DE4441091A1

DE4441091A1 - Abgasrückführventil

Info

Publication number: DE4441091A1
Application number: DE4441091A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Schellenberg; Johannes Dr Dr Ing Meiwes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1996-05-23
Also published as: US5609143A; EP0717185B1; DE59501699D1; JPH08210197A; EP0717185A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Abgasrückführventil gemäß An spruch 1 aus. Bei einem solchen durch die DE-C 43 25 169 be kannten Abgasrückführventil ist ein Rohrleitungsteil vorge sehen, das als Zwischenstück zum Einsatz in eine Luftleitung konzipiert ist. Das Rohrleitungsteil weist auf der einen Seite eine Öffnung in der Rohrwandung auf, durch die ein mit der Abgasrückführleitung verbundener Stutzen ins Innere des Rohres einführbar ist. Dieser Stutzen hat einen Flansch, über den er mit einem die Öffnung umgebenden Flansch dicht verbunden wird. Gegenüberliegend vom Stutzen ist in der Wand des Rohres ein Führungsstutzen ausgeformt zur dichten Füh rung eines Schaftes, an dessen Ende ein Ventilteller ange bracht ist, der mit der Öffnung des Stutzens zusammenwirkt. Der Schaft ist an seinen aus dem Rohr herausragenden Ende mit einem pneumatischen Stellantrieb verbunden. Dieses Ab gasventil muß zum einen in aufwendiger Weise in die Luftlei tung der Brennkraftmaschine eingepaßt werden, und zum ande ren ist es mit einer aufwendigen Montagearbeit zusammenzu bauen. Solche Abgasrückführventile dienen der Dosierung von Abgasrückführmengen, die durch Öffnen oder Schließen des Ab gasventils über den Stellantrieb gesteuert werden. Zur ge nauen Dosierung der Abgasrückführmengen ist es darüber hin aus erforderlich, die rückgeführten Abgasmengen auch zu mes sen. Nur dann kann eine genaue Regelung der Abgasrückführ mengen erfolgen. Eine solche Messung gibt letztlich auch Rückschluß über die Funktionsfähigkeit des Abgasrückführven tils. Eine solche Einrichtung ist bei dem bekannten Abgas rückführventil nicht vorgesehen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Abgasrückführventil hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Messung von Abgasrückführmengen möglich ist und daß darüber hinaus eine der tatsächlichen Ein strömstelle von rückgeführtem Abgas unmittelbar benachbarte Stelle zur Erfassung der Abgasrückführmengen verwendet wird. Insbesondere, wenn die Abgasrückführmenge über den Stutzen direkt in den Frischluftstrom eingeführt wird, ergibt sich der Vorteil, daß die Meßstelle durch den Luftstrom auf sehr effektive Weise gekühlt wird, ohne daß zusätzliche Maßnahmen getroffen werden müssen. Damit wird die Sicherheit der Mes sung verbessert.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 ist das Ventilglied zusammen mit seinem Stellantrieb durch eine in dem Rohr vorgesehene Öffnung einsetzbar und dabei zugleich eine Verbindung mit der Meßstelle am Stutzen her stellbar. Dies hat den Vorteil, daß Stellantrieb und Ventil glied in vereinfachter Weise vormontierbar sind und einfach in das Rohr, das beispielsweise Teil des Ansaugsystems der Brennkraftmaschine sein kann, einsetzbar ist. Das Rohr kann andererseits auch ein weiterführender Teil der Abgasrück führleitung sein, wobei sich dieselben vorteilhaften Monta gemöglichkeiten ergeben. In Weiterbildung dieser Ausgestal tung ist gemäß Patentanspruch 7 der Stellantrieb, das Ven tilglied und der Stutzen zu einer Baueinheit zusammengefaßt, so daß diese Einheit in einfacher Weise von der einen Seite des Rohres her in vormontierter Form einsetzbar ist. Dies ist gemäß Patentanspruch 12 auch dann besonders vorteilhaft, wenn das Abgasrückführventil nicht mit einer Meßstelle am Stutzen versehen ist.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 3 hat den Vorteil, daß die Aufnahme der Meßgrößen und deren Auswertung an ge trennten Stellen erfolgen kann. So ist gemäß Patentanspruch 3 die Auswerteeinrichtung außerhalb des Rohres dem Stellan trieb zugeordnet. Das vermeidet lange Leitungsverbindungen und hat den Vorteil, eine kompakte Anordnung zu bilden.

Gemäß Patentanspruch 4 ist als Einrichtung zur Aufnahme der Meßwerte für die Abgasrückführmengen eine Querschnittsveren gung am Abgasstutzen vorgesehen, und es werden dabei die Drücke stromauf und stromab der Querschnittsverengung erfaßt ausgewertet. Dies kann entweder durch örtlich am Stutzen an geordnete Drucksensoren erfolgen oder dadurch erfolgen, daß gemäß Patentanspruch 5 Steueröffnungen stromauf und stromab der Querschnittverengung vorgesehen sind, die den dort herr schenden Druck über Rohrleitungen zur Auswerteeinrichtung am Stellantrieb weiterleiten. Diese Rohrleitungen können dabei in besonders vorteilhafter Weise gemäß Patentanspruch 7 in dem den Stellantrieb mit dem Stutzen verbindenden Verbin dungsteil integriert sein. Es ergibt sich somit eine beson ders kompakt aufgebaute Einheit, die sich sehr leicht in ein vorhandenes Rohr an der Brennkraftmaschine einbauen läßt. Besondere Vorteile ergeben sich dabei dadurch, daß diese kompakte Einheit auch gemäß Patentanspruch 17 in das Luftan saugsystem der Brennkraftmaschine einbaubar ist, wobei der Abgasrückführmengen führenden Stutzen optimal gekühlt wird zusammen mit eventuell vorgesehen Drucksensoren direkt am Stutzen. Weiterhin ist der Stellantrieb in diesem Fall nicht mehr dem heißen Abgas ausgesetzt, sondern wird ebenfalls durch die strömende Luft im Luftansaugrohr gekühlt derart, daß der Stellantrieb aus Kunststoffspritzteilen gebaut wer den kann, was besonders wirtschaftlich ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen ersten Längsschnitt durch das Rohr zusammen mit dem Abgasrückführventil und Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zur Darstellung gemäß Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist ein Rohr 1 gezeigt, das Teil eines Luftansaugsystems ei ner Brennkraftmaschine sein kann oder auch bei einer Ausfüh rung mit geringerem Durchmesser Teil einer Abgasrückführlei tung sein kann. Dieses Rohr weist in seiner Umfangswand ei nen ersten Rohrstutzen 2, der eine erste Öffnung 3 in der Wand des Rohres 1 bildet und dem ersten Rohrstutzen 2 diame tral gegenüberliegend einen zweiten Rohrstutzen 4 auf, der eine zweite Öffnung 5 in der Wand des Rohres 1 bildet. Der Durchmesser der ersten Öffnung 3 ist dabei größer als der Durchmesser der zweiten Öffnung 5. Der zweite Rohrstutzen 4 ist an seinem äußersten außenliegenden Ende eingezogen unter Bildung einer ringförmigen, ins Innere des Rohres 1 weisen den Schulter 7. An dieser kommt unter Zwischenlage einer Dichtung 8 ein aus Blech geformtes Schließteil 9 mit einer flanschförmigen radial auswärts weisenden Ausformung 10 zur Anlage. Das Schließteil ist dabei unter Bildung einer Aus nehmung im Verlauf des Rohres in etwa kegelstumpfförmig aus gebildet und an seinem der Ausformung 10 gegenüberliegenden Ende mit einer Platte 11 fest verbunden, z. B. verlötet, an der konzentrisch zum Schließteil 9 innenliegend zusätzlich das Ende eines Stutzens 12 befestigt ist. Dieser kann eben falls mit der Platte verlötet werden und umschließt eine Durchgangsbohrung 13 der Platte, die einen durchmesserglei chen Durchtritt zum Durchmesser einer an die Platte 11 ange flanschten Rückführleitung 14 bildet.

Der Stutzen 12 ragt diametral und koaxial zur ersten Öffnung 3 und zweiten Öffnung 5 in das Rohr 1 hinein und weist an seinem innenliegenden Ende an der Stirnseite ein Ventilsitz 16 auf, an dem ein Ventilteller 17 eines Ventilglieds 18 des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils zur Anlage kommt. Der Ventilteller sitzt am Ende eines Ventilschaftes 19, der an deren Endes in einem Gehäuse 21 eines Stellantriebs 22 ge führt ist. Dieser ist mit seinem Gehäuse 22 unter dichtem Verschluß der Öffnung 3 in den ersten Rohrstutzen 2 einge setzt. Der Stellantrieb besteht dabei im ausgeführten Bei spiel aus einer pneumatisch arbeitenden Druckdose mit einer zwischen Gehäusehälften eingespannten Stellmembran 23, mit der durch geeignete Mittel 24 das Ende 25 des Ventilschaftes verbunden ist. Diese Mittel umfassen einen formstabilen Fe derteller 26, der zur Fixierung des ausgeformten Halses der Stellmembran 23 ein Sackloch 27 aufweist, in den der Ventil schaft mit einem Tannenbaumprofil eingepreßt ist.

In dem von der Stellmembran 23 im Gehäuse 21 eingeschlosse nen Arbeitsraum 28 ist eine Rückführfeder 29 eingespannt, die sich zwischen dem Federteller und dem Gehäuse abstützt. Über eine Druckleitung 30 wird dem Arbeitsraum 29 der ent sprechende Steuerdruck zugeführt.

In weiterer Ausgestaltung des Abgasrückführventils nach Fig. 1 ist der Fig. 2 in einem anderen Schnitt zu entnehmen, daß der Stutzen 12 zusammen mit Schließteil 9 und Platte 11 über ein Verbindungsteil 32 mit dem Gehäuse 21 des Stellan triebs 22 verbunden ist. Dieses Verbindungsteil besteht aus einem den Stutzen 12 von außen umfassenden Teil 33, in den eine erste Rohrleitung 34 und eine zweite Rohrleitung 35 eingeschlossen sind. Diese Rohrleitungen verlaufen versetzt zum Stutzen 12, achsparallel zu diesem, zur ersten Öffnung 3 hin und münden dort in ein Verbindungsstück 36, das seiner seits wieder mit dem Gehäuse 21 bzw. über dieses mit dem Rohrstutzen verbunden ist. Zwischen diesem und dem Gehäuse 21 werden Druckräume 37 und 38 eingeschlossen, die Verbin dung zu einer nicht weiter dargestellten Auswerteeinrichtung der Druckdifferenz zwischen den über die erste Rohrleitung 34 in den Druckraum 37 und dem über die zweite Rohrleitung 35 in den Druckraum 38 gelangenden Drücke haben. Die erste und die zweite Rohrleitung 34, 35 sind dabei fest mit dem Verbindungsteil 32 und dem Gehäuse 21 verbunden, so daß diese zusammen mit dem Stutzen 12, dem Schließteil 9 und der Platte 11 ein gemeinsam zu handhabendes Teil bilden derart, daß dieses Teil durch die erste Öffnung 3 hindurch in das Rohr 1 eingeführt werden kann und aus diesem wieder heraus durch die zweite Öffnung 5 zum Teil wieder hinausgeführt werden kann, bis das Schließteil 9 über die Dichtung 8 an der ringförmigen Schulter 7 zur Anlage kommt. In diesem Punkt hat dann das Gehäuse 21 des Stellantriebs 22 auch die erste Öffnung 3 dicht verschlossen. Auf diese Art und Weise läßt sich das Abgasrückführventil in sehr einfacher Weise in das Rohr 1 einsetzen, was die Montage erheblich vereinfacht und auch die Kosten zur Ausführung des Abgasrückführventiles senkt.

Denkbar ist dabei, daß das Verbindungsstück 36 und das Ge häuse 21 des Stellantriebs 22 zweiteilig ausgeführt sind und nacheinander in die Öffnung 3 des ersten Rohrstutzens einge setzt werden. Dabei sind entsprechende Dichtungen zwischen diesen beiden Teilen erforderlich. Das Verbindungsstück 36 hat dann einen axialen Durchbruch 39, der so groß ist, daß der Ventilteller 17 hindurchgeführt werden kann. Nach Auf setzen des Gehäuses 21 des Stellantriebs ist dann wiederum das Rohr 1 dicht nach außen verschlossen. Dabei braucht je doch die Durchführung des Ventilschaftes zur Stellmembran nicht völlig dicht sein, da zwischen Stellmembran 23 und Ventilschaftseitigem Gehäuseteil ein mit der Umwelt verbun dener Referenzdruckraum vorhanden ist.

Mit einem derart ausgestalteten Abgasrückführventil ist es möglich, die zugeführte Abgasrückführmenge zu messen, indem zwischen der Einmündung 40 der ersten Rohrleitung 34 ins In nere des Stutzens 12 und der Einmündung 41 der zweiten Rohr leitung 35 ins Innere des Stutzens eine Durchmesserverengung 43 vorgesehen ist, durch die zwischen stromaufwärts und dem stromabwärts desselben liegenden Stutzenbereichen ein Diffe renzdruck gebildet ist, der in bekannter Weise abhängig ist von der durchströmenden Menge, in diesem Fall der durchströ menden Abgasrückführmenge. Die sich einstellenden Drücke werden durch die oben beschriebene Auswerteeinrichtung er faßt.

Denkbar ist es ferner, daß diese Drücke bereits an Ort und Stelle durch elektronische Druckaufnehmer erfaßt werden, de ren Meßwerte über Anschlußleitungen, die in einem ver gleichsweise ausgebildeten Verbindungsteil 32 zum Stellan trieb 22 hin herausgeführt werden und dort einer entspre chenden Steuereinrichtung zugeführt werden.

Das Verbindungsteil, insbesondere bei der Ausführung der in der Fig. 2 gezeigten Art, wird vorzugsweise aus geprägten Blechteilen aufgebaut. Auch das Schließteil 9 und der Stut zen 12 werden vorzugsweise aus Blech geprägt. Dagegen kann in dem Fall, in dem insbesondere das Rohr 1 zur Zuführung von Luft mit über das Abgasventil zugeführtem Abgas dient, das Gehäuse 21 des Stellantriebs 22 ausgespritzten Kunst stoffteilen bestehen, da durch die intensive Kühlung durch den zugeführten Luftstrom die über die Abgasrückführung zu geführte Wärme schnell wegtransportiert wird. Auch das Ver bindungsteil 32, insbesondere für den Fall, daß elektroni sche Druckaufnehmer am Stutzen vorgesehen sind, wird eben falls optimal durch die vorbeistreichende Luft gekühlt, so daß hier beste Bedingungen für eine Meßwertaufnahme bei ge ringen Anforderungen an den Meßwertgeber möglich sind. Vor teilhaft ist hier die trichterförmige Ausgestaltung des Schließteils 9, die eine noch längere Umspülungslänge für den Stutzen 12 ermöglicht.

Claims

1. Abgasrückführventil zur Steuerung von Abgasrückführmen gen, die der Saugseite einer Brennkraftmaschine zugeführt werden, mit einem in ein Rohr (1) ragenden, mit dem Abgas sammelsystem verbundenen und Teil einer Abgasrückführleitung (14) bildenden Stutzen (12), an dessen stirnseitiger Mündung ein Ventilsitz (16) ausgebildet ist, mit dem ein von einer Stellantrieb (22) betätigtes Ventilglied (18) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß am Stutzen (12) stromaufwärts der Einmündung in das Rohr (1) wenigstens ein Teil einer Meßeinrichtung in Form einer Meßwertaufnahmevorrichtung zur Erfassung von durch das Abgasrückführventil zugeführten Ab gasmengen angeordnet ist.

2. Abgasrückführventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Ventilglied (18) als Tellerventilglied ausge bildet ist mit einem Ventilteller (17) am Ende eines Ventil schaftes (19), der durch eine dem Stutzen (12) gegenüberlie gende Öffnung (3) in der Wand des Rohres in das Rohr (1) ragt und der Stellantrieb (22) im Bereich der Öffnung (3) mit dem Rohr lösbar verbunden ist und eine feste Verbindung zu dem wenigstens einen Teil der Meßeinrichtung bildenden Teil (32) am Stutzen (12) hat.

3. Abgasrückführventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß dem Stellantrieb (22) eine Auswerteein richtung des aufgenommenen Meßwertes als anderer Teil der Meßeinrichtung zugeordnet ist.

4. Abgasrückführventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Meßwertaufnahmeeinrichtung eine Querschnittsverengung (43) ist, die stromaufwärts des Ven tilsitzes (16) im Stutzen (12) angeordnet ist, stromaufwärts und stromabwärts von der in der Wand des Stutzens je ein Druckaufnehmer (40, 41) angeordnet sind, die je über eine Leitung (34, 35) mit dem mit dem Rohr verbundenen Gehäuse des Stellantriebs (22) verbunden sind, welches Gehäuse mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist.

5. Abgasrückführventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Druckaufnehmer in der Wand des Stutzens münden de Mündungen (40, 41) von Rohrleitungen (34, 35) sind, die über das Gehäuse (21) des Stellantriebs (22) mit der Auswer teeinrichtung verbunden sind und die Auswerteeinrichtung ei nen Differenzdrucksensor enthält.

6. Abgasrückführventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Auswerteeinrichtung im Gehäuse (21) integriert ist.

7. Abgasrückführventil nach Anspruch 3 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Öffnung in der Wand des Rohres (1) als erster Öffnung (3) diametral gegenüberliegend eine zweite Öffnung (5) in der Wand des Rohres (1) vorgesehen ist, und der Stutzen (12) zusammen mit einem diesen positionierenden und die zweite Öffnung (5) verschließenden Schließteil (9) durch die erste Öffnung (3) hindurchführbar ist wobei der Stutzen (12) über ein die Leitungen (34, 35) aufnehmendes Verbindungsteil (32) mit dem Gehäuse (21) starr verbunden ist.

8. Abgasrückführventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß das Verbindungsteil (32) aus geprägten und zusam mengefügten Blechteilen besteht, die fest mit dem Stutzen einerseits und dem Gehäuse (21) andererseits verbunden sind.

9. Abgasrückführventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Querschnittsverengung (43) am Stutzen (12) durch Verformung der Stutzenwandung hergestellt ist.

10. Abgasrückführventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Stutzen (12) und das Schließteil (9) aus dünnwandigem Blech hergestellt sind und miteinander über ei ne Platte (11) fest und starr verbunden sind, die weiterhin der Verbindung des Stutzens mit dem Abgasrückführleitung (14) dient.

11. Abgasrückführventil nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß das Schließteil (9) eine Ausnehmung im Verlauf des Rohres bildet mit durch diese Ausnehmung in das Rohr (1) frei hineinragendem Stutzen (12).

12. Abgasrückführventil zur Steuerung von Abgasrückführmen gen, die der Saugseite einer Brennkraftmaschine zugeführt werden mit einem in ein Rohr (1) ragenden, mit dem Abgassam melsystem verbundenen und Teil einer Abgasrückführleitung (14) bildenden Stutzen (12), dessen stirnseitiger Mündung ein Ventilsitz (16) ausgebildet ist, mit dem ein von einer Stellantrieb (22) betätigtes Ventilglied (18) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (18) als Teller ventilglied ausgebildet ist mit einem Ventilteller (17) am Ende eines Ventilschaftes (19), der durch eine dem Stutzen (12) gegenüberliegende erste Öffnung (3) in der Wand des Rohres in das Rohr (1) ragt und der Stellantrieb (22) im Be reich der ersten Öffnung (3) mit seinem Gehäuse (21) mit dem Rohr starr und lösbar verbunden ist und das Gehäuse (21) über ein Verbindungsteil (32) eine starre Verbindung mit dem Stutzen (12) hat und der ersten Öffnung (3) gegenüberliegend eine zweite Öffnung (5) in der Wand des Rohres (1) vorgese hen ist, die durch ein Schließteil (9) verschließbar ist, das mit dem Stutzen (12) zu dessen Positionierung fest ver bunden ist und zusammen mit diesem durch die erste Öffnung (3) in das Rohr (1) einsetzbar ist.

13. Abgasrückführventil nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß am Stutzen (12) eine Meßeinrichtung zur Erfas sung von durch das Abgasrückführventil zugeführten Abgasmen gen angeordnet ist und von der Meßeinrichtung über das Ver bindungsteil (32) und den Gehäuse (21) des Stellantriebs (22) Leitungen (34, 35) zu einer Auswerteeinrichtung der von der Meßeinrichtung aufgenommenen Werten führt.

14. Abgasrückführventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (12) und das Schließteil (9) aus dünnwandigem Blech hergestellt sind und miteinander über eine Platte (11) fest und starr verbunden sind, die weiter hin der Verbindung des Stutzens (12) mit dem Abgasrückführ leitung (14) dient.

15. Abgasrückführventil nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verbindungsteil (32) aus geprägten und zu sammengefügten Blechteilen besteht, die fest mit dem Stutzen einerseits und dem Gehäuse andererseits verbunden sind.

16. Abgasrückführventil nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß das Schließteil (9) eine Ausnehmung im Verlauf des Rohres (1) bildet mit durch diese Ausnehmung frei in das Rohr hineinragendem Stutzen (12).

17. Abgasrückführventil nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) Teil des Luft ansaugsystems der Brennkraftmaschine ist.

18. Abgasrückführventil nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, daß das den Stellantrieb (22) aufnehmende Gehäuse (21) aus Kunststoff gefertigt sind.