用于配量地释放气态燃料的气体配量阀的制作方法-j9九游会真人

1.本发明涉及一种气体配量阀，如该气体配量阀用于配量地释放气态燃料，尤其用于将气态燃料引入到内燃机的燃烧室中。


背景技术：

2.由现有技术已知气体配量阀，在所述气体配量阀中，将气态燃料配量并且以短的时间间隔直接释放到内燃机的燃烧室或内燃机的进气道中。在此可以配量不同的气态燃料、尤其是氢气。氢气的配量地释放对配量阀提出特别要求，因为氢气一方面化学上非常活泼，这相应地需要阻抗材料。另一方面，由于h2分子小，氢气也通过非常小的间隙扩散并且相应地难以完全密封。因此，纯金属密封件大多不足以完全密封氢气，使得需要使用弹性材料、即弹性体如塑料或橡胶用于密封。
3.将氢气直接释放到内燃机的燃烧室中的气体配量阀在其燃烧室侧的端部上经受燃烧室中的高温并且必须相应地是耐热的。因此，排除在燃烧室侧的阀座上使用弹性体，因为弹性体不能持久地承受这样的温度。为了解决该问题，由de 10 2020 201 973 a1已知一种气体配量阀，该气体配量阀具有两个阀元件，其中，第一阀元件控制配量阀的入口，而第二阀元件打开和关闭燃烧室侧的出口。仅远离燃烧室的第一阀元件配备有弹性体密封件，以便确保氢气的完全密封，而燃烧室附近的密封座则构造为金属密封件。因此，在气体配量阀关闭时确保完全密封，而实际配量、即配量阀的短时间的打开和关闭也可以通过具有金属密封件的第二阀元件实现。
4.在此，两个阀元件都由唯一的电磁铁控制，该电磁铁作用到第一阀元件上，其中，第一阀元件在其打开运动时携带第二阀元件。因为要实现两个阀元件的最大可能的间距，所以在第一阀元件和第二阀元件之间存在传递运动的耦合元件，例如呈耦合套筒的形式。所有可运动的构件都在壳体内引导，其中，然而必须注意的是，气态燃料没有润滑特性，因此阀元件的导向间隙必须相对较大地构造，以便壳体中的构件不卡住或过度磨损。因此存在以下风险：也用作电磁衔铁的第一阀元件的可能的倾斜将传递到其余构件、尤其传递到耦合套筒上，使得在一方面第一阀元件或耦合套筒与另一方面壳体之间的一些部位上出现增加的磨损。


技术实现要素：

5.与此相反地，根据本发明的气体配量阀具有以下优点：阀元件在气体室内精确地被引导，而不出现壳体与阀元件或耦合套筒之间的增加的磨损并且同时不损害气体配量阀的可装配性。为此，气体配量阀具有壳体，在所述壳体中形成具有入口和出口的气体室。阀元件可纵向运动地布置在气体室中，该阀元件通过其纵向运动打开和关闭入口，其中，阀元件能够通过电促动器运动。此外，在气体室中布置有喷嘴针，该喷嘴针与喷嘴座共同作用以打开和关闭出口，其中，在阀元件和喷嘴针之间布置有耦合套筒，该耦合套筒将阀元件的运动传递到喷嘴针上。在此，耦合套筒无间隙地接收在阀元件的接收开口中。
6.与电促动器共同作用的阀元件的运动通过耦合套筒传递到喷嘴针上。因为耦合套筒无间隙地接收在接收开口中，所以阀元件和耦合套筒相互起稳定作用，使得防止两个构件在壳体内偏离轴线(desachsierung)。气体配量阀仍然能够良好地装配，因为两个构件可以单独地制造并且仅在装配时才插装在一起并且从而固定连接。
7.在本发明的一个有利构型中，气流从入口通过耦合套筒被引导至出口。由此，在引导耦合套筒时和从而在优化从阀元件到喷嘴针上的力传递时产生非常大的结构设计上的自由度。在此，耦合套筒以有利的方式构造为空心柱体，并且阀元件上的接收开口构造为盲孔。为了能够实现两个构件的固定连接，耦合套筒的布置在接收开口内的区段的外直径在未装配的状态下比接收开口的内直径大1μm至10μm，以便在配量阀的使用寿命期间形成固定连接。
8.在另一有利构型中，耦合套筒具有第一套筒区段和第二套筒区段，其中，第一套筒区段由铁磁性材料制成并且接收在阀元件的接收开口中，而第二套筒区段由非铁磁性材料制成，其中，两个套筒区段固定地相互连接。因为当电促动器构造为电磁铁时，第一阀元件用作电磁衔铁，所以铁磁性的耦合套筒增强了电磁铁对磁性衔铁、即第一阀元件的作用。然而，如果整个耦合套筒由铁磁性材料制成，则磁场过强地被发散，使得减小了作用到阀元件上的有效磁力。因为仅布置在阀元件内的套筒区段是铁磁性的，因此得到磁力的增强，而不会产生发散场，这将磁场引导到壳体的不希望的区域中。
9.在此，以有利的方式，两个套筒区段由金属材料制成并且通过焊接连接部实现固定连接，使得两个套筒区段固定且持久地相互连接。
10.在另一有利构型中，耦合套筒在气室中在两个轴向地彼此间隔开的导向区段在侧面被导向。因为存在与阀元件的固定连接，所以当在阀元件的外壁和壳体或者说气体室的壁之间形成相应大的间隙时，阀元件也可以通过耦合套筒被引导。因此排除了阀元件和气体室的壁之间的摩擦和从而过度磨损。
附图说明
11.在附图中示出根据本发明的气体配量阀的不同实施例。附图示出了：
12.图1：根据本发明的气体配量阀的第一实施例的纵截面；
13.图2：在耦合套筒的区域中的图1的放大视图；
14.图3：在与图2相同的示图中的根据本发明的气体配量阀的另一实施例。
具体实施方式
15.在图1中示出根据本发明的气体配量阀的纵截面。气体配量阀具有壳体1，该壳体包括保持体2、磁性体3、喷嘴体4和连接体5，它们借助夹紧螺母6和在附图中未示出的其它夹紧元件彼此气密地夹紧。在连接体5中存在在附图中未示出的接口，通过该接口将气态燃料引导到气体室8中，所述气体室在保持体2、磁性体3和喷嘴体4中形成。在此，气体室8具有入口9和出口10，其中，入口9在图1的附图中构造在气体配量阀的上端部上，而出口10在下端部上示出。阀元件12可纵向移动地布置在气体室8中。在此，阀元件12具有密封面16，阀元件12借助该密封面与阀座15共同作用，用于打开和关闭入口9，其中，在密封面16上施加有弹性体，以便将入口9相对于气体室8气密地封闭。在阀元件12中构造有多个斜孔13，气态燃
料可以经由这些斜孔流入到构造为盲孔的接收开口14中。阀元件12在气体室8中在第一导向区段17中被引导，其中，第一导向区段17在此例如包括硬化的套筒，该套筒减小了阀元件12和气体室8的壁之间的摩擦。
16.耦合套筒20接收在接收开口14中，该耦合套筒构造为空心柱体。耦合套筒20在其出口侧的端部上具有多个开口21，气态燃料可以经由这些开口流出并且继续朝出口10的方向流动。耦合套筒20的外直径在此尺寸测量为，使得其无间隙地接收在接收开口14中，使得在阀元件12和耦合套筒20之间形成固定连接。耦合套筒20被耦合弹簧22包围，该耦合弹簧以一端部支撑在支撑环23上，该支撑环固定在耦合套筒20上或与该耦合套筒一体地构造；并且以另一端部支撑在弹簧支撑环25上，该弹簧支撑环通过支撑元件26支撑在喷嘴体4上，使得通过预紧的耦合弹簧22将力朝入口9方向施加到耦合套筒20上和从而也施加到阀元件12上。
17.电磁铁18用于阀元件12的运动，该电磁铁布置在磁性体3中并且包围阀元件12。为了优化地形成电磁铁18的磁场，保持体2为此具有薄车削部(d
ü
nndrehung)19、即保持体2中的变细区段，使得优化作用到阀元件12上的磁力。耦合套筒20在壳体内在第二导向区段24中被引导，使得由阀元件12和耦合套筒20构成的复合体通过第一导向区段17和第二导向区段24被引导。因此确保了阀元件12和耦合套筒20的摩擦小的运动。
18.喷嘴针30也可纵向移动地布置在喷嘴体4中，所述喷嘴针包括杆31和阀盘32。在阀盘32上形成密封面36，阀盘32以所述密封面与喷嘴座37共同作用，用于打开和关闭出口10。在此，喷嘴针30被喷嘴弹簧33包围，该喷嘴弹簧以一端部支撑在气体室8中的凸缘34上，并且以另一端部支撑在与喷嘴针30固定地连接的弹簧盘35上。由此，通过预紧的喷嘴弹簧33产生朝入口9的方向作用到喷嘴针31上的纵向力。在气体配量阀关闭的状态下(在气体配量阀中，阀元件12处于阀座15上并且喷嘴针31处于喷嘴座37上)，耦合套筒20和喷嘴针30彼此间隔开、即在耦合套筒20的出口侧端部和喷嘴针30的端面之间形成距离h。该距离用于补偿热膨胀，如该热膨胀在气体配量阀运行时是不可避免的。
19.气体配量阀的工作方式如下：通过对电磁铁18通电，将阀元件12从阀座15吸引开，使得入口9被释放，并且气态燃料流入到气体室8中。气态燃料通过横向孔13进入到接收开口14中并且从而进入到耦合套筒20中，气态燃料从那里进一步朝出口10的方向流动。通过阀元件12的运动也使耦合套筒20朝出口10的方向运动，直到该耦合套筒贴靠在喷嘴针30上。通过耦合套筒20或阀元件12的进一步运动将喷嘴针30压向外，使得在出口10处的通流截面被控制打开，气态燃料可以通过该通流截面流出。为了结束气体配量，电磁铁18被关断，使得耦合弹簧22和喷嘴弹簧33将耦合套筒20和从而将阀元件12或喷嘴针30压回到其初始位态中。
20.在图2中以耦合套筒20的放大视图示出根据本发明的气体配量阀的另一实施例。耦合套筒20在这里包括第一套筒区段120和第二套筒区段220，其中，第一套筒区段120布置在接收开口14内。第一套筒区段120由铁磁性材料制成，而第二套筒区段220由非磁性材料制成。在此，两个套筒区段120、220通过焊接连接部28固定地相互连接。因为第一套筒区段是铁磁性的并且与阀元件12固定地连接，所以产生作用到阀元件12上的更强的磁力并且从而能够实现阀元件12的更快速的运动。如果整个耦合套筒22由铁磁性材料制成，则电磁铁18的磁场将被发散并且从而减小作用到阀元件12上的有效磁力。
21.图3示出根据本发明的气体配量阀的另一实施例。在此，由阀元件12和耦合套筒20构成的复合体不再通过第一导向区段在阀元件12上被引导，而是通过耦合套筒的第一导向区段17'，使得由阀元件12和耦合套筒20构成的复合体的整个引导通过耦合套筒20进行。耦合套筒上的两个导向区段17'和24负责阀元件12的导向，该阀元件在其外侧和气体室的壁之间具有相应大的间隙，使得在阀元件12和气体室8的壁之间不发生接触和从而磨损。为了直观说明通过薄车削部19和磁性的第一套筒区段120引导的磁场，图3在右侧示出电磁铁18的磁场线27及其在气体配量阀内的近似走向。