EP0985092B1 - Exhaust gas recirculation device - Google Patents
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- EP0985092B1 EP0985092B1 EP98925637A EP98925637A EP0985092B1 EP 0985092 B1 EP0985092 B1 EP 0985092B1 EP 98925637 A EP98925637 A EP 98925637A EP 98925637 A EP98925637 A EP 98925637A EP 0985092 B1 EP0985092 B1 EP 0985092B1
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- exhaust gas
- pressure
- gas
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/65—Constructional details of EGR valves
- F02M26/66—Lift valves, e.g. poppet valves
- F02M26/67—Pintles; Spindles; Springs; Bearings; Sealings; Connections to actuators
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- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
- F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
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- F02M26/65—Constructional details of EGR valves
- F02M26/70—Flap valves; Rotary valves; Sliding valves; Resilient valves
Definitions
- the invention relates to an exhaust gas recirculation device with pressure compensation, as described in claim 1.
- US-A-4 027 638 discloses such a device according to the preamble of claim 1.
- Such exhaust gas recirculation devices include metering devices or control devices, with which the amount of the recirculated exhaust gas depends on the operating point can be adjusted. Exhaust gas recirculation would be too low Missing effects, too big with petrol engines to malfunctions or one lead to and undesirable increase in HC or even CO emissions Diesel engines lead to an undesirable increase in particle emissions.
- Such controls are usually fully closable valves by a vacuum membrane or a servomotor or one against a spring working proportional magnets can be set, which in turn have a Clock valve or a relay can be operated by the engine control unit.
- the one Information used in the control unit is usually that about load and Engine speed and the amount of air drawn in. To improve the Working will also be the feedback of the opening path via a path measuring system applied.
- the exhaust gas recirculation devices are located between the fluctuating pressures in the exhaust system and the fluctuating pressures in the intake system of the Motors, the changes in these pressures on the one hand with the changes of the operating point, on the other hand from intermittent escaping of the exhaust gas and intermittent suction of the fresh gas can be determined.
- JP 06 147 025 shows an exhaust gas recirculation device such as it is described in the preamble of claim 1.
- exhaust gas from an internal combustion engine fed to a double valve via two exhaust gas inlets.
- the Double valve consists of two valve plates rigidly attached to a valve rod, which the exhaust gas feeds each from a common exhaust gas recirculation channel separate, the one valve plate for opening the valve along the exhaust gas flow direction and the other valve plate against the exhaust gas flow direction must be moved.
- US-A-4 027 638 discloses an exhaust gas recirculation valve which allows metering of Exhaust gas into the fresh gas stream of an internal combustion engine by means of a Flußregelventilserlaubt.
- a Pressure control valve On the fresh gas side of this flow control valve is a Pressure control valve arranged.
- the pressure control valve is from a Actuating rod closed accordingly if the above the Flow control valve applied gas pressure difference increases. Closing the Pressure control valve leads to such a gas pressure increase between the Flow control valve and the pressure control valve that the pressure difference over the Flow control valve is reduced. This essentially ensures one constant gas pressure difference via the flow control valve.
- An exhaust gas recirculation device for recycling Exhaust gas in a gas supply of engines, especially automotive engines, includes an exhaust gas supply, a fresh gas supply and one in the Gas supply outlet channel, at least the exhaust gas supply and the fresh gas supply with each other via a metering or control element Connect and on the fresh gas supply side of the Control element a pressure plate is arranged, the influence of on the exhaust gas - and fresh gas side occurring and affecting the exhaust gas flow Pressure fluctuations minimized and preferably eliminated.
- the control element is located, in particular through a valve or main valve can be formed in a partially or fully open position, can exhaust gas from the exhaust side of the exhaust gas recirculation device in the direction flow on the fresh gas side.
- the pressure plate is in the gas or exhaust gas flow arranged in the exhaust gas recirculation device that they have a flow resistance for the exhaust gas flow flowing around or flowing through them and so when flowing through the exhaust gas from the exhaust side towards the fresh gas side for a partial build-up or an increase in the pressure of the exhaust gas flow leads. In this case, therefore, the gas pressure is in a space between the Control unit and the pressure plate larger than in a room on the fresh gas side is arranged by the pressure plate.
- the difference between these fresh gas and gas pressures acting on the pressure plate on the exhaust side result in a Force that acts on the pressure plate.
- This force acting on the pressure plate is used according to the invention to influence or control the position or of the free opening cross section of the control member can be used so that for example, the free opening cross section of the control member is reduced if one in the direction of the fresh gas side or in the closing direction of the control member directed force on the pressure plate increases.
- the pressure plate can thus be designed such that an increase in the pressure differential between exhaust gas and the fresh gas side of the exhaust gas recirculation device to a predetermined Reduction of the free opening cross section of the control gear and one Reduction of this pressure drop to a predetermined increase in the leads free opening cross section of the control member.
- control member with a mechanical, pneumatic, hydraulic, magnetic or electrical actuator or servomotor connected.
- a magnet or a proportional magnet has proven to be because with such the opening or position of the control member very precisely is set and, above all, it also reacts quickly.
- the exhaust gas recirculation device is provided with a compensation device for compensation or to balance forces resulting from a difference between exhaust gas side and fresh gas side gas pressure act on the control element.
- the Pressure drop in the gas pressure via the control member can be due to this compensation device not lead to a force component that is in the direction of a undesired opening or closing of the control member acts, causing the desired control or regulation of the amount of exhaust gas enforced considerably is improved.
- a second can in particular be used as the compensation device Valve plates or pistons, membranes and / or bellows are used.
- the compensation device on one side with the exhaust gas pressure, i.e. the gas pressure prevailing in the exhaust gas supply to act on and on the other hand with the fresh gas side Gas pressure, i.e. that on the fresh gas side of the control member and thus between Main valve and pressure plate prevailing gas pressure.
- the fresh gas side Gas pressure i.e. that on the fresh gas side of the control member and thus between Main valve and pressure plate prevailing gas pressure.
- the compensation device with a kinematic transmission in particular a lever transmission, provided.
- This translation translates that from the compensation device generated force component to a size that is used for the compensation of the force to compensate for the control member is suitable. This is particularly so advantageous if the areas or areas effective for the gas pressures differ from compensation device and control body.
- the compensation device, the control element and the pressure plate are connected to one another in an effective manner and controllable via the control device.
- those of the Compensation device, the pressure plate and generated by the actuator Forces work together on the control body and become suitable add or compensate to the desired net force or force component to exercise on the tax body.
- a stationary stowage plate in order to allow direct inflow an exhaust gas stream flowing from the control member towards the pressure plate prevent.
- the effect of an undesirable back pressure portion on the Pressure plate can be eliminated in this way.
- the baffle plate is typically used for this arranged such that the exhaust gas stream flowing out of the control member is not flows directly onto the pressure plate, i.e. that there is no undesirable Impulse transfer of the inflowing exhaust gas stream comes to the pressure plate.
- control member by a spring action of a membrane or bellows in the closing direction biased, in particular in addition a spring to support the Preload can be provided to add an additional force component To effect the closing direction of the control member.
- the pressure plate can advantageously be arranged and designed in such a way that that the gas or exhaust gas essentially through precisely defined openings in the pressure plate flows and as little gas as possible around its outer circumference can step around, i.e. little gas between the pressure plate and one on it adjacent wall can flow, but instead the gas flow through openings designed for this purpose are guided in the printing plate itself.
- These openings are in particular according to acoustic, fluidic and mechanical aspects.
- this additional equipment is equipped so that with a small gas pressure gradient or small pressure differences between the exhaust side and fresh gas side gas pressures on the pressure plate the exhaust gas around the outer Circumference of the pressure plate can flow around, with growing or larger Differences in pressure, however, released additional gas passage openings through which the gas flow can flow.
- This will be a additional and advantageous degree of freedom for tuning according to acoustic, fluidic and mechanical aspects created.
- An exhaust gas recirculation device is preferred in which a gas pressure in one Internal valve compensation space from the interaction of an internal valve with an opening gap between the piston and a guide sleeve of the Piston is controlled, with the inner valve by the actuator and / or an additional inner valve actuating device is actuated.
- the vote the diameter of the piston relative to that of the control element, for example of the main valve also affects the tuning of the inner valve to that Opening gap between the piston and the guide sleeve.
- FIG. 1 shows schematically a cross section of a first embodiment of the Exhaust gas recirculation device according to the invention.
- the exhaust gas is by means of a Exhaust gas duct or exhaust gas supply 5, one side of which is in the main exhaust gas stream of the engine opens, fed to the exhaust gas recirculation device.
- the exhaust gas supply 5 is via a valve or main valve 60, which consists of a valve plate 60A and a valve seat or wall 60B, with a chamber 3 connected.
- the chamber 3 is partially through a pressure plate 40 closed, which represents a flow resistance for gas or exhaust gas.
- Gas passage openings (not shown) from the chamber 3 into an opening 1 can between the outer periphery of the pressure plate 40 and a Wall 8 or be formed in the pressure plate 40 itself.
- the confluence 1 of the recirculated exhaust gas flow is with a fresh gas supply 2 and a Output channel 4, which carries on the fresh gases mixed with the exhaust gas, connected.
- a compensation space or Piston chamber 10 for receiving a compensation piston or compensation piston or piston 80 provided.
- the piston 80 lies against its circumference a wall or side wall 11 and is via a spring or spiral spring 6 connected to an upper part of the wall 11.
- the piston chamber 10 is over a Line or equalization line 12 connected to the chamber 3 in such a way that can quickly compensate for the gas pressures in the piston chamber 10 and the chamber 3.
- Piston 80, valve plate 60A and pressure plate 40 are together in this order connected via a rod 13.
- an actuator On a piston 80 opposite Side of the rod 13 is an actuator in the form of an electrical Magnets or proportional magnets 14 arranged, via which the main valve 60 can be controlled or regulated.
- the gas pressure in the mouth 1 of the recirculated exhaust gas flow into the fresh gas is p 3 under operating conditions, the gas pressure p 3 ′ prevails in the chamber 3 between the valve plate 60A and the pressure plate 40, and the gas pressure p 5 is present in the exhaust gas supply 5.
- p 5 > p 3 applies.
- a positive, ie reverse, purge gradient p 5 ⁇ p 3 may occur when the engine is mechanically or turbocharged.
- the exhaust gas recirculation or main valve 60 When the exhaust gas recirculation or main valve 60 is opened, the exhaust gas will therefore generally flow in the desired direction, ie from the exhaust gas supply 5 in the direction of the junction 1.
- the amount of exhaust gas passed through essentially depends on the opening cross section of the main valve and on the gas pressure drop across the main valve 60, ie on the pressure difference p 5 -p 3 '.
- the pressure plate 40 serves to minimize the influence of this pressure gradient or this pressure difference p 5 -p 3 or p 5 -p 3 'on the amount of exhaust gas that is passed through.
- a suitable choice of the shape and diameter of the pressure plate 40 and a design of the gas transfer from the Chamber 3 for the mouth 1 between a chamber wall or wall 8 and the outer circumference of the pressure plate 40 and / or through the pressure plate 40 can be achieved that the free opening cross section of the main valve when increasing or decreasing the pressure gradient p 5 - p 3 60, that is to say the opening cross section between the valve plate 60A and the valve seat 60B, is reduced or increased precisely by such an amount that the recirculated exhaust gas quantity does not change with the above pressure fluctuations or changes in the pressure difference and a determinable or predetermined size has or so that the exhaust gas portion in the outlet channel 4 downstream of the mouth ung 1 remains constant and has a determinable or predetermined size.
- the throughput of the recirculated exhaust gas quantity is therefore essentially independent of the fluctuations or variations of fresh and exhaust gas pressure (p 5 and p 3 ) at the exhaust gas recirculation device, ie essentially independent of changes in the gas pressure difference or the pressure drop p 5 - p 3 ,
- This force acting in the rod 13 is strongly dependent on the pressure drop p 5 - p 3 'via the main valve 60.
- the force which results from the pressure drop p 5 -p 3 and a cross-sectional area or cross section F 3 of the valve plate 60A acts without the piston 80 and without the line 12 in the rod 13.
- the force acting in the rod 13 is through when the valve is open (p 5 - p 3 ') x F 3 + (p 3 '- p 3 ) x F 4 + C 6 x p 6 given
- F 4 is an effective cross-sectional area of the pressure plate 40 and C 6 denote the spring constant of the spring 6 and S 6 their deflection from the equilibrium position.
- the magnet or proportional magnet 14 initially does not exert any force on the rod 13.
- a compensation of the force (p 5 - p 3 ') x F 3 takes place by the piston 80, which has the same effective area or contact area F 3 for the gas pressure as the valve plate 60A.
- a force of the same amount counteracting the force on the valve disk 60A thus acts on the piston 80.
- the actuation of the main valve 60 of the exhaust gas recirculation device is preferred essentially by the electrical proportional magnet 14 over the rod 13 achieved, with the proportional magnet 14, the force only from Coil current and is not dependent on the position of the armature.
- the arrangement has the advantage that it responds quickly and a valve lift or Opening the valve 60 can be adjusted very precisely. But it is also possible other actuations of the main valve 60, such as mechanical, pneumatic, hydraulic and electromotive with the described pressure compensation to combine.
- valve plate 60A' a further possibility of compensating for the force acting in the rod 13 (p 5 -p 3 ') x F 3 is a second valve plate 60A', preferably of slightly larger diameter than the valve plate 60A must be provided in order to precisely compress the force acting on the valve plate 60A.
- This valve plate 60A requires an exhaust gas-carrying, ie sufficiently dimensioned, compensation line 12A into space 3.
- valves or main valves which operate in the same or almost the same way and simultaneously or almost simultaneously in the direction of the exhaust gas flow and in Open the opposite direction to it.
- FIG. 1 Another embodiment based on such pressure compensation the invention is shown in FIG.
- a metering or control member 61 find a throttle valve 61A which is connected to the rod 13 via a lever 15. It is advantageous here that the desired pressure compensation with the simplest mechanical design is possible.
- the disadvantage, however, is that the 61 A formed with the throttle valve Valve or main valve 61 is not hermetically gas-tight when closed is.
- FIG. 3 shows a further embodiment of the invention.
- a valve plate 62A of a main valve 62 on an arc in the exhaust gas flow direction and another valve plate 62 linear, but opposite to the exhaust gas flow direction to be led is in which a valve plate 62A of a main valve 62 on an arc in the exhaust gas flow direction and another valve plate 62 linear, but opposite to the exhaust gas flow direction to be led.
- One of the valve plates 62A is in this case on an L-shaped one Lever 19, which is pivotally connected to the rod 13, fixed the lever 19 in the middle of a fixed wall projection 17 is pivotally mounted.
- the other valve plate 62A is at the upper end of the Set rod 13.
- the arrangement of the lever 19 and that for the gas pressure effective areas of the valve plate 62A are selected so that the rod 13 acting forces due to the pressure differential between the Compensate exhaust gas supply 5 and chamber 3.
- Figure 4 shows a further embodiment of the invention similar to Figure 2, at which is provided as a main valve, a ball, cone or cylinder valve 63 to to enable the desired pressure compensation.
- FIG. 5 shows a further embodiment of the invention, which seeks to overcome the disadvantages of the embodiment with the piston 80 described with reference to FIG. 1.
- completely mechanically frictionless operation of the piston 80 is not possible and, with the main valve 60 closed, there can still be a connection between the exhaust gas supply 5 and the junction 1, so that exhaust gas can still flow to the intake side of the engine.
- This can be prevented by replacing the piston 80 with a membrane 81 which has the same or a different effective area or cross-section as the piston 80. If the effective area F 81 of diaphragm 81 is different, for example larger, a translation or reduction must be created between diaphragm 81 and rod 13.
- FIG. 1 shows a further embodiment of the invention, which seeks to overcome the disadvantages of the embodiment with the piston 80 described with reference to FIG. 1.
- a lever transmission with a lever arm 21 which is pivotally mounted on one side on a projection of the wall 8 and which can be brought into engagement with the rod 13 on both sides (alternative A) or on one side (alternative B).
- the compensation force that arises due to the pressure drop across the diaphragm 81 is transmitted to the rod 13 with a compensation arm, which is connected to the diaphragm 81 on the one hand and pivotably to the lever arm 21 on the other hand, in accordance with the predetermined translation.
- the lever arm 21 can only take the rod 13 in the opening direction of the main valve 60, ie there is a one-sided decoupling of the diaphragm 81 from the main valve 60.
- the larger force F 81 xp 5 is translated down to the old compensation force of the piston F 80 xp 5 .
- a corresponding embodiment with a lever ratio is also in Versions with pistons are recommended if their effective surfaces deviate from those of the main valve.
- Leverage kinematics is particularly useful for Functional membranes, which can usually only make smaller strokes.
- FIGS. 6 and 7 show further embodiments of the invention.
- a valve seat of a valve plate 64A of a main valve 64 is here in the Membrane 82 formed.
- the exhaust gas to be recycled flows through a hollow one Pressure plate body or around the pressure plate 41 in the direction of the confluence 1.
- a fulcrum 23 for a lever transmission 24 rigidly connected to the fixed pipelines via a star 25.
- the rotatably mounted Lever 27 actuated via rods 28 which, for reasons of gas resistance in the Mouth 1 expediently in the direction of flow from the fresh gas supply 2 to the outlet channel 4 in front of and behind the rod 13.
- the Lever mechanism 27 is here because of the risk of contamination and corrosion as well as for temperature reasons from the area caused by exhaust gas is rinsed.
- the translated compensation force is in turn over the bar 13 transferred to the valve plate of the main valve 64 and leads to a Compensation of the force component to be compensated.
- FIG. 8 shows an expedient embodiment of the hollow pressure plate or of the pressure body 41, which for those described with reference to Figures 6 and 7 Embodiments are provided. From acoustic, mechanical and fluidic Voting reasons, it can be advantageous that possible little exhaust gas around the outer edge or outer circumference of this pressure body 41 but mainly through the designated flow openings or gas passage openings 29, which can be designed like a nozzle.
- Figure 9 shows that the wall 8 'comprising the pressure plate 42 for reasons of coordination can also be shaped differently than purely cylindrical.
- FIG. 10 shows a further embodiment of the invention.
- a bellows 84 is provided in the exhaust gas supply 5, which is attached on one side to a valve plate 65A of a main valve 65 and on its other side opposite in the longitudinal direction on the upper wall 9 of the exhaust gas supply 5.
- the valve plate 65A has a passage opening 30, which connects the chamber 3 to the interior of the bellows 84 in a gas-permeable manner, as a result of which a pressure equalization can form between the chamber 3 and the interior of the bellows 84.
- the bellows 84 contracts in its longitudinal direction, as a result of which a force is exerted on the valve disk 65A in the opening direction of the main valve 65.
- the bellows 84 should be designed so that this force takes over the pressure compensation function.
- Such an embodiment can be advantageous if membranes with sufficient membrane stroke (bellows) are available. For example, lets this results in low friction and no hysteresis achieve; in addition, the bellows 84 can advantageously also act as a closing spring of the main valve 65 act.
- FIG. 1 An embodiment based on this is also possible with a piston 85 instead of a bellows, as shown in FIG.
- a hollow valve body 66A of a main valve 66 connects the chamber 3 in a gas-permeable manner to the compensation chamber 10, which receives the piston 85, whereby the compensation of the force associated with the pressure drop p 5 -p 3 'is possible.
- the piston-specific disadvantages of friction and incomplete tightness occur again.
- FIG. 12 An embodiment according to FIG. 12 can therefore be advantageous, in which the hermetic seal between the exhaust gas supply 5 and the junction 1 is not produced by a sealing ring 31 on the piston 85 as in FIG. 11, but by an inner valve 32 within the main valve 67 ,
- the inner valve 32 is opened with a forward stroke of the rod 13, which is caused by the actuating device, in particular by an electric magnet or proportional magnet 14.
- the pressure drop p 5 -p 3 keeps the inner valve 32 and thus the main valve 67 closed.
- the pressure compensation can be influenced by the choice of the diameter ratio of the effective area of the piston 86 to that of the valve disk 67A and by the ratio of the opening cross sections of the throttle point and the inner valve 32.
- FIG. 13 shows a further embodiment of the exhaust gas recirculation device Pressure compensation similar to the embodiment shown in FIG. 12, with the difference that here the main valve 68 together with valve plate 68A with an inner valve 32 not exclusively by the spring 6, but is also forcibly taken from the rod 13 in the closing direction.
- FIG. 14 shows a particularly preferred embodiment of the exhaust gas recirculation device with pressure compensation with an inner valve 34, the is opened during the forward stroke of the rod 13.
- the inner valve 34 has here a conical or preferably hemispherical valve disc.
- On in the upper region of the rod 13 attached pin 35 has the task of a Raise the main valve 69 after the preliminary stroke to open the inner valve 34.
- actuating the inner valve in this way via the actuating device 14 can optionally also be provided for the actuation of the inner valve
- Internal valve actuating device can be provided that operate independently of main valve and inner valve enabled (not shown).
- a protective sleeve or sleeve 36 can optionally be provided, which protects the sliding fit of the piston 89 in a guide sleeve 37 against contamination.
- a cover 38 is designed or provided with a separate filler in order to make a space above the main valve 69, which represents an inner valve compensation space 10 ', as small as possible, so that the desired pressure (p 5 in the closed and p 3 ' in open state) is formed as quickly as possible and as little exhaust gas as possible can enter this inner valve compensation space 10 '.
- the gas pressure in the inner valve compensation space is denoted by p 10 '.
- a sealing ring 50 which partially seals an opening gap between the piston 89 and the guide sleeve 37, can be used.
- the latter has been chamfered at its lower end on the inside diameter thereof.
- a baffle plate 52 is provided in order to eliminate the distorting effect of the dynamic pressure of the gases flowing from the opening cross section of the main valve 69 on a pressure plate 44, ie it is to be prevented that the flowing through the main valve from the exhaust gas supply 5 in the direction of the mouth 1 Exhaust gas stream flows directly onto the pressure plate 44, since this can have an undesired impulse transfer with a falsifying effect on the control properties of the exhaust gas recirculation device. It has proven to be particularly advantageous to pull a collar 53 of the storage plate 52 into the main valve 69 as high as possible.
- the storage plate 52 can advantageously take over the upper guidance of the rod 13 at the same time. Such upper guidance of the rod 13 is also possible through the pressure plate 44, the pin 35, a membrane or a bellows.
- openings or gas passage openings 29 ' it has proven advantageous to have openings or gas passage openings 29 ' to be formed in the pressure plate 44 as spring-loaded valves.
- Such Embodiment is shown in Figure 14, in which the gas passage openings 29 'are covered by resilient tongues 55 of different spring stiffness.
- the tongues 55 are fixed on one side of the pressure plate 44. A further refinement of the vote is possible through the number of openings 29 'and by the choice of the diameter of the gas passage openings 29 '.
- gas passage openings 29 ' are chosen to be sufficiently large from the outset and are closed with a spring-loaded plate or sealing plate 56 which seals at their edges, as shown in the embodiment shown in FIG.
- the sealing plate 56 opens more or less into a pot 58 surrounding it, whereby it opens up elongated openings or passages 59, the opening characteristics of which are to be determined during the tuning. As long as they remain constant, the shape of such passages can even be used to implement any force-throughput characteristics.
- pressures p 3 > p 5 which can occur, for example, in the event of a positive purge gradient due to a turbocharger or when a motor is mechanically charged the valves 60, 64, 65, 66, 67, 68, 69 open, which would lead to loss of charge air.
- One way to counteract this is to reverse the polarity of the magnet when using a permanent magnet as an armature or a corresponding measure if an electromotive, pneumatic, hydraulic or mechanical actuation of the inner valves is provided as the actuating device.
- FIG. 12 Another possibility in the embodiments shown from FIG. 12 is to simply open the inner valve 32 or 34 at such operating points via the magnet or the corresponding actuating device.
- the pressure p 3 which is higher than p 5, would then be present below the main valve 67 to 69 in the chamber 3 and above the piston 86 or 89, so that the main valve 67 to 69 could be closed by a spring, for example.
- the slight charge air loss via a throttle point between the guide sleeve 11 or 37 and the piston 86 or 89 is manageable.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführungseinrichtung mit Druckkompensation,
wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist.The invention relates to an exhaust gas recirculation device with pressure compensation,
as described in
Die US-A-4 027 638 offenbart eine solche Einrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.US-A-4 027 638 discloses such a device
according to the preamble of
Otto- und Dieselmotoren, insbesondere solche von Kraftfahrzeugen, werden üblicherweise mit Abgasrückführungseinrichtungen, insbesondere Abgasrückführungsventilen (AGR-Ventilen) versehen. Durch sie wird dem angesaugten Frischgas teilweise Abgas zugemischt, um die NOx-Emission zu senken sowie um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern und Geräuschentstehung zu verringern.Otto and diesel engines, especially those of motor vehicles usually with exhaust gas recirculation devices, in particular exhaust gas recirculation valves (EGR valves). Through them the sucked in Fresh gas partially mixed with exhaust gas to reduce NOx emissions as well to improve fuel consumption and reduce noise.
Solche Abgasrückführungseinrichtungen umfassen Zumeßorgane bzw. Steuerorgane, mit denen die Menge des rückgeführten Abgases betriebspunktabhängig eingestellt werden kann. Zu geringe Abgasrückführung würde die angestrebten Wirkungen verfehlen, zu große bei Ottomotoren zu Betriebsstörungen oder einem unerwünschten Anstieg von HC- oder sogar CO-Emissionen führen und bei Dieselmotoren zu einem unerwünschten Anstieg der Partikelemissionen.Such exhaust gas recirculation devices include metering devices or control devices, with which the amount of the recirculated exhaust gas depends on the operating point can be adjusted. Exhaust gas recirculation would be too low Missing effects, too big with petrol engines to malfunctions or one lead to and undesirable increase in HC or even CO emissions Diesel engines lead to an undesirable increase in particle emissions.
Solche Steuerorgane sind in der Regel vollständig schließbare Ventile, die von einer Unterdruckmembran oder einem Stellmotor oder einem gegen eine Feder arbeitenden Proportionalmagneten eingestellt werden, die ihrerseits über ein Taktventil oder ein Relais vom Steuergerät des Motors betätigt werden. Die dazu im Steuergerät verwendeten Informationen sind in der Regel die über Last und Drehzahl des Motors und über die angesaugte Luftmenge. Zur Verbesserung der Arbeitsweise wird auch die Rückmeldung des Öffnungsweges über ein Wegmeßsystem angewandt.Such controls are usually fully closable valves by a vacuum membrane or a servomotor or one against a spring working proportional magnets can be set, which in turn have a Clock valve or a relay can be operated by the engine control unit. The one Information used in the control unit is usually that about load and Engine speed and the amount of air drawn in. To improve the Working will also be the feedback of the opening path via a path measuring system applied.
Die Abgasrückführungseinrichtungen liegen zwischen den schwankenden Drükken im Abgassystem und den schwankenden Drücken im Saugsystem des Motors, wobei die Veränderungen dieser Drücke einerseits mit den Veränderungen des Betriebspunktes einhergehen, andererseits vom stoßweisen Austreten des Abgases und vom stoßweisen Ansaugen des Frischgases bestimmt werden.The exhaust gas recirculation devices are located between the fluctuating pressures in the exhaust system and the fluctuating pressures in the intake system of the Motors, the changes in these pressures on the one hand with the changes of the operating point, on the other hand from intermittent escaping of the exhaust gas and intermittent suction of the fresh gas can be determined.
Diese Druckschwankungen stellen bereits für die Zumeßfunktion der Abgasrückführungseinrichtung bei Saugmotoren ein Problem dar und sind bei aufgeladenen Motoren besonders gravierend. These pressure fluctuations already represent the metering function of the exhaust gas recirculation device a problem with naturally aspirated engines and are with supercharged ones Motors particularly serious.
JP 06 147 025 (Patent Abstract of Japan) zeigt eine Abgasrückführeinrichtung, wie
sie im Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben ist. Hierbei wird Abgas einer Brennkraftmaschine
über zwei Abgaszuführungen einem Doppelventil zugeführt. Das
Doppelventil besteht aus zwei an einer Ventilstange starr befestigten Ventiltellern,
welche die Abgaszuführungen jeweils von einem gemeinsamen Abgasrückführkanal
trennen, wobei der eine Ventilteller zum Öffnung des Ventils entlang der Abgasströmungsrichtung
und der andere Ventilteller entgegen der Abgasströmungsrichtung
bewegt werden muß.JP 06 147 025 (Patent Abstract of Japan) shows an exhaust gas recirculation device such as
it is described in the preamble of
US-A- 4 027 638 offenbart ein Abgasrückführventil, welches ein Zumessen von Abgas in den Frischgasstrom eines Verbrennungsmotors mittels eines Flußregelventilserlaubt. Auf der Frischgasseite dieses Flußregelventils ist ein Druckregelventil angeordnet. Das Druckregelventil wird von einer Betätigungsstange entsprechend geschlossen, wenn die über dem Flußregelventil anliegende Gasdruckdifferenz ansteigt. Das Schließen des Druckregelventils führt zu einer derartigen Gasdruckerhöhung zwischen dem Flußregelventil und dem Druckregelventil, daß die Druckdifferenz über dem Flußregelventil verringert wird. Dies gewährleistet eine im wesentlichen konstante Gasdruckdifferenz über das Flußregelventil. US-A-4 027 638 discloses an exhaust gas recirculation valve which allows metering of Exhaust gas into the fresh gas stream of an internal combustion engine by means of a Flußregelventilserlaubt. On the fresh gas side of this flow control valve is a Pressure control valve arranged. The pressure control valve is from a Actuating rod closed accordingly if the above the Flow control valve applied gas pressure difference increases. Closing the Pressure control valve leads to such a gas pressure increase between the Flow control valve and the pressure control valve that the pressure difference over the Flow control valve is reduced. This essentially ensures one constant gas pressure difference via the flow control valve.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgasrückführeinrichtung bereitzustellen, bei der die durchgesetzte bzw. zugemessene Abgasmenge möglichst unabhängig von obigen auf die Abgasrückführungseinrichtung einwirkenden Druckschwankungen ist.It is an object of the invention to provide an exhaust gas recirculation device where the throughput or metered amount of exhaust gas is as independent as possible from the above pressure fluctuations acting on the exhaust gas recirculation device is.
Die Aufgabe wird durch eine Abgasrückführungseinrichtung mit den im Anspruch
1 angegebenen Merkmalen gelöst.The object is achieved by an exhaust gas recirculation device with the in the
Eine erfindungsgemäße Abgasrückführungseinrichtung zum Rückführen von Abgas in eine Gaszuführung von Motoren, insbesondere von Kraftfahrzeugmotoren, umfaßt eine Abgaszuführung, eine Frischgaszuführung und einen in die Gaszuführung mündenden Ausgangskanal, wobei zumindest die Abgaszuführung und die Frischgaszuführung über ein Zumeß- bzw. Steuerorgan miteinander in Verbindung stehen und auf der der Frischgaszuführung zugewandten Seite des Steuerorgans eine Druckplatte angeordnet ist, die den Einfluß von auf der Abgas - und Frischgasseite auftretenden und sich auf den Abgasdurchsatz auswirkenden Druckschwankungen minimiert und bevorzugt eliminiert.An exhaust gas recirculation device according to the invention for recycling Exhaust gas in a gas supply of engines, especially automotive engines, includes an exhaust gas supply, a fresh gas supply and one in the Gas supply outlet channel, at least the exhaust gas supply and the fresh gas supply with each other via a metering or control element Connect and on the fresh gas supply side of the Control element a pressure plate is arranged, the influence of on the exhaust gas - and fresh gas side occurring and affecting the exhaust gas flow Pressure fluctuations minimized and preferably eliminated.
Befindet sich das Steuerorgan, das insbesondere durch ein Ventil- bzw. Hauptventil gebildet sein kann, in einer partiell oder vollständig geöffneten Stellung, kann Abgas von der Abgasseite der Abgasrückführungseinrichtung in Richtung der Frischgasseite strömen. Die Druckplatte ist derart im Gas- bzw. Abgasstrom in der Abgasrückführungseinrichtung angeordnet, daß sie einen Strömungswiderstand für den sie umströmenden oder durchströmenden Abgasstrom bildet und so beim Durchströmen des Abgases von der Abgasseite in Richtung zur Frischgasseite zu einem partiellen Aufstauen bzw. einer Druckerhöhung des Abgasstroms führt. In diesem Fall ist daher der Gasdruck in einem Raum zwischen dem Steuerorgan und der Druckplatte größer als in einem Raum, der frischgasseitig von der Druckplatte angeordnet ist. Der Unterschied zwischen diesen frischgasund abgasseitig auf die Druckplatte wirkenden Gasdrücken resultiert in einer Kraft, die auf die Druckplatte wirkt. Diese an der Druckplatte angreifende Kraft wird erfindungsgemäß zu einer Beeinflussung bzw. Steuerung der Stellung bzw. des freien Öffnunsquerschnitts des Steuerorgans verwendet werden, so daß sich beispielsweise der freie Öffnungsquerschnitt des Steuerorgans verkleinert, wenn sich eine in Richtung der Frischgasseite bzw. in Schließrichtung des Steuerorgans gerichtete Kraft auf die Druckplatte erhöht. Die Druckplatte kann somit derart ausgebildet sein, daß eine Erhöhung des Druckgefälles zwischen Abgasund der Frischgasseite der Abgasrückführungseinrichtung zu einer vorbestimmten Verkleinerung des freien Öffnungsquerschnitts des Steuerorgangs und eine Verkleinerung dieses Druckgefälles zu einer vorbestimmten Vergrößerung des freien Öffnungsquerschnitts des Steuerorgans führt.The control element is located, in particular through a valve or main valve can be formed in a partially or fully open position, can exhaust gas from the exhaust side of the exhaust gas recirculation device in the direction flow on the fresh gas side. The pressure plate is in the gas or exhaust gas flow arranged in the exhaust gas recirculation device that they have a flow resistance for the exhaust gas flow flowing around or flowing through them and so when flowing through the exhaust gas from the exhaust side towards the fresh gas side for a partial build-up or an increase in the pressure of the exhaust gas flow leads. In this case, therefore, the gas pressure is in a space between the Control unit and the pressure plate larger than in a room on the fresh gas side is arranged by the pressure plate. The difference between these fresh gas and gas pressures acting on the pressure plate on the exhaust side result in a Force that acts on the pressure plate. This force acting on the pressure plate is used according to the invention to influence or control the position or of the free opening cross section of the control member can be used so that for example, the free opening cross section of the control member is reduced if one in the direction of the fresh gas side or in the closing direction of the control member directed force on the pressure plate increases. The pressure plate can thus be designed such that an increase in the pressure differential between exhaust gas and the fresh gas side of the exhaust gas recirculation device to a predetermined Reduction of the free opening cross section of the control gear and one Reduction of this pressure drop to a predetermined increase in the leads free opening cross section of the control member.
Auf diese Weise kann der Einfluß von abgas- und frischgasseitigen Schwankungen bzw. Variationen des Gasdrucks in der Abgasrückführungseinrichtung auf den Durchsatz bzw. die Zusmessung des rückgeführten Abgases bzw. auf den Abgasanteil des Gasstroms im Ausgangskanal minimiert und bevorzugt vollständig eliminiert werden.In this way, the influence of flue gas and fresh gas side fluctuations or variations of the gas pressure in the exhaust gas recirculation device the throughput or the measurement of the recirculated exhaust gas or on the The proportion of exhaust gas in the gas stream in the outlet channel is minimized and preferably completely be eliminated.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Steuerorgan mit einer mechanischen, pneumatischen, hydraulischen, magnetischen oder elektrischen Stelleinrichtung bzw. Stellmotor verbunden. Besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Magneten bzw. Propotionalmagneten erwiesen, da mit einem solchen die Öffnung bzw. Stellung des Steuerorgans sehr genau eingestellt wird und es vor allem zusätzlich schnell reagiert.According to a preferred embodiment of the invention, the control member with a mechanical, pneumatic, hydraulic, magnetic or electrical actuator or servomotor connected. Particularly advantageous the use of a magnet or a proportional magnet has proven to be because with such the opening or position of the control member very precisely is set and, above all, it also reacts quickly.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Abgasrückführungseinrichtung mit einer Kompensationseinrichtung versehen, die zur Kompensation bzw. zum Ausgleichen von Kräften dient, die aus einer Differenz zwischen abgasseitigem und frischgasseitigem Gasdruck auf das Steuerorgan wirken. Das Druckgefälle des Gasdrucks über das Steuerorgan kann aufgrund dieser Kompensationseinrichtung nicht zu einer Kraftkomponente führen, die in Richtung eines unerwünschtes Öffnens oder Schließens des Steuerorgans wirkt, wodurch die angestrebte Steuerung bzw. Regelung der durchgesetzten Abgasmenge erheblich verbessert wird. Als Kompensationseinrichtung können insbesondere ein zweiter Ventilteller oder Kolben, Membranen und/oder Bälge dienen.According to a further preferred embodiment, the exhaust gas recirculation device is provided with a compensation device for compensation or to balance forces resulting from a difference between exhaust gas side and fresh gas side gas pressure act on the control element. The Pressure drop in the gas pressure via the control member can be due to this compensation device not lead to a force component that is in the direction of a undesired opening or closing of the control member acts, causing the desired control or regulation of the amount of exhaust gas enforced considerably is improved. A second can in particular be used as the compensation device Valve plates or pistons, membranes and / or bellows are used.
Vorteilhaft ist es hierbei, die Kompensationseinrichtung auf einer Seite mit dem abgasseitigen Gasdruck, d.h. dem in der Abgaszuführung herrschenden Gasdruck zu beaufschlagen und auf der anderen Seite mit dem frischgasseitigen Gasdruck, d.h. dem auf der Frischgasseite des Steuerorgans und somit zwischen Hauptventil und Druckplatte herrschenden Gasdruck, zu beaufschlagen. Die sich ergebende Druckdifferenz über die Kompensationseinrichtung resultiert in einer Kraftkomponente, die der zu kompensierenden Kraftkomponente entgegengerichtet ist, den gleichen Betrag aufweist und somit einen Ausgleich der beiden Kraftkomponenten bewirkt.It is advantageous here that the compensation device on one side with the exhaust gas pressure, i.e. the gas pressure prevailing in the exhaust gas supply to act on and on the other hand with the fresh gas side Gas pressure, i.e. that on the fresh gas side of the control member and thus between Main valve and pressure plate prevailing gas pressure. Which resulting pressure difference across the compensation device results in a Force component that opposes the force component to be compensated is the same amount and thus a balance of the two Power components causes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Kompensationseinrichtung mit einer kinematischen Übersetzung, insbesondere einer Hebelübersetzung, bereitgestellt. Diese Übersetzung übersetzt die von der Kompensationseinrichtung erzeugte Kraftkomponente auf eine Größe, die für die Kompensation der zu kompensierenden Kraft auf das Steuerorgan geeignet ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die für die Gasdrücke wirksamen Flächen bzw. Flächeninhalte von Kompensationseinrichtung und Steuerorgan sich unterscheiden.According to a further preferred embodiment, the compensation device with a kinematic transmission, in particular a lever transmission, provided. This translation translates that from the compensation device generated force component to a size that is used for the compensation of the force to compensate for the control member is suitable. This is particularly so advantageous if the areas or areas effective for the gas pressures differ from compensation device and control body.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Kompensationseinrichtung, das Steuerorgan und die Druckplatte kraftwirksam miteinander verbunden und über die Stelleinrichtung steuerbar. Auf diese Weise können die von der Kompensationseinrichtung, der Druckplatte und von der Stelleinrichtung erzeugten Kräfte gemeinsam auf das Steuerorgan einwirken und sich geeignet addieren bzw. kompensieren, um die gewünschte Netto-Kraft bzw. Kraftkomponente auf das Steuerorgan auszuüben.According to a further preferred embodiment, the compensation device, the control element and the pressure plate are connected to one another in an effective manner and controllable via the control device. In this way, those of the Compensation device, the pressure plate and generated by the actuator Forces work together on the control body and become suitable add or compensate to the desired net force or force component to exercise on the tax body.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine ortsfeste Stauplatte vorzusehen, um ein direktes Aufströmen eines aus dem Steuerorgan strömenden Abgasstroms auf die Druckplatte zu verhindern. Die Einwirkung eines unerwünschten Staudruckanteils auf die Druckplatte kann so eliminiert werden. Die Stauplatte wird hierzu typischerweise derart angeordnet, daß der aus dem Steuerorgan strömende Abgasstrom nicht direkt auf die Druckplatte aufströmt, d.h. daß es zu keinem unerwünschtem Impulsübertrag des aufströmenden Abgasstroms auf die Druckplatte kommt.According to a further preferred embodiment, it has proven to be advantageous proved to provide a stationary stowage plate in order to allow direct inflow an exhaust gas stream flowing from the control member towards the pressure plate prevent. The effect of an undesirable back pressure portion on the Pressure plate can be eliminated in this way. The baffle plate is typically used for this arranged such that the exhaust gas stream flowing out of the control member is not flows directly onto the pressure plate, i.e. that there is no undesirable Impulse transfer of the inflowing exhaust gas stream comes to the pressure plate.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Steuerorgan durch eine Federwirkung einer Membran oder eines Balgs in Schließrichtung vorgespannt, wobei insbesondere zusätzlich eine Feder zur Unterstützung der Vorspannung vorgesehen sein kann, um eine zusätzliche Kraftkomponente in Schließrichtung des Steuerorgans zu bewirken.According to a further preferred embodiment, the control member by a spring action of a membrane or bellows in the closing direction biased, in particular in addition a spring to support the Preload can be provided to add an additional force component To effect the closing direction of the control member.
Die Druckplatte kann vorteilhafterweise derart angeordnet und ausgebildet sein, daß das Gas bzw. Abgas im wesentlichen durch genau definierte Öffnungen in der Druckplatte strömt und möglichst wenig Gas um ihren äußeren Umfang herumtreten kann, d.h. wenig Gas zwischen der Druckplatte und einer an diese angrenzende Wand strömen kann, sondern statt dessen der Gasstrom durch dafür ausgelegte Öffnungen in der Druckplatte selber geleitet wird. Diese Öffnungen werden hierbei insbesondere nach akustischen, strömungstechnischen und mechanischen Gesichtspunkten abgestimmt.The pressure plate can advantageously be arranged and designed in such a way that that the gas or exhaust gas essentially through precisely defined openings in the pressure plate flows and as little gas as possible around its outer circumference can step around, i.e. little gas between the pressure plate and one on it adjacent wall can flow, but instead the gas flow through openings designed for this purpose are guided in the printing plate itself. These openings are in particular according to acoustic, fluidic and mechanical aspects.
Weiterhin ist eine Ausführung der Druckplatte möglich, bei welcher diese mit zusätzlichen Einrichtungen ausgestattet wird, so daß bei einem kleinen Gasdruckgefälle bzw. kleinen Druckunterschieden zwischen abgasseitigen und frischgasseitigen Gasdrücken auf die Druckplatte das Abgas um den äußeren Umfang der Druckplatte herumströmen kann, bei wachsenden bzw. größeren Druckunterschieden jedoch zusätzliche Gasdurchtrittsöffnungen freigegeben werden, durch die der Gasstrom zusätzlich strömen kann. Hierdurch wird ein zusätzlicher und vorteilhafter Freiheitsgrad für die Abstimmung nach akustischen, strömungstechnischen und mechanischen Gesichtspunkten geschaffen.Furthermore, an execution of the printing plate is possible, in which this additional equipment is equipped so that with a small gas pressure gradient or small pressure differences between the exhaust side and fresh gas side gas pressures on the pressure plate the exhaust gas around the outer Circumference of the pressure plate can flow around, with growing or larger Differences in pressure, however, released additional gas passage openings through which the gas flow can flow. This will be a additional and advantageous degree of freedom for tuning according to acoustic, fluidic and mechanical aspects created.
Bevorzugt ist eine Abgasrückführungseinrichtung bei der ein Gasdruck in einem Innenventilkompensationsraum von dem Zusammenwirken eines inneren Ventils mit einem Öffnungsspalt zwischen dem Kolben und einer Führungshülse des Kolbens gesteuert wird, wobei das innere Ventil von der Stelleinrichtung und/oder einer zusätzlichen Innenventilstelleinrichtung betätigt wird. Die Wahl des Duchmessers des Kolbens relativ zu dem des Steuerorgans, beispielsweise des Hauptventils, beeinflußt auch die Abstimmung des inneren Ventils zu dem Öffnungsspalt zwischen dem Kolben und der Führungshülse.An exhaust gas recirculation device is preferred in which a gas pressure in one Internal valve compensation space from the interaction of an internal valve with an opening gap between the piston and a guide sleeve of the Piston is controlled, with the inner valve by the actuator and / or an additional inner valve actuating device is actuated. The vote the diameter of the piston relative to that of the control element, for example of the main valve also affects the tuning of the inner valve to that Opening gap between the piston and the guide sleeve.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsformen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1- eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Abgasrückführungseinrichtung mit einer Druckkompensationsleitung;
- Figur 1A
- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer abgasführenden Druckkompensationsleitung und einem Doppelventil;
Figur 2- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer Drosselklappe als Steuerorgan;
Figur 3- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit zwei entgegengerichteten Ventilen;
Figur 4- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem Kugel-, Kegel- oder Zylinderventil;
Figur 5- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer Membran und einer Hebelübersetzung;
Figur 6- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer Membran und einer Hebelübersetzung;
- Figur 7
- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer Membran und einer Hebelübersetzung;
Figur 8- eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer Druckplatte;
Figur 9- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Druckplatte;
Figur 10- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem Balg;
Figur 11- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem zwecks Druckkompensation über einen hohlen Ventilkörper beaufschlagten Kolben;
Figur 12- eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem zusätzlichen inneren Ventil;
Figur 13- eine schematische Querschnittsdarsteliung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem zusätzlichen inneren Ventil;
Figur 14- eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer zusätzlichen ortsfesten Stauplatte; und
Figur 15- eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ähnlich zu Figur 12 mit einem zusätzlichem Topf.
- Figure 1
- is a schematic cross-sectional view of an exhaust gas recirculation device according to the invention with a pressure compensation line;
- Figure 1A
- is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the invention with an exhaust gas-carrying pressure compensation line and a double valve;
- Figure 2
- is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the invention with a throttle valve as a control member;
- Figure 3
- is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the invention with two opposite valves;
- Figure 4
- is a schematic cross-sectional view of a further embodiment of the invention with a ball, cone or cylinder valve;
- Figure 5
- is a schematic cross-sectional view of a further embodiment of the invention with a membrane and a lever transmission;
- Figure 6
- is a schematic cross-sectional view of a further embodiment of the invention with a membrane and a lever transmission;
- Figure 7
- is a schematic cross-sectional view of a further embodiment of the invention with a membrane and a lever transmission;
- Figure 8
- is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a pressure plate;
- Figure 9
- a schematic cross-sectional view of a further embodiment of a printing plate;
- Figure 10
- is a schematic cross-sectional view of a further embodiment of the invention with a bellows;
- Figure 11
- is a schematic cross-sectional view of a further embodiment of the invention with a piston acted upon for the purpose of pressure compensation via a hollow valve body;
- Figure 12
- is a schematic cross-sectional view of a further embodiment of the invention with an additional inner valve;
- Figure 13
- a schematic cross-sectional representation of a further embodiment of the invention with an additional inner valve;
- Figure 14
- a cross-sectional view of another embodiment of the invention with an additional stationary storage plate; and
- Figure 15
- a cross-sectional view of another embodiment of the invention similar to Figure 12 with an additional pot.
Im folgenden werden aus Gründen der einfacherern Darstellung alle gleichen oder wesensgleichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet.In the following, all are the same for the sake of simplicity of illustration or the same features of the different embodiments referred to uniform reference numerals.
Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Abgasrückführungseinrichtung. Das Abgas wird mittels eines
Abgaskanals bzw. Abgaszuführung 5, dessen eine Seite in den Hauptabgasstrom
des Motors mündet, der Abgasrückführungseinrichtung zugeführt. Die Abgaszuführung
5 ist über ein Ventil bzw. Hauptventil 60, das aus einem Ventilteller
60A und einem Ventilsitz bzw. Wand 60B besteht, mit einer Kammer 3
verbunden. Frischgasseitig ist die Kammer 3 partiell durch eine Druckplatte 40
verschlossen, die einen Strömungswiderstand für Gas bzw. Abgas darstellt. Figure 1 shows schematically a cross section of a first embodiment of the
Exhaust gas recirculation device according to the invention. The exhaust gas is by means of a
Exhaust gas duct or
Gasdurchtrittsöffnungen (nicht dargestellt) von der Kammer 3 in eine Einmündung
1 können zwischen dem äußeren Umfang der Druckplatte 40 und einer
Wand 8 oder in der Druckplatte 40 selbst gebildet sein. Die Einmündung 1 des
rückgeführten Abgasstroms ist mit einer Frischgaszuführung 2 und einem
Ausgangskanal 4, der die mit dem Abgas versetzten Frischgase weiterführt,
verbunden.Gas passage openings (not shown) from the
In einer oberen Wand 9 der Abgaszuführung 5 ist ein Kompensationsraum bzw.
Kolbenraum 10 zur Aufnahme eines Kompensationskolbens bzw. Ausgleichskolbens
bzw. Kolbens 80 vorgesehen. Der Kolben 80 liegt an seinem Umfang an
einer Wand bzw. Seitenwand 11 an und ist über eine Feder bzw. Spiralfeder 6
mit einem oberen Teil der Wand 11 verbunden. Der Kolbenraum 10 ist über eine
Leitung bzw. Ausgleichsleitung 12 derart mit der Kammer 3 verbunden, daß sich
die Gasdrücke in Kolbenraum 10 und der Kammer 3 schnell ausgleichen können.In an
Kolben 80, Ventilteller 60A und Druckplatte 40 sind miteinander in dieser Reihenfolge
über eine Stange 13 verbunden. An einer dem Kolben 80 gegenüberliegenden
Seite der Stange 13 ist eine Stelleinrichtung in Form eines elektrischen
Magneten bzw. Proportionalmagneten 14 angeordnet, über den das Hauptventil
60 gesteuert bzw. geregelt werden kann.
Der Gasdruck in der Einmündung 1 des rückgeführten Abgasstroms in das
Frischgas ist unter Betriebsbedingungen p3, in der Kammer 3 zwischen Ventilteller
60A und Druckplatte 40 herrscht der Gasdruck p3' und in der Abgaszuführung
5 liegt der Gasdruck p5 vor. In allen für die Abgasrückführung relevanten
Betriebspunkten eines Saugmotors gilt p5 > p3. Ein positives, d.h. umgekehrtes
Spülgefälle p5 < p3 kann unter Umständen bei mechanischer oder durch einen
Turbolader bewirkter Aufladung des Motors auftreten.The gas pressure in the
Durch den mit der Druckplatte 40 verbundenen Strömungswiderstand kommt es
bei geöffnetem Hauptventil 60 zu einer Erhöhung des Gasdruckes p3' in der
Kammer 3 gegenüber dem Gasdruck p3 in der Einmündung 1. Es gilt somit p5 >
p3' > p3. Due to the flow resistance connected to the
Bei einer Öffnung des Abgasrückführungs- bzw. Hauptventils 60 wird somit das
Abgas in der Regel in der gewünschten Richtung, d.h. von der Abgaszuführung
5 in Richtung der Einmündung 1, strömen. Die durchgesetzte Abgasmenge hängt
hierbei im wesentlichen vom Öffnungsquerschnitt des Hauptventils und vom
Gasdruckgefälle über das Hauptventil 60, d.h. von der Druckdifferenz p5 - p3' ab.When the exhaust gas recirculation or
Zur Minimierung des Einflusses dieses Druckgefälles bzw. dieser Druckdifferenz
p5 - p3 bzw. p5 - p3' auf die durchgesetzte Abgasmenge dient die Druckplatte 40.
Durch eine geeignete Wahl von Form und Durchmesser der Druckplatte 40 und
einer Gestaltung des Gasübertritts von der Kammer 3 zur Einmündung 1 zwischen
einer Kammerwand bzw. Wand 8 und äußerem Umfang der Druckplatte
40 und/oder durch die Druckplatte 40 hindurch, kann erreicht werden, daß sich
bei Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Druckgefälles p5 - p3 der freie Öffnungsquerschnitts
des Hauptventils 60, d.h. der Öffnungsquerschnitt zwischen
dem Ventilteller 60A und dem Ventilsitz 60B, gerade um einen solchen Betrag
verkleinert bzw. vergrößert, so daß die durchgesetzte, rückgeführte Abgasmenge
sich nicht mit den obigen Druckschwankungen bzw. Änderungen der Druckdifferenz
ändert und eine bestimmbare bzw. vorbestimmte Größe aufweist bzw. so
daß der Abgasanteil im Ausgangskanal 4 stromabwärts der Einmündung 1
konstant bleibt und eine bestimmbare bzw. vorbestimmte Größe aufweist. Der
Durchsatz der rückgeführten Abgasmenge ist somit im wesentlichen unabhängig
von den Schwankungen bzw. Variationen von frisch- und abgasseitigen Gasdruck
(p5 und p3) an der Abgasrückführungseinrichtung, d.h. im wesentlichen
unabhängig von Änderungen der Gasdruckdifferenz bzw. vom Druckgefälle p5 -
p3.The
Um die durchgesetzte, rückgeführte Abgasmenge weitestgehend vom Druckgefälle
p5 - p3 durch eine solche Gestaltung der Druckplatte 40 und des Gasübertritts
an dieser unabhängig zu machen, ist es vorteilhaft, den Kraftbeitrag der in
der Stange 13 wirkenden Kraft aufgrund des Druckgefälles p5 - p3' zu kompensieren,
damit dieser Kraftbeitrag nicht zu einem unerwünschten Öffnen oder Schließen
des Hauptventils 60 führt, was die angestrebte Steuerung bzw. Regelung
des Abgasdurchsatzes mit der Durckplatte 40 erschweren würde. In order to make the throughput, recirculated exhaust gas quantity largely independent of the pressure drop p 5 -p 3 by such a design of the
Diese in der Stange 13 wirkende Kraft ist hierbei stark vom Druckgefälle p5 - p3'
über das Hauptventil 60 abhängig. Bei geschlossenem Hauptventil 60 wirkt ohne
den Kolben 80 und ohne die Leitung 12 in der Stange 13 die Kraft, die sich aus
dem Druckgefälle p5 - p3 und einer Querschnittsfläche bzw. eines Querschnitts
F3 des Ventiltellers 60A ergibt. In erster Näherung ist bei geöffnetem Ventil die
in der Stange 13 wirkende Kraft durch
Eine Kompensation der Kraft
Bevorzugt wird die Betätigung des Hauptventils 60 der Abgasrückführungseinrichtung
im wesentlichen durch den elektrischen Proportionalmagneten 14 über
die Stange 13 erzielt, wobei bei dem Proportionalmagneten 14 die Kraft nur vom
Spulenstrom und nicht von der Lage des Ankers abhängig ist. Eine solche
Anordnung hat den Vorteil, daß sie schnell reagieren und einen Ventilhub bzw.
Öffnung des Ventils 60 sehr genau einstellen kann. Es ist aber ebenfalls möglich,
andere Betätigungen des Hauptventils 60, wie beispielsweise mechanische,
pneumatische, hydraulische und elektromotorische mit der beschriebenen Druckkompensation
zu kombinieren. The actuation of the
Fig. 1A zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine weitere
Möglichkeit der Kompensation der in der Stange 13 wirkenden Kraft (p5 - p3') x
F3 darin besteht, einen zweiten Ventilteller 60A' von bevorzugt geringfügig
größerem Durchmesser als Ventilteller 60A vorzusehen, um die auf auf den
Ventilteller 60A wirkende Kraft genau zu kompresieren. Dieser Ventilteller 60A
macht eine abgasführende, also ausreichend dimensionierte Kompensationsleitung
12A in den Raum 3 erforderlich.1A shows a further embodiment of the invention, in which a further possibility of compensating for the force acting in the rod 13 (p 5 -p 3 ') x F 3 is a
Weitere Möglichkeiten der Kompensation der in der Stange 13 wirkenden Kraft (p5 - p3') x F3 bestehen darin, Ventile bzw. Hauptventile zu verwenden, die in gleicher oder nahezu gleicher Weise und gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig in Richtung des Abgasstromes und in Gegenrichtung zu ihm öffnen.Further possibilities of compensating the force acting in the rod 13 (p 5 - p 3 ') x F 3 are to use valves or main valves which operate in the same or almost the same way and simultaneously or almost simultaneously in the direction of the exhaust gas flow and in Open the opposite direction to it.
Ein auf einer solchen Druckkompensation beruhende weitere Ausführungsform
der Erfindung ist in Figur 2 dargestellt. In einfachster Weise kann hierbei als
Zumeß- bzw. Steuerorgan 61 eine Drosselklappe 61A Verwendung finden, die
über einen Hebel 15 mit der Stange 13 verbunden ist. Vorteilhaft ist hierbei, daß
die angestrebte Druckkompensation bei einfachster mechanischer Ausführung
möglich ist. Nachteilig ist jedoch, daß das mit der Drosselklappe 61 A gebildete
Ventil bzw. Hauptventil 61 im geschlossenen Zustand nicht hermetisch gasdicht
ist.Another embodiment based on such pressure compensation
the invention is shown in FIG. In the simplest way, this can be done as
A metering or
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hierbei wird eine
weitere Möglichkeit der Druckkompensation eingesetzt, bei der ein Ventilteller
62A eines Hauptventiles 62 auf einem Kreisbogen in der Abgasströmungsrichtung
und ein weiterer Ventilteller 62 linear, aber entgegengesetzt zur Abgasströmungsrichtung
geführt wird. Einer der Ventilteller 62A ist hierbei an einen L-förmigen
Hebel 19, der schwenkbar mit der Stange 13 verbunden ist, festgelegt,
wobei der Hebel 19 in seiner Mitte an einem ortsfesten Wandvorsprung 17
schwenkbar gelagert ist. Der andere Ventilteller 62A ist am oberen Ende der
Stange 13 festgelegt. Die Anordnung des Hebels 19 sowie die für den Gasdruck
wirksamen Flächen der Ventilteller 62A sind hierbei so gewählt, daß sich die auf
die Stange 13 wirkenden Kräfte aufgrund des Druckgefälles zwischen der
Abgaszuführung 5 und der Kammer 3 kompensieren. Statt Kreisbahnen und eine
lineare Ventiltellerfüllung zu verwenden, sind auch zwei lineare Ventiltellerführungen
oder zwei Kreisbahnführungen möglich.Figure 3 shows a further embodiment of the invention. Here is a
Another possibility of pressure compensation used, in which a valve plate
62A of a
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung ähnlich zu Figur 2, bei
der als Hauptventil ein Kugel-, Kegel- oder Zylinderventil 63 vorgesehen ist, um
die gewünschte Druckkompensation zu ermöglichen.Figure 4 shows a further embodiment of the invention similar to Figure 2, at
which is provided as a main valve, a ball, cone or
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die die Nachteile, der
anhand von Figur 1 beschriebenen Ausführungsform mit dem Kolben 80, zu
überwinden sucht. Bei der anhand von Figur 1 beschriebenen Ausführungsform
ist kein vollständig mechanisch reibungsfreier Betrieb des Kolbens 80 möglich
und bei geschlossenem Hauptventil 60 kann noch eine Verbindung zwischen der
Abgaszuführung 5 und der Einmündung 1 bestehen, so daß noch Abgas auf die
Saugseite des Motors fließen kann. Dies kann verhindert werden, indem der
Kolben 80 durch eine Membran 81 ersetzt wird, die eine gleiche oder eine
andere wirksame Fläche bzw. Querschnitt wie Kolben 80 hat. Wenn die wirksame
Fläche F81 von Membran 81 anders, zum Beispiel größer ist, muß zwischen
der Membran 81 und der Stange 13 eine Übersetzung bzw. Untersetzung geschaffen
werden. In der Ausführungsform der Figur 5 ist eine Hebelübersetzung
mit einem an einem Vorsprung der Wand 8 einseitig schwenkbar gelagerten
Hebelarm 21, der mit der Stange 13 beidseitig (Alternative A) oder einseitig
(Alternative B) in Eingriff gebracht werden kann. Die Kompensationskraft, die
aufgrund des Druckgefälles über die Membran 81 entsteht, wird mit einem
Kompensationsarm, der mit der Membran 81 einerseits und schwenkbar mit dem
Hebelarm 21 andererseits verbunden ist, gemäß der vorbestimmten Übersetzung
auf die Stange 13 übertragen. Bei dem einseitigen Eingriff gemäß Alternative B
kann der Hebelarm 21 die Stange 13 nur in Öffnungsrichtung des Hauptventils
60 mitnehmen, d.h. es liegt eine einseitige Entkopplung der Membran 81 zum
Hauptventil 60 vor. Die größere Kraft F81 x p5 wird so auf die alte Kompensationskraft
des Kolbens F80 x p5 herunterübersetzt.FIG. 5 shows a further embodiment of the invention, which seeks to overcome the disadvantages of the embodiment with the
Eine entsprechende Ausführungsform mit einer Hebelübersetzung ist auch bei Ausführungsformen mit Kolben empfehlenswert, wenn deren wirksame Flächen von denen des Hauptventils abweichen. Eine Hebelkinematik ist insbesondere bei Membranen zweckmäßig, die in der Regel nur kleinere Hübe machen können.A corresponding embodiment with a lever ratio is also in Versions with pistons are recommended if their effective surfaces deviate from those of the main valve. Leverage kinematics is particularly useful for Functional membranes, which can usually only make smaller strokes.
Figuren 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung. Hierbei wird,
um Bauraumvorteile und Kosteneinsparungen zu erzielen bzw. um mögliche
Schadensursachen zu eliminieren, eine Ausführungsform vorgeschlagen, die
ohne die Leitung 12 der anhand der Figur 1 beschriebenen Ausführungsform
auskommt. An die Stelle der den Ventilsitz tragenden Wand 60B, ist hierbei eine
Membran 82 vorgesehen, die die Abgaszuführung 5 von der Kammer 3 trennt.
Ein Ventilsitz eines Ventiltellers 64A eines Hauptventils 64 ist hierbei in der
Membran 82 ausgebildet. Das rückzuführende Abgas strömt durch einen hohlen
Druckplattenkörper bzw. um die Druckplatte 41 herum in Richtung der Einmündung
1.Figures 6 and 7 show further embodiments of the invention. Here,
in order to achieve installation space advantages and cost savings or possible ones
To eliminate causes of damage, an embodiment proposed that
without the
Bei der Ausführungsform von Figur 6 ist ein Drehpunkt 23 für eine Hebelübersetzung
24 über einen Stern 25 starr mit den ortsfesten Rohrleitungen verbunden.In the embodiment of Figure 6 is a fulcrum 23 for a
Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform werden die drehbar gelagerten
Hebel 27 über Stangen 28 betätigt, die aus Gründen des Gaswiderstandes in der
Einmündung 1 zweckmäßigerweise in Strömungsrichtung von der Frischgaszuführung
2 zu dem Ausgangskanal 4 vor und hinter der Stange 13 liegen. Der
Hebelmechanismus 27 ist hier wegen der Verschmutzungs- und Korrosionsgefahr
sowie aus Temperaturgründen aus dem Bereich entfernt, der durch Abgas
bespült wird. Die übersetzte Kompensationskraft wird wiederum über die Stange
13 auf den Ventilteller des Hauptventils 64 übertragen und führt zu einem
Ausgleich der zu kompensierenden Kraftkomponente.In the embodiment shown in Figure 7, the rotatably mounted
Figur 8 zeigt eine zweckmäßige Ausführungsform der hohlen Druckplatte bzw.
des Druckkörpers 41, der für die anhand von Figur 6 und 7 beschriebenen
Ausführungsformen vorgesehen ist. Aus akustischen, mechanischen und strömungstechnischen
Abstimmungsgründen kann es vorteilhaft sein, daß möglichst
wenig Abgas um den Außenrand bzw. äußeren Umfang dieses Druckkörpers 41
herumtritt, sondern hauptsächlich durch die dafür vorgesehenen Strömungsöffnungen
bzw. Gasdurchtrittsöffnungen 29, die düsenartig ausgebildet sein können.FIG. 8 shows an expedient embodiment of the hollow pressure plate or
of the
Figur 9 zeigt, daß die die Druckplatte 42 umfassende Wand 8' aus Abstimmungsgründen
auch anders als rein zylindrisch geformt sein kann.Figure 9 shows that the wall 8 'comprising the
Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hierbei ist in der
Abgaszuführung 5 ein Balg 84 vorgesehen, der an seiner einen Seite an einem
Ventilteller 65A eines Hauptventils 65 und an seiner in longitudinaler Richtung
gegenüberliegenden anderen Seite an der oberen Wand 9 der Abgaszuführung 5
befestigt ist. Der Ventilteller 65A weist eine Durchlaßöffnung 30 auf, die die
Kammer 3 mit dem Innenraum des Balgs 84 gasdurchlässig verbindet, wodurch
sich ein Druckausgleich zwischen der Kammer 3 und dem innenraum des Balgs
84 ausbilden kann. Vergrößert sich das Druckgefälle p5-p3', so zieht sich der
Balg 84 in seiner longitudinalen Richtung zusammen, wodurch eine Kraft in
Öffnungsrichtung des Hauptventils 65 auf den Ventilteller 65A ausgeübt wird.
Der Balg 84 soll so ausgeführt werden, das diese Kraft die Druckkompensationsfunktion
übernimmt.Figure 10 shows a further embodiment of the invention. In this case, a bellows 84 is provided in the
Eine solche Ausführungsform kann vorteilhaft sein, sofern Membranen mit
ausreichendem Membranhub (Bälge) zur Verfügung stehen. Beispielsweise läßt
sich auf diese Weise eine geringe Reibung sowie ein Wegfall der Hysterese
erzielen; zudem kann der Balg 84 vorteilhafterweise gleichzeitig als Schließfeder
des Hauptventils 65 wirken.Such an embodiment can be advantageous if membranes with
sufficient membrane stroke (bellows) are available. For example, lets
this results in low friction and no hysteresis
achieve; in addition, the
Eine auf dieser Basis beruhende Ausführungsform ist statt mit einem Balg auch
mit einem Kolben 85 möglich, wie in Figur 11 dargestellt ist. Ein hohler Ventilkörper
66A eines Hauptventils 66 verbindet in gasdurchlässiger Weise die
Kammer 3 mit dem Kompensationsraum 10, der den Kolben 85 aufnimmt,
wodurch die Kompensation der mit dem Druckgefälle p5 - p3' verbunden Kraft
möglich ist. Jedoch treten bei dieser Ausführungsform wiederum die kolbenspezifischen
Nachteile der Reibung und der unvollständigen Dichtigkeit auf. An embodiment based on this is also possible with a
Vorteilhaft kann daher eine Ausführungsform entsprechend der Figur 12 sein, bei
der die hermetische Abdichtung zwischen der Abgaszuführung 5 und der Einmündung
1 nicht durch einen Dichtungsring 31 am Kolben 85 wie in Fig. 11,
sondern durch ein inneres Ventil 32 innerhalb des Hauptventils 67 hergestellt
wird. Geöffnet wird das innere Ventil 32 mit einem Vorhub der Stange 13, die
durch die Stelleinrichtung, insbesondere durch einen elektrischen Magneten bzw.
Proportionalmagneten 14, veranlaßt wird. Solange das innere Ventil 32 geschlossen
ist, hält das Druckgefälle p5 - p3 das innere Ventil 32 und damit das
Hauptventil 67 geschlossen. Wird das innere Ventil 32 durch den Vorhub geöffnet,
ergibt sich wegen einer Drosselstelle zwischen dem äußerem Umfang des
Kolbens 86 und der Wand 11, deren Querschnitt im Vergleich zu dem der
Durchlaßöffnung 30 im Ventilkörper 67A klein sein muß, über dem Kolben 86 im
Kompensationsraum 10 der Druck p3', wodurch der Druckausgleich hergestellt
ist. Beeinflußbar ist der Druckausgleich durch Wahl des Durchmesserverhältnisses
von der wirksamen Fläche des Kolbens 86 zur der des Ventiltellers 67A
und durch die Verhältnisse der Öffnungsquerschnitte der Drosselstelle und dem
inneren Ventil 32.An embodiment according to FIG. 12 can therefore be advantageous, in which the hermetic seal between the
Figur 13 zeigt eine weitere Ausführung der Abgasrückführungseinrichtung mit
Druckkompensation ähnlich zu der in Figur 12 dargestellten Ausführungsform,
mit dem Unterschied, daß hier das Hauptventil 68 mit Ventilteller 68A gemeinsam
mit einem inneren Ventil 32 nicht ausschließlich durch die Feder 6, sondern
auch zwangsweise von der Stange 13 in Schließrichtung mitgenommen wird.FIG. 13 shows a further embodiment of the exhaust gas recirculation device
Pressure compensation similar to the embodiment shown in FIG. 12,
with the difference that here the
Figur 14 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Abgasrückführungseinrichtung
mit Druckkompensation mit einem inneren Ventil 34, das
während des Vorhubs der Stange 13 geöffnet wird. Das innere Ventil 34 weist
hierbei einen konischen oder vorzugsweise halbkugelförmigen Ventilteller auf. Ein
am oberen Bereich der Stange 13 befestigter Stift 35 hat darin die Aufgabe, ein
Hauptventil 69 nach dem Vorhub zur Öffnung des inneren Ventils 34 anzuheben.
Anstelle einer solchen Betätigung des inneren Ventils über die Stelleinrichtung 14
kann wahlweise auch eine eigens für die Betätigung des inneren Ventils vorgesehene
Innenventilstelleinrichtung bereitgestellt sein, die unabhäniges Betätigen
von Hauptventil und innerem Ventil ermöglicht (nicht dargestellt).FIG. 14 shows a particularly preferred embodiment of the exhaust gas recirculation device
with pressure compensation with an
Optional kann eine Schutzhülse bzw. Hülse 36 vorgesehen sein, die den Gleitsitz
des Kolbens 89 in einer Führungshülse 37 gegen Verschmutzung schützt. Ein
Deckel 38 ist derart ausgebildet oder mit einem separaten Füllstück versehen,
um einen Raum oberhalb des Hauptventils 69, der einen Innenventilkompensationsraum
10' darstellt, so klein wie möglich zu machen, damit der jeweils
gewünschte Druck (p5 im geschlossenen und p3' im geöffneten Zustand) sich
möglichst schnell ausbildet und so wenig Abgas wie möglich in diesen Innenventilskompensationsraum
10' eintreten kann. Der Gasdruck in dem Innnenventilkompensationsraum
wird durch p10' bezeichnet. Falls für die Abstimmung
und/oder gegen die Verschmutzung vorteilhaft, so kann ein Dichtungsring 50,
der eine partielle Gasabdichtung eines Öffnungsspalts zwischen dem Kolben 89
und der Führungshülse 37 bewirkt, Verwendung finden. Um die Einfädelung des
Kolbens 89 in die Führungshülse 37 zu erleichtern, hat diese an ihrem unteren
Ende eine Anschrägung an deren Innendurchmesser erhalten. Eine Stauplatte 52
wird vorgesehen, um die verfälschende Wirkung des Staudrucks, der aus dem
Öffnungsquerschnitts des Hauptventils 69 strömenden Gase auf eine Druckplatte
44 zu eliminieren, d.h. es soll verhindert werden, daß der durch das Hauptventil
von der Abgaszuführung 5 in Richtung der Einmündung 1 strömende Abgasstrom
direkt auf die Druckplatte 44 aufströmt, da dies einen unerwünschten
Impulsübertrag mit einer damit verfälschenden Auswirkung auf die Steuerungs-
bzw. Regeleigenschaften der Abgasrückführungseinrichtung haben kann. Besonders
vorteilhaft hat es sich erwiesen, einen Kragen 53 der Stauplatte 52 so
hoch wie möglich in das Hauptventil 69 hineinzuziehen. Die Stauplatte 52 kann
hierbei vorteilhafterweise gleichzeitig die obere Führung der Stange 13 übernehmen.
Eine solche obere Führung der Stange 13 ist auch durch die Druckplatte
44, den Stift 35, eine Membran oder einen Balg möglich.A protective sleeve or
Als vorteilhaft hat sich erwiesen, Öffnungen bzw. Gasdurchtrittsöffnungen 29'
in der Druckplatte 44 auch als federbelastete Ventile auszubilden. Eine solche
Ausführungsform ist in Figur 14 dargestellt, bei der die Gasdurchtrittsöffnungen
29' durch federnde Zungen 55 unterschiedlicher Federsteifigkeit abgedeckt sind. It has proven advantageous to have openings or gas passage openings 29 '
to be formed in the
Die Zungen 55 sind hierbei an einer Seite der Druckplatte 44 festgelegt. Eine
weitere Verfeinerung der Abstimmung ist möglich durch die Anzahl der Öffnungen
29' und durch die Wahl der Durchmesser der Gasdurchtrittsöffnungen
29'.The
Weiter vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Gasdurchtrittsöffnungen
29' von vornherein ausreichend groß gewählt werden und mit einer federbelasteten,
an ihrem Rande abdichtenden Platte bzw. Abdichtplatte 56 verschlossen
werden, wie in der in Figur 15 dargestellten Ausführungsform gezeigt ist. Die
Abdichtplatte 56 öffnet sich in Abhängigkeit von der Druckdifferenz p3' - p3 mehr
oder minder in einen sie umschließenden Topf 58 hinein, wobei sie längliche
Öffnungen bzw. Durchlässe 59 freigibt, deren Öffnungscharakteristik bei der
Abstimmung zu ermitteln ist. Über die Formgebung solcher Durchlässe können,
solange sie stetig bleiben, sogar beliebige Kraft- Durchsatzcharakteristiken
realisiert werden.An embodiment is also advantageous in which the gas passage openings 29 'are chosen to be sufficiently large from the outset and are closed with a spring-loaded plate or sealing
Je nach Abstimmung der Durchmesserverhältnisse der Kolben bzw. Membranen
oder Bälge 80-89 zu den jeweiligen Hauptventilen 60-69 können bei Drücken p3
> p5, die beispielsweise bei einem positiven Spülgefälle durch einen Turbolader
oder bei einer mechanischen Aufladung eines Motors auftreten können, sich die
Ventile 60, 64, 65, 66, 67, 68, 69 öffnen, was zu Ladeluftverlusten führen
würde. Eine Möglichkeit dem entgegenzuwirken, besteht in einer Umpolung des
Magneten bei Verwendung eines Permanentmagneten als Anker oder eine
entsprechende Maßnahme, falls als Stelleinrichtung eine elektromotorische,
pneumatische, hydraulische oder mechanische Betätigung der inneren Ventile
vorgesehen ist.Depending on the coordination of the diameter ratios of the pistons or membranes or bellows 80-89 to the respective main valves 60-69, pressures p 3 > p 5 , which can occur, for example, in the event of a positive purge gradient due to a turbocharger or when a motor is mechanically charged the
Eine andere Möglichkeit besteht bei den ab Fig. 12 gezeigten Ausführungsformen
darin, bei solchen Betriebspunkten einfach über den Magneten oder die
entsprechende Stelleinrichtung das innere Ventil 32 bzw. 34 zu öffnen. Der
gegenüber p5 höhere Druck p3 würde dann unterhalb des Hauptventils 67 bis 69
in der Kammer 3 und oberhalb des Kolbens 86 bzw. 89 anliegen, so daß das
Hauptventil 67 bis 69 durch beispielsweise eine Feder geschlossen werden
könnte. Der geringfügige Ladeluftverlust über eine Drosselstelle zwischen Führungshülse
11 bzw. 37 und Kolben 86 bzw. 89 ist verkraftbar. Another possibility in the embodiments shown from FIG. 12 is to simply open the
- 1.1.
- Einmündungjunction
- 2.Second
- FrischgaszuführungFresh gas supply
- 3.Third
- Kammerchamber
- 4.4th
- Ausgangskanaloutput channel
- 5.5th
- Abgaszuführungexhaust gas supply
- 6.6th
- Federfeather
- 6'.6 '.
- Federfeather
- 8.8th.
- Wandwall
- 8'.8th'.
- Wandwall
- 9.9th
- Wandwall
- 10.10th
- Kompensationsraumcompensation chamber
- 11.11th
- obere Wandtop wall
- 12.12th
- Kompensationsleitungcompensation line
- 12A.12A.
- Kompensationsleitungcompensation line
- 13.13th
- Stangepole
- 14.14th
- Magnet oder ProportionalmagnetMagnet or proportional magnet
- 15.15th
- Hebellever
- 17.17th
- Wandvorsprungwall lead
- 19.19th
- Hebellever
- 21.21st
- Hebelarmlever arm
- 23.23rd
- Drehpunktpivot point
- 24.24th
- Hebelübersetzungleverage
- 25.25th
- Sternstar
- 27.27th
- Hebellever
- 28.28th
- Stangenrods
- 29.29th
- GasdurchtrittsöffnungenGas openings
- 29'.29 '.
- Gasdurchtrittsöffnungen Gas openings
- 30.30th
- Durchlaßöffnungpassage opening
- 31.31st
- Dichtungsringsealing ring
- 32.32nd
- inneres Ventilinner valve
- 33.33rd
- inneres Ventilinner valve
- 34.34th
- inneres Ventilinner valve
- 35.35th
- Stiftpen
- 36.36th
- Schutzhülseprotective sleeve
- 37.37th
- Führungshülseguide sleeve
- 38.38th
- Deckelcover
- 40.40th
- Druckplatteprinting plate
- 41.41st
- Druckkörperpressure vessels
- 42.42nd
- Druckplatteprinting plate
- 44.44th
- Druckplatteprinting plate
- 50.50th
- Dichtungsringsealing ring
- 52.52nd
- Stauplattebaffle plate
- 53.53rd
- Kragencollar
- 55.55th
- Zungentongues
- 56.56th
- Abdichtplattesealing
- 58.58th
- Topfpot
- 59.59th
- Öffnungenopenings
- 60.60th
- Hauptventilmain valve
- 60A.60A.
- Ventilplattevalve plate
- 60A'.60A '.
- Ventilplattevalve plate
- 60B.60B.
- Ventilsitz bzw. WandValve seat or wall
- 61.61st
- Hauptventilmain valve
- 61A.61A.
- Drosselklappethrottle
- 62-69.62-69.
- Hauptventilmain valve
- 62A-69A.62A-69A.
- Ventilplattenvalve plates
- 80.80th
- Kolbenpiston
- 81-82.81-82.
- Membranmembrane
- 84.84th
- Balgbellows
- 85.85th
- Kolbenpiston
- 87-89.87-89.
- Kolbenpiston
Claims (11)
- Exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas into a gas feed to engines, especially motor vehicle engines, having an exhaust gas feed (5), a fresh gas feed (2) and an outlet duct (4) opening into the gas feed, where at least the exhaust gas feed (5) and the fresh gas feed (2) are interconnected via a control means (60-69) having an adjustable free opening cross section for metering exhaust gas, where, on the side of the control means (60-69) facing the fresh gas feed, there is arranged a pressure plate (40-44) which minimizes the influence of pressure fluctuations that occur on the exhaust gas side (p5) and fresh gas side (p3, p3') and have an effect on the exhaust gas throughput characterized in that the pressure plate (40-44) is designed in such a way that the difference between the gas pressures acting on the fresh gas side and exhaust gas side of the pressure plate (40-44) results in a force which acts on the pressure plate and which is used to set the free opening cross section of the control means (60-69) and therefore minimizes the influence of the pressure fluctuations.
- Exhaust gas recirculation device according to Claim 1, where the control means (60-69) can be actuated by a mechanical, pneumatic, hydraulic, magnetic or electric actuating device (14), especially an electromagnet or proportional magnet (14).
- Exhaust gas recirculation device according to Claim 1 or 2, where a compensation device (80; 81; 82; 84; 85; 86; 89) is provided, especially in the form of a piston (80; 85; 86; 89), a diaphragm (81) and/or a bellows (84), in order to compensate for forces which act on the control means (60-69) on account of a pressure difference between gas pressures (p5- p3, p5 - p3') on the exhaust gas side and the fresh gas side.
- Exhaust gas recirculation device according to Claim 3, where one side of the compensation device (80-89) is loaded by the gas pressure (p5) on the exhaust gas side, and the other side of the compensation device (80-89) is loaded by the gas pressure (p3 or p3') on the fresh gas side.
- Exhaust gas recirculation device according to Claim 3 or 4, where the compensation device (81; 82) acts on the control means (60; 64) via a kinematic transmission, especially a lever transmission (21; 24), in order to compensate for a difference between areas of the control means (60; 64) which are effective for the gas pressure, on the one hand, and the compensation device (81; 82) on the other hand.
- Exhaust gas recirculation device according to Claims 3 to 5, where the compensation device (80-82; 84-86; 89), the control means (60-69) and the pressure plate (40; 41; 42; 44) are interconnected in terms of the action of force and are controllable via the actuating device (14).
- Exhaust gas recirculation device according to one or more of the preceding claims, where a stationary impact-pressure plate (52) is provided in order to prevent an exhaust gas stream flowing out of the control means (60-69) from flowing directly onto the pressure plate (40; 41; 42; 44).
- Exhaust gas recirculation device according to one or more of the preceding claims, where the control means (60; 64; 65) is prestressed in the closed direction by the spring action of a diaphragm (81; 82) or a bellows (84), it being possible, in particular, for a spring (6; 6') to be provided as well to assist the prestressing.
- Exhaust gas recirculation device according to one or more of the preceding claims, where the pressure plate (40; 41; 42; 44) is designed and arranged in such a way that the gas essentially flows through exactly defined openings (29; 29') in the pressure plate (40; 41; 42; 44) and as little gas as possible flows around its outer circumference.
- Exhaust gas recirculation device according to one or more of the preceding claims, where the pressure plate (40; 44) is equipped with additional devices (8'; 55; 56-59) so that, at low exhaust gas throughput rates, the exhaust gas passes only through a narrow gap between the pressure plate (40; 44) and wall (8; 8') but, with increasing pressure differences, additional gas passage openings (8'; 29'; 59) are opened.
- Exhaust gas recirculation device according to one or more of the preceding claims, where a gas pressure (p10') in an inner valve compensation chamber (10') is controlled by the interaction of an inner valve (34) with an opening gap between the piston (89) and a guide sleeve (37) of the piston (89), the inner valve (34) being actuated by the actuating device (14) and/or an inner-valve actuating device.
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