DE102021208503A1 - Gas metering valve for gaseous fuel - Google Patents

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Abstract

Gasdosierventil zur dosierten Abgabe von gasförmigem Brennstoff, mit einem Gehäuse (1), in dem ein Gasraum (6) ausgebildet ist, der eine Einlassöffnung (8) und eine Auslassöffnung (9) aufweist, wobei der Gasraum (6) über die Einlassöffnung (8) mit gasförmigen Brennstoff befüllbar ist und der gasförmige Brennstoff über die Auslassöffnung (9) dosiert abgegeben werden kann. Im Gasraum (6) ist ein Ventilelement (11) durch einen elektrischen Aktor (18) zwischen einem Ventilsitz (10) und einem Hubanschlag (20) bewegbar, wobei am Ventilelement (11) eine Anschlagfläche (13) ausgebildet ist, mit der das Ventilelement (11) in seiner Öffnungsstellung am Hubanschlag (20) anliegt. Zwischen dem Hubanschlag (20) und dem Ventilelement (11) ist eine Restluftspaltscheibe (40) angeordnet, die in Öffnungsstellung des Ventilelements (11) zwischen der Anschlagfläche (13) und dem Hubanschlag (20) geklemmt ist.

Figure DE102021208503A1_0000
Gas metering valve for the metered delivery of gaseous fuel, having a housing (1) in which a gas chamber (6) is formed, which has an inlet opening (8) and an outlet opening (9), the gas chamber (6) opening via the inlet opening (8 ) can be filled with gaseous fuel and the gaseous fuel can be metered out via the outlet opening (9). A valve element (11) can be moved in the gas chamber (6) by an electric actuator (18) between a valve seat (10) and a stroke stop (20), a stop surface (13) being formed on the valve element (11) with which the valve element (11) rests against the stroke stop (20) in its open position. A residual air gap disc (40) is arranged between the stroke stop (20) and the valve element (11) and is clamped between the stop surface (13) and the stroke stop (20) when the valve element (11) is in the open position.
Figure DE102021208503A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasdosierventil zur dosierten Abgabe von gasförmigem Brennstoff, die es beispielsweise verwendet wird, um gasförmigen Brennstoff direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine oder einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine einzudosieren.The invention relates to a gas metering valve for the metered delivery of gaseous fuel, which is used, for example, to meter gaseous fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine or an intake tract of an internal combustion engine.

Stand der TechnikState of the art

Gasdosierventile zur dosierten Abgabe von gasförmigem Brennstoff sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die DE 10 2020 201 168 A1 ein Gasdosierventil, das ein Gehäuse mit einem beweglichen Ventilelement aufweist, welches durch einen Elektromagneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder bewegbar ist. Zwischen den Ventilelementen und der Auslassöffnung des Gasdosierventils ist ein weiteres Ventilelement angeordnet, das druckgesteuert geöffnet wird und das die Rückströmung von Wärme aus dem Brennraum in das Gasdosierventil verhindert. Der Elektromagnet dient zur Steuerung der Gasdosierung, indem er das Ventilelement gegen die Kraft einer Rückstellfelder von einem Ventilsitz wegbewegt, mit dem das Ventilelement zum Schließen der Einlassöffnung zusammenwirkt. Das Ventilelement stößt dabei an eine Anschlagfläche an, was die Bewegung des Ventilelements begrenzt. Da gasförmiger Brennstoff einen relativ geringen Energieinhalt pro Volumen aufweist, müssen für eine ausreichende Leistung große Mengen gasförmiger Brennstoff eindosiert werden, was einen entsprechend großen Strömungsquerschnitt innerhalb des Dosierventils erfordert. Dies wiederum bedeutet auch, dass das Ventilelement einen vergleichsweise großen Hub durchfahren muss, um den entsprechenden Querschnitt freizugeben.Gas metering valves for the metered delivery of gaseous fuel are known from the prior art. This is how it shows DE 10 2020 201 168 A1 a gas metering valve having a housing with a movable valve element which is movable by an electromagnet against the force of a return spring. A further valve element is arranged between the valve elements and the outlet opening of the gas metering valve, which is opened under pressure control and which prevents heat from flowing back from the combustion chamber into the gas metering valve. The electromagnet serves to control the gas metering by moving the valve element away from a valve seat against the force of a restoring field, with which the valve element interacts to close the inlet opening. The valve element abuts against a stop surface, which limits the movement of the valve element. Since gaseous fuel has a relatively low energy content per volume, large amounts of gaseous fuel must be metered in for sufficient power, which requires a correspondingly large flow cross section within the metering valve. This in turn also means that the valve element has to travel through a comparatively large stroke in order to release the corresponding cross section.

Die Anschlagfläche, die zur Hubbegrenzung des Ventilelements dient, ist als Absatz innerhalb des Gehäuses ausgebildet. Für eine schnelle Rückbewegung des Ventilelements und damit für präzise Schaltvorgänge ist es wichtig, dass das Ventilelement an der Anschlagfläche nicht magnetisch oder adhäsiv klebt, damit die Kraft der Rückstellfeder das Ventilelement unmittelbar zurück in seine Schließstellung drücken kann.The stop surface, which is used to limit the stroke of the valve element, is designed as a shoulder within the housing. For a rapid return movement of the valve element and thus for precise switching operations, it is important that the valve element does not stick magnetically or adhesively to the stop surface, so that the force of the return spring can immediately press the valve element back into its closed position.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Das erfindungsgemäße Gasdosierventil weist den Vorteil auf, dass ein magnetisches oder adhäsives Kleben des Ventilelements an der Anschlagfläche weitgehend verhindert wird und damit ein rasches Schließen des Ventilelements durch die Rückstellfeder sichergestellt ist. Dazu weist das Gasdosierventil ein Gehäuse auf, in dem ein Gasraum ausgebildet ist, der eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist. Der Gasraum ist über die Einlassöffnung mit gasförmigem Brennstoff befüllbar, und der gasförmige Brennstoff kann über die Auslassöffnung dosiert abgegeben werden. Im Gasraum ist ein Ventilelement angeordnet, das durch einen elektrischen Aktor zwischen einem Ventilsitz und einem Hubanschlag bewegbar ist, wobei am Ventilelement der Anschlagfläche ausgebildet ist, mit der das Ventilelement in seiner Öffnungsstellung am Hubanschlag anliegt. Zwischen dem Hubanschlag und dem Ventilelement ist eine Restluftspaltscheibe angeordnet, die in Öffnungsstellung des Ventilelements zwischen der Anschlagfläche und dem Hubanschlag geklemmt ist.The gas metering valve according to the invention has the advantage that the valve element is largely prevented from sticking magnetically or adhesively to the stop face, and rapid closing of the valve element by the return spring is thus ensured. For this purpose, the gas metering valve has a housing in which a gas space is formed which has an inlet opening and an outlet opening. The gas space can be filled with gaseous fuel via the inlet opening, and the gaseous fuel can be metered out via the outlet opening. A valve element is arranged in the gas chamber and can be moved by an electric actuator between a valve seat and a stroke stop, the stop surface being formed on the valve element with which the valve element rests against the stroke stop in its open position. A residual air gap disk is arranged between the stroke stop and the valve element and is clamped between the stop face and the stroke stop when the valve element is in the open position.

Durch die Restluftspaltscheibe wird verhindert, dass das Ventilelement direkt am Hubanschlag anliegt. Durch eine entsprechende Formgebung und ein entsprechendes Material der Restluftspaltscheibe wird ein magnetisches oder adhäsives Kleben zwischen dem Ventilelement und der Hubanschlagfläche verhindert. Darüber hinaus kann die Restluftspaltscheibe das Geräusch vermindern, mit dem das Ventilelement am Hubanschlag anschlägt, so dass ein leiserer Betrieb des Gasdosierventils ermöglicht wird.The residual air gap disc prevents the valve element from lying directly against the stroke stop. A magnetic or adhesive sticking between the valve element and the stroke stop surface is prevented by an appropriate shape and an appropriate material of the residual air gap disk. In addition, the residual air gap disk can reduce the noise with which the valve element hits the stroke stop, so that quieter operation of the gas metering valve is made possible.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist die Restluftspaltscheibe ringscheibenförmig ausgebildet. Dabei weist die Restluftspaltscheibe in vorteilhafter Ausgestaltung eine zentrale Öffnung auf, durch die der gasförmige Brennstoff innerhalb des Gasraumes von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung strömt. Durch diese Form lässt sich die Restluftspaltscheibe bei den bekannten Gasdosierventilen einsetzen, ohne dass diese nennenswert geändert werden müssen.In a first advantageous embodiment, the residual air gap disk is designed in the form of an annular disk. In an advantageous embodiment, the residual air gap disk has a central opening through which the gaseous fuel flows within the gas space from the inlet opening to the outlet opening. Due to this shape, the residual air gap disc can be used in the known gas metering valves without these having to be significantly modified.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Restluftspaltscheibe an ihrer Außenkontur gezackt, gewellt oder gestuft ausgebildet. Dadurch kann die Restluftspaltscheibe einfach zentriert werden und es wird verhindert, dass die Restluftspaltscheibe innerhalb des Gasdosierventils klemmt.In a further advantageous embodiment, the outer contour of the residual air gap disk is jagged, corrugated or stepped. This allows the residual air gap disc to be easily centered and prevents the residual air gap disc from jamming inside the gas metering valve.

In weiterer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Hubanschlag als Ringabsatz im Gasraum ausgebildet, wobei der Ringabsatz eine ebene oder leicht ballige Fläche bildet. Ebenso kann die Anschlagfläche am Ventilelement eben oder leicht ballig ausgebildet sein. Durch die entsprechende Paarung und Formgestaltung des Hubanschlags und der Anschlagfläche kann ein Kleben zwischen dem Ventilelement und der Hubanschlagsfläche zusätzlich reduziert werden.In a further advantageous embodiment, the stroke stop is designed as an annular shoulder in the gas space, with the annular shoulder forming a flat or slightly convex surface. Likewise, the stop face on the valve element can be flat or slightly crowned. Sticking between the valve element and the stroke stop surface can be additionally reduced by the appropriate pairing and shaping of the stroke stop and the stop surface.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Restluftspaltscheibe aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Dieser kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung magnetisierbar sein. Dadurch wird ein magnetisches Kleben zwischen dem Ventilelement und dem Hubanschlag weiter vermindert.In a further advantageous embodiment, the residual air gap disc is made from a metallic material. In a further advantageous embodiment, this can be magnetizable. This will magnetic sticking between the valve member and the lift stop is further reduced.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Ventilelement und/oder der Teil des Gehäuses, in dem der Hubanschlag ausgebildet ist, aus einem Werkstoff gefertigt oder mit einem Werkstoff beschichtet, der gleich hart oder härter als der metallische Werkstoff der Restluftspaltscheibe ist. Da die Restluftspaltscheibe aus einem relativ weichen Material bzw. Metall gefertigt ist, lässt sich das Kleben effektiv verhindern und es kann die Geräuschemission des Gasdosierventils beim Öffnen und Schließen reduziert werden.In a further advantageous embodiment, the valve element and/or the part of the housing in which the stroke stop is formed is made of a material or is coated with a material that is as hard or harder than the metal material of the residual air gap disk. Since the residual air gap disc is made of a relatively soft material or metal, sticking can be effectively prevented and the noise emitted by the gas metering valve when opening and closing can be reduced.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist die Restluftspaltscheibe eine Dicke von 30 bis 100 µm auf, wenn sie aus einem harten magnetischen oder amagnetischen Metall gefertigt ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann die Restluftspaltscheibe auch aus einem Elastomer gefertigt sein, vorzugsweise aus Fluorkautschuk (FKM) oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). Dazu kann die Restluftspaltscheibe auf dem Ventilelement aufvulkanisiert oder aufgeklebt sein. Das relativ weiche Material führt zu einer wirksamen Dämpfung der Öffnungshubbewegung des Ventilelements und damit zu einer reduzierten Geräuschemission.In an advantageous embodiment, the residual air gap disk has a thickness of 30 to 100 μm if it is made of a hard, magnetic or non-magnetic metal. In a further advantageous embodiment, the residual air gap disc can also be made from an elastomer, preferably from fluorinated rubber (FKM) or ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). For this purpose, the residual air gap disc can be vulcanized or glued onto the valve element. The relatively soft material leads to effective damping of the opening stroke movement of the valve element and thus to reduced noise emissions.

Zur besseren Anordnung der Restluftspaltscheibe kann am Ventilelement eine Vertiefung ausgebildet sein, in die die Restluftspaltscheibe teilweise aufgenommen ist. Dadurch wird eine seitliche Bewegung der Restluftspaltscheibe verhindert, so dass diese auch bei längerem Betrieb sicher fixiert ist. Dazu weist die Restluftspaltscheibe, die aus einem amagnetischen Material, vorzugsweise aus einem elastischen Elastomer gefertigt ist, eine Dicke von 50 bis 250 µm auf.For a better arrangement of the residual air gap disc, a recess can be formed on the valve element, in which the residual air gap disc is partially accommodated. This prevents the residual air gap disc from moving sideways, so that it is securely fixed even during long periods of operation. For this purpose, the residual air gap disc, which is made from a non-magnetic material, preferably from an elastic elastomer, has a thickness of 50 to 250 μm.

Figurenlistecharacter list

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gasdosierventils dargestellt. Es zeigt:

  • 1 einen Längsschnitt durch ein Gasdosierventil,
  • 2 eine vergrößerte Darstellung im Bereich des Ventilelements,
  • 3a, 3b und 3c verschiedene Ausgestaltungen der Restluftspaltscheibe in einer Draufsicht und
  • 4 eine weitere Darstellung des Ventilelements mit der Anordnung der Restluftspaltscheibe
In the drawing, an embodiment of the gas metering valve according to the invention is shown. It shows:
  • 1 a longitudinal section through a gas metering valve,
  • 2 an enlarged view in the area of the valve element,
  • 3a , 3b and 3c various configurations of the residual air gap disk in a plan view and
  • 4 another representation of the valve element with the arrangement of the residual air gap disc

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

In 1 ist ein Gasdosierventil im Längsschnitt dargestellt. Das Gasdosierventil weist ein Gehäuse 1 auf, das ein Magnetkörper 2, ein Polrohr 3 und einen Anschlusskörper 4 umfasst. An das Polrohr 3 schließt sich ein Düsenkörper 5 an, der durch eine Spannmutter 7 gegen den Magnetkörper 2 und das Polrohr 3 verspannt ist. Im Gehäuse 1 ist ein Gasraum 6 ausgebildet, der über eine Einlassöffnung 8, die im Anschlusskörper 4 ausgebildet ist, mit gasförmigem Brennstoff befüllbar ist. Über eine Auslassöffnung 9, die im Düsenkörper 5 ausgebildet ist, kann der gasförmige Brennstoff dosiert abgegeben werden. Zur Steuerung des Gasflusses ist im Polrohr 3 innerhalb des Gasraums 6 ein Ventilelement 11 längsverschiebbar angeordnet. Das Ventilelement 11 ist kolbenförmig ausgebildet und ist innerhalb des Gasraums 6 seitlich geführt. Der Einlassöffnung 8 zugewandt ist am Ventilelement 11 eine Ventildichtfläche 12 angeordnet, mit der das Ventilelement 11 mit einem Ventilsitz 10 zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung 8 zusammenwirkt, wobei der Ventilsitz 10 die Einlassöffnung 8 ringförmig umgibt. Zur Durchleitung des gasförmigen Brennstoffs weist das Ventilelement 11 mehrere Schrägbohrungen 14 auf, die in eine zentrale Bohrung 15 im Ventilelement 11 münden, so dass der gasförmige Brennstoff über die Schrägbohrungen 14 in die zentrale Bohrung 15 und von dort weiter in Richtung der Auslassöffnung 9 strömt. Im Ventilelement 11 ist ausgehend vom Grund der Bohrung 15 weiterhin eine Aufnahmebohrung 16 ausgebildet, in der ein Ventilkolben 22 aufgenommen ist, der in Richtung der Aufnahmeöffnung 9 bis in den Düsenkörper 5 ragt. Dabei ist der Ventilkolben 22 in einer Zentrierhülse 23 innerhalb des Düsenkörpers 5 geführt, wobei zur Durchleitung des gasförmigen Brennstoffs mehrere Öffnungen 24 in der Zentrierhülse 23 ausgebildet sind.In 1 a gas metering valve is shown in longitudinal section. The gas metering valve has a housing 1 which includes a magnet body 2 , a pole tube 3 and a connecting body 4 . The pole tube 3 is followed by a nozzle body 5 which is braced against the magnet body 2 and the pole tube 3 by a clamping nut 7 . A gas chamber 6 is formed in the housing 1 and can be filled with gaseous fuel via an inlet opening 8 formed in the connection body 4 . The gaseous fuel can be dispensed in a metered manner via an outlet opening 9 which is formed in the nozzle body 5 . To control the gas flow, a valve element 11 is arranged in the pole tube 3 within the gas chamber 6 so that it can be displaced longitudinally. The valve element 11 is piston-shaped and is guided laterally inside the gas chamber 6 . A valve sealing surface 12 is arranged on the valve element 11 facing the inlet opening 8 , with which the valve element 11 interacts with a valve seat 10 for opening and closing the inlet opening 8 , the valve seat 10 surrounding the inlet opening 8 in a ring shape. To conduct the gaseous fuel, the valve element 11 has a plurality of oblique bores 14, which open into a central bore 15 in the valve element 11, so that the gaseous fuel flows via the oblique bores 14 into the central bore 15 and from there in the direction of the outlet opening 9. In the valve element 11 , starting from the base of the bore 15 , there is also a receiving bore 16 , in which a valve piston 22 is received, which protrudes in the direction of the receiving opening 9 into the nozzle body 5 . The valve piston 22 is guided in a centering sleeve 23 within the nozzle body 5, with a plurality of openings 24 being formed in the centering sleeve 23 for the passage of the gaseous fuel.

Zwischen der Zentrierhülse 23 und dem Ventilelement 11 umgibt den Ventilkolben 22 eine Rückstellfeder 25, die zwischen der Zentrierhülse 23 und einem Stellring 26, der den Ventilkolben 22 umgibt und mit diesem fest verbunden ist, unter Druckvorspannung angeordnet ist. Durch die Druckvorspannung der Rückstellfeder 25 ergibt sich eine Schließkraft auf das Ventilelement 11 über den Ventilkolben 22, die das Ventilelement 11 in Richtung des Ventilsitzes 10 mit einer Schließkraft beaufschlagt.Surrounding the valve piston 22 between the centering sleeve 23 and the valve element 11 is a restoring spring 25 which is arranged under compressive prestress between the centering sleeve 23 and an adjusting ring 26 which surrounds the valve piston 22 and is firmly connected to it. The pressure bias of the return spring 25 results in a closing force on the valve element 11 via the valve piston 22, which acts on the valve element 11 in the direction of the valve seat 10 with a closing force.

Konzentrisch zum Ventilkolben 22 ist innerhalb des Düsenkörpers 5 eine Düsennadel 29 angeordnet. Die Düsennadel 29 ist ebenfalls längsbeweglich und weist an ihrem auslassseitigen Ende einen Ventilteller 30 auf, mit der die Düsennadel 29 mit einem Körpersitz 32 zusammenwirkt, wobei am Ventilteller 30 ein Düsensitz 31 ausgebildet ist. Bewegt sich die Düsennadel 29 aus dem Gehäuse 1 heraus, so wird zwischen dem Düsensitz 31 und dem Körpersitz 32 ein Strömungsquerschnitt aufgesteuert, durch den der gasförmige Brennstoff durch die Auslassöffnung 9 strömen kann. Die Düsennadel 29 wird dabei durch den Ventilkolben 22 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 34 bewegt, die die Düsennadel 29 umgibt und die unter Druckvorspannung zwischen einer Führungshülse 33 und einem Absatz innerhalb des Düsenkörpers 5 angeordnet ist. Die Führungshülse 33 ist dabei ortsfest innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet und weist Öffnungen 35 auf, durch die der gasförmige Brennstoff strömen kann.A nozzle needle 29 is arranged inside the nozzle body 5 concentrically to the valve piston 22 . The nozzle needle 29 is also longitudinally movable and has a valve disk 30 at its outlet end, with which the nozzle needle 29 interacts with a body seat 32 , a nozzle seat 31 being formed on the valve disk 30 . If the nozzle needle 29 moves out of the housing 1, a flow cross section is thus opened between the nozzle seat 31 and the body seat 32 through which the gaseous fuel can flow through the outlet opening 9 . The nozzle needle 29 is thereby moved by the valve piston 22 against the force of a restoring spring 34 which surrounds the nozzle needle 29 and which is arranged under compressive prestress between a guide sleeve 33 and a step inside the nozzle body 5 . The guide sleeve 33 is arranged stationary within the housing 1 and has openings 35 through which the gaseous fuel can flow.

Zur Bewegung des Ventilelements 11 gegen die Rückstellfeder 25 ist ein Elektromagnet 18 innerhalb des Magnetkörpers 2 angeordnet, der das Ventilelement 11 umgibt. Das Ventilelement 11 ist somit als Tauchanker ausgebildet und wird durch das Magnetfeld des Elektromagneten 18 gegen die Kraft der Rückstellfeder bewegt, bis das Ventilelement 11 mit einer Anschlagfläche 13 an einem absatzförmigen Hubanschlag 20 innerhalb des Polrohrs 3 zur Anlage kommt. Zwischen dem Ventilelement 11 und dem Hubanschlag 20 ist eine Restluftspaltscheibe 40 angeordnet, die ringscheibenförmig ausgebildet ist und die auf dem Ventilelement 11 aufgeklebt oder aufvulkanisiert sein kann.In order to move the valve element 11 against the return spring 25 , an electromagnet 18 is arranged inside the magnet body 2 surrounding the valve element 11 . The valve element 11 is thus designed as a plunger and is moved by the magnetic field of the electromagnet 18 against the force of the return spring until the valve element 11 comes into contact with a stop surface 13 on a stepped stroke stop 20 inside the pole tube 3 . Between the valve element 11 and the stroke stop 20 there is a residual air gap disk 40 which is designed in the form of an annular disk and which can be glued or vulcanized onto the valve element 11 .

Die Funktion des Gasdosierventils ist wie folgt: Durch Bestromung des Elektromagneten 18 wird das Ventilelement 11 vom Ventilsitz 10 wegbewegt, bis das Ventilelement 11 am Hubanschlag 20 unter Zwischenlage der Restluftspaltscheibe 40 zur Anlage kommt. Das Ventilelement 11 bewegt über den Ventilkolben 22 das Ventilelement 29, so dass auch dieses entgegen der Rückstellfeder 34 bewegt wird und den Strömungsquerschnitt zwischen dem Düsensitz 31 und dem Körpersitz 32 aufsteuert. Damit ist ein Strömungspfad im Gehäuse 1 eröffnet und gasförmiger Brennstoff strömt von der Einlassöffnung 8 durch den Gasraum 6 bis zur Auslassöffnung 9 und tritt durch die Auslassöffnung 9 aus, beispielsweise in einen Brennraum der Brennkraftmaschine. Nach Beendigung der Bestromung des Elektromagneten 18 drücken die Rückstellfeder 34 das Ventilelement 29 und die Rückstellfeder 25 das Ventilelement 11 zurück in ihre jeweilige Schließstellung, so dass die Auslassöffnung 9 und die Einlassöffnung 8 erneut verschlossen werden.The function of the gas metering valve is as follows: by energizing the electromagnet 18, the valve element 11 is moved away from the valve seat 10 until the valve element 11 comes to rest on the stroke stop 20 with the interposition of the residual air gap disk 40. The valve element 11 moves the valve element 29 via the valve piston 22 so that this is also moved against the return spring 34 and the flow cross section between the nozzle seat 31 and the body seat 32 is opened. This opens a flow path in the housing 1 and gaseous fuel flows from the inlet opening 8 through the gas chamber 6 to the outlet opening 9 and exits through the outlet opening 9, for example into a combustion chamber of the internal combustion engine. After the end of the energization of the electromagnet 18, the restoring spring 34 presses the valve element 29 and the restoring spring 25 presses the valve element 11 back into their respective closed position, so that the outlet opening 9 and the inlet opening 8 are closed again.

2 zeigt in vergrößerter Darstellung nochmals das Ventilelement 11 im Längsschnitt zur Verdeutlichung der Lage der Restluftspaltscheibe 40, die in Öffnungsstellung des Ventilelements 11 zwischen dem Ventilelement 11 und dem Hubanschlag 20 eingeklemmt wird und so eine direkte Berührung des Ventilelements 11 mit dem Hubanschlag 20 verhindert. 2 shows the valve element 11 in an enlarged representation in a longitudinal section to clarify the position of the residual air gap disc 40, which is clamped between the valve element 11 and the stroke stop 20 in the open position of the valve element 11 and thus prevents direct contact of the valve element 11 with the stroke stop 20.

3a, 3b und 3c zeigen verschiedene Ausführungsformen der Restluftspaltscheibe 40. Alle Ausführungsformen der Restluftspaltscheibe 40 weisen eine zentrale Öffnung 42 auf, die kreisrund ausgebildet ist und durch die der gasförmige Brennstoff innerhalb des Gasraums strömt. Die Außenkontur ist im Ausführungsbeispiel der 3a gewellt ausgebildet, so dass eine sichere Führung der Restluftspaltscheibe 40 innerhalb des Gehäuses 1 gewährleistet ist, ohne dass die Restluftspaltscheibe 40 im Pohlrohr 3 klemmt. 3b zeigt eine Ausführungsform, bei der die Restluftspaltscheibe 40 an ihrer Außenseite gezackt ist und vier nach außen ragende Zungen aufweist, die jeweils paarweise einander gegenüberliegen. 3c zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel mit 8 Zungen an der Außenkontur der Restluftspaltscheibe 40. 3a , 3b and 3c 12 show various embodiments of the residual air gap disk 40. All embodiments of the residual air gap disk 40 have a central opening 42 which is circular and through which the gaseous fuel flows within the gas space. The outer contour is in the embodiment 3a formed corrugated, so that a secure guidance of the residual air gap disc 40 is guaranteed within the housing 1 without the residual air gap disc 40 jamming in the pole tube 3 . 3b FIG. 12 shows an embodiment in which the residual air gap disk 40 is serrated on its outside and has four outwardly projecting tongues, which are in pairs opposite one another. 3c shows a similar embodiment with 8 tongues on the outer contour of the residual air gap disc 40.

4 zeigt in einer weiteren Darstellung des Ventilelements 11 eine modifizierte Ausgestaltung der Anschlagfläche 13 des Ventilelements 11. An der Anschlagfläche 13 des Ventilelements 11 ist eine Vertiefung 44 ausgebildet, die als umlaufende Ringnut mit einer Tiefe t ausgebildet ist, um die Restluftspaltscheibe 40 mit einem Teil ihrer Dicke aufzunehmen. Dadurch wird eine Fixierung der Restluftspaltscheibe 40 am Ventilelement 11 erreicht und eine Desaxierung oder Deplatzierung der Restluftspaltscheibe 40 verhindert. 4 shows a modified embodiment of the stop surface 13 of the valve element 11 in a further representation of the valve element 11. A recess 44 is formed on the stop surface 13 of the valve element 11, which is designed as a circumferential annular groove with a depth t in order to surround the residual air gap disk 40 with a part of its record thickness. As a result, the residual air gap disk 40 is fixed to the valve element 11 and the residual air gap disk 40 is prevented from becoming dislocated or out of place.

Die Restluftspaltscheibe 40 kann aus einem magnetisierbaren oder amagnetisch metallischen Werkstoff gefertigt sein. Insbesondere die Verwendung eines amagnetischen Metalls verhindert ein magnetisches Kleben zwischen dem Ventilelement 11 und dem Gehäuse bzw. dem Hubanschlag 20. Die Dicke der Restluftspaltscheibe 40 ist in diesem Fall zwischen 30 und 150 µm, um den Hub des Ventilelements 11 nur soweit wie nötig einzuschränken. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Restluftspaltscheibe aus einem Elastomer gefertigt sein, beispielsweise aus Fluorkautschuk (FKM) oder aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). Auch andere Elastomere können hier Verwendung finden. Die Dicke der Restluftspaltscheibe ist in diesem Fall vorteilhaft zwischen 50 und 250 µm. Die Verwendung dieser relativ weichen Elastomere bietet den Vorteil, dass eine Aufschlagdämpfung des Ventilelements 11 am Hubanschlag 20 erreicht wird. Dabei kann die Restluftspaltscheibe 40 auf dem Ventilelement 11 aufvulkanisiert oder aufgeklebt sein. Auch bei der Ausgestaltung der Restluftspaltscheibe 40 aus einem metallischen Werkstoff ist es von Vorteil, wenn diese weicher oder jedenfalls nicht härter als das umgebende Material ist, also das Metall des Ventilelements 11 oder des Hubanschlags 20 bzw. des Gehäuses 1 im Bereich des Hubanschlags 20.The residual air gap disc 40 can be made of a magnetizable or non-magnetic metallic material. In particular, the use of a non-magnetic metal prevents magnetic sticking between the valve element 11 and the housing or the stroke stop 20. In this case, the thickness of the residual air gap disk 40 is between 30 and 150 μm in order to limit the stroke of the valve element 11 only as far as necessary. In a further advantageous embodiment, the residual air gap disc can be made from an elastomer, for example from fluorinated rubber (FKM) or from ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). Other elastomers can also be used here. In this case, the thickness of the residual air gap disk is advantageously between 50 and 250 μm. The use of these relatively soft elastomers offers the advantage that an impact damping of the valve element 11 at the stroke stop 20 is achieved. The residual air gap disc 40 can be vulcanized or glued onto the valve element 11 . When designing the residual air gap disc 40 from a metallic material, it is also advantageous if it is softer or at least not harder than the surrounding material, i.e. the metal of the valve element 11 or the stroke stop 20 or the housing 1 in the area of the stroke stop 20.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102020201168 A1 [0002]DE 102020201168 A1 [0002]

Claims (14)

Gasdosierventil zur dosierten Abgabe von gasförmigem Brennstoff, mit einem Gehäuse (1), in dem ein Gasraum (6) ausgebildet ist, der eine Einlassöffnung (8) und eine Auslassöffnung (9) aufweist, wobei der Gasraum (6) über die Einlassöffnung (8) mit gasförmigen Brennstoff befüllbar ist und der gasförmige Brennstoff über die Auslassöffnung (9) dosiert abgegeben werden kann, und mit einem Ventilelement (11), das im Gasraum (6) durch einen elektrischen Aktor (18) zwischen einem Ventilsitz (10) und einem Hubanschlag (20) bewegbar ist, wobei am Ventilelement (11) eine Anschlagfläche (13) ausgebildet ist, mit der das Ventilelement (11) in seiner Öffnungsstellung am Hubanschlag (20) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hubanschlag (20) und dem Ventilelement (11) eine Restluftspaltscheibe (40) angeordnet ist, die in Öffnungsstellung des Ventilelements (11) zwischen der Anschlagfläche (13) und dem Hubanschlag (20) geklemmt ist.Gas metering valve for the metered delivery of gaseous fuel, having a housing (1) in which a gas chamber (6) is formed, which has an inlet opening (8) and an outlet opening (9), the gas chamber (6) opening via the inlet opening (8 ) can be filled with gaseous fuel and the gaseous fuel can be metered out via the outlet opening (9), and with a valve element (11) which is positioned in the gas space (6) by an electric actuator (18) between a valve seat (10) and a Stroke stop (20) is movable, a stop surface (13) being formed on the valve element (11), with which the valve element (11) rests against the stroke stop (20) in its open position, characterized in that between the stroke stop (20) and the Valve element (11) a residual air gap disc (40) is arranged, which is clamped in the open position of the valve element (11) between the stop surface (13) and the stroke stop (20). Gasdosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40) ringscheibenförmig ausgebildet ist.gas metering valve claim 1 , characterized in that the residual air gap disc (40) is in the form of an annular disc. Gasdosierventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40) eine zentrale Öffnung (41) aufweist, durch die der gasförmige Brennstoff innerhalb des Gasraums (6) von der Einlassöffnung (8) zur Auslassöffnung (9) strömt.gas metering valve claim 2 , characterized in that the residual air gap disc (40) has a central opening (41) through which the gaseous fuel flows within the gas space (6) from the inlet opening (8) to the outlet opening (9). Gasdosierventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40) eine gezackte, gewellte oder gestufte Außenkontur (42) aufweist.gas metering valve claim 2 or 3 , characterized in that the residual air gap disc (40) has a jagged, corrugated or stepped outer contour (42). Gasdosierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubanschlag (20) als Ringabsatz im Gasraum (6) ausgebildet ist, wobei der Ringabsatz eine ebene oder leicht ballige Fläche bildet.Gas metering valve according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the stroke stop (20) is designed as an annular shoulder in the gas chamber (6), the annular shoulder forming a flat or slightly convex surface. Gasdosierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die am Ventilelement (11) ausgebildete und dem Hubanschlag (20) zugewandte Anschlagfläche (13) eine ebene oder leicht ballige Fläche bildet.Gas metering valve according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the stop surface (13) formed on the valve element (11) and facing the stroke stop (20) forms a flat or slightly convex surface. Gasdosierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist.Gas metering valve according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the residual air gap disc (40) is made of a metallic material. Gasdosierventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40) amagnetisch ist.gas metering valve claim 7 , characterized in that the residual air gap disc (40) is non-magnetic. Gasdosierventil nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (11) und/oder der Teil des Gehäuses (1), in dem der Hubanschlag (20) ausgebildet ist, aus einem Werkstoff gefertigt oder mit einem Werkstoff beschichtet sind, der gleich hart oder härter als der metallische Werkstoff der Restluftspaltscheibe (40) ist.Gas metering valve according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that the valve element (11) and/or the part of the housing (1) in which the stroke stop (20) is formed are made of a material or are coated with a material which is as hard or harder than the metal Material of the residual air gap disc (40). Gasdosierventil nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40) eine Dicke (d) von 30 bis 100 µm aufweist.Gas metering valve according to one of Claims 7 , 8th or 9 , characterized in that the residual air gap disc (40) has a thickness (d) of 30 to 100 µm. Gasdosierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40) aus einem Elastomer gefertigt ist, vorzugsweise aus FKM (Fluorkautschuk) oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk).Gas metering valve according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the residual air gap disc (40) is made of an elastomer, preferably FKM (fluoro rubber) or EPDM (ethylene propylene diene rubber). Gasdosierventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40) auf dem Ventilelement (11) aufvulkanisiert oder aufgeklebt ist.gas metering valve claim 11 , characterized in that the residual air gap disc (40) is vulcanized or glued onto the valve element (11). Gasdosierventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilelement (11) eine Vertiefung (44) in der Anschlagsfläche (13) ausgebildet ist, in die die Restluftspaltscheibe (40) teilweise aufgenommen ist.gas metering valve claim 11 or 12 , characterized in that on the valve element (11) a recess (44) is formed in the stop surface (13), in which the residual air gap disc (40) is partially accommodated. Gasdosierventil nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (40) eine Dicke von 50 bis 250 µm aufweist.Gas metering valve according to one of Claims 11 , 12 or 13 , characterized in that the residual air gap disc (40) has a thickness of 50 to 250 µm.
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