DE10123747A1 - Venturianordnung mit variablem Fluß zur Anwendung in einem Abgasrückzirkulationssystem eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Abstract

Eine Venturianordnung mit variablem Fluß zur Anwendung in einem Abgasrückzirkulationssystem eines Verbrennungsmotors weist ein Gehäuse mit einer inneren Kammer auf, weiter einen Verbrennungslufteinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer und einen Abgaseinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer. Ein Venturiventil ist verschiebbar innerhalb der Kammer angeordnet. Ein Venturiventil weist ein sich in Längsrichtung erstreckendes Durchgangsloch mit einer Einlaßöffnung in Verbindung mit dem Verbrennungslufteinlaß auf, eine Auslaßöffnung und einen Venturiabschnitt, der zwischen sowohl der Einlaßöffnung als auch der Auslaßöffnung angeordnet ist und in Verbindung damit ist. Das Venturiventil weist weiter mindestens einen Überleitungsanschluß und mindestens einen Einleitungsanschluß auf. Jeder Überleitungsanschluß ist in Verbindung mit einem Verbrennungslufteinlaß und einem Durchgangsloch. Jeder Einleitungsanschluß ist in Verbindung mit dem Abgaseinlaß und dem Durchgangsloch. Eine Betätigungsvorrichtung bewegt verschiebbar das Venturiventil innerhalb der inneren Kammer des Gehäuses.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbrennungs­ motoren und insbesondere auf eine Venturianordnung mit variablem Fluß zur Anwendung in einem Abgasrückzirkulati­ onssystem eines Verbrennungsmotors.

Technischer Hintergrund

Ein Abgasrückzirkulationssystem (AGR-System) wird verwen­ det, um die Erzeugung von unerwünschten Verunreinigungs­ gasen und Partikelstoffen im Betrieb eines Verbrennungs­ motors zu steuern. Solche Systeme haben sich insbesondere nützlich erwiesen bei Verbrennungsmotoren, die in Motor­ fahrzeugen verwendet werden, wie beispielsweise Bussen, Leichtlastwägen und anderen auf der Straße fahrenden mit Motor ausgerüsteten Maschinen. Abgasrückzirkulationssy­ steme zirkulieren in erster Linie die Abgasnebenprodukte in die Einlaßluftversorgung des Verbrennungsmotors zu­ rück. Das Abgas, welches wieder in den Motorzylinder ein­ geleitet wird, verringert die Konzentration des Sauer­ stoffs darin, was wiederum die maximale Verbrennungstem­ peratur innerhalb des Zylinders absenkt und die chemische Reaktion des Verbrennungsprozesses verlangsamt was die Bildung von Stickoxyden (NOx) verringert. Weiterhin ent­ halten die Abgase typischerweise unverbrannte Kohlenwas­ serstoffe, die bei der Wiederleitung in den Motorzylinder verbrannt werden, was weiter die Emission von Abgasneben­ produkten verringert, die als unerwünschte Verunreinigun­ gen aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen werden würden.

Wenn man die Abgasrückzirkulation bei einem turboaufgela­ denen Dieselmotor verwendet, wird das zurück zu zirkulie­ rende Abgas vorzugsweise stromaufwärts der abgasgetriebe­ nen Turbine entfernt, die mit dem Turbolader assoziiert ist. Bei vielen Abgasrückzirkulationsanwendungen wird das Abgas direkt aus der Abgassammelleitung abgeleitet. Ge­ nauso wird das rückzirkulierte Abgas vorzugsweise in den Einlaßluftstrom stromabwärts des Kompressors und des Luft-Luft-Nachkühlers (ATAAC = air to air after cooler) wieder eingeleitet. Die erneute Einleitung des Abgases stromabwärts des Kompressors und des Luft-Luft-Nachküh­ lers wird aufgrund von Überlegungen bezüglich der Zuver­ lässigkeit und der Instandhaltbarkeit bevorzugt, die an­ gestellt werden, wenn die Abgase durch den Kompressor und den Luft-Luft-Nachkühler laufen. Ein Beispiel eines sol­ chen Abgasrückzirkulationssystems wird im US-Patent 5,802,846 (Bailey) offenbart, das der Anmelderin der vor­ liegenden Erfindung zueigen ist.

Bei herkömmlichen Abgasrückzirkulationssystemen, wie oben beschrieben, ist die aufgeladene und gekühlte Verbren­ nungsluft, die von dem Luft-Luft-Nachkühler hergeleitet wird, auf einem relativ hohen Druck als ein Ergebnis der Aufladung durch den Turbolader. Da das Abgas auch typi­ scherweise in den Verbrennungsluftstrom stromabwärts des Luft-Luft-Nachkühlers eingeleitet wird, werden herkömmli­ che Abgasrückzirkulationssysteme so konfiguriert, daß sie gestatten, daß das Abgas mit niedrigem Druck sich mit der Verbrennungsluft mit hohem Druck vermischt. Solche Abgas­ rückzirkulationssysteme können einen Venturiabschnitt aufweisen, der den Abgasfluß in den Verbrennungsluftfluß einleitet, der dort hindurch läuft. Ein wirkungsvoller Venturiabschnitt ist so ausgelegt, daß er Abgase von ei­ ner Niederdruckauslaßsammelleitung zu einer Hochdruckein­ laßsammelleitung "pumpt". Da jedoch variierende Abgas­ rückzirkulationsraten über den Motordrehzahl- und -last­ bereich erforderlich sind, kann eine Venturivorrichtung mit variabler Zumeßöffnung bevorzugt werden. Eine solche Venturivorrichtung mit variabler Zumeßöffnung ist physi­ kalisch schwierig und komplex zu konstruieren und herzu­ stellen. Entsprechend werden Venturisysteme, die eine Venturivorrichtung mit fester Zumeßöffnung und eine Ver­ brennungsluftüberleitungsschaltung aufweisen, üblicher­ weise bevorzugt. Die Bypass- bzw. Überleitungsschaltung besteht aus einer Rohrleitung und einem Drosselventil in dem Abgasrückzirkulationsflußpfad. Das Drosselventil wird steuerbar unter Verwendung einer elektronischen Steuer­ vorrichtung betätigt, die verschiedene Parameter abfühlt, die mit dem Betrieb des Motors assoziiert sind. Die steu­ erbare Betätigungsvorrichtung, die mit dem Drosselventil zur Steuerung der Abgasrückzirkulationsflußrate assozi­ iert ist, ist typischerweise mit dem Drosselventil durch geeignete mechanische Verbindungen usw. verbunden. Obwohl solche Systeme eine wirkungsvolle Abgasrückzirkulation vorsehen können, können sie relativ kompliziert, schwie­ rig und teuer in der Herstellung sein, und können einen häufigen Ersatz erfordern.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß eines Aspektes der Erfindung weist eine Venturi­ anordnung mit variablem Fluß zur Anwendung bei einem Ab­ gasrückzirkulationssystem eines Verbrennungsmotors ein Gehäuse mit einer inneren Kammer auf, einen Verbrennungs­ lufteinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer und einen Abgaseinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer. Ein Venturiventil ist verschiebbar innerhalb der Kammer ange­ ordnet. Ein Venturiventil weist ein sich in Längsrichtung erstreckendes Durchgangsloch mit einer Einlaßöffnung in Verbindung mit dem Verbrennungslufteinlaß auf, mit einer Auslaßöffnung und mit einem Venturiabschnitt, der zwi­ schen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung angeordnet ist und in Verbindung mit jeder davon ist. Das Venturi­ ventil weist weiter mindestens einen Bypass- bzw. Über­ leitungsanschluß und mindestens einen Einleitungsanschluß auf. Jeder Überleitungsanschluß ist in Verbindung mit ei­ nem Verbrennungslufteinlaß und einem Durchgangsloch. Je­ der Einleitungsanschluß ist in Verbindung mit dem Abga­ seinlaß und dem Durchgangsloch. Eine Betätigungsvorrich­ tung bewegt verschiebbar das Venturiventil innerhalb der inneren Kammer des Gehäuses.

Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung erweist ein Verbrennungsmotor eine Einlaßsammelleitung und eine Ven­ turianordnung mit variablen Fluß auf. Die Venturianord­ nung mit variablem Fluß weist ein Gehäuse, ein Venturi­ ventil und eine Betätigungsvorrichtung auf. Das Gehäuse ist an der Einlaßsammelleitung angebracht und weist eine innere Kammer auf, einen Verbrennungslufteinlaß in Ver­ bindung mit der inneren Kammer und einen Abgaseinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer. Das Venturiventil ist verschiebbar innerhalb der inneren Kammer angeordnet. Das Venturiventil weist ein sich in Längsrichtung erstrecken­ des Durchgangsloch mit einer Einlaßöffnung in Verbindung mit dem Verbrennungslufteinlaß auf, eine Auslaßöffnung und einen Venturiabschnitt, der zwischen der Einlaßöff­ nung und der Auslaßöffnung angeordnet ist und in Verbin­ dung mit jeder davon ist. Das Venturiventil weist weiter mindestens einen Überleitungsanschluß und mindestens ei­ nen Einleitungsanschluß auf. Jeder Überleitungsanschluß ist in Verbindung mit dem Verbrennungslufteinlaß und dem Durchgangsloch. Jeder Einleitungsanschluß ist in Verbin­ dung mit dem Abgaseinlaß und dem Durchgangsloch. Eine Be­ tätigungsvorrichtung bewegt verschiebbar das Venturiven­ til innerhalb der Kammer des Gehäuses.

Gemäß noch eines weiteren Aspektes der vorliegenden Er­ findung erweist ein Verfahren zum Betrieb einer Venturi­ anordnung mit variablem Fluß in einem Abgasrückzirkulati­ onssystem eines Verbrennungsmotors folgende Schritte auf: Vorsehen eines Gehäuses mit einer inneren Kammer, mit ei­ nem Verbrennungslufteinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer und mit einem Abgaseinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer; Vorsehen eines Venturiventils, das ver­ schiebbar innerhalb der inneren Kammer angeordnet ist, wobei das Venturiventil ein sich in Längsrichtung er­ streckendes Durchgangsloch aufweist, und zwar mit einer Einlaßöffnung in Verbindung mit dem Verbrennungsluftein­ laß, und mit einer Auslaßöffnung und einem Venturiab­ schnitt, der zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaß­ öffnung angeordnet ist und in Verbindung mit jeder davon ist, wobei das Venturiventil weiter mindestens einen Bypass- bzw. Überleitungsanschluß und mindestens einen Einleitungsanschluß aufweist, wobei jeder Überleitungsan­ schluß in Verbindung mit dem Verbrennungslufteinlaß und dem Durchgangsloch ist, wobei jeder Einleitungsanschluß in Verbindung mit dem Abgaseinlaß und dem Durchgangsloch ist; die Bewegung des Venturiventils in verschiebbarer Weise innerhalb der inneren Kammer des Gehäuses unter Verwendung einer Betätigungsvorrichtung; und die Abdec­ kung von jedem Überleitungsanschluß um ein ausgewähltes Ausmaß abhängig von dem Bewegungsschritt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen 9

Die Figur ist eine Seitenschnittansicht eines Ausfüh­ rungsbeispieles einer Venturianordnung mit variablem Fluß der vorliegenden Erfindung zur Anwendung bei einem Abgas­ rückzirkulationssystem eines Verbrennungsmotors.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Mit Bezug auf die Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Venturianordnung 10 mit variablem Fluß der vorlie­ genden Erfindung gezeigt, die an einer Einlaßsammellei­ tung 12 eines Verbrennungsmotors angebracht ist. Die Ven­ turianordnung 10 mit variablem Fluß bildet einen Teil ei­ nes Abgasrückzirkulationssystems, das verwendet wird, um das Abgas von einer (nicht gezeigten) Auslaßsammelleitung des Verbrennungsmotors zur Einlaßsammelleitung 12 zurück zu zirkulieren. Die Einlaßsammelleitung 12 ist in bekann­ ter Weise mit einer Vielzahl von Verbrennungszylindern verbunden, wobei jeder Verbrennungszylinder einen ent­ sprechenden Kolben besitzt, der in hin und her bewegli­ cher Weise darin bewegbar ist. Die Relativbewegung zwi­ schen den unterschiedlichen Kolben kann von einander ab­ hängen, und zwar im Fall eines Kurbelwellenmotors, oder kann unabhängig voneinander sein, und zwar im Fall eines Freikolbenmotors.

Die Venturianordnung 10 mit variablem Fluß weist im all­ gemeinen ein Gehäuse 14 auf, ein Venturiventil 16 und ei­ ne Betätigungsvorrichtung 18. Das Gehäuse 14 weist eine innere Kammer 20 auf, die sich in Längsrichtung von einem Verbrennungslufteinlaß 22 zu einem Montage- bzw. Befesti­ gungsflansch 24 erstreckt. Die innere Kammer 20 weist mehrere benachbarte Oberflächen auf, und zwar mit einem Teil 26 mit größerem Durchmesser, mit einem Teil 28 mit kleinerem Durchmesser, mit einer ersten ringförmigen Aus­ nehmung 30 und mit einer zweiten ringförmigen Ausnehmung 32. Der Verbrennungslufteinlaß 22 nimmt Verbrennungsluft auf, die innerhalb der Verbrennungszylinder verwendet wird, die an der Einlaßsammelleitung 22 angebracht sind. Insbesondere nimmt der Verbrennungslufteinlaß 22 im ge­ zeigten Ausführungsbeispiel komprimierte und gekühlte Verbrennungsluft von einem Nachkühler auf, der an einem Kompressor eines Turboladers angebracht ist. Ein solcher Turbolader und ein Nachkühler sind in der Technik wohlbe­ kannt und werden im folgenden nicht genauer beschrieben.

Der Befestigungsflansch 24 gestattet, daß das Gehäuse 14 der Venturianordnung 10 mit variablem Fluß mit der Ein­ laßsammelleitung 12 in geeigneter Weise verbunden wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Befesti­ gungsflansch 24 eine Vielzahl von Löchern 34 auf, die entsprechende Befestigungsmittel aufnehmen, wie bei­ spielsweise einen Zapfen 36 zur Anbringung des Gehäuses 14 an der Einlaßsammelleitung 12. Natürlich kann die Ven­ turianordnung 10 mit variablem Fluß mit der Einlaßsammel­ leitung 12 in irgendeiner geeigneten Weise verbunden sein.

Das Gehäuse 14 weist auch einen Abgaseinlaß 38 auf, der in Verbindung mit der inneren Kammer 20 ist und Abgas von einer (nicht gezeigten) Auslaßsammelleitung des Verbren­ nungsmotors aufnimmt. Der Abgaseinlaß 38 ist in geeigne­ ter Weise konfiguriert, um die Verbindung mit der Auslaß­ sammelleitung des Verbrennungsmotors zu gestatten. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Abgaseinlaß 38 einen ringförmigen Flansch 40 auf, der gestattet, daß das Gehäuse 14 in geeigneter Weise mit anderen entsprechenden Rohren, Leitungen usw. verbolzt bzw. verschraubt wird, und zwar unter Verwendung von Schrauben oder Zapfen, die durch Bolzen- bzw. Schraubenlöcher 42 laufen. Der Abga­ seinlaß 38 ist in Verbindung mit der ersten ringförmigen Ausnehmung 30, die einen Teil der inneren Kammer 20 bil­ det.

Das Venturiventil 16 ist verschiebbar innerhalb der inne­ ren Kammer 20 angeordnet. Das Venturiventil 16 weist ein sich in Längsrichtung erstreckendes Durchgangsloch 44 auf, wobei eine Einlaßöffnung 46 in Verbindung mit dem Verbrennungslufteinlaß 22 ist, weiter eine Auslaßöffnung 48 in Verbindung mit der Einlaßsammelleitung 12 und einem Venturiabschnitt 50, der zwischen der Einlaßöffnung 46 und der Auslaßöffnung 48 angeordnet ist und in Verbindung mit jeder davon ist. Der Venturiabschnitt 50 verjüngt sich in einschränkender Weise von der Einlaßöffnung 46 zur Einschränkung des Flusses von Verbrennungsluft dort hindurch und bewirkt dadurch, daß die Geschwindigkeit der Verbrennungsluft ansteigt, und der Druck der Verbren­ nungsluft abfällt. Der Venturiabschnitt 50 endet bei ei­ nem Venturihals 52 relativ zu einer Flußrichtung, wie vom Pfeil 54 angezeigt. Das Durchgangsloch 44 weist auch ei­ nen Expansionsabschnitt 56 auf, der stromabwärts vom Ven­ turiabschnitt 50 angeordnet ist, und zwar zwischen dem Venturiabschnitt 50 und der Auslaßöffnung 48. Der Expan­ sionsabschnitt 56 gestattet, daß die Verbrennungsluft, die durch den Venturiabschnitt 50 fließt, auf der strom­ abwärts gelegenen Seite des Venturihalses 52 expandiert.

Das Venturiventil 16 weist auch einen ringförmigen Flansch 58 mit einem Durchmesser auf, der größer ist, als der Teil 28 mit kleinerem Durchmesser der inneren Kammer 20. Der ringförmige Flansch 58 weist eine ringförmige Schulter 60 auf, die in einer axialen Richtung relativ zu einer Längsachse 62 des Venturiventils 16 hinweist. Der ringförmige Flansch 58 weist auch eine Umfangsnut 64 auf, die einen O-Ring 66 zur Abdichtung zwischen dem ringför­ migen Flansch 58 und dem Gehäuse 14 trägt.

Das Venturiventil 16 ist innerhalb des Gehäuses 14 um ei­ ne Distanz entsprechend der Hublänge des ringförmigen Flansches 58 innerhalb einer zweiten ringförmigen Ausneh­ mung 32 bewegbar. Insbesondere ist das Venturiventil 16 zwischen extremen Positionen um eine Distanz entsprechend der Hublänge S1 zwischen dem ringförmigen Flansch 58 und einer Abdeckung 68 bewegbar, die innerhalb der zweiten ringförmigen Ausnehmungen 32 benachbart zum Befestigungs­ flansch 24 getragen wird. Eine Druckfeder 70, die an der Abdeckung 68 anliegt, und eine ringförmige Schulter 72, die auf einer Seite des ringförmigen Flansches 58 gegen­ überliegend zur Schulter 60 angeordnet ist, spannt das Venturiventil 16 in die Position, die in der Figur ge­ zeigt ist.

Die Betätigungsvorrichtung 18 hat die Form einer pneuma­ tischen Betätigungsvorrichtung, die Druck in Form von Luftdruck auf der ringförmigen Schulter 60 des ringförmi­ gen Flansches 58 aufbringt, um das Venturiventil 16 zu einer ausgewählten Position innerhalb des Gehäuses 14 zu bewegen. Insbesondere weist die Betätigungsvorrichtung 18 einen mit Gewinde versehenen Anschluß 74 auf, der mit ei­ nem oder mehreren Verzweigungskanälen 76 verbunden ist, die zur ringförmigen Schulter 60 führen. Eine (nicht be­ zeichnete) kleine ringförmige Ausnehmung benachbart zur ringförmigen Schulter 60 gestattet, daß der Strömungsmit­ teldruck, der durch den Verzweigungskanal 76 transpor­ tiert wird, gleich auf die ringförmige Schulter 60 aufge­ bracht wird. Der mit Gewinde versehene Anschluß 74 ist intern mit Gewinde versehen und gestattet, daß die Betä­ tigungsvorrichtung 18 leicht mit einer Druckluftquelle 78 durch geeignete Strömungsmittelleitungen, Schläuche usw. verbunden wird, die schematisch von den Leitungen 80 und 82 in der Figur dargestellt werden. Ein steuerbares Ven­ til 84 ist zwischen den Leitungen 80 und 82 angeordnet und gestattet, daß der Druck und die Zeitdauer mit dem bzw. für die die Luft zum mit Gewinde versehenen Anschluß 74 geliefert wird, unter Verwendung einer Steuervorrich­ tung 86 gesteuert wird, die damit verbunden ist. Die Steuervorrichtung 86 kann entsprechende Eingangssignale von verschiedenen Sensoren aufnehmen, die mit dem Ver­ brennungsmotor assoziiert sind, um in steuerbarer Weise das Ventil 84 zu betätigen. Beispielsweise kann die Steu­ ervorrichtung 86 das Ventil 84 abhängig von Lastcharakte­ ristiken, der Motortemperatur usw. betätigen.

Das Venturiventil 16 weist auch eine Vielzahl von Bypass- bzw. Überleitungsanschlüssen 88 auf, die sich dort hin­ durch erstrecken. Jeder Überleitungsanschluß 88 hat einen Einlaß 90, der mit einem Teil 26 mit größerem Durchmesser der inneren Kammer 20 assoziiert ist, und mit einem Aus­ laßende 92, das in Verbindung mit dem Expansionsabschnitt 56 des Durchgangsloches 44 angeordnet ist und innerhalb dieses endet. Jedes Einlaßende 90 endet bei einem radial äußeren Umfang des Venturiventils 16 und hat somit im we­ sentlichen eine längliche Form wie veranschaulicht. Ge­ nauso berührt das Auslaßende 92 von jedem Überleitungsan­ schluß 88 den Expansionsabschnitt 56 des Durchgangsloches 44 in einem spitzen Winkel und hat somit eine längliche Form, wie veranschaulicht. Die Überleitungsanschlüsse 88 gestatten, daß ein vorbestimmtes Ausmaß an Verbrennungs­ luft den Venturiabschnitt 50 umgeht, und zwar abhängig von der Längsverschiebungsposition des Venturiventils 16 innerhalb des Gehäuses 14. Insbesondere hat jedes Ein­ laßende 90 eine Länge L in Längsrichtung, die ungefähr die gleiche ist, wie die Hublänge S1 des Venturiventils 16 innerhalb des Gehäuses 14. Das Venturiventil 16 kann gleitend innerhalb des Gehäuses 14 unter Verwendung der Betätigungsvorrichtung 18 zu einer erwünschten Längsposi­ tion verschoben werden, wie oben beschrieben. Abhängig von der ausgewählten Längsposition des Venturiventlis 16 innerhalb des Gehäuses 14 wird ein entsprechendes Ausmaß von jedem Einlaßende 90 von dem Teil 28 mit kleinerem Durchmesser der inneren Kammer 20 abgedeckt. Wenn das Venturiventil 16 in der in den Zeichnungen gezeigten Po­ sition ist, ist jedes Einlaßende 90 vollständig offen, so daß das maximale Ausmaß an Verbrennungsluft den Ventu­ riabschnitt 50 umgehen kann. Wenn im Gegensatz dazu der Pneumatikdruck von der Betätigungsvorrichtung 18 ausgeübt wird, um das Venturiventil 16 nach rechts um die maximale Distanz 51 zu bewegen, die in der Zeichnung gezeigt ist, wird jedes Einlaßende im wesentlichen vollständig von dem Teil 28 mit kleinerem Durchmesser der inneren Kammer 20 abgedeckt. Durch Variieren der Verbrennungsluftmenge, die durch die Umgehungsanschlüsse 88 fließt, wird die Ver­ brennungsluftmenge, die durch den Venturihals 52 fließt, genauso variabel gesteuert.

Das Venturiventil 16 weist auch eine Vielzahl von Einlei­ tungsanschlüssen 94 auf. Jeder Einleitungsanschluß 94 weist einen (nicht bezeichneten) Einlaß auf, der in Ver­ bindung mit dem Abgaseinlaß 38 und einem entgegengesetz­ ten (nicht bezeichneten) Ende ist, das einem Durchgangs­ loch 44 des Venturiventils 16 erstreckt und dort endet. Jeder Einleitungsanschluß 94 transportiert Abgas von der ersten ringförmigen Ausnehmung 30 in das Durchgangsloch 44 des Venturiventils 16 zur Vermischung mit der Verbren­ nungsluft, die durch den Venturihals 52 transportiert wird. Jeder Einleitungsanschluß 94 kann ein Ende aufwei­ sen, das gemessen, geformt und konfiguriert ist, um ord­ nungsgemäßes Strömungsmittelabgas in das Durchgangsloch 44 zu liefern, und das eine Druckwiedergewinnung durch die Diffusion innerhalb des Durchgangsloches 44 begün­ stigt.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeder Einlei­ tungsanschluß 94 immer im wesentlichen offen, und zwar ungeachtet der Position des Venturiventils 16 innerhalb des Gehäuses 14. D. h., jeder Einleitungsanschluß 94 kann um eine maximale Distanz nach rechts bewegt werden, und zwar entsprechend der Hublänge S1 abhängig von der Posi­ tion des Venturiventils 16 innerhalb des Gehäuses 14. Es sei somit bemerkt, daß die Einleitungsanschlüsse 94 immer offen sind, und zwar ungeachtet der Position des Venturi­ ventils 16 innerhalb des Gehäuses 14. Es ist auch mög­ lich, die Einleitungsanschlüsse 94 so zu positionieren, daß die Einlaßenden im wesentlichen durch den Teil 28 mit kleinerem Durchmesser der inneren Kammer 20 abgedeckt werden. Beispielsweise kann jedes Einlaßende von jedem Einleitungsanschluß 94 auf oder nahe der Stelle 96 des Teils 28 mit kleinerem Durchmesser positioniert sein. Es ist im Gegensatz dazu auch möglich, das Einlaßende von jedem Einleitungsanschluß 94 so zu positionieren, daß es offen ist, wenn jeder Bypass- bzw. Überleitungsanschluß 88 in der Position für volle Überleitung ist, wie ge­ zeigt, und im wesentlichen geschlossen ist, wenn das Ven­ turiventil 16 zu der am weitesten rechts liegenden Posi­ tion bewegt wird, und zwar entsprechend der Hublänge S1. Beispielsweise kann das Einlaßende von jedem Einleitungs­ anschluß 94 auf oder nahe der Stelle 98 positioniert sein, wenn das Venturiventil 16 in der Position mit vol­ ler Überleitung ist, wie in der Figur gezeigt. Die exakte Konfiguration der Einleitungsanschlüsse 94 und die exakte Positionierung der Einlaßenden und der Auslaßenden von jedem Einleitungsanschluß 94 können abhängig von der spe­ ziellen Anwendung variieren.

Industrielle Anwendbarkeit

Während des Gebrauches tritt die Verbrennung innerhalb der Verbrennungszylinder des Verbrennungsmotors auf, der mit der Einlaßsammelleitung 12 in bekannter Weise assozi­ iert ist. Das Abgas aus dem Verbrennungszylinder treibt eine Turbinenseite eines Turboladers an, die wiederum ei­ ne Kompressorseite eines Turboladers antreibt, wobei kom­ primierte Verbrennungsluft zur Einlaßsammelleitung 12 ge­ liefert wird. Die komprimierte Verbrennungsluft wird in einem (nicht gezeigten) Nachkühler gekühlt, und wird dann zum Verbrennungslufteinlaß 2 der Venturianordnung 10 mit variablem Fluß transportiert. Zusätzlich wird ein Teil des Abgases aus der Abgassammelleitung des Verbrennungs­ motors durch entsprechende Strömungsmittelleitungen usw. zum Abgaseinlaß 38 der Venturianordnung 10 mit variablem Fluß geleitet. Abhängig von der Last, der Temperatur oder anderen Parametern, die mit dem Betrieb des Verbrennungs­ motors assoziiert sind, steuert die Steuervorrichtung 86 einen Fluß von unter Druck gesetzter Luft von einer Luft­ quelle 78 zur Betätigungsvorrichtung 18. Die Menge und/oder der Druck der Luft, die zur Betätigungsvorrich­ tung 18 geliefert wird, wird mit der Steuervorrichtung 86 unter Verwendung eines Ventils 84 gesteuert. Die unter Druck gesetzte Luft übt eine Axialkraft gegen die Schul­ ter 60 aus, was das Venturiventil 16 zu einer ausgewähl­ ten Position innerhalb des Gehäuses 14 bewegt. Die Druck­ feder 70 wirkt gegen die Kraft, die von dem Luftdruck ge­ gen die Schulter 60 aufgebracht wird, so daß das Venturi­ ventil 16 auf einer ausgewählten Stelle in stationärer Weise innerhalb des Gehäuses 14 gehalten wird. Die ausge­ wählte Stelle des Venturiventils 16 wiederum bedeckt je­ des Einlaßende 90 der Überleitungsanschlüsse 88 um ein vorbestimmtes Ausmaß. Die Größe der Fläche von jedem Ein­ laßende 90, die nicht bedeckt ist, bestimmt die Verbren­ nungsluftmenge, die um den Venturiabschnitt 50 herum durch die Überleitungsanschlüsse 88 läuft. Durch Steue­ rung der Luftmenge, die durch die Überleitungsanschlüsse 88 hinüber geleitet wird, wird genauso die Verbrennungs­ luftmenge gesteuert, die durch den Venturiabschnitt 50 fließt. Die Größe des Vakuumdruckes innerhalb des Ventu­ rihalses 52 und benachbart zum Auslaß von jedem Einlei­ tungsanschluß 94 ist eine Funktion der Luftmenge, die durch den Venturihals 52 fließt. Dieser Vakuumdruck be­ stimmt die Abgasmenge, die durch die Einleitungsanschlüs­ se 94 zur Vermischung mit der Verbrennungsluft eingelei­ tet wird, die durch den Venturihals 52 fließt. Durch Steuerung der Luftmenge, die über die Überleitungsan­ schlüsse 88 hinübergeleitet wird, wird somit genauso die Verbrennungsluft gesteuert. Die Verbrennungsluft mit ei­ ner vorbestimmten Abgasmenge, die damit vermischt ist, fließt von der Auslaßöffnung 48 des Venturiventils 16 und in die Einlaßsammelleitung 12 zur Anwendung innerhalb der Verbrennungszylinder des Verbrennungsmotors.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Venturianordnung 10 mit variablem Fluß vor, die zur Steuerung verwendet wird und eine einfache Einstellung des Abgases gestattet, das mit der Verbrennungsluft vermischt ist. Das Venturiventil kann zu einer ausgewählten Stelle verschoben werden, und zwar unter Verwendung einer pneumatischen Betätigungsvor­ richtung, wodurch die Überleitungsanschlüsse in einem vorbestimmten Ausmaß bedeckt werden, und der Fluß der Verbrennungsluft zum Venturiabschnitt gesteuert wird, um wiederum die Abgasmenge zu steuern, die damit vermischt wird. Die Einleitungsanschlüsse zur Einleitung des Abga­ ses in den Verbrennungsluftfluß haben Einlässe, die se­ lektiv angeordnet werden, so daß die Einlässe immer ge­ öffnet werden oder manchmal offen sind, und zwar abhängig von der Position des Venturiventils 16 innerhalb des Ge­ häuses 14. Die Länge des Einlaßendes von jedem Überlei­ tungsanschluß 88 wird vorzugsweise so ausgewählt, daß sie der Hublänge S1 des Venturiventils 16 innerhalb des Ge­ häuses 14 entspricht, wodurch die Überleitungsanschlüsse 88 von einer Position mit voller Überleitung zu einer vollständig geschlossenen Position bewegt werden, und zwar abhängig von der Position des Venturiventils 16 in­ nerhalb des Gehäuses 14. Die Kraftgröße, die erforderlich ist, um das Venturiventil 16 zu bewegen, kann variiert werden durch Veränderung der wirksamen Fläche der ring­ förmigen Schulter 60 mit Bezug zur Federkonstante der Druckfeder 70.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung kön­ nen aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Claims (23)

1. Venturianordnung mit variablem Fluß zur Anwendung in einem Abgasrückzirkulationssystem eines Verbren­ nungsmotors, das folgendes aufweist:
ein Gehäuse mit einer inneren Kammer, mit einem Ver­ brennungslufteinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer und mit einem Abgaseinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer;
ein Venturiventil, das verschiebbar innerhalb der inneren Kammer angeordnet ist, wobei das Venturiven­ til ein sich in Längsrichtung erstreckendes Durch­ gangsloch aufweist, wobei eine Einlaßöffnung in Ver­ bindung mit dem Verbrennungslufteinlaß ist, wobei eine Auslaßöffnung und ein Venturiabschnitt zwischen sowohl der Einlaßöffnung als auch der Auslaßöffnung angeordnet sind und in Verbindung damit sind, wobei das Venturiventil weiter mindestens einen Überlei­ tungsanschluß aufweist und mindestens einen Einlei­ tungsanschluß, wobei der Bypass- bzw. Überleitungs­ anschluß in Verbindung mit dem Verbrennungsluftein­ laß und dem Durchgangsloch ist, wobei der Einlei­ tungsanschluß in Verbindung mit dem Abgaseinlaß und dem Durchgangsloch ist; und
eine Betätigungsvorrichtung zur verschiebbaren Bewe­ gung des Venturiventils innerhalb der inneren Kammer des Gehäuses.

2. Venturianordnung mit variablem Fluß nach Anspruch 1, wobei die Betätigungsvorrichtung eine pneumatische Betätigungsvorrichtung aufweist.

3. Venturianordnung mit variablem Fluß nach Anspruch 2, wobei das Venturiventil einen ringförmigen Flansch mit einer ringförmigen Schulter aufweist, wobei die pneumatische Betätigungsvorrichtung eine selektive Axialkraft gegen die ringförmige Schulter ausübt, um das Venturiventil innerhalb der inneren Kammer zu bewegen.

4. Venturianordnung mit variablem Fluß nach Anspruch 3, wobei der ringförmige Flansch eine entgegenweisende ringförmige Schulter und eine Feder aufweist, die gegen die entgegenweisende ringförmige Schulter vor­ gespannt ist, wobei die Feder eine Kraft gegen den ringförmigen Flansch ausübt, der der pneumatischen Betätigungsvorrichtung gegenüberliegt.

5. Venturianordnung mit variablem Fluß nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Überleitungsanschluß eine Vielzahl von Überleitungsanschlüssen aufweist, wobei die innere Kammer einen Teil mit kleinerem Durchmes­ ser aufweist, in der das Venturiventil gleitend an­ geordnet wird, wobei jeder Überleitungsanschluß von dem Teil mit kleinerem Durchmesser in einem Ausmaß abgedeckt wird, das von der ausgewählten Position des Venturiventils innerhalb der inneren Kammer ab­ hängt.

6. Venturianordnung mit variablem Fluß nach Anspruch 5, wobei die erwähnte Überleitungs- bzw. Bypass-Öffnung vollständig offen ist, wenn das Venturiventil in ei­ ner Position für volle Überleitung innerhalb der in­ neren Kammer ist.

7. Venturianordnung mit variablem Fluß nach Anspruch 5, wobei jeder Einleitungsanschluß an einer Stelle stromabwärts des Venturiabschnittes endet.

8. Venturianordnung mit variablem Fluß nach Anspruch 1, wobei die innere Kammer eine ringförmige Ausnehmung aufweist, und wobei der mindestens eine Einleitungs­ anschluß eine Vielzahl von Einleitungsanschlüssen aufweist, wobei jeder Einleitungsanschluß in Verbin­ dung mit der ringförmigen Ausnehmung und dem Durch­ gangsloch ist.

9. Venturianordnung mit variablem Fluß nach Anspruch 8, wobei jeder Einleitungsanschluß an einer Stelle be­ nachbart zum Venturiabschnitt und stromabwärts davon endet.

10. Verbrennungsmotor, der folgendes aufweist:
eine Einlaßsammelleitung; und
eine Venturianordnung mit variablem Fluß, die fol­ gendes aufweist:
ein Gehäuse, das an der Einlaßsammelleitung ange­ bracht ist, wobei das Gehäuse eine innere Kammer be­ sitzt, einen Verbrennungslufteinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer und einen Abgaseinlaß in Ver­ bindung mit der inneren Kammer;
ein Venturiventil, das gleitend innerhalb der inne­ ren Kammer angeordnet ist, wobei das Venturiventil ein sich in Längsrichtung erstreckenden Durchgangs­ loch aufweist, und zwar mit einer Einlaßöffnung in Verbindung mit dem Verbrennungslufteinlaß, mit einer Auslaßöffnung und einem Venturiabschnitt, der zwi­ schen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung ange­ ordnet ist und in Verbindung damit ist, wobei das Venturiventil weiterhin mindestens einen Überlei­ tungsanschluß und mindestens einen Einleitungsan­ schluß aufweist, wobei der Überleitungsanschluß in Verbindung mit dem Verbrennungslufteinlaß und dem Durchgangsloch ist, wobei jeder Einleitungsanschluß in Verbindung mit dem Abgaseinlaß und dem Durch­ gangsloch ist; und
eine Betätigungsvorrichtung zur verschiebbaren Bewe­ gung des Venturiventils innerhalb der Kammer des Ge­ häuses.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, wobei die Betä­ tigungsvorrichtung eine pneumatische Betätigungsvor­ richtung aufweist.

12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei das Ventu­ riventil einen ringförmigen Flansch mit einer ring­ förmigen Schulter aufweist, wobei die pneumatische Betätigungsvorrichtung eine selektive Axialkraft ge­ gen die ringförmige Schulter ausübt, um das Venturi­ ventil innerhalb der inneren Kammer zu bewegen.

13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, wobei der ring­ förmige Flansch eine entgegenweisende ringförmige Schulter und eine Feder aufweist, die gegen die ent­ gegenweisende ringförmige Schulter vorgespannt ist, wobei die Feder eine Kraft gegen den ringförmigen Flansch ausübt, die der pneumatischen Betätigungs­ vorrichtung entgegenwirkt.

14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, wobei der minde­ stens eine Bypass- bzw. Überleitungsanschluß eine Vielzahl von Überleitungsanschlüssen aufweist, wobei die innere Kammer einen Teil mit kleinerem Durchmes­ ser aufweist, in dem das Venturiventil gleitend an­ geordnet ist, wobei jeder Überleitungsanschluß von dem erwähnten Teil mit kleinerem Durchmesser um ein Ausmaß bedeckt wird, das von der ausgewählten Posi­ tion des Venturiventils innerhalb der inneren Kammer abhängt.

15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, wobei jede Über­ leitungsöffnung vollständig offen ist, wenn das Ven­ turiventil in einer Position für volle Überleitung innerhalb der inneren Kammer ist.

16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, wobei jeder Ein­ leitungsanschluß an einer Stelle stromabwärts von dem Venturiabschnitt endet.

17. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, wobei die innere Kammer eine ringförmige Ausnehmung aufweist, und wo­ bei der mindestens eine Einleitungsanschluß eine Vielzahl von Einleitungsanschlüssen aufweist, wobei jeder Einleitungsanschluß in Verbindung mit der ringförmigen Ausnehmung und dem Durchgangsloch ist.

18. Verbrennungsmotor nach Anspruch 17, wobei jeder Ein­ leitungsanschluß an einer Stelle benachbart zum Ven­ turiabschnitt und stromabwärts davon endet.

19. Verfahren zum Betrieb einer Venturianordnung mit va­ riablem Fluß in einem Abgasrückzirkulationssystems eines Verbrennungsmotors, das folgende Schritte auf­ weist:
Vorsehen eines Gehäuses mit einer inneren Kammer, mit einem Verbrennungslufteinlaß in Verbindung mit der inneren Kammer und mit einem Abgaseinlaß in Ver­ bindung mit der inneren Kammer;
Vorsehen eines Venturiventils, das gleitend inner­ halb der inneren Kammer angeordnet ist, wobei das Venturiventil ein sich in Längsrichtung erstrecken­ des Durchgangsloch aufweist, und zwar mit einer Ein­ laßöffnung in Verbindung mit dem Verbrennungs­ lufteinlaß, mit einer Auslaßöffnung und mit einem Venturiabschnitt, der zwischen sowohl der Einlaßöff­ nung als auch der Auslaßöffnung angeordnet ist und damit in Verbindung ist, wobei das Venturiventil weiter mindestens einen Überleitungsanschluß und mindestens einen Einleitungsanschluß aufweist, wobei jeder Überleitungsanschluß in Verbindung mit dem Verbrennungslufteinlaß und dem Durchgangsloch ist, wobei jeder Einleitungsanschluß in Verbindung mit dem Abgaseinlaß und dem Durchgangsloch ist;
Bewegung des Venturiventils in verschiebbarer Weise innerhalb der inneren Kammer des Gehäuses unter Ver­ wendung einer Betätigungsvorrichtung; und
Abdeckung von jedem Überleitungsanschluß um ein aus­ gewähltes Ausmaß abhängig von dem Bewegungsschritt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Venturiventil einen ringförmigen Flansch mit einer ringförmigen Schulter aufweist, und wobei der Bewegungsschritt den Unterschritt des Ausübens einer selektiven Axialkraft gegen die ringförmige Schulter mit der Betätigungsvorrichtung aufweist, um das Venturiven­ til innerhalb der inneren Kammer zu bewegen.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der ringförmige Flansch eine entgegenweisende ringförmige Schulter aufweist, und wobei es weiter den Schritt aufweist, eine Kraft unter Verwendung einer Feder gegen den ringförmigen Flansch auszuüben, die der Betätigungs­ vorrichtung entgegenwirkt.

22. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Einleitungsan­ schluß immer unbedeckt ist, und zwar unabhängig vom Bewegungsschritt.

23. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Betätigungs­ vorrichtung eine pneumatische Betätigungsvorrichtung aufweist.