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Die
Erfindung betrifft eine Ansaugmengenregeleinheit für eine Verbrennungskraftmaschine
mit einem einen Luftansaugkanal bildenden Gehäuse, in dem eine Regelklappe
angeordnet ist, welche über eine
erste Stellvorrichtung im Luftansaugkanal schwenkbar ist, und mit
einem Abgasrückführventil, welches
zumindest teilweise im Luftansaugkanal angeordnet ist und einen
Einlass eines in einem Abgasrückführkanal
angeordneten Abgaskühlers
beherrscht, der in den Luftansaugkanal mündet, wobei das Abgasrückführventil über eine
zweite Stellvorrichtung bewegbar ist.
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Es
ist bekannt Verbrennungskraftmaschinen insbesondere Dieselverbrennungskraftmaschinen mit
einem Luftansaugkanal auszubilden, in dem eine Regelklappe zur Regelung
des Druckes und der angesaugten Luftmenge auszurüsten. Diese Regelklappen werden
in neuerer Zeit beispielsweise über elektromotorisch
angetriebene Stellvorrichtungen betätigt. Durch Drehung der Antriebswelle
des Elektromotors und somit der Regelklappe ist es möglich die angesaugte
Luftmenge in bekannter Weise zu steuern.
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Des
Weiteren ist es bekannt, eine Verbrennungskraftmaschine mit einem
Abgasrückführkanal auszuführen, um
Schadstoffemissionen zu reduzieren. Eine Regelung der rückgeführten beziehungsweise
in den Luftansaugkanal angesaugten Abgasmenge erfolgt über ein
Abgasrückführventil,
welches sowohl als translatorisch bewegbares Ventil als auch als
rotatorische Klappe ausgeführt
werden kann. Die Ansteuerung erfolgt zumeist über elektromotorische oder
pneumatische Stellvorrichtungen. Des Weiteren ist es bekannt, ein
solches Abgasrückführventil
im Bereich des Luftansaugkanals hinter der Regelklappe anzuordnen.
Zur weiteren Reduktion der Schadstoffe ist es in neueren Verbrennungskraftmaschinen üblich, im
Abgasrückführkanal
einen Abgaskühler anzuordnen, über welchen
das heiße
Abgas vor der Zumischung in den Luftansaugkanal gekühlt wird. Der
Abgaskühler
wird dabei häufig
entfernt vom Auslassventil der Verbrennungskraftmaschine, also nahe am
Einlass zum Luftansaugkanal angeordnet, da der Abgaskühler hierdurch
geringeren Temperaturen ausgesetzt ist.
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Nachteilhaft
an diesen bekannten Ausführungen
ist der hohe Montageaufwand. Insbesondere ist es bei diesen Ausführungen
notwendig, zwischen den einzelnen Bauteilen und Gehäusen jeweils
Dichtungen und Verbindungselemente zu verwenden, welche bei unkorrekter
Montage mögliche
Fehlerquellen in einem derartigen System darstellen. Des Weiteren
ist der benötigte
Bauraum relativ groß.
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Daher
ist es Aufgabe der Erfindung eine Ansaugmengenregeleinheit für eine Verbrennungskraftmaschine
zu schaffen, bei der im Vergleich zu bekannten Ausführungen
der benötigte
Bauraum sowie der Montageaufwand reduziert werden, so dass Kosten
und Gewichtsvorteile entstehen. Des Weiteren soll der Bauteileaufwand
insbesondere in Bezug auf Dichtungen und Verbindungselemente reduziert
werden. Es soll ein System geschaffen werden, in dem die genannten
Funktionen bei optimaler Abstimmung der einzelnen Bauteile aufeinander,
vereinigt werden.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass das den Luftansaugkanal bildende Gehäuse einstückig mit einem Gehäuseteil
des Abgaskühlers,
in dem der Auslass des Abgaskühlers
ausgebildet ist, hergestellt ist und welches derart ausgeführt ist,
dass es als Gehäuseteil
einer der Stellvorrichtungen dient. Durch diese Einstückigkeit
des Gehäuses
sowohl für
die Regelklappe als auch die Stellvorrichtung und ein Teil des Abgaskühlers kann
auf eine Vielzahl an Dichtungen und Verbindungselemente verzichtet
werden, so dass Montage-, Herstell- und Bauteilekosten reduziert
werden können.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das den Luftansaugkanal bildende Gehäuse derart ausgeführt, dass
es auch als Gehäuseteil
der zweiten Stellvorrichtung dient, so dass der Zusammenbau der
Stellvorrichtungen direkt am Gehäuse
stattfinden kann, so dass eine hohe Dichtigkeit erzielt wird und Fehler
bezüglich
der Lage der Stellvorrichtung zum anzutreibenden Bauteil vermieden
werden.
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Vorteilhafterweise
weist die zweite Stellvorrichtung einen Elektromotor auf, der in
einer Aufnahme angeordnet ist, die im den Luftansaugkanal bildenden
Gehäuse
ausgebildet ist. Entsprechend vereinfacht sich das die zweite Stellvorrichtung
verschließende
Gehäuse,
wobei gleichzeitig eine zuverlässige
Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Abgasrückführventil
durch den Einbau des Motors am Gehäuse sicher gestellt ist. Des
Weiteren ist es von Vorteil hier einen elektromotorischen Antrieb zu
verwenden, da auf diese Weise eine genaue Mengenregulierung des
rückgeführten Abgases
möglich wird.
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Ebenfalls
vorteilhaft ist es, die zweite Stellvorrichtung an der zum Auslass
des Abgaskühlers entgegengesetzten
Seite des den Luftansaugkanal bildenden Gehäuses anzuordnen, wobei eine
Ventilstange des Abgasrückführventils
radial durch den Luftansaugkanal ragt. Somit ist kein zusätzliches
Gehäuse
für das
Abgasrückführventil
auszubilden, so dass hier eine Gewichtsreduzierung erzielt wird
und erneut eine Festlegung der Lager der Bauteile zueinander erreicht
wird.
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In
einer hierzu weiterführenden
Ausführungsform
ist die erste Stellvorrichtung senkrecht zur zweiten Stellvorrichtung
am den Luftansaugkanal bildenden Gehäuse angeordnet und eine Klappenwelle,
auf der die Regelklappe angeordnet ist, ist senkrecht zur Ventilstange
des Abgasrückführventils
und in Strömungsrichtung
der Luft vor dem Abgasrückführventil
angeordnet und ragt radial durch den Luftansaugkanal. Auf diese
Weise wird ein sehr kompaktes Modul geschaffen, welches einen geringen Bauraum
benötigt,
wobei gleichzeitig durch die Anordnung des Abgasrückführventils
zur Regelklappe eine gute Durchmischung des Abgases mit der angesaugten
Luft erreicht wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Abgaskühler
einen Bypasskanal auf, wobei über eine
Umschaltklappe, die über
eine dritte Stellvorrichtung ansteuerbar ist, wahlweise der Abgaskühler oder
der Bypasskanal verschließbar
ist. Durch die Ausführung
des Abgaskühlers
mit Bypasskanal wird eine schnellere Aufheizung der Verbrennungskraftmaschine
beispielsweise beim Startvorgang durch Umgehung des Kühlers erreicht,
wodurch Schadstoffemissionen reduziert werden können.
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In
einer hierzu weiterführenden
Ausführungsform
ist die Umschaltklappe in dem den Luftansaugkanal bildenden Gehäuse am Gehäuseteil
des Abgaskühlers,
in dem der Auslass des Abgaskühlers ausgebildet
ist, angeordnet, so dass hier eine weitere Integration eines Bauteils
in das Gehäuse
der Ansaugmengenregeleinheit verwirklicht wird, wodurch weitere
Dichtungen und Befestigungselemente entfallen.
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Vorteilhafterweise
ist das den Luftansaugkanal bildende Gehäuse derart ausgeführt, dass
es auch als Gehäuseteil
der dritten Stellvorrichtung dient, so dass eine weitere Reduzierung
der Herstell- und Montagekosten erreicht wird und Fehler bezüglich der
Lage der einzelnen Bauteile zueinander vermieden werden.
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Des
weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuseteil des Abgaskühlers, in
dem der Ventilsitz ausgebildet ist, einen Kanal aufweist, der um
den Ventilsitz angeordnet ist und eine fluidische Verbindung zum
Kühlwassermantel
aufweist. Mit einer derartigen Ausführung wird ein Verkleben, beispielsweise
durch Rußablagerungen,
zwischen Ventilsitz und Ventilschließglied verhindert, da ohne
zusätzliche Bauteile
verwenden zu müssen
eine Kühlung
des Ventilsitzes sichergestellt wird.
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Es
wird somit eine Ansaugmengenregeleinheit geschaffen, bei der eine
Bauteileanzahl-, eine Bauraum- und eine Kostenreduzierung verwirklicht werden,
wobei gleichzeitig durch die festgelegte Lage der einzelnen Bauteile
zueinander Fehler durch Abweichungen von den vorgegebenen Toleranzen zwischen
den Bauteilen vermieden werden. Dieses System weist eine hohe Dichtigkeit
auf, ohne zusätzliche
Bauteile verwenden zu müssen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ansaugmengenregeleinheit
in geschnittener Darstellung.
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2 zeigt
die gleiche Ansicht der Ansaugmengen der Ansaugmengenregeleinheit
in Draufsicht.
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3 zeigt
eine Kopfansicht der Ansaugmengenregeleinheit aus den 1 und 2 in Draufsicht.
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Die
in den Figuren dargestellte Ansaugmengenregeleinheit besteht aus
einem Gehäuse 1,
welches einen Luftansaugkanal 2 bildet. Die angesaugte Luftmenge
und somit der Ansaugdruck wird über
eine Regelklappe 3 geregelt, welche drehbar in dem Luftansaugkanal 2 auf
einer Klappenwelle 4 angeordnet ist, welche in Lagerstellen
gelagert ist, die im Gehäuse 1 ausgebildet
sind. Die Drehung der Regelklappe 3 erfolgt über eine
Stellvorrichtung 5, welche, wie in 2 zu erkennen
ist, über
einen Elektromotor 6 angetrieben wird, der über ein
Getriebe 7 mit der Klappenwelle 4 in Wirkverbindung
steht, welche an der zur Stellvorrichtung 5 gewandten Seite
durch das Gehäuse 1 in
die erste Stellvorrichtung 5 ragt. Durch Drehung der Regelklappe 3 kann
somit der Querschnitt des Luftansaugkanals 2 entweder vollständig geöffnet oder
geschlossen werden oder die Klappe 3 in beliebige Zwischenstellungen
gefahren werden.
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Diese
erste Stellvorrichtung 5 ist in einem Gehäuse angeordnet,
dessen Unterteil durch das Gehäuse 1 gebildet
wird und welches durch einen Deckel 8, welches am Gehäuse 1 befestigt
wird, verschließbar
ist, wie aus 3 ersichtlich ist.
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In
Strömungsrichtung
der Luft gesehen hinter der Regelklappe 3 ist ein Abgasrückführventil 9 angeordnet,
welches einen Abgasauslass 10 beherrscht, der eine Verbindung
zwischen dem Luftansaugkanal 2 und einem Abgaskühler 11 herstellt.
In der vorliegenden Ausführung
handelt es sich um ein translatorisch bewegbares Abgasrückführventil 9 mit einer
Ventilstange 12 und einem Ventilschließglied 13, welches
am zu einer zweiten Stellvorrichtung 14 entgegengesetzten
Ende der Ventilstange 12 befestigt ist. Die Ventilstange 12 ragt
radial durch den Luftansaugkanal 2 beziehungsweise das
Gehäuse 1 durch
eine Bohrung 15 im Gehäuse 1 in
die zweite Stellvorrichtung 14 und steht senkrecht zur
Klappenwelle 4 der Regelklappe 3. Im Bereich der
Bohrung 15, durch welche die Ventilstange 12 geführt ist,
wird die Ven tilstange 12 von einem Abschirmblech 16 umgeben,
welches verhindert, dass Ablagerungen an der Ventilstange 12 entstehen.
Gleichzeitig dient dieses Abschirmblech 16 als Dichtelement
zur Stellvorrichtung 14. Die Stellvorrichtung 14 besteht
wiederum aus einem Elektromotor 17, der ein Getriebe 18 antreibt,
welches über
einen nicht dargestellten Exzenter mit der Ventilstange 12 in
Wirkverbindung steht, so dass durch Drehung des Elektromotors 17 das
Ventilschließglied 13 über die
Ventilstange 12 von einem Ventilsitz 19 abhebbar
und auf den Ventilsitz 19 absenkbar ist. Der Ventilsitz 19 ist
am zur Stellvorrichtung 14 gegenüberliegenden Ende der Ventilstange 12 im
Bereich des Auslasses 10 angeordnet.
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Die
Stellvorrichtung 14 ist einem Gehäuse angeordnet, welches ebenfalls
größtenteils
durch das Gehäuse 1 gebildet
ist und durch einen Gehäusedeckel 20 verschlossen
wird. Zum Gehäusedeckel 20 ist
gleichzeitig wie bereits beim Deckel 8 ein Stecker 21 zur
elektrischen Kontaktierung der Stellvorrichtung 14 angeordnet.
Das Gehäuse 1 ist
hier so ausgebildet, dass der gesamte Elektromotor 17 in eine
Aufnahme 22 eingeschoben werden kann, in dem beispielsweise
auch eine Lagerstelle 23 für eine Antriebswelle des Elektromotors 17 ausgebildet
sein kann. Die gesamte Stellvorrichtung 14 kann somit am Gehäuse 1 vormontiert
werden und wird anschließend
lediglich durch den Gehäusedeckel 20 verschlossen.
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Entsprechend
der Stellungen der Ventilstange 12 zur Klappenwelle 4 sind
auch die erste Stellvorrichtung 5 und die zweite Stellvorrichtung 14 senkrecht
zueinander angeordnet.
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Das
Gehäuse 1 erweitert
sich in Richtung zum Abgaskühler 11 vom
Auslass 10 aus etwa trichterförmig. Somit dient dieses Gehäuseteil 24 des
Gehäuses 1 als
Sammeleinlass des Abgases für
den Luftansaugkanal 2 beziehungsweise Sammelauslass des
Abgaskühlers 11,
da das rückgeführte Abgas, welches über einen
Abgasrückführkanal 25 in
den Abgaskühler 11 strömt von hier über den
Auslass 10 in den Luftansaugkanal 2 weiter strömt.
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Der
Abgaskühler 11 besteht
vorzugsweise aus einem inneren Wärmetauscherelement 26,
durch welches das Abgas strömt
und einem außen
liegenden Kühlwasser mantel 27.
Hierzu sind an einem äußeren Gehäuse 28 ein
Kühlwassereinlassstutzen 29 und
ein Kühlwasserauslassstutzen 30 angeordnet. Dieses äußere Gehäuseteil 28 wird
am den Sammeleinlass 24 bildenden Gehäuseteil des Gehäuses 1 unter
Zwischenlage des Wärmetauscherelementes 26 befestigt.
Zur Verbindung des Abgasrückführkanals 25 mit
dem Abgaskühler 11 weist
dieser einen Abgaseinlassstutzen 31 auf.
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Selbstverständlich ist
es auch möglich,
den Abgaskühler
mit einem gegebenenfalls integrierten Bypasskanal auszuführen, über den
das Wärmetauscherelement 26 umgangen
werden kann. Zur Steuerung des Abgases über das Wärmetauscherelement 26 oder
den Bypasskanal kann dann gegebenenfalls eine Umschaltklappe im
Bereich des Gehäuseteils 24 angeordnet
werden, welches über
eine dritte Stellvorrichtung angesteuert werden kann, so dass wahlweise
entweder der Bypasskanal oder die Wärmetauschereinheit 26 über die
nicht dargestellte Umschaltklappe verschlossen werden. Selbstverständlich ist
es in einer derartigen Ausführung
möglich,
das Gehäuse 1 dahingehend
zu ergänzen,
dass ein Gehäuseteil
der dritten Stellvorrichtung sowie die Lagerung der Umschaltklappe
ebenfalls am Gehäuse 1 ausgebildet
werden, so dass auch hier lediglich ein zusätzliches Gehäuseteil
zum Verschließen
der Stellvorrichtung notwendig ist. Auch kann in das Gehäuseteil 24 ein
Kühlmittel
durchströmter
Kanal zur Kühlung
des Ventilsitzes 19 integriert werden, der eine fluidische
Verbindung zum Kühlwassermantel 27 aufweist.
Dieser sollte nah an den Ventilsitz 19 heranführen und
den Ventilsitz 19 möglichst
vollständig
umgeben.
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Des
Weiteren ist es denkbar, statt des translatorisch bewegbaren Abgasrückführventils
eine exzentrisch gelagerte Abgasklappe zur Abgasmengenregelung zu
verwenden.
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Durch
eine derartige Ausführung
ist die Anordnung der Bauteile zueinander festgelegt, so dass außer bei
der Herstellung des Gehäuses 1 keine
zusätzlichen
Toleranzen beim Zusammenbau beachtet werden müssen. Des Weiteren werden Dichtungselemente
zwischen Abgaskühler
und weiterem Abgasrückführkanal
beziehungsweise Abgaseinlasstelle zum Luftansaugkanal vermieden.
Auch zusätzliche Abdichtungen
zwischen den Stellvorrichtungen und dem den Luftansaugkanal bil denden
Gehäuse
können
entfallen. Durch die Reduzierung der Schnittstellen wird der Montage-
und Herstellaufwand erheblich verringert, wobei gleichzeitig Bauraumvorteile
erreicht werden.