DE102014003442A1 - Valve unit, such as exhaust flap unit for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Abgassystem, insbesondere mit einer Abgasklappenvorrichtung insbesondere zur Verwendung bei KFZ.The invention relates to an exhaust system, in particular with an exhaust valve device, in particular for use in motor vehicles.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit für Verbrennungseinheiten, wie Brennkraftmaschinen, insbes. für KFZ, bestehend aus einem Rohrabschnitt, einer an diesem gelagerten und in diesen eintauchenden Klappenwelle, auf der eine im Rohrabschnitt befindliche Ventilklappe vorgesehen ist und die Klappenwelle mit einer Abtriebswelle eines Antriebsmittels wirkverbunden ist, um die Ventilklappe zwischen zwei Endstellungen, einer maximalen Offenstellung und einer maximal geschlossenen Stellung, hin und her zu bewegen.The invention relates to a valve unit for combustion units, such as internal combustion engines, esp. For motor vehicles, consisting of a pipe section, a valve shaft mounted on this and immersed in this valve shaft, on which a pipe section located in the valve flap is provided and the flap shaft is operatively connected to an output shaft of a drive means to move the valve flap between two end positions, a maximum open position and a maximum closed position, back and forth.
Bei solchen Abgasklappen, insbesondere wenn sie motorbetrieben sind, beispielsweise über einen Seilzug, ein Gestänge oder direkt oder indirekt unter Zwischenschaltung eines Getriebes (in der Regel ein Schneckengetriebe) von einem Motor, wie einem insbesondere an der Abgasklappe vorgesehenen Elektromotor, kann es vorkommen, dass diese Aktuatorik ausfällt, sei es durch Stromausfall oder mechanische Defekte. Wenn sich dies gerade ereignet in einer geschlossenen oder praktisch geschlossenen Stellung der Ventilklappe, kommt es zunächst zu einer unkontrollierten Druckerhöhung, welche dann zu einem unkontrollierten Sillstand der Antriebsmaschine mit Beschädigungen derselben oder anderer Komponenten im Antriebsstrang kommen kann, was wiederum eine Unfallgefahr mit sich bringt, was insbesondere bei Motorrädern dramatisch sein kann. Hier kommt als besondere Gefahr noch das Auftreffen von Spritzwasser im Bereich der Abgasklappe hinzu, was mit einer schockartigen Abkühlung des heißen Abgasrohres verbunden ist und zu Klappenklemmern führen kann. Um die Auswirkungen solcher durch elektrische oder mechanische Störungen verursachten Ausfälle der Aktuatorik zu reduzieren, ist es bereits bekannt geworden, Notlaufmaßnahmen vorzusehen, so unter zusätzlicher Verwendung eines Kondensators, der mittels zusätzlicher Steuerung bei einem Stromausfall einen Mindestöffnungswinkel der Ventilklappe gewährleisten soll. Dies bedeutet jedoch einen erheblichen Mehraufwand und es sind auch sowohl derartige Steuerungsmittel als auch ein solcher Kondensator selbst störanfällig, zumal die Abgasanlage das System mit den größten Schwingungsamplituden im Antriebsstrang darstellt.In such exhaust valves, in particular when they are motor-driven, for example via a cable, a linkage or directly or indirectly with the interposition of a transmission (usually a worm gear) of an engine, such as a particular provided on the exhaust valve electric motor, it may happen that This actuator fails, either due to power failure or mechanical defects. If this happens in a closed or practically closed position of the valve flap, it comes first to an uncontrolled pressure increase, which can then lead to an uncontrolled Sillstand the prime mover with damage to the same or other components in the drive train, which in turn brings with it a risk of accidents, which can be dramatic especially with motorcycles. Here comes as a special risk nor the impact of splashing water in the region of the exhaust valve added, which is associated with a shock-like cooling of the hot exhaust pipe and can lead to Klappenklemmern. In order to reduce the effects of such caused by electrical or mechanical disturbances failures of the actuators, it is already known to provide emergency measures, so with the additional use of a capacitor which is to ensure by means of additional control in a power failure, a minimum opening angle of the valve. However, this means a considerable extra effort and it is also both such control means and such a capacitor itself susceptible to failure, especially since the exhaust system is the system with the largest vibration amplitudes in the drive train.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisher bekannten Abgasklappenvorkehrungen zu beseitigen und einfache, preiswerte und sichere Maßnahmen zum Betrieb insbesondere von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, die in Abgaskanalsystemen verwendet werden können, z. B. im Zusammenhang mit Zylinderabschaltung, Abgasrückführung, Gegendrucksteuerung, bei Abgaskatalysatoren oder zur Beeinflussung der Verbrennungs- oder Abgasgeräusche. Auch ist weiterhin die Möglichkeit gegeben, das Geräuschverhalten zu beeinflussen.The present invention has for its object to eliminate the disadvantages of the previously known exhaust valve arrangements and to provide simple, inexpensive and safe measures for the operation of particular motor vehicles, which can be used in exhaust duct systems, eg. B. in connection with cylinder deactivation, exhaust gas recirculation, backpressure control, exhaust gas catalysts or to influence the combustion or exhaust noise. Also, there is still the possibility to influence the noise behavior.
Dies wird gemäß der Erfindung bei Einrichtungen der eingangs genannten Art durch eine derartige Ausgestaltung von Ventilklappe und/oder zugehörigem Rohrabschnitt erreicht, dass in der geschlossenen Stellung zwischen der Innenkontur des Rohrabschnittes und der Ventilklappe ein Zwischenraum verbleibt. Es besteht also in der „geschlossenen” Stellung der Ventilklappe- auch als Blende bezeichnet- eine Querschnittsdifferenz, bzw. – in Strömungsrichtung gesehen – eine Differenz der wirksamen Flächen von innerer Rohrkontur und Ventilklappe, bzw. ein Abstand zwischen Umfangskonturen der Ventilklappe und der Innenkontur von gegenüberliegenden Konturen des Rohrabschnittes, zur Erzeugung einer gezielten, vorbestimmten Leckage, die größer ist, als die durch die üblichen Fertigungstoleranzen sich ergebende Leckage und die zumindest noch Notlaufeigenschaften der Brennkraftmaschine garantiert.This is achieved according to the invention in devices of the type mentioned by such an embodiment of the valve flap and / or associated pipe section that remains in the closed position between the inner contour of the pipe section and the valve flap a gap. Thus, in the "closed" position of the valve flap - also referred to as a diaphragm - a cross-sectional difference, or - seen in the flow direction - a difference of the effective areas of inner tube contour and valve flap, or a distance between the circumferential contours of the valve flap and the inner contour of opposite contours of the pipe section, to produce a targeted, predetermined leakage, which is greater than that guaranteed by the usual manufacturing tolerances resulting leakage and the at least still emergency running properties of the internal combustion engine.
Dies kann gemäß einem Erfindungsmerkmal dadurch erzielt werden, indem die üblicherweise einen zumindest im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Ventilklappe und/oder der üblicherweise ebenfalls einen zumindest im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Rohrabschnitt einen von dem kreisförmigen Querschnitt abweichenden Querschnitt ausweist(en). Es kann dabei der Querschnitt des Rohrabschnittes, wie bisher üblich, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und die Blende zumindest annähernd elliptisch ausgebildet sein (oder umgekehrt), wobei die große Halbachse der Ventilklappe quer zur Klappenwelle ausgerichtet ist. Die Endstellung der Klappe kann dabei quer zur Längsrichtung des Rohrabschnittes vorgesehen oder vor Erreichen der Querstellung und durch Anschlag der Klappenkonturen im Bereich deren längerer Halbachse an den Konturen des Rohres definiert sein, oder es kann ein gesonderter Anschlag vorgesehen sein. Eine solche Ausgestaltung jedenfalls schließt die oben erwähnten Klappenklemmer aus und gewährleistet zuverlässig das Vorhandensein von Notlaufeigenschaften im Falle von Defekten in der Aktuatorik, zumal diese durch die Erfindung gewährleistete Funktion nicht abhängig ist von anderen Aggregaten, sondern diese Funktion von den ohnehin vorhandenen Bauteilen durch die erfindungsgemäße Gestaltung derselben erfüllt wird.This can be achieved according to an inventive feature in that the usually having at least a substantially circular cross-section valve flap and / or usually also has an at least substantially circular cross-section having a pipe section deviating from the circular cross-section (s). It may be the cross-section of the pipe section, as usual, have a circular cross-section and the aperture be at least approximately elliptical (or vice versa), wherein the large axis of the valve flap is aligned transversely to the flap shaft. The end position of the flap can be provided transversely to the longitudinal direction of the pipe section or defined before reaching the transverse position and by stopping the flap contours in the region of its longer semi-axis on the contours of the pipe, or it can be provided a separate stop. Such an embodiment in any case excludes the above-mentioned flap clamps and reliably ensures the existence of emergency running properties in the case of defects in the actuator, especially since this function guaranteed by the invention is not dependent on other units, but this function of the already existing components by the invention Design of the same is met.
Eine erfindungsgemäße Ventileinheit kann sich aber auch dadurch auszeichnen, dass die Ventilklappe an ihrem Außenumfang zumindest eine Abflachung, einen Ausschnitt, eine Aussparung od. dgl. aufweist.However, a valve unit according to the invention can also be characterized in that the valve flap has at least one flattening, a cutout, a recess or the like at its outer circumference.
Es ist ein besonderes Wesen der Erfindung, dass das Abgassystem im Bereich der Ventilklappe eine vorherbestimmte, gezielte Leckage, mithin auch eine gezielte, vorbestimmte Undichtigkeit aufweist, die bzw. der größer ist als die ohnehin durch die üblichen Fertigungsmethoden entstehende Leckage bzw. Undichtigkeit und diese gerade so gewählt werden, dass Notlaufeigenschaften des Fahrzeuges gewährleistet sind. Hierbei kann eine Mindestleckage, also eine Querschnittsdifferenz, bzw. – in Strömungsrichtung gesehen – eine Differenz der Flächen von innerem Rohr und Ventilklappe, bzw. ein Abstand zwischen Umfangskonturen der Ventilklappe und der Innenkontur von gegenüberliegenden Konturen des Rohrabschnittes von bis zu 30%, vorzugsweise zwischen 20–30%, besonders vorteilhafter Weise zwischen 20 und 25% liegen, insbesondere jedoch mindestens 5% betragen.It is a special feature of the invention that the exhaust system in the field of Valve flap a predetermined, targeted leakage, and thus also has a targeted, predetermined leak that is greater than the already resulting from the usual manufacturing methods leakage or leakage and these are just chosen so that emergency running properties of the vehicle are guaranteed. Here, a minimum leakage, so a cross-sectional difference, or - seen in the flow direction - a difference between the surfaces of the inner tube and valve flap, or a distance between peripheral contours of the valve flap and the inner contour of opposite contours of the pipe section of up to 30%, preferably between 20-30%, particularly advantageously between 20 and 25%, but in particular be at least 5%.
Anhand der
Dabei zeigt
die
Die Abgasklappe A ist in Form einer vorgefertigten Einheit dargestellt mit einem Abgasrohr
Das Lagerelemtent
Die untere Lagerstelle ist nach außen gasdicht über einen Deckel
Eine Konsole
Die Feder
Die geöffnete Position der Blende
Aus
Dieser Effekt kann aber auch erzielt werden, indem das Rohr und die Klappe oder nur die Klappe eine von der Kreisform abweichende Form haben und eine gezielte Mindestleckage dazwischen vorgesehen ist, die (deutlich) über der durch die üblichen Fertigungstoleranzen sich ergebenden Spalte liegt. Die Anlage der Klappe an dem Rohr in der geschlossenen Ventilposition kann dann durch Anschlag derselben mit zumindest einem der Welle weiter entfernten Bereich erfolgen.But this effect can also be achieved by the tube and the flap or only the flap have a shape deviating from the circular shape and a targeted minimum leakage is provided therebetween, which is (clearly) above the resulting by the usual manufacturing tolerances column. The plant of the flap on the pipe in the closed valve position can then be done by stopping the same with at least one shaft further away.
Gemäß
Gemäß einem weiteren erfinderischen Gedanken können auch – unabhängig von dem Einsatz von Abgasklappen – oder aber auch von Abgasklappen beabstandete Bereiche des Abgasrohrsystems mit einem vom kreisförmigen Querschnitt wesentlich, und zwar um mehr als die üblichen Toleranzen abweichenden Querschnitt, ausgestaltet sein und wobei diese Abschnitte aus Profilrohr, z. B. aus Flachrohr mit zumindest annähernd gleichbleibendem Profil bestehen, die sich über längere Bereiche des Abgasrohrsystems erstrecken, als dies bei Übergangsbereichen von einem auf ein anderes Rohrprofil oder andere Rohrdimensionen der Fall ist. Auch kann es vorteilhaft sein, diesen vom kreisförmigen Querschnitt abweichenden Querschnitt mitsamt der Ventilklappe vor dem Ende der Abgasanlage einzusetzen, also direkt als Abgasanlagenende, auch anstatt einer Endrohrblende, wobei der Querschnitt des Endbereiches der Abgasanlage, als auch der der Ventilklappe, also die gesamte optische Gestaltung dieses Bereiches, dem Design des Fahrzeuges und/oder dem gewollten Geräuschverhalten angepasst sein können. Dies kann auch in Fällen von Vorteil sein, in denen bisher mehrere, z. B. zwei Abgasleitungen in eine gemeinsame Endrohrblende münden. Hier können nun stattdessen die zwei Abgasanlagenrohrenden mit einer entsprechend gestalteten Blende mitsamt Ventilklappe(n) versehen sein. Solche erfinderische Ausgestaltungen sind in der deutschen Patentanmeldung ... (eigenes Zeichen K 0213) beschrieben, welche hiermit vollinhaltlich in die vorliegende Anmeldung integriert sei.According to a further inventive idea also - regardless of the use of exhaust valves - or even exhaust flaps spaced areas of the exhaust pipe system with a circular cross-section substantially, and deviating more than the usual tolerances cross-section, be configured and these sections of profile tube , z. Example of flat tube with at least approximately constant profile, which extend over longer portions of the exhaust pipe system than is the case in transition areas from one to another pipe profile or other pipe dimensions. It may also be advantageous to use this cross section deviating from the circular cross-section together with the valve flap before the end of the exhaust system, ie directly as Abgasanlagenende, even instead of a tailpipe, wherein the cross section of the end portion of the exhaust system, as well as the valve flap, so the entire optical Design of this area, the design of the vehicle and / or the desired noise behavior can be adjusted. This can also be advantageous in cases where previously several, z. B. two exhaust pipes open into a common tailpipe. Instead, the two exhaust system pipe ends can now be provided with a correspondingly designed aperture together with valve flap (s). Such inventive embodiments are described in the German patent application ... (own character K 0213), which is hereby incorporated in full in the present application.
Die
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed |