DE4240595C2 - Zusatzluft-Leitung für die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 von der DE-A 25 47 450 aus.

Aus dieser Schrift ist es bekannt, daß durch Druck­ schwankungen gesteuerte Rückschlagventile unter Umständen bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine nicht sicher schließen und damit eine Rückströmung von Abgas über die Verbindungsleitungen zu den Rückschlag­ ventilen und weiter in die Sekundärluft-Ansaugleitung er­ möglichen. Nachteilig ist eine Beschädigung der Sekundär­ luft-Einrichtung durch rückströmendes Abgas mit hohen Temperaturen. Zur Vermeidung dieses Nachteiles kann gemäß der vorgenannten Schrift in der gemeinsamen Sekundärluft- Ansaugleitung ein temperaturgesteuertes Ventil angeordnet sein, das beim Überschreiten einer vorgegebenen Grenz­ temperatur die gemeinsame Sekundärluft-Ansaugleitung ver­ schließt. Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist der Bau-Aufwand durch ein zusätzliches Ventil.

Aus der DE-A 26 19 875 ist eine mit einer Zusatzluft- Pumpe ausgerüstete Sekundärluft-Einrichtung bekannt, bei der eine Zusatzluft-Leitung im abgasseitigen Endbereich ein Rückschlagventil umfaßt. Derartige Rückschlagventile erhöhen bekanntlich den Strömungswiderstand und bedingen eine entsprechend erhöhte Leistung an der Zusatzluft- Pumpe. Weiter erfordern derartige, als mit einem Dicht­ sitz zusammenwirkende Ventilkörper gestaltete Rückschlag­ ventile zur Erzielung einer hohen Lebensdauer unter den Bedingungen der aggressiven Abgase eine aufwendige Aus­ führung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, zuver­ lässiges Leitungs-Ventil in einer Zusatzluft-Leitung für die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einem in Ab­ hängigkeit einer vorbestimmten Temperatur rückströmenden Abgases verschließenden Ventilelement zu schaffen.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst, wobei kennzeichengemäß das im abgasseitigen Leitungs-Endbereich angeordnete Ventil ein Ventilgehäuse umfaßt aus einem Vierkantrohr, das der Aufnahme mindestens eines einem Wandabschnitt des Leitungsquerschnittes zugeordneten, länglichen Ventilelementes in Ausgangsposition dient, wo­ bei das Ventilelement über seine Längserstreckung tempe­ raturabhängig in eine den Leitungsquerschnitt ver­ schließende Stellung bringbar ist.

Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise ein Lei­ tungs-Ventil mit temperaturabhängig bewirkter Rückschlag­ funktion im abgasseitigen Leitungs-Endabschnitt der Zu­ satzluft-Leitung erreicht, wobei die per se bekannte An­ ordnung des erfindungsgemäß einfach gestalteten Ventils ein rasches und zuverlässiges Arbeiten des Ventil s er­ gibt. Die rasche Arbeitsweise wird zusätzlich durch den erfindungsgemäß einfachen Aufbau des Ventils unterstützt, der sich aus der Kombination eines Ventilgehäuses von be­ stimmter geometrischer Gestaltung und eines auf die geometrische Gestaltung abgestellten Ventilelementes er­ gibt, das über seine Längserstreckung temperaturabhängig in eine den Leitungsquerschnitt verschließende Stellung bringbar ist.

Das erfindungsgemäße Leitungs-Ventil bietet somit in vor­ teilhafter Weise bei fehlender Abgasrückströmung keinen erhöhten Strömungswiderstand für eine Zusatzluft-Pumpe in einer Sekundärluft-Einrichtung für eine Brennkraft­ maschinen-Abgasanlage.

Eine im Hinblick auf einfache und zuverlässige Ausführung bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß das Ventilelement mittels temperaturabhängi­ ger Formänderung den lichten Querschnitt der Leitung ver­ schließt.

Eine vorteilhaft einfache Ausbildung des Ventils ist da­ durch erreicht, daß das Ventilelement ein im Querschnitt der Leitung an einem ebenen Wandabschnitt angeordneter Bimetallstreifen ist, der zumindest einen freien, tempe­ raturabhängig verformbaren Abschnitt aufweist, dessen Be­ grenzungen den übrigen Wandabschnitten des Leitungsquer­ schnittes für die Schließstellung entsprechend angepaßt gestaltet sind. Ein derartiges Ventil bietet in seiner dem ebenen Wandabschnitt eng benachbarten Ausgangsposi­ tion einen wesentlich verringerten Strömungswiderstand.

Eine bei einfachem Aufbau hohe Absperrwirkung wird in be­ vorzugter Ausgestaltung dadurch erreicht, daß ein gerader, länglich rechteckiger Bimetallstreifen in einem Ventilgehäuse aus Vierkantrohr von im we­ sentlichen rechteckigen Querschnitt angeordnet ist und daß das Ventilgehäuse über diffusorartige Anschlüsse mit einer im Querschnitt kreisrunden Rohr-Leitung in Verbin­ dung steht. Vorzugsweise ist das Ventilgehäuse ein­ schließlich der diffusorartigen Anschlüsse aus Halbscha­ len gebildet.

Um das Maß der temperaturabhängigen Krümmung eines Bime­ tallstreifens zu reduzieren, können in weiterer Ausge­ staltung zwei einander gegenüberliegend angeordnete Bime­ tallstreifen im Ventilgehäuse vorgesehen sein.

In einer bevorzugten Abwandlung des Ventilgehäuses ist dieses aus einem einstückigen Vierkantrohr gebildet, wo­ bei die diffusorartigen Anschlüsse am jeweiligen Teil der Leitung ausgebildet sind.

Zur Steigerung der Absperrwirkung können in jedem der vorgenannten Ventilgehäuse an Wandabschnitten beiderseits des Bimetallstreifens der temperaturabhängigen Krümmung des Bimetallstreifens entsprechend angepaßte Auflage­ flächen angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausgestal­ tung sind die Auflageflächen an Umfangsbegrenzungen von im Ventilgehäuse gesondert anordbaren Blechteilen ausge­ bildet.

Schließlich bilden die Blechteile zur Vereinfachung der Montage im jeweiligen Ventilgehäuse ein über einen Steg einstückiges Stanzteil, das weiters mittels entsprechen­ dem Abkanten zu einem Einlege- oder Einschubteil für das jeweilige Ventilgehäuse umgeformt ist.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Ven­ tilelement eine im Querschnitt der Leitung schwenkbeweg­ lich angeordnete Klappe, die von einem temperaturabhängig wirksamen Dehnstoffelement gesteuert ist. Um bereits mit geringen Steuerbewegungen des Dehnstoffelementes einen Verschluß der Leitung zu erzielen, weist die Klappe in Richtung der Leitung eine Länge auf, die ein mehrfaches der Höhe des lichten Leitungsquerschnittes beträgt.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Leitungs-Ventil mit einem Bimetall-Ventil­ element in einem aus Halbschalen gestalteten Ventilgehäuse, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 ein Leitungs-Ventil nach Fig. 1 mit zwei Bi­ metall-Ventilelementen, im Längsschnitt ge­ zeigt,

Fig. 3 ein weiteres Leitungs-Ventil mit einem aus Vierkantrohr gestaltetem Ventilgehäuse, das ein mit Auflageflächen für das Bimetall-Ven­ tilelement ausgebildetes Einschubteil auf­ nimmt,

Fig. 4 ein weiteres Leitungs-Ventil mit einem aus Vierkantrohr gestaltetem Ventilgehäuse mit einer durch ein Dehnstoffelement gesteuerten Klappe.

In einer lediglich abschnittsweise gezeigten Zusatzluft- Leitung 1 für eine nicht dargestellte Abgasanlage einer Brennkraftmaschine ist im abgasseitigen Endbereich ein Ventil 2 gegen Abgasrückströmen angeordnet. Das Ventil 2 umfaßt ein als Vierkantrohr von rechteckigem Querschnitt gestaltetes Ventilgehäuse 3 mit diffusorartigen Anschlüs­ sen 4 an die im Querschnitt kreisrunde Rohr-Leitung 1. Weiter umfaßt das Ventil 2 ein Ventilelement 5, das als gerader, länglich rechteckiger Bimetallstreifen 6 an einem ebenen Wandabschnitt 7 des Ventilgehäuses 3 in die­ sem fest angeordnet ist. Diese Anordnung ist so gewählt, daß die freien Abschnitte 6′, 6′′ des Bimetallstreifens 6 in Abhängigkeit einer vorbestimmten Temperatur rück­ strömenden Abgases durch temperaturabhängige Formänderung den lichten Querschnitt des Ventilgehäuses 3 und damit die Zusatzluft-Leitung 1 verschließen, wie die gestri­ chelte Darstellung des Bimetallstreifens 6 dies zeigt.

Zur Verringerung der Formänderung und Erhöhung der Le­ bensdauer ist es vorteilhaft, gemäß Fig. 2 im Ventil­ gehäuse 3 zwei einander gegenüberliegend angeordnete Bi­ metallstreifen 6 vorzusehen.

Jedes Ventilgehäuse 3 der Ventile 2 und 2′ ist ein­ schließlich der diffusorartigen Anschlüsse 4 aus Halb­ schalen 8, 8′ gebildet, die entweder stumpf oder mittels Bördelflansch miteinander verschweißt oder verlötet sind.

Ein in Fig. 3 gezeigtes Leitungs-Ventil 9 umfaßt ein aus einem einstückigen Vierkantrohr gebildetes Ventilgehäuse 10, wobei die diffusorartigen Anschlüsse 11 am jeweiligen Teil der Zusatzluft-Leitung 12 ausgeformt sind. Bei die­ sem Ventil 9 ist ein Bimetallstreifen 13 als Ventil­ element 14 an einem Steg 15 fixiert, der zwei Blechteile 16, 16′ verbindet. Diese Blechteile 16, 16′ weisen der temperaturabhängigen Krümmung des Bimetallstreifens 13 entsprechend gestaltete Umfangsbegrenzungen als Auflage­ flächen 17 für den Bimetallstreifen 13 in Schließstellung auf. Weiter bilden die Blechteile 16, 16′ über den Steg 15 ein einstückiges Stanzteil, das durch entsprechendes Abkanten zu einem Einschubteil 18 bzw. für ein Ventil­ gehäuse 3 der Ventile 2, 2′ zu einem Einlegeteil umge­ formt ist. Das Einschubteil 18 ist im Ventilgehäuse 10 über die Blechteile 16, 16′ an Wandabschnitten 19, 19′ beiderseits des Bimetallstreifens 13 festgelegt.

Im Rahmen der Erfindung können die Auflageflächen für den Bimetallstreifen des jeweiligen Ventiles 2, 2′, 9 auch an den beiderseits des jeweiligen Bimetallstreifens verlau­ fenden Wandabschnitten des jeweiligen Ventilgehäuses aus­ gebildet sein.

Das in Fig. 4 gezeigte Leitungs-Ventil 20 umfaßt eben­ falls ein aus einem Vierkantrohr gebildetes Ventilgehäuse 21, in dem als Ventilelement 22 eine um eine Achse schwenkbewegliche Klappe 23 angeordnet ist. Die Klappe 23 steht über einen Antriebshebel 24 mit einem temperaturab­ hängig wirksamen Dehnstoffelement 25 in Antriebsverbin­ dung. Das Dehnstoffelement 25 ist am Außenumfang des Ven­ tilgehäuses 21 gekapselt und mit dessen Wand in wärme­ übertragender Verbindung angeordnet. Um bereits mit ge­ ringen Steuerbewegungen des Dehnstoffelementes 25 einen Verschluß der Leitung 26 bzw. des Ventilgehäuses 21 zu erzielen, weist die Klappe 23 in Richtung der Leitung 26 eine Länge "L" auf, die ein mehrfaches der Höhe "H" des lichten Leitungsquerschnittes des Ventilgehäuses 21 be­ trägt. Am Antriebshebel 24 kann eine Rückstellfeder 27 angreifen.

Claims (13)

1. Zusatzluft-Leitung für die Abgasanlage einer Brenn­ kraftmaschine,

• - mit einem Ventil (2, 2′; 9; 20) gegen Abgas­ rückströmen, das
• - ein in Abhängigkeit einer vorbestimmten Tempe­ ratur rückströmenden Abgases die Leitung (1, 12, 26) verschließendes Ventilelement (5, 14, 22) umfaßt,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das in einem abgasseitigen Leitungs-End­ bereich angeordnete Ventil (2, 2′; 9; 20) ein Ventilgehäuse (3, 10, 21) umfaßt aus einem Vierkantrohr, das
• - der Aufnahme mindestens eines einem Wand­ abschnitt (7) des Leitungsquerschnittes zuge­ ordneten, länglichen Ventilelementes (5, 14, 22) in Ausgangsposition dient, wobei
• - das Ventilelement (5, 14, 22) über seine Längserstreckung temperaturabhängig in eine den Leitungsquerschnitt verschließende Stel­ lung bringbar ist.

2. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (5, 14, 22) mittels tempera­ turabhängiger Formänderung den lichten Querschnitt der Leitung (1, 12, 26) bzw. eines Ventilgehäuses (3, 10, 21) verschließt.

3. Leitung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net,

• - daß das Ventilelement (5, 14) ein im Quer­ schnitt der Leitung (1, 12) bzw. des Ventil­ gehäuses (3, 10) an einem ebenen Wandabschnitt (7) angeordneter Bimetallstreifen (6) ist, der
• - zumindest einen freien, temperaturabhängig verformbaren Abschnitt (6′, 6′′) aufweist, dessen
• - Begrenzungen den übrigen Wandabschnitten (7′, 7′′) des Leitungsquerschnittes für die Schließstellung entsprechend angepaßt gestal­ tet sind.

4. Leitung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet,

• - daß ein gerader, länglich rechteckiger Bi­ metallstreifen (6, 13) in einem als Ventilgehäuse (3, 10) aus Vierkantrohr von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt angeord­ net ist, und
• - daß das Ventilgehäuse (3, 10) über diffusor­ artige Anschlüsse (4, 11) mit einer im Quer­ schnitt kreisrunden Rohr-Leitung (1, 12) in Verbindung steht.

5. Leitung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (3) einschließ­ lich der diffusorartigen Anschlüsse (4) aus Halb­ schalen (8, 8′) gebildet ist.

6. Leitung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Ventilgehäuse (3) zwei einander gegenüberliegend angeordnete Bimetall­ streifen (6) vorgesehen sind.

7. Leitung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet,

• - daß das Ventilgehäuse (10) aus einem ein­ stückigen Vierkantrohr gebildet ist, und
• - die diffusorartigen Anschlüsse (11) am jewei­ ligen Teil der Leitung (12) ausgebildet sind.

8. Leitung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an Wandabschnitten (19, 19′) beiderseits des Bimetallstreifens (13) der tempera­ turabhängigen Krümmung des Bimetallstreifens (13) entsprechend angepaßte Auflageflächen (17) angeord­ net sind.

9. Leitung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auflageflächen (17) an Um­ fangsbegrenzungen von im Ventilgehäuse (10) geson­ dert anordbaren Blechteilen (16, 16′) ausgebildet sind.

10. Leitung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet,

• - daß die Blechteile (16, 16′) über einen Steg (15) ein einstückiges Stanzteil bilden, das
• - weiters mittels entsprechendem Abkanten zu einem Einlege- oder Einschubteil (18) für das jeweilige Ventilgehäuse (3, 10) umgeformt ist.

11. Leitung nach Anspruch 1, wobei ein Ventilelement (22) mit einem temperatur­ abhängig wirksamen Dehnstoffelement (25) in An­ triebsverbindung steht,

• - daß das Ventilelement (22) eine um eine Achse schwenkbewegliche Klappe (23) ist, deren
• - Länge (L) ein mehrfaches der Höhe (H) des lichten Leitungsquerschnittes des Ventilgehäu­ ses (21) ist.

12. Leitung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Dehnstoffelement (25) am Außenumfang der Leitung (26) bzw. des Ventilgehäu­ ses (21) gekapselt und mit der jeweiligen Wand in wärmeübertragender Verbindung angeordnet ist.