DE10108043B4

DE10108043B4 - Self-cleaning valves in the supply air or exhaust system in internal combustion engines

Info

Publication number: DE10108043B4
Application number: DE10108043A
Authority: DE
Inventors: Ralph Dr. Krause
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: DE10108043A1; WO2002066816A1; EP1366281A1

Abstract

Ventil für Fluidströme in Zuluft- oder Abgassystemen an Verbrennungskraftmaschinen, mit einem Ventilteller (1) und einen Ventilsitz (2) in einem Gehäuse (10), wobei das Ventil (15) durch einen mit dem Gehäuse (10) fest verbundenen, rotatorisch arbeitenden Antrieb (8) betätigt wird und einer Hubbewegung (14) des Ventiltellers (1) eine Drehbewegung (13) des Ventiltellers (1) relativ zum Ventilsitz (2) zur Steuerung des Zu- oder Abfließens eines strömenden Mediums oder mehrerer strömender Medien überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein Drehbewegungsübertragungsglied (6) und ein Bewegungsumsetzungsglied (5) enthaltende Umformeinrichtung eine Bewegung des rotatorisch arbeitenden Antriebs (8) in die überlagerte Hub- und Drehbewegung (13, 14) des Ventiltellers (1) umformt, wobei das Drehbewegungsübertragungsglied (6) formschlüssig und in axialer Richtung verschiebbar in eine Öffnung (11) des Bewegungsumsetzungsgliedes (5) eingreift.Valve for fluid flows in supply air or exhaust systems on internal combustion engines, with a valve disk (1) and a valve seat (2) in a housing (10), wherein the valve (15) through one with the housing (10) fixedly connected, rotary drive (8) is actuated and a lifting movement (14) of the valve disk (1) a rotational movement (13) of the valve disk (1) relative to the valve seat (2) for control the inflow or outflow of a flowing Medium or more flowing Media superimposed is characterized in that a rotary motion transmitting member (6) and a motion conversion member (5) containing forming a Movement of the rotary drive (8) in the superimposed Lifting and turning movement (13, 14) of the valve disc (1) transforms, wherein the rotary motion transmission member (6) positive fit and slidable in the axial direction in an opening (11) of the Bewegungsumsetzungsgliedes (5) intervenes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstreinigendes Ventil bei einer Verbrennungskraftmaschine. Ventile dienen beispielsweise der Mischung von Gasströmen in dem Abgasrückführungssystem moderner Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren. Dabei wird zum Beispiel verbranntes Abgas einem Frischluftstrom zugemischt zur Senkung der Verbrennungsspitzentemperatur. Die Abgasrückführung mindert die temperaturabhängigen NO_x-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine wirkungsvoll. Das Abgasrückführungssystem enthält ein Abgasrückführventil, daß die zurückzuführende Abgasmenge steuert.The invention relates to a self-cleaning valve in an internal combustion engine. Valves serve, for example, to mix gas streams in the exhaust gas recirculation system of modern automotive internal combustion engines. In this case, for example, burned exhaust gas is added to a fresh air stream to lower the combustion peak temperature. The exhaust gas recirculation effectively reduces the temperature-dependent NO _x emissions of the internal combustion engine. The exhaust gas recirculation system includes an exhaust gas recirculation valve that controls the amount of exhaust gas to be recirculated.

DE 198 25 656 A1 bezieht sich auf ein Abgasrückführventil für Brennkraftmaschinen, das einen Ventildurchlaß mit Ventilsitzfläche und ein Ventilglied mit einer der Ventilsitzfläche zugeordneten und zugewandten Ringfläche aufweist. Die Ringfläche des Ventilgliedes ist an einem axial überstehenden Ringbund auf der Oberseite des Ventilgliedes ausgebildet, während die Ventilsitzfläche des Gehäuseteils auf deren unteren Seite vorgesehen ist. Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Abgasrückführventil so auszubilden, daß eine einwandfreie Öffnungs- bzw. Schließfunktion zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz gewährleistet wird. Dazu wird die Verschmutzung der Dichtfunktionselemente durch konstruktive Gestaltung der Dichtfunktionselemente vermieden. Es handelt sich dabei um passive Maßnahmen, keine aktive Selbstreinigung des Abgasrückführventils. DE 198 25 656 A1 refers to an exhaust gas recirculation valve for internal combustion engines, having a valve passage with valve seat surface and a valve member having a valve seat surface associated with and facing annular surface. The annular surface of the valve member is formed on an axially projecting annular collar on the upper side of the valve member, while the valve seat surface of the housing part is provided on the lower side thereof. The object of this invention is to provide an exhaust gas recirculation valve in such a way that a perfect opening or closing function between the valve member and the valve seat is ensured. For this purpose, the contamination of the sealing function elements is avoided by constructive design of the sealing function elements. These are passive measures, not active self-cleaning of the exhaust gas recirculation valve.

EP 0 856 657 A2 offenbart ein Abgasrückführventil für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, das einen Abgaskanal mit einem Ventilsitz enthält, der von einem Ventilglied beherrscht wird und dessen Betätigungsglied im Gehäuse verschiebbar geführt ist und von einer Verstelleinrichtung betätigt wird. Die Verstelleinrichtung weist einen rotatorisch arbeitenden Antrieb und eine dem Antrieb nachgeschaltete getriebliche Umformeinrichtung auf, mittels der die Drehantriebsbewegung des Antriebes in eine Translationsbewegung des Betätigungsgliedes mit Ventilglied umformbar ist. Das Ventilglied führt demnach nur eine translatorische und keine rotatorische Bewegung aus. EP 0 856 657 A2 discloses an exhaust gas recirculation valve for an internal combustion engine, comprising a housing which includes an exhaust passage with a valve seat which is dominated by a valve member and the actuator is slidably guided in the housing and is actuated by an adjusting device. The adjusting device has a rotary drive and a drive downstream of the drive forming device, by means of which the rotary drive movement of the drive in a translational movement of the actuator with valve member is deformable. The valve member therefore performs only a translatory and no rotational movement.

DE 196 03 592 C1 betrifft eine Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Abgasrückführventil, mit einem elektrisch ansteuerbaren Drehmagneten, mit einer Stellgliedanordnung, die von einem Drehmagneten antreibbar ist und die mit einem an einer Ventilstange führbaren Ventilteller verbindbar ist. Zwangsweise ist mit einer Hubeinrichtung der Stellgliedanordnung eine durch den Drehmagneten ansteuerbare Drehbewegung in eine Hubbewegung des Ventiltellers umsetzbar. Die Axialführung ist als Längsrillenlager ausgebildet, das eine Verdrehsicherung bildet. Eine Drehbewegung des Ventiltellers wird bei dieser Erfindung unterbunden. DE 196 03 592 C1 relates to a valve control for an internal combustion engine, in particular for an exhaust gas recirculation valve, with an electrically controllable rotary magnet, with an actuator assembly which is drivable by a rotary magnet and which is connectable to a valve stem on a valve plate feasible. Forcibly with a lifting device of the actuator assembly can be controlled by the rotary magnet controllable rotational movement in a stroke movement of the valve disk. The axial guide is designed as a longitudinal groove bearing, which forms an anti-rotation. A rotational movement of the valve disk is prevented in this invention.

Aus EP 0 740 066 A1 ist ein Abgasrückführventil bekannt, das eine Spulenvorrichtung und ein Kugellager aufweist. Das Kugellager lagert ein Führelement, das als Reaktion auf eine elektrische Betätigung der Spülenvorrichtung gemeinsam mit einem Betätigungsglied des Ventils eine Translationsbewegung ausführt, wodurch sich das Ventil öffnet. Eine Rotationsbewegung wird nicht offenbart.Out EP 0 740 066 A1 For example, an exhaust gas recirculation valve is known, which has a coil device and a ball bearing. The ball bearing supports a guide member that translates together with an actuator of the valve in response to electrical actuation of the purge device, thereby opening the valve. A rotational movement is not disclosed.

DE 199 61 756 C1 bezieht sich auf ein Abgasrückführventil. Gemäß dieser Lösung ist ein translatorisch bewegbares Ventilelement vorgesehen, welches insbesondere als Ventilteller ausgebildet ist. Es ist ein Betätigungsmechanismus vorgesehen, der dem Ventilelement zumindest zu Beginn des Öffnungsvorgangs eine Drehbewegung um dessen Achse erteilt. Als Betätigungsmechanismus wird ein Mutter-Spindel-System genannt, welches der Umwandlung der Drehbewegung eines Antriebsmotors in eine kombinierte Dreh/Hubbewegung des Ventilelements dient. DE 199 61 756 C1 refers to an exhaust gas recirculation valve. According to this solution, a translationally movable valve element is provided, which is designed in particular as a valve disk. An actuating mechanism is provided which gives the valve element, at least at the beginning of the opening process, a rotational movement about its axis. As an actuating mechanism, a nut-spindle system is called, which serves to convert the rotational movement of a drive motor in a combined rotational / lifting movement of the valve element.

Bei Abgasrückführventilen an Verbrennungsmotoren kann es in bestimmten Betriebszuständen oder bei falsch abgestimmter Verbrennung zu Verunreinigungen an den Ventilfunktionselementen kommen. In Verbindung mit Öl aus der Kurbelgehäuseentlüftung und/oder Rußpartikeln kann es zu Verklebungen an den Dichtfunktionselementen kommen, woraus die Schwergängigkeit oder sogar der Ausfall der Komponente resultiert. Ferner haben lokale Ablösungen der Verunreinigungen an den Ventilfunktionselementen Undichtigkeiten bei geschlossenem Ventil zur Folge.at Exhaust gas recirculation valves On internal combustion engines, it can in certain operating conditions or Incorrectly coordinated combustion leads to contamination on the valve function elements come. In conjunction with oil from the crankcase ventilation and / or soot particles it can come to bonds to the sealing function elements, from which the binding or even the failure of the component results. Furthermore, local ones have detachments the contaminants on the valve function elements leaks with the valve closed.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Verunreinigungen von Ventilen können durch einen Selbstreinigungsmechanismus der Ventile verhindert werden. Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt eine solche Selbstreinigung in einem Ventil in einer Verbrennungskraftmaschine, das einen Ventilteller und einen Ventilsitz in einem Gehäuse enthält, indem einer Hubbewegung des Ventiltellers, eine Drehbewegung des Ventiltellers relativ zu dem Ventilsitz überlagert wird. Wenn lediglich eine Hubbewegung ausgeführt wird, so resultieren daraus Normalspannungen, die nicht zu einer gleichmäßigen Belastung auf die angelagerten Verschmutzungen zwischen Ventilteller und Ventilsitz führen. Vielmehr kann es durch die Normalspannungen zu lokalen Ablösungen der Verschmutzungen und dadurch zu lokalen Undichtigkeiten bei geschlossenem Ventil kommen. Durch die überlagerte Drehbewegung werden an der Kontaktfläche zwischen Ventilteller und Ventilsitz gleichmäßig verteilt Schubspannungen aufgebaut, durch die Verunreinigungen oder Verschmutzungen zwischen Ventilteller und Ventilsitz gleichmäßig abgetragen werden. Es erfolgt demnach eine Selbstreinigung des Ventils.Contamination of valves can be prevented by a self-cleaning mechanism of the valves. In the present invention, such a self-cleaning occurs in a valve in an internal combustion engine that includes a valve disk and a valve seat in a housing by superimposing a lifting movement of the valve disk, a rotational movement of the valve disk relative to the valve seat. If only one lifting movement is carried out, then resulting in normal stresses that do not lead to a uniform load on the accumulated dirt between the valve disk and valve seat. Rather, it can be due to the normal stresses to local detachment of the contaminants and thus to lo leakages occur when the valve is closed. Due to the superimposed rotary motion, evenly distributed shear stresses are built up at the contact surface between valve disk and valve seat, by means of which impurities or contamination between the valve disk and valve seat are removed uniformly. There is therefore a self-cleaning of the valve.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist demnach, daß durch diesen Selbstreinigungsmechanismus die im zu steuerenden strömenden Medium mitgeführten Verunreinigungen oder Verschmutzungen, die sich an einem Ventil ohne Reinigungsmechanismus zwischen den Funktionselementen Ventilteller und Ventilsitz anlagern und so zur Funktionsunfähigkeit der Komponente führen können, entfernt werden.One Advantage of the present invention is therefore that by this self-cleaning mechanism the impurities to be controlled in the medium to be controlled or contaminants that attach to a valve without a cleaning mechanism attach between the functional elements valve disk and valve seat and so to the inability to function lead the component can, be removed.

Vorteilhaft ist auch, daß das erfindungsgemäße Ventil bei jedem Öffnen und Schließen den Selbstreinigungsmechanismus aktiviert.Advantageous is that too inventive valve every time you open and closing activated the self-cleaning mechanism.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung verläuft die Drehbewegung des Ventiltellers relativ zu dem Ventilsitz nichtlinear zu der Hubbewegung. Vorteilhaft kann eine nichtlinear gestaltete Kopplung der Dreh- mit der Hubbewegung beispielsweise derart sein, daß zu Beginn der Öffnungsbewegung des Ventils nur ein geringer Hub und am Ende ein großer Hub realisiert wird. Dadurch können auch kleine Mengen eines strömenden Mediums mit Hilfe des Ventils dosiert werden.at an embodiment the invention runs the rotational movement of the valve disk relative to the valve seat non-linear to the lifting movement. Advantageously, a non-linear designed Coupling the rotary with the lifting movement, for example, be such that too Beginning of the opening movement the valve only a small stroke and realized at the end of a large stroke becomes. Thereby can even small amounts of a flowing Medium are metered by means of the valve.

Das erfindungsgemäße Ventil kann so ausgebildet sein, daß es durch einen mit dem Gehäuse fest verbundenen, rotatorisch arbeitenden Antrieb betätitgt wird. Rotatorisch arbeitend heißt in diesem Zusammenhang, daß der Antrieb ein Drehmoment aufbringt, das über eine Welle auf das Ventil übertragen werden kann.The inventive valve can be designed so that it by one with the housing firmly connected, rotationally operating drive is actuated. Rotatory working is called in this context, that the Drive applies a torque that transmitted via a shaft to the valve can be.

An der Welle des rotatorisch arbeitenden Antriebs greift in einer Ausgestaltungsform der Erfindung eine Rückdrehfeder an, die das Ventil schließt, falls der Antrieb defekt ist. Bei der Öffnung des Ventils wird die Drehfeder gespannt, so daß sie das Ventil bei einer Funktionsstörung des Antriebs schließt.At the shaft of the rotary operating drive engages in an embodiment the invention, a return torsion spring which closes the valve if the drive is defective. At the opening the valve is tensioned the torsion spring, so that the valve at a dysfunction the drive closes.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung formt eine Umformeinrichtung eine Bewegung des rotatorisch arbeitenden Antriebs in die überlagerte Hub- und Drehbewegung um. Die Umformeinrichtung kann dabei ein Drehbewegungsübertragungsglied und ein Bewegungsumsetzungsglied enthalten. Das Drehbewegungsübertragungsglied dient der Übertragung der Drehbewegung des Antriebs auf das Bewegungsumsetzungsglied. Das Bewegungsumsetzungsglied setzt die durch das Drehbewegungsübertragungsglied übertragene Drehbewegung in die erfindungsgemäß von einer Drehbewegung überlagerte Hubbewegung um. Mit dem Bewegungsumsetzungsglied kann eine Hubwelle fest verbunden sein. Am Ende der Hubwelle ist drehstarr der Ventilteller befestigt. Über die Hubwelle wird die durch das Bewegungsumsetzungsglied ausgeführte überlagerte Dreh- und Hubbewegung auf den Ventilteller übertragen. Die Ventilteller-Hubwellenverbindung muß dem entsprechend Kräfte sowohl in radialer als auch in axialer Richtung aufnehmen können, ohne sich zu lösen. Durch die von der Hubwelle ausgeführte überlagerte Dreh- und Hubbewegung hebt beim Öffnungsvorgang der Ventilteller von dem Ventilsitz ab und gibt einen Öffnungsquerschnitt frei. Je größer der Drehwinkel des rotatorisch arbeitenden Antriebs ist, umso größer ist der Öffnungsquerschnitt und ebenso der Durchfluß des strömenden Mediums durch das Ventil. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Drehbewegungsübertragungsglied formschlüssig und in axialer Richtung verschiebbar in eine Öffnung des Bewegungsumsetzungsgliedes eingreift. Führt das Bewegungsumsetzungsglied eine Hubbewegung (überlagert von einer Drehbewegung) aus, so verschiebt sich das Drehbewegungsübertragungsglied in der Öffnung in axialer Richtung, wobei es aber relativ zu dem Gehäuse ortsfest bleibt. Die Öffnung muß eine angemessene Tiefe aufweisen, so daß sich das Drehbewegungsübertragungsglied auch bei maximaler Öffnung des Ventils (maximaler Hub) nicht vollständig aus der Öffnung hinausbewegt. Es kann auch zweckmäßig sein, daß das Drehbewegungsübertragungsglied und das Bewegungsumsetzungsglied fest verbunden sind und daß das Drehbewegungsübertragungsglied in eine im rotatorisch arbeitenden Antrieb befindliche Öffnung formschlüssig eingreift.at an embodiment According to the invention, a forming device forms a movement of the rotary working drive into the superimposed lifting and rotary motion around. The forming device can be a rotary motion transmission member and a motion translator. The rotary motion transmission member serves the transmission the rotational movement of the drive on the motion conversion member. The motion conversion member sets the rotational motion transmitted by the rotary motion transmitting member in the invention of a Rotational motion superimposed Lifting movement around. With the Bewegungsumsetzungsglied can a Hubwelle be firmly connected. At the end of the lift shaft, the valve disk is torsionally rigid attached. about the lift shaft is superimposed by the motion conversion member Transfer rotary and lifting movement to the valve plate. The valve disk lifting shaft connection must that according to forces can accommodate both in the radial and in the axial direction, without to break away. By the executed by the Hubwelle superimposed rotary and lifting movement lifts during the opening process the valve plate from the valve seat and gives an opening cross-section free. The bigger the Angle of rotation of the rotary drive is, the greater the opening cross section and as well as the flow of flowing Medium through the valve. According to a further advantageous embodiment the invention is provided that the rotary motion transmission member positive locking and slidable in the axial direction in an opening of the Bewegungsumsetzungsgliedes intervenes. Does that Motion conversion member a lifting movement (superimposed by a rotational movement) out, so moves the rotary motion transmission member in the opening in axial direction, but it is fixed relative to the housing remains. The opening must have one have adequate depth, so that the rotary motion transmission member also at maximum opening of the valve (maximum stroke) is not fully moved out of the opening. It may also be appropriate that this Rotary movement transmission member and the motion conversion member are fixedly connected and that the rotary motion transmitting member engages positively in an opening located in the rotary drive operating.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Umsetzung der Bewegung des rotatorisch arbeitenden Antriebs in die überlagerte Hub- und Drehbewegung des Ventiltellers mit Hilfe von ineinandergreifenden Gewinden an dem Bewegungsumsetzungsglied und dem Gehäuse erfolgt. Das Gehäuse nimmt zwischen den Gewindegängen die Reaktionskraft der resultierenden Hub- und Drehbewegung auf.To a further advantageous embodiment of the invention is provided that the Implementation of the movement of the rotary drive in the superimposed Lifting and rotary movement of the valve disk with the help of interlocking threads takes place at the Bewegungsumsetzungsglied and the housing. The housing takes between the threads the reaction force of the resulting lifting and rotating movement.

Es kann auch zweckmäßig sein, daß die Umsetzung der Bewegung und des rotatorisch arbeitenden Antriebs in die überlagerte Hub- und Drehbewegung des Ventiltellers mit Hilfe mindestens eines, bevorzugt mindestens zweier, Übertragungskörper erfolgt. Dabei wird die Reaktionskraft nicht zwischen Gewindegängen direkt, sondern über die Übertragungskörper aufgenommen. Die Übertragungskörper können rollend oder gleitend ausgebildet sein. Beispiele rollender Übertragungskörper sind Kugeln oder Zylinder. Beispiele gleitender Übertragungskörper sind Quader oder trapezförmige Gleitelemente.It may also be appropriate that the Implementation of the movement and the rotary drive in the superimposed Lifting and rotating movement of the valve disk with the help of at least one, preferably at least two, transfer body takes place. The reaction force is not between threads directly, but about the transmission body added. The transfer bodies can be rolling or be slidably formed. Examples of rolling transmission bodies are Balls or cylinders. Examples of sliding transmission bodies are Cuboid or trapezoidal Sliding elements.

Vorteilhaft können sich die Übertragungskörper ortsfest am Bewegungsumsetzungsglied befinden und sich in einer schraubenförmig ausgebildeten Nut in dem Gehäuse bewegen. Es kann aber auch zweckmäßig sein, daß sich die Übertragungskörper ortsfest in dem Gehäuse befinden und sich in einer schraubenförmig ausgebildeten Nut am Bewegungsumsetzungsglied bewegen können.Advantageous can the transmission bodies are stationary located on the Bewegungsumsetzungsglied and in a helical groove in the case move. However, it may also be appropriate for the transmission bodies to be stationary in the case located and in a helical groove on the motion conversion member can move.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Nut keine konstante, sondern eine veränderliche Steigung aufweist. Dadurch wird, wie vorhergehend beschrieben, eine nichtlineare Kopplung der Hub- mit der Drehbewegung des Ventiltellers relativ zum Ventilsitz erreicht. Es ist beispielsweise möglich, zu Beginn der Öffnungsbewegung nur einen geringen Hub (flache Steigung) und am Ende einen großen Hub (große Steigung) zu realisieren. Dabei ergeben sich die Vorteile, daß einerseits mit einer derart gestalteten Nut der Selbstreinigungseffekt weiter verstärkt wird und andererseits die Kleinmengendosierbarkeit der naturgemäß mit einer degressiven Durchsatzkennlinie behafteten Hubventile verbessert wird.To a further advantageous embodiment of the invention is provided that the Groove has no constant, but a variable slope. Thereby, as previously described, a non-linear coupling the stroke with the rotational movement of the valve disk relative to the valve seat reached. It is possible, for example, at the beginning of the opening movement only a small stroke (flat slope) and at the end a big stroke (big gradient) to realize. This results in the advantages that on the one hand with such a groove shaped the self-cleaning effect on reinforced and on the other hand, the small quantity dosing of naturally with a improved degressive flow rate characteristic associated with lift valves becomes.

Das erfindungsgemäße Ventil kann sowohl zur Steuerung des Durchflusses eines strömenden Mediums, als auch zur Steuerung der Mischung mehrerer strömender Medien verwendet werden. Des weiteren kann es in Stromrichtung eines zu dosierenden strömenden Mediums öffnend oder gegen die Stromrichtung eines strömenden Mediums öffnend Anwendung finden.The inventive valve can be used both to control the flow of a flowing medium, as well as to control the mixing of multiple flowing media. Furthermore, it can in the flow direction of a metered flowing medium opening or against the current direction of a flowing medium opening application Find.

Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines Ventils in einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Ventil einen Ventilteller und einen Ventilsitz in einem Gehäuse enthält und einer Hubbewegung des Ventiltellers eine Drehbewegung des Ventiltellers relativ zu dem Ventilsitz überlagert wird. Das Ventil dient der Steuerung des Zu- oder Abfließens mindestens eines strömenden Mediums. Das Ventil kann insbesondere bei einer Verbrennungskraftmaschine zum Steuern der Zuluft oder der Abluft verwendet werden. Mögliche strömende Medien sind Abgas, Luft oder ein Kraftstoff-Luftgemisch. Beispielsweise kann eine Verwendung des Ventils als Abgasrückführventil erfolgen.Farther the invention relates to the use of a valve in an internal combustion engine, the valve having a valve disk and a valve seat in one casing contains and a lifting movement of the valve disk, a rotational movement of the valve disk superposed relative to the valve seat becomes. The valve is used to control the inflow or outflow at least a streaming Medium. The valve can in particular in an internal combustion engine be used to control the supply air or the exhaust air. Possible flowing media are exhaust gas, air or a fuel-air mixture. For example can use the valve as an exhaust gas recirculation valve.

Zeichnungdrawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläuert.Based the drawing, the invention will be explained in more detail below.

Es zeigt:It shows:

1 Den Aufbau eines selbstreinigenden Abgasrückführventils mit Öffnung gegen den Abgasstrom und ohne Frischluftdurchsatz, 1 The construction of a self-cleaning exhaust gas recirculation valve with opening against the exhaust gas flow and without fresh air flow,

2 den Aufbau eines selbstreinigenden Abgasrückführventils mit Öffnung mit dem Abgasstrom und ohne Frischluftdurchsatz, 2 the construction of a self-cleaning exhaust gas recirculation valve with opening with the exhaust gas flow and without fresh air flow,

3 den Aufbau eines selbstreinigenden Abgasrückführventils mit Öffnung mit dem Abgasstrom und mit Frischluftdurchsatz und 3 the construction of a self-cleaning exhaust gas recirculation valve with opening with the exhaust stream and fresh air flow and

4 den Aufbau eines selbstreinigenden Abgasrückführventils mit Öffnung gegen den Abgasstrom und mit Frischluftdurchsatz. 4 the construction of a self-cleaning exhaust gas recirculation valve with opening against the exhaust gas flow and with fresh air flow.

Ausführungsvariantenvariants

1 zeigt den Aufbau eines selbstreinigenden Abgasrückführventils mit Öffnung gegen den Abgasstrom und ohne Frischluftdurchsatz. Das Ventil ist in geöffneter Stellung (rechte Hälfte) und in geschlossener Stellung (linke Hälfte) dargestellt. Auf dem Gehäuse 10 sitzt der rotatorisch arbeitende Antrieb 8. Die Welle des Antriebs 8 ist mit dem Drehbewegungsübertragungsglied 6 fest verbunden. In diesem Beispiel dient ein auf der Welle des Antriebs 8 befindlicher Vierkant als Drehbewegungsübertragungsglied 6. Dieses Drehbewegungsübertragungsglied greift formschlüssig in die entsprechend gestaltete Öffnung 11 des Bewegungsumsetzungsgliedes 5 ein. Bei einer Drehung des rotatorisch arbeitenden Antriebs 8 wird die Drehbewegung der Welle des Antriebs über das Drehbewegungsübertragungsglied 6 auf das Bewegungsumsetzungsglied 5 übertragen. Dreht sich das Bewegungsumsetzungsglied 5, so wird es durch das Gewinde 12 an dem Bewegungsumsetzungsglied 5 und in dem Gehäuse 10 geführt, so daß es eine überlagerte Dreh- und Hubbewegung (13 und 14) ausführt. Die in einer Hubwellenlagerung 4 gelagerte Hubwelle 3 überträgt diese überlagerte Dreh- und Hubbewegung (13 und 14) auf den Ventilteller 1, der sich dadurch drehend von dem Ventilsitz 2 abhebt (Öffnung des Ventils 15) oder drehend auf den Ventilsitz 2 zubewegt (Schließen des Ventils 15). Bei einer überlagerten Dreh- und Hubbewegung (13 und 14) des Bewegungsumsetzungsgliedes 5 verschiebt sich die Öffnung 11, in der sich das Drehbewegungsübertragungsglied 6 formschlüssig befindet, relativ zu dem Drehbewegungsübertragungsglied 6 in vertikaler Richtung, so daß die Öffnung 11 beim Öffnen des Ventils 15 größer und beim Schließen kleiner wird. Das Drehbewegungsübertragungsglied bleibt dabei ortsfest relativ zu dem Gehäuse 10. Durch die Rotationsbewegung des Ventiltellers 1 relativ zu dem Ventilsitz bei jedem Öffnen und Schließen des Ventils 15 werden an der Kontaktfläche zwischen Ventilteller 1 und Ventilsitz 2 gleichmäßig verteilt Schubspannungen aufgebaut. Diese Schubspannungen bewirken, daß Verunreinigungen oder Verschmutzungen zwischen Ventilteller 1 und Ventilsitz 2 gleichmäßig abgetragen werden. Je größer der Drehwinkel des rotatorisch arbeitenden Antriebs 8 ist, umso größer ist der Öffnungsquerschnitt und damit der Durchsatz an Gas, das durch das Ventil 15 strömt. Bei der Öffnung des Ventils 15 wird eine an der Welle des Drehantriebs angreifende Rückdrehfeder 7 gespannt. Die Rückdrehfeder 7 ist so ausgelegt und vorgespannt, daß das Ventil 15 bei funktionsunfähigem Antrieb 8 durch die Drehfeder 7 geschlossen wird. In diesem Beispiel bewegt sich der Ventilteller 1 beim Öffnen des Ventils 15 entgegen der Strömungsrichtung des Abgases 9. In dieser Ausführungsform steuert das Ventil 15 nur einen Gasstrom, wie beispielsweise das Abgas 9. 1 shows the construction of a self-cleaning exhaust gas recirculation valve with opening against the exhaust gas flow and without fresh air flow. The valve is shown in the open position (right half) and in the closed position (left half). On the case 10 sits the rotary working drive 8th , The shaft of the drive 8th is with the rotary motion transmitting member 6 firmly connected. In this example, one serves on the shaft of the drive 8th located square as a rotary motion transmission member 6 , This rotary motion transmission member engages positively in the correspondingly shaped opening 11 the motion conversion member 5 one. Upon rotation of the rotary drive 8th is the rotational movement of the shaft of the drive via the rotary motion transmission member 6 on the motion translator 5 transfer. The motion translator rotates 5 so it gets through the thread 12 at the motion translator 5 and in the housing 10 guided, so that there is a superimposed rotary and lifting movement ( 13 and 14 ). The in a Hubwellenlagerung 4 mounted lifting shaft 3 transmits this superimposed rotary and lifting movement ( 13 and 14 ) on the valve plate 1 thereby rotating from the valve seat 2 lifts (opening of the valve 15 ) or rotating on the valve seat 2 moved (closing the valve 15 ). In a superimposed rotary and lifting movement ( 13 and 14 ) of the motion conversion member 5 shifts the opening 11 in which the rotary motion transmission member 6 is positively located, relative to the rotary motion transmitting member 6 in the vertical direction, so that the opening 11 when opening the valve 15 gets bigger and smaller when closing. The rotary motion transmission member remains stationary relative to the housing 10 , By the rotational movement of the valve disk 1 relative to the valve seat at each opening and closing of the valve 15 be at the contact surface between valve plate 1 and valve seat 2 evenly distributed shear stresses built up. These shear stresses cause contamination or contamination between the valve disk 1 and valve seat 2 be removed evenly. The greater the angle of rotation of the rotationally working drive 8th is, the larger the opening cross section and thus the flow of gas through the valve 15 flows. At the opening of the valve 15 becomes a reverse torsion spring acting on the shaft of the rotary drive 7 curious; excited. The reverse torsion spring 7 is designed and biased so that the valve 15 with non-functioning drive 8th through the torsion spring 7 is closed. In this example, the valve disk 1 moves when opening the valve 15 against the flow direction of the exhaust gas 9 , In this embodiment, the valve controls 15 only one gas stream, such as the exhaust gas 9 ,

2 zeigt den Aufbau eines selbstreinigenden Abgasrückführventils mit Öffnung mit dem Abgasstrom und ohne Frischluftdurchsatz. Der Aufbau des Ventils 15 entspricht im wesentlichen dem in 1. Im Unterschied zu 1 zeigt 2 ein Ventil 15, bei dem sich der Ventilteller 1 relativ zum Ventilsitz 2 mit der Strömungsrichtung des Abgases 9 öffnet. Auch in dieser Ausführungsform steuert das Ventil 15 nur einen Gasstrom. 2 shows the construction of a self-cleaning exhaust gas recirculation valve with opening with the exhaust gas flow and without fresh air flow. The construction of the valve 15 is essentially the same as in 1 , In contrast to 1 shows 2 a valve 15 in which the valve plate 1 relative to the valve seat 2 with the flow direction of the exhaust gas 9 opens. Also in this embodiment, the valve controls 15 only one gas stream.

3 zeigt den Aufbau eines selbstreinigenden Abgasrückführventils mit Öffnung mit dem Abgasstrom und mit Frischluftdurchsatz. Der Aufbau des Ventils 15 entspricht im wesentlichen dem in 1. Im Unterschied zu 1 zeigt 3 ein Ventil 15, bei dem sich (wie in 2) der Ventilteller 1 relativ zum Ventilsitz 2 mit der Strömungsrichtung des Abgases 9 öffnet. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß das Ventil 15 mit Frischluft 16 durchströmt wird und sich bei geöffnetem Ventil 15 eine gemischte Strömung 17 aus Abgas und Frischluft ergibt, also eine Beimischung eines strömenden Mediums zu einem anderen. Diese Variante des erfindungsgemäßen Ventils könnte beispielsweise als Abgasrückführventil eingesetzt werden, bei dem Abgas einem Frischluftstrom zugemischt wird. 3 shows the construction of a self-cleaning exhaust gas recirculation valve with opening with the exhaust gas flow and fresh air flow. The construction of the valve 15 is essentially the same as in 1 , In contrast to 1 shows 3 a valve 15 in which (as in 2 ) the valve disk 1 relative to the valve seat 2 with the flow direction of the exhaust gas 9 opens. Another difference is that the valve 15 with fresh air 16 is flowed through and with the valve open 15 a mixed flow 17 from exhaust and fresh air results, so an admixture of a flowing medium to another. This variant of the valve according to the invention could be used, for example, as an exhaust gas recirculation valve, in which exhaust gas is added to a fresh air stream.

4 zeigt den Aufbau eines selbstreinigenden Abgasrückführventils mit Öffnung gegen den Abgasstrom und mit Frischluftdurchsatz. Der Aufbau des Ventils entspricht im wesentlichen dem in 1. Im Unterschied zu 1 zeigt 4 ein Ventil 15, bei dem das Ventil 15 (wie in 3) mit Frischluft 16 durchströmt wird und bei dem sich bei geöffnetem Ventil 15 eine gemischte Strömung 17 aus Abgas und Frischluft ergibt. Bei die ser Ausführungsform öffnet sich der Ventilteller 1 relativ zum Ventilsitz 2 entgegen der Strömungsrichtung des Abgases 9. 4 shows the construction of a self-cleaning exhaust gas recirculation valve with opening against the exhaust gas flow and with fresh air flow. The construction of the valve essentially corresponds to the in 1 , In contrast to 1 shows 4 a valve 15 in which the valve 15 (as in 3 ) with fresh air 16 is flowed through and in which when the valve is open 15 a mixed flow 17 resulting from exhaust and fresh air. In the water embodiment, the valve disc opens 1 relative to the valve seat 2 against the flow direction of the exhaust gas 9 ,

11: Ventiltellervalve disc
22: Ventilsitzvalve seat
33: HubwelleHubwelle
44: HubwellenlagerungHubwellenlagerung
55: BewegungsumsetzungsgliedMotion conversion element
66: DrehbewegungsübertragungsgliedRotary movement transmission member
77: RückdrehfederRear torsion spring
88th: Antriebdrive
99: Abgasexhaust
1010: Gehäusecasing
1111: Öffnungopening
1212: Gewindethread
1313: Drehbewegungrotary motion
1414: Hubbewegungstroke movement
1515: VentilValve
1616: Frischluftfresh air
1717: Strömung aus Abgas und FrischluftFlow out Exhaust and fresh air

Claims

Valve for fluid flows in supply air or exhaust gas systems on internal combustion engines, with a valve disk ( 1 ) and a valve seat ( 2 ) in a housing ( 10 ), whereby the valve ( 15 ) by one with the housing ( 10 ) fixedly connected, rotary drive ( 8th ) and a lifting movement ( 14 ) of the valve disk ( 1 ) a rotary movement ( 13 ) of the valve disk ( 1 ) relative to the valve seat ( 2 ) is superimposed to control the inflow or outflow of a flowing medium or of a plurality of flowing media, characterized in that a rotary movement transmission member ( 6 ) and a motion translator ( 5 ) containing forming a movement of the rotationally operating drive ( 8th ) in the superimposed lifting and rotating movement ( 13 . 14 ) of the valve disk ( 1 ), wherein the rotary motion transmitting member ( 6 ) in a form-fitting and axially displaceable in an opening ( 11 ) of the motion conversion member ( 5 ) intervenes.

Valve according to claim 1, characterized in that the rotational movement ( 13 ) non-linear to the lifting movement ( 14 ) runs.

Valve according to claim 1, characterized in that a return torsion spring ( 7 ) the valve ( 15 ) closes if the drive ( 8th ) is defective.

Valve according to claim 1, characterized in that a lifting shaft ( 3 ) with the motion conversion member ( 5 ) is firmly connected and at the end of the valve disc ( 1 ) is attached.

Valve according to claim 1, characterized in that as rotary motion transmission member ( 4 ) a keyway, a Scheibenfeder-, a Gleitfeder-, a Vielnutprofil-, a Kerbzahnfederprofil- or a polygonal shaft profile connection is used.

Valve according to claim 1, characterized in that as rotary motion transmission member ( 6 ) on the shaft of the rotary drive ( 8th ) befindlicher square is used.

Valve according to claim 1, characterized in that the rotational movement transmitting member ( 6 ) and the motion translator ( 5 ) and that the rotary motion transmitting member ( 6 ) into a rotary drive ( 8th ) opening ( 11 ) torsionally rigid, positively engages.

Valve according to claim 1, characterized in that the implementation of the movement of the rotary drive ( 8th ) in the superimposed lifting and rotating movement ( 14 . 13 ) of the valve disk ( 1 ) by means of intermeshing threads ( 12 ) on the motion conversion member ( 5 ) and the housing ( 10 ) he follows.

Valve according to claim 1, characterized in that the implementation of the movement of the rotary drive ( 8th ) in the superimposed lifting and rotating movement ( 14 . 13 ) of the valve disk ( 1 ) with the help of at least one transmission body.

Valve according to claim 9, characterized in that the transfer body is stationary on the motion conversion member ( 5 ) and in a helically formed groove in the housing ( 10 ) can move.

Valve according to claim 9, characterized in that the transfer body is fixed in the housing ( 10 ) and in a helical groove on the motion conversion member ( 5 ) can move.

Valve according to claim 9, characterized in that the transfer body a Rolling or sliding movement performs.

Valve according to claim 10 or 11, characterized in that the groove has a variable Slope.

Valve according to claim 13, characterized in that the pitch of the groove at the beginning of an opening movement of the valve ( 15 ) is low and increasing towards the end.

Use of a valve in an internal combustion engine, wherein the valve ( 15 ) a valve disk ( 1 ) and a valve seat ( 2 ) in a housing ( 10 ), wherein a lifting movement ( 14 ) of the valve disk ( 1 ) a rotary movement ( 13 ) of the valve disk ( 1 ) relative to the valve seat ( 2 ) and the valve ( 15 ) is used to control the inflow or outflow of at least one flowing medium, characterized in that at least one flowing medium is air or a fuel-air mixture.