DE102008050252A1

DE102008050252A1 - Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Sekundärluftventil

Info

Publication number: DE102008050252A1
Application number: DE102008050252A
Authority: DE
Inventors: Berthold Hermann; Halim Celik
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-10-08
Also published as: DE102008050252B4

Abstract

Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschinen insbesondere Sekundärluftventil, mit einem Antriebsgehäuse (12), das eine elektromagnetische Antriebseinheit (14) und eine dadurch bewegliche Ventileinheit (15), die im Wesentlichen aus einer Ventilstange (16) und einem Ventilverschlusskörper (17) besteht, aufweist, mit einem Strömungsgehäuse (13), das einen Fluideingang (9) und einen Fluidausgang (11) besitzt, derart, dass die bewegliche Ventileinheit (15) den Fluidstrom vom Fluideingang (9) zum Fluidausgang (11) steuert und mit einem Druckerfassungsraum (32), in dem ein Drucksensor (33) angeordnet ist, wobei der Druckerfassungsraum (32) über eine Öffnung (35) in fluidischer Verbindung zum Fluideingang (9) steht, wobei der Druckerfassungsraum (32) im Antriebsgehäuse (12) vorgesehen ist und über einen Verbindungskanal (34) mit der Öffnung (35) fluidisch verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Sekundärluftventil, mit einem Antriebsgehäuse, das eine elektromagnetische Antriebseinheit und eine dadurch bewegliche Ventileinheit, die im wesentlichen aus einer Ventilstange und einem Ventilverschlusskörper besteht, aufweist, mit einem Strömungsgehäuse, das ein Fluideingang und ein Fluidausgang besitzt, derart, dass die bewegliche Ventileinheit den Fluidstrom vom Fluideingang zum Fluidausgang steuert und mit einem Druckerfassungsraum, in dem ein Drucksensor angeordnet ist, wobei der Druckerfassungsraum über eine Öffnung in fluidischer Verbindung zum Fluideingang steht.
Eine derartige Ventilvorrichtung ist bspw. aus der DE 10 2007 000 900 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt ein Zusatzluftzufuhrsystem, bei dem eine sogenannte Sekundärluftpumpe Zusatzluft in ein Abgasrohr stromaufwärtig von einem Katalysator führt, um eine sogenannte Aktivierung des Katalysators zu beschleunigen. Dabei ist zwischen der Sekundärluftpumpe und dem Abgasrohr eine Ventilvorrichtung vorgesehen, die einen Fluideingang und einen Fluidausgang aufweist, derart, dass bei geöffnetem Ventil die Zusatzluft vom Fluideingang über den Fluidausgang ins Abgasrohr strömen kann. Um Fehlfunktionen der Sekundärluftpumpe zu erkennen oder um die Zusatzluftzufuhr zu steuern, sind im Fluideingang Öffnungen vorgesehen, die zu einer Druckübertragungskammer führen, in der ein Drucksensor angeordnet ist. Unter Zuhilfenahme dieses Drucksensors können dann die gewünschten Funktionen durchgeführt werden. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung soll darin bestehen, dass die Druckerfassungsgenauigkeit auch dann aufrecht erhalten wird, wenn eine sogenannte Stoß- bzw. Schockwelle im Fluideingang auftreten sollte. Diese Art der Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, dass insbesondere der Fluideingang einen erheblichen Bauraum beansprucht, da jeweils auch ein Druckerfassungsraum mit zugehörigem Drucksensor vorzusehen ist. Auch ist die Variabilität eines derartigen Ventils hinsichtlich der Anpassung an verschiedene Bauraumanpassungen stark eingeschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Ventilvorrichtung zu schaffen, die die o. g. Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Druckerfassungsraum im Antriebsgehäuse vorgesehen ist und über einen Verbindungskanal mit der Öffnung fluidisch verbunden ist.
Eine derartig ausgeführte Ventilvorrichtung weist den Vorteil auf, dass keine wesentlichen Veränderungen am Strömungsgehäuse vorgenommen werden müssen und dementsprechend keine Bauraumanpassungen bei Einsatz eines derartigen Ventiles vorgenommen werden müssen. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform wird geschaffen, wenn in Umfangsrichtung zur Ventilachse mindestens eine Nut verläuft, die die Öffnung fluidisch mit dem Drucksensorkanal verbindet. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Strömungsgehäuse in Bezug auf das Antriebsgehäuse variabel auszurichten ist und dementsprechend sehr einfach an unterschiedliche Bauraumvoraussetzungen anzupassen ist. Dabei kann die mindestens eine Nut im Antriebsgehäuse, im Strömungsgehäuse oder in einem Verbindungsflansch angeordnet sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Verbindungsflansch als Dichtungsring ausgeführt ist, dem die mindestens eine Nut dann als durchgehende Aussparung ausgebildet ist.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Dichtflächen vorgesehen sind, die die mindestens eine Nut gegenüber der Umgebung abdichten. Dabei können die Dichtflächen durch Dichtorgane gebildet sein, die zwischen Übergangsbereichen eingespannt sind.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn ein Entlüftungskanal vorgesehen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Die Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Sekundärluftsystems mit einer Ventilvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung, und
3 eine Draufsicht auf den Strömungskörper der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung.
1 zeigt in schematischer Ansicht einen an sich bekannten Verbrennungsmotor 1, der ein Lufteinlassrohr 2 und ein Abgasauslassrohr 3 aufweist. Der Lufteinlass bzw. Abgasauslass wird auf bekannte Weise durch Schaltventile 4, 5 gesteuert. Im Abgasrohr 3 ist des Weiteren auf bekannte Weise ein Katalysator 6 angeordnet, um das vom Verbrennungsmotor ausgestoßene Abgas zu reinigen. Um nun einen Aufwärmprozess des Katalysators 6 zu beschleunigen und damit den Abgasreinigungsprozess möglichst schnell auszulösen, ist es bekannt, Sekundärluft dem Abgasrohr 3 zuzuführen. Diese Sekundärluft wird durch ein Sekundärluftsystem zur Verfügung gestellt. Hierzu wird durch eine Sekundärluftpumpe 7 Sekundärluft bereit gestellt. Über ein Sekundärluftrohr 8 gelangt die Sekundärluft zum Fluideingang 9 einer Ventilvorrichtung 10, deren Fluidausgang 11 die Sekundärluft bei Bedarf über ein weiteres Luftrohr 12 in das Abgasrohr 3 führt. Im vorliegenden Fall wird die Ventilvorrichtung 10 durch eine an sich bekannte Steuereinrichtung 13 gesteuert.
2 zeigt nun die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung 10 die hier als Sekundärluftventil ausgeführt ist. Das Sekundärluftventil 10 besteht im Wesentlichen aus einem Antriebsgehäuse 12 und einem Strömungsgehäuse 13, die jeweils mehrteilig ausgeführt sein können und auf bekannte Weise aneinander geflanscht sind. Das Antriebsgehäuse weist dabei eine elektromagnetische Antriebseinheit 14 auf und eine dadurch bewegliche Ventileinheit 15. Die bewegliche Ventileinheit besteht hierbei im Wesentlichen aus einer zweiteilig ausgeführten Ventilstange 16 auf der am von der Antriebseinheit 14 abgewandten Ende ein Ventilverschlusskörper 17 angeordnet ist. Der Ventilverschlusskörper 17 ist im vorliegenden Fall als Hohlkörper ausgebildet, in dem eine Feder 18 angeordnet ist, die sich auf der einen Seite am Ventilverschlusskörper 17 abstützt und mit der anderen Seite ein ringförmiges Abdichtelement 19, das im vorliegenden Fall als Rückschlagventil dient, druckbelastet.
Die elektromagnetische Antriebseinheit 14 besteht im Wesentlichen aus einer Spule 20, einem Kern 21, einem Rückschlussblech 22 und einem Joch 23. Diese Anordnung wirkt mit einem mehrteilig ausgeführten Ankerorgan 24 zusammen, der sich wiederum mittels einer Feder 25 an der Ventilstange 16 abstützt. Das mehrteilige Ankerorgan 24 besteht dabei insbesondere aus einem ersten Ankerelement 26 das mittels einer Feder die sich am Antriebsgehäuse abstützt in Richtung des Ventilverschlusskörpers 17 vorgespannt ist, einem zweiten Ankerelement 27, das wesentlich dünner ausgeführt ist als das erste Ankerelement und einem Kopplungsorgan 28 das zwischen der Feder 25 und dem zweiten Ankerelement 27 angeordnet ist. Die Ventilstange 16 ist ihrerseits durch die Feder 29 und das zweite Kopplungsorgan 30 in Richtung des Ankers 24 vorgespannt.
Des Weiteren weist das Antriebsgehäuse ein Steckerelement 31 auf, das mit der elektronischen Steuereinheit 13 verbunden werden kann. Im Antriebsgehäuse, im vorliegenden Fall benachbart zum Stecker 31, ist ein Druckerfassungsraum 32 vorgesehen, in dem ein Drucksensor 33 angeordnet ist. Der Druckerfassungsraum 32 kommuniziert mit einem Verbindungskanal 34, der über eine Öffnung 35 des Fluideingangs 9 eine fluidische Verbindung zwischen dem Druckerfassungsraum 32 und dem Fluideingang 9 herstellt. Wie der 3 zu entnehmen ist, weist das Strömungsgehäuse 13 neben der im Bereich des Fluideingangs 9 angebrachten Öffnung 35 mindestens eine Nut 36 auf, die es ermöglicht das Strömungsgehäuse 13 variabel im Bezug auf das Antriebsgehäuse 12 anzuordnen.
Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung funktioniert nun wie folgt:
Erfasst die ECU, die geringe Temperatur des Katalysators 6 und steuert zum einen die Sekundärluftpumpe 7 an und zum anderen das Sekundärluftventil 10. Durch Stromzufuhr wird zunächst das zweite Ankerelement 27 mit dem ersten Kopplungsorgan 28 gegen die Feder 25 bewegt und gewährleistet damit das Öffnen des Ventilverschlusskörpers 17 von einem Ventilsitz 37, wobei aufgrund der hohen Beschleunigung des zweiten Ankerelementes auch ein Öffnen bei einer vorliegenden Verklebung gewährleistet ist. Der weitere Öffnungsvorgang wird dann durch das sich auch in Richtung des Ventilverschlusskörpers 17 bewegende erste Ankerelement 26 unterstützt. Der Druck des im Fluideingang 9 vorherrschenden Sekundärluft öffnet nun das Rückschlagventil 19 und gibt die Verbindung 38 zwischen Fluideingang 9 und Fluidausgang 11 frei, Sekundärluft kann nun in das Abgasrohr 3 strömen. Das Rückschlagventil 9 verhindert dabei bei auftretenden Abgaspulsationen ein Zurückfließen von Abgas in die Rohrleitung 8 und damit zur Sekundärluftpumpe 7. Über den Verbindungskanal 34 liegt am Drucksensor 33 immer der im Fluideingang 9 vorherrschende Druck der Sekundärluft an und ermöglicht eine Überwachung der Sekundärluftzuführung. Des Weiteren ist es möglich eventuelle Fehlfunktionen der Sekundärluftpumpe durch den Drucksensor erkennen zu lassen und dann diese Fehlfunktionen an die elektronische Steuereinheit 13 weiterzugeben.
Nach dem der Katalysator die benötigte Betriebstemperatur erreicht hat, wird die Sekundärluftpumpe abgeschaltet und das Sekundärluftventil geschlossen.
3 zeigt nun in einer Draufsicht das Strömungsgehäuse 13. Hierbei sind die Nuten 36 zu erkennen, die mit der Öffnung 35 im Fluideingang 9 des Strömungsgehäuses 13 derart kommunizieren, dass eine fluidische Verbindung zwischen Fluideingang 9 und Druck- und Erfassungsraum 32 hergestellt wird. Abgedichtet wird diese Nut im vorliegenden Fall durch Dichtflächen 39, die als Dichtorgan ausgebildet sind und die zwischen Übergangsbereichen 40 eingespannt sind. Deutlich zu erkennen ist auch die Anordnung der Nuten 36 in Umfangsrichtung zur Ventilachse. Damit kann das Strömungsgehäuse 13 variabel zum Antriebsgehäuse 12 ausgerichtet werden und damit der jeweiligen Bauraumsituation angepasst werden. Des Weiteren ist der Figur ein Entlüftungskanal 41 zu entnehmen, der den Ventilinnenraum über eine nicht dargestellte Öffnung mit der Atmosphäre verbindet, um den Innenraum auf Grund der Ventilstangenbewegungen und einem damit verbundenen möglichen Unterdruck vor Kondensatbildung oder ähnlichem zu schützen.
Es sollte deutlich sein, das die Nuten und die dazugehörigen Dichtflächen auch auf der Unterseite des Antriebsgehäuses angeordnet sein können. Auch ist es denkbar zwischen Antriebsgehäuse 12 und Strömungsgehäuse 13 einen Verbindungsflansch anzuordnen, der mindestens eine Nut aufweist. Besonders vorteilhaft wäre es in diesem Zusammenhang, wenn der Verbindungsflansch als Dichtungsflansch ausgeführt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102007000900 A1 [0002]

Claims

Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschinen insbesondere Sekundärluftventil, mit einem Antriebsgehäuse (12), das eine elektromagnetische Antriebseinheit (14) und eine dadurch bewegliche Ventileinheit (15), die im wesentlichen aus einer Ventilstange (16) und einem Ventilverschlusskörper (17) besteht, aufweist, mit einem Strömungsgehäuse (13), das ein Fluideingang (9) und ein Fluidausgang (11) besitzt, derart, dass die bewegliche Ventileinheit (15) den Fluidstrom vom Fluideingang (9) zum Fluidausgang (11) steuert und mit einem Druckerfassungsraum (32), in dem ein Drucksensor (33) angeordnet ist, wobei der Druckerfassungsraum (32) über eine Öffnung (35) in fluidischer Verbindung zum Fluideingang (9) steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerfassungsraum (32) im Antriebsgehäuse (12) vorgesehen ist und über einen Verbindungskanal (34) mit der Öffnung (35) fluidisch verbunden ist.
Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung zur Ventilachse mindestens eine Nut (36) verläuft, die die Öffnung (35) fluidisch mit dem Verbindungskanal (34) verbindet.
Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut (36) im Antriebsgehäuse (12), im Strömungsgehäuse (13) oder in einem Verbindungflansch angeordnet ist.
Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsflansch als Dichtungsrings ausgeführt ist.
Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtflächen (37) vorgesehen sind, die die mindestens eine Nut (36) gegenüber der Umgebung abdichten.
Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (39) durch Dichtorgane gebildet sind, die zwischen Übergangsbereichen (40) eingespannt sind.
Ventilvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entlüftungskanal (41) vorgesehen ist.