DE3537787A1

DE3537787A1 - VACUUM CONTROL VALVE, ESPECIALLY FOR CONTROLLING AN EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DE3537787A1
Application number: DE19853537787
Authority: DE
Inventors: Manfred Bauer; Wilfried Ing Grad Boehringer; Wolfgang Fehlmann; Karl-Friedrich Ruesseler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-10-24
Filing date: 1985-10-24
Publication date: 1987-04-30
Also published as: JPS62111156A; FR2589199B1; FR2589199A1; GB2182422B; GB2182422A; GB8625437D0

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Unterdrucksteuerventil nach der Gattung des Anspruchs 1. Ein beispielsweise durch die US-PS 44 40 139 bekanntes Vakuumsteuerventil dieser Art ist aus verhältnismäßig vielen Teilen aufgebaut, von denen et liche beweglich angeordnet sind. Das bekannte Steuerventil hat einen aufwendigen Aufbau und unterliegt einem hohen Ver schleiß, der die Funktionssicherheit im Laufe der Betriebs dauer beeinträchtigt.The invention is based on a vacuum control valve the genus of claim 1. A for example by the US-PS 44 40 139 known vacuum control valve of this type made up of a relatively large number of parts, of which et Liche are arranged movably. The well-known control valve has a complex structure and is subject to a high Ver wear, the functional reliability in the course of operation duration impaired.

Advantages of the invention

Das Vakuumsteuerventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß es eine gerin ge Bauhöhe aufweist und mit wenig Bauteilen eine einwandfreie Funktion über eine lange Zeitdauer gewährleistet.The vacuum control valve with the characteristic features of the Claim 1 has the advantage that it is a gerin ge height and with few components a perfect Function guaranteed over a long period of time.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Vakuumsteuerventils möglich. Durch die symmetrische Ausbil dung der Nocken ist das Vakuumsteuerventil ohne Anderungen sowohl für Links- als auch für Rechtsbetätigung einsetzbar.By the measures listed in the subclaims advantageous developments of that specified in claim 1 Vacuum control valve possible. Due to the symmetrical training The cam control is the vacuum control valve without changes Can be used for both left and right-hand operation.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are in the drawing shown and in the description below he purifies. Show it

Fig. 1 ein Schaltschema einer Diesel- Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung, Fig. 1 is a schematic diagram of a diesel internal combustion engine with exhaust gas recirculation,

Fig. 2 ein Vakuum steuerventil im Schnitt, Fig. 2, a vacuum control valve in section;

Fig. 3 eine Abwicklung von Nocken ringen des Vakuumsteuerventils nach Fig. 2 und Fig. 3 is a settlement of cams wrestle the vacuum control valve of FIG. 2 and

Fig. 4 eine Abwicklung von Nockenringen eines zweiten Ausführungsbei spiels. Fig. 4 is a development of cam rings of a second game Ausführungsbei.

Description of the embodiments

Eine von einer Einspritzpumpe 10 mit Kraftstoff versorgte Brennkraftmaschine 11 hat einen Ansaugstutzen 12 und einen Auspuffstutzen 13, die zum Rückführen von Abgas über eine Leitung 14 miteinander verbindbar sind. Zum Steuern der Ab gasrückführung vom Auspuffstutzen 13 zum Ansaugstutzen 12 ist in die Leitung 14 ein Abgasrückführventil 15 geschaltet, das zum Betätigen mit Unterdruck eine Steuerkammer 16 auf weist. Diese Steuerkammer 16 ist durch eine Leitung 17 mit einem Vakuumsteuerventil 20 verbunden, das über eine Leitung 21 mit einer Vakuumpumpe 22 verbunden ist. Das Vakuumsteuer ventil 20 ist an der Einspritzpumpe 10 befestigt und wird direkt von der Verstellwelle 23 der Einspritzpumpe 10 be tätigt, die über ein Gestänge 24 mit dem Fahrpedal 25 ver bunden ist.An internal combustion engine 11 supplied with fuel by an injection pump 10 has an intake port 12 and an exhaust port 13 , which can be connected to one another via a line 14 for returning exhaust gas. To control the gas recirculation from the exhaust pipe 13 to the intake pipe 12 , an exhaust gas recirculation valve 15 is connected in the line 14 , which has a control chamber 16 for actuation with negative pressure. This control chamber 16 is connected by a line 17 to a vacuum control valve 20 , which is connected via a line 21 to a vacuum pump 22 . The vacuum control valve 20 is attached to the injection pump 10 and is actuated directly by the adjusting shaft 23 of the injection pump 10 , which is connected via a linkage 24 to the accelerator pedal 25 .

Das Vakuumsteuerventil 20 hat ein glockenförmiges Gehäuse 30, das mit einem Flansch 31 an der Einspritzpumpe 10 be festigt ist. In seinem Kopf hat das Gehäuse 30 einen axial nach innen vorstehenden Stutzen 32 mit einem Ventilsitz 33. Eine den Stutzen 32 durchsetzende Axialbohrung 34 erstreckt sich auch durch einen nach außen abstehenden Stutzen 35 und ist über die Leitung 21 mit der Vakuumpumpe 22 verbunden. Außermittig mündet in eine Druckwechselkammer 38 im oberen Teil des Gehäuses 30 eine Bohrung 36, die einen Anschlußstut zen 37 durchsetzt und die über die Leitung 17 mit der Steuer kammer 16 des Abgasrückführventils 15 verbunden ist. In Höhe des ortsfesten Ventilsitzes 33 hat das Gehäuse 30 in seinem Innern einen Absatz 40, an dem eine Rollmembran 41 mit ihrem äußeren Rand 42 anliegt. Der mittlere Teil der Rollmembran 41 ist verdickt und dient als Schließkörper 43 eines Doppel sitzventils, dessen einer Sitz der Ventilsitz 33 am Stutzen 32 ist. Der andere Ventilsitz 44, der den festen Ventilsitz 33 unter Belassung eines Spalts umgibt, ist an einem Kolben 45 angeordnet, der mit seinem äußeren Rand in die Rollmem bran 41 eingeknüpft ist. Der Kolben 45 hat zwei senkrecht nach unten abstehende Füße 46, die durch Löcher 47 in der Rollmembran 41 ragen und auf deren untere Enden ein Feder teller 48 einstellbar aufgeschraubt ist. Zwischen den Füßen 46 stützt sich auf dem Federteller 48 eine Schrauben feder 53 ab, die auf ihrem oberen Ende ein Joch 49 trägt.The vacuum control valve 20 has a bell-shaped housing 30 which is fastened to the injection pump 10 with a flange 31 . In its head, the housing 30 has an axially inwardly projecting connection piece 32 with a valve seat 33 . An axial bore 34 passing through the socket 32 also extends through a socket 35 projecting outwards and is connected to the vacuum pump 22 via the line 21 . Off-center opens into a pressure swing chamber 38 in the upper part of the housing 30, a bore 36 which passes through a connecting sleeve 37 and which is connected via line 17 to the control chamber 16 of the exhaust gas recirculation valve 15 . At the level of the stationary valve seat 33 , the housing 30 has in its interior a shoulder 40 , against which a roller membrane 41 bears with its outer edge 42 . The middle part of the rolling membrane 41 is thickened and serves as a closing body 43 of a double seat valve, one seat of which is the valve seat 33 on the nozzle 32 . The other valve seat 44 , which surrounds the fixed valve seat 33 while leaving a gap, is arranged on a piston 45 , which is tied with its outer edge in the Rollmem bran 41 . The piston 45 has two vertically downwardly projecting feet 46 which protrude through holes 47 in the roller membrane 41 and on the lower ends of which a spring plate 48 is screwed on in an adjustable manner. Between the feet 46 , a helical spring 53 is supported on the spring plate 48 , which carries a yoke 49 on its upper end.

Der äußere Rand 42 der Rollmembran 41 wird mit der Ober seite eines Ringes 50 gegen den Absatz 40 gedrückt. Der aus Aluminium bestehende Ring 50 hat an seinem oberen Ende ei nen seitlich abstehenden Wulst 51, der in einer entsprechen den Nut 52 des aus Kunststoff bestehenden Gehäuses 30 fest eingepreßt ist. Am unteren Teil des Ringes 50 sind in glei chen Abständen drei axial nach unten vorstehende Nocken 55 angeformt, die vorzugsweise symmetrisch ausgebildet sind. Die Nocken 55 haben Flanken 56 mit gleichförmiger Steigung, ihr Kopf 57 ist flach und der Grund 58 zwischen zwei Nocken 55 ist ebenfalls ohne Steigung flach. Im mittleren und unte ren Teil des ortsfesten Nockenringes 55 ist ein zweiter Nok kenring 60 gleichachsig verdrehbar und axial verschiebbar geführt. Dieser aus verschleißfestem Kunststoff geformte Nockenring 60 hat an seinem unteren Teil einen äußeren Bund, in dessen oberen Bereich ebenfalls Nocken 61 eingeformt sind. Die Nocken 61 des zweiten Nockenringes 60 haben die gleiche Form wie die Nocken 55 des Nockenringes 50 mit ebenem Kopf 62 und ebenem Grund sowie Flanken mit gleichförmiger Stei gung. Ebenso wie beim Nockenring 50 erstreckt sich der Grund 63 über einen grösseren Winkelbereich als Kopf 62, wobei das Verhältnis etwa 2 : 1 ist. An seinem oberen Ende hat der Nockenring 60 einen radial nach innen vorstehenden Bund 66, den das federbelastete Joch 49 untergreift und den zweiten Nockenring 60 unter der Wirkung der Feder 53 nach oben drückt, so daß dessen Nocken 61 mit den Nocken 55 des feststehenden Nockenringes zusammenwirken. Ferner hat der verstellbare Nockenring 60 nach unten offene Aussparungen 67, in die Klauen 68 an einer auf der Verstellwelle 23 der Einspritzpum pe 10 befestigten Muffe 69 greifen.The outer edge 42 of the rolling membrane 41 is pressed with the upper side of a ring 50 against the paragraph 40 . The aluminum ring 50 has at its upper end egg nen laterally protruding bead 51 which is firmly pressed into a corresponding groove 52 of the plastic housing 30 . At the lower part of the ring 50 three axially downwardly projecting cams 55 are formed at equal intervals, which are preferably formed symmetrically. The cams 55 have flanks 56 with a uniform slope, their head 57 is flat and the base 58 between two cams 55 is also flat without a slope. In the middle and lower part of the fixed cam ring 55 , a second Nok kenring 60 is rotatable coaxially and guided axially. This cam ring 60 , which is formed from wear-resistant plastic, has an outer collar on its lower part, in the upper region of which cams 61 are also molded. The cams 61 of the second cam ring 60 have the same shape as the cams 55 of the cam ring 50 with a flat head 62 and a flat bottom and flanks with a uniform pitch. As with the cam ring 50 , the base 63 extends over a larger angular range than the head 62 , the ratio being approximately 2: 1. At its upper end, the cam ring 60 has a radially inwardly projecting collar 66 , which the spring-loaded yoke 49 engages under and presses the second cam ring 60 upwards under the action of the spring 53 , so that its cams 61 cooperate with the cams 55 of the fixed cam ring . Furthermore, the adjustable cam ring 60 has downwardly open recesses 67 , in which claws 68 engage on a sleeve 69 fastened to the adjusting shaft 23 of the injection pump 10 .

Das Vakuumsteuerventil wirkt wie folgt:The vacuum control valve works as follows:

Das Vakuumsteuerventil 20 ist mit seinem Gehäuse 30 an der Einspritzpumpe 10 so befestigt und eingestellt, daß in der Vollaststellung der Verstellwelle 23 die Nocken 55 bzw. 61 des festen Nockenringes 50 und beweglichen Nockenringes 60 so ineinandergreifen, daß die Köpfe 55 des Nockenringes 50 auf dem Grund 63 des Nockenringes 60 aufliegen und ihre Flanken 56 frei sind. Beim Drehen der Verstellwelle 23 wird der Nockenring 60 von der Klauenkupplung 68, 69 mitgenommen, wobei die in Drehrichtung vorderen Flanken 56 des Nockenrin ges 50 gegen benachbarte Flanken 64 des Nockenringes 60 zur Anlage kommen, ohne daß sich der Nockenring 60 axial ver stellt. Beim weiteren Verdrehen des Nockenringes 60 gleiten die Flanken 64 seiner Nocken 61 auf den Flanken 56 der Nocken 55 des festen Nockenringes 50, wobei der Nockenring 60 axial nach unten verschoben wird. Diese axiale Bewegungskomponente des Nockenrings 60 wird über das Joch 49 und die Feder 53 sowie den Federteller 48 und die Füße 46 auf den Kolben 44 übertragen, dessen Ventilsitz 44 an dem Schließkörper 43 an liegend diesen nach unten drückt. Dabei hebt der Schließkör per 43 vom festen Ventilsitz 33 ab, so daß über die Druck wechselkammer 38 oberhalb des Kolbens 45 eine Verbindung zwischen der Unterdruck führenden Axialbohrung 34 und der Steuerdruck führenden Bohrung 36 zustande kommt. Bei sinken dem Unterdruck in der Druckwechselkammer 38 wird bei auf der Unterseite der Rollmembran 41 wirkendem atmosphärischem Druck die Rollmembran 41 mit dem Kolben 45 entgegen der Wirkung der Schraubenfeder 53 nach oben bewegt, bis der Schließkörper 43 wieder am festen Ventilsitz 33 zur Anlage kommt. Durch wei teres Verdrehen des Nockenringes 60 kann der Druck in der Druckwechselkammer 38 und damit in der Steuerkammer 16 des Abgasrückführventils 15 weiter abgesenkt werden. Umgekehrt wird durch Zurückdrehen des Nockenringes 60 die von der Feder 53 auf den Kolben 45 ausgeübte Kraft vermindert, so daß sich dieser nach oben bewegt und sein Ventilsitz 44 vom Schließ körper 43 abhebt. In dieser Stellung gelangt Außenluft aus dem unteren Teil des Gehäuses durch die Löcher 47 in der Rollmembran 41 am Ventilsitz 44 vorbei in die Druckwechsel kammer 38. Bei steigendem Druck in der Druckwechselkammer 38 wird der Kolben 45 nach unten bewegt bis sein Ventilsitz 44 wieder auf dem Schließkörper 43 anliegt. Bei noch weite rem Zurückdrehen des Nockenringes 60 wiederholt sich dieses Spiel bis schließlich in der Ausgangsstellung der Schließ körper 43 fest am Ventilsitz 33 anliegt und der bewegliche Ventilsitz 44 vom Schließkörper 43 abgehoben ist, so daß die Druckwechselkammer 38 mit der Atmosphäre verbunden ist.The vacuum control valve 20 is attached and adjusted with its housing 30 to the injection pump 10 so that in the full load position of the adjusting shaft 23, the cams 55 and 61 of the fixed cam ring 50 and movable cam ring 60 interlock so that the heads 55 of the cam ring 50 on the Base 63 of the cam ring 60 rest and their flanks 56 are free. When the adjusting shaft 23 is rotated, the cam ring 60 is taken along by the dog clutch 68 , 69 , the front flanks 56 of the cam ring 50 in the direction of rotation coming into contact with adjacent flanks 64 of the cam ring 60 without the cam ring 60 moving axially. Upon further rotation of the cam ring 60, the slide flanks 64 of the cams 61 on the flanks 56 of the cams 55 of the fixed cam ring 50, the cam ring 60 is displaced axially downward. This axial movement component of the cam ring 60 is transmitted via the yoke 49 and the spring 53 as well as the spring plate 48 and the feet 46 to the piston 44 , the valve seat 44 of which lies on the closing body 43 and presses it downward. The closing body lifts 43 from the fixed valve seat 33 , so that a connection between the negative pressure axial bore 34 and the control pressure leading bore 36 comes about via the pressure change chamber 38 above the piston 45 . When the negative pressure in the pressure change chamber 38 drops, the atmospheric pressure acting on the underside of the rolling diaphragm 41 moves the rolling diaphragm 41 with the piston 45 upward against the action of the coil spring 53 until the closing body 43 comes into contact again with the fixed valve seat 33 . By Wei teres turning the cam ring 60 , the pressure in the pressure change chamber 38 and thus in the control chamber 16 of the exhaust gas recirculation valve 15 can be further reduced. Conversely, by turning back the cam ring 60, the force exerted by the spring 53 on the piston 45 is reduced, so that the latter moves upward and its valve seat 44 lifts off the closing body 43 . In this position, outside air passes from the lower part of the housing through the holes 47 in the rolling membrane 41 past the valve seat 44 into the pressure change chamber 38 . When the pressure in the pressure change chamber 38 increases , the piston 45 is moved downward until its valve seat 44 again rests on the closing body 43 . With still further rem turning back the cam ring 60 , this game repeats until finally in the starting position of the closing body 43 is tight against the valve seat 33 and the movable valve seat 44 is lifted off the closing body 43 , so that the pressure change chamber 38 is connected to the atmosphere.

Ergänzend wird bemerkt, daß durch die oben beschriebene Aus bildung der Nocken 55, 61 der Nockenringe 50, 60 im Funktions bereich des Vakuumsteuerventils immer eine Flächenberührung zwischen den Nocken vorhanden ist, so daß geringer Verschleiß auch aufgrund der Werkstoffauswahl für die Nockenringe auf tritt. Durch den symmetrischen Aufbau der Nocken 55, 61 ist das beschriebene Vakuumsteuerventil sowohl für links- als auch rechtsdrehende Stellbewegungen einsetzbar. Die Einstel lung auf einen bestimmten Arbeitsdruckbereich kann durch Ver drehen der auf die Füße 46 des Kolbens 45 aufgeschraubten Federteller 48 in einfacher Weise vorgenommen werden.In addition, it is noted that from the above-described formation of the cams 55 , 61 of the cam rings 50 , 60 in the functional area of the vacuum control valve there is always surface contact between the cams, so that little wear also occurs due to the material selection for the cam rings. Due to the symmetrical structure of the cams 55 , 61 , the vacuum control valve described can be used for both left and right-handed actuating movements. The setting to a certain working pressure range can be made in a simple manner by rotating the spring plate 48 screwed onto the feet 46 of the piston 45 .

Damit ein niedriger Steuerdruck (kleiner Unterdruck) nicht nur im Vollastbereich der Brennkraftmaschine auf das Abgas rückführventil 15 wirkt und dieses geschlossen hält, sondern auch im Leerlauf, werden bei der Ausführungsform der Nocken ringe 50, 60 nach Fig. 4 nicht nur eine Flanke der Nocken 71 und 75 zum Steuern des Unterdrucks sondern beide verwen det. Dazu erstrecken sich die Nocken 71, 75 lediglich über einen Winkelbereich, der kleiner ist als der Verstellwinkel der Verstellwelle 23, so daß die Nocken 71, 75 im Leerlauf und bei Vollast der Kraftmaschine ineinandergreifen. Auch sind die Nocken 71, 75 nicht symmetrisch ausgebildet, son dern ihre der Leerlaufstellung zugeordneten Flanken 72, 76 sind steiler als die der Vollaststellung zugewandten Flan ken 73, 77. Dadurch wird ein schnelles Belüften (kleiner Unterdruck) der Druckwechselkammer 38 zum Schließen des Ab gasrückführventils erzielt.So that a low control pressure (small negative pressure) acts not only in the full-load range of the internal combustion engine on the exhaust gas recirculation valve 15 and keeps it closed, but also when idling, rings 50 , 60 according to FIG. 4 are not only a flank of the cams in the embodiment of the cam 71 and 75 to control the vacuum but both used. For this purpose, the cams 71 , 75 only extend over an angular range which is smaller than the adjustment angle of the adjusting shaft 23 , so that the cams 71 , 75 mesh with one another when the engine is idling and at full load. Also, the cams 71 , 75 are not symmetrical, but their flanks 72 , 76 assigned to the neutral position are steeper than the flanks 73 , 77 facing the full load position. As a result, rapid ventilation (small negative pressure) of the pressure change chamber 38 for closing the gas recirculation valve is achieved.

Claims

1.Vacuum control valve, in particular for controlling an exhaust gas recirculation valve for internal combustion engines, with a housing and with a double seat valve which has a fixed valve seat, a valve seat which is coaxially movable and connected to a membrane, and a closing body and has a rotatable cam ring, which cooperates with a non-rotatable cam ring for transmitting a Stellbe movement to the movable valve seat, characterized in that the non-rotatable cam ring ( 50 ) is firmly inserted in the housing ( 30 ) and clamps the peripheral edge ( 42 ) of the membrane ( 41 ) in the housing , and that the twistable cam ring ( 60 ) in the non-twistable cam ring ( 50 ) is guided radially and axially.

2. Vacuum control valve according to claim 1, characterized in that the actuating cam ring ( 60 ) and the fixed cam ring ( 50 ) each have a plurality of axially projecting cams ( 55 ; 61 ) with symmetrical flanks ( 56 , 64 ) and that the bottom ( 58 , 63 ) between two cams is wider than the head ( 57 , 62 ) of the cams.

3. Vacuum control valve according to claim 2, characterized in that the flanks ( 56 ; 64 ) of the cams ( 55 , 61 ) have a uniform slope and the bottom ( 58 ; 63 ) and the head ( 57 ; 62 ) of the cams are incline-free .

4. Vacuum control valve according to claim 1, characterized in that the actuating cam ring ( 60 ) and the fixed cam ring ( 50 ) each have a plurality of axially projecting cams ( 72 , 71 ) with asymmetrical flanks ( 76 , 77 ; 72 , 73 ) and that the extension angle of the cams is equal to or less than the adjustment angle.

5. Vacuum control valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the actuating cam ring ( 60 ) has recesses ( 67 ) for drivers ( 68 ) of a dog clutch.

6. Vacuum control valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the housing ( 30 ) is attached to an injection pump ( 10 ) and the claw coupling ( 68 , 69 ) is connected to the adjusting shaft ( 23 ) of the injection pump.

7. Vacuum control valve according to claim 6, characterized in that a mounting flange ( 31 ) is formed on the housing ( 30 ).