DE4024087C1

DE4024087C1 - IC engine exhaust gas return valve - has diaphragm motor switchable from vacuum to exhaust gas counter pressure engagement

Info

Publication number: DE4024087C1
Application number: DE4024087A
Authority: DE
Inventors: Gernot Dipl.-Ing. 7012 Fellbach De Hertweck; Franz 7317 Wendlingen De Bender
Original assignee: Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1990-07-28
Filing date: 1990-07-28
Publication date: 1991-10-24
Anticipated expiration: 2010-07-29

Abstract

The exhaust gas return valve, combined with a multi-way valve, uses a valve tappet controlled by a spring-loaded, vacuum controlled diaphragm motor as a function of the engine performance. Above a preset upper exhaust gas backpressure value, the return valve (2) motor (3) is switchable from vacuum to backpressure load. The switching is carried out by the multi-way valve, e.g. a 3/2 valve (4), connecting to both exhaust backpressure and vacuum. ADVANTAGE - Prevention of undesired valve opening at high exhaust gas backpressure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführventil für eine Brenn kraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an exhaust gas recirculation valve for a combustion Motor machine according to the preamble of patent claim 1.

Ein Abgasrückführventil der gattungsgemäßen Bauart ist aus dem DE-GM 73 17 531 bekannt. Hierbei besteht die Gefahr, daß der absperrende Ventilstößel in einem Motorbetriebszustand, in dem kein Abgas in die Brennräume zurückgeführt werden soll durch einen ungewollt hohen Abgasgegendruck in der Auspuffanlage ven tilöffnend aufgedrückt wird. Die Ursache für einen ungewollt hohen Abgasgegendruck kann beispielsweise ein zeitweise zuge setztes Abgasfilter, insbesondere Abgasrußfilter sein.An exhaust gas recirculation valve of the generic type is from the DE-GM 73 17 531 known. There is a risk that the Shut-off valve lifters in an engine operating state in which no exhaust gas should be returned to the combustion chambers an unwanted high exhaust back pressure in the exhaust system is pressed open. The cause of an unwanted A high exhaust back pressure can, for example, be temporarily set exhaust filter, in particular exhaust soot filter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführven til so zu steuern, daß ein ungewoll tes Öffnen bei zu hohen Abgasgegendrücken mit Sicherheit ausge schlossen bleibt.The invention has for its object an exhaust gas recirculation til to control that an unwanted opening if the exhaust gas back pressure is too high remains closed.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is performed in a generic device by the characterizing Features of claim 1 solved.

Das erfindungsgemäße Abgasrückführventil besitzt eine Steue rung, die oberhalb eines vorgebbaren Abgasgegendruckes ein Öffnen des Ventiles dadurch sicher verhindert, daß der Abgas gegendruck durch Beaufschlagung der Steuermembran des Ventil stoßels dem aus der Abgasanlage auf den Ventilteller des Ven tilstößels einwirkenden Abgasgegendruck voll entgegen gerichtet ist und zwar zusammen mit einer den Ventilstößel in Verschluß stellung spannenden Membranfeder.The exhaust gas recirculation valve according to the invention has a tax tion above a predeterminable exhaust gas back pressure Opening the valve thereby safely prevents the exhaust gas back pressure by acting on the control membrane of the valve push the from the exhaust system onto the valve disc of the Ven Exhaust back pressure acting on the tappet is fully opposed is together with a valve tappet in the lock position exciting diaphragm.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Steuereinrichtung des Abgas rückführventils sind Gegenstand der Unteransprüche.Appropriate configurations of the control device of the exhaust gas return valve are the subject of the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Erfindung dargestellt. Es zeigt:An embodiment is shown in the invention. It shows:

Fig. 1 ein Schaltschema für die Steuerung eines Abgasrück führventiles, und Fig. 1 is a circuit diagram for the control of an exhaust gas recirculation valve, and

Fig. 2 einen Schnitt durch ein 3/2-Wegeventil zur Steuerung eines Abgasrückführventiles. Fig. 2 shows a section through a 3/2-way valve for controlling an exhaust gas recirculation valve.

Der Ventilstößel 1 eines Abgasrückführventiles 2 wird durch einen Membranmotor 3 gesteuert. Die pneumatische Beaufschla gung des Membranmotors 3 wird über ein 3/2-Wegeventil 4 gesteuert. Innerhalb des Membranmotors 3 ist der Ventilstößel 1 fest an eine Steuermembran 5, die durch eine Membranfeder 6 in Richtung eines Ventilverschlusses vorgespannt ist, ange lenkt.The valve lifter 1 of an exhaust gas recirculation valve 2 is controlled by a diaphragm motor 3 . The pneumatic loading of the diaphragm motor 3 is controlled by a 3/2-way valve 4 . Within the diaphragm motor 3 , the valve lifter 1 is fixed to a control diaphragm 5 , which is biased by a diaphragm spring 6 in the direction of a valve closure.

Unterhalb eines vorgebbaren oberen Abgasgegendruckgrenzwertes erfolgt die Ansteuerung des Membranmotors 3 über einen in Ab hängigkeit des Motorkennfeldes geregelten Unterdruck.Below a predeterminable upper exhaust gas back pressure limit value, the diaphragm motor 3 is controlled via a vacuum regulated in dependence on the engine map.

Der Unterdruck stammt aus einer Druckquelle 7, die eine Unter druckpumpe sein kann. Der aus der Unterdruckquelle 7 stammende Unterdruck wird einem pneumatischen Wandler 8 zugeführt, in dem in Abhängigkeit der diesem zugeführten Motorkennfelddaten ein das Abgasrückführventil 2 steuernder modulierter Unter druck 9 erzeugt wird.The vacuum comes from a pressure source 7 , which can be a vacuum pump. The negative pressure originating from the negative pressure source 7 is fed to a pneumatic converter 8 , in which a modulated negative pressure 9 which controls the exhaust gas recirculation valve 2 is generated as a function of the engine map data supplied to the latter.

Dieser Unterdruck wird über das 3/2-Wegeventil 4 dem Membranmotor 3 des Abgasrückführventiles 2 zugeleitet. Durch eine Umstellung des 3/2-Wegeventils 4 kann der Membran-motor 3 von einer Beaufschlagung mit dem Unterdruck 9 auf eine Beaufschlagung mit dem Abgasgegendruck selbst umgesteuert wer den. Für eine solche Umsteuerung ist das 3/2-Wegeventil, an dem der an einer Stelle der Abgasanlage stromauf der den Gegendruck bestimmenden Drosselstelle gemessene Abgasge gendruck 10 anliegt, ist wie folgt aufgebaut.This vacuum is fed via the 3/2-way valve 4 to the diaphragm motor 3 of the exhaust gas recirculation valve 2 . By changing the 3/2-way valve 4 , the diaphragm motor 3 itself can be reversed from an exposure to the negative pressure 9 to an exposure to the exhaust gas back pressure. For such a reversal, the 3/2-way valve, at which the exhaust gas counterpressure 10 measured at a point of the exhaust system upstream of the throttle point determining the counterpressure, is constructed as follows.

Das Gehäuse des 3/2-Wegeventils 4 ist mit einer Bohrung 11 versehen, die an einem Ende in einen ersten geschlossenen Raum 12 und an dem anderen Ende in einen zweiten geschlossenen Raum 13 mündet. Der erste geschlossenen Raum 12 ist an den Unter druck 9 des pneumatischen Wandlers 8 angeschlossen. An dem zweiten Raum 13 steht der Abgasgegendruck 10 an. Eine radial von der Bohrung 11 ausgehende Leitung 14 führt zu der Steuer membran 5 des Membranmotors 3.The housing of the 3/2-way valve 4 is provided with a bore 11 which opens into a first closed space 12 at one end and into a second closed space 13 at the other end. The first closed space 12 is connected to the negative pressure 9 of the pneumatic converter 8 . The exhaust gas back pressure 10 is present in the second space 13 . A radially extending from the bore 11 line 14 leads to the control diaphragm 5 of the diaphragm motor 3rd

In der Bohrung 11 ist ein Stempel 15 gleitend gelagert, wobei die beiden Räume 12 und 13 durch diesen Stempel dicht vonein ander trennbar sind. Zu diesem Zweck gleitet der Stempel in einer Dichtung 24 der Bohrung 11. Über eine innere Ausnehmung 16 innerhalb des Stempels 15 können die beiden Räume 12 und 13 miteinander in Verbindung gebracht werden. Die Ausnehmung 16 mündet an dem dem zweiten Raum 13 zugewandten Ende des Stem pels 15 in dessen planer Stirnfläche 17.In the bore 11 , a stamp 15 is slidably mounted, the two spaces 12 and 13 can be separated from one another by this stamp. For this purpose, the stamp slides in a seal 24 in the bore 11 . The two spaces 12 and 13 can be connected to one another via an inner recess 16 within the stamp 15 . The recess 16 opens at the end of the stem 15 facing the second space 13 in its flat end face 17th

Ragt der Stempel 15 mit seiner Stirnfläche 17 in den Raum 13 hinein, so ist die in diese Stirnfläche mündende Ausnehmung 16 durch eine in Richtung auf den Stempel 15 federbelastete Verschlußplatte 18 dicht verschlossen.If the stamp 15 projects with its end face 17 into the space 13 , the opening 16 opening into this end face is sealed by a closure plate 18 which is spring-loaded in the direction of the stamp 15 .

Zwischen dem Stempel 15 und der Wand der Bohrung 11 besteht ein in den Raum 13 einmündender Ringraum 19, in den radial wiederum die Leitung 14 eingreift.Between the plunger 15 and the wall of the bore 11 there is an annular space 19 opening into the space 13 , in which the line 14 engages radially.

Bei mit seiner Stirnfläche 17 in den zweiten Raum 13 eingrei fendem Stempel 15 steht der Abgasgegendruck 10 über den zwei ten Raum 13, den Ringraum 19 und die Leitung 14 des 3/2-Wege ventiles 4 direkt und allein an dem Membranmotor 3 an.In with its end face 17 in the second space 13 fisting stamp 15 , the exhaust gas back pressure 10 via the two th space 13 , the annular space 19 and the line 14 of the 3/2-way valve 4 directly and solely on the diaphragm motor 3 .

Um den Unterdruck 9 über das 3/2-Wegeventil 4 allein-auf den Membranmotor 3 einwirken lassen zu können, ist der Stempel 15 mit seiner Stirnfläche 17 aus dem zweiten Raum 13 heraus zu verschieben, und zwar soweit, daß einerseits die Verschluß platte 18 die Bohrung 11 dicht verschließen kann und daß an dererseits die in der Stirnfläche 17 liegende Öffnung der Aus nehmung 16 nicht verschlossen ist. In dieser Stellung steht dann der Unterdruck 9 über den Raum 12, die Ausnehmung 16, den Ringraum 19 und die Leitung 14 des 3/2-Wegeventiles 4 allein an dem Membranmotor 3 des Abgasrückführventiles 2 an.In order to allow the vacuum 9 to act solely on the diaphragm motor 3 via the 3/2-way valve 4 , the plunger 15 with its end face 17 can be moved out of the second space 13 , to the extent that, on the one hand, the closure plate 18 the bore 11 can close tightly and that on the other hand, the opening in the end face 17 from the recess 16 is not closed. In this position, the vacuum 9 is then applied to the diaphragm motor 3 of the exhaust gas recirculation valve 2 via the space 12 , the recess 16 , the annular space 19 and the line 14 of the 3/2-way valve 4 alone.

Die notwendige Verstellung des Stempels 15 erfolgt über einen in das 3/2-Wegeventil 4 integrierten zweiten Membranmotor 20. Dieser Membranmotor 20, dessen Innenräume keinen Druckaus gleich gegenüber den Räumen 12 und 13 des 3/2-Wegeventils aufweisen, besitzt eine federbelastete Membran 21, an die der Stempel 15 fest angelenkt ist. Die Federbelastung der Membran 21 ist derart, daß die Membran bei fehlender Druckbeauf schlagung den Stempel 15 in einer Stellung hält, in der das 3/2-Wegeventil den Unterdruck 9 auf den Membranmotor 3 des Abgasrückführventiles 2 leitet. Eine derartige Federbelastung gent bei dem Ausführungsbeispiel von den Federn 22 und 23 aus. The necessary adjustment of the plunger 15 takes place via a second diaphragm motor 20 integrated in the 3/2-way valve 4 . This diaphragm motor 20 , the interior of which has no pressure equal to the spaces 12 and 13 of the 3/2-way valve, has a spring-loaded diaphragm 21 to which the plunger 15 is articulated. The spring loading of the diaphragm 21 is such that the diaphragm holds the plunger 15 in a position in which the 3/2-way valve directs the negative pressure 9 to the diaphragm motor 3 of the exhaust gas recirculation valve 2 in the absence of pressure. Such a spring load gent in the embodiment from the springs 22 and 23 .

Diesen Federn entgegengerichtet wirkt der auf die Membran 21 geleitete Abgasgegendruck 10. Übersteigt dieser Abgasgegen druck 10 einen bestinmten vorgebbaren oberen Grenzwert, so bewirkt dieser über die Membran 21 ein Verschieben des Stempels 15 in eine Ventilstellung, in der der Membranmotor 3 des Abgasrückführungsventiles 2 ausschließlich mit dem Abgas gegendruck 10 beaufschlagt ist. In diesem Zustand ist das Ab gasrückführventil 2 dann gegen ein ungewolltes Öffnen gesi chert. Denn wie hoch der Abgasgegendruck auch immer sein mag, der in Richtung auf ein Aufdrücken des Ventilstößels 1 wirkt, so muß dessen auf den Ventilstößel 1 ausgeübte Kraft immer unter der von der Steuermembran 5 ausgehenden Verschlußkraft liegen, da einerseits deren Angriffsfläche für den Abgasgegen druck größer ist als diejenige des Ventiltellers des Ventil stößels und andererseits zusätzlich auch noch die Kraft der Membranfeder 6 beinhaltet.The exhaust gas counterpressure 10 directed onto the membrane 21 acts counter to these springs. If this exhaust gas back pressure 10 exceeds a predetermined upper limit which can be predetermined, this causes the plunger 21 to move the plunger 15 into a valve position in which the diaphragm motor 3 of the exhaust gas recirculation valve 2 is only subjected to the exhaust gas back pressure 10 . In this state, the gas recirculation valve 2 is then secured against unintentional opening. For how high the exhaust-gas back pressure might always be acting in the direction of a pressing of the valve lifter 1, so the force applied to the valve plunger 1 must always be below the outgoing of the control membrane 5 closing force, on the one hand the surface for the exhaust back pressure is greater is that of the valve plate of the valve tappet and on the other hand also includes the force of the diaphragm spring 6 .

Bei dem erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventil ist die Verschluß platte 18 ein Elastomer, durch den eine sogenannte "positive" Überdeckung bei der Dichtung gegenüber der Stirnfläche 17 des Stempels und der Öffnung der Bohrung 11 erzielt werden kann. Durch eine solche Überdeckung wird erreicht, daß bei einer Um schaltung des 3/2-Wegeventiles 4 über die Dichtfläche der Ver schlußplatte 19 keine Überströmmöglichkeit zwischen den gegen einander zu dichtenden Druck- und Unterdruckbereichen auftre ten kann. Das Elastomermaterial der Verschlußplatte bewirkt, daß niemals der Überströmbereich zwischen der Ausnehmung 16 und dem Raum 13 einerseits und dem Ringraum 19 und dem zweiten Raum 13 andererseits gleichzeitig geöffnet sein kann.In the 3/2-way valve according to the invention, the closure plate 18 is an elastomer through which a so-called "positive" overlap in the seal with respect to the end face 17 of the stamp and the opening of the bore 11 can be achieved. By such an overlap is achieved that when switching to the 3/2-way valve 4 over the sealing surface of the United circuit board 19 no overflow possibility between the pressure and vacuum areas to be sealed against each other can occur. The elastomer material of the closure plate ensures that the overflow area between the recess 16 and the space 13 on the one hand and the annular space 19 and the second space 13 on the other hand can never be open at the same time.

Das 3/2-Wegeventil 4 ist in Fig. 2 in der in Fig. 1 mit 8 an gegebenen Stellung, d. h. Beaufschlagung des Membranmotors 3 des Abgasrückführungsventiles 2 mit dem Abgasgegendruck, dar gestellt.The 3/2-way valve 4 is shown in Fig. 2 in the in Fig. 1 with 8 at the given position, ie loading the diaphragm motor 3 of the exhaust gas recirculation valve 2 with the exhaust gas back pressure.

Claims

1. Exhaust gas recirculation valve in connection with a controllable multi-way valve for an internal combustion engine with a valve tappet controlled by a spring-loaded diaphragm motor controlled by a pressure dependent on the engine map, characterized in that the diaphragm motor ( 3 ) of the exhaust gas recirculation valve ( 2 ) at a predetermined upper exhaust gas counter pressure value ( 10 ) from the negative pressure ( 9 ) to an exposure to the exhaust gas back pressure ( 10 ) can be switched, with the switching via the vacuum ( 9 ) and the exhaust gas back pressure ( 10 ) in connection as a 3/2-way valve trained multi-way valve takes place.

2. 3/2-way valve for an exhaust gas recirculation valve according to claim 1, characterized by the features:

a) a bore ( 11 ) is provided in the housing of the 3/2-way valve ( 4 ),
b) the bore ends at its ends in a first and a second closed space ( 12 and 13 ),
c) the first space ( 12 ) is connected to the negative pressure ( 9 ) of a negative pressure source ( 7 ),
d) the exhaust gas back pressure ( 10 ) is present in the second space ( 13 ),
e) a line ( 14 ) opening radially into the bore ( 11 ) leads to the diaphragm motor ( 3 ) of the exhaust gas recirculation valve ( 2 ),
f) in the bore ( 11 ) a space separating the spaces ( 12 ) and ( 13 ) from each other is slidably mounted,
g) the stamp ( 15 ) has a recess ( 16 ) which is connected to the first space ( 12 ) and opens into the end face ( 17 ) of the stamp ( 15 ) facing the second space ( 13 ),
h) when protruding into the second space ( 13 ), the opening of the recess ( 16 ) in the end face ( 17 ) of the stamp ( 15 ) is sealed by a sealing plate ( 18 ) in the direction of the stamp under spring pressure on the stamp ,
i) between the radially into the bore ( 11 ) protruding opening of the line ( 14 ) and the second space ( 13 ) extends between the punch ( 15 ) and the wall of the bore ( 11 ) an annular space ( 19 ) which the Room ( 13 ) connected to the line ( 14 ),
k) the compound of the space (13) with the line (14) is open at hineinragendem in the second space (13) plunger (15) and not projecting into the space (13) plunger (15) through the closure plate (18) locked,
l) the stamp ( 15 ) is biased by springs ( 22 , 23 ) such that it lies outside the second space ( 13 ) without a force counteracting these springs and is at a distance from the closure plate ( 18 ), as a result of which the first space ( 12 ) at this position of the plunger ( 15 ) is connected to the line ( 14 ) leading to the diaphragm motor ( 3 ) of the gas recirculation valve ( 2 ),
m) the plunger ( 15 ) is firmly connected to the diaphragm ( 21 ) of a diaphragm motor ( 20 ) charged with the exhaust gas back pressure ( 10 ), this diaphragm motor pushing the plunger into a diaphragm motor ( 3 ) of the exhaust gas recirculation valve ( 2 ) finally leads to the position with the exhaust gas back pressure ( 10 ).

3. 3/2-way valve according to claim 2, characterized in that the closure plate ( 18 ) at least on its end face ( 17 ) of the stamp ( 15 ) facing side is an elastomer.