DE19812702A1 - Valve device for controlling exhaust feedback for an internal combustion engine - Google Patents
Valve device for controlling exhaust feedback for an internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Steuerung eines extern rückgeführten Ab gasstromes an einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a valve arrangement for controlling an externally returned Ab gas flow on an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Gattungsgemäße Ventilanordnungen sind bekannt beispielsweise aus WO 96/30635 und US 5.205.265 A.Generic valve arrangements are known for example from WO 96/30635 and US 5,205,265 A.
Aus WO 96/30635 sind mehrere schematische Anordnungen einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage und einem Abgaskühler bekannt, wobei aus dem Abgasstrang eine Ab gasrückführleitung abzweigt, welche ihrerseits eine Y-förmige Verzweigung aufweist. In ei nem Zweig dieser Verzweigung ist ein Abgaskühler eingesetzt, während der andere Zweig einen Bypass für diesen Abgaskühler darstellt. Stromab des Abgaskühlers werden diese beiden verzweigten Wege erneut zusammengeführt, um entsprechend gekühltes oder un gekühltes, rückgeführtes Abgas in eine Luftansaugleitung der Brennkraftmaschine einzulei ten. Diese Zusammenführung weist entweder ein oder zwei von einer elektronischen Kon trolleinrichtung beherrschte, nur schematisch gezeigte Ventile auf.From WO 96/30635 several schematic arrangements of an internal combustion engine are included an exhaust system and an exhaust gas cooler known, wherein from the exhaust line branches off gas return line, which in turn has a Y-shaped branch. In egg One branch of this branch has an exhaust gas cooler, while the other branch represents a bypass for this exhaust gas cooler. These become downstream of the exhaust gas cooler both branched ways merged again to cool or un accordingly cooled, recirculated exhaust gas into an air intake line of the internal combustion engine This merge has either one or two of an electronic account trolling device controlled, only schematically shown valves.
Die US 5.205.265 zeigt eine vergleichbare Anordnung mit einem Abzweig stromab eines Katalysators in einer Abgasanlage, wobei zunächst ein erstes Ventil den über diesen Ab zweig rückgeführten Abgasstrom entweder über einen EGR-Kühler und anschließend über einen Abgasfilter leitet oder einen Bypass zu diesem EGR-Kühler schaltet.US 5,205,265 shows a comparable arrangement with a branch downstream of one Catalyst in an exhaust system, with a first valve first via this Ab Exhaust gas flow recirculated either via an EGR cooler and then via conducts an exhaust filter or bypasses this EGR cooler.
Des weiteren ist aus der gattungsfremden Deutschen Patentschrift DE-6 21 945 ein Leer laufmengenregler für eine Brennkraftmaschine derart bekannt, daß in eine Gemisch zufüh rende Leitung zwei sich gegenüberliegende Ventilsitze eingearbeitet sind, auf welchen Ventilteller aufliegen. Diese beiden Ventilteller sind auf einer gemeinsamen Stange ange ordnet. Bei geschlossener Drosselklappe und daher in der Gemischleitung herrschendem Unterdruck wirkt der atmosphärische Umgebungsdruck auf einen der Ventilteller im Öff nungssinne und öffnet diesen gegen eine dem anderen Ventilteller zugeordnete Feder um eine den Leerlauf sicherstellende Frischluftzufuhr zu gewährleisten. In dieser Anordnung sind beide Ventilteller fest auf der Verbindungsstange angeordnet und die Öffnungsbewe gung beider Ventilteller erfolgt immer gemeinsam durch eine auf einen der Ventilteller wir kende Druckdifferenz.Furthermore, there is an empty space from the non-generic German patent DE-6 21 945 Flow regulator for an internal combustion engine is known such that feed into a mixture line two opposite valve seats are incorporated, on which Put the valve disc on. These two valve plates are on a common rod arranges. With the throttle valve closed and therefore in the mixture line Negative pressure affects the atmospheric ambient pressure on one of the valve plates in the opening sense and opens it against a spring assigned to the other valve plate to ensure a fresh air supply ensuring the idling. In this arrangement Both valve plates are fixed on the connecting rod and the opening movement Both valve disks are always brought together by one on one of the valve disks pressure difference.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Ventilanordnung bereit zustellen, welche es in konstruktiv einfacher Ausführung ermöglicht, einen extern rückge führten Abgasstrom wahlweise über einen Abgaskühler oder über eine diesen umgehende Leitung zu führen.The object of the invention is to provide a generic valve arrangement to deliver, which makes it possible in a structurally simple execution, an externally led exhaust gas flow either via an exhaust gas cooler or a bypassing it To lead.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Ventilanordnung zwei Ventilsitze aufweist, denen jeweils ein Verschlußglied, vorzugsweise als kreisrunder Ventilteller ausgebildet, zugeordnet ist, wobei beide Verschlußglieder von einem gemeinsamen Betätigungsmechanismus betä tigbar sind und diese in Richtung ihrer Schließstellung sowohl elastisch vorgespannt sind als auch vom Abgasdruck des Abgasstromes beaufschlagt sind.According to the invention it is provided that the valve arrangement has two valve seats, which each assigned a closure member, preferably designed as a circular valve plate is, with both locking members actuated by a common actuating mechanism tigbar and these are both elastically biased towards their closed position are also acted upon by the exhaust gas pressure of the exhaust gas stream.
Vorteilhafterweise ist durch die erfindungsgemäße Ventilanordnung ein Doppelsitzventil bereitgestellt, welches von einem gemeinsamen Betätigungsmechanismus betätigbar ent weder den gekühlten oder den ungekühlten, rückgeführten Abgasstrom freigeben kann, wobei die die Verschlußglieder fest auf ihren Ventilsitz zur Anlage bringenden elastischen Mittel durch die Unterstützung des gleichwirkenden Abgasdruckes vergleichsweise gering dimensioniert werden und konstruktiv einfach ausfallen können.The valve arrangement according to the invention advantageously has a double-seat valve provided, which can be operated by a common actuation mechanism can neither release the cooled or the uncooled, recirculated exhaust gas flow, the resiliently bringing the closure members into abutment on their valve seat Comparatively low due to the support of the equivalent exhaust gas pressure be dimensioned and can be structurally simple.
Vorzugsweise sind die Verschlußglieder als kreisrunde Ventilteller ausgebildet auf einer gemeinsamen, von einem Stellorgan betätigbaren Betätigungsstange des Betätigungsme chanismus angeordnet. Diese Betätigungsstange kann bevorzugt eines der beiden Ver schlußglieder zentral durchsetzen. Bevorzugt ist eines der beiden Verschlußglieder beweg lich auf der Betätigungsstange angeordnet. The closure members are preferably designed as a circular valve plate on a common actuating rod of the actuating element which can be actuated by an actuator mechanism arranged. This operating rod can preferably one of the two Ver Implement key links centrally. One of the two closure members is preferably movable Lich arranged on the operating rod.
Weiterhin wird das Stellorgan bevorzugt von einem der Brennkraftmaschine zugeordneten elektronischen Steuergerät in Abhängigkeit von mehreren Sensorsignalen angesteuert, so daß eine emissionsarme Betriebsweise der Brennkraftmaschine sichergestellt ist.Furthermore, the actuator is preferably assigned to the internal combustion engine controlled electronic control unit in dependence on several sensor signals, so that low-emission operation of the internal combustion engine is ensured.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird durch entsprechende Ansteuerung des Stellorganes zusätzlich die rückgeführte Abgasmenge geregelt.In a particularly preferred embodiment, appropriate control of the actuator also regulates the amount of exhaust gas recirculated.
Für eine besonders einfache bauliche Ausführung ist es bevorzugt vorgesehen, daß inner halb eines gemeinsamen Gehäuses abströmseitig von zwei Strömungspfaden die Ventil sitze angeordnet sind, wobei stromab dieser Ventilsitze ein gemeinsamer Ausströmpfad vorgesehen ist.For a particularly simple construction, it is preferably provided that inner half of a common housing downstream of two flow paths the valve seats are arranged, with a common outflow path downstream of these valve seats is provided.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprü chen und dem nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispiel.Further advantages and features of the invention result from the dependent claims Chen and the embodiment described below with reference to a drawing.
Die Zeichnung zeigt an ihrem unteren Rand eine Abgasleitung 1 einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine, von welcher eine insgesamt mit 2 bezeichnete Rückführleitung zur externen Rückführung eines Teiles des Abgasstromes in eine am oberen Bildrand zu er kennende, Verbrennungsluft zuführende Luftleitung 3 abzweigt.The drawing shows at its lower edge an exhaust pipe 1 of an internal combustion engine, not shown, from which a return pipe, designated overall by 2 , for external return of a part of the exhaust gas flow branches off into an air pipe 3 which supplies combustion air and which is known at the top of the picture.
Die Rückführleitung 2 verzweigt in einer Gabelung 4 in einen einen Abgaskühler 5 aufwei senden Leitungsabschnitt 6 und in einen parallel dazu angeordneten, als Bypass für den Abgaskühler 5 wirkenden Leitungsabschnitt 7.The return line 2 branches in a fork 4 into a line section 6 having an exhaust gas cooler 5 and into a line section 7 arranged parallel to it and acting as a bypass for the exhaust gas cooler 5 .
Der Abgaskühler 5 kann beispielsweise eine von Kühlwasser durchströmte Kühlschlange 8 aufweisen.The exhaust gas cooler 5 can have, for example, a cooling coil 8 through which cooling water flows.
Die Leitungsabschnitte 6 und 7 sind abschnittsweise in einem die erfindungsgemäße Ventil anordnung aufweisenden Gehäuse 9 ausgebildet. Dieses weist einen kanalartigen Strö mungspfad 10 für den über den Abgaskühler 5 strömenden Abgasstrom und hiervon ge trennt einen weiteren, kanalartigen Strömungspfad 11 für den über den Bypass (Leitungsabschnitt 7) strömenden Abgasstrom auf.The line sections 6 and 7 are formed in sections in a housing 9 having the valve arrangement according to the invention. This has a channel-like flow path 10 for the exhaust gas stream flowing through the exhaust gas cooler 5 and from this separates a further channel-like flow path 11 for the exhaust gas stream flowing via the bypass (line section 7 ).
Abströmseitig münden beide Strömungspfade 10 und 11 in je einen gehäuseseitigen Ven tilsitz 12 und 13, welche von als kreisrunde Ventilteller 14 und 15 ausgebildeten Ver schlußgliedern 16 beherrscht sind. On the downstream side, both flow paths 10 and 11 open into a housing-side Ven valve seat 12 and 13 , which are controlled by circuit elements 16 and 15 formed as circular valve plates 14 and 15 .
Der eine Ventilteller 14 wird zentral von einer einen Teil eines Betätigungsmechanismus 17 bildenden Betätigungsstange 18 durchsetzt und ist auf dieser gleitverschieblich gelagert. Die Betätigungsstange 18 ist in einer Führungsbuchse 19 im Gehäuse 9 gelagert. An dieser Führungsbuchse 19 greift ein stark schematisiert gezeichneter Hebelmechanismus 20 an, welcher endseitig ein doppelseitig wirkendes Stellorgan 21 aufweist. Dieses Stellorgan 21 wird unter Zwischenschaltung eines nicht gezeigten Wandlers von einem elektronischen Steuergerät 25 angesteuert, welches seinerseits das Motorsteuergerät der Brennkraftma schine ist und eine Mehrzahl von Sensorsignalen aufnimmt und noch weitere, nicht gezeigte Komponenten der Brennkraftmaschine steuert bzw. regelt.The one valve disk 14 is penetrated centrally by an actuating rod 18 forming part of an actuating mechanism 17 and is slidably mounted thereon. The actuating rod 18 is mounted in a guide bush 19 in the housing 9 . At this guide bush 19 is a highly schematic drawn lever mechanism 20 engages, which end comprises a double-acting actuator 21st This actuator 21 is controlled with the interposition of a converter, not shown, from an electronic control unit 25 , which in turn is the engine control unit of the internal combustion engine and receives a plurality of sensor signals and controls or regulates further components of the internal combustion engine, not shown.
Bei geöffneten Ventilsitzen 12 bzw. 13 stehen die Strömungspfade 10, 11 mit einem in die Luftleitung 3 mündenden Ausströmpfad 22 in Verbindung. Auf der diesem Ausströmpfad 22 zugewandten Seite der Ventilteller 14 und 15 weist die Betätigungsstange 18 jeweils einen Bund 23 bzw. 24 auf, der auf das jeweils zugeordnete Verschlußglied 16 in dessen Öff nungsrichtung wirkt. Auf die zu diesen Bünden 23, 24 abgewandt liegende Seite 26, 27 der Ventilteller 14, 15 wirken als Druckfedern 28, 29 ausgebildete elastische Vorspannmittel, welche sich anderenends jeweils im Gehäuse 9 abstützen und die Verschlußglieder 16 in Schließrichtung beaufschlagen.When the valve seats 12 and 13 are open, the flow paths 10 , 11 are connected to an outflow path 22 opening into the air line 3 . On this outflow path 22 facing side of the valve plate 14 and 15 , the actuating rod 18 each has a collar 23 and 24 , respectively, which acts on the respectively associated closure member 16 in the opening direction thereof. On the side 26 , 27 of the valve plate 14 , 15 facing away from these collars 23 , 24 act as compression springs 28 , 29 formed elastic biasing means, which are supported at the other end in the housing 9 and act on the closure members 16 in the closing direction.
Soll im Betrieb der Brennkraftmaschine beispielsweise im betriebswarmen Zustand und bei vergleichsweise hoher Last kein Abgas rückgeführt werden, so befindet sich die Ventilan ordnung in der zeichnungsgemäßen Stellung, das heißt die Rückführleitung 2 ist durch An lage der beiden Ventilteller 14 und 15 auf den ihnen zugeordneten Sitzen 12 und 13 ge sperrt. Sowohl der über den Strömungsweg mit den Bezugszeichen 1, 4, 7 und 11 als auch der über den Strömungsweg 1, 4, 6 und 10 an dem Doppelsitzventil anliegende Abgasdruck wirkt auf die Seiten 16 bzw. 17, so daß die Ventilteller 14 und 15 dadurch in ihre Schließstel lung beaufschlagt sind.If, during operation of the internal combustion engine, for example in the operationally warm state and with a comparatively high load, no exhaust gas is to be returned, then the valve arrangement is in the position shown in the drawing, that is to say the return line 2 is due to the two valve plates 14 and 15 on the seats assigned to them 12 and 13 blocked. Both the exhaust gas pressure applied to the double seat valve via the flow path with the reference numerals 1 , 4 , 7 and 11 and the exhaust gas pressure acting via the flow path 1 , 4 , 6 and 10 act on the sides 16 and 17 , respectively, so that the valve disks 14 and 15 thereby are loaded into their closed position.
Soll beispielsweise nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine zur Emissionsverringerung Abgas rückgeführt werden, so ist eine Kühlung dieses Abgases zunächst unerwünscht und das Stellorgan 21 verschiebt die Betätigungsstange 18 nach rechts, wodurch diese über den mittels des Bundes 24 bereitgestellten Formschluß am Ventilteller 15 angreift und die sen von seinem Ventilsitz 13 abhebt. Hierbei wird zugleich die Druckfeder 29 zusammenge drückt. Die Abgasrückführrate ist hierbei über den Stellweg des Stellorganes 21 einstellbar, das heißt letztendlich über die zwischen Ventilteller 15 und Ventilsitz 13 wirksame Quer schnittsfläche.For example, if the exhaust gas is recirculated to reduce emissions after a cold start of the internal combustion engine, a cooling of this exhaust gas is initially undesirable and the actuator 21 moves the actuating rod 18 to the right, whereby it engages over the provided by the collar 24 form-fit on the valve plate 15 and the sen from its valve seat 13 stands out. Here, the compression spring 29 is pressed together. The exhaust gas recirculation rate is adjustable over the travel of the actuator 21 , that is ultimately over the effective cross-sectional area between the valve plate 15 and valve seat 13 .
Ist aus Emissionsgründen eine Kühlung der rückgeführten Abgasmenge von Vorteil, so wird über das Steuergerät 25 das Stellorgan 21 in eine weitere Stellung derart verschoben, daß die Betätigungsstange 18 nach links verschoben wird, wodurch der Bund 23 formschlüssig am Ventilteller 14 angreift und diesen von seinem Ventilsitz 12 abhebt, wobei zugleich Bund 24 den Formschluß aufhebend vom Ventilteller 15 abhebt.Is from emission reasons, a cooling of the recirculated exhaust gas amount of advantage, as the actuator 21 is displaced to a further position such that the actuator rod 18 is displaced to the left by the control unit 25, whereby the collar 23 form-fitting acts on the valve plate 14 and this by its valve seat 12 lifts up, at the same time collar 24 lifts the positive locking from valve plate 15 .
Wird also gekühltes oder ungekühltes Abgas in die Luftleitung 3 zurückgeführt, gelangt die ses entweder über Strömungspfad 10 oder Strömungspfad 11 in den stromab der Ventiltel ler 14 und 15 angeordneten Ausströmpfad 22 im Gehäuse 9.So if cooled or uncooled exhaust gas is returned to the air line 3 , it passes either via flow path 10 or flow path 11 into the outflow path 22 arranged downstream of the valve elements 14 and 15 in the housing 9 .
Das Stellorgan 21 kann als doppelseitig wirkende Pneumatikdose oder als elektrischer Stellmotor oder als Magnetstellwerk oder beispielsweise als doppelseitig wirkender Hydrau likkolben oder andersartig ausgebildet sein.The actuator 21 can be designed as a double-acting pneumatic socket or as an electric servomotor or as a magnetic signal box or, for example, as a double-acting hydraulic or other type.
Vorteilhafterweise sind innenliegende Gehäusewandungen 30 und 31 im Bereich der Ven tilsitze 12 und 13 plan ausgebildet, so daß diese in vergleichsweise einfacher Art und Weise bereitgestellt werden können. Selbstverständlich ist in Abweichung der Zeichnungsfigur eine andersartige Ausbildung der Ventilsitze 12 und 13 möglich, beispielsweise durch plane An lage der Ventilteller 14 und 15 an den Gehäusewandungen 30 und 31.Advantageously, inner housing walls 30 and 31 in the area of the Ven valve seats 12 and 13 are planar, so that they can be provided in a comparatively simple manner. Of course, in a deviation from the drawing figure, a different design of the valve seats 12 and 13 is possible, for example by a flat position of the valve plates 14 and 15 on the housing walls 30 and 31 .
Vorteilhafterweise werden die Verschlußglieder 16 durch den Abgasdruck in ihrer Schließ stellung gehalten, so daß die die elastische Vorspannung aufbringenden Federn 28 und 29 entsprechend gering dimensioniert werden können.Advantageously, the closure members 16 are held in their closed position by the exhaust gas pressure, so that the springs 28 and 29 applying the elastic prestress can be dimensioned correspondingly small.
Bei einer Öffnungsbewegung des rechtsliegenden Ventiltellers 15 bleibt die linksliegende Feder 28 unberührt, so daß lediglich die geringe Schließkraft der Feder 29 durch den Betäti gungsmechanismus 17 zu überwinden ist. Analog sind die Verhältnisse bei einer Öffnungs bewegung des linksliegenden Ventiltellers 14.With an opening movement of the right-hand valve plate 15 , the left-hand spring 28 remains unaffected, so that only the low closing force of the spring 29 is to be overcome by the actuation mechanism 17 . The situation is analogous with an opening movement of the valve plate 14 on the left.
Claims (10)
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