DE3511638C3 - Abgasrückführventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasrück­ führventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, und zwar insbesondere ein solches Abgas­ rückführventil zur Verwendung bei Dieselmotoren.

Zur Verwendung in einem Dieselmotor muß ein Abgas­ rückführventil thermisch hochbelastbar sein.

Abgasrückführventile sind in großer Zahl bereits bekannt. Die DE-AS 23 18 917 zeigt ein Abgasrückführventil für einen Benzinmotor, bei dem zwischen der Membrandose und dem Ventil­ körper ein Verbindungsrohr verläuft. Eine Luftbypaßleitung kreuzt das Verbindungsrohr und bewirkt dadurch eine Kühlung des vom beweglichen Ventilteil, Verbindungsrohr und Dicht­ element begrenzten Raumes. Die den durchströmenden Abgasen ausgesetzten Flächen des beweglichen Ventilteils bzw. der Sitz können jedoch trotzdem auf Temperaturen geregelt wer­ den, die ein Ablagern von Abgasbestandteilen im Ventilschließ­ bereich verhindern.

Die DE-AS 26 30 377 beschreibt ein Abgasrückführventil mit einem Ventilkörper, an dem eine Platte sowie ein Führungs­ teil für die Ventilstange befestigt sind. Die in einer Membrandose untergebrachte Membran liegt verhältnismäßig nahe benachbart zum oberen Ende des Ventilkörpers wie auch des Führungsteils und der Platte, so daß dann, wenn die zuletzt genannten Teile auf einer hohen Temperatur liegen, eine Schädigung der Membran zu erwarten ist.

Aus der DE-AS 23 65 340 ist ferner ein Abgasrückführventil bekannt, bei dem das Ventilgehäuse aus Blech aufgebaut ist und eine im Ventilgehäuse befestigte Führungsbuchse die Führung für die Ventilstange vorsieht. Am oberen Ende des Ventilgehäuses ist eine ebenfalls aus Blech geformte Membran­ dose vorgesehen. Aufgrund seines Aufbaus ist ein solches Ventil nicht thermisch hoch belastbar. Obwohl der Abstand zwischen dem oberen Ende des Ventilgehäuses und der Membran hier größer zu sein scheint als bei der Konstruktion gemäß DE-AS 26 30 377, so ist doch die Membran bzw. der sie halten­ de untere Teller voll der Wärmeeinwirkung unterworfen, die vom oberen Ende des Ventilgehäuses, dem Führungsteil, dem Stößel und auch dem die untere Hälfte der Membrandose bil­ denden Membrantopf ausgeht.

In der DE-PS 23 15 734 wird ein Abgasrückführventil beschrie­ ben, bei dem auf einem Ventilgehäuse eine aus Blech aufgebaute Membrandose sitzt. Zwischen Ventilgehäuse und Membrandose ist eine nicht näher bezeichnete Schicht vorgesehen. Unabhängig vom Aufbau dieser Schicht ist die Membran der vom Ventilge­ häuse und auch der Ventilstange kommenden Wärme ausgesetzt und daher für eine thermisch hohe Belastung nicht geeignet. Sämtliche bisher erläuterten Abgasrückführventile sind für Benzinmotoren vorgesehen, bei denen keine thermisch hohe Be­ lastung auftritt.

Schließlich ist aus dem Firmenprospekt "EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVES" 991316041/8-83 LD der Fa. Pierburg, Neuß ein Abgasrückführventil bekannt, bei dem die in der Membrandose aufgespannte Membran zum Ventilkörper hin durch eine Schutzwand sowie einen an der Ventilstange befestigten Umlenktopf gegen zu starke Erhitzung geschützt ist.

Nur beispielsweise sei erwähnt, daß bei thermisch hoher Be­ lastung des Abgasrückführventils, wie dies z. B. beim Betrieb mit Dieselmotoren auftritt, die Abgastemperatur beispielsweise bis 600° C und höher betragen kann, so daß dann Temperaturen in der Gegend von 250° C am oberen Ende des Ventilgehäuses bzw. einem in das Ventilgehäuse eingesetzten Führungsteils auf­ treten können. Dies könnte dann Temperaturen an der Membran in der Größenordnung von 200° C zur Folge haben, was zu einer Zerstörung der Membran führen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführventil auszubilden, das thermisch hoch belastbar ist, einen einfachen, kostengünstigen Aufbau besitzt und ohne Wartung eine möglichst hohe Betriebslebensdauer erreicht.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, in der in einem Längsschnitt ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Abgasrückführventil, dargestellt ist.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Abgasrückführventils der Erfindung gezeigt. Das Abgasrückführventil ist insgesamt mit 60 bezeichnet und soll erfindungsgemäß thermisch hochbelastbar sowie insbesondere für den Einsatz bei Dieselmotoren geeignet sein.

Das Abgasrückführventil 60 weist einen Ventilkörper 2 mit einem darinnen angeordneten Führungsteil 3 auf, wobei eine einen oberen bzw. einen unteren Topf 5 bzw. 6 bildende Metallbalg­ dose 4 am Ventilkörper 2 befestigt ist. In der Dose 4 ist ein noch näher zu beschreibender Metallbalg aufgespannt und in ebenfalls noch näher zu beschreibender Weise mit einer Ventilstange 8 verbunden, die in einer Führungsbuchse 9 hin- und herbewegbar angeordnet ist.

Der Ventilkörper 2 ist vorzugsweise ein Gußkörper. Der Ventilkörper 2 weist an seinem unteren oder von dem Balg 101 wegweisenden Ende ein Befestigungsteil 38 auf. In diesem un­ teren Ende ist eine auf der Ventillängsachse 25 verlaufende Einlaßbohrung 17 ausgebildet, die ihrerseits einen Ventilsitz definiert. Mit dem Ventilsitz arbeitet ein im Ventilkörper 2 endendes (unteres) Ende 10 der Ventilstange 8 zusammen und trägt dort einen nicht näher bezeichneten Ventilteller. Ebenfalls auf der Ventilachse 25 liegend, also fluch­ tend mit der Einlaßbohrung 17, ist eine Aufnahmebohrung 26 im Ventilkörper 2 ausgebildet und dient zur Aufnahme des Führungsteils 3. Quer zur Ventillängsachse 25 erstreckt sich im Ventilkörper 2 eine Auslaßbohrung 18, von der aus das zur Verbrennung zurück­ zuführende Abgas weggeleitet wird. Das vom Dieselmotor kommende Abgas wird dem Abgasrückführventil 1 über die Einlaßbohrung 17 zugeführt.

Das Führungsteil 3 ist vorzugsweise ein Gußkörper und trägt in einer Mittelbohrung, und zwar im oberen zur Balgdose 4 hinweisenden Ende die Führungsbuchse 9. Das Führungsteil 3 weist ferner einen Ringkörper 36 mit einem Flansch 37 auf. Der Ring­ körper 36 hat einen der Aufnahmebohrung 26 entsprechenden Außendurchmesser und sitzt in dieser. Vom Ringkörper 36 ragt zur Dose 4 hin ein Führungshals 32, der die Buchse 9 umschließt. In entgegengesetzter Richtung ragt vom Ring­ körper 36 ein rohrförmiges Verbindungsteil 34 weg, welches in einem Ringteil 39 endet. Der Ringteil 39 hat wiederum einen Außendurchmesser entsprechend der Aufnahmebohrung 26 und bildet den Abschluß des Führungsteils 3 hinsichtlich des durch die Auslaßbohrung 18 und die Aufnahmebohrung 26 ge­ bildeten Raums. Der Ringteil 39 unterstützt die Führung der Ventilstange 8. Zwischen dem Ringkörper 36 und dem Ringteil 39 wird eine Umlaufnut 31 gebildet. Das Führungsteil 3 liegt mit seinem Flansch 37 auf einer be­ nachbart zur Aufnahmebohrung 26 gebildeten Auflagefläche des Ventilkörpers 2 auf und ist daran durch mehrere Schrauben 16 befestigt. Die Schrauben 16 verlaufen durch Bohrungen im Flansch und sind in Gewindebohrungen im Ventilkörper 2 eingeschraubt. Vorzugsweise ist auf der Auflagefläche des Ventilkörpers 2 eine Isolationsscheibe 14 angeordnet. Ferner sitzt unmittelbar zwischen der Unterseite des Flansches 37 und der Isolationsscheibe 14 eine untere Querwand 41 der noch näher zu beschreibenden Balgdose 4. Durch Anziehen der Schrauben 16 wird die Balgdose 4 zusammen mit dem Führungsteil 3 am Ventilkörper 2 befestigt.

Die Balgdose 4 besitzt eine im wesentlichen kreiszylindrische Form und ist rotationssymmetrisch zur Ventillängsachse 25 an­ geordnet. Die Balgdose 4 besteht aus dem bereits erwähnten unteren Topf 6, der benachbart zum Führungsteil 3 an­ geordnet ist und dem oberen Topf 5, der über einen An­ schlußstutzen 19 mit einer Unterdruckquelle verbindbar ist. Der obere und der untere Topf 5 bzw. 6 sind gesonderte, aus Blech geformte Blechteile, die an einer Verbindungsstelle (Balgauf­ lage) 40 miteinander beispielsweise durch Bördeln verbunden sind.

Der Metallbalg 101 ist praktisch wärmeunempfindlich und ersetzt eine ansonsten übliche Membran. Der Balg 101 hat eine insgesamt hohlzylindrische Gestalt, wobei die Wände im Schnitt meanderförmig verlaufen. Die Wand des Balgs erstreckt sich im wesentlichen parallel zum senkrechten Wandteil des oberen Topfes 5. Der untere Topf 6 ist in der Tat eigentlich eher tellerförmig, d. h. von der waagrecht verlaufenden Wand 41 aus verläuft der untere Topf nur geringfügig nach oben. Man erkennt, daß die Balgwand in ihrem unteren Bereich radial nach außen herausgeführt ist, um so an der Verbindungsstelle 40 zwischen dem unteren Topf 6 und dem oberen Topf 5 unter Zuhilfenahme einer Abdichtung 102 eingeklemmt werden zu können.

An seinem oberen Ende bildet der Balg 101 einen in etwa waagerecht verlaufenden nach innen ragenden Teil 103, der in nicht näher gezeigter Weise am Außenrand 105 eines Blechtopfes 104 befestigt, beispielsweise verschweißt ist. Der aus Blech bestehende Topf 104 besitzt ausgehend vom Außenrand 105 ein senkrecht nach unten verlaufendes Teil 106, welches in ein waagerechtes Teil 107 übergeht. Balg 101 und Topf 104 unterteilen die Dose 4 in einen Unterdruckraum, der mit Leitung 19 in Verbindung steht und einen Atmosphärendruckraum, d. h. einen Raum, der unter Atmosphärendruck steht.

Am Teil 107 des Topfes 104 ist eine tellerförmige Scheibe 110 angeschweißt, die ihrerseits am oberen Ende 11 der Ventilstange 8 befestigt ist. Auf diese Weise kann je nach den Druckverhältnissen eine Betätigung der Ventilstange 8 bewirkt werden, ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß im Topf 104 eine Feder 21 auf dem Wandteil 107 aufliegt und sich andererseits an einem Federteller 111 abstützt, der seinerseits durch eine Einstellschraube 22 und Einstellmutter 23 angeordnet im oberen Topf 5 einstellbar ist.

Vorzugsweise ist das obere Ende 11 der Ventilstange 8 in dem als Blechtasche ausgebildeten Telller 110 eingeklinkt, wobei diese Blechtasche durch Punktschweißen am Topf 101 befestigt ist.

Die Arbeitsweise des Abgasrückführventils 60 ist dem Fachmann aufgrund der vorstehenden Beschreibung verständlich. Es sei nur kurz darauf hingewiesen, daß entsprechend dem bei 19 angelegten Unterdruck das Abgasrückführventil 60 gegen die Kraft der Feder 21 mehr oder weniger öffnet, um mehr oder weniger Abgas über die Auslaßbohrung 18 dem Motor wieder zuzuführen. Durch die Verwendung des Metallbalgs 101 erreicht man in einfacher Weise eine thermisch hohe Belastbarkeit, so daß dieses Abgasventil insbesondere auch für Dieselmotoren geeignet ist. Für die Ausbildung und Anordnung des Metallbalgs 101 ergibt sich ein kostengünstiger und kompakter, aber dennoch betriebssicherer Aufbau. Dabei wirken insbesondere auch der Topf 104 und die Blechtasche bzw. der Teller 110 vorteilhaft mit.

Claims (8)

1. Abgasrückführventil mit einem Ventilkörper und einem daran angeordneten Dosenbehälter, der durch eine Membran in einen Atmosphärendruckraum und einen Unterdruckraum unterteilt ist, mit einer an der Membran befestigten und im Ventilkörper geführten Ventilstange, die an ihrem von der Membran wegweisenden Ende einen Ventilteller aufweist, welcher mit einem an einer Einlaßbohrung im Ventilkörper definierten Ventilsitz zusammenarbeitet und mit einer im Ventilkörper angeordneten Auslaßbohrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran ein Metallbalg (101) ist, der den Atmosphärendruckraum vom Unterdruckraum trennt.

2. Abgasrückführventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbalg mit seinem unteren Ende an der Dose (4) befestigt ist.

3. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbalg über einen Teflonring (102) gegenüber dem Gehäuse bzw. dem Ventilkörper (2) abgedichtet ist.

4. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Metallbalgs (101) an einer Verbindungsstelle (40) zwischen einem oberen Topf (6) und einem unteren Topf (5) der Dose (4) eingeklemmt ist.

5. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen zylindrische längs einer senkrechten Wand der Dose (4) verlaufende Metallbalg mit seinem oberen Ende an einem seinerseits an der Ventilstange (8) befestigtem Element befestigt ist.

6. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element in der Form eines Topfes (104) ausgebildet ist, wobei das obere Ende des Metallbalgs (101) am Topfrand befestigt, beispielsweise angeschweißt ist.

7. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf (104) mit seinem Topfboden (Wandteil 107) an der Ventilstange (8) befestigt ist, und zwar unter Zuhilfenahme eines Tellers (110) oder einer Blechtasche, wobei Teller bzw. Blechtasche am Topfboden befestigt sind und das obere Ende (11) der Ventilstange in die Blechtasche bzw. den Teller einklinkbar ist.

8. Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Topf (104) eine Feder (21) angeordnet ist, die sich gegen den Topfboden (107) abstützt und andererseits über einen Federteller (111) an einer Schraube (22) abgestützt ist.