DE4439432C1 - Combustion engine with exhaust valve for catalytic converter - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit ei ner Abgasleitung, die durch eine Absperrklappe ab sperrbar ist, insbesondere Abgasleitung vor einem Ka talysator, nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definierten Art.The invention relates to an internal combustion engine with egg ner exhaust pipe, which is shut off by a butterfly valve is lockable, especially the exhaust pipe in front of a Ka Talysator, according to the preamble of claim 1 Art.
Katalysatoren in Abgassystemen, welche die strengen Abgasvorschriften der Zukunft erfüllen sollen, müssen sehr schnell ihre Betriebstemperatur erreichen, um voll wirksam werden zu können.Catalysts in exhaust systems that meet the strict To meet future emissions regulations reach their operating temperature very quickly to be fully effective.
Bisher wurde das unter anderem dadurch erreicht, daß ein "Vorkatalysator" motornah in einer Bypassleitung zur eigentlichen Abgasleitung (mit dem Hauptkatalysa tor) angeordnet wird. In der Warmlaufphase wird der Hauptstrom durch eine Abgasklappe gesperrt, so daß das Abgas über den Bypass entweichen muß.So far, this has been achieved, among other things, by the fact that a "pre-catalyst" close to the engine in a bypass line to the actual exhaust pipe (with the main catalytic converter gate) is arranged. In the warm-up phase, the Main flow blocked by an exhaust flap, so that Exhaust gas must escape through the bypass.
Eine Doppelventil-Auspuffbremse, die eine Abgasleitung dichten soll, um eine Motorbremse auszunutzen, ist in der DE 11 26 188 beschrieben. Dabei ist eine Bewegung der Klappe nur in einer Richtung möglich.A double valve exhaust brake that has an exhaust pipe to seal to take advantage of an engine brake is in described in DE 11 26 188. There is a movement the flap is only possible in one direction.
Auch aus der DE 26 48 676 ist eine Auspuffbremse mit einer Absperrklappe entnehmbar, wobei die Absperrklap pe um eine seitlich vom Durchströmkanal angeordnete Achse gelagert ist.DE 26 48 676 also includes an exhaust brake a butterfly valve can be removed, the shut-off flap pe around a side of the flow channel Axis is mounted.
Eine ebenfalls in nur eine Richtung bewegbare Absperr klappe für eine Motorbremse offenbart die DE 27 58 749.A shut-off that can also be moved in one direction flap for an engine brake is disclosed in DE 27 58 749.
Schließlich ist aus der DE 42 01 870 eine Abgasanlage bekannt, bei der der Abgasstrom vom Fahrzeugauspuff in eine Abgasreinigungsanlage umgelenkt wird. Die Umlenk vorrichtung weist dabei eine Abgaszuführung und zwei Abgasabführungen auf. Die Abgasabführungen sind wech selseitig mittels Klappen verschließbar, wobei die Klappen durch Wellen drehbar in Flanschen gelagert sind.Finally, DE 42 01 870 is an exhaust system known in which the exhaust gas flow from the vehicle exhaust in an exhaust gas cleaning system is diverted. The redirect device has one exhaust gas supply and two Exhaust gas outlets. The exhaust gas outlets are changeable can be closed on the side by means of flaps, the Flaps rotatably supported in flanges by shafts are.
Mit den Abgasklappen des Standes der Technik sind kei ne optimalen Abdichtmöglichkeiten gegeben. Außerdem erfordern diese große Öffnungskräfte.With the exhaust valves of the prior art are no ne optimal sealing options. also these require large opening forces.
Insbesondere wird die in der DE 42 01 870 gezeigte Ab gasklappe für das Absperren des Abgasstromes verwen det, um die Bypassleitung freizugeben. Allerdings ist die Abdichtung und das Öffnen mit dem Unterdruck aus dem Saugrohr allein nicht möglich.In particular, the Ab shown in DE 42 01 870 Use gas flap to shut off the exhaust gas flow det to release the bypass line. However sealing and opening with the vacuum the suction pipe alone is not possible.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abgasklappe von langer Lebensdauer vorzusehen, die die Abgasleitung eines Verbrennungsmotores möglichst dicht verschließen kann, insbesondere damit keine unkonver tierten Abgase in die Umwelt gelangen, wenn ein Kata lysator vorgesehen ist, wobei sich die Abgasklappe mit nur geringen aufzuwendenden Kräften öffnen lassen soll. The invention is therefore based on the object Exhaust valve of long life to provide the Exhaust pipe of an internal combustion engine as tight as possible can close, especially so that no unconver exhaust fumes are released into the environment when a cat Lysator is provided, the exhaust valve with only allow small forces to be opened should.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge löst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features ge solves.
Durch die Schaffung der sphärischen Berührungsfläche zwischen dem Deckel und dem Hebel ist eine selbsttäti ge Anpassung des Deckels an den Dichtring unabhängig von Fertigungstoleranzen und ein Verschluß der Welle möglich. Auch dadurch, daß Deckel und Hebel relativ zueinander bewegbar sind, ist auch bei Schrägstellun gen des Deckels, bei auftretenden Fertigungstoleran zen, bei Wärmeverzug und/oder Verschleiß, stets eine gleichbleibende Dichtheit der Abgasklappe gewährlei stet.By creating the spherical interface there is an automatic movement between the cover and the lever Independent adjustment of the cover to the sealing ring of manufacturing tolerances and a closure of the shaft possible. Also in that the lid and lever are relative are movable to each other, is also at an angle against the lid, if manufacturing tolerances occur zen, always with heat distortion and / or wear Ensure constant tightness of the exhaust flap continuous
Bei einer geeigneten Ausbildung von Deckel und Hebel sind beim Öffnen der Abgasklappe aufgrund der mögli chen Relativbewegung zueinander und der damit verbun denen Querschnittsöffnung, die eine Druckentlastung bei viel kleinerer Fläche als an der Dichtfläche be wirkt, nur geringe Kräfte erforderlich.With a suitable design of the lid and lever are possible when opening the exhaust flap due to the Chen relative movement to each other and the associated those cross-sectional opening that relieve pressure with a much smaller area than on the sealing surface only small forces are required.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen.Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims and the Execution described below with reference to the drawing examples.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung einer Abgas klappe in der Draufsicht in einer im Quer schnitt dargestellten Abgasleitung eines Ver brennungsmotors (Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 entlang der Linie I-I). Fig. 1 shows an arrangement of an exhaust flap according to the invention in plan view in an exhaust pipe shown in cross section of an internal combustion engine (sectional view of FIG. 2 along line II).
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß angeordnete Abgasklappe in der Abgasleitung, Fig. 2 is a longitudinal section through the invention arranged flue gas damper in the exhaust line,
Fig. 3 eine Detaildarstellung der erfindungsgemäß angeordneten Absperrklappe mit einem verän derten Wegbegrenzungselement. Fig. 3 is a detailed view of the butterfly valve arranged according to the invention with a changed path limiting element.
Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 ist eine Abgasklappe 1 dargestellt, die einen Deckel 2 und einen Hebel 3 aufweist.Referring to FIGS. 1 and 2, an exhaust valve 1 is illustrated which has a cover 2 and a lever 3.
Der Deckel 2 ist in geschlossener Stellung der Abgas klappe 1 (in Fig. 2 in waagerechter Position darge stellt) gegen eine Dichtfläche 4 am Gehäuse der Abgas leitung 5 gedrückt.The lid 2 is in the closed position of the exhaust flap 1 (in Fig. 2 in a horizontal position Darge) pressed against a sealing surface 4 on the housing of the exhaust pipe 5 .
Der Deckel 2 ist als Gegenstück zum Hebel 3 mittig, pfannenartig ausgebildet, wogegen das in den Deckel 2 greifende eine Ende des Hebels 3 eine kugelartige oder auch kegelartige Form aufweist, so daß sich eine sphä rische Berührungsfläche zwischen Deckel 2 und Hebel 3 ergibt.The cover 2 is formed as a counterpart to the lever 3 in the center, pan-like, whereas the end 2 of the lever 3 which engages in the cover 2 has a spherical or conical shape, so that there is a spherical contact surface between the cover 2 and the lever 3 .
In vorteilhafter Weise hat diese Fläche annähernd eine Kugelform bzw. ist kreisringförmig gebildet.This surface advantageously has approximately one Spherical or circular.
Diese Abdichtfläche bleibt deshalb auch bei Schräg stellungen des Deckels 2, bei bestehenden Fertigungs toleranzen, Wärmeverzug oder Verschleiß der beiden Teile stets bestehen.This sealing surface therefore always remains even at inclined positions of the cover 2 , with existing manufacturing tolerances, heat distortion or wear of the two parts.
Der Deckel 2 kann sich aufgrund seiner Lagerung auch exakt auf die Dichtfläche 4 einstellen und sorgt damit für eine präzise Abdichtung. Somit ist sowohl die Dichtheit gegenüber dem abzutrennenden Hauptkanal (in nere Dichtung) als auch gegenüber der Umgebung (äußere Dichtung) gewährleistet.The cover 2 can also adjust itself precisely to the sealing surface 4 due to its storage and thus ensures a precise seal. This ensures both the tightness with respect to the main duct to be separated (in the inner seal) and with the environment (outer seal).
Zum Öffnen der Abgasklappe 1 (in Fig. 2 ist die be reits geöffnete Klappe in senkrechter Position mit eingezeichnet), das heißt, wenn das Abgas durch die Hauptleitung strömen soll, wird in einem ersten Schritt das kugelförmige Ende des Hebels 3 von der Sitzfläche im Deckel 2 abgehoben. Dadurch bricht der Differenzdruck zusammen und der Deckel 2 läßt sich leicht vom Sitz bzw. der Dichtfläche 4 lösen.To open the exhaust flap 1 (in Fig. 2, the already open flap is also drawn in a vertical position), that is, if the exhaust gas is to flow through the main line, the spherical end of the lever 3 is in a first step from the seat in Lid 2 lifted off. As a result, the differential pressure breaks down and the cover 2 can be easily detached from the seat or the sealing surface 4 .
Aufgrund seiner relativ kleinen Stirnfläche sind hier für nur entsprechend geringe Kräfte erforderlich.Because of its relatively small frontal area are here required for only correspondingly low forces.
Um also den Hebel 3 auf Abstand zum Deckel 2 zu bringen, ist eine Wegbegrenzung vorgesehen, die aus einem oder mehreren Anschlägen 6 im Deckel 2 bestehen kann. Als Anschlag kann beispielsweise ein Anschlag ring, mit an seinem Innenkreis angebrachten Ausspa rungen oder Spalten 7, Verwendung finden. Gegen Ra dialspiel sind mindestens drei Führungsrippen 17 vor gesehen.In order to place the lever 3 at a distance from the cover 2 , a path limitation is provided, which can consist of one or more stops 6 in the cover 2 . As a stop, for example, a stop ring, with recesses or gaps 7 attached to its inner circle, can be used. Against Ra dialspiel at least three guide ribs 17 are seen before.
Der Anschlagring kann auch als Sprengring ausgebildet sein. Durch diese Ausgestaltung wird eine leichte Mon tage, ein fester Sitz und elastische Eigenschaften er reicht.The stop ring can also be designed as a snap ring his. With this configuration, a light Mon days, a tight fit and elastic properties enough.
Der Anschlag bzw. der Sprengring kann wie in Fig. 2 zu sehen ist, in einer Nut 8 im Deckel aufgenommen sein. The stop or the snap ring can, as can be seen in FIG. 2, be received in a groove 8 in the cover.
Sollte durch entsprechende Werkstoff- oder Fertigungs wahl die Anbringung einer Nut 8 nur sehr schwer mög lich sein, so ist in einer weiteren Variante, wie in Fig. 3 dargestellt, bezüglich der Lagerung des An schlages im Deckel dies auch auf einem Absatz 9, der im Deckel eingearbeitet ist, möglich.Should by appropriate material or manufacturing choice the attachment of a groove 8 be very difficult possible, in a further variant, as shown in FIG. 3, with regard to the storage of the stop in the lid, this is also on a paragraph 9 is worked into the lid.
Der Anschlagring kann beispielsweise durch Löten auf dem Absatz 9 aufgesetzt sein.The stop ring can be placed on the shoulder 9 , for example by soldering.
Die Aussparungen 7 des Anschlagringes 6 dienen dem Durchtritt des Abgases.The recesses 7 of the stop ring 6 serve for the passage of the exhaust gas.
Die Richtung des Abgases ist in Fig. 2 mit einem achs parallelen Pfeil gekennzeichnet.The direction of the exhaust gas is marked in FIG. 2 with an arrow parallel to the axis.
Sobald das Abgas durch die Aussparungen 7 durchtritt, findet ein Druckausgleich zwischen dem Raum vor der Abgasklappe 1 und hinter dem dahinterliegenden bzw. darunterliegenden Raum statt, so daß der weitere Öff nungsvorgang in erfindungsgemäßer Weise ebenfalls mit nur geringen öffnungskräften erfolgen kann. Dabei wer den der Deckel 2 und der Hebel 3 zusammen angehoben und erreichen die bereits beschriebene und in Fig. 2 senkrecht dargestellte Lage.As soon as the exhaust gas passes through the recesses 7 , pressure equalization takes place between the space in front of the exhaust flap 1 and behind the space behind or below it, so that the further opening process in the manner according to the invention can also be carried out with only slight opening forces. Who the lid 2 and the lever 3 raised together and reach the position already described and shown vertically in Fig. 2.
Für eine weitere Verringerung der erforderlichen Kräf te sorgt eine Feder 10, die über eine Welle 11 gesetzt und mit Vorspannung dort montiert ist.For a further reduction in the required force te provides a spring 10 which is placed over a shaft 11 and mounted there with bias.
Auf der Welle 11 ist der Hebel 3 gelagert.The lever 3 is mounted on the shaft 11 .
In diesem Bereich ist die Welle als Mitnehmerelement in Form eines Vierkantes ausgebildet, wobei an einem Ende des Vierkantes die Welle 11 in einen Bund 12 übergeht.In this area, the shaft is designed as a driver element in the form of a square, the shaft 11 merging into a collar 12 at one end of the square.
Zwischen dieser Seite des Bundes und der Hebellagerung ist ein erforderliches Spiel für die Bewegung des He bels vorhanden.Between this side of the federal government and the lever bearing is a required game for the movement of the He bels present.
Die andere Seite des Bundes weist eine Dichtkante 13 zu einer im Gehäuse der Abgasleitung 5 eingelassenen Mutter 14 auf.The other side of the collar has a sealing edge 13 to a nut 14 embedded in the housing of the exhaust pipe 5 .
Durch die Mutter 14 ist die Welle 11 mit Spiel, wegen auftretender Temperaturdifferenzen, eingeschoben.Through the nut 14 , the shaft 11 is inserted with play due to temperature differences.
Durch die Feder 10 wird außerdem die Dichtung der Wel le 11 nach außen erreicht.By the spring 10 also the seal of the wel le 11 is reached to the outside.
Die als Druck- und Torsionsfeder ausgebildete Feder 10 ist dazu mit einem Ende fest in der Mutter 14 und mit dem anderen Ende fest in einem am Ende der Welle 11 befestigten Betätigungshebel 15 für die Bewegung der Abgasklappe 1 eingespannt.The spring 10 designed as a compression and torsion spring is clamped with one end firmly in the nut 14 and with the other end firmly in an actuating lever 15 attached to the end of the shaft 11 for the movement of the exhaust flap 1 .
Damit ist eine Druckvorspannung bzw. auch eine Tor sionsvorspannung möglich, deren Moment den Gaskräften entgegengerichtet ist, wodurch noch eine weitere Ver ringerung der erforderlichen Kräfte beim öffnen er reicht wird.This is a pressure preload or a gate pre-tension possible, the moment of which the gas forces is opposed, which means yet another ver reduction of the required forces when opening it is enough.
Das ist besonders vorteilhaft, da die Öffnungskräfte herkömmlicher Klappenkonzepte die verfügbaren Betäti gungskräfte durch Unterdruckdosen oft übersteigen. This is particularly advantageous because of the opening forces conventional valve concepts the available actuators forces often exceed by negative pressure cans.
Bei der vorliegenden Erfindung drückt die Feder 10 die Welle 11 die, wie in Fig. 1 mit Doppelpfeil gekenn zeichnet ist, axial verschiebbar ist, in Pfeilrichtung A nach außen, wobei der Bund 12 gegen die Mutter 14 gedrückt wird. Damit wird die Dichtkante 13 und somit auch die Welle 11 nach außen hin abgedichtet.In the present invention, the spring 10 presses the shaft 11 which, as shown in FIG. 1 with a double arrow, is axially displaceable in the direction of arrow A, the collar 12 being pressed against the nut 14 . This seals the sealing edge 13 and thus also the shaft 11 to the outside.
Mit Hilfe der beidseitig eingespannten Feder 10 wird also zum einen die Welle 11 axial gegen die Dichtkante 13 am Bund 12 nach außen gedrückt. Zum anderen sorgt in erfindungsgemäßer Doppelfunktion diese Feder auch dafür, daß im geöffneten Zustand der Abgasklappe 1 (wie in Fig. 2 zu sehen) der Deckel zusammen mit dem Hebel 3 spielfrei und somit klapperfrei an einen An schlag 16 gedrückt wird.With the help of the spring 10 clamped on both sides, the shaft 11 is pressed axially outwards against the sealing edge 13 on the collar 12 . On the other hand, in the dual function according to the invention, this spring also ensures that, in the open state of the exhaust flap 1 (as can be seen in FIG. 2), the cover is pressed together with the lever 3 without play and thus without rattling to a blow 16 .
Der Anschlag 16 kann als entsprechend ausgebildeter Vorsprung im Inneren des Gehäuses der Abgasleitung 5 ausgebildet sein.The stop 16 can be designed as a correspondingly formed projection in the interior of the housing of the exhaust pipe 5 .
Auch wenn über der Gebrauchsdauer zwischen dem Bund 12 und der Dichtkante 13 Verschleiß auftritt, bleibt das System nach außen dicht; ebenso bleibt das System nach innen dicht, weil sich der Deckel 2 gegenüber der Dichtfläche 4 frei verschieben kann.Even if wear occurs between the collar 12 and the sealing edge 13 over the period of use, the system remains sealed to the outside; the system also remains sealed on the inside because the cover 2 can move freely relative to the sealing surface 4 .
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D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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