-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern eines Luftstromes,
insbesondere ein Ventil zum Regeln der Einführung von Sekundärluft in den
Abgasstrom einer Brenngasmaschine bei ausgewählten Zeiten während des
Betriebes der Brennkraftmaschine.
-
Eine
Brennkraftmaschine, insbesondere eine solche für ein Kraftfahrzeug, ist üblicherweise mit
einem katalytischen Wandler (Katalysator) versehen, um unverbrannte
Kohlenwasserstoffe im Abgas zu oxidieren und andere Reaktionen auszuführen, die
die Zusammensetzung des Abgases verbessern, bevor dieses in die
Atmosphäre
abgegeben wird. Ein solcher Katalysator arbeitet am besten, wenn
die Konzentration der Kohlenwasserstoffe und anderer Materialien
im Abgas nicht zu hoch ist und eine angemessene Menge an Sauerstoff
vorliegt.
-
Wenn
die Brennkraftmaschine gestartet wird, insbesondere bei Kaltstart,
ist der der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff fett, und die
Verbrennung ist weniger wirksam als bei warmer Brennkraftmaschine.
Dies führt
zu einer relativ hohen Konzentration an Kohlenwasserstoffen in dem
dem Katalysator zugeführten
Abgas. Zur gleichen Zeit ist der im Abgas vor handene Sauerstoff
noch in einer geringeren Menge vorhanden als im Normalzustand. Das hat
zur Folge, daß der
Katalysator die Kohlenwasserstoffe im Abgas nicht in wirksamer Weise
oxidiert, wenn die Brennkraftmaschine kalt ist. Die Tatsache, daß der Katalysator
selbst noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat, verstärkt dieses
Problem.
-
Wenn
die Brennkraftmaschine warm wird, ist der der Brennkraftmaschine
zugeführte
Kraftstoff magerer und wird wirksamer verbrannt, das Abgas enthält mehr
Sauerstoff und der Katalysator befindet sich auf seiner Betriebstemperatur.
Somit kann der Katalysator mit einem besseren Wirkungsgrad arbeiten.
-
Das
an Kohlenwasserstoffen reiche und an Sauerstoff arme Abgas einer
kalten Brennkraftmaschine kann wirksamer katalytisch behandelt werden,
wenn es zeitweise mit einem oxidierenden Gas, üblicherweise Umgebungsluft,
gemischt wird. Diese Luft wird über
ein Sekundärluftzuführsystem
zur Verfügung
gestellt. Bei einem bekannten Sekundärluftzuführsystem ist der Auslaß einer
Pumpe für
Umgebungsluft über
ein Speiseventil und ein Rückschlagventil,
die in Reihe angeordnet sind, mit dem Abgas verbunden.
-
Während eines
kurzen Intervalles nach dem Start der Brennkraftmaschine, beispielsweise
von etwa zwei Minuten, arbeitet die Pumpe und das Speiseventil sowie
das Rückschlagventil
leiten Luft in das Abgas ein. Dieses Intervall wird üblicherweise
von einem bordeigenen Computer zeitlich gesteuert, der auf die Funktion
des Zündschalters
anspricht. Am Ende des vorgegebenen Intervalls wird die Pumpe abgeschaltet.
Etwa zur gleichen Zeit wird das Speiseventil geschlossen, um die
Pumpe vom Abgassystem zu isolieren, bis Sekundärluft wieder benötigt wird.
-
Das
Rückschlagventil
verhindert ein Zurückströmen von
Abgas in das Speiseventil und die Luftpumpe-, während das Speiseventil offen
ist. Eine solche Rückströmung kann
bei Abwesenheit eines derartigen Rückschlagventiles durch eine
Blockierung des Abgassystems, Rückzündungen
oder andere ungewöhnliche
Bedingungen verursacht werden.
-
1 zeigt
eine mit einem Lufteinführsystem des
Standes der Technik ausgerüstete
Brennkraftmaschine. Das allgemein mit 10 bezeichnete System umfaßt einen
Einlaßkrümmer 12,
der eine Brennkraftmaschine 14 versorgt, die einen Auslaßkrümmer und
ein Auslaßrohr
bei 16 besitzt. Das Rohr 16 führt Abgas zu einer Lufteinführstelle 18.
Ein Rohrstück 20 des
Auslaßrohres
verbindet die Stelle 18 mit einem Katalysator 22.
-
Das
System zum Einführen
von Sekundärluft an
der Stelle 18 als Ergänzung
des Abgasstromes umfaßt
eine Luftpumpe 24 mit einer Auslaßleitung 26, die an
die Einlaßöffnung 28 eines
Speiseventils 30 geführt
ist. Das Ventil 30 besitzt eine Auslaßöffnung 32, die an
die Einlaßöffnung 34 eines
Klappenventils 36 angeschlossen ist, das wiederum eine
Auslaßöffnung 38 aufweist,
welche die Lufteinführstelle 18 mit
Luft versorgt. Das Speiseventil 30 und das Klappenventil 36 sind
beim Stand der Technik getrennte Teile und besitzen getrennte Gehäuse. Die Luftpumpe 24 wird
vom Computer 40 über
die Signalleitung 41 ein- und ausgeschaltet.
-
Bei
dem Speiseventil 30 handelt es sich um ein herkömmliches
Tellerventil mit einer Scheibe 42, die mit einem Sitz 44 in
Eingriff tritt, und einem Schaft 46 mit einem gegenüberliegenden
oder abstromseitigen Ende 48. Der Schaft 46 kann
entlang seiner Achse gleiten, um die Scheibe 42 gegen den
Sitz 44 zu pressen oder von diesem abzuheben. Das Ende 48 wird von
einer Membranbetätigungseinheit 50 zum Öffnen oder
Schließen
des Ventils 30 positioniert und bewegt.
-
Die
Membranbetätigungseinheit 50 umfaßt eine
obere Kammer 52, die von einem oberen Gehäuse 54 gebildet
wird, und eine untere Kammer 56, die von einem unteren
Gehäuse 58 gebildet
wird. Die obere und untere Kammer 52, 56 sind über eine Membran 60 voneinander
getrennt. Die Membran 60 besitzt eine starre Platte 62,
die am Ende 48 fixiert ist. Eine Feder 64 ist
zwischen der Platte 62 und dem oberen Gehäuse 54 gelagert.
Die untere Kammer 56 ist immer zur Umgebung hin offen.
Die obere Kammer 52 besitzt eine Steueröffnung 65, die eine
Unterdruckleitung 66 empfängt, welche über ein
Solenoidventil 68 an den Einlaßkrümmer 12 angeschlossen ist,
welcher eine übliche
Unterdruckquelle darstellt. Das Ventil 68 wird von einem
Solenoid 70 betätigt, das
wiederum vom Computer 40 gesteuert wird.
-
Das
Klappenventil 36 weist einen eine Öffnung besitzenden Steg 72 auf,
der einen Sitz bildet, und eine ringförmige flexible Klappe 74,
die über
einen Knopf 76 an ihrer Mitte am Steg 72 befestigt
ist. Wenn die Klappe 74 geschlossen ist, wie in 1 gezeigt,
deckt sie die Öffnungen,
wie bei 78 gezeigt, des Sitzes 72 ab. Wenn sich
die Klappe 74 in Abhängigkeit
von einem größeren Druck
in der Einlaßöffnung 34 als
in der Auslaßöffnung 38 öffnet, verformt sie
sich, so daß sich
ihr Außenrand 80 axial
vom Steg 72 weg bewegt und die Öffnungen, wie bei 78,
freigibt und somit einen Durchfluß ermöglicht. Die Klappe 74 ist
durch einen Klappenhaltekegel 82, der ebenfalls durch den
mittleren Knopf 76 am Steg 72 befestigt ist, gegen
Losrütteln
und übermäßige Verformung
geschützt.
Sie ist über
eine Feder 83, die zwischen dem Kegel 82 und der
Klappe 74 gelagert ist, geringfügig vorgespannt, um die Klappe 74 im
Normalzustand zu schließen
und ihre Verformung während
des Öffnens zu
steuern. Das Ventil öffnet
oder schließt
sich automatisch und ermöglicht
den Zustrom von Luft von der Pumpe 24 in die Einmündungsstelle 18,
während
ein Rückstrom
des Abgases verhindert wird.
-
Das
in 1 gezeigte herkömmlich ausgebildete Lufteinführsystem
funktioniert wie folgt: Wenn die Brennkraftmaschine 14 gestartet
wird, schaltet der Computer 40 die Luftpumpe 24 ein
und gibt ein Signal an das Solenoid 70 ab, das Ventil 68 zu öffnen. Durch
das offene Ventil 68 kann der Einlaßkrümmer 12 einen Teilunterdruck
in der oberen Kammer 52 aufbauen, wodurch die Platte 62 der
Membran 60 gegen die Vorspannung der Feder 64 angehoben
und somit der Schaft 46 und die Scheibe 42 des
Speiseventils 30 vom Sitz 44 abgehoben und das
Ventil 30 geöffnet
werden. Luft von der Pumpe 24 strömt somit durch das Speiseventil 30,
drückt
die Klappe 74 von ihrem Sitz 72 weg und strömt über die Öffnungen 78 in
die Auslaßöffnung 38 sowie
die Lufteinführstelle 18,
wo sie sich mit dem von der Brennkraftmaschine 14 über das
Auslaßrohr 16 kommenden
Abgas vermischt. Das Abgas-Luft-Gemisch strömt dann über das Rohrstück 20 in
und durch den Katalysator 22.
-
Am
Ende eines vorgegebenen Zeitintervalls, das der Betätigung des
Zündschalters
folgt, wenn die Brennkraftmaschine 14 warm ist und auf
der Basis eines mageren Kraftstoffgemisches arbeitet, gibt der Computer 40 an
das Solenoid 70 ein Signal ab, das Ventil 68 so
zu verschieben, daß der
Einlaßkrümmer 12 gegenüber der
Leitung 66 abgesperrt und die Leitung 66 mit der
Umgebung in Kontakt gebracht wird. Hierdurch wird der Druck in der
oberen und unteren Kammer 52 und 56 ausgeglichen,
wodurch die Feder 64 die Platte 62, den Schaft 46 und
die Scheibe 42 gegen den Sitz 44 drücken und
somit das Ventil 30 schließen kann. Der Computer 40 legt
darüber hinaus
etwa zur gleichen Zeit die Luftpumpe 24 still. Das Tellerventil 30 ist
so orientiert, daß es
bei dieser Ausführungsform
entgegen der Strömungsrichtung
der Pumpe 24 schließt,
so daß das
Abgas durch die Ventile 30 und 36 in doppelter
Weise daran gehindert wird, in die Leitung 26 einzudringen.
-
Ein
Problem bei dieser Ausführungsform
des Standes der Technik besteht darin, daß ein Speiseventil 30 und
ein unabhängiges
Rückschlagventil 36 benötigt werden,
um die Einführung
von Sekundärluft zu
regeln und das Rückströmen von
Abgas zu verhindern. Zwei Ventile sind jedoch teurer und größer als ein
einziges Ventil. Ein weiterer möglicher
Nachteil besteht darin, daß die
Oberfläche
der elastischen Klappe 74 gegenüber der Seite, die zum Steg 72 weist,
direkt den heißen,
verschmutzten und chemisch aktiven Abgasen ausgesetzt ist, nachdem
die Brennkraftmaschine warmgelaufen ist und die Einführung von
Sekundärluft
gestoppt wurde. Die Klappe 74 muß somit aus einem Material
bestehen, das in einer derartigen Umgebung über eine ausgedehnte Zeitspanne
funktionieren kann.
-
Ein
Versagen der Klappe 74 und das daraus resultierende Ausgesetztsein
des Speiseventils 30 und der Luftpumpe 24 den
korrosiven Abgasen und vielleicht auch ein folgendes Versagen des
Speiseventils 30 und der Pumpe 24 kann für den Betreiber der
Brennkraftmaschine nicht ohne weiteres erkennbar sein. Ein solches
Versagen wird nur entdeckt, indem man die Abgase des Katalysators 22 mißt oder das
Ventil 30 und die Pumpe 24 demontiert oder einer
Inspektion unterzieht, so daß es
von Bedeutung ist, daß die
Klappe 74 eine äußerst lange
Lebensdauer in dieser rauhen Umgebung besitzt.
-
Aus
DE 40 25 267 A1 ist
ein Rückschlagventil
für eine
Gasleitung, insbesondere für
eine Leitung zur Sekundärluftzuführung in
ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine, bekannt, bei dem eine
Ventilsitzplatte mit einem oder mehreren Durchbrüchen für das zu steuernde Medium versehen
ist und mindestens ein Schließelement,
ein Federelement und ein Begrenzungselement vorgesehen sind, von
denen das Begrenzungselement durch eine Stelleinrichtung in Öffnungs-
bzw. Schließrichtung
des Schließelementes
verstellbar ist, um das Schließelement
zu blockieren bzw. zu entriegeln.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zum
Steuern eines Luftstromes zu schaffen, das in konstruktiv möglichst
einfacher Weise die doppelte Funktion eines Rückschlagventils und eines Absperrventils
erfüllt.
-
Diese
Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 definierte Ventil gelöst.
-
Erfindungsgemäß sind ein
erstes Verschlussglied und ein zweites Verschlussglied vorgesehen,
von denen das erste Verschlussglied als flexible Klappe ausgebildet
ist, die zwischen einer die Ventilöffnung freigebenden offenen
Position und einer die Ventilöffnung
verschließenden
geschlossenen Position verformbar ist, und von denen das zweite
Verschlussglied zwischen dem ersten Verschlussglied und der Auslassöffnung angeordnet
ist und wahlweise zwischen einer Sperrposition, in der die Ventilöffnung verschlossen
ist, und einer Freigabeposition, in der es die Ventilöffnung freigibt,
verstellbar ist.
-
Das
erfindungsgemäß ausgebildete
Ventil erfüllt
mit Hilfe der beiden Verschlussglieder die doppelte Funktion eines
Rückschlagventils
und Absperrventils. Es zeichnet sich durch konstruktive Einfachheit,
lange Lebensdauer und Betriebssicherheit aus. Ferner bietet es die
Möglichkeit,
die Klappe des ersten Verschlussgliedes mit Hilfe des zweiten Verschlussgliedes
gegen Beschädigungen
durch Kontakt mit dem Strömungsmittel
zu schützen.
Ferner kann die Klappe als Dichtung für das als Ventilscheibe ausgebildete
zweite Verschlussglied dienen.
-
Die
Klappe wird vorzugsweise von dem als starre, axial bewegliche Ventilscheibe
ausgebildeten zweiten Verschlussglied überlagert. Die Ventilscheibe
ist zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeposition bewegbar.
In ihrer Sperrposition kann die Ventilscheibe direkt mit dem Ventilsitz
in Anlage treten oder die Klappe gegen den Ventilsitz andrücken. Die
Ventilscheibe kann so ausgebildet sein, dass sie die freiliegende
Oberfläche
der Klappe schützt,
während
sie an dieser oder an dem Ventilsitz in Anlage steht.
-
Die
Klappe und der Ventilsitz wirken als Rückschlagventil, das eine Einwegströmung des Strömungsmittels
ermöglicht,
wenn das zweite Verschlussglied sich in der Freigabestellung befindet.
In der Sperrstellung des zweiten Verschlussgliedes wird der Durchfluss
des Strömungsmittels
in beiden Richtungen an der Klappe vorbei verhindert. Ein zwischen der
Ventilscheibe und dem Ventilsitz eingefangener Abschnitt der Klappe
kann als Dichtung wirken, um das Ventil bei einer Ausführungsform
zwangsläufig abzudichten.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines Abgassystems mit einem Sekundärlufteinführsystem nach
dem Stand der Technik, wobei ein herkömmliches Speiseventil und Rückschlagventil
im Schnitt dargestellt sind;
-
2 einen
Schnitt in der Ebene der sich schneidenden Achsen der Einlassöffnung und
Auslassöffnung
eines erfindungsgemäß ausgebildeten kombinierten
Ventils;
-
3 eine
Detailansicht des Ventils der 2, die die
Ventilscheibe im zurückgezogenen
Zustand und das Klappenventil im geschlossenen Zustand zeigt;
-
4 eine
Ansicht ähnlich 3,
mit der Ausnahme, dass das Klappenventil offen ist; und
-
5 eine
Detailansicht eines Ventils ähnlich
dem der 2, mit der Ausnahme, dass die
Ventilscheibe das Klappenventil vollständig überbrückt und mit dem Sitz direkt
in Eingriff steht.
-
Wie
aus den 1 und 2 hervorgeht,
ist das kombinierte Ventil 84 eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das Ventil 84 der 2 ersetzt
unmittelbar das Speiseventil 30, das Klappenventil 36 und
die Membranbetätigungseinheit 50,
die in 1 gezeigt sind. In anderer Hinsicht ist das System 10 durch
diesen Austausch nicht verändert
worden. Somit besitzt das Ventil 84 eine Einlassöffnung 28,
die das von einer Pumpe 24 abgegebene Medium aufnehmen
kann, eine Auslassöffnung 38,
die Luft einer Lufteinführstelle 18 zuführen kann,
und eine Steueröffnung 65,
die an eine Unterdruckleitung 66 eines Systems wie in 1 angeschlossen
werden kann. Die vorstehend wiedergegebene Systembeschreibung wird
an dieser Stelle nicht wiederholt und trifft in gleicher Weise auf
die in 2 gezeigte Ausführungsform zu.
-
Wie
man speziell den 2 bis 4 entnehmen
kann, umfasst das allgemein mit 84 bezeichnete Ventil des
Weiteren einen Sitz 86 mit einer stromauf gelegenen Seite 88,
die in Strömungsmittelverbindung
mit der Einlassöffnung 28 steht,
und einer stromab gelegenen Seite 90, die in Strömungsmittelverbindung
mit der Auslassöffnung 38 steht
(die hier verwendeten Begriffe „stromauf und stromab" beziehen sich auf
das Strömungsmittel,
beispielsweise Sekundärluft,
das durch die Einlassöffnung 28 einströmt und durch
die Auslassöffnung 38 ausströmt). Bei
dieser Ausführungsform
wird der Sitz 86 durch einen Steg gebildet, der eine Ventilöffnung 92 bildende Öffnungen
aufweist, welche für
eine Strömungsmittelverbindung
zwischen der stromauf gelegenen Seite 88 und der stromab
gelegenen Seite 90 sorgen, wenn das Ventil 84 vollständig geöffnet ist.
Der Sitz 86 besitzt eine starre Lippe 94 an seiner
stromab gelegenen Seite 90, die sämtliche Öffnungen 92 umgibt.
Bei einer anderen Ausführungsform
kann die stromab gelegene Seite 90 des Sitzes 86 ohne
eine genau definierte Lippe 94 funktionieren.
-
Der
den Sitz 86 bildende Steg ist in ein Gehäuse 96 eingesetzt
und wird durch eine Ringdichtung 98 abgedichtet, die eine
stromab gelegene Fläche 100 besitzt,
die das Gehäuse 96 und
den Sitz 86 überlappt,
sowie eine stromauf gelegene Fläche 102, die
von einem Flansch 104 einer die Auslassöffnung 28 bildenden
Umhüllung 106 überlappt
und umgeben wird. Diese Beziehung der Teile untereinander wird aufrechterhalten,
indem der Außenabschnitt
des Flansches 104 um den Flansch 108 des Gehäuses 96 gerollt
ist, um beide miteinander zu verbinden.
-
Das
erste Verschlussglied, nämlich
eine Klappe 110, ist ringförmig und flexibel und besitzt eine
erste und zweite Vorderseite 112 und 114. Die Klappe 110 ist
an ihrer Mitte über
einen Knopf 116 am Sitz 86 befestigt. Die erste
Seite 112 der Klappe 110 ist benachbart zur stromab
gelegenen Seite 90 des Sitzes 86 montiert. Die
Klappe 110 ist nominell zwischen einer offenen Position
(in der sie abstromseitig verformt ist, wie in 2 gezeigt),
damit Strömungsmittel
durch den Sitz 86 von der Einlassöffnung 28 zur Auslassöffnung 38 strömen kann,
und einer aufstromseitig gelegenen oder geschlossenen Position, die
in den 2 und 3 gezeigt ist und in der die erste
Seite 112 am Sitz 86 anliegt, axial verformbar. Wenn
die Klappe 110 geschlossen ist, bedeckt sie die Ventilöffnung 92 des
Sitzes 86. Wenn sich die Klappe in Abhängigkeit von einem größeren Druck
in der Einlassöffnung 28 als
in der Auslassöffnung 38 öffnet, gibt
sie die Ventilöffnung 92 frei
und ermöglicht somit
einen Strömungsmitteldurchfluss
durch das Ventil 84. Die Klappe 110 wird gegen
Losrütteln
und übermäßige Verformung
durch einen Klappenhaltekegel 118 geschützt, der ebenfalls über den
mittleren Knopf 116 am Sitz 86 befes tigt ist.
Die Klappe 110 öffnet
oder schließt
automatisch und ermöglicht,
dass Luft von der Pumpe 24 (wie in 1 gezeigt)
zur Verbindungsstelle 18 (1) strömen kann,
während
es einen rückwärts gerichteten
Abgasstrom verhindert, wenn die Druckdifferenz zwischen der Einlassöffnung und
Auslassöffnung
umgekehrt wird.
-
Obwohl
das Rückschlagventil
der 1 und das der 2–4 einander
entsprechen, besitzen sie bei dieser Ausführungsform einige spezielle
Unterschiede. Der Klappenhaltekegel 118 der 2–4 befindet
sich näher
am Sitz und besitzt einen kleineren Radius relativ zu dem der Klappe 110 als
der entsprechende Kegel 82 der 1. Durch diesen
Unterschied kann die Ventilscheibe 122, die weiter unten
beschrieben wird, flacher ausgebildet sein und einen relativ kleinen
Durchmesser besitzen und trotzdem den Kegel 118 überbrücken.
-
Die
Ventilscheibe 122 der 2–4 und die
Ventilscheibe 124 der 5 stellen
jeweils Ausführungsformen
eines zweiten Verschlussgliedes dar, das wahlweise mit dem Sitz
und/oder dem Ventilelement in Eingriff bringbar ist, um einen Durchfluss durch
die Ventilöffnung 92 zu
verhindern, und zwar unabhängig
von jeglicher Druckdifferenz zwischen der Einlassöffnung 28 und
der Auslassöffnung 38 in der
Umgebung, in der das Ventil arbeiten soll. Bei der Ausführungsform
der 2–4 funktioniert
die Ventilscheibe 122, indem sie die Klappe 110 in
ihrer geschlossenen Position hält
und verhindert, dass die Klappe 110 normalerweise verschoben
wird, wie in 2 gezeigt. Bei der Ausführungsform
der 5 überbrückt die
Ventilscheibe 124 die Klappe 110 vollständig und
sitzt direkt an einer konzentrischen äußeren Lippe 126 des
Sitzes 128. Die Ventilscheibe 122 kann auch modifiziert
sein, indem ein herabhängender
Flansch um ihren Umfang herum ausgebildet ist, der den Rand der
Klappe 110 abdeckt, so dass auf diese Weise die Funktionen
der Scheiben 122 und 124 miteinander kombiniert
werden.
-
Wie
die 2–4 zeigen,
ist die Ventilscheibe 122 als hutförmige Platte ausgebildet. Die Mitte
oder der Kronenabschnitt 130 bildet einen ausgenommenen
Ab schnitt der aufstromseitig gelegenen Fläche 132 der Ventilscheibe 122,
die zum Knopf 116 und zum Kegel 118 weist. Die
Ausnehmung in der Fläche 132 ist
so angeordnet, dass die Ventilscheibe 122 den Knopf 116 und
den Kegel 118 überbrücken kann,
wenn sie sich am Sitz befindet, wie in 2 gezeigt.
Die Außenseite
oder der Einfassungsabschnitt 134 der Ventilscheibe 122 stimmt
im Wesentlichen mit der Lippe 94 und einem ringförmigen Abschnitt
der Klappe 110 überein.
Der Einfassungsabschnitt 134 besitzt eine Lagerfläche, die
die Klappe 110 gegen die Lippe 94 klemmt, wenn
die Ventilscheibe 122 im Eingriff steht, wie in 2 gezeigt, und
im Wesentlichen die Klappe 110 freigibt, wenn die Ventilscheibe 122 außer Eingriff
steht, wie in den 3 und 4 gezeigt.
-
Ein
spezieller Vorteil dieser Ausführungsform besteht
darin, dass die Klappe 110 als Dichtung zwischen der Einfassung 134 und
der Lippe 94 wirkt, während
die relativ starre Ventilscheibe 122 die zweite Seite 114 der
Klappe 110 gegen eine korrosive, heiße oder in anderer Weise schädliche Umgebung verstärkt und
schützt.
-
Bei
einer weiteren Ausführungsform
kann die hutförmige
Ventilscheibe als Becherscheibe ohne Einfassung ausgebildet sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform
können
der Kegel 118 und der Knopf 116 weggelassen sein,
und die Ventilscheibe 122 kann an ihrer unteren oder aufstromseitig
gelegenen Seite im Wesentlichen eben ausgebildet sein. Bei noch
einer anderen Ausführungsform
kann die Ventilscheibe 122 durch eine Stange oder ein anderes verschiebbares
Element ersetzt sein, das sich nicht im Wesentlichen parallel zur
Klappe 110 oder Ventilöffnung 92 erstreckt,
sondern die Klappe 110 gegen ihren Sitz halten kann. Bei
einer alternativen Ausführungsform
kann die Krone 30 skelettförmig ausgebildet sein. Diese
Ausführungsform
wird jedoch in der Umgebung von Motorabgasen weniger bevorzugt,
da eine skelettförmige
Krone 30 den Schutz gegenüber Abgasen reduziert, den
die Ventilscheibe 122 der Klappe 110 bietet.
-
Wie
aus 5 hervorgeht, ist die Ventilscheibe 124 dieser
Ausführungsform
ebenfalls hutförmig
ausgebildet und überbrückt den
Knopf 116 und den Kegel 118.
-
Sie überbrückt jedoch
auch die Klappe 110, um direkt mit der konzentrischen Lippe 126 des
Sitzes 128 in Eingriff zu treten. Für einige Anwendungsfälle kann
diese Konstruktion vorteilhaft sein, da die Scheibe 124 und
die äußere Lippe 126 die
Klappe 110 vollständig
gegenüber
der Auslassöffnung 38 des
Ventils isolieren. In anderen Fällen,
insbesondere, wenn die äußere Lippe 126 und
die Einfassung 136 der Ventilscheibe 124 jeweils
starr ausgebildet sind und eine enge Dichtung zwischen ihnen erwünscht ist,
kann die Konstruktion der 5 weniger vorteilhaft
sein.
-
Bei
einer Alternative zu der Ausführungsform der 5 können die
axialen Anteile der Lippe 126 und der Krone 138 der
Scheibe 124 verändert
werden. Falls gewünscht,
kann die Scheibe 124 flach ausgebildet werden und die Lippe 126 kann
sich höher
erstrecken als der Kegel 118, um einen entsprechenden Effekt
zu erreichen.
-
Bei
den Ausführungsformen
der 2–5 sind
die Scheiben 122 und 124 jeweils am aufstromseitigen
Ende eines Schaftes 140 befestigt. Jeder Schaft 140 besitzt
ein abstromseitiges Ende, das im Wesentlichen von der gleichen Membranbetätigungseinheit 50 betätigt wird,
die zur Betätigung
des Speiseventils 30 der 1 Verwendung findet.
Die Membranbetätigungseinheit 50 der 2 besitzt
die gleiche Konstruktion wie die der 1 und ist
mit den gleichen Bezugszeichen wie diese versehen. Andere hin- und
her bewegliche Betätigungseinheiten,
beispielsweise ein Nocken, eine Kurbel o.ä. können ebenfalls Verwendung finden.
-
Wie
in den 2–4 dargestellt,
kann die vorliegende Erfindung auch dazu verwendet werden, um den
Durchfluss von der Einlassöffnung 28 zur Auslassöffnung 38 feiner
zu regulieren, indem man ein eingeschränktes Öffnen der Klappe 110 ermöglicht.
Um dies zu erreichen, wird die Höhe
des durch die Leitung 65 angesaugten Unterdrucks zwischen einem
Betrag, bei dem sich die Scheibe 122 setzen kann (wie in 2 gezeigt),
und einem Betrag, bei dem die Scheibe 122 vollständig außer Eingriff
tritt (wie in den 3 und 4 gezeigt),
reguliert. Die Scheibe 122 kann somit bis zu einem beliebigen Punkt
zwischen ihren Positionen in den 2 und 3 bewegt
werden. Wenn sie sich in einer derartigen Zwischenlage befindet,
kann die Scheibe 122 ein teilweises Öffnen der Klappe 110 ermöglichen,
so dass auf diese Weise die durch den Sitz 86 strömende Luftmenge
reduziert wird. Dies kann dazu verwendet werden, um die in das Abgas
der Brennkraftmaschine 14 eingeführte Luftmenge allmählich zu
reduzieren und nicht die Luftströmung
abrupt abzusperren.
-
In 2 sind
einige spezielle Konstruktionsdetails der dargestellten Ausführungsform
gezeigt. Der Ventilkörper 96,
das untere Gehäuse 58 und
die in 1 gezeigten zugehörigen Teile sind durch ein einstückiges geformtes
und/oder bearbeitetes Gehäuse 144 gemäß 2 ersetzt.
Das Gehäuse 144 besitzt
einen einstückigen
Steg 146, der ein Schaftlager 148 aus Bronze lagert,
und eine ringförmige
elastomere Dichtung 150 zur Führung und Abdichtung des Schaftes 140.
-
Das
beschriebene Ventil bildet ein einziges Sekundärluftsteuer- und Rückschlagventil,
das die Arbeit eines unabhängigen
Speiseventils und Rückschlagventils
des Standes der Technik verrichtet. Das Ventil kann billig, haltbar
und zuverlässig
sein. Eine flexible Klappe und eine starre Ventilscheibe wirken
zusammen und verrichten eine kombinierte Ventilfunktion. Das Klappenventil
kann überlagert und
gleichzeitig gegen Beschädigungen
durch das damit in Kontakt stehende Strömungsmittel geschützt werden.
-
Das
dargestellte Ventil kann abwechselnd als Rückschlagventil und als zwangsweise
schließendes
Absperrventil funktionieren. Es umfasst eine Klappe als erstes Verschlussglied,
das ebenfalls als Dichtung für
ein überlagertes
Schieberelement dient.