CN110546372A - 用于内燃机的调节装置 - Google Patents

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Abstract

已知一种用于内燃机的调节装置，所述调节装置具有进气通道(12)，所述进气通道(12)具有进口(14)和出口(20)；废气再循环通道(16)，所述废气再循环通道(16)通入所述进气通道(12)中；调节体(46)；所述废气再循环通道(16)的汇入口(18)，所述汇入口(18)用作所述调节体(46)的在关闭废气再循环通道(16)的状态下固定不动的阀座(58)；用作所述调节体(46)的旋转轴线(44)的轴(42)，所述调节体(46)偏心地固定在所述轴(42)上，其中，所述调节体(46)通过所述轴(42)的旋转能够在第一终端位置和第二终端位置之间移动，在所述第一终端位置中，所述调节体(46)至少对进气通道(12)节流，在所述第二终端位置中，所述调节体(46)支承在废气再循环通道(16)的汇入口(18)处的阀座(58)上。为了减小阀座的区域中的磨损，按照本发明建议，所述轴(42)的旋转轴线(44)布置在由废气再循环通道(16)的汇入口(18)处的阀座(58)界定的平面(60)内。

Description

用于内燃机的调节装置
本发明涉及一种用于内燃机的调节装置，所述调节装置具有进气通道，所述进气通道具有进口和出口；废气再循环通道，所述废气再循环通道通入所述进气通道中；调节体；所述废气再循环通道的汇入口，所述汇入口用作所述调节体的在关闭废气再循环通道的状态下固定不动的阀座；用作所述调节体的旋转轴线的轴，所述调节体偏心地固定在所述轴上，其中，所述调节体通过所述轴的旋转能够在第一终端位置和第二终端位置之间移动，在所述第一终端位置中，所述调节体至少对进气通道节流，在所述第二终端位置中，所述调节体支承在废气再循环通道的汇入口处的阀座上。
调节装置在内燃机中用于调节要排出或供给燃烧的废气量或空气量。调节阀的组合也是已知的，其中，通过共同的执行器或者操纵既控制废气再循环通道又控制进气通道的阀体或者操纵两个耦连的阀体。因此，这些阀体用作废气再循环阀与节气门的组合。在这些实施方式中，大多布置在低压区域中的废气再循环通道在用作节流阀的活门的下游直接通入空气进气通道中。因此，在废气再循环率期望地提高的情况下，随着废气再循环阀的开启，节气门以相同的程度关闭，这导致废气再循环通道中的压降升高，从而提高废气相对于吸入的空气量的比例。
为了能够可靠地阻止进气通道中的压力损失，废气再循环通道有利地在空气进气通道的通流横截面外通入，从而调节体及其驱动轴均可以旋转离开通流横截面。这种布置方式例如在专利文献WO 2011/048540 A1中公开，其中，调节体由两个通过保持轴相连的活门体构成，其中一个活门体对进气通道节流并且另一个活门体能放置到废气再循环通道的阀座上。
由专利文献EP 3 012 445 A1中已知一种类似的调节装置，其中，与活门体平行布置的阀体通过保持轴固定在活门体上，从而阀体和活门体共同通过一个偏心布置的旋转轴被操纵，从而随着两个活门的旋转，活门体移动离开空气进气通道的阀座，同时阀体靠近废气再循环通道的阀座直至空气进气通道完全打开并且废气再循环通道完全关闭。这些阀座分别构造为环绕的止挡，阀体和活门体在其关闭相应的通道的位置中环绕地抵靠在止挡上。旋转轴布置在废气再循环通道的汇入口和空气进气通道的阀座之间的壳体壁上，但布置在进气通道的上游的通道区段的通流横截面外。
虽然通过这些已知的布置方式确保了废气流和空气流的足够的可调节性，但存在的问题是，关闭废气再循环通道的阀体和废气再循环通道的阀座会增加磨损，从长远来看这会在废气再循环通道关闭时产生泄漏。
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于内燃机的调节装置，通过该调节装置确保在较长的寿命期间废气再循环通道关闭时的尽可能完全的密封性，方式是，最大程度地减小被放置到废气再循环通道的阀座上的阀体的磨损以及阀座自身的磨损。
所述技术问题通过具有独立权利要求的特征的用于内燃机的调节装置解决。
通过所述轴的旋转轴线布置在由废气再循环通道的汇入口处的阀座界定的平面内实现当调节体被放置到废气再循环通道的阀座上时仅轴向移动和因此仅轴向力由调节体施加到阀座上，其中，轴向应当理解为相对于由阀座界定的平面垂直的方向。相应地，避免了可能作为剪力作用于阀座或调节体上的水平作用力。以此方式明显减小磨损并且提高寿命。
优选地，所述废气再循环通道的流动壳体插入混合壳体的开口中，所述流动壳体的端部构成废气再循环通道的阀座，所述调节体能够在所述混合壳体中移动。阀座或废气再循环通道的汇入口能够相应地以简单的可接近性在所述插入之前被机械加工，以便产生光滑的表面，由此也避免由于表面中的不规则性引起的横向力。
在本发明的特别有利的设计方案中，所述调节体具有活门体，通过所述活门体能够至少对进气通道节流，所述调节体还具有阀体，所述阀体能够下降至废气再循环通道的阀座上。通过调节体的这种设计方式可以在废气再循环通道关闭时通过活门体基本上延长进气通道。此外，关闭体可以相应地适应于这些通道的通流横截面并且因此也适应于这些通道的阀座。
有利地，所述阀体通过保持轴固定在活门体上，从而两个关闭体能够设计为相对彼此间隔，由此也可以建立这两个关闭体的相互倾斜。
相应优选的是，所述废气再循环通道的阀座设计为相对于进气通道的中轴线朝进气通道的出口方向倾斜。通过这种倾斜可以将发动机停机时产生的冷凝物导引至阀座处的希望的位置上，该位置处于被通流的区域外，从而在发动机重新启动时，冷凝物可以流回废气再循环通道中并且在废气再循环通道中重新蒸发。
特别优选的是，所述保持轴构造为圆弧形，从而保持轴垂直地支承在活门体和阀体上。在这种实施方式中，尽管废气再循环通道的阀座相对于进气通道倾斜地构造，但活门体和阀体还是通过直的支承面简单地固定在保持轴上并且阀体在中央与保持轴连接，由此简化了保持轴在关闭体上的固定以及改善了固定的耐久性。
在对此备选的设计方案中，所述保持轴构造为直的并且从阀体垂直地延伸至活门体。相应地，保持轴相对于活门体倾斜定位，这虽然使保持轴的固定变难，但明显简化了保持轴的制造。
相应地优选的是，所述保持轴布置在阀体的中央。因此，相对较小的阀体的固定仍然较简单并且保持轴可以设计得相对较宽，以便确保调节体的高耐久性，而不必在废气再循环通道关闭时将保持轴布置在阀座的区域中。
有利地，所述轴在废气再循环通道的汇入口上游的进气通道中支承在混合壳体中，从而在对进气通道节流时实际上仅活门体起作用，同时阀体处于其背风面。
附加地，当所述轴布置在进气通道的上游的第一通道区段的通流横截面外时，在废气再循环通道关闭时可以通过内装件完全阻止进气通道中的压力损失。
此外优选的是，所述废气再循环通道在混合壳体的槽形的凹处的最低点通入进气通道中。相应地，在内燃机停机时析出的冷凝物流入所述凹处中并且积聚在该处于进气通道的通流横截面外的凹处中。因此，冷凝物或者在停机时被排出至废气再循环通道中，或者如果不被排出则先在混合壳体中由于运行时升高的温度蒸发，之后会被空气流带走。
优选地，所述上游的第一通道区段由活门座限定边界，所述调节体的活门体在第一终端位置中在完全关闭进气通道的位置中环绕地贴靠在所述活门座上。这能够实现进气通道的完全关闭。
在这种情况下，所述活门座有利地由进气通道的第一壳体件的轴向端部构成，所述第一壳体件构成上游的通道区段并且伸入混合壳体的第二壳体件中。所述活门座也可以在容易的可接近性下在安装在混合壳体上之前被相应地简单地机械加工，以便产生光滑的贴靠面。
特别优选的是，所述轴的旋转轴线也布置在由活门座界定的平面内，从而活门体在被放置在活门座上时进行向活门座的纯轴向的移动，这避免了放置时的剪力并且因此减小磨损。
由此实现一种调节装置，借助这种调节装置通过调节体的纯垂直于由阀座界定的平面发生的向阀座的移动可靠地避免由出现的横向力引起的对调节体和阀座的损伤，由此显著减小该区域中的磨损并且因此较长时间保持通道关闭时的密封性并且延长调节装置的耐久性。此外，可以实现较小的结构尺寸并且简化尤其易损坏的阀座的安装和制造。
按照本发明的调节装置的实施例在附图中示出并且以下对其进行描述。
图1以剖面图示出按照本发明的调节装置的第一实施方式的侧视图。
图2以剖面图示出按照本发明的调节装置的第二实施方式的侧视图。
按照本发明的调节装置由混合壳体10构成，混合壳体10具有带有进口14的进气通道12，空气通过进气通道12流入并且废气再循环通道16通入进气通道12中，废气可以通过废气再循环通道16的汇入口18流入混合壳体中。进气通道12大致沿直线方向延伸，同时废气再循环通道16在混合壳体10的相对于地面处于下方的区域中垂直于进气通道12地通入进气通道12中。此外，混合壳体10还具有出口20，空气或废气-空气混合物从出口20流向未示出的压气机。
混合壳体10由构造为大致管形的第一壳体件22构成，第一壳体件22构成进气通道12的上游的第一通道区段24并且第一壳体件22的下游端部倾斜地构造并且相对于壳体件22的中轴线26包围大约75°的角度α。第一壳体件22的下游端部布置在第二壳体件28的内部，或者说被插入第二壳体件28直至贴靠凸缘30，第一壳体件22通过凸缘30借助螺纹件32固定在第二壳体件28上。第二壳体件28构成进气通道12的第二通道区段34，在第二通道区段34中构造有开口36，该开口36沿流动方向以较短距离布置在第一壳体件22的倾斜端部后方并且用作流动壳体38的容纳部，流动壳体38构成废气再循环通道16的汇入口18，废气再循环通道16的中轴线40布置为垂直于进气通道12的中轴线26。
在混合壳体10中可旋转地布置有轴42，轴42可以通过不可见的执行器操纵。轴42构成用于调节体46的偏心的旋转轴线44、垂直于中轴线26、40布置并且布置在废气再循环通道16的汇入口18和第一壳体件22的轴向端部之间和在紧邻第一壳体件22的下游处。第一壳体件22的总横截面小于第二壳体件28的总横截面，其中，第一壳体件22固定在第二壳体件287上，使得在废气再循环通道16的汇入口18的区域中构造的槽形的凹处48在进气通道12的通流横截面外布置在第二壳体件28上，轴42穿过第二壳体件28地布置在该槽形的凹处48中。该槽形的凹处48也与后续的压气机的接管相对地构造，从而在发动机关闭后产生的冷凝物可以积聚在该凹处48中并且必要时可以回流至废气再循环通道16中。至少在重新启动时该冷凝物位于被通流的区域外，从而冷凝液滴不会被带走和流向压气机。取而代之地，该冷凝物可以在运行中由于废气余热而蒸发并且因此以无害的状态导引通过压气机。
调节体46固定在轴42上，调节体46可旋转地布置在第二通道区段34内并且由活门体50和阀体52构成，活门体50和阀体52通过保持轴54相连。活门体50直接或通过保持元件固定在轴42上并且与阀体52一样具有容纳孔，保持轴54分别穿过容纳孔，从而阀体52通过保持轴54固定在活门体50上并且在轴42旋转时随活门体50一起枢转。在第一终端位置中，活门体50贴靠在第一壳体件18的用作活门座56的端部上，同时阀体52释放废气再循环通道16。在轴42旋转时，废气再循环通道16以活门体50打开进气通道12的程度被阀体52关闭，并且反之，进气通道12以阀体52打开废气再循环通道16的程度被活门体50关闭。在到达第二终端位置时，阀体52最终支承在废气再循环通道的汇入口18的轴向端部上，该轴向端部用作阀座58。
当然也可以移向所有的用于调节的中间位置。
按照本发明，通过阀座58界定平面60，轴42的旋转轴线44布置在平面60内。这种布置方式的结果是，阀体52纯轴向地在没有垂直于轴向的运动分量的情况下放置在阀座58上，从而在阀体52或阀座58上也不产生起剪力作用的横向力。
但还是为了将汇入口18尽可能低地尤其布置在朝向压气机的区域中并且因此实现冷凝物的排出，阀座58设计为朝进气通道12的出口20倾斜。保持轴54相应地也具有朝相对活门体50的倾斜，同时保持轴54垂直于阀体52定向。
按照图2的实施例除了保持轴54'具有圆弧形状外与图1的实施例相符，从而保持轴54'在支承点处也垂直于活门体50定向。
所描述的调节装置以此方式显著减小在阀座和阀体的区域中出现的磨损，因为产生摩擦的横向力被避免。这导致废气再循环通道关闭在明显更长时间上的高的密封性。
当然可行的是，如果在活门座的区域中出现长期会导致泄露的增加的磨损，也可以将活门座相应地相对于轴布置，从而旋转轴线还布置在由活门座界定的平面内。
应当清楚的是，可以对所描述的实施例进一步修改，只要不脱离独立权利要求的保护范围即可。因此也可以考虑，由座界定的平面设计为垂直于通道的中轴线。

Claims (14)

1.一种用于内燃机的调节装置，所述调节装置具有
进气通道(12)，所述进气通道(12)具有进口(14)和出口(20)；
废气再循环通道(16)，所述废气再循环通道(16)通入所述进气通道(12)中；
调节体(46)；
所述废气再循环通道(16)的汇入口(18)，所述汇入口(18)用作所述调节体(46)的在关闭废气再循环通道(16)的状态下固定不动的阀座(58)；
轴(42)，所述轴(42)用作所述调节体(46)的旋转轴线(44)，所述调节体(46)偏心地固定在所述轴(42)上，
其中，所述调节体(46)通过所述轴(42)的旋转能够在第一终端位置和第二终端位置之间移动，在所述第一终端位置中，所述调节体(46)至少对进气通道(12)节流，在所述第二终端位置中，所述调节体(46)支承在废气再循环通道(16)的汇入口(18)处的阀座(58)上，
其特征在于，
所述轴(42)的旋转轴线(44)布置在由废气再循环通道(16)的汇入口(18)处的阀座(58)界定的平面(60)内。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述废气再循环通道(16)的流动壳体(38)插入混合壳体(10)的开口(30)中，所述流动壳体(38)的端部构成调节体(46)的阀座(58)，所述调节体(46)能够在所述混合壳体(10)中移动。
3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述调节体(46)具有活门体(50)，通过所述活门体(50)至少能对进气通道(12)节流，所述调节体(46)还具有阀体(52)，所述阀体(52)能够下降至废气再循环通道(16)的汇入口(18)处的阀座(58)上。
4.根据权利要求3所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述阀体(52)通过保持轴(54)固定在活门体(50)上。
5.根据权利要求4所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述废气再循环通道(16)的汇入口(18)处的阀座(58)设计为相对于进气通道(12)的中轴线(26)朝进气通道(12)的出口(20)的方向倾斜。
6.根据权利要求5所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述保持轴(54)构造为圆弧形，从而保持轴(54)垂直地支承在所述活门体(50)和阀体(52)上。
7.根据权利要求5所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述保持轴(54)构造为直的并且从阀体(52)垂直地延伸至活门体(50)。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述保持轴(54)布置在阀体(52)的中央。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述轴(42)在废气再循环通道(16)的汇入口(18)上游的进气通道(12)中支承在混合壳体(10)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述轴(42)布置在进气通道(12)的上游的第一通道区段(24)的通流横截面外。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述废气再循环通道(16)在混合壳体(10)的槽形的凹处(48)的最低点通入进气通道(12)中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述上游的第一通道区段(24)由活门座(56)限定边界，所述调节体(46)的活门体(50)在第一终端位置中在完全关闭进气通道(12)的位置中环绕地贴靠在所述活门座(56)上。
13.根据权利要求12所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述活门座(50)由进气通道(12)的第一壳体件(22)的轴向端部构成，所述第一壳体件(22)构成上游的通道区段(24)并且伸入混合壳体(10)的第二壳体件(28)中。
14.根据权利要求12或13所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述轴(42)的旋转轴线(44)布置在由活门座(56)界定的平面内。
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