DE2407179B1 - Einrichtung zur Verringerung der Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verringerung der Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, durch Rückführung eines Teils der Abgase der Brennkraftmaschine über einen Abgasrückführungskanal in den Ansaugkanal, mit einer die Menge des rückzuführenden Abgases steuernden, von der Drosselklappe über ein Gestänge betätigbaren Ventilvorrichtung, die einen in einer Führung eines an dem Abgasrückführungskanal angeschlossenen Ventilgehäuses verschiebbar gehaltenen, einen Ventilkörper tragenden Ventilschaft aufweist.

Durch die Rückführung eines Teils der im wesentlichen aus inerten Gasen bestehenden Abgase der Brennkraftmaschine und die Zumischung dieser Abgasmenge in das von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft- bzw. Brennstoff-Luft-Volumen wird insbesondere eine Verringerung der in den Abgasen der Brennkraftmaschine enthaltenen Stickoxyde angestrebt. Dabei bewirkt die Zumischung des Abgases eine Herabsetzung der in dem Brennraum der Brennkraftmaschine auftretenden Verbrennungsspitzentemperaturen, so daß die von deren Höhe abhängige Emission von Stickoxyden entscheidend verringert werden kann.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 20 02 164 ist bereits eine Einrichtung zur Abgasrückführung bekannt, bei der ein in Form eines Tellerventils ausgeführter Ventilkörper nach Art der Einlaß- und Auslaßventile der Brennkraftmaschine von einer über eine Verbindungsstange mit der Drosselklappe verdrehbaren Nockenscheibe betätigt wird. Die in dem Ventilgehäuse vorgesehene Führung für den Ventilschaft muß in der Offenstellung des Abgasrückführungsventils gleichzeitig auch gegen Abgasdurchtritt abdichten. Nun hat sich aber gezeigt, daß derartige Ventilschaft-Führungen, wenn sie unmittelbar der heißen Abgasströmung ausgesetzt sind, durch die von dem Abgas mitgeführten Ruß- und Schmutzanteile schnell zugesetzt werden und infolgedessen schon nach kurzer Betriebszeit schwergängig werden oder gar ganz ausfallen.

Bei einem anderen bekannten Abgasrückführungsventil (DT-OS 22 12 007) ist ein den Ventilschaft führendes und den Ventilkörper zentrierendes Führungsteil direkt in dem heißen Abgasstrom angeordnet und damit ebenfalls einer sehr starken Verschmutzungsgefahr unmittelbar ausgesetzt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Einrichtung zur Verringerung der Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen durch Abgasrückführung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Ausführungen einen einfachen Aufbau und eine exakte, die Verstellung der Drosselklappe nicht wesentlich behindernde Betätigung des Abgasrückführungsventils ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß zwischen dem Ventilschaft und dem Ventilgehäuse eine die Führung gegenüber dem von dem Abgas durchströmten Ventilgehäuseraum abdichtende, elastische Membrane aufgespannt ist.

Diese aus einem wärmebeständigen, elastischen Material bestehende Membrane, die den von dem Abgas beaufschlagten Raum des Ventilgehäuses gegenüber dem die Ventilschaftführung aufweisenden Gehäuseteil abtrennt, verhindert also, daß der von dem Abgas mitgeführte Ruß und Schmutz die Kolbenschaftführung zusetzt. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Abgasrückführungsventil auch noch nach längerer Betriebszeit exakt und leichtgängig betätigt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll der Ventilkörper als ein eine Abgasdurchtrittsöffnung koaxial durchdringender Ventilkegel ausgebildet sein mit einer entsprechend der gewünschten Durchtrittsmenge gestalteten Außenkontur und mit an beiden Enden des Ventilkegels vorgesehenenen Verschlußmitteln. Durch axiale Verstellung des Ventilkegels ergibt sich dann gegenüber der Abgasdurchtrittsöffnung ein veränderlicher Ringquerschnitt, dessen Größe sich nach der der jeweiligen Drosselklappenstellung zugeordneten Abgasdurchtrittsmenge richtet. Da sowohl bei sehr kleinen Drosselklappenstellungen als auch bei der Vollaststellung der Drosselklappe das Abgasrückführungsventil geschlossen sein soll, sind an beiden Enden des Ventilkegels Verschlußmittel vorgesehen. Dabei kann an dem Fußende des Ventilkegels dieser zu einem die Durchgangsöffnung verschließenden Ventilsitz erweitert sein, während an dem gegenüberliegenden, verjüngten Ende des Ventilkegels ein besonderer Verschlußteller lösbar angeordnet ist.

Zweckmäßigerweise soll das den Ventilschaft mit der Drosselklappe verbindende Betätigungsgestänge an dem der Führung zugeordneten Ende des Ventilschaftes angreifen, also außerhalb des von dem Abgas beauf-

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schlagten Ventilgehäuseraumes.

Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die das in der Zeichnung gezeigte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch das Abgasrückführungsventil.

In der Zeichnung ist mit 1 das Abgasrückführungsventil bezeichnet, das an einer günstigen Stelle des Ansaugrohres 2 der Brennkraftmaschine befestigt ist und in Abhängigkeit von der Stellung der hier nicht gezeigten Drosselklappe über ein Betätigungsgestänge 3 betätigt wird. 4 stellt einen mit der Auslaßleitung der Brennkraftmaschine verbundenen Abgasrückführungskanal und 5 ein in das Ansaugrohr 2 hineinreichendes Abgasverteilungsrohr dar, das die Vermischung des Abgases mit dem durch das Ansaugrohr strömenden Brennstoff-Luft-Gemisch bzw. der reinen Luft verbessert.

Das Abgasrückführungsventil 1 weist ein quer zur Längsachse geteiltes Gehäuse 6a und 6b auf, das unter Zwischenschaltung einer Dichtung 7 an dem Ansaugrohr 2 angeflanscht ist. Das Gehäuseteil 6a weist einen Anschluß 8 für den unter Zwischenschaltung einer Dichtung 9 befestigten Abgasrückführungskanal 4 auf sowie eine Durchgangsöffnung 10, durch die das Abgas zu dem in das Ansaugrohr 2 einmündenden Abgasverteilungsrohr 5 gelangt Diese Durchgangsöffnung 10 wird hinsichtlich ihres Durchtrittsquerschnittes von einem Ventilkörper 11 gesteuert, dessen Ventilschaft 12 in einer Führung 13 des Ventilgehäuses 6Zj geführt ist. Zur Verstellung des Ventilkörpers greift ein um einen Drehpunkt 16 schwenkbarer Hebel 15 des Betätigungsgestänges 3 an einem an dem Ventilschaft 12 angebrachten Querbolzen 14 an und verstellt diesen entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 17. Um die Führung 13 des Ventilschaftes gegenüber dem von dem Abgas beaufschlagten Innenraum 18 des Ventilgehäuseteils 6a abzudichten, ist in der Teilfuge zwischen den Gehäuseteilen 6a und 6b eine elastische, wärmebeständige Membrane 19 eingespannt, die an dem Ventilschaft 12 zwischen zwei Blechscheiben 20 und 21 gehalten ist.

Der Ventilkörper 11 des Abgasrückführungsventils besteht aus einem Ventilkegel, dessen Kontur so ausgebildet sein kann, daß der sich zwischen dem Ventilkegel und der Durchtrittsöffnung 10 ergebende Ringquerschnitt bei jeder, einer bestimmten Drosselklappenstellung zugeordneten Ventilstellung gerade die in diesem Moment benötigte Abgasmenge durchtreten läßt. In der in der Zeichnung gezeigten Ruhestellung des Ventils, die auch der Ruhestellung der Drosselklappe entspricht, verschließt der am Fußteil des Ventilkegels ausgebildete Ventilsitz 22 die Durchgangsöffnung 10.

An dem verjüngten Ende des Ventilkegels 11 ist mittels einer Mutter 24 ein Verschlußteller 23 gehalten, der in der anderen Endstellung des Ventils die Durchtrittsöffnung 10 verschließt.

Das Betätigungsgestänge 3 weist ein Stangenglied 28 auf, das mit einem hakenförmigen Ende 29 in eine Kunststoffbuchse 30 am Hebel 15 eingreift. Durch Längenverstellung mittels einer an das Stangenglied 28 angeschlossenen, hier nicht weiter gezeigten Elements wird erreicht, daß das untere hakenförmige Ende 46 des Hebels 15 bezogen auf die Drosselklappenstellung früher oder später an dem Querbolzen 14 des Ventilschaftes 12 das Ventil verschiebend angreift. Zweckmäßigerweise wird die wirksame Länge des Betätigungsgestänges 3 so eingestellt, daß der Ventilkörper 11 des Abgasrückführungsventils 1 bei einem Drosselklappenöffnungswinkel zwischen 0 und etwa 10° zu öffnen beginnt. Bei einer weiteren Verschwenkung der Drosselklappe über diese Stellung hinaus, was in bekannter Weise durch Betätigung des in dem Fahrzeug vorgesehenen Fahrpedals erreicht wird, wird die Durchtrittsöffnung 10 entsprechend der äußeren Kontur des Ventilkegels 11 zunehmend geöffnet. Je nach Einstellung lange oder kurz vor Erreichen der Vollaststellung der Drosselklappe kommt der Verschlußteller 23 auf der dem Ventilsitz 22 entgegengesetzten Seite der Durchtrittsöffnung 10 zur Anlage und sperrt die Durchtrittsöffnung wieder. Durch entsprechende Anordnung des Ventiltellers und Ausbildung der Kontur des Ventilkegels 11 kann der zu einer bestimmten Drosselklappenstellung gehörende Öffnungsquerschnitt der Abgasdurchtrittsöffnung 10 nach Belieben festgelegt werden. So könnte an Stelle des Verschlußtellers 23 bei Bedarf auch ein zweiter, etwa gegenläufig ansteigender Ventilkegel angeordnet sein.

Damit nun der Verschlußteller 23 die Abgasdurchtrittsöffnung 10 noch vor Erreichen der Vollaststellung der Drosselklappe schließen kann, ohne die weitere Betätigung der Drosselklappe zu blockieren, ist in dem Betätigungsgestänge 3 eine hier nicht gezeigte elastische Kupplung vorgesehen, die in dem Moment, wenn der Verschlußteller 23 an der Durchtrittsöffnung 10 zur Anlage kommt und das Ventil also bei weiterer öffnung der Drosselklappe nicht mehr weiter verstellt werden kann, den weiteren Verstellweg der Drosselklappenbetätigung elastisch aufnimmt.

Insgesamt gesehen zeigt die erfindungsgemäße Ausführung eine einfache und mit wenig Aufwand zu verwirklichende Einrichtung zur Abgasrückführung auf, so daß ein sicherer und hinsichtlich der Stickoxyde abgasarmer Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, erreicht werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Verringerung der Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, durch Rückführung eines Teils der Abgase der Brennkraftmaschine über einen Abgasrückführungskanal in den Ansaugkanal, mit einer die Menge des rückzuführenden Abgases steuernden, von der Drosselklappe über ein Gestänge betätigbaren Ventilvorrichtung, die einen in einer Führung eines an dem Abgasrückführungskanal angeschlossenen Ventilgehäuses verschiebbar gehaltenen, einen Ventilkörper tragenden Ventilschaft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilschaft (12) und dem Ventilgehäuse (6a, 6b) eine die Führung (13) gegenüber dem von dem Abgas durchströmten Ventilgehäuseraum (18) abdichtende, elastische Membrane (19) aufgespannt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (11) als ein eine Abgasdurchtrittsöffnung (10) koaxial durchdringender Ventilkegel ausgebildet ist mit einer entsprechend der gewünschten Durchtrittsmenge gestalteten Außenkontur und mit an beiden Enden vorgesehenen Verschlußmitteln (22,23).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (11) an seinem Fußende zu einem die Durchgangsöffnung verschließenden Ventilsitz (22) erweitert ist und daß an dem gegenüberliegenden, verjüngten Ende des Ventilkegels ein Verschlußteller (23) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsgestänge (3) an dem der Führung (13) zugeordneten Ende des Ventilschaftes (12) angreift.