DE10025877A1 - Abgasrückführsystem - Google Patents
AbgasrückführsystemInfo
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Abstract
Ein Abgasrückführsystem weist einen Kühler (10), einen Bypass (12), ein Kühlerventil (16) und ein Bypassventil (18) auf, wobei das Kühlerventil (16) und das Bypassventil (18) einen gemeinsamen Antrieb (44) in Form eines in zwei Richtungen drehbaren Drehantriebs oder einer Vakuumquelle aufweisen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführsystem nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Verbesserung der Emissionswerte und zur Senkung des
Kraftstoffverbrauchs ist es auf dem Gebiet der
Verbrennungsmotoren seit längerem bekannt, das von dem Motor
abgegebene Abgas in das Luftzuführsystem des
Verbrennungsmotors zurückzuführen. Da sich die Temperatur der
Abgase in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors
verändert, ist es erforderlich, die Temperatur des Abgases
dergestalt zu regeln, dass dieses insbesondere im warmen
Zustand des Motors gekühlt wird.
Ein Abgasrückführsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
ist aus der DE 199 06 401 der Anmelderin bekannt und weist
einen von dem Abgas durchströmten Kühler, einen Bypass, der
den Kühler umgeht, und ein Ventil auf, das wahlweise den
Kühlereinlass oder den Bypass verschließt. Hierdurch kann je
nach Betriebszustand des Motors gesteuert werden, ob das
Abgas durch den Kühler strömt und demzufolge gekühlt wird,
oder ob der Kühler, beispielsweise in der Kaltlaufphase des
Motors, umgangen wird, so dass das Abgas seine
Ausgangstemperatur beibehält.
Die DE 197 33 964 A1 offenbart eine Ventilanordnung zur
Steuerung eines rückgeführten Abgasstromes, bei der die
beiden Ventilteller zum Öffnen und Verschließen des
Kühlereinlasses und zum Öffnen und Verschließen des Bypasses
einen gemeinsamen Betätigungsmechanismus aufweisen. Die
Betätigung zum Öffnen des jeweiligen Ventiltellers erfolgt
durch Abstützung auf das jeweils andere, geschlossene Ventil.
Aus der WO 96/30635 ist ein Abgasrückführsystem bekannt, bei
dem unabhängig voneinander öffnende Ventile am Beginn einer
Kühler-Zuführleitung und am Beginn eines Bypasses vorgesehen
sind, der den Kühler umgeht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Abgasrückführsystem zu schaffen, bei dem in wirkungsvoller
Weise und mit einem einfachen Aufbau der gesamten
Ventilanordnung eine Steuerung der Abgastemperatur durch ein
wahlweises Durchströmen des Kühlers oder des Bypasses
erreicht werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das
Abgasrückführsystem nach dem Patentanspruch 1.
Demzufolge sind ein Kühlerventil, das dem Öffnen und
Schließen der Kühlerzuführung dient, und ein Bypassventil,
das dem Öffnen und Schließen des Bypasses dient, vorgesehen.
Erfindungsgemäß weisen die beiden Ventile einen gemeinsamen
Antrieb in Form eines in zwei Richtungen drehbaren
Drehantriebs oder einer Vakuumquelle auf. Für einen
derartigen Drehantrieb hat sich herausgestellt, dass er
besonders zuverlässig und dauerhaft das erforderliche Öffnen
und Schließen der beiden Ventile gewährleisten kann. Dies
gilt auch für die besondere Ausführungsform, bei welcher der
gemeinsame Antrieb durch eine Vakuumquelle realisiert wird.
Erfindungsgemäß ergibt sich der Vorteil, dass der Aufbau der
Ventilanordnung durch Verwendung eines gemeinsamen Antriebs
einfach gehalten werden kann.
Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
Bevorzugt sind die beiden Ventile in ihre jeweilige
geschlossenen Stellung vorgespannt, so dass ohne Betätigung
des Antriebs keine Abgasrückführung erfolgt, was in
bestimmten Situationen erwünscht sein kann. Dadurch, dass das
erfindungsgemäße Abgasrückführsystem in dieser
Ausführungsform üblicherweise getrennte
Betätigungsmechanismen, zumindest getrennte Ventilstangen für
die beiden Ventile Aufweist, kann das jeweilige Bauteil, das
die Vorspannung aufbringt, üblicherweise eine Druckfeder,
besonders gut an die bei dem jeweiligen Ventil vorliegende
Situation angepasst werden.
Eine besonders kompakte Bauweise für die Ventilanordnung des
erfindungsgemäßen Abgasrückführsystems ergibt sich, wenn die
Ventilstangen beider Ventile koaxial zueinander sind. Hierbei
ist es denkbar, dass sich die beiden Ventilstangen von dem
gemeinsamen Antrieb in entgegensetzte Richtungen erstrecken.
Es wird jedoch bevorzugt, dass die beiden koaxialen
Ventilstangen ineinander geführt sind, wodurch sich in dieser
Ausführungsform eine besonders kompakte Bauweise ergibt.
Die Betätigung der beiden Ventile durch einen gemeinsamen
Antrieb in Form einer Vakuumquelle kann besonders wirksam
dadurch erfolgen, dass beide Ventile eine Membran aufweisen,
die jeweils eine Unterdruckkammer abgrenzt, die mit der
gemeinsamen Vakuumquelle verbindbar ist.
Für die Betätigung der beiden Ventile mittels eines
gemeinsamen, in zwei Richtungen drehbaren Drehantriebs ist es
vorteilhaft, wenn der Drehantrieb ein Drehelement aufweist
oder auf dieses wirkt, das ein Gewinde aufweist, und ferner
ein Betätigungselement mit einem Gewinde vorhanden ist.
Hierbei wird bevorzugt, dass zwei Drehelemente vorgesehen
sind, die ein Rechts- bzw. ein Linksgewinde aufweisen, wobei
das Betätigungselement des einen Ventils ein Gewinde der
einen Richtung, und das Betätigungselement des anderen
Ventils ein Gewinde der anderen Richtung aufweist. Hierdurch
werden bei der Drehung des Drehantriebs beide
Betätigungselemente betätigt, wobei nur eines der beiden
Betätigungselemente in eine Richtung zum Öffnen des Ventils
bewegt wird. Das andere Betätigungselement läuft
gewissermaßen ins Leere.
Alternativ wird eine Ausführungsform mit gemeinsamen
Drehantrieb bevorzugt, bei der mehrere Drehelemente vorhanden
sind, die jeweils einen Nocken aufweisen. Durch die geeignete
Gestaltung der Drehrichtungen der Drehelemente sowie der
daran angebrachten Nocken lässt sich realisieren, dass
wahlweise das eine oder das andere Ventil mittels des
gemeinsamen Antriebs geöffnet werden kann.
Es hat sich schließlich bei Versuchen als vorteilhaft
herausgestellt, ein gemeinsames Ventilelement für das Kühler-
und das Bypassventil vorzusehen, das wahlweise die
Kühlerzuführung oder den Bypass öffnet, und den jeweils
anderen Einlass oder auch beide Leitungen verschließt. Ein
derartiges gemeinsames Ventilelement kann durch einen
Drehantrieb besonders zuverlässig bewegt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaft in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen
Abgasrückführsystems in einer ersten
Ausführungsform;
Fig. 2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen
Abgasrückführsystems in einer zweiten
Ausführungsform;
Fig. 3 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen
Abgasrückführsystems in einer dritten
Ausführungsform;
Fig. 4 eine Draufsicht mit Teilschnitt des
erfindungsgemäßen Abgasrückführsystems in einer
vierten Ausführungsform;
Fig. 5 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Abgasrückführsystems in einer fünften
Ausführungsform;
Fig. 6 eine Schnittansicht eines Abschnitts des in Fig. 5
gezeigten Abgasrückführsystems; und
Fig. 7 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen
Abgasrückführsystems in einer sechsten
Ausführungsform.
Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weist das erfindungsgemäße
Abgasrückführsystem einen Abschnitt auf, in dem ein Kühler 10
und ein den Kühler umgehender Bypass 12 vorgesehen sind. Wie
durch den Pfeil A angedeutet ist, durchströmt das zu dem
Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors zurückzuführende
Abgas je nach Stellung der beiden Ventile 16, das den
Kühlereinlass öffnet und schließt, und 18, das den Bypass
öffnet und schließt, entweder den Kühler 10 oder den Bypass
12. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist es
darüber hinaus möglich, dass beide Durchflüsse teilweise
geöffnet werden, so dass der jeweilige Anteil des Abgases
geregelt werden kann, der den Kühler 10 und den Bypass 12
durchströmt. Hierdurch kann die Temperatur des Abgases in
Abhängigkeit von dem Laufzustand des Motors eingestellt
werden.
Die beiden Ventile 16, 18 weisen jeweils einen Ventilteller
20, 22 auf, der mit einem zugehörigen Ventilsitz zum
Verschließen des jeweiligen Einlasses zusammenwirkt. In dem
gezeigten Fall sind ferner die beiden Ventilstangen 24, 26
derart ausgeführt, dass die Ventilstange 24 des Kühlerventils
16 in der Ventilstange 26 des Bypassventils 18 geführt ist.
Hinsichtlich der Öffnungsbewegung ist anzumerken, dass das
Kühlerventil 16 durch Bewegung nach oben geöffnet wird,
während des Bypassventil 18 durch eine Bewegung nach unten
geöffnet wird.
Diese jeweilige Bewegung erfolgt erfindungsgemäß durch einen
gemeinsamen Antrieb gegen eine jeweilige Druckfeder 28, 30,
die beide Ventile in ihre geschlossene Vorstellung vorspannt.
Für die Betätigung mittels einer Vakuumquelle sind die
jeweiligen Ventilstangen 24, 26 an ihren oberen Enden mit
einer jeweiligen Membran 32, 34 verbunden, die jeweils eine
Unterdruckkammer 36, 38 definiert. Über geeignete Anschlüsse
40 ist die Unterdruckkammer 36, 38 jeweils mit einer
Vakuumquelle verbindbar. Wie ohne weiteres ersichtlich ist,
wird das Ventil 16 geöffnet, indem der Ventilteller 20
angehoben wird, wenn auf die zugehörige Unterdruckkammer 38
ein Unterdruck aufgebracht wird. Ebenso bewegt sich der
Ventilteller 22 des Bypassventils 18 nach unten, und das
Ventil öffnet sich, wenn auf die Unterdruckkammer 36 ein
Unterdruck aufgebracht wird. Durch geeignete Steuerungen des
jeweils in der Unterdruckkammer 36, 38 wirkenden Drucks kann
auch der Fall realisiert werden, dass die beiden Ventile 16,
18 unabhängig voneinander geöffnet werden.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die
Ventile 16, 18 als solche einschließlich der Ventilstangen
24, 26 ähnlich zu der Ausführungsform der Fig. 1 gestaltet.
Sie sind jedoch an ihrem jeweiligen oberen Bereich nicht mit
einer Membran, sondern lediglich mit einem jeweiligen
tellerartigen Element 42 versehen, über das die beim Öffnen
des Ventils in der jeweiligen Druckfeder 28, 30 erzeugte
Kraft auf die Ventilstange 24, 26 übertragen wird. Die
Betätigung der beiden Ventile erfolgt in diesem Fall über
einen Drehantrieb, der in dem gezeigten Fall als
Gleichstrommotor 44 vorgesehen ist. Die Drehung des
Gleichstrommotors 44 wird auf ein Zahnrad 46 übertragen, das
an seiner Nabe ein Gewinde aufweist, so dass eine Drehung des
Zahnrads 46 auf ein translatorisch geführtes
Betätigungselement übertragen wird. Je nach der Drehrichtung
des Zahnrads 46 bewegt sich das Betätigungselement in die
eine oder andere Richtung und drückt bei Bewegung nach oben
die Ventilstange 24 nach oben, so dass das Kühlerventil 16
öffnet. In gleicher Weise drückt es bei Betätigung nach unten
durch Drehung des Zahnrads 46 in der anderen Richtung die
Ventilstange 26 nach unten, so dass das Bypassventil 18
öffnet. Das jeweils andere Ventil bleibt unbetätigt. Durch
diese Ausgestaltung kann anhand eines gemeinsamen
Drehantriebs 44 eine besonders kompakte Bauweise der
Ventilanordnung des erfindungsgemäßen Abgasrückführsystems
erreicht werden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist dieses
Prinzip einer Betätigung wahlweise des einen oder des anderen
Ventils durch einen gemeinsamen Drehantrieb, der sich in
unterschiedliche Richtungen dreht, ebenfalls verwirklicht.
Der Drehantrieb besteht wie bei der Ausführungsform von Fig.
2 aus einem Gleichstrommotor 44, dessen Drehung auf ein
Zahnrad 46 übertragen wird. Dieses weist wiederum an seiner
Nabe ein Gewinde auf, so dass die Drehbewegung auf ein
translatorisch geführtes Betätigungselement 48 übertragen
wird. Wenn sich das Zahnrad derart dreht, dass das
Betätigungselement nach rechts geschoben wird, so löst es
sich von der links zu erkennenden Ventilstange 26 des
Bypassventils 18 und öffnet das rechts zu erkennende
Kühlerventil 16, so dass das Abgas, wie durch den Pfeil A
angedeutet ist, in den Kühler 10 gelangt.
In gleicher Weise kann das Bypassventil 18 geöffnet werden,
indem auf das Zahnrad 46 eine Drehung in anderer Richtung
aufgebracht wird, und das Betätigungselement 48 entsprechend
nach links geschoben wird. Eine Druckfeder 28 sorgt für das
Schließen des Kühlerventils 16 und den Verbleib in der
geschlossenen Stellung. Wenn das Bypassventil 18 geöffnet
werden soll, wird das Betätigungselement 48 durch geeignete
Drehrichtung des Motors 44 nach links verschoben, und dessen
Ende löst sich von dem gemäß der Figur linken Ende der
Ventilstange 24 des Kühlerventils 16. Auf der Seite des
Bypassventils 18 ist ebenfalls eine Druckfeder 30 vorgesehen,
um das Ventil in seine geschlossene Stellung vorzuspannen.
Auch bei der Ausführungsform von Fig. 4 erfolgt das wahlweise
Öffnen und Schließen des Kühlerventils 16 und des
Bypassventils 18 durch einen gemeinsamen Drehantrieb in Form
eines Gleichstrommotors 44. Die Drehung des Gleichstrommotors
44 wird über Zahnräder in eine Verschiebebewegung von
Betätigungselementen 48 und 50 umgewandelt. Hierbei weist das
eine Zahnrad 46 ein Rechtsgewinde 52, und das andere Zahnrad
54 ein Linksgewinde 56 auf. Wenn sich der Drehmotor 44 dreht,
bewirkt das entsprechende Gewinde des einen Zahnrades eine
Bewegung des jeweiligen Betätigungselements 48, 50 in einer
Richtung zum Öffnen des Kühler- 16 oder des Bypassventils 18
gegen die Kraft der Druckfeder 28, 30. Das andere
Betätigungselement 50 bewegt sich jeweils von dem zugehörigen
Ventil weg, so dass es ins Leere läuft, und das nicht zu
öffnende Ventil geschlossen bleibt.
Falls ein Öffnen des anderen Ventils beabsichtigt ist, wird
der Motor in die andere Richtung in Drehung versetzt, so dass
sich das Betätigungselement des geöffneten Ventils von diesem
wegbewegt, das Ventil durch die Kraft der Druckfeder in die
geschlossene Stellung zurückgebracht wird, und das
Betätigungselement fortan von dem Ende der Ventilstange außer
Berührung ist. Bei Fortsetzung der Bewegung entfernt sich das
zuletzt betrachtete Betätigungselement von dem Ventil,
während das andere Betätigungselement das andere Ventil gegen
die Kraft die Druckfeder aufdrückt.
Auch bei der Ausführungsform der Fig. 5 werden
unterschiedliche Drehrichtungen von Drehelementen zum
wahlweisen Öffnen und Schließen der beiden Ventile genutzt.
In diesem Fall wird die Drehbewegung eines Motors 44 letzten
Endes auf zwei miteinander kämmende und sich deshalb in
unterschiedliche Richtungen drehende Zahnräder 46 und 54
übertragen. Die Zahnräder weisen jeweils einen Nocken 58, 60
auf, der mit einem jeweiligen Hebel 62 und 64 zusammenwirkt.
Der jeweilige Hebel ist, wie ergänzend aus Fig. 6 hervorgeht,
die den linken Abschnitt der Anordnung im Schnitt darstellt,
mit einer Klappe 66 verbunden, die das Kühler- und
Bypassventil bildet. Wenn nunmehr (vgl. Fig. 5) der Motor 44
derart in Drehung versetzt wird, dass sich das Zahnrad 46
gegen den Uhrzeigersinn dreht, wird der zugeordnete Hebel 62
nach links ausgelenkt, und diese Auslenkbewegung wird durch
eine sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckende Stange auf
diejenige Klappe übertragen, die an dieser Stange angebracht
ist, so dass eines der beiden Ventile geöffnet wird.
Zu diesem Zeitpunkt dreht sich, weil die beiden Zahnräder 46,
54 miteinander kämmen, das andere Zahnrad 54 in Richtung des
Uhrzeigersinns, so dass sich der zugehörige Nocken 60
ebenfalls in Richtung des Uhrzeigersinns dreht und ein
Bereich des Nockens in Eingriff mit dem Heben 44 ist, der
keine Betätigungskontur, d. h. keine sich ändernde radiale
Erstreckung aufweist. Deshalb bleibt der Hebel 64 und das
zugehörige, andere Ventil unbetätigt. In gleicher Weise
erfolgt eine Betätigung des zuletzt betrachteten Ventils
dadurch, dass der Drehantrieb in die andere Richtung gedreht
wird, so dass sich das Zahnrad 46 mit dem Uhrzeigersinn
dreht, und aufgrund der entsprechenden Gestaltung des Nockens
58 keine Betätigung des Hebels 62 erfolgt, jedoch das mit dem
Zahnrad 46 kämmende Zahnrad 54 entgegen den Uhrzeigersinn
gedreht wird, so dass die Betätigungskontur des Nockens 60
den Heben 64 auslenkt, und die Klappe des anderen Ventils
geöffnet wird.
In Fig. 7 ist schließlich eine Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Abgasrückführsystems gezeigt, bei der das
Kühler- und das Bypassventil ein gemeinsames Ventilelement
aufweisen, das zum einen, wie in Fig. 7 zu erkennen ist,
beide Einlässe verschließen kann, so dass keine
Abgasrückführung erfolgt. Durch Verdrehen des Ventilelements
68 entgegen den Uhrzeigersinn, also gewissermaßen nach oben,
wird der Einlass des Kühlers 10 freigegeben, während durch
Verdrehen nach unten der Bypass 12 geöffnet wird. Die
Betätigung des Ventilelements 48 erfolgt erfindungsgemäß
durch einen Drehantrieb, der auf eine sich senkrecht zur
Zeichenebene erstreckende Betätigungsstange wirkt. Dieser
Drehantrieb kann aufgrund der vergleichsweise geringfügigen
Winkelbewegung als Schritt- oder sogenannter Torque-Motor
vorgesehen sein. Alternativ ist es denkbar, einen
Gleichstrommotor zu verwenden, und dessen Drehbewegung über
ein geeignetes Getriebe in eine geringere Drehbewegung zur
Realisierung der erforderlichen, geringen Auslenkung des
Ventilelements 68 umzuwandeln. Es sei noch angemerkt, dass
die Verbindung des Ventilelements 68 mit der
Betätigungsstange 70 über ein Federelement 72 erfolgt, das
das Ventilelement 68 gegen die beiden Ventilsitze drückt.
Ferner ist das Ventilelement in dem gezeigten Fall
vergleichsweise dünnwandig, es kann jedoch auch dicker,
beispielsweise aus dem Vollen gefertigt sein.
Claims (8)
1. Abgasrückführsystem mit einem Kühler (10), einem Bypass
(12), einem Kühlerventil (16) zum Öffnen und Schließen
der Kühlerzuführung und einem Bypassventil (18) zum
Öffnen und Schließen des Bypasses (12)
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kühlerventil (16) und das Bypassventil (18) einen
gemeinsamen Abtrieb in Form eines in zwei Richtungen
drehbaren Drehantriebs (44) oder einer Vakuumquelle
aufweisen.
2. Abgasrückführsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die beiden Ventile (16, 18) in die
geschlossene Stellung vorgespannt sind.
3. Abgasrückführsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ventilstangen (24, 26) beider
Ventile (16, 18) konzentrisch zueinander und
vorzugsweise ineinander geführt sind.
4. Abgasrückführsystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden
Ventile jeweils eine Membran (32, 34) aufweisen, die
eine Unterdruckkammer (36, 38) definiert, die mit einer
gemeinsamen Vakuumquelle verbindbar ist.
5. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (44)
zumindest ein Drehelement (56, 54) aufweist, das mit
einem Gewinde versehen ist.
6. Abgasrückführsystem nach Anspruch 5 dadurch
gekennzeichnet, dass zwei Drehelemente (46, 54)
vorgesehen sind, die ein Rechts- (52) bzw. ein
Linksgewinde (56) aufweisen.
7. Abgasrückführsystem nach Anspruch 5 dadurch
gekennzeichnet, dass zwei Drehelemente (46, 54)
vorgesehen sind, die jeweils einen Nocken (58, 60)
aufweisen.
8. Abgasrückführsystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlerventil
(16) und das Bypassventil (18) ein gemeinsames
Ventilelement (68) aufweisen, das wahlweise die
Kühlerzuführung oder den Bypass (12) oder beide
Leitungen verschließt.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE10025877A DE10025877C2 (de) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | Abgasrückführsystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10025877A DE10025877C2 (de) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | Abgasrückführsystem |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10025877A1 true DE10025877A1 (de) | 2001-12-20 |
DE10025877C2 DE10025877C2 (de) | 2002-04-11 |
Family
ID=7643504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10025877A Expired - Lifetime DE10025877C2 (de) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | Abgasrückführsystem |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10025877C2 (de) |
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