DE102016207031A1 - Gas valve, in particular for internal combustion engines - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gasventil (10), insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilgehäuse (11), in dem ein Ventilglied (16) zum Freigeben oder Verschließen wenigstens einer Gasauslassöffnung (18) im Ventilgehäuse (11) angeordnet ist, wobei das Ventilglied (16) mittels eines elektromagnetisch betätigbaren Aktuators (30) verstellbar ist.The invention relates to a gas valve (10), in particular for internal combustion engines, with a valve housing (11) in which a valve member (16) for releasing or closing at least one gas outlet opening (18) in the valve housing (11) is arranged, wherein the valve member (16 ) is adjustable by means of an electromagnetically actuated actuator (30).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Gasventil, insbesondere für Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a gas valve, in particular for internal combustion engines, according to the preamble of claim 1.
Ein Gasventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
Weiterhin sei erwähnt, dass selbst bei relativ geringen Gasdrücken, die mittels konventioneller magnetischer Aktuatoren beherrschbar sind, ein von dem Hub des Magnetankers sich unterscheidender Hub des Ventilglieds mit den heute bekannten Gasventilen nicht möglich ist. Ein derartiger, sich vom Hub des Magnetankers bzw. Stellglieds sich unterscheidender Hub des Ventilglieds ist beispielsweise wünschenswert, um bei gegebenen geometrischen Abmessungen beispielsweise eine erhöhte Öffnungs- oder Schließgeschwindigkeit des Ventilglieds im Vergleich zur entsprechenden Geschwindigkeit des Magnetankers bzw. Stellglieds zu erreichen. It should also be mentioned that even with relatively low gas pressures, which can be controlled by means of conventional magnetic actuators, a stroke of the magnet armature differing stroke of the valve member with the gas valves known today is not possible. Such a, of the stroke of the magnet armature or actuator differing stroke of the valve member, for example, is desirable to reach given geometrical dimensions, for example, an increased opening or closing speed of the valve member compared to the corresponding speed of the armature or actuator.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gasventil, insbesondere für Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass unter Verwendung konventioneller, d.h. relativ preisgünstiger und kompakt bauender Magnetaktuatoren eine einfache Beeinflussung des Hubs des Ventilglieds (Düsennadel) ermöglicht wird. Unter einem Magnetaktuator wird dabei im Rahmen der Erfindung eine Kombination aus zumindest einer stromdurchflossenen Magnetspule und einem mit der Magnetspule zusammenwirkenden Magentanker verstanden. Ein derartiger, sich vom Hub des Magnetaktuators sich unterscheidender Hub des Ventilglieds soll es insbesondere ermöglichen, mit relativ geringem Aufwand das Gasventil auch für relativ hohe Gasdrücke von beispielsweise mehreren 100bar einsetzen zu können, da bei einer Verringerung des Hubs am Ventilglied eine höhere Kraft auf das Ventilglied infolge einer Kraftübersetzung erzielbar ist. Alternativ soll es durch eine Vergrößerung des Hubs des Ventilglieds im Vergleich zum Hub des Stellglieds bzw. des Magnetankers ermöglicht werden, eine besonders schnelle Öffnung der Gasauslassöffnung im Ventilgehäuse durch das Ventilglied zu ermöglichen.Starting from the illustrated prior art, the invention has the object, a gas valve, in particular for internal combustion engines, according to the preamble of claim 1 such that using conventional, i. relatively inexpensive and compact solenoid actuators a simple influence on the stroke of the valve member (nozzle needle) is made possible. In the context of the invention, a magnetic actuator is understood to mean a combination of at least one magnet coil through which current flows and a magnet armature cooperating with the magnet coil. Such a stroke of the valve member that differs from the stroke of the magnetic actuator should in particular make it possible to use the gas valve with relatively little effort even for relatively high gas pressures of, for example, several hundred bars, since a higher force on the valve member can be achieved by reducing the stroke Valve member is achieved due to a power transmission. Alternatively, it should be possible by increasing the stroke of the valve member in comparison to the stroke of the actuator or the armature, to allow a particularly rapid opening of the gas outlet opening in the valve housing through the valve member.
Diese Aufgabe wird bei einem Gasventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a gas valve with the features of claim 1.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Magnetaktuator unter Zwischenschaltung eines mit einem insbesondere inkompressiblen Medium gefüllten Kopplerraums mit dem Ventilglied derart zu verbinden, dass der Kopplerraum bei einer Betätigung des Aktuators dessen Hub in einen von dem Hub des Aktuators unterschiedlichen Hub des Ventilglieds übersetzt. Dabei ist erfindungsgemäß sowohl der Fall umfasst, dass der Hub des Ventilglieds gegenüber dem Hub des Stellglieds bzw. des Magnetankers verkleinert wird als auch umgekehrt. Ein derartiger, aus dem Stand der Technik an sich bekannter Kopplerraum zeichnet sich dabei dadurch aus, dass bei einer Hubreduzierung eine entsprechende Kraftverstärkung erfolgt und umgekehrt. The invention is based on the idea to connect the magnetic actuator with the interposition of a filled with a particular incompressible medium coupler space with the valve member such that the coupler space translates its stroke in one of the stroke of the actuator stroke of the valve member upon actuation of the actuator. In this case, the invention includes both the case that the stroke of the valve member with respect to the stroke of the actuator or the armature is reduced as well as vice versa. Such a coupler space known per se from the prior art is characterized by the fact that, in the case of a stroke reduction, a corresponding increase in force takes place and vice versa.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gasventils sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Advantageous developments of the gas valve according to the invention are listed in the subclaims.
In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung, die es ermöglicht, ein im Querschnitt relativ kompakt bauendes Gasventil zu realisieren, wird vorgeschlagen, dass das Stellglied, der Kopplerraum und das Ventilglied entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind. In a structurally preferred embodiment, which makes it possible to realize a relatively compact cross-sectional gas valve, it is proposed that the actuator, the coupler chamber and the valve member along a common longitudinal axis are arranged.
Zur Realisierung der unterschiedlichen Hübe des Stellglieds und des Ventilglieds ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die einander zugewandten Stirnflächen des Stellglieds und des Ventilglieds in Kontakt mit dem Kopplerraum angeordnet sind und eine unterschiedliche Größe aufweisen. Üblicherweise sind dabei die Stirnflächen des Ventilglieds und des Stellglieds in dem Bereich, in denen diese mit den Kopplerraum in Kontakt sind, jeweils kreisförmig ausgebildet, um (mechanische) Spannungsspitzen beim Kontakt mit dem Kopplerraum zu vermeiden bzw. zu reduzieren. To realize the different strokes of the actuator and the valve member, it is also provided that the mutually facing end faces of the actuator and the valve member are arranged in contact with the coupler space and have a different size. Usually, the end faces of the valve member and of the actuator in the region in which they are in contact with the coupler space, each circular in shape to avoid (mechanical) voltage peaks in contact with the coupler space or reduce.
Konkret wird vorgeschlagen, den Kopplerraum zumindest teilweise durch wenigstens ein aus einem flexiblen Material bestehendes Element auszubilden, wobei das Stellglied und das Ventilglied in Kontakt mit dem wenigstens einen flexiblen Element angeordnet sind. Specifically, it is proposed to form the coupler space at least partially by at least one element made of a flexible material, wherein the actuator and the valve member are arranged in contact with the at least one flexible element.
In Weiterbildung der zuletzt genannten konstruktiven Ausgestaltung, die zum einen eine besonders sichere und definierte Anordnung des Kopplerraums im Ventilgehäuse ermöglicht, und darüber hinaus auch eine besonders sichere und zuverlässige Verbindung mit dem wenigstens einen flexiblen Element ermöglicht, sieht vor, dass der Kopplerraum zusätzlich von einem starren Trägerelement in Form eines Kopplerkörpers begrenzt ist, und dass das wenigstens eine flexible Element an einer dem Stellglied oder dem Ventilglied zugewandten Stirnseite des Kopplerkörpers angeordnet und mit diesem verbunden ist.In a further development of the last-mentioned structural design, on the one hand allows a particularly secure and defined arrangement of the coupler space in the valve housing, and also allows a particularly secure and reliable connection to the at least one flexible element, provides that the coupler room additionally from a rigid support member is limited in the form of a coupler body, and that the at least one flexible element is arranged on a the actuator or the valve member facing the end face of the coupler body and connected thereto.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, bei der eine besonders gute radiale Führung des Stellglieds und des Ventilglieds im Bereich des Kopplerkörpers ermöglicht wird, sieht vor, dass der Kopplerkörper eine Durchgangsöffnung aufweist, die einen Teil des Kopplerraums ausbildet, und dass die Stirnflächen des Stellglieds und des Ventilglieds in die Durchgangsöffnung des Kopplerkörpers axial hineinragen.A further preferred embodiment of the invention, in which a particularly good radial guidance of the actuator and the valve member in the region of the coupler body is made possible, provides that the coupler body has a through hole forming part of the coupler space, and that the end faces of the actuator and protrude axially of the valve member in the passage opening of the coupler body.
In einer davon abweichenden konstruktiven Ausgestaltung des Gasventils, bei der sich insbesondere relativ große Stirnflächen am Ventilglied und am Stellglied auf der dem Kopplerkörper zugewandten Seite realisieren lassen, sieht vor, dass zwei flexible Elemente (die Teil des Kopplerraums sind) vorgesehen sind, die in axialer Richtung betrachtet zwischen dem Kopplerkörper und dem Stellglied sowie zwischen dem Kopplerkörper und dem Ventilglied angeordnet sind, wobei der Kopplerkörper eine Durchgangsöffnung aufweist, die einen Teil des Kopplerraums ausbildet, und wobei die Stirnflächen des Stellglieds und des Ventilglieds eine größere Fläche aufweisen wie die Durchgangsöffnung.In a different structural design of the gas valve, in which in particular relatively large end faces on the valve member and the actuator on the side facing the coupler body can be realized, provides that two flexible elements (which are part of the coupler space) are provided in the axial Direction seen between the coupler body and the actuator and between the coupler body and the valve member are arranged, wherein the coupler body has a through hole forming a part of the coupler space, and wherein the end faces of the actuator and the valve member have a larger area as the passage opening.
Um eine Gasführung mit wenig Strömungsverlusten zu ermöglichen, die in axialer Richtung betrachtet von der einen Stirnseite des Kopplerkörpers in Richtung der anderen Stirnseite verläuft, ist es vorgesehen, dass der Kopplerkörper außerhalb des Kopplerraums wenigstens eine Gasdurchlassöffnung aufweist.In order to enable a gas guide with little flow losses, which, viewed in the axial direction, extends from one end face of the coupler body in the direction of the other end face, it is provided that the coupler body has at least one gas passage opening outside the coupler space.
Wesentlich für die korrekte Funktion des Kopplerraums bzw. für die Übersetzung des Hubs des Stellglieds in einen davon abweichenden Hub des Ventilglieds ist darüber hinaus, dass das Stellglied und das Ventilglied stets in Wirkverbindung bzw. mit einem bestimmten mechanischen Druck an dem Kopplerraum anliegen, und dass andererseits bei unbestromten Zustand des magnetischen Aktuators sichergestellt ist, dass das Gasventil in seiner die Gasauslassöffnung verschließende Stellung positioniert ist. Hierzu ist es vorgesehen, dass das Stellglied und das Ventilglied in Wirkverbindung mit jeweils wenigstens einem Federelement angeordnet sind, dass die Federelemente das Stellglied und das Ventilglied in Richtung des Kopplerraums kraftbeaufschlagen, und dass die resultierende Kraft der wenigstens zwei, auf das Stellglied und das Ventilglied wirkenden Federelemente bei unbestromtem Aktuator auf das Ventilglied derart wirkt, dass das Ventilglied in seine die Gasauslassöffnung verschließende Stellung bewegt ist.Essential for the correct function of the coupler space or for the translation of the stroke of the actuator in a deviating stroke of the valve member is moreover that the actuator and the valve member always in operative connection or with a certain mechanical pressure applied to the coupler space, and that on the other hand, it is ensured in the de-energized state of the magnetic actuator, that the gas valve is positioned in its gas occlusion occlusive position. For this purpose, it is provided that the actuator and the valve member are arranged in operative connection with at least one spring element, that the spring elements, the actuator and the valve member in the direction of the coupler space kraftbeaufschlagen, and that the resultant force of at least two, on the actuator and the valve member acting spring elements with no current supplied actuator on the valve member acts such that the valve member is moved to its gas occlusion occlusive position.
Um eine unmittelbare Bewegung des Ventilglieds bei einer Bewegung des Stellglieds zu ermöglichen, ist es wesentlich, dass das in dem Kopplerraum angeordnete Medium inkompressibel ausgebildet ist. Hierzu eignen sich insbesondere Hydraulikflüssigkeiten, wobei der Kopplerraum abgedichtet ist, um einen Verlust des Mediums aus dem Kopplerraum zu vermeiden.In order to allow an immediate movement of the valve member during a movement of the actuator, it is essential that the arranged in the coupler chamber medium is formed incompressible. In particular, hydraulic fluids are suitable for this purpose, the coupler space being sealed in order to avoid a loss of the medium from the coupler space.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.
Diese zeigt in:This shows in:
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.
Das in der
Das Gasventil
Das Ventilgehäuse
Die Betätigung der Düsennadel
Zwischen einer weiteren Stufe
Wie insbesondere anhand der
Der Magnetanker
Bei einer Betätigung des Aktuators
In der
Das soweit beschriebene Gasventil
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013202631 A1 [0002] DE 102013202631 A1 [0002]
Claims (11)
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DE102016207031.2A DE102016207031A1 (en) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | Gas valve, in particular for internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102016207031.2A DE102016207031A1 (en) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | Gas valve, in particular for internal combustion engines |
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DE102016207031.2A Pending DE102016207031A1 (en) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | Gas valve, in particular for internal combustion engines |
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DE (1) | DE102016207031A1 (en) |
Citations (1)
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DE102013202631A1 (en) | 2013-02-19 | 2014-08-21 | Robert Bosch Gmbh | Valve with adjustable sealing element |
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2016
- 2016-04-26 DE DE102016207031.2A patent/DE102016207031A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102013202631A1 (en) | 2013-02-19 | 2014-08-21 | Robert Bosch Gmbh | Valve with adjustable sealing element |
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