[发明专利]气阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种干式运行的气阀，包括盘状的具有多个穿流通道的阀元件，该阀元件与阀座密封地协同作用，其中阀元件与衔铁连接，该衔铁与设置在气阀中的电磁铁协同作用。

背景技术

用于将气态燃料供应到内燃机燃烧室中的气阀需要大的打开横截面积，以便能在短的可供使用的打开时间内将足够的气态燃料引入气缸室中。这样的气阀通常通过电磁铁打开，其中电磁铁必须能实现足够的行程并且必须施加足够的磁力，以便能在短的打开时间内供给必需的气体量。此外，尽可能短的打开和关闭时间是值得期待的，以便在曲轴循环中气阀可以完全开放的时间变得尽可能长。在内燃机的一个以曲轴角度位移表述对于四冲程发动机来说持续720°、而对于两冲程发动机来说持续360°的曲轴循环期间，将气态燃料供给到内燃机的燃烧室中一次。为此，通常仅提供很短的时间可供使用，因此气阀必须非常迅速地打开和关闭并且必须具有足够的流动横截面积，以便能在可供使用的时间内引入所需的气体量。典型地在大型发动机中，整个曲轴循环的90°的曲轴角度可供用于引入气态燃料。在该喷射时间内必须将气阀打开，将气态燃料供应给燃烧室并且重新关闭气阀。因此根据转速的不同，对此仅提供几毫秒、典型地10-25ms可供使用。因此气阀必须能够非常迅速地开关并且必须具有大的打开横截面积，以便能在该短的时间内供给足够的气态燃料。但特别是在用于大型发动机的大气阀中，这些要求难以实现。

因此，气阀通常与压缩器阀类似地具有盘状的带有多个流动通道的阀元件，其中阀元件密封地与阀座协同作用，该阀座同样具有多个流动通道。这样的阀元件典型地包括多个同心环，这些同心环通过径向的分布在圆周上的板条相互连接。气阀与压缩器阀之间的区别在于，压缩器阀是自动的，而气阀例如借助电磁铁控制、亦即被有源(aktiv)地开关。压缩器阀的阀元件被停止在阀限制器上并且由于作用的压力而整个面地贴靠在那里，而气阀的阀元件必须被停止在止挡部上。在压缩器阀中，中间销构造成具有尽可能小的直径，以便能将可用的流动面保持得尽可能大。因为在气阀的阀元件上也作用打开力、例如磁力，所以在阀元件中在贴靠在止挡部上时产生弯曲应力，该弯曲应力会导致阀元件明显弯曲并且例如挡靠在电磁铁上或者气体通过阀的穿流被妨碍。特别是当打开力居中地作用在阀元件上、例如在具有阀元件固定在其上的中央销的实施方式中，并且止挡部设置在径向外部时，便总是这种情况。因此，遭受弯曲的构件必须相应较大地确定尺寸，但这又意味着更大的质量和更慢的打开和关闭时间。另一种可能性在于，将剩余气隙选择成如此之大，以致阀元件尽管弯曲但不挡靠在电磁铁上。但大的气隙减小有效的磁力，这或者降低可接通的压差和能达到的打开速度或者决定更大的电磁铁，但这在两方面是不希望的。

这种气阀的例子例如在US5398724A公开。该气阀的阀元件借助中央销固定在衔铁上。在阀元件的圆周上分布地设有用于接纳螺旋弹簧的空隙。螺旋弹簧的另外的端部设置在弹簧座上的空隙中，该弹簧座也形成用于阀元件的止挡部。这些弹簧一方面产生关闭力，另一方面对阀元件导向。因为用于阀元件的止挡部设置在径向外部，所以在阀元件中产生不希望的弯曲应力。

在压缩器中，通常在被压缩的介质(例如空气)中总是存在油，来自压缩器的润滑，因此压缩器阀的活动部件同样被一起润滑。在这样的“被润滑的”压缩器阀中，阀元件可以在中央的中间销上被导向。但在干式运行的压缩器阀中、亦即在没有这种固有润滑的阀中，阀元件由于摩擦和与此关联的磨损及温度升高不能居中地在中间销上被导向。因此仅仅被转向器导向的干式运行的压缩器阀是已知的，其中，阀元件的一部分被位置固定地保持并且该位置固定的部分经由所谓的转向臂与阀元件的活动部分连接，该活动部分因此被摩擦少地导向。

在气阀中，迄今也未知干式运行的气阀，其中阀元件在导向装置中被导向。被导向的阀元件例如由EP 425 327 B1对于润滑的气阀是已知的，其中将处于压力下的润滑剂供应给阀。但该气阀不具有盘状的带有多个穿流通道的阀元件，而是阀元件在这里由圆形的衔铁构成，该衔铁与垂直的活塞连接。活塞的背离衔铁的端面在此形成密封面，该密封面与阀座的端面密封地协同作用。在此，活塞在径向外部在气阀的圆柱形通口中被导向。由于该布置结构，这里根本不发生阀元件弯曲的问题。

上述的US 5398724A同样公开了一种干式运行的气阀，其中，阀元件的导向经由螺旋弹簧实现并且不是经由导向面。

发明内容

现在，本发明的目的在于，给出一种干式运行的气阀，在该气阀中基本上避免阀元件弯曲的问题并且尽管如此仍能得到高的打开速度。