DE102007021404A1

DE102007021404A1 - Abgasüberbrückungsventil-Fernverbindung

Info

Publication number: DE102007021404A1
Application number: DE200710021404
Authority: DE
Inventors: Kenneth Peter Nydam; David Thibault
Original assignee: Siemens Canada Ltd
Current assignee: Siemens Canada Ltd
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2027-05-05
Also published as: DE102007021404B4; US20070261401A1; US7814748B2

Abstract

Eine Abgasüberbrückungsventilanordnung für eine Brennkraftmaschine enthält ein Abgasüberbrückungsventil mit einem Ventilaufbau, der mit einer drehbaren Welle so gekoppelt ist, dass eine Drehung der Welle den Ventilaufbau zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen bewegt. Ein Stellglied ist entfernt vom Überbrückungsventil angeordnet, um selektiv eine Drehung der dem Ventilaufbau zugeordneten Welle in zueinander entgegengesetzten Richtungen hervorzurufen. Eine Verbindungskonstruktion ist zwischen das Stellglied und die Welle eingeschaltet, um Bewegung von dem Stellglied auf die Welle zu übertragen.

Description

Diese Erfindung beansprucht die Vorzüge des früheren Anmeldedatums der provisorischen Patentanmeldung Nr. 60/746,521, die am 05. Mai 2006 in den U.S.A. eingereicht worden ist und die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen wird.
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Abgasüberbrückungsventil (EBV) für Dieselmaschinen und insbesondere auf eine Fernverbindung zum Betätigen des EBV.
Hintergrund der Erfindung
Ein konventionelles EBV ist in Bezug auf einen Abgaskühler eines Abgaskrümmers einer Dieselmaschine angebracht. Abhängig vom Maschinenbetriebszustand richtet das EBV die Abgasströmung durch den Abgaskühler oder durch einen Überbrückungskanal. Da das EBV am Abgaskrümmer angebracht ist, erfährt es starke Temperatur- und Schwingungseinflüsse. Das zum Antrieb von Schmetterlingsplatten des EBV verwendete Stellglied muss robust sein, um die Leistungsanforderungen zu erfüllen. Typischerweise werden teure Stellglieder, die hohen Temperaturen widerstehen, verwendet.
Es besteht daher eine Notwendigkeit, eine Fernbetätigung des Ventilaufbaus eines EBV anzugeben, durch die weniger teure Stellglieder verwendet werden können, weil sie entfernt von dem Abgaskrümmer montiert werden können.
Übersicht über die Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Wünsche zu befriedigen. Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Abgasüberbrückungsventilanordnung für eine Brennkraftmaschine angegeben wird. Die Anordnung enthält ein Abgasüberbrückungsventil mit einem Ventilaufbau, der an eine drehbare Welle angekoppelt ist, so dass eine Drehung der Welle den Ventilaufbau zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen bewegt. Ein Stellglied ist entfernt vom Überbrückungsventil angeordnet, um selektiv eine Drehung der dem Ventilaufbau zugeordneten Welle in zueinander entgegengesetzten Richtungen hervorzurufen. Eine Verbindungskonstruktion ist zwischen das Stellglied und die Welle eingeschaltet, um die Bewegung des Stellglieds auf die Welle zu übertragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung schafft ein Verfahren zur Fernbetätigung eines Abgasüberbrückungsventils für eine Brennkraftmaschine ein Abgasüberbrückungsventil mit wenigstens einer Schmetterlingsplatte, die mit einer drehbaren Welle gekuppelt ist, so dass eine Drehung der Welle die Schmetterlingsplatte zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen bewegt. Ein Stellglied ist entfernt vom Überbrückungsventil angebracht. Das Stellglied ist so aufgebaut und angeordnet, dass eine Drehung der Welle der Schmetterlingsplatte in zueinander entgegengesetzten Richtungen hervorgerufen wird. Eine Verbindungskonstruktion ist zwischen das Stellglied und die Welle eingeschaltet. Das Verfahren umfasst das Betätigen der Schmetterlingsplatte durch Übertragung der Bewegung des Stellgliedes über die Verbindungskonstruktion auf die Welle.
Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sowie die Verfahren zum Betrieb und die Funktionen der betreffenden Elemente des Aufbaus, die Kombination von Teilen und die Wirtschaftlichkeit der Herstellung gehen aus der Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen klarer hervor, die sämtlich Teil dieser Beschreibung bilden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen derselben, die im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird, besser verständlich. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer EBV-Anordnung mit einer Verbindungskonstruktion, die in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angegeben wird,
2 eine Ansicht des EBV der Anordnung von 1, gezeigt in einer Standardstellung und ohne angebrachter Verbindungskonstruktion, und
3 eine Ansicht des EBV der Anordnung von 1 in voller Fahrstellung und ohne angebrachter Verbindungskonstruktion.
Detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform
In 1 ist eine Abgasüberbrückungsventil-(EBV-)Anordnung für eine Dieselmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt, allgemein mit 10 bezeichnet. Die Anordnung 10 ist so aufgebaut und angeordnet, dass sie in Bezug auf einen Abgaskühler eines Abgaskrümmers beispielsweise einer Dieselmaschine (keines davon ist gezeigt) montiert werden kann. Beispielsweise kann die Anordnung 10 hinter dem Kühler angebracht werden, so dass Abgas von der Rückseite eines Abgaskrümmers in den Kühler während eines "Kühler"-Betriebs eintritt und während eines "heißen" Betriebes den Kühler durch Verwendung des äußeren Krümmers als Überbrückungsrohr überbrückt. Das Gas tritt vorne am Abgaskrümmer aus, wobei es den Kühler überbrückt, und tritt direkt in die Anordnung 10 ein. Die Anordnung 10 kann in manchen Konfigurationen vor dem Kühler angebracht sein. Die Anordnung wird im Überbrückungsbetrieb verwendet während 1) Kaltstartbedingungen zur Verkürzung der Zeit, die erforderlich ist, um die Maschine auf Temperatur zu bringen, indem heißes Abgas in den Einlasskrümmer "abgeladen" wird, und 2) DPF-Regeneration. Im Kühlerbetrieb vermindert die Anordnung 10 die Abgasrezirkulierungstemperatur, um die Luftdichte zu erhöhen und die Verbrennung und die Emission zu verbessern.
Die Anordnung 10 enthält ein EBV, allgemein mit 12 bezeichnet, das das konventionelle Paar Schmetterlingsplatten 14, 14' hat, die die Ventilstruktur bestimmen. Ein konventionelles, motorbetriebenes Allzweck-Stellglied, allgemein mit 16 bezeichnet, ist dazu vorgesehen, den Betrieb der Schmetterlingsplatten 14, 14' zum Öffnen und Schließen eines Überbrückungskanals 18 zu steuern. In der Ausführungsform ist das Stellglied 16 an einer Stelle fern vom EBV 12 angebracht, um der hohen Temperatur und den Schwingungen nicht direkt ausgesetzt zu sein, die am Abgaskrümmer herrschen.
In der Ausführungsform werden die beiden Schmetterlingsplatten 14, 14' durch ein einziges Stellglied 16 gesteuert. Beispielsweise werden die beiden Schmetterlingsplatten 14, 14' zusammen auf einer einzigen Welle 24 bewegt, um eine minimale Packungsgröße zu verwenden, während die Steuerung der zwei Schmetterlingsplatten 14, 14' mit nur einem Stellglied 16 ermöglicht ist.
Um die Schmetterlingsplatten 14, 14' mit dem entfernt angeordneten Stellglied 16 zu betätigen, ist eine Verbindungskonstruktion, die allgemein mit 20 bezeichnet ist, vorgesehen. Genauer gesagt, die Verbindungskonstruktion 20 enthält eine Seilscheiben- und Seilkonstruktion, die zwischen die Welle 22 des Stellglieds 16 und eine Welle 24 des EBV 12 eingeschaltet ist, um die Schmetterlingsplatten 14, 14' auf einem Ventilsitz radial zu schließen. Die Seilscheiben- und Seilkonstruktion verwendet somit einen Bowdenzug, der allgemein mit 21 bezeichnet ist und eine konventionelle Hülle 23 aufweist, und Seilscheiben 28 und 30. Da ein Bowdenseil nur gezogen, nicht aber gestoßen werden kann, ist eine Umhüllung um die Kabelkonfiguration vorgesehen, anstelle zwei getrennte Seile vorzusehen. Die Umhüllungskonfiguration, die unten erläutert wird, erlaubt eine schnelle Betätigung in zwei Richtungen. Genauer gesagt, eine Seilscheibe 28 ist mit der Welle 22 des Stellglieds 16 verbunden, und eine Seilscheibe 30 ist mit der Welle 24 der Schmetterlingsplatten 14, 14' verbunden. Ein einzelnes Bowdenseil 21 umschlingt teilweise die Seilscheibe 30 und teilweise die Seilscheibe 28, um einen ersten Seilabschnitt 32 und einen zweiten Seilabschnitt 34 zu definieren.
Die Drehung der Stellgliedwelle 22 in einer ersten Richtung versetzt einen der Seilabschnitte 32 oder 34 unter Zug, um die Welle 24 zu drehen und bringt die Schmetterlingsplatten 14, 14' in eine erste Stellung. Beispielsweise kann gemäß 2 die erste Stellung der Schmetterlingsplatten 14, 14' eine Standardstellung sein, in der kühles Abgas zu einem Abgasrezirkulierungs-(EGR-)Ventil (nicht gezeigt) und eine Maschineneinlasskrümmer geleitet wird, um die Maschinenverbrennungstemperatur herabzusetzen, um dadurch die Emissionen von Stickoxiden (NOx) zu vermindern. Somit ist, wie dargestellt, die Schmetterlingsplatte 14 geöffnet und die Schmetterlingsplatte 14' geschlossen.
Eine Drehung der Stellgliedwelle 22 in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung versetzt den anderen Seilabschnitt unter Zug, um die Welle 24 zu drehen und die Schmetterlingsplatten 14, 14' in eine zweite Stellung zu bringen. Beispielsweise kann gemäß 3 die zweite Stellung der Schmetterlingsplatten 14, 14' eine volle Fahrstellung sein, in der heißes Abgas zum EGR-Ventil und zum Einlasskrümmer und Abgassystem gerichtet wird, um einen katalytischen Wandler zu regenerieren. Somit ist, wie dargestellt, die Schmetterlingsplatte 14 geschlossen und die Schmetterlingsplatte 14' geöffnet. Das Stellglied 16 bringt wahlweise die Schmetterringsplatten 14, 14' in den geschlossenen Zustand, je nach dem Betriebszustand der Maschine und den Erfordernissen.
Unter Verwendung der Verbindungskonstruktion 20 kann somit das temperatur- und schwingungsempfindliche Stellglied 16 in einer Maschinenumgebung fern von der rauhen Umgebung angebracht werden, um Dauerhaftigkeit und Funktionsanforderungen zu erfüllen. Außerdem ermöglichen das entfernt angeordnete Stellglied 16 und die Verwendung der Verbindungskonstruktion 20 eine Optimierung der Unterbringung. Beispielsweise kann in gewissen Anwendungsfällen, bei denen der notwendige Raum für das Stellglied 16 an der EBV-Position nicht verfügbar ist, das Stellglied irgendwo anders angeordnet werden. Weiterhin ist, da das Stellglied 16 nicht in der rauen Umgebung liegt, der Einsatz weniger teurer Stellglieder möglich.
Die Verbindungskonstruktion 20 kann in einem Ventilsystem verwendet werden, das eine einzige Schmetterlingsplatte aufweist. Außerdem kann anstelle der Umhüllungskonfiguration in der Ausführungsform die Verbindungskonstruktion 20 zwei getrennte Bowdenzüge verwenden, eines zur Bewegung der Schmetterlingsplatten 14, 14' in die erste Stellung und das andere zum Bewegen der Schmetterlingsplatten 14, 14' in die zweite Stellung durch Bewegung des Stellglieds 16. Weiterhin, obgleich Schmetterlingsplatten 14 als Ventilkonstruktion des Überbrückungsventils dargestellt sind, kann das Überbrückungsventil jeden üblichen Ventilaufbau haben, der durch einen Seilzug betätigt werden kann, wie beispielsweise ein Klappenventil, ein Schieberventil, ein Tellerventil und dergleichen.
Die vorangehenden bevorzugten Ausführungsformen sind zum Zwecke der Illustration der Konstruktions- und Funktionsprinzipien der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sowie zur Illustration der Verfahren zum Verwenden der bevorzugten Ausführungsformen und können geändert werden, ohne von diesen Prinzipien abzuweichen. Diese Erfindung enthält daher alle Modifikationen, die vom Geist der folgenden Ansprüche umfasst werden.

Claims

Abgasüberbrückungsventilanordnung für eine Brennkraftmaschine, enthaltend: – ein Abgasüberbrückungsventil mit einem Ventilaufbau, der mit einer drehbaren Welle so gekoppelt ist, dass eine Drehung der Welle den Ventilaufbau zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen bewegt, – ein Stellglied, das entfern von dem Überbrückungsventil angeordnet ist, um wahlweise eine Drehung der dem Ventilaufbau zugeordneten Welle in zueinander entgegengesetzten Richtungen hervorzurufen, und – eine Verbindungskonstruktion, die zwischen das Stellglied und die Welle eingeschaltet ist, um eine Bewegung des Stellgliedes auf die Welle zu übertragen.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Ventilaufbau wenigstens eine Schmetterlingsplatte enthält.
Anordnung nach Anspruch 2, bei dem ein Paar Schmetterlingsplatten an der Welle vorgesehen ist, die so aufgebaut und angeordnet sind, dass wenn eine Schmetterlingsplatte sich in der geöffneten Stellung befindet, die andere Schmetterlingsplatte sich in der geschlossenen Stellung befindet.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Verbindungskonstruktion eine Seilscheiben- und Seilkonstruktion enthält.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Seilscheiben- und Seilkonstruktion enthält: – eine erste Seilscheibe, die mit einer Welle des Stellgliedes gekoppelt ist, – eine zweite Seilscheibe, die mit der dem Ventilaufbau zugeordneten Welle gekoppelt ist, – ein einzelnes Bowdenseil, das teilweise um jede der ersten und zweiten Seilscheiben gewunden ist, so dass eine Drehung der Welle des Stellgliedes in einer ersten Richtung zur Folge hat, dass die dem Ventilaufbau zugeordnete Welle den Ventilaufbau in erste Stellung bringt, und eine Drehung der Welle des Stellgliedes in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung zur Folge hat, dass die dem Ventilaufbau zugeordnete Welle den Ventilaufbau in eine zweite Stellung bringt.
Anordnung nach Anspruch 5, bei der der Ventilaufbau ein Paar Schmetterlingsplatten enthält, die auf der Welle vorgesehen sind und so aufgebaut und angeordnet sind, dass wenn die eine Schmetterlingsplatte sich in der geöffneten Stellung befindet, sich die andere Schmetterlingsplatte in der geschlossenen Stellung befindet.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der das Überbrückungsventil so aufgebaut und angeordnet ist, dass es vor einem Abgaskühler einer Dieselmaschine montiert werden kann.
Abgasüberbrückungsventilanordnung für eine Brennkraftmaschine, enthaltend: – ein Abgasüberbrückungsventil mit einem Ventilaufbau, der mit einer drehbaren Welle gekoppelt ist, so dass eine Drehung der Welle den Ventilaufbau zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen bewegt, – entfernt vom Überbrückungsventil angeordnete Einrichtungen zum selektiven Hervorbringen einer Drehung der dem Ventilaufbau zugeordneten Welle in zueinander entgegengesetzten Richtungen, und – zwischen die Einrichtungen zum Hervorrufen einer Drehung und der Welle eingeschaltete Einrichtungen zum Übertragen von Bewegung der Einrichtungen zum Hervorrufen einer Drehung auf die Welle.
Anordnung nach Anspruch 8, bei der der Ventilaufbau wenigstens eine Schmetterlingsplatte aufweist.
Anordnung nach Anspruch 8, bei der ein Paar Schmetterlingsplatten auf der Welle vorgesehen sind, die so aufgebaut und angeordnet sind, dass wenn sich die eine Schmetterlingsplatte in der geschlossenen Stellung befindet, die andere Schmetterlingsplatte sich in der geschlossenen Stellung befindet.
Anordnung nach Anspruch 8, bei der die Einrichtung zur Übertragung von Bewegung eine Seilscheiben- und Seilkonstruktion enthält und die Einrichtung zum Hervorrufen von Drehung ein Stellglied ist.
Anordnung nach Anspruch 11, bei der die Seilscheiben- und Seilkonstruktion enthält: – eine erste Seilscheibe, die mit einer Welle des Stellgliedes gekoppelt ist, – eine zweite Seilscheibe, die mit der dem Ventilaufbau zugeordneten Welle gekoppelt ist, – ein einzelnes Bowdenseil, das teilweise um jede der ersten und zweiten Seilscheiben gewunden ist, so dass eine Drehung der Welle des Stellgliedes in einer ersten Richtung zur Folge hat, dass die dem Ventilaufbau zugeordnete Welle den Ventilaufbau in eine erste Stellung bringt, und eine Drehung der Welle des Stellgliedes in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung zur Folge hat, dass die dem Ventilaufbau zugeordnete Welle den Ventilaufbau in eine zweite Stellung bringt.
Anordnung nach Anspruch 12, bei der der Ventilaufbau ein Paar Schmetterlingsplatten enthält, die an der Welle vorgesehen sind und so aufgebaut und angeordnet sind, dass wenn die eine Schmetterlingsplatte sich in der geöffneten Stellung befindet, sich die andere Schmetterlingsplatte in der geschlossenen Stellung befindet.
Anordnung nach Anspruch 8, bei der das Überbrückungsventil so aufgebaut und angeordnet ist, dass es vor einem Abgaskühler einer Dieselmaschine angebracht werden kann.
Verfahren zur Fernbetätigung eines Abgasüberbrückungsventils für eine Brennkraftmaschine, umfassend: – Bereitstellen eines Abgasüberbrückungsventils mit wenigstens einer Schmetterlingsplatte, die mit einer drehbaren Welle so gekoppelt ist, dass eine Drehung der Welle die Schmetterlingsplatte zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen bewegt, – Montieren eines Stellgliedes entfernt von dem Überbrückungsventil, wobei das Stellglied so aufgebaut und angeordnet ist, dass eine Drehung der Welle der Schmetterlingsplatte in zueinander entgegengesetzten Richtungen hervorgerufen wird, – Anschließen einer Verbindungskonstruktion zwischen das Stellglied und die Welle, und – Betätigen der Schmetterlingsplatte durch Übertragen von Bewegung des Stellgliedes auf die Welle über die Verbindungskonstruktion.
Verfahren nach Anspruch 15, bei der die Verbindungskonstruktion enthält: – eine erste Seilscheibe, die mit einer Welle des Stellgliedes gekoppelt ist, – eine zweite Seilscheibe, die mit der der Schmetterlingsplatte zugeordneten Welle gekoppelt ist, – ein einzelnes Bowdenseil, das teilweise um jede der ersten und zweiten Seilscheiben gewunden ist, so dass eine Drehung der Welle des Stellgliedes in einer ersten Richtung zur Folge hat, dass die der Schmetterlingsplatte zugeordnete Welle den Schmetterlingsplattenaufbau in eine erste Stellung bringt, und eine Drehung der Welle des Stellgliedes in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung zur Folge hat, dass die der Schmetterlingsplatte zugeordnete Welle die Schmetterlingsplatte in eine zweite Stellung bringt. – Verfahren nach Anspruch 15, bei dem ein Paar Schmetterlingsplatten auf der Welle vorgesehen und derart aufgebaut und angeordnet ist, dass wenn eine Schmetterlingsplatte sich in der geöffneten Stellung befindet, die andere Schmetterlingsplatte sich in der geschlossenen Stellung befindet.