-
Die Erfindung betrifft ein Gasdosierventil, wie es vorzugsweise Verwendung findet, um gasförmigen Kraftstoff direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzudosieren.
-
Stand der Technik
-
Gasventile zur dosierten Zumessungen von Gasen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die
DE 10 2016 215 027 A1 ein Gasventil, das Teil einer Rezirkulationsvorrichtung einer Brennstoffzellenanordnung ist. Das Gasventil umfasst ein bewegliches Ventilelement, das gegen die Kraft eines Federelements durch einen Elektromagneten innerhalb des Gasventils beweglich ist und dadurch eine Einlassöffnung öffnet und schließt. Der Gasstrom wird durch Bohrungen innerhalb des Ventilelements geleitet und gelangt so zu einer Auslassöffnung, wobei das Ventilelement innerhalb des Gasventils an seiner Außenseite geführt ist. Durch An- und Abschalten des Elektromagneten kann das zu dosierende Gas zum gewünschten Zeitpunkt und in der benötigten Menge der Brennstoffzelle zugeführt werden. Eine übermäßige thermische Belastung des Dichtsitzes am Ventilelement ist bei dieser Anwendung nicht zu erwarten.
-
Bei der Zumessung von Gasen direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine sind die Anforderungen jedoch anders. Im Brennraum treten durch die Verbrennung hohe Temperaturen und Drücke auf, die zu einer starken Erwärmung des Gasdosierventils führen können, da dieses direkt in den Brennraum mündet. Soll beispielsweise Wasserstoff eindosiert werden, so kann eine gute Abdichtung durch einen metallischen Dichtsitz nur schwer erreicht werden, zumal eine zuverlässige Abdichtung über die gesamte Lebensdauer des Dosierventils aus Sicherheitsgründen unabdingbar ist. Deshalb ist die Verwendung einer Elastomerdichtung notwendig, die jedoch nur relativ niedrigen Temperaturen ausgesetzt werden kann, ohne beschädigt zu werden. Um die Temperaturen zu begrenzen, kann der Sitz des Gasdosierventils relativ weit von der Auslassöffnung und damit vom Brennraum angeordnet werden. Dies bedingt jedoch eine höhere Anfälligkeit des Gasdosierventils gegenüber einem Rückschlagen der Flammen im Brennraums in das Gasdosierventil, da wegen des brennraumfernen Dichtsitzes ein relativ großes Volumen des Gasdosierventils direkt mit dem Brennraum verbunden ist. Insbesondere dann, wenn sich Reste des brennbaren Gases im Gasdosierventil befinden, kann sich die Flammenfront des Brennraums in das Gasdosierventil ausbreiten und dort zu einer starken thermischen Belastung führen, insbesondere am Dichtsitz.
-
Vorteile der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Gasdosierventil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs weist den Vorteil auf, dass die thermische Belastung des Dichtsitzes reduziert und eine zuverlässige Abdichtung des zu dosierenden Gases zwischen den einzelnen Einblasungen und bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Dazu weist das Gasdosierventil ein Gehäuse auf, in dem ein Gasraum ausgebildet ist, der eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist. Im Gasraum ist ein bewegliches Ventilelement angeordnet, das durch einen elektrischen Aktor entgegen der Kraft einer Rückstellfeder bewegbar ist und das mit einem Dichtsitz zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung zusammenwirkt. Zwischen dem Ventilelement und der Auslassöffnung ist ein Sperrventil angeordnet, die Gasströmung zur Auslassöffnung zusätzlich unterbrechen kann.
-
Soll Gas in den Brennraum eindosiert werden, so wird das Ventilelement durch den elektrischen Aktor, beispielsweise einen Elektromagneten, geöffnet. Das durch die Einlassöffnung einströmende Gas führt vor dem Sperrventil zu einer Druckerhöhung, die das Sperrventil öffnet. Das Gas passiert das Sperrventil und gelangt schließlich in den Brennraum. Noch während oder kurz nach Beendigung der Gaseindüsung und damit dem Schließen des Ventilelements wird die Verbrennung im Brennraum gezündet, wobei sich die Flammenfront auch in Richtung des Gasdosierventils ausbreitet. Da jedoch das Sperrventil unmittelbar nach dem Schließen der Einlassöffnung des Gasdosierventils ebenfalls schließt, kann sich die Flammenfront im Brennraum nur bis zu dem Sperrventil ausbreiten, und der Dichtsitz des Ventilelements wird effektiv geschützt. Auch der durch die Verbrennung im Brennraum schlagartig ansteigende Druck unterstützt das Schlie-ßen des Sperrventils. Da der Ventilsitz vor hohen Temperaturen geschützt ist, kann dort eine elastische Dichtung, beispielsweise eine Elastomerdichtung, verwendet werden, was insbesondere bei Wasserstoff vorteilhaft ist.
-
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Sperrventil ein bewegliches, durch eine Schließfeder belastetes Schließelement, das vorzugsweise längsbeweglich im Gasraum geführt ist. Damit wird ein Sperrventil ohne weitere, insbesondere ohne elektrische Elemente geschaffen, das den Gasstrom effektiv nur in die gewünschte Strömungsrichtung erlaubt und damit als Rückschlagventil funktioniert. Dabei kann das Schließelement tellerförmig ausgebildet sein, was einerseits eine einfache, leicht herzustellende Form ist und andererseits bei einer Längsbewegung senkrecht zur Ebene des Tellers bereits bei geringem Hub einen großen Strömungsquerschnitt aufsteuert. Damit lässt sich die unvermeidliche Drosselung am Sperrventil gering halten, damit zur Einblasung des gasförmigen Kraftstoffs der volle Gasdruck zur Verfügung steht. In vorteilhafter Weise kann auch vorgesehen sein, dass sich die Rückstellfeder, die das Ventilelement in Schließrichtung beaufschlagt, mit ihrem anderen Ende am Schließelement abstützt.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist am Ventilelement ein Druckstift ausgebildet, der bei einer Öffnungsbewegung des Ventilelements am Schließelement zur Anlage kommt und so eine Öffnungskraft auf das Schließelement ausübt, also das Sperrventil öffnet. Das Sperrventil wird in dieser Ausführung nicht nur durch den Druckunterschied vor und hinter dem Schließelement geöffnet, sondern bereits durch die Bewegung des Ventilelements. Dies verkürzt die Ansprechzeit des Gasdosierventils, also die Zeit, die zwischen der Aktivierung des elektrischen Aktors und dem tatsächlichen Ausströmen des gasförmigen Kraftstoffs vergeht.
-
In der weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wirkt das Ventilelement mit einem Ventilsitz im Gasraum zum Verschließen der Einlassöffnung zusammen. Dabei ist an der Ventildichtfläche des Ventilelements oder am Ventilsitz in vorteilhafter Weise ein elastisches Dichtelement angeordnet. Durch das elastische Dichtelement kann die Einlassöffnung sehr dicht verschlossen werden, was insbesondere bei der Dosierung von gasförmigem Wasserstoff wichtig ist, damit keine unerwünschte Leckage am Ventilsitz auftritt. Bei Wasserstoff ist es aus Sicherheitsgründen essentiell, dass der Ventilsitz bei ausgeschaltetem Motor völlig dicht ist. Auch über eine längere Standzeit des Motors, der beispielsweise in einem Nutzfahrzeug verbaut ist, darf sich außerhalb des Motors kein Wasserstoff ansammeln, der dort entzündet werden könnte.
-
Zur weiteren Verbesserung der Dichtheit kann weiter in vorteilhafter Weise eine Beißkante am Ventilsitz vorgesehen sein. Diese erhöht die Flächenpressung in diesem Bereich, was die Abdichtung weiter verbessert. Zusätzlich kann am Ventilelement ein umlaufender Ringgrat vorgesehen sein. Dieser kann die Beißkante umgeben und seine Höhe ist so bemessen, dass bei der Schließbewegung des Ventilelements zuerst das elastische Dichtelement am Ventilsitz zur Anlage kommt und anschließend der Ringgrat. Damit wird durch den Ringgrat ein Mindestabstand zwischen der Ventildichtfläche und dem Ventilsitz definiert, um das elastische Dichtelement nicht übermäßig zu beanspruchen.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Sperrventil eine Ventilnadel, die hier als Schließelement dient. Diese ist längsbeweglich im Gasraum angeordnet und verhindert den Rückstrom von Gas in den Gasraum. In vorteilhafter Weise ist dabei an dem der Auslassöffnung zugewandten Ende der Ventilnadel ein Ventilsitz ausgebildet, mit dem die Ventilnadel mit einer entsprechenden Dichtfläche zusammenwirkt. Dabei ist die Ventilnadel vorzugsweise durch eine Schließfeder in Richtung dieser Dichtfläche vorgespannt.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist am Ventilelement ein Druckstift ausgebildet, der bei der Öffnungsbewegung des Ventilelements an der Ventilnadel zur Anlage kommt und dadurch eine Öffnungskraft auf diese ausübt. Ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel mit einem scheibenförmigen Schließelement wird das Sperrventil zusammen mit dem Ventilelement geöffnet.
-
Figurenliste
-
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbespiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
- 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gasdosierventils,
- 2 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung,
- 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei hier das Gasdosierventil nur schematisch dargestellt ist,
- 4a, 4b und 4c weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Gasdosierventilen, ebenfalls in schematischer Darstellung, mit einem nadelförmigen Schließelement,
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gasdosierventils im Längsschnitt,
- 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gasdosierventils und
- 7 eine Variante des in 6 gezeigten Ventils mit einer nach außen öffnenden Ventilnadel.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gasdosierventils im Längsschnitt dargestellt. Das Gasdosierventil weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Gasraum 2 ausgebildet ist. Der Gasraum 2 verfügt über eine Einlassöffnung 5 und eine Auslassöffnung 6, wobei das zu dosierende Gas über die Einlassöffnung 5 in das Gasdosierventil gelangt und über die Auslassöffnung 6 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Die Auslassöffnung 6 ist dabei am Ende eines Düsenschaftes 7 ausgebildet, der den Gasstrom lenkt, so dass das Gas in den gewünschten Raumbereich des Brennraums gelangt. Im Gasraum 2 ist ein Ventilelement 8 längsbeweglich angeordnet, das an seiner der Einlassöffnung 5 zugewandten Stirnfläche eine Ventildichtfläche 10 aufweist, die an einem Dichtelement 9 ausgebildet ist, das Teil des Ventilelements 8 ist. Mit der Ventildichtfläche 10 wirkt das Ventilelement 8 mit einem Ventilsitz 11 zum Verschließen der Einlassöffnung 5 zusammen, wobei der Ventilsitz 11 in diesem Ausführungsbeispiel in einem Anschluss 4 ausgebildet ist, der Teil des Gehäuses 1 ist und eine Längsbohrung aufweist, die die Einlassöffnung 5 bildet.
-
Um eine zuverlässige Abdichtung der Einlassöffnung 5 zu erreichen ist an der Ventildichtfläche 10 des Ventilelements 8 eine elastische Dichtung 12 angeordnet, wie 2 in einer vergrößerten Darstellung des mit II bezeichneten Ausschnitts der 1 zeigt. Die elastische Dichtung 12, beispielsweise ein Elastomer, bedeckt dabei die Ventildichtfläche 10 und wirkt mit einer Beißkante 13 zusammen, die am Ventilsitz 11 ausgebildet ist und die Einlassöffnung 5 umgibt. Durch die Beißkante 13 wird die Flächenpressung zwischen dem Ventilsitz 11 und der elastischen Dichtung 12 vergrößert, so dass eine gasdichte Abdichtung erreicht wird, auch im Fall der Dosierung von hochflüchtigen Gasen, wie beispielsweise Wasserstoff. An der Ventildichtfläche 10 ist weiterhin ein Ringgrat 14 am äußeren Rand des Dichtelements 9 ausgebildet, wobei der Ringgrat 14 die Beißkante umgibt und dessen Höhe so bemessen ist, dass bei der Schließbewegung des Ventilelements 8 in Richtung des Ventilsitzes 11 zuerst die elastische Dichtung 12 an der Beißkante 13 aufsetzt und erst anschließend mit der weiteren Schließbewegung auch der Ringgrat 14 am Ventilsitz 11. Dabei ist die Höhe des Ringgrats 14 größer als die Höhe der Beißkante 13, so dass die elastische Dichtung 12 zwar gegen die Beißkante 12 gepresst wird und damit effektiv dichtet, jedoch nicht übermäßig mechanische beansprucht wird.
-
Um das Ventilelement 8 im Gasdosierventil zu bewegen ist ein elektrischer Aktor in Form eines Elektromagneten 16 vorhanden, der das Gehäuse 1 auf Höhe des Ventilelements 8 umgibt und der durch eine Spannmutter 3 fixiert ist. Das Ventilelement 8 fungiert dabei als Tauchanker des Elektromagneten 16, so dass das Ventilelement 8 bei Bestromung des Elektromagneten 16 vom Ventilsitz 11 weggezogen wird, bis das Ventilelement 8 an einem Hubanschlag 20 im Gasraum 2 zur Anlage kommt. Die Bewegung des Ventilelements 8 geschieht gegen die Kraft einer Rückstellfeder 17, die das Ventilelement 8 gegen den Ventilsitz 11 vorspannt und die auch dafür sorgt, dass das Ventilelement 8 bei ausgeschaltetem Elektromagnet 16 zurück in seine Schließstellung fährt und die Einlassöffnung 5 verschließt. Um den Gasstrom aus der Einlassöffnung 5 zur Auslassöffnung 6 zu leiten, ist im Ventilelement 8 eine Querbohrung 18 und eine sich damit schneidende Längsbohrung 19 ausgebildet, die so bemessen sind, dass keine nennenswerte Drosselung des Gasstroms in diesem Bereich erfolgt.
-
Zwischen dem Ventilelement 8 und der Auslassöffnung 6 ist ein Sperrventil 25 angeordnet. Es erlaubt in diesem Ausführungsbeispiel eine Gasströmung ausschließlich in Strömungsrichtung 15 von der Einlassrichtung 5 zur Auslassöffnung 6, sperrt jedoch eine Gasströmung in die entgegengesetzte Richtung. Das Sperrventil 25 umfasst ein Schließelement 26, hier in Form einer flachen Scheibe. Das Schließelement 26 wird durch eine Schließfeder 29 gegen eine Dichtfläche 23 gedrückt, die an einem im Gasraum 2 angeordneten Absatz 22 ausgebildet ist. Das Sperrventil 25 öffnet also nur, wenn der Gasdruck zwischen dem Schließelement 26 und dem Ventilelement 8 größer als der Gasdruck auf der gegenüberliegenden Seite des Schließelements 26 ist und dabei die Kraft der Schließfeder 29 überwinden kann. Da das Schließelement 26 scheibenförmig ausgebildet ist, weist es einen umlaufenden Rand auf, so dass das Schließelement bereits durch einen kleinen Hub einen relativ großen Strömungsquerschnitt aufsteuert und das Gas ohne nennenswerte Drosselung zur Auslassöffnung 6 strömen kann.
-
Soll gasförmiger Kraftstoff in den Brennraum eindosiert werden, so wird der Elektromagnet 16 bestromt und das Ventilelement 8 wird durch die Wirkung des so erzeugten Magnetfeldes vom Ventilsitz 11 weggezogen, bis es am Hubanschlag 20 anliegt. Das Gas strömt daraufhin durch die Einlassöffnung 5 und die Quer- und Längsbohrung 18, 19 des Ventilelements 8 zum Sperrventil 25. Durch den steigenden Druck auf die dem Ventilelement 8 zugewandte Seite des Schließelements 26 wird dieses gegen die Kraft der Schließfeder 29 aufgedrückt und gibt einen Strömungsquerschnitt zwischen der Dichtfläche 23 und dem Schließelement frei, durch den Gas in den Düsenschaft 7 und schließlich zur Auslassöffnung 6 gelangt. Zur Beendigung der Gaseindüsung wird die Bestromung des Elektromagneten 16 unterbrochen, so dass das Ventilelement 8 die Einlassöffnung 5 wieder verschließt. Da nun kein Gas mehr zum Sperrventil 25 strömt, schließt auch dieses durch die Schließfeder 29.
-
Das Gasdosierventil ist insbesondere zur Eindüsung von Gas in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine geeignet, da es eine zuverlässige Abdichtung des Gases ermöglicht bei gleichzeitig hoher Lebensdauer. Durch den Düsenschaft 7 ist das Ventilelement 8 und damit die elastische Dichtung 12 weit vom Brennraum entfernt, was die thermische Belastung des Ventilsitzes 11 begrenzt. Das Sperrventil 25 verhindert darüber hinaus, dass sich die Flammenfront im Brennraum bis in den Gasraum 2 ausbreitet, da das Sperrventil 25 nach Beendigung der Gaseindüsung sofort schließt, was zusätzlich durch den steigenden Druck im Brennraum unterstützt wird. Ein übermäßiges Erwärmen des Ventilsitzes 11 wird damit zuverlässig verhindert.
-
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gasdosierventils im Längsschnitt gezeigt, wobei diese Darstellung nur schematisch ausgeführt ist. Der wichtigste konstruktive Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 ist ein Druckstift 30, der am Ventilelement 8 angeordnet ist. Bei der Öffnungsbewegung des Ventilelements 8 kommt der Druckstift 30 am Schließelement 26 zur Anlage und bewegt dieses gegen die Kraft der Schließfeder 29 in seine Öffnungsstellung. Da das Sperrventil 25 damit praktisch zeitgleich mit dem Ventilelement 8 öffnet, ergibt sich keine Verzögerung durch den sonst nötigen Druckaufbau vor dem Sperrventil 25, so dass sich eine kürzere Ansprechzeit ergibt, also eine kürzere Verzögerung zwischen dem Bestromen des Elektromagneten 16 und dem Beginn der Gaseindüsung. Der Schließvorgang dieses Gasdosierventils erfolgt analog zum Ausführungsbeispiel der 1.
-
In 4a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gasdosierventils gezeigt, wobei die Darstellung der der 3 entspricht. Zur Vereinfachung ist das Ventilelement 8 und die Ventildichtfläche 10 nur vereinfacht dargestellt und statt der Quer- und Längsbohrung 18, 19 sind hier zwei Längsbohrungen 19 ausgebildet, was funktionell aber identisch ist. Das Sperrventil 25 weist hier ein Schließelement in Form einer Ventilnadel 26' auf. Die Ventilnadel 26' ist im Düsenschaft 7 mit einem ersten Führungsabschnitt 32 und einem zweiten Führungsabschnitt 33 geführt, wobei an beiden Führungsabschnitten 32, 33 hier nicht dargestellte Anschliffe ausgebildet sind, die einen drosselfreien Gasfluss an den Führungsabschnitten 32, 33 vorbei erlauben. Die Ventilnadel 26' weist an ihrem der Auslassöffnung 6 zugewandten Ende einen Ventilsitz 35 auf, mit der die Ventilnadel 26' mit einer konischen Dichtfläche 23' am Ende des Düsenschafts 7 zusammenwirkt. Die Ventilnadel 26' wird dabei durch eine Schließfeder 29 gegen die Dichtfläche 23' gedrückt und öffnet - ebenso wie das Schließelement im Ausführungsbeispiel der 1 - durch einen entsprechenden Druck im Gasraum 2. Die Abdichtung gegenüber dem Brennraum erfolgt also direkt am Ende des Gasdosierventils, so dass die Flammenfront des Brennraums nur noch das äußerste Ende des Gehäuses 2 erreichen kann.
-
Eine Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels zeigt 4b. Die Rückstellfeder 17 des Ventilelements 8 stützt sich hier nicht an einem Absatz des Gehäuses 2 ab, sondern am Schließelement bzw. der Ventilnadel 23'. Da keine Abstützfläche für die Rückstellfeder 17 vorgesehen sein muss, ergeben sich größere konstruktive Freiheiten bei der Auslegung des Gehäuses 2.
-
4c zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach 3 ist hier ein Druckstift 30 am Ventilelement 8 ausgebildet, der bei der Öffnungsbewegung des Ventilelements 8 an der Ventilnadel 26' zur Anlage kommt und diese entgegen der Vorspannung der Schließfeder 29 bewegt. Funktionell ergibt sich damit dasselbe Zusammenspiel von Ventilelement 8 und Ventilnadel 26' wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel der 3.
-
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gasdosierventils dargestellt. Das elastische Dichtelement 12 ist hier durch einen Dichtring am Ventilsitz 11 realisiert, an dem das Ventilelement 8 in seiner Schließstellungmit der Ventildichtfläche 10 anliegt. Zur Durchleitung des Gases durch das Ventilelement sind zwei oder mehr nach innen verlaufende Schrägbohrungen 19' ausgebildet und die Rückstellfeder 17 ist in einer zylindrischen Ausnehmung im Ventilelement 8 aufgenommen. Das Schließelement 26 des Sperrventils 25 ist in einer Führungsbohrung 38 im Gehäuse 1 geführt, wobei das Gas durch Schrägbohrungen 27 im Schließelement 26 geleitet wird. Die Dichtfläche 23 ist an einem umlaufenden Ringgrat im Gasraum 2 ausgebildet, mit der das Schließelement 26 zusammenwirkt.
-
6 zeigt eine weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gasdosierventils. Das Ventilelement 8 ist ähnlich gebaut wie bei dem im 5 gezeigten Ausführungsbeispiel, jedoch ist stromabwärts des Ventilelements 8 eine Kopplerhülse 40 innerhalb des Gehäuses 1 längsverschiebblich geführt. Die Rückstellfeder 17 ist jetzt zwischen der Kopplerhülse 40 und dem Gehäuse 1 unter Druckvorspannung angeordnet und drückt die Kopplerhülse 40 gegen das Ventilelement 8 und dieses in Richtung des Ventilsitzes 11. Die Kopplerhülse 40 bildet im Inneren einen Kanal 43, durch den das Gas vom Ventilsitz 11 bei geöffnetem Ventilelement 8 durch die Schrägbohrungen 19' und eine zentrale Ausnehmung 39 einfließt und durch diesen Kanal weiter zur Auslassöffnung 6 geleitet wird.
-
Zwischen dem Ventilelement 8 und einer Schulter 41 im Gehäuse 10 ist ein Dämpfungsraum 42 ausgebildet, der nach innen durch die Kopplerhülse 40 begrenzt wird. Der Dämpfungsraum 42 ist über einen ersten Ringspalt 44 zwischen dem Ventilelement 8 und dem Gehäuse 1 und einen zweiten Ringspalt zwischen der Kopplerhülse 40 und dem Gehäuse mit dem Gasraum 2 verbunden, wobei beide Ringspalte 44, 45 so bemessen sind, dass ein Gasfluss aus dem oder in den Dämpfungsraum 42 nur gedrosselt stattfinden kann. Der Dämpfungsraum 42 dient der Dämpfung der Ventilelementbewegung, indem bei der Öffnungsbewegung des Ventilelements 8 vom Ventilsitz 11 weg das Gas aus dem Dämpfungsraum 42 verdrängt und über die Ringspalte 44, 45 herausgedrückt wird. Da das Gas nur gedrosselt abfließen kann, baut sich ein Überdruck im Dämpfungsraum 42 auf, der die Öffnungsbewegung des Ventilelements 8 dämpft. Bei der Schließbewegung vergrößert sich das Volumen des Dämpfungsraums 42 und der Druck sinkt dort. Dieser Unterdruck führt zu einer Verlangsamung der Schließbewegung wegen des Gegendrucks auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilelements 8, so dass das Ventilelement 8 gedämpft auf dem Ventilsitz 11 aufsitzt, was zu einer Verringerung des Verschleißes zwischen Ventildichtfläche 10 und Ventilelement 11 führt und auch zu einer geringeren Geräuschemission.
-
Zur genaueren Einstellung der Dämpfungsfunktion kann es auch vorgesehen sein, zwischen der Kopplerhülse 40 und dem Ventilelement 8 eine Aussparung 50 vorzusehen, beispielsweise in Form einer oder mehrerer Kerben am Ende der Kopplerhülse 40. Durch Form und Anzahl der Aussparungen 50 kann die Dämpfungsfunktion genau eingestellt werden, ohne die Ringspalte 44, 45 anpassen zu müssen. Es kann aber auch statt einer Aussparung 50 oder zusätzlich zu dieser eine Modifizierung der Ringspalte 44, 45 vorgenommen werden, beispielsweise durch Längsnuten im Ventilelement 8 oder an der Außenseite der Kopplerhülse 40, um den Strömungswiderstand durch die Ringspalte 44, 45 gezielt zu beeinflussen und damit die Dämpfungswirkung auf das Ventilelement 8 durch den Dämpfungsraum 42.
-
7 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine weitere Umsetzung des in 6 gezeigten Gasdosierventils. Die Kopplerhülse 40 liegt mit ihrer dem Ventilelement 8 abgewandten Stirnseite am nadelförmigen Schließelement 26' an, so dass durch die Bewegung des Ventilelements 8 in Öffnungsrichtung vom Ventilsitz 11 die Kopplerhülse 42 in Richtung der Auslassöffnung 6 geschoben wird und diese wiederum die Ventilnadel 26' öffnet. Der Gasfluss aus dem Kanal 43 zur Auslassöffnung 6 wird durch mehrere Öffnungen 48 in der Kopplerhülse 42 sichergestellt. Die Ventilnadel 26' ist auch hier durch eine Schließfeder 29 gegen den konischen Ventilsitz 35 vorgespannt, wobei die Schließfeder 29 zwischen einem mit der Ventilnadel 26' verbundenen Federteller 31 und einem Absatz im Gehäuse 1 unter Druckvorspannung angeordnet ist. An den beiden Führungsabschnitten 31, 32 sind auch hier in der Zeichnung nicht dargestellte Anschliffe ausgebildet, die einen drosselfreien Gasfluss zur Auslassöffnung 6 sicherstellen.
-
Obwohl das Gasdosierventil insbesondere für die dosierte Abgabe von Gas in einen Brennraum geeignet ist, kann es auch zu anderen Zwecken verwendet werden, beispielsweise zur dosierten Abgabe von Gas in den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine oder auch für andere technische Anwendungen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016215027 A1 [0002]
