DE69529795T2

DE69529795T2 - Schaltventil für Kreislauf zum Einspritzen von Luft in den Auspuff eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE69529795T2
Application number: DE1995629795
Authority: DE
Inventors: Bernard Lafleur
Original assignee: Johnson Controls Automotive Electronics SAS
Current assignee: Johnson Controls Automotive Electronics SAS
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2015-11-10
Also published as: FR2727156A1; DE69529795D1; FR2727156B1; EP0712998A1; JPH08232651A; EP0712998B1; JP3665117B2; US5699664A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Absperrventil für einen Kreislauf zur Einspritzung von Luft in die Abgasleitung eines Verbrennungsmotors.
Solche Kreisläufe, deren Funktion darin besteht, frische Luft von außen zu entnehmen, um sie in den Auspuffkrümmer des Motors in unmittelbarer Nähe der Abgasventile einzuspritzen, sind bereits bekannt. Da die Auspuffsgase sehr hohe Temperatur haben, kommt es zu einer Neuzündung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und folglich zu einer geringeren Verschmutzung.
Es besteht noch eine weitere Funktion der Einspritzung von Luft in die Abgasleitung. Es ist nämlich die immer häufigere Verwendung von Katalysatoren bekannt, und man weiß, dass der Katalysator nur dann wirksam ist, wenn er eine gewisse Temperatur erreicht hat. Nun wird angesichts der durchschnittlichen Dauer einer im Fahrzeug zurückgelegten Bahn ein großer Teil der von diesem erbrachten Kilometerleistung mit einem kalten und somit unwirksamen Katalysator zurückgelegt. Es wurde somit vorgeschlagen, in die Zylinder eine absichtlich zu reichhaltige Mischung einzuspritzen, dann frische Luft in den Auspuffkrümmer einzuspritzen, um eine Art „Nachverbrennung" hervorzurufen, die die Temperatur der Auspuffgase stark steigen lässt und folglich eine rasche Erhitzung des Katalysators bewirkt. Natürlich dauern diese Einführung einer absichtlich zu reichhaltigen Mischung und diese Einspritzung von Luft in die Abgasleitung nur die für die Erhitzung des Katalysators erforderliche Zeit an.
Bisher wurde diese Funktion des Einspritzens von Luft in die Abgasleitung mit Hilfe einer Luftpumpe durchgeführt, die Außenluft entweder mit Hilfe eines unabhängigen Luftfilters oder mit Hilfe des Einlassluftfilters des Motors entnimmt und diese Luft in den Auspuffkrümmer mit Hilfe eines Absperrventils und eines Rückschlagventils befördert. Das Absperrventil war dazu bestimmt, den Kreislauf zu schließen, wenn die Pumpe nicht in Betrieb war, und die Rückschlagklappe hatte die Funktion, eine Beförderung in den Kreislauf der Auspuffgase zu verhindern, wenn der in dem Auspuffkrümmer schwankende Druck größer als der Förderdruck der Pumpe wurde.
Das Absperrventil selbst war ein Membranventil, das von einem Solenoidventil gesteuert wurde, das seinen negativen Druck aus der Einlassleitung stromabwärts des Drosselventils entnahm. Das Solenoidventil selbst wurde von demselben elektrischen Relais gesteuert, das die Funktion der Luftpumpe steuerte.
Ein solcher Kreislauf war folglich sehr komplex und somit einerseits kostspielig und andererseits störungsanfällig.
In der US-A-3924408 wurde auch ein Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Jedoch diese Anordnung weist den Nachteil auf, dass sie eine Rückschlagklappe erfordert.
Die vorliegende Erfindung soll diesen Nachteil vermeiden.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Absperrventil nach Anspruch 1.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, wobei:
1 einen Kreislauf zur Einspritzung von Luft in die Abgasleitung, umfassend ein Ventil, darstellt,
2 dieses Ventil im Axialschnitt darstellt,
3 eine weitere Ausführungsart dieses Ventils darstellt, und
4 ein erfindungsgemäßes Ventil darstellt.
Die 1 bis 3 entsprechen dem Stand der Technik, und ihre Beschreibung erfolgt nur im Hinblick auf ein besseres Verständnis der Erfindung.
In 1 ist eine Luftpumpe 1 zu sehen, die von einem Elektromotor 2 angetrieben wird. Diese Pumpe erhält Außenluft durch eine Leitung 3, die entweder von einem individuellen Luftfilter oder von dem Haupteinlassluftfilter des Motors, für den der Kreislauf bestimmt ist, kommt.
Die Pumpe 1 befördert Luft unter Druck durch die Leitung 4. Diese Leitung 4 teilt sich in zwei Leitungen 5 und 6, die beide mit dem erfindungsgemäßen Ventil 7 verbunden sind. Der Ausgang dieses Ventils ist durch eine Leitung 8 mit der Lufteinspritzrampe in den Auspuffkrümmer des Motors verbunden.
Das Ventil 7, das im Schnitt in 2 dargestellt ist, umfasst einen Ventilkörper oder ein Gehäuse 9, das eine Vielzahl von Kammern begrenzt.
Zuerst ist eine erste Kammer 10 in dem Körper 9 ausgebildet und durch eine Wand 11 und eine Membran 12 begrenzt. Die außerhalb der Kammer 10 befindliche Seite der Membran 12 ist durch eine Kappe 13 geschützt, in der Löcher 14 zur Frischluftzuleitung vorgesehen sind. Eine Eintrittsöffnung 15 in die Kammer 10 ist von einer Eintrittsleitung 16 gebildet, auf der das Rohr 5 beispielsweise mit Hilfe eines Ringes befestigt werden kann.
In ihrem Mittelteil bildet die Wand 11 ein Führungsrohr 17, in dem ein Schaft 18 eines Ventils 19 gleiten kann. An seinem dem Ventil 19 gegenüber liegenden Ende ist der Schaft 18 in der Mitte der Membran 12 befestigt. Eine Spiralfeder 20, die um das Führungsrohr 12 zwischen der Wand 11 und dem Ventil 19 angeordnet ist, schiebt dieses gegenüber diese Wand zurück.
Das Ventil 19 wirkt mit einem Ventilsitz 21 zusammen, der am Umfang einer Öffnung 22 ausgebildet ist, die in der Mitte einer Scheibe 23 gebohrt ist, die auf jede geeignete Weise in dem Körper 9 befestigt ist. Die Scheibe 23 begrenzt mit dem Körper 9 und der Wand 11 eine zweite Kammer 24. Eine Einlassöffnung 25 in die Kammer 24 ist mit einer Einlassleitung 26 verbunden, an die die Leitung 6 beispielsweise mit Hilfe eines Ringes angeschlossen werden kann. Die Öffnung 22 bildet den Ausgang der Kammer 24.
Der Körper 9 und die Scheibe 23 begrenzen eine dritte Kammer 27 mit einer Klappenstütze 28. Die Stütze 28 ist am unteren Teil des Hauptkörpers 9 durch Einsetzen eines sekundären Körpers 29 befestigt, der mit der Stütze 28 eine vierte Kammer 30 begrenzt.
Die vierte Kammer 30 steht mit der dritten Kammer 27 über eine Rückschlagklappe in Verbindung, die aus der Stütze 28, durch die Verbindungslöcher gebohrt sind, gebildet ist und in ihrer Mitte auf der Seite der Kammer 30 eine Kautschukmembran 31 trägt, die durch ein elastisches Metallblättchen 32 gegen die Verbindungslöcher der Stütze 28 gedrückt wird. Ein Konus 33, der auch am mittleren Teil der Stütze 28 befestigt ist, ermöglicht es, den Durchfederungsweg der Membran 31 und der Feder 32 zu begrenzen. Es versteht sich, dass die durch das Ventil hindurchgehende Luft von der Kammer 27 in die Kammer 30 und nicht von der Kammer 30 in die Kammer 27 übergehen kann.
Eine Leitung 34 bildet den Ausgang der Kammer und ist mit einer Olive 35 und einer Mutter 36 versehen, die es ermöglichen, sie mit dem Rohr 8 zur Verbindung mit dem Auspuffkrümmer zu verbinden.
Wenn der Motor 2 in Gang gesetzt wird, befördert die Pumpe 1 Luft unter Druck in die Leitungen 5 und 6. Die in der Leitung 5 beförderte Luft führt zu einer Druckerhöhung in der Kammer 10 und folglich zu einer Verformung der Membran 12, die das Ventil 19 gegen die Wirkung der Feder 20 anhebt.
Da das Ventil 19 somit offen ist, wird die in der Leitung 6 beförderte Luft in die Kammer 24, dann durch die Öffnung 22 in die Kammer 27 eingeleitet. Diese Luft durchquert dann die Rückschlagklappe 31–33, um in die Kammer 30 und von hier in die Leitung 8 befördert zu werden.
Die Klappe 31-33 stellt sich im Betrieb der Beförderung der Auspuffgase von der Leitung 8 zu den Leitungen 5 und 6 entgegen.
Wenn der Motor nicht mehr gespeist wird, wird der Druck in der Kammer 10 wieder auf sein normales Niveau zurückgeführt, so dass sich das Ventil 19 schließt, wobei somit das Ventil 7 seine Rolle als Absperrventil erfüllt .
Das Ventil 7' der Ausführungsform der 3 ist praktisch identisch mit dem Ventil 7, außer dass die Kammer 10 keine Einlassöffnung 15 und keine Einlassleitung 16 mehr umfasst. Diese Öffnung ist durch eine Öffnung 37, die in der Wand 11 ausgebildet ist und die erste Kammer 10 von der Kammer 24 trennt, ersetzt.
Die von der Pumpe 1 kommende Luft wird nun in die Kammer 10 mit Hilfe des Rohres 6, der Leitung 26, der Kammer 24 und der Öffnung 37 eingelassen.
Bis auf diesen Unterschied ist die Funktion des Ventils 7' identisch mit jener des Ventils 7.
Das Ventil 7'' der 4 unterscheidet sich von den Ventilen der 2 und 3 im Wesentlichen dadurch, dass sich der Kopf und der Sitz des Ventils 19, das die zweite von der dritten Kammer 24 bzw. 27 trennt, in dieser dritten Kammer 27 befinden. Dieses Ventil öffnet sich somit in die zu den vorher beschriebenen umgekehrten Richtung.
Bei dieser Ausführungsart ist ein Hohlraum zwischen einem Flansch 40 des Körpers 9 und einem. Deckel 41 begrenzt. Die Membran 12 und dieser Deckel 41 begrenzen die erste Kammer 10 im Inneren dieses Hohlraums.
Der Schaft 42 des Ventils ist hohl, um einen Durchgang zu bilden, der die erste Kammer 10 mit der zweiten Kammer 24 in Verbindung bringen kann. Zu diesem Zweck ist eine Axialleitung 43 in dem Schaft 42 ausgebildet und mündet in die Kammer 24 durch Radialöffnungen 44 und in die Kammer 10 durch eine Axialöffnung 45.
Eine zweite Membran 46 wird an die Öffnung 45 durch eine Feder 47, die in einem Grundloch 48 des Deckels 41 vorgesehen ist, angelegt. Überdies werden die Membran 12 und folglich das Ventil 19, mit dem sie verbunden ist, und ihre Öffnung 45 ebenfalls in Richtung der Membran 46 durch eine Feder 49 belastet.
Eine Gesamtheit von Bohrungen 50 stellt eine Verbindung zwischen der ersten Kammer 10 und der dritten Kammer 27 her. Eine Rückschlagklappe 51, die in dem Deckel 41 vorgesehen und durch eine Feder 52 belastet ist, verhindert jedes Abfließen von der Kammer 27 zu der Kammer 10 .
Die Klappe könnte überdies ebenso gut in dem Körper des Gehäuses angeordnet sein.
Wie bei der Ausführungsform der 3 wird der Steuerdruck des Ventils 19 in die Kammer 10 über die Kammer 24 und hier über die Leitung 43 zugeleitet. Wenn dieser Druck eine ausreichende Schwelle erreicht, lässt ihn die Membran 46 in die Kammer 10 eindringen. Die Membran 12 versenkt sich nun und öffnet das Ventil 19.
Wenn der Druck in der Kammer 27 sinkt, kommt die Membran 12 wieder hoch und schließt somit das Ventil 19, indem sie einen Teil der in der Kammer 10 enthaltenen Luft über die Klappe 51 in die Kammer 27 treibt.
Umgekehrt verhindert die Klappe 51, dass zyklische Überdrucke, die in dem Auspuffkrümmer entstehen, in die Kammer 10 aufsteigen und so die Funktion des Ventils 19 stören.

Claims

Absperrventil für einen Kreislauf zur Einspritzung von Luft in die Abgasleitung eines Verbrennungsmotors, das Folgendes umfasst: – ein Gehäuse (9); – eine eine erste Kammer (10) im Gehäuse begrenzende Membran (12); – eine zweite Kammer (24) im Gehäuse; – Mittel (26) zum Einlass von Luft in die zweite Kammer (24) von einer Luftpumpe (1); – Mittel zum Einlass von Luft in die erste Kammer (10) von der zweiten Kammer (24), wobei diese Mittel zwischen der ersten (10) und der zweiten (24) Kammer einen Durchgang (43) aufweisen, der in einem Klappeschaft (19) ausgebildet ist; – eine dritte Kammer (27) im Gehäuse (9); – Mittel zum Auslass von Luft aus der dritten Kammer (27) in Richtung des Auspuffkrümmers des Motors; und – eine Klappe (19), die durch die Membran (12) zur Inverbindungsetzung der zweiten (24) und der dritten (27) Kammer bei Betrieb der Luftpumpe (1) betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Klappe (19) in Richtung des Luftstroms von der zweiten Kammer (24) zur dritten Kammer (27) öffnet.
Ventil nach Anspruch 1, bei dem der Durchgang (43) axial in der ersten Kammer (10) mündet, wobei seine Öffnung im Ruhezustand durch ein von einer Feder (47) belastetes Verschlussglied verschlossen wird.
Ventil nach Anspruch 2, bei dem das Verschlussglied eine zweite Membran (46) umfasst.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Membran (12) auf ihrer der ersten Kammer (10) gegenüberliegenden Seite durch eine Feder (49) belastet wird.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die erste Kammer (10) durch eine Abführleitung (50) mit der dritten Kammer (27) verbunden ist.
Ventil nach Anspruch 5, bei dem eine belastete Rückschlagklappe (51, 52) an der Abführleitung (50) angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Abführleitung (50) in der Dicke der Wand des Gehäuses (9) ausgebildet ist.
Ventil nach Anspruch 1, bei dem die Mittel zum Einlass von Luft in die erste Kammer (10) eine Leitung zur Zuführung von Luft von der Luftpumpe umfassen.