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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasrückführungsventil,
das in einem Abgasrückführungsdurchgang einer
Verbrennungsmaschine vorgesehen ist.
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Stand der Technik
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In
einer Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs ist eine Abgasrückführungsvorrichtung,
welche Abgas zur Ansaugseite rückführt, zum Zweck
der Verringerung von NOx, das in Abgas enthalten ist, vorgesehen.
Ein Abgasrückführungsdurchgang ist mit einem AGR-Ventil
(„Abgasrückführungs”-Ventil) vorgesehen,
und das AGR-Ventil wird basierend auf Betriebsinformationen usw.
der Verbrennungsmaschine gesteuert. Das Zurückführen
von Abgas hoher Temperatur, wie es an der Ansaugseite ist, hat eine
Verringerung des Wirkungsgrads der Verbrennungsmaschine zur Folge.
Folglich ist es im Allgemeinen üblich, einen AGR-Kühler
zum Kühlen des Abgases der hohen Temperatur in dem Abgasrückführungsdurchgang
bereitzustellen.
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Unter
den Abgasen, die von dem AGR-Ventil in die Umgebung abgegeben werden,
sind Schwefeloxide, die von einem Kraftstoffsystem kommen, und Nitratoxide
und Feststoffe bzw. Feinstaub (PM), beispielsweise Ruß usw.,
enthalten, die durch die Verbrennung erzeugt werden. Folglich wurde
erdacht, um den Betrieb des AGR-Ventils durch diese schädlichen
Materialen nicht zu beeinträchtigen, Mittel zum Vermeiden
von Verklebung am Ventilkopf (Scheibe) und am Ventilsitz (Sitz)
vorzusehen (Patentdokument 1).
- Patentdokument 1: JP-A2006-112419
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Schwefeloxid
und Salpetersäurekomponenten, die in dem Abgas enthalten
sind, erzeugen Ätzstoffe, die aus Schwefelsäure
und Salpetersäure zusammengesetzt sind, in einem Abgasdurchgang. Diese
Tendenz wird augenscheinlich durch ein Verringern der Temperatur
des AGR-Gases durch einen AGR-Kühler. Solche Ätzstoffe
haften auch an einem Ventilschaft an. In diesem Zusammenhang ist
das Abgassystem eines Dieselmotors mit Filter (PDF) zum Ansammeln
von Feststoffen, die in dem Abgas vorhanden sind, vorgesehen. Ferner
gibt es ein Verbrennungsmotorsystem, das unverbrannten Kraftstoff
von dem Verbrennungsmotor zum Filter im Hinblick auf das Verbrennen
der Feststoffe zuführt, die durch den Filter angesammelt
werden. Wenn ein Teil des unverbrannten Kraftstoffs in einen Abgasrückführungsdurchgang
tritt, tragen die Feststoffe Öl und haften in einem öligen
Zustand an dem Ventilschaft des AGR-Ventils an. Genauer gesagt ist
die bloße Anwendung von einem Medium zum Vermeiden von Verklebung
an dem Ventilkopf und dem Ventilsitz, wie es im Patentdokument 1
offenbart ist, nicht zufriedenstellend, um einen Betrieb des AGR-Ventils,
das dem Abgas ausgesetzt ist, sicherzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf eine solche technische
Situation getätigt, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen sicheren Betrieb des AGR-Ventils, das dem Abgas
ausgesetzt ist, bereitzustellen, indem der Ventilschaft in einen
Zustand gebracht wird, in dem Ruß usw. an dem Ventilschaft
des AGR-Ventils kaum anhaftet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasrückführungsventil,
das in einem Abgasrückführungsdurchgang zum Rückführen
von Abgas einer Verbrennungsmaschine vorgesehen ist, bei dem eine Oberfläche
eines Ventilschafts plattiert ist und die plattierte Oberfläche
ferner auf eine Oberflächenrauhigkeit der maximalen Höhe
von 1,0 μm bis 3,2 μm poliert ist.
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Mit
dem AGR-Ventil gemäß der Erfindung, da die Oberflächenrauhigkeit
der maximalen Höhe des Ventilschafts verbessert ist, ist
folglich eine Adhäsionskraft von Fremdstoffen, die auf
der Oberfläche des Ventilschafts anhaften, herabgesetzt,
was zu einem einfachen Abblättern der Fremdstoffe führt. Genauer
gesagt vereinfacht das Gleiten des Ventilschafts entlang eines Lagers
das Abblättern der Fremdstoffe davon und vermeidet, dass
Fremdstoffe den Arbeitsablauf des Ventilschafts behindern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht, die eine Verbrennungsmaschine darstellt,
die mit einem AGR-Ventil ausgestattet ist, für das die
vorliegende Erfindung angewendet ist.
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2 ist
eine Schnittansicht, die ein AGR-Ventil gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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3 ist
ein Diagramm eines Tests, in dem eine Untersuchung bezüglich
eines Verhältnisses zwischen dem Grad der Polierung einer
Oberfläche eines Ventilschafts und einer Trennungslast
von Fremdstoffen ausgeführt ist.
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4 ist
ein Graph, der die Resultate des Tests zeigt, der in 3 gezeigt
ist.
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Bester Weg zur Ausführung
der Erfindung
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende
Erfindung detaillierter zu beschreiben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine schematische Ansicht, welche eine Verbrennungsmaschine darstellt,
die mit einem AGR-Ventil und einem AGR-Kühler ausgestattet
ist, und 2 ist eine Schnittansicht, die
das AGR-Ventil gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Zunächst
wird ein Abriss der Verbrennungsmaschine, welche die vorliegende
Erfindung betrifft, diskutiert. Eine Dieselmaschine 1 weist
eine Kraftstoffeinspritzdüse 2 auf, die in einer
Verbrennungskammer vorgesehen ist, und die Verbrennungskammer ist
mit einem Einlassventil 3, das Luft in die Verbrennungskammer
eingibt, und einem Abgasventil 4 vorgesehen, das Verbrennungsgas,
das in der Verbrennungskammer vorhanden ist, abgibt. Ein Ansaugdurchgang 5 ist
mit dem Einlassventil 3 verbunden, und ein Abgasdurchgang 6 ist
mit dem Abgasventil 4 verbunden. Der Abgasdurchgang 6 ist manchmal
mit einem PDF-Filter 7 zum Entfernen von Feststoffen (PM)
vorgesehen, die in dem Abgas enthalten sind, und ist ferner mit
einem Auspuffdämpfer 8 vorgesehen. Der Abgasdurchgang
ist mit einem Abgasrückführungsdurchgang 9 vorgesehen,
der von dem Abgasdurchgang 6 abzweigt und mit der Ansaugseite
verbunden ist, und der Abgasrückführungsdurchgang 9 ist
mit einem AGR-Kühler 10 und einem AGR-Ventil 11 vorgesehen.
Der AGR-Kühler 10 weist eine Struktur zum Kühlen
des Abgases mittels Wasserkühlung auf. Das AGR-Ventil 11 wird
von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 12 gesteuert.
Das AGR- Ventil 11 steuert das Abgas, das von dem AGR-Kühler 10 gekühlt
wird, sodass der optimale Abgasbetrag zur Ansaugseite zugeführt
wird, basierend auf einer Mehrzahl von Informationen.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist in dem AGR-Ventil 11 ein
Ventilgehäuse 21, das den Hauptkörper
des AGR-Ventils 11 bildet, mit einem Abgasdurchgang 22 zum
Einbringen des Abgases, das von dem AGR-Kühler 10 gekühlt
wird, zur Ansaugseite, vorgesehen. Der Abgasdurchgang 22 ist
mit einem Ventilsitz (Sitz) 23 auf dem Weg des Durchgangs
vorgesehen, und der Abgasdurchgang ist ferner mit einem Ventilkopf
(Scheibe) 24 vorgesehen, welcher den Abgasdurchgang 22 durch
Setzen auf und Abheben von dem Ventilsitz 23 öffnet
und schließt. Der Ventilkopf 24 ist auf einem
spitzen Ende eines Ventilschafts (Handhabe) 25 mittels
Anpassens durch Druck des Ventilschafts usw. vorgesehen. Der Ventilschaft 25 ist
auf eine verschiebbare Weise durch ein Lager 26, das in
dem Ventilgehäuse 21 montiert ist, unterstützt.
Im Übrigen besteht das Lager 26 aus einem mechanischen
Lagerabschnitt, wie beispielsweise einer Lagerbuchse, und einem
Filter, der in einen schwammartigen Zustand unter Verwendung eines
dünnen Drahts ausgebildet wird. Der Filter vermeidet, dass
Fremdstoffe usw. in den Lagerabschnitt eintreten.
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Das
hintere Ende des Ventilschafts 25 liegt dem spitzen Ende
eines Schafts 28 eines Aktuators 27 gegenüber,
der an dem Ventilgehäuse 21 vorgesehen ist. Der
Aktuator 27 wird durch einen Befehlt der elektronischen
Steuereinheit angetrieben und gesteuert (vergleiche 1).
Der Ventilschaft 25 weist auf dessen oberem Abschnitt einen
Federhalter 29 auf, der daran angebracht ist, und zwischen
dem Federhalter 29 und dem Ventilgehäuse 21 ist
eine Feder 30 vorgesehen, die eine Federkraft auf den Ventilschaft 25 ausübt,
zum Veranlassen des Ventilkopfs 24, auf den Ventilsitz 23 zu
sitzen. Der Aktuator 27 wird durch die elektronische Steuereinheit
betrieben, und der Stab 28 presst den Ventilschaft 25 axial, wodurch
der Ventilkopf 24 relativ zum Ventilsitz 23 bewegt
wird, d. h. das Ventil geöffnet wird. Der Schaft 28 des
Aktuators 27 wird durch eine Rückstellkraft der
Feder 30 zurückgestellt, wodurch der Ventilkopf 24 auf
den Ventilsitz 23 gesetzt wird.
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Eine
Oberfläche des Ventilschafts 25, der aus Edelstahl
usw. gefertigt ist, ist mit Nickel oder einer Nickellegierung, Titan
oder einer Titanlegierung oder Chrom oder einer Chromlegierung plattiert.
Genauer gesagt werden eine stromlose Vernickelung, Titan/Nickelplattierung,
Verchromung und Hartverchromung angewendet. In der Ausführungsform
wird die Verchromung angewendet. Ein Abschnitt, an dem die Verchromung 31 aufgebracht
ist, kann über die gesamte Länge des Ventilschafts 25 vorhanden
sein; allerdings muss eine Verchromung 31 wenigstens auf
einem Abschnitt, der dem Abgas ausgesetzt ist, und einem Abschnitt
aufgebracht sein, der entlang des Lagers 26 gleitet.
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Die
Oberfläche der Verchromung 31 wird mit einem Schleifer
usw. poliert. Das Plattieren der Verchromung 31 verbessert
die maximale Höhe Oberflächenrauhigkeit und erzielt
einen Zustand, in dem es für Ruß und Ätzstoffe,
die in dem Abgas enthalten sind, schwierig ist, anzuhaften.
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Wie
es in 3 dargestellt ist, ist eine Schaftprobe 41,
die von einer Gestalt ähnlich der des Ventilschafts 25 ist,
vorgesehen, und die Verchromung 42 ist auf eine Oberfläche
davon aufgebracht. Als Schaftproben 41 wurden die folgenden
Proben vorbereitet: eine Probe, bei der die Verchromung 42 nicht
poliert ist; eine Probe, die auf die eine Oberflächenrauhigkeit
der maximalen Höhe von 6,4 μm poliert ist; eine
Probe, die auf eine Oberflächenrauhigkeit der maximalen
Höhe von 3,2 μm poliert ist; und eine Probe, die
auf eine Oberflächenrauhigkeit der maximalen Höhe
von 1,6 μm poliert ist. Danach werden diese Schaftproben 41 mittels
Ruß 43 usw., der aus Abgas gesammelt wird, verklebt, anschließend, wie
es in 3 gezeigt ist, wird jede davon in eine Öffnung 45 eingebracht,
die einen Durchmesser aufweist, der gleich dem der Schaftprobe 41 ist,
die in einem Testblock 44 ausgebildet ist, und es wird
eine Kraft (Entfernungskraft von Ruß usw.), die für
das Einbringen der Probe zu dieser Zeit benötigt wird,
gemessen. Die daraus erhaltenen Resultate sind in 4 gezeigt.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, wird bei der Schaftprobe 41,
die mit der Verchromung beschichtet ist, aber nicht poliert ist,
eine Kraft in der Größenordnung von 240 N (Newton)
benötigt, um die Probe in die Öffnung 45 einzubringen.
Bei der Schaftprobe 41, die auf ein Oberflächenrauhigkeit
der maximalen Höhe von 6,4 μm poliert ist, wird
eine Kraft von ungefähr 95 N benötigt; bei der
Schaftprobe 41, die auf eine Oberflächenrauhigkeit
der maximalen Höhe von 3,2 μm poliert ist, wird
eine Kraft von ungefähr 50 N benötigt; und bei
der Schaftprobe 41, die auf eine Oberflächenrauhigkeit
der maximalen Höhe von 1,6 μm poliert ist, wird
eine Kraft von ungefähr 45 N benötigt. Wenn die
Schaftprobe auf eine Oberflächenrauhigkeit der maximalen
Höhe von 3,2 μm oder weniger poliert ist, ist
die Kraft zum Einbringen der Schaftprobe 42 in die Öffnung 45 allmählich
gesättigt. Daraus ergibt sich, dass die Oberflächenrauhigkeit der
maximalen Höhe in der Größenordnung von
1,0 μm als ausreichend erachtet wird, unter Berücksichtigung
der Ausstattung und der Kosten, die in dem Polierprozess auf sich
genommen werden.
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Der
Test zeigt, dass eine Adhäsionskraft von Ruß usw.,
der an der Oberfläche des Ventilschafts 25 anhaftet,
extrem schwach wird, vorausgesetzt, dass die Oberfläche
des Ventilschafts 25 mit der Verchromung 31 beschichtet
ist und anschließend auf eine Oberflächenrauhigkeit
der maximalen Höhe von 1,0 μm bis 3,2 μm
poliert ist. Folglich, nachdem die Oberfläche des Ventilschafts 25 mit
Chrom usw. plattiert ist, kann man die plattierte Oberfläche
auf eine Oberflächenrauhigkeit der maximalen Höhe
von 1,0 μm bis 3,2 μm polieren.
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Mit
dem AGR-Ventil gemäß der Ausführungsform,
da der Ventilschaft 25 eine extrem kleine Oberflächenrauhigkeit
der maximalen Höhe aufweist, neigt die Oberfläche
des Ventilschafts 25 nicht dazu, dass Ruß usw.
anhaftet, wodurch die Vermeidung einer Funktionsunfähigkeit
des Ventilschafts 25 ermöglicht wird. Daneben,
selbst wenn Ruß usw. an der Oberfläche des Ventilschafts 25 anhaftet
werden aufgrund der extrem schwachen Adhäsionskraft von Ruß usw.
Fremdstoffe durch Gleiten des Ventilschafts 25 entlang
des Lagers 26 einfach entfernt.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie
es oben erwähnt ist, ist das Abgasrückführungsventil
gemäß der vorliegenden Erfindung im Stande, zu
vermeiden, dass Ruß usw. an dem Ventilschaft anhaftet,
durch Verbessern der Oberflächenrauhigkeit der maximalen
Höhe des Ventilschafts, und folglich ist das Abgasrückführungsventil
beispielsweise für ein Abgasrückführungsventil
geeignet, das in einem Rückführungsdurchgang des
Abgases einer Verbrennungsmaschine vorgesehen ist.
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Zusammenfassung
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Eine
Oberfläche eines Ventilschafts eines AGR-Ventils wird mit
einer Verchromung plattiert, und anschließend wird die
Oberfläche der Verchromung auf die Oberflächenrauhigkeit
der maximalen Höhe von 1,0 μm bis 3,2 μm
poliert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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