JP2023513065A - 内燃機関用のガス調量弁 - Google Patents

内燃機関用のガス調量弁 Download PDF

Info

Publication number
JP2023513065A
JP2023513065A JP2022546528A JP2022546528A JP2023513065A JP 2023513065 A JP2023513065 A JP 2023513065A JP 2022546528 A JP2022546528 A JP 2022546528A JP 2022546528 A JP2022546528 A JP 2022546528A JP 2023513065 A JP2023513065 A JP 2023513065A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
gas
gas metering
valve member
opening
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.)
Granted
Application number
JP2022546528A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7476322B2 (ja
Inventor
ボッセ ダニエル
オレムス ラルス
レッヘレ ゼバスティアン
クレーマー アンドレアス
ホルン マティアス
フィッシャー ファビアン
バイヤー マルコ
トュルカー エツギュアー
クーニンガー アンドレアス
ズュンダーハウフ ゲルハード
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
Publication of JP2023513065A publication Critical patent/JP2023513065A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7476322B2 publication Critical patent/JP7476322B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • F02M21/023Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • 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
    • F02M21/023Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F02M21/0242Shut-off valves; Check valves; Safety valves; Pressure relief 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
    • 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
    • F02M21/0257Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • 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
    • F02M21/0257Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/026Lift valves, i.e. stem operated 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
    • 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
    • F02M21/0257Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/026Lift valves, i.e. stem operated valves
    • F02M21/0263Inwardly opening single or multi nozzle valves, e.g. needle 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
    • 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
    • F02M21/0257Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/026Lift valves, i.e. stem operated valves
    • F02M21/0269Outwardly opening valves, e.g. poppet 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
    • 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
    • F02M21/0257Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/0272Ball valves; Plate valves; Valves having deformable or flexible parts, e.g. membranes; Rotatable 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
    • 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
    • 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
    • F02M21/0293Safety devices; Fail-safe measures
    • 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)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

内燃機関用のガス調量弁であって、ハウジング(1)を備え、該ハウジング(1)内にガス室(2)が形成されており、該ガス室(2)は、流入開口(5)と流出開口(6)とを有する。ガス室(2)内には、可動の弁部材(8)が配置されており、この弁部材(8)は、電気的なアクチュエータ(16)によって戻しばね(17)の力に抗して可動であって、流入開口(5)を開閉するために弁座(11)と協働する。弁部材(8)と流出開口(6)との間には、遮断弁(25)が配置されており、この遮断弁(25)は、流出開口(6)に向かう流れ方向(15)では開き、逆向きの流れ方向を遮断する。

Description

本発明は、ガス状の燃料を内燃機関の燃焼室内に直接供給するために好適に使用されるようなガス調量弁に関する。
従来技術
ガスを調量して供給するためのガス弁は、従来技術に基づき知られている。すなわち、独国特許出願公開第102016215027号明細書には、燃料電池装置の再循環装置の一部であるガス弁が開示されている。このガス弁は可動の弁部材を含み、この弁部材は、電磁石によってばね部材の力に抗してガス弁内部で可動であり、これにより流入開口を開閉する。ガス流は、弁部材の内部に設けられた孔を通って導かれ、こうして流出開口に到達し、この場合、弁部材はその外面に沿ってガス弁の内部に案内されている。電磁石のオンオフ切換により、調量されるべきガスは所望の時点で、かつ必要とされる量で燃料電池に供給され得る。このような用途では、弁部材に設けられたシールシートの過剰の熱負荷は想定され得ない。
しかし、ガスを内燃機関の燃焼室内に直接供給する場合には、要求は違ってくる。燃焼室内では、燃焼によって高い温度および圧力が発生し、このような高い温度および圧力は、ガス調量弁の著しい加熱を招くおそれがある。なぜならば、ガス調量弁は直接に燃焼室に開口しているからである。たとえば水素を供給したい場合には、金属製のシールシートによって良好なシールを達成することは極めて困難となり、ましては安全性の理由から調量弁の全寿命にわたって信頼性の良いシールが不可欠となることを考えるとなおさらである。それゆえに、エラストマーシール部材の使用が必要となるが、しかしエラストマーシール部材は、損傷を受けることなしに使用するには比較的低い温度にしかさらすことができない。温度を制限するためには、ガス調量弁のシートが、流出開口から比較的大きく離れて、ひいては燃焼室から比較的大きく離れて配置され得る。しかし、このことに基づき、ガス調量弁は、燃焼室内の火炎の、ガス調量弁内への逆火を受けやすくなる。なぜならば、燃焼室から遠ざけられたシールシートに基づき、ガス調量弁の比較的大きな容積が直接に燃焼室に接続されているからである。特に、ガス調量弁内に可燃性のガスの残分が存在していると、燃焼室の火炎面がガス調量弁内へ伝播して、ガス調量弁内で、特にシールシートのところで、著しい熱負荷を生ぜしめるおそれがある。
発明の利点
独立形式の請求項の特徴部に記載の特徴を有する本発明による調量弁には、シールシートの熱負荷が減じられており、個々の吹込みと吹込みとの間や、内燃機関の遮断状態の際に、調量されるべきガスの信頼性の良いシールが保証されているという利点がある。このためには、ガス調量弁がハウジングを有し、このハウジング内にはガス室が形成されており、このガス室は流入開口と流出開口とを有する。ガス室内には、可動の弁部材が配置されており、この弁部材は電気的なアクチュエータによって戻しばねの力に抗して可動である。弁部材は、流入開口を開閉するためにシールシートと協働する。弁部材と流出開口との間には、遮断弁が配置されており、この遮断弁は流出開口へのガス流を付加的に遮断することができる。
ガスを燃焼室内に供給したい場合、弁部材が、電気的なアクチュエータ、たとえば電磁石によって開放される。流入開口を通じて流入したガスは、遮断弁の上流側で圧力増大を生ぜしめ、この圧力増大により遮断弁が開放される。ガスは遮断弁を通過して、最終的に燃焼室に流入する。まだガス供給が行われている間に、またはガス供給の終了直後に、ひいては弁部材の閉鎖直後に、燃焼室内では燃焼が着火され、この場合、火炎面はガス調量弁の方向にも伝播する。しかし遮断弁が、ガス調量弁の流入開口の閉鎖直後に同じく閉じるので、燃焼室内の火炎面は遮断弁のところにまでしか伝播することができず、弁部材のシールシートは有効に保護される。燃焼室内での燃焼によって衝撃的に上昇する圧力も、遮断弁の閉鎖を助成する。弁座は高い温度に対して保護されているので、弁座のところでは弾性的なシール部材、たとえばエラストマーシール部材が使用され得る。このことは、特に水素において有利である。
本発明の第1の有利な構成では、遮断弁が、閉鎖ばねによって付勢された可動の閉鎖部材を含み、この閉鎖部材は、好ましくは長手方向可動にガス室内に案内されている。これによって、別の構成要素なしに、特に電気的な構成要素なしに、ガス流を所望の流れ方向においてのみ有効に許す遮断弁、つまり逆止弁として機能する遮断弁が提供される。この場合、閉鎖部材はディスク形に形成されていてもよく、このことは、一方では容易に製作され得る単純な形状であり、他方ではディスクの平面に対して垂直の長手方向運動時に既に小さな行程において大きな流れ横断面を開放制御する。これによって、遮断弁において不可避の絞りを少なく保持することができ、これによって、ガス状の燃料を吹き込むために全ガス圧が提供されている。有利には、弁部材を閉鎖方向に付勢する戻しばねの他方の端部が閉鎖部材に支持されていることも考えられる。
本発明の別の有利な構成では、弁部材に押圧ピンが形成されており、この押圧ピンは、弁部材の開放運動時に閉鎖部材に当接して、閉鎖部材に開放力を加え、すなわち遮断弁を開放する。遮断弁はこの構成では、閉鎖部材の前後の圧力差によってのみ開放されるのではなく、既に弁部材の運動に連動して開放される。このことはガス調量弁の応答時間、つまり電気的なアクチュエータの作動と、ガス状の燃料の実際の流出との間に経過する時間を短縮する。
さらに別の有利な構成では、弁部材が、流入開口を閉鎖するためにガス室内に設けられた弁座と協働する。この場合、弁部材に設けられた弁シール面または弁座に、有利には、弾性的なシール部材が配置されている。弾性的なシール部材によって、流入開口は極めて密に閉鎖され得る。このことは特にガス状の水素を調量する際に重要となり、これによって弁座において望ましくない漏れが生じなくなる。水素の場合、安全性の理由から、エンジンの遮断状態で弁座が完全に密であることが重要となる。たとえば実用車に搭載されているエンジンの長い耐用年数にわたっても、エンジンの外部には、引火されるおそれのある水素が滞留してはならない。
シール性をさらに改善するために、さらに有利には、弁座に喰込みエッジが設けられていてもよい。この喰込みエッジはこの領域における面圧を高め、このことはシールを一層改善する。付加的に、弁部材には、環状に延びる環状バリが設けられていてもよい。この環状バリは、喰込みエッジを取り囲んでいてもよく、環状バリの高さは、弁部材の閉鎖運動時にまずは弾性的なシール部材が弁座に当接し、そのあとで環状バリが弁座に当接するように寸法設定されている。これにより、環状バリによって弁シール面と弁座との間の最小間隔が規定され、これにより弾性的なシール部材は過剰負荷を受けなくなる。
さらに別の有利な構成では、遮断弁が弁ニードルを含み、この弁ニードルはこの場合、閉鎖部材として用いられる。この弁ニードルは長手方向可動にガス室内に配置されていて、ガス室内へのガスの逆流を阻止する。有利にはこの場合、弁ニードルの、流出開口寄りの端部に弁座が形成されており、この弁座によって弁ニードルは、対応するシール面と協働する。この場合、弁ニードルは好ましくは閉鎖ばねによってこのシール面の方向にプリロードをかけられている。
さらに別の有利な構成では、弁部材に押圧ピンが形成されており、この押圧ピンは、弁部材の開放運動時に弁ニードルに当接し、これにより弁ニードルに開放力を加える。ディスク形の閉鎖部材を用いる実施例の場合と同様に、遮断弁は弁部材と連動して開放される。
図面には、本発明の種々の実施例が示されている。
本発明によるガス調量弁の第1実施例を示す縦断面図である。 図1にIIで示した部分の拡大図である。 本発明の別の実施例におけるガス調量弁を概略的にのみ示す図である。 ニードル形の閉鎖部材を備えた、本発明によるガス調量弁のさらに別の実施例を同じく概略的に示す図である。 ニードル形の閉鎖部材を備えた、本発明によるガス調量弁のさらに別の実施例を同じく概略的に示す図である。 ニードル形の閉鎖部材を備えた、本発明によるガス調量弁のさらに別の実施例を同じく概略的に示す図である。 本発明によるガス調量弁のさらに別の実施例を示す縦断面図である。 本発明によるガス調量弁のさらに別の実施例を示す図である。 外方に向かって開く弁ニードルを備えた、図6に示したガス調量弁の変化実施例を示す図である。
実施例の説明
図1には、本発明によるガス調量弁の第1実施例が縦断面図で示されている。このガス調量弁は、ハウジング1を有し、このハウジング1内にはガス室2が形成されている。ガス室2は流入開口5と流出開口6とを有し、この場合、調量されるべきガスは流入開口5を介してガス調量弁に流入し、流出開口6を介して内燃機関の燃焼室に流入する。流出開口6はこの場合、ノズル軸部7の端部に形成されており、ノズル軸部7はガス流を操向するので、ガスは燃焼室の所望の室領域に流入する。ガス室2内には、弁部材8が長手方向可動に配置されており、この弁部材8の、流入開口5寄りの端面は、弁シール面10を有する。この弁シール面10は、弁部材8の一部であるシールエレメント9に形成されている。弁シール面10を用いて弁部材8は、流入開口5を閉鎖するために弁座11と協働する。弁座11は、本実施例では接続部4に形成されており、この接続部4はハウジング1の一部であって、流入開口5を形成する長手方向孔を有する。
流入開口5の信頼性の良いシールを達成するためには、弁部材8の弁シール面10に、図1のIIで示した部分の拡大図である図2に図示されているように、弾性的なシール部材12が配置されている。この弾性的なシール部材12、たとえばエラストマーは、弁シール面10を覆っていて、喰込みエッジ13と協働する。喰込みエッジ13は弁座11に形成されていて、流入開口5を取り囲んでいる。喰込みエッジ13により、弁座11と弾性的なシール部材12との間の面圧が増大されるので、高揮発性のガス、たとえば水素を調量する場合でも、ガス密なシールが達成される。弁シール面10では、さらにシールエレメント9の外縁部に環状バリ14が形成されており、この場合、環状バリ14は喰込みエッジを取り囲んでおり、環状バリ14の高さは、弁座11の方向での弁部材8の閉鎖運動時にまずは弾性的なシール部材12が喰込みエッジ13に載着され、次いで引き続きさらに閉鎖運動が実施されたあとではじめて環状バリ14も弁座11に載着されるように寸法設定されている。この場合、環状バリ14の高さは、喰込みエッジ13の高さよりも大きく形成されているので、弾性的なシール部材12は、たしかに喰込みエッジ13に押圧され、ひいては有効にシールされるが、しかし過剰な機械的負荷をかけられることはない。
ガス調量弁内で弁部材8を動かすためには、電磁石16の形の電気的なアクチュエータが設けられている。この電磁石16はハウジング1を弁部材8の高さで取り囲んでいる。電磁石16は緊締ナット3によって固定されている。弁部材8はこの場合、電磁石16のプランジャ式可動子として機能するので、弁部材8は電磁石16の通電時に弁座11から引き離され、その結果、弁部材8はガス室2内に設けられた行程ストッパ20に当接する。弁部材8の運動は、戻しばね17の力に抗して行われる。戻しばね17は弁座11に向かって弁部材8にプリロードをかけている。戻しばね17の働きにより、弁部材8は、電磁石16が遮断されるとその閉鎖位置へ戻って、流入開口5を閉鎖する。ガス流を流入開口5から流出開口6へ導くためには、弁部材8に横方向孔18と、この横方向孔18に交差した長手方向孔19とが形成されている。横方向孔18と長手方向孔19とは、この領域でガス流の著しい絞りが行われないように寸法設定されている。
弁部材8と流出開口6との間には、遮断弁25が配置されている。遮断弁25は、この実施例では、流入開口5から流出開口6へ向かう流れ方向15でのみガス流を許し、逆向きの方向ではガス流を遮断する。遮断弁25は閉鎖部材26、この場合にはフラットなディスクの形の閉鎖部材26を含む。この閉鎖部材26は、閉鎖ばね29によってシール面23に押圧され、このシール面23は、ガス室2内に配置された段部22に形成されている。すなわち、遮断弁25は、閉鎖部材26と弁部材8との間のガス圧が、閉鎖部材26の反対の側におけるガス圧よりも大きくなって、閉鎖ばね29の力を克服することができた場合にのみ開く。閉鎖部材26はディスク状に形成されているので、この閉鎖部材26は環状に延びる縁部を有し、これにより閉鎖部材は、既に小さな行程によって比較的大きな流れ横断面を開放制御し、ガスは著しい絞りなしに流出開口6へ流れることができる。
ガス状の燃料を燃焼室内に供給したい場合、電磁石16が通電され、こうして形成された磁界の作用によって弁部材8が弁座11から引き離され、その結果、弁部材8は行程ストッパ20に接触する。その後に、ガスは流入開口5と、弁部材8に設けられた横方向孔18と長手方向孔19とを通って遮断弁25にまで流れる。閉鎖部材26の、弁部材8に面した側に加えられる圧力の増大により、閉鎖部材26は閉鎖ばね29の力に抗して押し開けられて、シール面23と閉鎖部材との間の流れ横断面を開放し、この流れ横断面を通じてガスはノズル軸部7に流入し、最終的には流出開口6に到達する。ガス供給を終了させるためには、電磁石16の通電が中断されるので、弁部材8は流入開口5を再び閉鎖する。もはやガスは遮断弁25に流入しないので、遮断弁25も閉鎖ばね29によって閉じられる。
このガス調量弁は、特に内燃機関の燃焼室内にガスを供給するために適している。なぜならば、このガス調量弁はガスの信頼性の良いシールを可能にすると同時に、高い寿命を有するからである。ノズル軸部7によって、弁部材8は燃焼室から大きく遠ざけられており、ひいては弾性的なシール部材12が燃焼室から大きく遠ざけられており、このことは弁座11の熱負荷を制限する。遮断弁25はさらに、燃焼室内の火炎面がガス室2内にまで伝播することを阻止する。なぜならば、遮断弁25はガス供給の終了後に直ちに閉じるからである。このことは付加的に燃焼室内での圧力増大によって助成される。これによって、弁座11の過剰な加熱が信頼性良く阻止される。
図3には、本発明によるガス調量弁の別の実施例が縦断面図で示されている。この図は概略的にのみ示されている。図1に示した実施例に対する最も重要な構造上の相違点は、弁部材8に配置されている押圧ピン30である。弁部材8の開放運動時に、押圧ピン30は閉鎖部材26に当接して、この閉鎖部材26を閉鎖ばね29の力に抗してその開放位置へ動かす。これによって遮断弁25は事実上、弁部材8と連動して同時に開くので、従来必要であった遮断弁25の上流側での圧力形成に基づいた遅延が生ぜしめられなくなり、その結果、応答時間の短縮が得られ、すなわち電磁石16の通電とガス供給の開始との間に、より短い遅延しか生ぜしめられなくなる。このガス調量弁の閉鎖過程は、図1に示した実施例と同様に行われる。
図4aには、本発明によるガス調量弁のさらに別の実施例が示されており、この場合、図4aは、図3の縦断面図に相当している。図面を簡単にするために、弁部材8と弁シール面10とは簡略的にのみ図示されている。横方向孔18および長手方向孔19の代わりに、本実施例では2つの長手方向孔19が形成されているが、しかしこのことは機能的には同じである。遮断弁25はこの場合、弁ニードル26′の形の閉鎖部材を有する。弁ニードル26′はノズル軸部7内に第1のガイド区分32と第2のガイド区分33とによって案内されており、この場合、両ガイド区分32,33には研削加工部(図示しない)が形成されており、これらの研削加工部はガイド区分32,33の傍らを流れる、絞りなしのガス流を可能にする。弁ニードル26′の、流出開口6寄りの端部は、弁座35を有する。この弁座35によって弁ニードル26′は、ノズル軸部7の端部に設けられた円錐状のシール面23′と協働する。弁ニードル26′はこの場合、閉鎖ばね29によってシール面23′に押圧され、図1に示した実施例における閉鎖部材と同様に、ガス室2内の相応する圧力によって開放される。すなわち、燃焼室に対するシールは、直接にガス調量弁の端部において行われるので、燃焼室の火炎面はハウジング1の最も外側の端部にしか到達し得ない。
図4bには、この実施例の変化形が示されている。弁部材8の戻しばね17はこの場合、ハウジング1に設けられた段部に支持されているのではなく、閉鎖部材もしくは弁ニードル26′に支持されている。戻しばね17のための支持面が設けられている必要がないので、ハウジング1の設計時に、より大きな構造自由度が得られる。
図4cには、本発明のさらに別の実施例が示されている。図3に示した実施例の場合と同様に、この場合、弁部材8に押圧ピン30が形成されている。この押圧ピン30は、弁部材8の開放運動時に弁ニードル26′に当接し、この弁ニードル26′を閉鎖ばね29のプリロードに抗して動かす。これによって、機能的には、図3に示した前の実施例の場合と同じ、弁部材8と弁ニードル26′との連動が得られる。
図5には、本発明によるガス調量弁のさらに別の実施例が示されている。弾性的なシール部材12はこの場合、弁座11に設けられたシールリングによって実現されている。このシールリングには、弁部材8の閉鎖位置で弁シール面10が接触する。弁部材にガスを導通させるためには、内方に向かって延びる2つまたはそれよりも多い斜め孔19が形成されており、戻しばね17は弁部材8に設けられた円筒状の凹部内に収容されている。遮断弁25の閉鎖部材26は、ハウジング1に設けられたガイド孔38内に案内されており、この場合、ガスは閉鎖部材26に設けられた斜め孔27を通って導通される。シール面23はガス室2に設けられた、環状に延びる環状バリに形成されており、この環状バリが閉鎖部材26と協働する。
図6には、本発明によるガス調量弁のさらに別の実施例が示されている。弁部材8は、図5に示した実施例の場合と類似して形成されているが、しかし弁部材8の下流側ではカップラスリーブ40がハウジング1の内部に長手方向移動可能に案内されている。戻しばね17はこの場合、カップラスリーブ40とハウジング1との間に圧縮プリロードをかけられて配置されていて、カップラスリーブ40を弁部材8に押圧しており、かつこの弁部材8を弁座11の方向に押圧している。カップラスリーブ40は内部に通路43を形成している。ガスは、弁部材8の開放状態において弁座11から斜め孔19′と、中央の凹部39とを通って流入し、かつこの通路を通じて引き続き流出開口6へ導かれる。
弁部材8と、ハウジング1に設けられた肩部41との間には、減衰室42が形成されている。この減衰室42は、内部に対してカップラスリーブ40によって画定される。減衰室42は、弁部材8とハウジング1との間の第1の環状ギャップ44と、カップラスリーブ40とハウジングとの間の第2の環状ギャップとを介して、ガス室2に接続されており、この場合、両環状ギャップ44,45は、減衰室42からのガス流または減衰室42内へのガス流が、絞られた状態でしか行われ得ないように寸法設定されている。減衰室42は、弁部材運動を減衰するために用いられ、この場合、弁座11から離れる方向での弁部材8の開放運動時にガスは減衰室42から押しのけられて、両環状ギャップ44,45を介して押し出される。ガスは絞られた状態でしか流出し得ないので、減衰室42内には過圧が形成され、この過圧は弁部材8の開放運動を減衰する。閉鎖運動時では、減衰室42の容積が増大し、減衰室42内の圧力は低下する。この減圧は、弁部材8の反対の側における対圧に基づき、閉鎖運動の減速をもたらすので、弁部材8は減衰されて弁座11に載着する。このことは、弁シール面10と弁部材8との間の摩耗の減少をもたらし、さらにノイズ発生の低減をももたらす。
減衰機能をさらに正確に調節するためには、カップラスリーブ40と弁部材8との間に、たとえばカップラスリーブ40の端部に設けられた1つまたは複数のノッチの形の切欠50を設けることも考えられる。切欠50の形状および数により、環状ギャップ44,45を調整する必要なしに減衰機能を正確に調節することができる。しかし、切欠50の代わりに、または切欠50に対して付加的に、たとえば弁部材8またはカップラスリーブ40の外側に設けられた長手方向溝により、環状ギャップ44,45の改良を行うこともでき、これにより環状ギャップ44,45による流れ抵抗に意図的に影響を与え、ひいては減衰室42による弁部材8に対する減衰作用に意図的に影響を与えることができる。
図7には、さらに別の実施例において、図6に示したガス調量弁のさらなる改良が示されている。カップラスリーブ40は、弁部材8とは反対の側の端面で、ニードル形の閉鎖部材26′に接触しているので、弁座11からの開放方向における弁部材8の運動により、カップラスリーブ40は流出開口6の方向に移動させられ、この流出開口6が弁ニードル26′によって開放される。通路43から流出開口6へのガス流は、カップラスリーブ40に設けられた複数の開口48によって確保される。弁ニードル26′は、この場合にも、閉鎖ばね29によって円錐状の弁座35に対してプリロードをかけられており、この場合、閉鎖ばね29は、弁ニードル26′に結合されたばね受け31と、ハウジング1に設けられた段部との間に、圧縮プリロードをかけられて配置されている。両ガイド区分32,33には、この場合にも、研削加工部(図示しない)が形成されており、これらの研削加工部は、流出開口6に対する絞りなしのガス流を確保する。
このガス調量弁は、特に燃焼室内へのガスの調量された供給のために適しているが、しかし別の目的、たとえば内燃機関の吸込み路内へのガスの調量された供給、または別の工業的な用途のためにも使用され得る。

Claims (15)

  1. 内燃機関用のガス調量弁であって、
    ハウジング(1)であって、該ハウジング(1)内にガス室(2)が形成されており、該ガス室(2)は、流入開口(5)と流出開口(6)とを有する、ハウジング(1)と、
    前記ガス室(2)内に配置された可動の弁部材(8)であって、該弁部材(8)は、電気的なアクチュエータ(16)によって戻しばね(17)の力に抗して可動であって、前記流入開口(5)を開閉するために弁座(11)と協働する、弁部材(8)と、
    を備えるガス調量弁において、
    前記弁部材(8)と前記流出開口(6)との間に、前記弁部材(8)と前記流出開口(6)との間の前記ガス室(2)内のガス流を遮断することのできる遮断弁(25)が配置されていることを特徴とする、内燃機関用のガス調量弁。
  2. 前記遮断弁(25)は、閉鎖ばね(29)によって付勢された可動の閉鎖部材(26)を含むことを特徴とする、請求項1記載のガス調量弁。
  3. 前記遮断弁(25)は、前記流出開口(6)に向かう流れ方向(15)では開き、逆向きの流れ方向を遮断することを特徴とする、請求項1または2記載のガス調量弁。
  4. 前記閉鎖部材(26)はディスク形に形成されていて、前記閉鎖ばね(29)によって、前記ガス室(2)内に形成されたシール面(23)に押圧されることを特徴とする、請求項2または3記載のガス調量弁。
  5. 前記弁部材(8)に押圧ピン(30)が形成されており、該押圧ピン(30)は、前記弁部材(8)の開放運動時に前記閉鎖部材(26)に当接して、前記閉鎖部材(26)に開放力を加えることを特徴とする、請求項2、3または4記載のガス調量弁。
  6. 前記戻しばね(17)は、前記弁部材(8)と前記閉鎖部材(26)との間に圧縮プリロードをかけられて配置されていることを特徴とする、請求項2、3または4記載のガス調量弁。
  7. 前記弁部材(8)に弁シール面(10)が形成されており、該弁シール面(10)によって前記弁部材(8)は、前記流入開口(5)を閉鎖するために、前記ガス室(2)内に設けられた弁座(11)と協働することを特徴とする、請求項1記載のガス調量弁。
  8. 前記弁シール面(10)または前記弁座(11)に、弾性的なシール部材(12)が配置されていることを特徴とする、請求項7記載のガス調量弁。
  9. 前記弁座(11)に喰込みエッジ(13)が形成されていることを特徴とする、請求項7または8記載のガス調量弁。
  10. 前記弁シール面(10)に環状バリ(14)が形成されており、前記弁部材(8)の閉鎖運動時にまずは前記弾性的なシール部材(12)が前記弁座(11)に当接し、そのあとで前記環状バリ(14)が前記弁座(11)に当接するように、前記環状バリ(14)は前記弁部材(8)の閉鎖位置で前記弁座(11)に当接することを特徴とする、請求項8または9記載のガス調量弁。
  11. 前記遮断弁(25)は、前記ガス室(2)内に長手方向可動に案内されている弁ニードル(26′)の形の閉鎖部材を含むことを特徴とする、請求項1記載のガス調量弁。
  12. 前記弁ニードル(26′)の、前記流出開口(6)寄りの端部が、円錐状の弁座(35)を有し、該弁座(35)によって前記弁ニードル(26′)がシール面(23′)と協働することを特徴とする、請求項11記載のガス調量弁。
  13. 前記弁部材(8)に押圧ピン(30)が形成されており、該押圧ピン(30)は、前記弁部材(8)の開放運動によって前記弁ニードル(26′)に当接して、前記弁ニードル(26′)に開放力を加えることを特徴とする、請求項12記載のガス調量弁。
  14. 前記弁部材(8)と前記ハウジング(1)との間に、環状の減衰室(42)が形成されていることを特徴とする、請求項1または11記載のガス調量弁。
  15. 前記減衰室(42)は、前記弁部材(8)と前記ハウジング(1)との間の環状ギャップ(44)および/またはカップラスリーブ(40)と前記ハウジング(1)との間の環状ギャップ(45)によって前記ガス室(2)に接続されており、前記環状ギャップ(44;45)は絞りギャップとして機能することを特徴とする、請求項14記載のガス調量弁。
JP2022546528A 2020-01-31 2021-01-27 内燃機関用のガス調量弁 Active JP7476322B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020201168.0 2020-01-31
DE102020201168 2020-01-31
DE102020201973.8 2020-02-18
DE102020201973.8A DE102020201973A1 (de) 2020-01-31 2020-02-18 Gasdosierventil für Brennkraftmaschinen
PCT/EP2021/051857 WO2021151941A1 (de) 2020-01-31 2021-01-27 Gasdosierventil für brennkraftmaschinen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023513065A true JP2023513065A (ja) 2023-03-30
JP7476322B2 JP7476322B2 (ja) 2024-04-30

Family

ID=76853428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022546528A Active JP7476322B2 (ja) 2020-01-31 2021-01-27 内燃機関用のガス調量弁

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11873784B2 (ja)
EP (1) EP4097346A1 (ja)
JP (1) JP7476322B2 (ja)
KR (1) KR20220141819A (ja)
CN (1) CN115053062A (ja)
DE (1) DE102020201973A1 (ja)
WO (1) WO2021151941A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020215169A1 (de) 2020-12-02 2022-06-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Gasdosierventil für gasförmigen Brennstoff
DE102021200180A1 (de) 2021-01-11 2022-07-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Gasdosierventil zur dosierten Abgabe von gasförmigem Kraftstoff
DE102021203092A1 (de) 2021-03-29 2022-09-29 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Gasdosierventil
DE102021203091A1 (de) 2021-03-29 2022-09-29 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Gasdosierventil
DE102021204437A1 (de) 2021-05-03 2022-11-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Gasdosierventil
CN113202659B (zh) * 2021-05-08 2022-03-18 河南航天液压气动技术有限公司 一种用于小流量微型电磁阀的衔铁组件
DE102021207886A1 (de) 2021-07-22 2023-01-26 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Gasdosierventil
DE102021212279A1 (de) 2021-10-29 2023-05-04 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben eines Dosierventils für ein Fluid
DE102021128957A1 (de) * 2021-11-08 2023-05-11 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Injektor zum Einblasen von Gas
DE102021133210A1 (de) * 2021-12-15 2023-06-15 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff
DE102021214780A1 (de) * 2021-12-21 2023-06-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Kraftstoffinjektor für gasförmige Brennstoffe
DE102022200564A1 (de) * 2022-01-19 2023-07-20 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Gasinjektor mit unterdruckgesteuertem zweitem Dichtsitz

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4470137B2 (ja) 2001-02-01 2010-06-02 株式会社ニッキ 燃料噴射弁
US20060186230A1 (en) 2005-02-22 2006-08-24 Adams Joseph S Gaseous Fuel Injector for Linear Motor
JP2007205216A (ja) 2006-02-01 2007-08-16 Nikki Co Ltd 気体燃料用インジェクタにおけるインジェクタ弁
DE102009012688B3 (de) * 2009-03-11 2010-07-22 Continental Automotive Gmbh Ventil zum Einblasen von Gas
JP2012112289A (ja) 2010-11-24 2012-06-14 Toyota Industries Corp 副室式ガスエンジン
JP5482836B2 (ja) * 2011-09-20 2014-05-07 株式会社デンソー 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の製造方法
DE102013202610A1 (de) * 2013-02-19 2014-08-21 Robert Bosch Gmbh Ventil mit verbessertem Dichtelement und verbessertem Ventilsitzträger
DE102013202599A1 (de) * 2013-02-19 2014-08-21 Robert Bosch Gmbh Dichtelement eines Ventils und Gasventil
DE102013202631A1 (de) * 2013-02-19 2014-08-21 Robert Bosch Gmbh Ventil mit einstellbarem Dichtelement
DE102013205624B4 (de) 2013-03-28 2015-07-09 Continental Automotive Gmbh Ventil zum Einblasen von gasförmigen Kraftstoffen für eine Brennstoffmaschine
DE102014212562A1 (de) * 2013-10-30 2015-04-30 Robert Bosch Gmbh Injektor, insbesondere Einblasinjektor zur Direkteinblasung
DE102013222030A1 (de) 2013-10-30 2015-04-30 Robert Bosch Gmbh Injektor, insbesondere Einblasinjektor für gasförmigen Kraftstoff+
DE102014200756A1 (de) 2014-01-17 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Gasinjektor zum Direkteinblasen von gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum
DE102014224340A1 (de) 2014-11-28 2016-06-02 Robert Bosch Gmbh Gasinjektor mit Elastomerdichtelement
DE102014224341A1 (de) * 2014-11-28 2016-06-02 Robert Bosch Gmbh Gasinjektor mit Elastomerdichtung
DE102016215027A1 (de) 2016-08-11 2018-02-15 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenvorrichtung
DE102017218267B4 (de) * 2017-10-12 2019-05-02 Continental Automotive Gmbh Fluidventil und Verfahren zur Steuerung der Zufuhr von Fluid
DE102018206334A1 (de) 2018-04-25 2019-10-31 Robert Bosch Gmbh Kraftstofffördereinrichtung für kryogene Kraftstoffe
JP6753432B2 (ja) 2018-05-08 2020-09-09 株式会社デンソー 燃料噴射装置
JP2022024202A (ja) * 2018-11-22 2022-02-09 日立Astemo株式会社 燃料噴射装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN115053062A (zh) 2022-09-13
US20230053845A1 (en) 2023-02-23
US11873784B2 (en) 2024-01-16
DE102020201973A1 (de) 2021-08-05
KR20220141819A (ko) 2022-10-20
EP4097346A1 (de) 2022-12-07
JP7476322B2 (ja) 2024-04-30
WO2021151941A1 (de) 2021-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023513065A (ja) 内燃機関用のガス調量弁
DE69913549D1 (de) Flüssig-gekühlter einspritzer
JP7464754B2 (ja) 内燃機関用ガス配量弁
CZ20021231A3 (cs) Vstřikovací ventil paliva
US7866575B2 (en) Pressure actuated fuel injector
JP2011525583A (ja) 燃料インジェクタ
KR101709105B1 (ko) 노즐, 노즐을 수용할 수 있는 고압 밸브, 및 노즐을 수용할 수 있는 커먼 레일
RU2331785C2 (ru) Усовершенствованный электромеханический инжектор для газового топлива
CN109477451B (zh) 用于喷射阀的阀组件、喷射阀和喷射方法
JP2006512533A (ja) 2つの同軸的な弁ニードルを備えた燃料噴射弁
EP3507483B1 (en) Fluid injector and needle for a fluid injector
JP5021731B2 (ja) 燃料インジェクター
CN109196210B (zh) 用于计量气态燃料的气体阀
KR20180094093A (ko) 연료 분사 밸브용 솔레노이드 밸브, 솔레노이드 밸브를 작동시키기 위한 방법, 및 상기 유형의 솔레노이드 밸브를 갖는 연료 분사 밸브
US5839469A (en) Solenoid valve for starting fluid injection system
CN112041555B (zh) 用于喷射燃料的喷射器
CN116964314A (zh) 用于配量地释放气态燃料的气体配量阀
WO2020158249A1 (ja) 燃料噴射装置
WO2024046671A1 (en) Pressure regulator unit
EP3470657A1 (en) Valve assembly, valve assembly arrangement, injection valve and method for injecting a fluid
JP2024056272A (ja) 燃料噴射弁
KR20190000301A (ko) 특히 자기 착화식 내연 기관용 연료 인젝터
KR20000075068A (ko) 디젤기관용 축압식 연료분사장치의 아마추어 니들밸브 개폐장치

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220902

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220729

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230728

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230808

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20231108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240319

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240417

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7476322

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150