DE4111240C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dosierten Einspei­ sen von verbrannten Gasen in den Brennraum einer Verbrennungs­ kraftmaschine mit einem Ansaugrohr, in dem eine Drosselklappe angeordnet ist und einem Abgasrohr, wobei das Ansaugrohr und das Abgasrohr durch eine Leitung mit einem darin enthaltenen Sperrventil verbunden sind und wobei in dem Ansaugrohr die Drosselklappe auf einer Antriebswelle angeordnet ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus dem DE-Handbuch "Autoelektrik, Autoelektronik am Ottomotor" der Firma Bosch VDI-Verlag, 1987, Seite 325 bekannt. Die Drosselklappe und das Sperrventil sind dabei mit voneinander unabhängig betätigbaren Antriebsmitteln versehen. Die bekannte Vorrichtung ist hierdurch äußerst teuer herzustellen. Sie zeichnet sich außerdem durch eine nur wenig befriedigende Betriebssicherheit aus. Sie zeichnet sich außerdem durch eine nur wenig befriedigende Betriebssicherheit und Funktionalität aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß sich bei kostengünstigerer Herstellbarkeit eine wesentlich verbesserte Betriebssicherheit sowie eine größere Funktionalität ergibt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, daß das Sperrventil ein Stellglied umfaßt, das durch die Antriebs­ welle betätigbar ist. Die Vorrichtung läßt sich hierdurch kostengünstig herstellen und montieren. Sie zeichnet sich außerdem durch gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer aus, wobei sich bereits dann eine deutliche Verminderung von umweltbelastenden Abgasemissionen ergibt, wenn auf eine ergänzende Verwendung von elektronischen Steuereinrichtungen verzichtet wird. Aufgrund der kompakten Baugröße und der wirtschaftlichen Herstellbarkeit empfiehlt sich eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ins­ besondere bei der Ausstattung von Verbrennungskraftmaschinen, die in kleinen, kostengünstigen Kraftfahrzeugen zur Anwendung gelangen.

Das Schließglied und die Antriebswelle können durch eine Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden sein, wobei die Verbindungsvorrichtung durch eine einseitige Zwangsführung gebildet ist. Hierbei ist von Vorteil, daß bei nur einseitiger Zwangsführung des Schließgliedes durch die Antriebswelle der Drosselklappe eine Behinderung der Drosselklappenbewegung bei Bewegungsstörungen des Schließgliedes wirkungsvoll verhindert werden. Eine Rückstellung der Drosselklappe durch eine Drehbe­ wegung der Drosselklappenwelle ist jederzeit gewährleistet, so daß die Betriebssicherheit der anschließenden Verbrennungs­ kraftmaschine und des Kraftfahrzeuges nicht beeinträchtigt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das Ventil als Drehschieberventil gestaltet ist, mit einem Ventilgehäuse und zwei in dem Ventilgehäuse gelagerten Stell­ scheiben, die einander relativ verdrehbar berühren und die mit jeweils zumindest einer in Deckung bringbaren Durchtrittsöff­ nung außerhalb ihrer Verdrehachse versehen sind, wobei die erste Stellscheibe durch die Antriebswelle verdrehbar und die zweite Stellscheibe unverdrehbar in dem Ventilgehäuse gelagert ist. Aufgrund der vergleichsweise hohen thermischen Belastung des Sperrventils müssen die Werkstoffe der Vorrichtung ent­ sprechend ausgewählt werden. So bieten sich insbesondere für das Ventilgehäuse eine Graugußlegierung an und für die beiden Stellscheiben ein metallischer oder keramischer Werkstoff. Bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung, wie vorstehend beschrie­ ben, ist von Vorteil, daß sich eine besonders kleine Bauform des Ventils ergibt, bestehend aus wenigen Einzelteilen und daß der Antrieb des Drehschiebers durch die Antriebswelle, auf der auch die Drosselklappe gelagert ist, besonders einfach ist. Zur Abdichtung der Antriebswelle sind temperaturbeständige Dichtungen vorzusehen. Auch die Größe der Durchtrittsöffnung ist besonders feinfühlig auf den jeweiligen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine abstimmbar. Durch die kleine Bauform und die wenigen verwendeten Einzelteile ergeben sich ein geringes Gewicht der Vorrichtung und geringe Herstellungs­ kosten.

Die zweite Stellscheibe kann in Richtung der Verdrehachse bewegbar gelagert und durch eine Membran gegenüber dem Ventil­ gehäuse verdrehgesichert und abgedichtet sein. Auch der Werkstoff, aus dem die Membran besteht, muß aufgrund der Abgastemperaturen wärmebeständig sein. Durch die drehbeweg­ liche Lagerung der ersten Stellscheibe, relativ zu der dreh­ fest im Gehäuse gelagerten zweiten Stellscheibe wird eine einwandfreie Führung der beiden Stellscheiben, auch über eine lange Gebrauchsdauer gewährleistet. Auch geringerer Verschleiß an einer der beiden Stellscheiben beeinträchtigt die Abdichtung in diesem Bereich nicht dadurch, daß die zweite Stellscheibe mittels einer Druckfeder im Ventilgehäuse abge­ stützt und an die erste Stellscheibe angedrückt ist. Für eine gute Abdichtung innerhalb des Ventils zwischen Ansaugraum und Abgasraum ist eine Membran vorgesehen, die beispielsweise zwischen den beiden Ventilgehäuseteilen eingespannt und auf der zweiten Stellscheibe gasdicht festgelegt ist. Sind die Durchtrittsöffnungen der beiden Stellscheiben verschlossen, gelangt kein Abgas in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine. Die Federkennlinie der Druckfeder kann, wenn sie als Schrau­ bendruckfeder ausgebildet ist, besonders einfach auf die Verwendung spezifischer Kennwerte bezüglich des Anpreßdruckes abgestimmt werden. Dies bewirkt ausgezeichnete Gebrauchseigen­ schaften während einer langen Gebrauchsdauer des Ventils.

Darüber hinaus ist vorgesehen, daß die beiden Stellscheiben verdrehbar ineinander gelagert sind. Dies kann beispielsweise durch einen mit der ersten Stellscheibe einstückig verbundenen Lagerzapfen erreicht werden, der bei Bedarf, beispielsweise um Herstellungstoleranzen auszugleichen, ballig ausgeführt sein kann. Der Lagerzapfen kann in einer Lagerzapfen-Aufnahme der zweiten Stellscheibe gelagert sein. Eine weitere Ausgestaltung kann darin bestehen, daß der Lagerzapfen mit der zweiten Stellscheibe einstückig verbunden und in einer Lagerzapfen- Aufnahme der ersten Stellscheibe gelagert ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können sowohl die erste als auch die zweite Stellscheibe mit einer Lagerzapfen-Aufnahme versehen sein, wobei in axialer Richtung koaxial zur Verdrehachse ein separater Lagerzapfen angeordnet ist, der die beiden Stell­ scheiben miteinander verbindet. Durch diese Ausgestaltung ist eine gute Verdrehbeweglichkeit der beiden Stellscheiben relativ zueinander gewährleistet sowie eine gute, außerhalb der Durchtrittsöffnungen gasdichte Festlegung der beiden Stellscheiben aneinander.

Zur leichteren, feinfühligeren Betätigung der Vorrichtung kann zumindest eine der beiden Stellscheiben im Bereich der gegen­ seitigen Berührungsflächen mit einer temperaturbeständigen, reibungsvermindernden Oberflächenbeschichtung versehen sein. Diese Anforderungen erfüllt beispielsweise eine Zwischen­ platte, deren Oberfläche beschichtet ist. Die Zwischenscheibe kann beispielsweise aus keramischem Werkstoff bestehen, der an einer der beiden Stellscheiben relativ unverdrehbar und dichtend befestigt sein kann.

Besteht zumindest eine der beiden Stellscheiben aus Keramik oder Grauguß, kann die Zwischenscheibe entfallen. Die Stell­ scheiben zeichnen sich dann durch gute Gleiteigenschaften und geringen Verschleiß aus. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestal­ tung ist vorgesehen, daß die Verbindungsvorrichtung eine Schließvorrichtung mit einer Unterdruckdose umfaßt, die die erste Stellscheibe bedarfsweise in Richtung Geschlossenstel­ lung des Sperrventils überführt. Dies geschieht vorteilhaf­ terweise gegen die Federkraft einer Verdrehfeder. Dadurch ist gewährleistet, daß die Vorrichtung unabhängig von der Stellung der Drosselklappe verschließbar ist. So besteht zum Beispiel die Möglichkeit, die Abgasrückführung in das Ansaugrohr bei kalter Verbrennungskraftmaschine zu unterbinden oder zumindest stufenlos zu reduzieren.

Der Unterdruckdose kann eine Saugpumpe und ein Unterdruck­ schaltventil zugeordnet sein. Das Unterdruckschaltventil kann signalleitend mit der Motorsteuerung verbunden sein. Es dient zur Steuerung des Unterdruckes auf die Unterdruckdose, wobei der Unterdruck durch Saugrohrunterdruck oder eine Saugpumpe aufgebracht werden kann. Durch kompliziertere Schaltungen ist auch eine Saugdruckmodulation für Zwischenstellungen zwischen voll geöffnetem Durchlaßquerschnitt und geschlossenem Durch­ laßquerschnitt möglich. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, daß die Unterdruckdose außerhalb des eigentlichen Ventils angeordnet ist, wodurch eine einfache Herstellbarkeit gewähr­ leistet bleibt. Bei Verwendung der Vorrichtung an Verbren­ nungskraftmaschinen, die im Ansaugrohr einen ausreichenden Unterdruck zur Verfügung stellen, kann die Unterdruckdose durch das Saugrohr unterdruckbeaufschlagt werden. Hierbei ist von Vorteil, daß die Vorrichtung wirtschaftlicher herstellbar ist.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefügten Schemazeichnung weiter verdeutlicht.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zum dosierten Einspeisen von verbrannten Gasen in den Brennraum einer Verbrennungs­ kraftmaschine 5 gezeigt. Dabei ist im Bereich der Drossel­ klappe 3 eine Zuleitung 2 in das Ansaugrohr 6 der Verbren­ nungskraftmaschine 5 gezeigt, wobei die Zuleitung 2 mit dem Sperrventil 1 verbunden ist. Zur Abgasrückführung verbrannter Gase in die Verbrennungskraftmaschine 5 ist eine Leitung 8 vorgesehen, die einerseits dem Abgasrohr 7 zugeordnet ist und andererseits an das Sperrventil 1 angeschlossen ist. Die Zuleitung 2 zum Ansaugrohr 6 der Verbrennungskraftmaschine 5 ist durch das Sperrventil 1 verschließbar und/oder, unabhängig von der Stellung des Sperrventils 1, durch eine Verbindungs­ vorrichtung 22, die einer Unterdruckdose 17 zugeordnet ist, die - wie hier dargestellt - an eine Saugpumpe 19 mit zwi­ schengeschaltetem Unterdruckschaltventil 23 angeschlossen ist. In dem Ansaugrohr 6 ist eine auf einer Antriebswelle 4 gela­ gerte Drosselklappe 3 angeordnet. Das Sperrventil 1 umfaßt als Stellglied einen Drehschieber, der durch die Antriebswelle 4 mit der daran befestigten Verbindungsvorrichtung 22 betätigbar ist. Die Verbindungsvorrichtung 22 ist durch eine einseitige Zwangsführung gebildet. Dadurch ist eine funktionelle Entkop­ pelung der Vorrichtung von der Bewegung der Drosselklappe gewährleistet. Wird die Drosselklappe 3 durch die Antriebs­ welle 4 in Offenstellung überführt, wird auch die erste Stellscheibe 10 durch die Verbindungsvorrichtung derart gedreht, daß sich der Öffnungsquerschnitt durch das Sperr­ ventil 1 vergrößert. Die Drosselklappe öffnet das Sperrventil gegen die Federkraft einer Verdrehfeder 20, die den Dreh­ schieber bei einwandfreier Funktion auch wieder in Geschlos­ senstellung überführt. Ergeben sich aber beispielsweise innerhalb des Sperrventils 1 Funktionsstörungen, führt diese Anordnung nicht zu einer Arretierung der Drosselklappe in Offenstellung, wodurch die Betriebssicherheit des Fahrzeuges weiterhin gewährleistet bleibt. Der Drehschieber besteht im wesentlichen aus zwei Stellscheiben 10, 11, die im Ventilge­ häuse 9 angeordnet und gelagert sind und einander relativ verdrehbar berühren. In den Stellscheiben 10, 11 sind jeweils Durchtrittsöffnungen 10.1, 11.1 angeordnet, die in Abhängig­ keit vom jeweiligen Anwendungsfall verschieden groß ausge­ bildet sind und verschiedene Formen aufweisen können. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, daß die erste Stellscheibe 10 durch die Antriebswelle 4 relativ zur zweiten Stellscheibe 11 verdrehbar im Ventilgehäuse 9 gelagert ist. Die erste Stellscheibe 10 ist mit einer Zwischenscheibe 16 versehen, die als Dichtscheibe aus keramischem Werkstoff ausgebildet ist. Sie ist unmittelbar an der ersten Stell­ scheibe 10 unverdrehbar festgelegt. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften kann die Zwischenscheibe 16 mit einer Oberflächenbeschichtung 15 versehen sein. Die beiden Stell­ scheiben 10, 11 liegen außerhalb der sich zumindest teilweise überdeckenden Durchtrittsöffnungen 10.1, 11.1 drehbeweglich und gasdicht aneinander an. Zur Abdichtung des zweiteiligen Gehäuses ist eine Membran aus temperaturbeständigem Werkstoff vorgesehen, die zwischen den beiden Gehäusehälften eingeklemmt ist und als Verdrehsicherung für die zweite Stellscheibe 11 fungiert. Die zweite Stellscheibe 11 und die Membran 13 sind unverdrehbar und gasdicht aneinander festgelegt. Eine ausge­ zeichnete Abdichtung zwischen Gaseintritt und Gasaustritt bei geschlossenen Durchtrittsöffnungen 10.1, 11.1 wird hierdurch bewirkt. Zur Verbesserung der Abdichtungswirkung im Bereich der beiden Stellscheiben 10, 11 ist die zweite Stellscheibe 11 in Richtung der Verdrehachse 12 bewegbar über eine Druck­ feder 14 auf dem Ventilgehäuse 9 abgestützt und wird gegen die erste Stellscheibe 10 angedrückt. Die beiden Stellscheiben 10, 11 sind über einen axial zur Verdrehachse angeordneten Lagerzapfen der ersten Stellscheibe 10, der in einer Ausneh­ mung der zweiten Stellscheibe 11 gelagert ist, ineinander verdrehbeweglich angeordnet. Neben der Druckfeder 14 ist eine weitere Feder vorgesehen, die als Verdrehfeder 20 ausgebildet ist und einerseits im Ventilgehäuse 9 und andererseits in der Verbindungsvorrichtung 22 eingehängt ist. Desweiteren ist zwischen der Antriebswelle 4 und dem Ventilgehäuse 9 eine Dichtung 21 vorgesehen, die die Antriebsöffnung gegen die Umgebung abdichtet.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum dosierten Einspeisen von verbrannten Gasen in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Ansaugrohr, in dem eine Drosselklappe angeord­ net ist und einem Abgasrohr, wobei das Ansaugrohr und das Abgasrohr durch eine Leitung mit einem darin enthaltenen Sperrventil verbunden sind und wobei in dem Ansaugrohr die Drosselklappe auf einer Antriebswelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (1) ein Schließglied umfaßt, das durch die Antriebswelle (4) betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied und die Antriebswelle (4) durch eine Verbindungsvorrichtung (22) miteinander verbunden sind und daß die Verbindungsvorrichtung (22) durch eine einseitige Zwangsführung gebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sperrventil (1) als Drehschieberventil gestaltet ist, mit einem Ventilgehäuse (9) und zwei in dem Ventilgehäuse (9) gelagerten Stellscheiben (10, 11), die einander relativ verdrehbar berühren und die mit jeweils zumindest einer in Deckung bringbaren Durch­ trittsöffnung (10.1, 11.1) außerhalb ihrer Verdrehachse (12) versehen sind, wobei die erste Stellscheibe (10) durch die Antriebswelle (4) verdrehbar und die zweite Stellscheibe (11) unverdrehbar in dem Ventilgehäuse (9) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stellscheibe (11) in Richtung der Verdrehachse (12) bewegbar gelagert und durch eine Membran (13) gegenüber dem Ventilgehäuse (9) verdrehgesichert und abgedichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stellscheibe (11) mittels einer Druckfeder (14) in dem Ventilgehäuse (9) abgestützt und an die erste Stellscheibe (10) angedrückt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Stellscheiben (10, 11) verdrehbar ineinander gelagert sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest eine Stellscheibe (10, 11) im Bereich der gegenseitigen Berührungsflächen mit einer reibungs­ vermindernden Oberflächenbeschichtung (15) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest eine der Stellscheiben (10, 11) aus Keramik besteht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest eine der Stellscheiben (10, 11) aus Grauguß besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (16) in Richtung der Verdrehachse (12) zwischen den beiden Stellscheiben (10, 11) angeord­ net ist und an einer der Stellscheiben (10, 11) unver­ drehbar befestigt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung (22) eine Schließvorrichtung mit einer Unterdruckdose (17) umfaßt, die die erste Stellscheibe (10) bedarfsweise in Richtung Geschlossenstellung des Sperrventils (1) überführt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckdose (17) eine Saugpumpe (19) und ein Unterdruckschaltventil (23) zugeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Unterdruckdose (17) durch ein elektro­ magnetisches Schaltventil betätigbar ist und daß das Schaltventil signalleitend mit einer Motorsteuerung verbunden ist.