[发明专利]用于内燃机的气体配量阀

说明书

用于内燃机的气体配量阀，其具有壳体(1)，在该壳体中构造有气体空间(2)，该气体空间具有进气口(5)和排气口(6)。在所述气体空间(2)中布置有可运动的阀元件(8)，所述可运动的阀元件能通过电致动器(16)与回位弹簧(17)的力相反地运动并且所述可运动的阀元件与阀座(11)共同起作用以打开和关闭所述进气口(5)。在所述阀元件(8)和所述排气口(6)之间布置有截止阀(25)，所述截止阀在至所述排气口(6)的流动方向上打开并且截止相反的流动方向。

技术领域

本发明涉及一种气体配量阀，如其优选地用于将气态的燃料直接配量加入到内燃机的燃烧空间中。

背景技术

从现有技术已知用于经配量地配给气体的气体阀。DE 10 2016 215 027 A1说明一种气体阀，该气体阀是燃料电池组件的再循环装置的一部分。气体阀包括可运动的阀元件，所述可运动的阀元件逆着弹簧元件的力通过电磁体在气体阀内部是可运动的并且由此打开和关闭进气口。气体流通过在阀元件内部的钻孔引导并且因此到达排气口，其中，阀元件在气体阀内部在其外侧被导向。通过接通和关断电磁体能够将待配量的气体在所期望的时间点并且以所需要的量供入燃料电池。在该应用中，不希望出现在阀元件上的密封座的过多的热负荷。

然而，在将气体直接地配给到内燃机的燃烧空间中时，要求是不同的。在燃烧空间中，由于燃烧而出现高的温度和压力，所述高的温度和压力会导致气体配量阀的强烈加热，因为它直接地通到燃烧空间中。例如如果要配量加入氢气，则只能困难地由金属的密封座实现好的密封，主要因为由于安全原因在配量阀的整个使用寿命上的可靠的密封是绝对必要的。因此，弹性体密封件的使用是必要的，然而，所述弹性体密封件只能暴露在相对低的温度下而不被损坏。为了限制温度，气体配量阀的阀座能够离排气口和因此离燃烧空间相对远地布置。然而，这引起气体配量阀相对于在燃烧空间中的火焰到气体配量阀中的回火更容易受影响，因为相对大容积的气体配量阀由于远离燃烧空间的密封座而直接地与燃烧空间连接。尤其是当可燃烧的气体的残余位于气体配量阀中时，燃烧空间的火焰前锋会扩散到气体配量阀中并且在那里导致强的热负荷，尤其是在密封座上。

发明内容

具有独立的权利要求的特征的、根据本发明的气体配量阀具有下述优点：降低密封座的热负荷并且在单个的吹入之间和在内燃机关断的情况下确保待配量的气体的可靠的密封。为此，气体配量阀具有壳体，在所述壳体中构造有气体空间，所述气体空间具有进气口和排气口。在气体空间中布置有可运动的阀元件，所述可运动的阀元件能够通过电致动器逆着回位弹簧的力运动并且所述可运动的阀元件与密封座共同起作用以打开和关闭进气口。在阀元件和排气口之间布置有截止阀，所述截止阀能够附加地中断至排气口的气体流。

如果要将气体配量加入到燃烧空间中，则阀元件由电致动器、例如电磁体打开。经由进气口流入的气体在截止阀前方导至压力提高，所述压力提高打开截止阀。气体经过截止阀并且最终到达燃烧空间中。还在气体配量加入和因此阀元件关闭期间或者在其结束之后短时间，燃烧空间中的燃烧被点燃，其中，火焰前锋也朝向气体配量阀扩散。然而，因为截止阀直接在气体配量阀的进气口关闭之后也关闭，在燃烧空间中的火焰前锋只能扩散至截止阀，并且有效地保护阀元件的密封座。由于在燃烧空间中的燃烧而突然地升高的压力也支持截止阀的关闭。因为阀座被保护以免受高温影响，在那里能够使用弹性密封部、例如弹性体密封件，这尤其是在氢气的情况下是有利的。

在本发明的有利的第一构型中，截止阀包括由关闭弹簧加负荷的、可运动的关闭元件，该关闭元件优选可纵向运动地在气体空间中被导向。由此，在没有另外的元件、尤其是没有电气元件的情况下设法实现一种截止阀，所述截止阀有效地允许仅仅在所期望的流动方向上的气体流并且因此作为止回阀起作用。在此，关闭元件能够碟形地构造，这一方面是一种简单的、易于制造的形状，而另一方面，在垂直于碟平面的纵向运动中，在小行程的情况下已经上调到大的流动横截面。由此，能够使在截止阀上的不可避免的节流保持小，以便在吹入气态的燃料时提供满的气体压力。以有利的方式，也能够设置：在关闭方向上加载阀元件的回位弹簧，所述回位弹簧以其另外的端部支撑在关闭元件上。