DE102008024035A1

DE102008024035A1 - Sekundärluftventil für Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE102008024035A1
Application number: DE102008024035A
Authority: DE
Inventors: Peter Burgfels
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2028-05-17
Also published as: DE102008024035B4

Abstract

Sekundärluftventil für Verbrennungskraftmaschine, mit einem einen Einlass und einen Auslass aufweisenden Ventilgehäuse, mit einem zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordneten, eine Ventilöffnung aufweisenden Ventilsitz und mit einem relativ zur Ventilöffnung zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung über eine Ventilstange bewegbaren Ventilkörper, mit einem ersten und zweiten Steuerraum, die durch eine Membrane fluiddicht voneinander getrennt sind, wobei die Membrane auf die Ventilstange einwirkt, wobei die Ventilstange (13) teilweise hohl ausgeführt ist, so dass ein Druckausgleichsraum (22) mit dem ersten Steuerraum (17) fluidisch verbunden ist, wobei Mittel (22, 23, 24, 25) vorgesehen sind, die es ermöglichen, dass das Sekundärluftventil (1) sowohl durch einen außerhalb des Systems erzeugten Steuerdruck als auch durch den Sekundärluftdruck ansteuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sekundärluftventil für Verbrennungskraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Durch das Einblasen von Sekundärluft in den Abgaskrümmer wird die exotherme Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen bewirkt. Die Sekundärluft wird dabei durch eine Sekundärluftpumpe bereit gestellt. Um zu verhindern, dass Abgas in die Sekundärluftpumpe oder Umgebung strömt, wird ein Sekundärluftventil vorgesehen, das gleichermaßen während des Betriebes der Sekundärluftpumpe die Zufuhr von Sekundärluft in den Abgaskrümmer gewährleistet. Derartige Ventile sind hinlänglich bekannt. So offenbart die DE 101 48 384 A1 ein Sekundärluftventil, das durch den Sekundärluftdruck der Sekundärluftpumpe angesteuert wird. Es wird also ein Ventil vorgestellt, das unabhängig von äußeren Einflüssen und Komponenten öffnen und schließen kann. Die DE 10 2006 021 467 A1 offenbart ein Sekundärluftventil, das zur Ansteuerung einen extern erzeugten Steuerdruck, beispielsweise den Saugrohrunterdruck, benötigt und durch ein elektrisches Umschaltventil geschaltet wird. Obwohl die Funktion beider Ventile, nämlich das Zuführen von Sekundärluft in den Abgastrakt zu gewährleisten und die Rückströmung von Abgasen in die Sekundärluftpumpe oder die Umgebung zu verhindern gleich sind, müssen durch die unterschiedlichen Ansteuerarten, verschiedene Ventilausführungen bereitgestellt werden. Ein Ventil, das grundsätzlich geeignet ist, sowohl durch den Druck der Sekundärluftpumpe als auch durch einen extern bereit gestellten Unterdruck angesteuert zu werden, ist bisher nicht bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein derartiges Sekundärluftventil bereit zu stellen, das grundsätzlich dazu geeignet ist, sowohl durch den Sekundärluftdruck als auch durch einen extern bereit gestellten Unterdruck betrieben zu werden.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1.
Erfindungsgemäß ist die Ventilstange teilweise hohl ausgeführt, so dass ein Druckausgleichsraum mit dem ersten Steuerraumfluid verbunden ist. Dabei sind Mittel vorgesehen, die es ermöglichen, dass das Sekundärluftventil sowohl durch ein außerhalb des Systems erzeugten Steuerdruck als auch durch den Sekundärluftdruck ansteuerbar ist. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass der Druckausgleichsraum durch eine Manschette fluiddicht von dem zweiten Steuerraum getrennt ist. Eine besonders kostengünstige Herstellung des Sekundärluftventils wird dadurch gewährleistet, dass die Manschette durch eine Befestigungsbuchse aus Tiefziehblech gehalten ist, wobei ein Federelement sich auf der der Manschette gegenüber gelegenen Seite der Befestigungsbuchse abstützt und die Membrane unter Vorspannung hält. Um das Sekundärluftventil für die Ansteuerung durch den Druck der Sekundärluftpumpe zu eignen, weist der Druckausgleichsraum eine Öffnung zum Einlass sowie der zweite Steuerraum eine Öffnung zur Atmosphäre auf. Um nun alternativ das Sekundärluftventil durch einen extern bereit gestellten Unterdruck ansteuern zu lassen, weist der zweite Steuerraum einen Unterdruckanschluss sowie der erste Steuerraum eine Öffnung zur Atmosphäre auf. Um ein zusätzliches Kraftpotenzial bereit zu stellen, ist es auch möglich, dass der Druckausgleichsraum 22 eine Öffnung 24 zum Einlass 2 sowie der zweite Steuerraum 18 einen Unterdruckanschluss 26 aufweist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Schnittansicht eines Sekundärluftventils, das sowohl geeignet ist, um mit dem Druck der Sekundärluftpumpe als auch durch einen extern bereit gestellten Unterdruck betrieben zu werden.
Das Ventil 1 weist einen Einlass 2 sowie einen Auslass 3 auf, die in einem im Wesentlichen aus zwei Teilen, 4, 5 bestehenden Gehäuse 6 angeordnet sind.
Zwischen den beiden Gehäuseteilen 4, 5 ist ein ringförmiges, den Ventilsitz 7 ausbildendes Bauteil angeordnet. Der Ventilsitz 7 weist eine im dargestellten Ausführungsbeispiel kreisförmige Ventilöffnung 8 auf. Der Ventilsitz 7 weist ferner ein Dichtelement 9 auf, an dem ein Ventilkörper 10 anliegt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel stützt sich der Ventilkörper 10 mittels einer Feder 11 an einem topfförmigen Verschlusselement 12 ab. Das topfförmige Verschlusselement 12 ist wiederum mit einer Ventilstange 13 verbunden, die das Dichtelement 10 durchragt und am gegenüber liegenden Ende mit einem tellerförmigen Element 14 verbunden ist. Das tellerförmige Element 14 wiederum ist über eine Membrane 15 mit dem Gehäuseteil 4 verbunden. Die Verbindung erfolgt dabei über einen am Rand umgebördelten Deckel 16. Die Membrane 15 ist gasundurchlässig und trennt, zusammen mit dem tellerförmigen Element 14 einen ersten Steuerraum 17 von einem zweiten Steuerraum 18. Das tellerförmige Element 14 stützt sich mittels einer zweiten Feder 19 auf einer Befestigungsbuchse 20 ab, die aus Tiefziehblech gefertigt ist und gleichzeitig dazu dient, eine Manschette 21 im Gehäuseteil 4 zu halten, wobei die Manschette 21 fluiddicht mit der Ventilstange 13 verbunden ist und auf diese Weise einen Druckausgleichsraum 22 begrenzt.
Die Membranstange 13 ist durch einen Kanal 23 derart teilweise hohl ausgeführt, dass der erste Steuerraum 17 fluidisch mit dem Druckausgleichsraum 22 verbunden ist.
Um nun das Sekundärluftventil durch den Druck der Sekundärluftpumpe anzusteuern, wird einerseits eine Öffnung zwischen Einlass 2 und dem Druckausgleichsraum 22 sowie eine Verbindung des zweiten Steuerraums 18 zur Atmosphäre vorgesehen.
Solange die Sekundärluftpumpe außer Betrieb ist, verharrt das Ventil 1 durch sein Verschlusselement 12 in der Geschlossenstellung. Wird nun Sekundärluft über die Sekundärluftpumpe zum Einlass 2 geführt, gelangt diese Sekundärluft und der damit verbundene Überdruck über die Öffnung 24 und den Kanal 23 in den ersten Steuerraum 17, so dass die Ventilstange 13 und damit das Verschlussglied 12 in Öffnungsrichtung bewegt werden. Das Rückschlagventil 10 wird dann durch den anliegenden Sekundärluftdruck geöffnet und Sekundärluft strömt zum Auslass 3. Sobald die Sekundärluftpumpe abgeschaltet wird, wird die Membranstange 13 und damit das Verschlussglied 12 wieder in die Geschlossenstellung überführt. Dadurch, dass der zweite Steuerraum 18 über die Belüftungsbohrung 25 mit der Atmosphäre verbunden ist, wird im zweiten Steuerraum 18 kein Druck aufgebaut, der die Öffnungsbewegung der Ventilstange 13 behindern könnte. Bei der Bewegung in die Geschlossenstellung kann die im ersten Steuerraum 17 befindliche Luft den Steuerraum 17 über den Kanal 23 und die Öffnung 24 wieder verlassen.
Ist die Ansteuerung des Sekundärluftventils 1 durch eine externe Unterdruckquelle, beispielsweise der Saugrohr-Unterdruck, gewünscht, werden nicht die Öffnungen 24 und 25 vorgesehen, sondern es wird der zweite Steuerraum 18 mit einem Unterdruckanschluss, beispielsweise über eine angedeutete Bohrung 26, versehen und der erste Steuerraum 17 erhält über eine angedeutete Bohrung 27 im Deckel 16 eine Verbindung zur Atmosphäre. Durch Anlegen von Unterdruck an den Unterdruckanschluss 26 erfolgt ein Bewegen der Ventilstange 13 und des damit verbundenen Verschlusselementes 12 in die Offenstellung. Durch die Bohrung 27 wird der erste Steuerraum 17 entlüftet, so dass die Öffnungsbewegung nicht behindert wird.
Es ist jedoch auch denkbar, dass der Druckausgleichsraum 22 eine Öffnung 24 zum Einlass 2 sowie der zweite Steuerraum 18 einen Unterdruckanschluss 26 aufweist. Auf diese Weise wird das Kraftstoffpotenzial noch einmal erhöht.
Um die jeweilige Ansteuerfunktion zu gewährleisten, kann es hilfreich sein, dass an den Positionen 24, 25, 26 und 27 Sollbruchstellen oder Sackbohrungen vorgesehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10148384 A1 [0002]
- DE 102006021467 A1 [0002]

Claims

Sekundärluftventil für Verbrennungskraftmaschinen, mit einem einen Einlass und einen Auslass aufweisenden Ventilgehäuse, mit einem zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordneten, eine Ventilöffnung aufweisenden Ventilsitz und mit einem relativ zur Ventilöffnung zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung über eine Ventilstange bewegbaren Ventilkörper, mit einem ersten und zweiten Steuerraum, die durch eine Membrane fluiddicht voneinander getrennt sind, wobei die Membrane auf die Ventilstange einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstange (13) teilweise hohl ausgeführt ist, so dass ein Druckausgleichsraum (22) mit dem ersten Steuerraum (17) fluidisch verbunden ist, wobei Mittel (22, 23, 24, 25) vorgesehen sind, die es ermöglichen, dass das Sekundärluftventil (1) sowohl durch einen außerhalb des Systems erzeugten Steuerdruck als auch durch den Sekundärluftdruck ansteuerbar ist.
Sekundärluftventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichsraum (22) durch eine Manschette (21) fluiddicht von dem zweiten Steuerraum (18) getrennt ist.
Sekundärluftventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (21) durch eine Befestigungsbuchse (2) aus Tiefziehblech gehalten ist, wobei eine Feder (19) sich auf der der Manschette (21) gegenüber gelegenen Seite der Befestigungsbuchse (29) abstützt und die Membrane (15) unter Vorspannung hält.
Sekundärluftventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichsraum (22) eine Öffnung (24) zum Einlass (2) sowie der zweite Steuerraum (18) eine Öffnung (25) zur Atmosphäre aufweist.
Sekundärluftventil nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (18) einen Unterdruckanschluss (26) sowie der erste Steuerraum (17) eine Öffnung (27) zur Atmosphäre aufweist.
Sekundärluftventil nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichsraum (22) eine Öffnung (24) zum Einlass (2) sowie der zweite Steuerraum (18) einen Unterdruckanschluss (26) aufweist.