DE2710102C3 - Durchflußventil für die Rückführung von Abgas in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Durchflußventil für die Rückführung von Abgas in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist aus der DE-OS 22 16 562 ein Durchflußventil oben erwähnter Gattung bekannt, bei dem die Führung des Ventilschaftes in einem in der Trennwand des

Ventilgehäuses vorgesehenen Lager erfolgt, dem ein Dichtelement nachgeschaltet ist

Die Lagerung des Ventils ist so ausgebildet, daß eine Umspülung mit Abgas bzw. Abgas-Feststoffen erfolgt. Dadurch kann es bei einem sich längere Zeit (stationärer Zustand) in der gleichen Stellung befindlichen Ventil zu iinem Verkleben des Lagers kommen, da das unter Druck stehende Abgas in den Lagerspalt eindringen kann. Die Lagerung wird somit außer Funktion gesetzt, das Ventil kann durch die Kraft der Memoran nicht mehr betätigt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Durchflußventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das in allen Betriebszuständen so gelagert und geführt ist, daß verschleiß- und korrosionsbedingte Funktionsstörungen nicht mehr auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Abdichtstelle und die Lagerungsstelle des Ventils werden unter Ausbildung eines zwischen ihnen liegenden Zusatzraums voneinander getrennt. Die Abdichtstelle schirmt die Lagerungsstelle primär ab. Der Anschluß des Zusatzraumes an einen Unterdruckbereich ermöglicht es, eventuell durch die Dichtung bei hohem Abgasdruck tretendes Gas sofort abzusaugen, wodurch in all-jn Betriebszuständen eine Unispülung der Lagerungsstelle mit Abgas ausgeschlossen wird. Dadurch kann auch ein Verkleben der Lagerung nicht mehr auftreten.

Für den Fall, daß die Stabilität der Lagerung durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen herabgesetzt wird, indem der Abstand des Schwerpunkts des frei auskragenden Ventils von der Lagerungsstelle um die Länge des Zusatzraumes vergrößert wird, können die Maßnahmen gemäß Anspruch 3 getroffen werden.

Die Ausbildung der Durchflußöffnung in einem aus der DE-OS 22 16 562 bekannten zylindrischen Durchflußkammer-Einsatz, jedoch an anderer Stelle, nämlich an seinem, dem Unterdruckstellantrieb zugewandten Ende verkürzt die frei auskragende Länge des Ventils und wirkt in Richtung einer zusätzlichen Stabilisierung der Lagerung des Ventilschafts, d. h. einer Verringerung des Lagerungs-Verschleißes. Diese Maßnahme bringt den zusätzlichen Vorteil, daß der Abstand des Ventilkörpers von den Flächen der Durchflußöffnung einstellbar ist und die Montage somit wesentlich erleichtert wird.

Der die Bohrung für den Durchflußkammer-Einsatz verschließende Deckel gemäß Anspruch 4, ermöglicht es durch seine besondere Gestaltung, den Ventilschaft zusätzlich zu lagern und damit die dynamische Stabilität des Ventils zu erhöhen und den Verschleiß der Ventillagerung weiter herabzusetzen.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Abgasrückführvorrichtung mit Abgasdrucksteuerung, bei der ein erfindungsgemäßes Durchflußsteuerventil zur Anwendung kommen kann;

Fig.2 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Durchflußsteuerventils;

F i g. 3 eine Schnittdarstellung gemäß HI-III in F i g. 2; F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts von Fi g. 2;
F i g. 5 eine Schnittdarstellung gemäß V-V in F i g. 4.

Eine in F i g. 1 dargestellte Abgasrückführvorrichtung mit Abgasdrucksteuerung, bei der das erfindungsgemäße Durchflußsteuerventil benutzt werden kann, umfaßt eine Abgasdrucksteuereinrichtung, die eine Kombination aus einem Drucksteuerventil 10a, einem Unterdrucksteuerventil 12a sowie einem Durchflußsteuerventil 34a umfaßt Das Drucksteuerventil 10a umfaßt einen Ventilsitz 20a, der sich in einer Abgasrückführleitung 18a befindet, die einen Abgaskrümmer bzw. Abgassammler 14a des Motors 13a mit einem Ansaugkrüm- ι ο mer bzw. Ansaugverteiler 17a des Motors verbindet. Ein Ventilelement 22a ist über einen Ventilschaft 26a mit einer Membran 24a verbunden, die von einer Feder 23a so belastet wird, daß dadurch das Ventilelement 22ä in Richtung des Ventilsitzes 20a gedrückt wird. Oberhalb der Membran 24a befindet sich eine Unterdrucksignalkammer 25a, die über eine Unterdrucksignalleitung 33a mit einem Unterdruckanschluß 32a verbunden ist, der sich an solcher Stelle befindet, daß er etwas oberhalb einer Drosselklappe 16a liegt, wenn die Drosselklappe 16 ihre Leerlaufstellung einnimmt. Der Abstand zwischen dem Ventilelement 22a und dem Ventilsitz 20a kann somit entsprechend der Stärke des Unterdrucksignals in der Unterdrucksignalkammer 25a, d. h. entsprechend dem auf die Membran 24a wirkenden Unterdruck eingestellt bzw. gesteuert werden. Der Druck ρ des Abgases in der Abgasrückführleitung 18a an einer Stelle zwischen dem Drucksteuerventil 10a und dem Durchflußsteuerventil 34a wird somit entsprechend der Stärke des Unterdrucks in der Unterdrucksignalkammer 25a gesteuert.

Das Unterdrucksteuerventil 12a umfaßt eine Membran 28a, die eine Abgasdruckkammer 29a begrenzt, die über eine Leitung 35a mit der Abgasrückführleitung 18a an einer Stelle zwischen dem Drucksteuerventil 10a und dem Durchflußsteuerventil 34a verbunden ist. Gegenüber der Membran 28a, die von einer Feder 27a nach unten gedrückt wird, befindet sich eine Lufteinlaßöffnung 30a, die in Verbindung mit der Unterdrucksignalleitung 33a steht. Die Membran 28a des Unterdruck-Steuerventils 12a öffnet und schließt die Lufteinlaßöffnung 30a entsprechend dem Druck P. Auf diese Weise kann eine bestimmte Luftmenge wahlweise in die Unterdrucksignalleitung 33a gelangen. Ferner wird dadurch der Betrag des Unterdrucks in der Unterdrucksignalkammer 25a des Drucksteuerventils 10a so gesteuert, daß der Abgasdruck P auf einem bestimmten konstanten Wert gehalten wird.

Das Durchflußsteuerventil 34a zur Steuerung der Menge des in Richtung eines Pfeiles a zum Drucksteuerventil 10a durchgelassenen Abgases entsprechend der Last des Motors umfaßt einen Ventilsitz 36a in der Abgasrückführleitung 18a. Ein dem Ventilsitz 36a gegenüberliegendes Ventilelement 38a ist über einen verschiebbar gelagerten Ventilschaft 44a mit einer Membran 42a verbunden, auf die eine Feder 40a in solcher Richtung wirkt, daß dadurch das Ventilelement 38a vom Ventilsitz 36a weggedrückt wird. Eine auf einer Seite der Membran 42a ausgebildete Unterdrucksignalkammer 34a ist über eine Unterdruckleitung 41a mit einem Unterdruckanschluß 46a verbunden, der am Ansaugkrümmer 17a ausgebildet ist. Die Menge des vom Durchflußsteuerventil 34a durchgelassenen Abgases kann, somit entsprechend der vom Unterdruck auf die Membran 42a ausgeübten Kraft gesteuert werden, die dem Ausmaß der öffnung der Drosselklappe, d. h. der Last des Motors entspricht.

Bei dem in den Fig.2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das Durchflußsteuerventil 34 dicht beim Drucksteuerventil 10, so daß diese beiden Ventile eine zusammenhängende Einheit bilden. Das in Fig. 1 dargestellte Unterdrucksteuerventil 12a ist in den F i g. 2 bis 5 weggelassen.

Das Durchflußsteuerventil 34 umfaßt ein Gehäuse 50 mit einer darin ausgebildeten Kammer 52, die Bestandteil der Abgasrückführleitung 1.8 ist. Im Gehäuse 50 befindet sich eine zylindrische Bohrung 501, in die ein napfförmiger Ventilsitz 36 eingepreßt ist In der zylindrischen Wand des napfförmigen Ventilsitzes 36 ist ein Abgaseinlaß 363 ausgebildet Dieser Abgaseinlaß 363 fluchtet mit einem Abgaseinlaß 503 im Gehäuse 50. Der Einlaß 503 ist über eine nicht dargestellte Leitung mit dem Abgaskrümmer 14a (siehe Fig. 1) verbunden. Auf diese Weise kann das Abgas durch die Einlasse 503 und 363 zum Ventilsitz 36 gelangen, wie dies in Fig.2 durch einen Pfeil b angedeutet ist Der napfförmige Ventilsitz 36 ist mit einer Ventilöffnung 361 versehen.

Ein Ventilelement 38 ist so angeordnet daß es der Ventilöffnung 361 zugewandt ist, so daß Abgas durch die Ventilöffnung 361 in Richtung eines Pfeiles C strömen kann, wenn das Ventilelement 38 von der Ventilöffnung 361 abgehoben ist.

Auf der der zylindrischen Bohrung 501 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 50 ist in diesem eine zylindrische Ausnehmung 501' so ausgebildet, daß zwischen der Kammer 52 und der Ausnehmung 50Γ eine Trennwand 507 besteht. In die Ausnehmung 501' sind eine Lagerplatte 62 und ein Staubfänger bzw. eine Staubplatte 64 eingesetzt, die mittels eines Membrangehäuses 58 und mit Hilfe von Schrauben 60 am Gehäuse 50 befestigt sind.

Wie F i g. 4 am deutlichsten zeigt, verläuft durch den Staubfänger 64 und die Trennwand 507 mit Spiel die Ventilstange 44, die in Axialrichtung verschiebbar vom Lagerelement bzw. der Lagerplatte 62 getragen wird. Die Staubplatte 64 verhindert, daß größere Mengen von Feststoffteilchen mit sich führendem Abgas zur Lagerplatte 62 gelangen. Ein Ende des Ventilschafles 44 ist fest mit dem Ventilelement 38 verbunden. Mit dem anderen Ende des Ventilschaftes 44 ist die Membran 42 verbunden, wie im folgenden ausführlicher erläutert wird.

In die zylindrische Bohrung 501 ist eine Verschlußplatte 54 eingepreßt. Die Verschlußplatte 54 weist auf ihrer Innenseite einen nabenartigen Vorsprung 541 auf, in den das freie Ende des Ventilschaftes 44 mit Spiel eingepaßt ist, damit Schwingungen bzw. Rüttelbewegungen des Ventilschaftes 44 bei dessen Verschiebung unterdrückt werden.

Der Rand der Membran 42 ist zwischen dem Membrangehäuse 58 und einem weiteren Membrangehäuse 66 eingespannt, das am Membrangehäuse 58 befestigt ist. Auf dem Ende des Ventilschaftes 44 ist eine Hülse 441 befestigt. Die Hülse 441 ist durch die Membran 42 geführt, die zwischen zwei Platten 421 und 423 angeordnet ist. Auf die Hülse 441 ist eine Mutter 445 geschraubt. Auf diese Weise ist die Membran 42 fest mit dem Ventilschaft 44 verbunden. Die Feder 40 drückt auf die Membran 42 in Richtung zum Gehäuse 50. Die Unterdruckleitung 41, die mit dem Unterdruckanschluß 46a (siehe F i g. 1) verbunden ist, steht in Verbindung mit der Unterdruckkammer 43 auf der einen Seite der Membran 42.

Wie in F i g. 2 dargestellt ist, umfaßt das Drucksteuerventil 10 ein Gehäuse 68, das vorzugsweise einstückig

mit dem Gehäuse 50 des Durchflußsteuerventils 34 ausgebildet ist. Im Gehäuse 68 ist eine Kammer 70 ausgebildet, die in Verbindung mit der Kammer 52 im Gehäuse 50 steht und Bestandteil der Abgasrückführleitung 18 ist. Im Gehäuse 68 ist der Ventilsitz 20 ausgebildet. Das dem Ventilsitz 20 zugewandte Ventilelement 22 ist über den Ventilschaft 26 mit einer Membran in einem Membrangehäuse 72 verbunden, die in F i g. 1 als Membran 24a dargestellt ist. Auf die nicht dargestellte Membran wirkt eine Kraft entsprechend der Höhe des vom Motor übertragenen Unterdrucksignals. Daher wird die Stellung des Ventilelementes 22 bezüglich des Ventilsitzes 20 so gesteuert, daß ein bestimmter, konstanter positiver Druck des Abgases in der Abgasrückführleitung 18 aufrechtgehalten wird, wie dies in Verbindung mit F i g. 1 erläutert wurde.

In den Gehäusen 50 und 68 ist ein mit der Kammer 70 in Verbindung stehender Kanal 74 ausgebildet, der Teil der Abgasrückführleitung 18 ist und mit dem Ansaugkrümmer 17a (siehe F i g. 1) verbunden ist.

Erfindungsgemäß ist zwischen der Staubplatte 64 und der Trennwand 507 eine Manschetten- oder Plattendichtung 80 angeordnet. Diese Manschettendichtung 80, die aus sehr dünnem metallischem Material gefertigt wird, umfaßt einen Ringabschnitt 803 (siehe F i g. 4 und 5), durch den verschiebbar der Ventilschaft 44 geführt ist und der auf einer Oberfläche der Trennwand 507 sitzt. Die Manschettendichtung 80 liegt dichtend am Ventilschaft 44 an, so daß der aus der Kammer 52 in einen Zwischenraum bzw. Ringspalt 509 zwischen dem Ventilschaft 44 und der Trennwand 507 eindringende Feststoffanteil des Abgases nicht durch einen Zwischenraum 641 zwischen der Staubplatte 64 und dem Ventilschaft 44 zur Lagerplatte 62 gelangen kann.

Am Rand des Ringabschnitts 803 sind Füße 801 einstückig angeformt. Mit ihren äußeren Enden sitzen die Füße 801 auf der Staubplatte 64, wodurch die Füße SOl etwas in Richtung zur Trennwand 507 umgebogen werden. Auf diese Weise wird der Ringabschnitt 803 in Berührung mit der Trennwand 507 gehalten. Im Gehäuse 50 ist eine Abgasnebenleitung 82 ausgebildet, die zu einem Raum Tführt. Dieser Raum Tbefindet sich unterhalb der Staubplatte 64. wie dies in Fig.4 dargestellt ist. Die Abgasnebenleitung 82 mündet in den Abgaskanal 74 (siehe F i g. 3), der mit dem Ansaugkrümmer 17a (siehe Fig. l)des Motors verbunden ist.

Die Manschettendichtung 80, die dichtend am Ventilschaft 44 angreift, wird von einer elastischen Kraft aufgrund der elastischen Verformung der sich auf der Staubplatte 64 abstützenden Füße 801 gegen die Trennwand 507 gedrückt. In den Zwischenraum 509 in Richtung eines Pfeiles Λ'aufgrund des Überdrucks des zurückgeführten Abgases eindringendes Abgas kann daher nicht durch den Zwischenraum 641 zur Lagerplatte 62 gelangen (Pfeil A). Verstopfung der Lagerplatte 62 durch Feststoffteilchen wird auf diese Weise wirkungsvoll verhindert. Der Ventilschaft 44 kann daher immer unbehindert und fast ohne Reibung in der Lagerplatte 62 gleiten. Zum sogenannten Hängenbleiben des Ventils kommt es daher nicht. Gegebenenfalls durch einen Spalt zwischen der Trennwand 507 und der Plattendichtung 80 gesickertes Abgas wird in Richtung eines Pfeiles Sin den Raum T geleitet und gelangt von dort durch die Abgasnebenleitung 82 (Pfeil C) zum Kanal 74 (F i g. 3).

Grund dafür ist, daß der Kanal 74 (Fig. 3) unter Unterdruck steht, da der Kanal 74 mit dem Ansaugkrümmer 17a (siehe Fig. 1) des Motors verbunden ist. Dieses durchgesickerte Abgas hat keinerlei ungünstige Nebenwirkungen auf die Abgasrückführung, da die Menge des durchgesickerten Abgases verhältnismäßig gering ist.

Während des Zusammenbaus des Durchflußsteuerventils wird der napfförmige Ventilsitz 36 in die zylindrische Bohrung 501 (Fig.2 und 3) eingepreßt.

Dabei erfolgt das Einpressen des Ventilsitzes 36 in die zylindrische Bohrung 501 allmählich, während gleichzeitig auf die Membran 42 ein bestimmter Unterdruck wirkt, bis ein bestimmter konstanter Abstand zwischen dem Ventilelement 38 und der Ventilöffnung 361 eingestellt ist. Das Durchflußsteuerventil 34 kann dadurch auf einfache Weise mit konstanter Durchfiußkennlinie gefertigt werden, wodurch die Herstellungskosten des Ventils gesenkt werden können.

Wie F i g. 2 zeigt, verhindert der nabenförmige

«to Vorsprung 541 an der Verschlußplatte 54, daß das freie Ende 447 des Ventilschaftes 44 während der Verschiebung desselben in Axialrichtung wackeln bzw. rütteln kann. Es tritt daher kein vorzeitiger Verschleiß der Lagerplatte 62 auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Durchflußventil für die Rückführung von Abgas in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine, dessen Ventilgehäuse in die Abgasrückführung integriert ist und eine Durchflußkammer bildet, in der sich eine Durchflußöffnung befindet, die mit Hilfe eines Ventilkörpers sperrbar ist, dessen Betätigung über einen von außen in die Durchflußkammer eindringenden und in der Kammerwandung abdichtend geführten Ventilschaft erfolgt, der gegen Federvorspannung von einem am Gehäuse angeflanschten Unterdruckstellantrieb beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (44) durch eine auf der Gehäuse-Außenseite ausgebildete zylindrische Ausnehmung (501') verläuft, die zur Seite des Unterdruckstellantriebs (58) mit einem als Führung des Ventilschafts (44) dienenden Deckel (62) verschlossen und in ihrem Inneren (T) mit einer den Ventilschaft (44) umgreifenden Manschettendichtung (64, 80) versehen ist, deren der Durchflußkammer zugewandte Seite über eine im Ventilgehäuse (50) ausgebildete Abgasnebenleitung (82) und einen Kanal (74) in die Ansaugleitung entlüftbar ist.

2. Durchflußventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschettendichtung (64, 80) eine durch den Deckel (62) und das Ventilgehäuse (50) positionierte Staubplatte (64) besitzt, durch die der Ventilschaft (44) mit Spiel geführt ist, und daß ferner zwischen der Staubplatte (64) und dem vom Ventilschaft (44) durchbrochenen Teil des Ventilgehäuses (50) ein weiteres Dichtelement (80) vorgesehen ist, das im wesentlichen die Form einer dünnen Platte hat, mit deren Stirnfläche es sich am Gehäuse abstützt, wobei es elastisch verformbare fußartige Abschnitte (801) aufweist, die unter Vorspannung an einer Radialflächa der Staubplatte (64) anliegen.

3. Durchflußventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußöffnung (361) an dem dem Unterdruckstellantrieb (58) zugewandten Stirnende des Durchflußkammer-Einsatzes (36) ausgebildet ist und das andere Ende des Durchflußkammer-Einsatzes (36) in der Bohrung (501) axial justierbar ist.

4. Durchflußventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (44) in einem zusätzlichen Lager (54) mit seinem dem Unterdruckstellantrieb abgewandten Ende geführt ist.

5. Durchflußventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Lager (54) in Form einer Verschlußplatte des Durchflußkammer-Einsatzes (36) in die zylindrische Bohrung (501) eingesetzt ist und einen nabenförmigen Vorsprung (541) besitzt, in dem das Ende des Ventilschaftes (44) gleitend aufgenommen ist.