang. Dadurch kann insbesondere auch bei tiefen Temperaturen unter 0°C eine kurze Öffnungszeit erreicht werden, ohne dass eine zu große Öffnungskraft zum Abheben des Ventilglieds vom Ventilsitz notwendig ist. Somit ist ein Teil der Last des Ventilglieds als potentielle Energie im vorgespannten Federelement gespeichert. Bei Öffnung wird diese potentielle Energie freigegeben und unterstützt dadurch den Öffnungsvorgang. Das Ventil ist vorzugsweise ein Einblasventil für ein Brenngas.The inventive valve for controlling a medium, in particular gaseous medium, for. B. one Fuel gas for an internal combustion engine, in contrast, has the advantage that it has a compact and inexpensive Structure and even at low temperatures below 0 ° C, a sufficient opening performance having. This is inventively achieved in that the Valve a valve seat with at least one passage opening and a valve member comprising a sealing element. The valve member gives the passage opening free or closes these. The valve seat further comprises a spring element, which with the valve closed assumes a biased position. If now open the valve is to be supported the prestressed spring element on the valve seat the opening process. This can especially at low temperatures below 0 ° C a short opening time be achieved without too much opening force to lift the Valve member from the valve seat is necessary. Thus, part of the Load of the valve member as potential energy in the prestressed spring element saved. When opening This potential energy is released and thereby supports the opening process. The valve is preferably a Einblasventil for a fuel gas.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The under claims show preferred developments of the invention.
Das Dichtelement des Ventilglieds ist vorzugsweise derart angeordnet, dass es am Federelement des Ventilsitzes abdichtet. Mit anderen Worten wird bei geschlossenem Ventil eine Dichtung nicht unmittelbar zwischen dem Ventilsitz und dem Dichtelement, sondern zwischen dem Federelement des Ventilsitzes und dem Dichtelement bereitgestellt.The Sealing element of the valve member is preferably arranged such that it seals on the spring element of the valve seat. With others In words, a seal is not immediate when the valve is closed between the valve seat and the sealing element, but between the Provided spring element of the valve seat and the sealing element.
Das Federelement umfasst vorzugsweise einen Fixierbereich und einen Federbereich. Das Federelement ist am Fixierbereich am Ventilsitz befestigt. Das Fixieren kann beispielsweise mittels Schweißen oder Kleben oder Verschrauben o. ä. erfolgen.The Spring element preferably comprises a fixing region and a Spring field. The spring element is at the fixing area on the valve seat attached. The fixing can, for example, by welding or Gluing or screwing o. Ä. respectively.
Weiter bevorzugt ist der Federbereich im unbelasteten Zustand in einem vorbestimmten Winkel vom Fixierbereich abstehend angeordnet. In Abhängigkeit von dem Winkel kann dabei eine Vorspannkraft des Federelements im geschlossenen Zustand des Ventils definiert werden. Die Vorspannkraft ist dabei umso größer, je größer der Winkel ist.Further Preferably, the spring portion is in the unloaded state in one predetermined angle from the fixing arranged projecting. In dependence from the angle can be a biasing force of the spring element in Closed state of the valve can be defined. The preload force is the bigger, ever bigger the Angle is.
Besonders bevorzugt steht der Federbereich dabei in Richtung des Dichtelements vor. Dadurch kann ein besonders einfacher und kompakter Aufbau realisiert werden.Especially Preferably, the spring portion is in the direction of the sealing element in front. This allows a particularly simple and compact design realized become.
Das Ventil umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Durchlassöffnungen, welche im Wesentlichen konzentrisch zu einer Mittelachse des Ventils angeordnet sind. Die Form der Durchlassöffnungen ist dabei beliebig und kann eine Vielzahl von zylindrischen Durchlasslöchern oder eine Vielzahl von bogenförmigen Schlitzen sein. Das Federelement umfasst ferner ein erstes Federbauteil und ein zweites Federbauteil, wobei das erste Federbauteil an einem von den Durchlassöffnungen radial außenliegenden Bereich angeordnet ist und das zweite Federbauteil an einem von den Durchlassöffnungen radial innenliegenden Bereich angeordnet ist. Das Dichtelement dichtet hierbei vorzugsweise sowohl am ersten als auch am zweiten Federbauteil ab. Durch diesen Aufbau kann insbesondere sichergestellt werden, dass eine möglichst große Gasmenge durch die Vielzahl von Durchlassöffnugnen bei einem geöffneten Ventil ausströmen kann.The valve preferably comprises a plurality of passage openings, which are arranged substantially concentric to a central axis of the valve. The shape of the passage openings is arbitrary and may be a plurality of cylindrical passage holes or a plurality of arcuate slots. The spring element further comprises a first spring component and a second spring component, wherein the first spring component is arranged on a radially outer region of the passage openings and the second spring component is arranged on a radially inwardly of the passage openings. The sealing element preferably seals off on both the first and the second spring component. By this structure can be ensured in particular that the largest possible amount of gas through the plurality from Durchlassöffnugnen at an open valve can flow out.
Das Federelement ist vorzugsweise einstückig mit dem Ventilsitz gebildet. Dadurch kann insbesondere die Teilezahl reduziert werden.The Spring element is preferably formed integrally with the valve seat. As a result, in particular the number of parts can be reduced.
Das Federelement ist vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus Federstahl, oder aus einem Kunststoff, hergestellt.The Spring element is preferably made of steel, in particular of spring steel, or made of a plastic.
Besonders bevorzugt ist das Federelement eine Blattfeder. Dadurch kann das Federelement besonders einfach und kostengünstig bereitgestellt werden.Especially Preferably, the spring element is a leaf spring. This can do that Spring element are provided particularly simple and inexpensive.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:following becomes a preferred embodiment the invention with reference to the accompanying drawings in Detail described. In the drawing is:
Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments the invention
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die
Das
Ventil
Wie
insbesondere aus den
Weiter
ist am Ventilsitz
Der
Ventilsitz
Die
Funktion des erfindungsgemäßen Ventils
Wenn
das Ventil
Somit
unterstützt
das erfindungsgemäße Federelement
Das
erfindungsgemäße Ventil
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Publications (1)
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