EP1046797B1 - Secondary air valve for supplying extra air to exhaust gas stream of an internal combustion engine - Google Patents

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EP1046797B1
EP1046797B1 EP00107363A EP00107363A EP1046797B1 EP 1046797 B1 EP1046797 B1 EP 1046797B1 EP 00107363 A EP00107363 A EP 00107363A EP 00107363 A EP00107363 A EP 00107363A EP 1046797 B1 EP1046797 B1 EP 1046797B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
secondary air
valve body
air valve
diaphragm
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP00107363A
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German (de)
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EP1046797A2 (en
EP1046797A3 (en
Inventor
Stefan Egger
Klaus Kraft
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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Publication of EP1046797A3 publication Critical patent/EP1046797A3/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/22—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives

Definitions

  • the invention relates to a secondary air valve for supplying additional air to the exhaust gas flow of an internal combustion engine, the input of which is on the delivery side an air pump and its output with the exhaust system of the internal combustion engine connected, and being one crossing from the entrance valve body of the secondary air valve controlling the output by means of a spring element is held in its closed position and by means of a membrane placed in a valve control chamber by loading one side of this membrane with excess pressure provided by the air pump is opened.
  • a secondary air valve forms at least internal ones State of the art, in addition to the technical environment DE 43 26 340 A1 referenced.
  • a second, such secondary air valve is known from US 5 491 976 A.
  • a secondary air valve according to the preamble of claim 1 serves the supply of a fresh air flow promoted by a secondary air pump to control the exhaust gas flow of an internal combustion engine or in those Operating states in which no addition of fresh air to the Internal combustion engine exhaust gas flow should take place, a quasi backflow to prevent from engine exhaust gas to the air pump.
  • the valve body of the secondary air valve with the help of the internal combustion engine generated or at partial load of a quantity-controlled Internal combustion engine in their suction system present negative pressure actuated.
  • the valve body is in its by a spring element held closed position and by pressurizing one in the secondary air valve provided control chamber, which from one to the Valve body acting membrane is limited, opened with negative pressure.
  • This known prior art is in the above DE 43 26 340 A1 shown.
  • the spring element holding the valve body in its closed position must develop some minimum spring force to ensure that the valve body also in the internal combustion engine exhaust system Typically occurring pressure pulsations - due to this can in the Exhaust system limited in time and place, namely negative pressure occur - is not opened automatically.
  • the spring force must therefore be sufficiently high so that the secondary air valve when the control pressure is not applied - (this serves to open the secondary air valve) - despite the occurrence of vacuum peaks remains closed in the exhaust system.
  • the object of the present invention is therefore to demonstrate measures with the aid of which a valve can be opened on a secondary air valve according to the preamble of claim 1, even with a relatively low positive pressure.
  • the solution to this problem is characterized in that from the outlet of the secondary air valve branches off into the environment a compensation line which is closed by a compensation body rigidly connected to the valve body and thus movably arranged.
  • Advantageous training and further education are included in the subclaims.
  • valve closing force or that of the valve body can be reduced generated spring element holding in its closed position Spring force due to the presence of the above-mentioned compensating line the movably arranged therein and rigidly connected to the valve body Compensation body.
  • valve body and the compensating body preferably have a substantially same cross-sectional area.
  • the output 2 of the secondary air valve is connected to the exhaust system of an internal combustion engine.
  • a transition 3 is provided, via which a connection be established between input 1 and output 2 can, if a valve body 4 controlling the transition 3 is opened. In In its figurative position, this valve body 4 gives the transition 3 at least partially free, so that a pumped by the secondary air pump Fresh air flow from the entrance 1 through the transition 3 through to the exit 2 of the secondary air valve and from this into the exhaust system Internal combustion engine can get.
  • the plate-shaped valve body 4 starting from its position shown in the direction of arrow 5 moved upwards so that it with its edge section at the transition 3 containing inner partition 6 of the secondary air valve, so is the transition 3 is closed and consequently the connection between the Input 1 and output 2 interrupted.
  • the edge area of the transition 3 on the inner partition 6 is designed as a valve seat 6 'for the valve body 4.
  • a suitable sealing element can be provided in the area of this valve seat 6 ' be provided.
  • valve body 4 can be displaced in or against the direction of the arrow 5.
  • the valve body 4 is in the housing 7 of the secondary air valve also guided in a longitudinally displaceable manner according to arrow direction 5
  • Actuating rod 8 worn the first (here upper) end one So-called intermediate plate 9 carries, which of the cylindrical side wall 10th a so-called.
  • Spring chamber 11 is guided.
  • To the operating rod 8 opposite side of the intermediate plate 9 closes a so-called translation chamber 12 on, the edge of the housing 7 and up again there, i.e. on the side opposite the intermediate plate 9 from a Membrane 13 is limited.
  • a valve control chamber 14 is provided, which in the remaining area of a cover part 15 of the secondary air valve is limited. Is between this cover part 15 and the housing 7 the membrane 13 clamped on the edge.
  • Pressure coil spring formed spring element 17 is arranged in the spring chamber 11 which (here) downwards, i.e. on the intermediate plate 9 opposite side from one to the cylindrical Side wall 10 adjoining bottom plate 16 .
  • This spring element clamped between the base plate 16 and the intermediate plate 9 17 is designed such that it is the (displaceably arranged) Tries to move intermediate plate 9 according to arrow direction 5 (upwards). Since the valve body 4 rigidly with the intermediate plate via the actuating rod 8 9 is connected, this valve body 4 is thus by said Spring element 17 held in its closed position. Furthermore is the spring chamber 11 via a ventilation channel 18 with the environment connected so that in this spring chamber 11 with a longitudinal displacement the valve body 4 (and thus also the intermediate plate 9) none Overpressure or underpressure arises.
  • a so-called displacement of the valve body can be initiated 4 by applying control pressure to the diaphragm 13.
  • the valve control chamber 14 pressurized, for which in the cover part 15 Inlet connector 19 is provided, which via a control line 20 with the Input 1 of the secondary air valve is connected. So that's the beginning called secondary air pump in operation, is located in the input 1 of the secondary air valve Overpressure before, via the control line 20 in the valve control chamber 14 is forwarded. This built up in the control chamber 14 Overpressure moves the membrane 13 downward in the direction of the arrow 5 quasi into the translation chamber 12.
  • the cross-sectional area of the intermediate plate 9 is smaller than that of the membrane 13, so that below this area ratio Interposition of the translation chamber 12 quasi a translation the applied to the membrane 13 from the valve control chamber 14 side Overpressure with a view to an enlarged on the intermediate plate 9 acting force takes place. Using this force ratio is sufficient therefore already a relatively low excess pressure to counter the valve body 4 to actuate the force of the spring element 17 in the opening direction.
  • valve control chamber 14 Pressurizing the valve control chamber 14 causes displacement the membrane 13 or the center of the membrane 13 against the direction of the arrow 5 in a ratio of 1: 1 to the valve body 4.
  • the control pressure introduced into the valve control chamber 14 or overpressure are of sufficient height to accommodate this displacement movement to initiate against the spring force of the spring element 17.
  • Embodiment can then change the gear ratio again existing translation chamber 12 are designed so that a relative small displacement of the membrane 13 against the direction of arrow 5 in one in contrast, larger displacement path of the intermediate plate 9 and thus also the valve body 4 is translated.
  • Such a design, according to which the cross-sectional area of the intermediate plate 9 larger than that the membrane 13 would, in view of a high flow rate of the Secondary air valves may be desirable.
  • the control pressure or overpressure introduced into the valve control chamber 14 are of sufficient height to be relative in terms of distance large displacement movement against the spring force of the spring element 17th to initiate.
  • a so-called compensating line 21 branches off, which is closed by a compensating body 22 which is rigidly connected to the valve body 4 and thus arranged to be movable.
  • a so-called compensating rod 8 'carrying the compensating body 22 is provided on the side of the valve body 4 facing away from the membrane 13.
  • the equalizing rod 8 'and the actuating rod 8 are a single (common) component, ie the actuating rod 8 continues in a straight line up to the compensating body 22 or the compensating rod 8' sits in a straight line up to the intermediate plate 9 away, but this can also be designed differently.
  • the free cross-sectional area of the compensating body 22 is in the essentially equal to the free cross-sectional area of the valve body 4. Acts thus onto the (here lower) surface 4a of the outlet 2 Valve body 4 negative pressure, that of the connected to the output 2 Internal combustion engine exhaust system coming up to this surface 4a is forwarded, the same negative pressure also acts on the Valve body 4 and the outlet 2 facing and thus the environment facing away surface 22a of the compensating body 22.
  • Vent channel 18 can also be created under pressure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sekundärluft-Ventil zur Zuführung von Zusatzluft zum Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, dessen Eingang mit der Förderseite einer Luftpumpe und dessen Ausgang mit der Abgasanlage der Brennkraftmaschine verbunden ist, und wobei der einen Übertritt vom Eingang zum Ausgang steuernde Ventilkörper des Sekundärluftventiles durch ein Federelement in seiner geschlossenen Position gehalten wird und mittels einer in einer Ventil-Steuerkammer angeordneten Membran durch Beaufschlagen einer Seite dieser Membran mit von der Luftpumpe bereitgestelltem Überdruck geöffnet wird. Ein derartiges Sekundärluftventil bildet zumindest internen Stand der Technik, daneben wird zum technischen Umfeld auf die DE 43 26 340 A1 verwiesen. Ein zweites, derartiges Sekundärluftventil ist aus der US 5 491 976 A bekannt.The invention relates to a secondary air valve for supplying additional air to the exhaust gas flow of an internal combustion engine, the input of which is on the delivery side an air pump and its output with the exhaust system of the internal combustion engine connected, and being one crossing from the entrance valve body of the secondary air valve controlling the output by means of a spring element is held in its closed position and by means of a membrane placed in a valve control chamber by loading one side of this membrane with excess pressure provided by the air pump is opened. Such a secondary air valve forms at least internal ones State of the art, in addition to the technical environment DE 43 26 340 A1 referenced. A second, such secondary air valve is known from US 5 491 976 A.

Ein Sekundärluftventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dient dazu, die Zuführung eines von einer Sekundärluftpumpe geförderten Frischluftstromes zum Abgasstrom einer Brennkraftmaschine zu steuern bzw. in denjenigen Betriebszuständen, in denen keine Beimengung von Frischluft zum Brennkraftmaschinen-Abgasstrom erfolgen soll, ein quasi Zurück-Strömen von Brennkraftmaschinen-Abgas zur Luftpumpe hin zu verhindern. Bislang wurde der Ventilkörper des Sekundärluftventiles unter Zuhilfenahme des von der Brennkraftmaschine erzeugten bzw. bei Teillastbetrieb einer quantitätsgesteuerten Brennkraftmaschine in deren Sauganlage vorliegenden Unterdruckes betätigt. Dabei wird der Ventilkörper durch ein Federelement in seiner geschlossenen Position gehalten und durch Beaufschlagen einer im Sekundärluftventil vorgesehenen Steuerkammer, welche von einer auf den Ventilkörper einwirkenden Membran begrenzt wird, mit Unterdruck geöffnet. Dieser bekannte Stand der Technik ist in der eingangs genannten DE 43 26 340 A1 gezeigt.A secondary air valve according to the preamble of claim 1 serves the supply of a fresh air flow promoted by a secondary air pump to control the exhaust gas flow of an internal combustion engine or in those Operating states in which no addition of fresh air to the Internal combustion engine exhaust gas flow should take place, a quasi backflow to prevent from engine exhaust gas to the air pump. So far was the valve body of the secondary air valve with the help of the internal combustion engine generated or at partial load of a quantity-controlled Internal combustion engine in their suction system present negative pressure actuated. The valve body is in its by a spring element held closed position and by pressurizing one in the secondary air valve provided control chamber, which from one to the Valve body acting membrane is limited, opened with negative pressure. This known prior art is in the above DE 43 26 340 A1 shown.

Künftige quantitätsgesteuerte Brennkraftmaschinen werden jedoch aufgrund neuartiger Quantitäts-Steuerungskonzepte nahezu keinen Unterdruck erzeugen, so daß auch kein Unterdruck zum Öffnen des Sekundärluftventiles zur Verfügung steht. Naheliegend ist es daher, den von der Sekundärluftpumpe bereitgestellten Überdruck zum Öffnen des Ventilkörpers des Sekundärluftventiles heranzuziehen. Hierzu muß eigentlich nur die andere Seite der o.g. Membran mit Überdruck beaufschlagt werden, d.h. wurde vorher bspw. die Unterseite der mit dem Ventilkörper verbundenen Membran mit Unterdruck beaufschlagt, um den Ventilkörper in seine Offenposition zu bewegen, so kann nunmehr an die Oberseite der Membran zum Erreichen des gleichen Zweckes Überdruck angelegt werden.Future quantity-controlled internal combustion engines, however, are due Novel quantity control concepts generate almost no negative pressure, so that no negative pressure to open the secondary air valve is available. It is therefore obvious that the secondary air pump Provided overpressure for opening the valve body of the secondary air valve consulted. Only the other side has to do this the above Membrane are pressurized, i.e. was before for example, the underside of the membrane connected to the valve body Pressurized to move the valve body to its open position, so can now on the top of the membrane to reach the overpressure are created for the same purpose.

Das den Ventilkörper in seiner geschlossenen Position haltende Federelement muß eine gewisse Mindestfederkraft entwickeln, um sicherzustellen, daß der Ventilkörper auch bei den in der Brennkraftmaschinen-Abgasanlage üblicherweise auftretenden Druckpulsationen - aufgrund dieser kann in der Abgasanlage zeitlich und örtlich beschränkt nämlich Unterdruck auftreten - nicht selbsttätig geöffnet wird. Die Federkraft muß also ausreichend hoch sein, damit das Sekundärluftventil bei nicht angelegtem Steuerdruck - (dieser dient dem Öffnen des Sekundärluftventiles) - trotz des Auftretens von Unterdruckspitzen in der Abgasanlage geschlossen bleibt.The spring element holding the valve body in its closed position must develop some minimum spring force to ensure that the valve body also in the internal combustion engine exhaust system Typically occurring pressure pulsations - due to this can in the Exhaust system limited in time and place, namely negative pressure occur - is not opened automatically. The spring force must therefore be sufficiently high so that the secondary air valve when the control pressure is not applied - (this serves to open the secondary air valve) - despite the occurrence of vacuum peaks remains closed in the exhaust system.

Nun hat sich gezeigt, daß bei vernünftiger Dimensionierung der Sekundärluftpumpe sowie des Sekundärluftventiles der von der Sekundärluftpumpe bereitgestellte Überdruck nicht ausreichend hoch ist, um den Ventilkörper gegen die Federkraft des entsprechend den im letzten Absatz beschriebenen Anforderungen ausgelegten Federelementes öffnen zu können. Zwar könnte die Pumpenleistung der Sekundärluftpumpe entsprechend erhöht und/oder die Fläche der den Ventilkörper betätigenden Membran entsprechend vergrößert werden, jedoch sprechen gegen die Umsetzung dieser Maßnahmen andere Argumente.It has now been shown that with a reasonable dimensioning of the secondary air pump as well as the secondary air valve from the secondary air pump Provided excess pressure is not high enough to the valve body against the spring force of the corresponding to that described in the last paragraph To be able to open requirements designed spring element. Though the pump output of the secondary air pump could be increased accordingly and / or the surface of the membrane actuating the valve body accordingly be enlarged, but speak against the implementation of this Measures other arguments.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer an einem Sekundärluftventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dessen Ventilkörper auch mit einem betragsmäßig relativ niedrigen Überdruck geöffnet werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß vom Ausgang des Sekundärluftventiles eine in der Umgebung mündende Ausgleichsleitung abzweigt, die von einem mit dem Ventilkörper starr verbundenen und somit bewegbar angeordneten Ausgleichskörper verschlossen ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The object of the present invention is therefore to demonstrate measures with the aid of which a valve can be opened on a secondary air valve according to the preamble of claim 1, even with a relatively low positive pressure.
The solution to this problem is characterized in that from the outlet of the secondary air valve branches off into the environment a compensation line which is closed by a compensation body rigidly connected to the valve body and thus movably arranged. Advantageous training and further education are included in the subclaims.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß mit Hilfe der Merkmale des Patentanspruchs 1 die Federkraft des den Ventilkörper in seiner geschlossenen Position haltenden Federelementes gegenüber dem bekannten Stand der Technik herabgesetzt werden kann. Eine derart reduzierte Federkraft hat nun zur Folge, daß auch nur ein entsprechend geringerer Überdruck benötigt wird, um den Ventilkörper gegen diese (geringere) Federkraft in seine Offenposition zu bewegen. Das o.g. der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem wird also nicht durch Bereitstellen einer vergrößerten Ventilöffnungskraft, sonder durch Herabsetzen der beim Öffnen zu überwindenden Ventilschließkraft gelöst. According to the invention it was recognized that with the help of Features of claim 1, the spring force of the Valve body in its closed position holding spring element can be reduced compared to the known prior art. Such a reduced spring force now has the consequence that only one accordingly less overpressure is needed to counteract the valve body to move this (lower) spring force into its open position. The above the The problem underlying the present invention is not solved by Providing increased valve opening force, rather by lowering it the valve closing force to be overcome when opening.

Herabgesetzt werden kann die Ventilschließkraft bzw. die vom den Ventilkörper in seiner geschlossenen Position haltenden Federelement erzeugte Federkraft wegen des Vorhandenseins der genannten Ausgleichsleitung mit dem darin bewegbar angeordneten und mit dem Ventilkörper starr verbundenen Ausgleichskörper. Nachdem diese vom Ausgang des Sekundärluftventiles abzweigende und somit einerseits mit der Brennkraftmaschinen-Abgasanlage verbundene Ausgleichsleitung andererseits in der Umgebung mündet, und nachdem diese Ausgleichsleitung zur Umgebung hin von einem bewegbar angeordneten Ausgleichskörper verschlossen ist, der mit dem Ventilkörper starr verbunden ist, werden durch diese Anordnung Unterdruckspitzen, die in der Abgasanlage auftreten, bezüglich des Ventilkörpers kompensiert bzw. ausgeglichen. Ein in der Abgasanlage zeitlich sowie örtlich begrenzt vorliegender Unterdruck kann somit den Ventilkörper nicht mehr in seine Offenposition bewegen, da der in der Ausgleichsleitung vorgesehene und mit dem Ventilkörper verbundene Ausgleichskörper einer solchen Öffnungsbewegung entgegenwirkt. Demzufolge ist es möglich, die Federkraft des den Ventilkörper in seiner geschlossenen Position haltenden Federelementes erheblich zu reduzieren, da dieses Federelement nun nicht mehr gegen eventuell in der Abgasanlage auftretende Unterdruckspitzen wirken muß.The valve closing force or that of the valve body can be reduced generated spring element holding in its closed position Spring force due to the presence of the above-mentioned compensating line the movably arranged therein and rigidly connected to the valve body Compensation body. After this from the outlet of the secondary air valve branching and thus on the one hand with the internal combustion engine exhaust system connected compensation line on the other hand in the area flows out, and after this equalization line to the environment from one movably arranged compensating body is closed, which with the Valve body is rigidly connected, this arrangement causes vacuum peaks, that occur in the exhaust system, compensated for the valve body or balanced. One limited in time and location in the exhaust system Existing vacuum can therefore no longer in the valve body move its open position as the one provided in the compensating line and compensation body of such an opening movement connected to the valve body counteracts. As a result, it is possible to use the spring force of the spring element holding the valve body in its closed position to reduce considerably, since this spring element is no longer act against vacuum peaks that may occur in the exhaust system got to.

Bevorzugt besitzen der Ventilkörper sowie der Ausgleichskörper eine im wesentlichen gleiche Querschnittsfläche. Dies sowie weitere ggf. erfindungswesentliche Merkmale sowie der soeben beschriebene, der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Gedanke wird auch aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles klar ersichtlich. In der beigefügten einzigen Figur ist dabei ein erfindungsgemäßes Sekundärluftventil im Schnitt dargestellt. The valve body and the compensating body preferably have a substantially same cross-sectional area. This and other, if necessary, essential to the invention Features and the just described, the present invention underlying thought is also apparent from the following description of a preferred embodiment clearly visible. In the accompanying The only figure is a secondary air valve according to the invention shown in section.

Mit der Bezugsziffer 1 ist der Eingang des Sekundärluftventiles bezeichnet, der mit der Förderseite einer figürlich nicht dargestellten Luftpumpe (= Sekundärluftpumpe) verbunden ist. Der Ausgang 2 des Sekundärluftventiles ist mit der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine verbunden. Im Innenraum des Sekundärluftventiles ist ein Übertritt 3 vorgesehen, über den eine Verbindung zwischen dem Eingang 1 und dem Ausgang 2 hergestellt werden kann, wenn ein den Übertritt 3 steuernder Ventilkörper 4 geöffnet wird. In seiner figürlich dargestellten Position gibt dieser Ventilkörper 4 den Übertritt 3 zumindest teilweise frei, so daß ein von der Sekundärluftpumpe geförderter Frischluftstrom vom Eingang 1 durch den Übertritt 3 hindurch zum Ausgang 2 des Sekundärluftventiles und von diesem aus in die Abgasanlage der Brennkraftmaschine gelangen kann. Wird hingegen der tellerförmige Ventilkörper 4 ausgehend von seiner dargestellten Position gemäß Pfeilrichtung 5 nach oben bewegt, so daß er mit seinem Randabschnitt an der den Übertritt 3 enthaltenden Innen-Trennwand 6 des Sekundärluftventiles anliegt, so ist der Übertritt 3 verschlossen und demzufolge die Verbindung zwischen dem Eingang 1 und dem Ausgang 2 unterbrochen. Hierzu ist - was der Einfachheit halber figürlich nicht dargestellt ist - der Randbereich des Übertritts 3 an der Innen-Trennwand 6 als Ventilsitz 6' für den Ventilkörper 4 ausgebildet. Dabei kann im Bereich dieses Ventilsitzes 6' ein geeignetes Dichtelement vorgesehen sein. Im letztgenannten Zustand, wenn also der Ventilkörper 4 auf seinem Ventilsitz 6' aufliegt, kann weder ein von der Sekundärluftpumpe geförderter Luftstrom in die Abgasanlage der Brennkraftmaschine gelangen, noch kann aus dieser Abgasanlage ein Teil des Brennkraftmaschinen-Abgasstromes zur abgeschalteten (und somit keinen Gegendruck bereitstellenden) Luftpumpe gelangen, so daß diese durch das heiße Abgas nicht geschädigt werden kann.Reference number 1 denotes the input of the secondary air valve, the air pump (= secondary air pump), which is not shown in the figure, with the delivery side connected is. The output 2 of the secondary air valve is connected to the exhaust system of an internal combustion engine. In the interior of the secondary air valve, a transition 3 is provided, via which a connection be established between input 1 and output 2 can, if a valve body 4 controlling the transition 3 is opened. In In its figurative position, this valve body 4 gives the transition 3 at least partially free, so that a pumped by the secondary air pump Fresh air flow from the entrance 1 through the transition 3 through to the exit 2 of the secondary air valve and from this into the exhaust system Internal combustion engine can get. However, the plate-shaped valve body 4 starting from its position shown in the direction of arrow 5 moved upwards so that it with its edge section at the transition 3 containing inner partition 6 of the secondary air valve, so is the transition 3 is closed and consequently the connection between the Input 1 and output 2 interrupted. This is - what simplicity is not shown figuratively - the edge area of the transition 3 on the inner partition 6 is designed as a valve seat 6 'for the valve body 4. A suitable sealing element can be provided in the area of this valve seat 6 ' be provided. In the latter state, that is when the valve body 4 rests on its valve seat 6 ', neither from the secondary air pump conveyed air flow get into the exhaust system of the internal combustion engine, nor can part of the internal combustion engine exhaust gas flow from this exhaust system for the switched off (and therefore no counter pressure) Air pump get so that this is not due to the hot exhaust gas can be damaged.

Wie bereits erwähnt ist der Ventilkörper 4 in bzw. gegen Pfeilrichtung 5 verschiebbar. Hierzu wird der Ventilkörper 4 von einer im Gehäuse 7 des Sekundärluftventiles ebenfalls gemäß Pfeilrichtung 5 längsverschiebbar geführten Betätigungsstange 8 getragen, deren erstes (hier oberes) Ende einen sog. Zwischenteller 9 trägt, der von der zylindrischen Seitenwand 10 einer sog. Federkammer 11 geführt wird. An die der Betätigungsstange 8 abgewandten Seite des Zwischentellers 9 schließt sich eine sog. Übersetzungskammer 12 an, die randseitig wieder vom Gehäuse 7 und nach oben hin, d.h. auf der dem Zwischenteller 9 gegenüberliegenden Seite von einer Membran 13 begrenzt wird. Auf der der Übersetzungskammer 12 abgewandten Seite der Membran 13 ist eine Ventil-Steuerkammer 14 vorgesehen, die im übrigen Bereich von einem Deckelteil 15 des Sekundärluftventiles begrenzt wird. Zwischen diesem Deckelteil 15 sowie dem Gehäuse 7 ist die Membran 13 randseitig eingespannt. Bereits an dieser Stelle sei erwähnt, daß die Übersetzungskammer 12 vollständig mit einem im wesentlichen inkompressiblen und dabei fluidische Eigenschaften aufweisenden Medium befüllt ist.As already mentioned, the valve body 4 can be displaced in or against the direction of the arrow 5. For this purpose, the valve body 4 is in the housing 7 of the secondary air valve also guided in a longitudinally displaceable manner according to arrow direction 5 Actuating rod 8 worn, the first (here upper) end one So-called intermediate plate 9 carries, which of the cylindrical side wall 10th a so-called. Spring chamber 11 is guided. To the operating rod 8 opposite side of the intermediate plate 9 closes a so-called translation chamber 12 on, the edge of the housing 7 and up again there, i.e. on the side opposite the intermediate plate 9 from a Membrane 13 is limited. On that facing away from the translation chamber 12 On the side of the membrane 13, a valve control chamber 14 is provided, which in the remaining area of a cover part 15 of the secondary air valve is limited. Is between this cover part 15 and the housing 7 the membrane 13 clamped on the edge. At this point it should be mentioned that the translation chamber 12 completely with an essentially incompressible and medium with fluidic properties is filled.

In der Federkammer 11, die (hier) nach unten hin, d.h. auf der dem Zwischenteller 9 gegenüberliegenden Seite von einer sich an die zylindrische Seitenwand 10 anschließenden Bodenplatte 16 begrenzt wird, ist ein als Druck-Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 17 angeordnet. Dieses zwischen der Bodenplatte 16 und dem Zwischenteller 9 eingespannte Federelement 17 ist derart ausgelegt, daß es den (verschiebbar angeordneten) Zwischenteller 9 gemäß Pfeilrichtung 5 (nach oben) zu verschieben trachtet. Da der Ventilkörper 4 über die Betätigungsstange 8 starr mit dem Zwischenteller 9 verbunden ist, wird dieser Ventilkörper 4 somit durch das besagte Federelement 17 in seiner geschlossenen Position gehalten. Im übrigen ist die Federkammer 11 über einen Entlüftungskanal 18 mit der Umgebung verbunden, so daß in dieser Federkammer 11 bei einer Längsverschiebung des Ventilkörpers 4 (und somit auch des Zwischentellers 9) kein Überdruck oder Unterdruck entsteht. In the spring chamber 11 which (here) downwards, i.e. on the intermediate plate 9 opposite side from one to the cylindrical Side wall 10 adjoining bottom plate 16 is limited as Pressure coil spring formed spring element 17 is arranged. This spring element clamped between the base plate 16 and the intermediate plate 9 17 is designed such that it is the (displaceably arranged) Tries to move intermediate plate 9 according to arrow direction 5 (upwards). Since the valve body 4 rigidly with the intermediate plate via the actuating rod 8 9 is connected, this valve body 4 is thus by said Spring element 17 held in its closed position. Furthermore is the spring chamber 11 via a ventilation channel 18 with the environment connected so that in this spring chamber 11 with a longitudinal displacement the valve body 4 (and thus also the intermediate plate 9) none Overpressure or underpressure arises.

Initiiert werden kann eine soeben genannte Verschiebung des Ventilkörpers 4 durch Anlegen von Steuerdruck an die Membran 13. Hierzu wird die Ventil-Steuerkammer 14 mit Überdruck beaufschlagt, wofür im Deckelteil 15 ein Eintrittsstutzen 19 vorgesehen ist, der über eine Steuerleitung 20 mit dem Eingang 1 des Sekundärluftventiles verbunden ist. Ist somit die eingangs genannte Sekundärluftpumpe in Betrieb, so liegt im Eingang 1 des Sekundärluftventiles Überdruck vor, der über die Steuerleitung 20 in die Ventil-Steuerkammer 14 weitergeleitet wird. Dieser in der Steuerkammer 14 aufgebaute Überdruck bewegt die Membran 13 gegen Pfeilrichtung 5 nach unten quasi in die Übersetzungskammer 12 hinein. Da letztere - wie bereits erwähnt - vollständig mit einem im wesentlichen inkompressiblen und dabei fluidische Eigenschaften aufweisenden Medium befüllt ist, wird hierdurch der Zwischenteller 9 ebenfalls gegen Pfeilrichtung 5 nach unten verschoben, so daß über die Betätigungsstange 8 auch der Ventilkörper 4 gegen Pfeilrichtung 5 (und somit in Längsrichtung der Betätigungsstange 8) verschoben wird. Lag dieser Ventilkörper 4 also vor dem Beaufschlagen der Ventil-Steuerkammer 14 mit Überdruck an der Innen-Trennwand 6 bzw. an seinem Ventilsitz 6' an (und war somit der Übertritt 3 zunächst geschlossen), so wird er nunmehr (nach Inbetriebnahme der Sekundärluftpumpe) von dieser Innen-Trennwand 6 und damit von seinem Ventilsitz 6' abgehoben, womit der Übertritt 3 freigegeben wird.A so-called displacement of the valve body can be initiated 4 by applying control pressure to the diaphragm 13. For this, the valve control chamber 14 pressurized, for which in the cover part 15 Inlet connector 19 is provided, which via a control line 20 with the Input 1 of the secondary air valve is connected. So that's the beginning called secondary air pump in operation, is located in the input 1 of the secondary air valve Overpressure before, via the control line 20 in the valve control chamber 14 is forwarded. This built up in the control chamber 14 Overpressure moves the membrane 13 downward in the direction of the arrow 5 quasi into the translation chamber 12. As the latter - as already mentioned - Complete with an essentially incompressible and thereby medium filled with fluidic properties is thereby filled Intermediate plate 9 also moved downward in the direction of arrow 5, see above that the actuating rod 8 and the valve body 4 against the direction of the arrow 5 (and thus in the longitudinal direction of the actuating rod 8) shifted becomes. Was this valve body 4 before the valve control chamber was acted upon 14 with overpressure on the inner partition 6 or on his Valve seat 6 'on (and thus the transition 3 was initially closed), so he now (after commissioning the secondary air pump) from this inner partition 6 and thus lifted from its valve seat 6 ', with which the Violation 3 is released.

Wie ersichtlich ist, ist die Querschnittsfläche des Zwischentellers 9 geringer als diejenige der Membran 13, so daß über dieses Flächenverhältnis unter Zwischenschaltung der Übersetzungskammer 12 quasi eine Übersetzung des an die Membran 13 von der Seite der Ventil-Steuerkammer 14 her angelegten Überdrucks im Hinblick auf eine vergrößerte auf den Zwischenteller 9 einwirkende Kraft erfolgt. Unter Ausnutzung dieser Kraft-Übersetzung genügt daher bereits ein relativ geringer Überdruck, um den Ventilkörper 4 gegen die Kraft des Federelementes 17 im Öffnungssinne zu betätigen.As can be seen, the cross-sectional area of the intermediate plate 9 is smaller than that of the membrane 13, so that below this area ratio Interposition of the translation chamber 12 quasi a translation the applied to the membrane 13 from the valve control chamber 14 side Overpressure with a view to an enlarged on the intermediate plate 9 acting force takes place. Using this force ratio is sufficient therefore already a relatively low excess pressure to counter the valve body 4 to actuate the force of the spring element 17 in the opening direction.

Allerdings kann dieses soeben erläuterte (und durch die Übersetzungskammer 12 realisierte) Übersetzungsverhältnis nicht allzu groß gewählt werden, da mit dieser geschilderten Kraft-Übersetzung selbstverständlich eine Verringerung des erzielbaren Ventilhubes des Ventilkörpers 4 einhergeht. Eine relativ große Auslenkung der Membran 13 entgegen Pfeilrichtung 5 (nach unten) ergibt somit nurmehr eine reduzierte (gleichgerichtete) Bewegungsstrecke für den Zwischenteller 9 sowie für den Ventilkörper 4. Aus diesem Grunde kann in einer alternativen (figürlich nicht dargestellten) Ausführungsform die Übersetzungskammer 12 auch überhaupt nicht vorgesehen sein. In dieser alternativen Ausführungsform ist dann die den Ventilkörper 4 tragende Betätigungsstange 8 direkt mit der Membran 13 verbunden bzw. direkt an dieser Membran 13 angelenkt bzw. befestigt. Dann wird eine durch Druckbeaufschlagung der Ventil-Steuerkammer 14 hervorgerufene Verschiebung der Membran 13 bzw. des Zentrums der Membran 13 gegen Pfeilrichtung 5 im Verhältnis 1:1 auf den Ventilkörper 4 übertragen. Selbstverständlich muß hierfür der in die Ventil-Steuerkammer 14 eingeleitete Steuerdruck bzw. Überdruck eine ausreichende Höhe besitzen, um diese Verschiebebewegung gegen die Federkraft des Federelementes 17 einleiten zu können.However, this can just be explained (and by the translation chamber 12 realized) transmission ratio should not be chosen too large, because with this force transmission described a reduction, of course of the achievable valve lift of the valve body 4 goes hand in hand. A relatively large deflection of the membrane 13 against the arrow direction 5 (after below) only results in a reduced (rectified) movement distance for the intermediate plate 9 and for the valve body 4. For this Basically, in an alternative (not shown in the figure) embodiment the translation chamber 12 is also not provided at all his. In this alternative embodiment, this is the valve body 4 load-bearing operating rod 8 directly connected to the membrane 13 or hinged or attached directly to this membrane 13. Then one is through Pressurizing the valve control chamber 14 causes displacement the membrane 13 or the center of the membrane 13 against the direction of the arrow 5 in a ratio of 1: 1 to the valve body 4. Of course for this purpose, the control pressure introduced into the valve control chamber 14 or overpressure are of sufficient height to accommodate this displacement movement to initiate against the spring force of the spring element 17.

In noch einer weiteren alternativen (ebenfalls nicht figürlich dargestellten) Ausführungsform kann das Übersetzungsverhältnis durch die dann wieder vorhandene Übersetzungskammer 12 so ausgebildet werden, daß ein relativ geringer Verschiebeweg der Membran 13 gegen Pfeilrichtung 5 in einen demgegenüber größeren Verschiebeweg des Zwischentellers 9 und somit auch des Ventilkörpers 4 übersetzt wird. Eine derartige Gestaltung, nach welcher die Querschnittsfläche des Zwischentellers 9 größer als diejenige der Membran 13 wäre, kann im Hinblick auf eine hohe Durchströmrate des Sekundärluftventiles wünschenswert sein. Selbstverständlich muß hierfür dann der in die Ventil-Steuerkammer 14 eingeleitete Steuerdruck bzw. Überdruck eine ausreichende Höhe besitzen, um diese streckenmäßig relativ große Verschiebebewegung gegen die Federkraft des Federelementes 17 einleiten zu können.In yet another alternative (also not shown figuratively) Embodiment can then change the gear ratio again existing translation chamber 12 are designed so that a relative small displacement of the membrane 13 against the direction of arrow 5 in one in contrast, larger displacement path of the intermediate plate 9 and thus also the valve body 4 is translated. Such a design, according to which the cross-sectional area of the intermediate plate 9 larger than that the membrane 13 would, in view of a high flow rate of the Secondary air valves may be desirable. Of course, this must be done then the control pressure or overpressure introduced into the valve control chamber 14 are of sufficient height to be relative in terms of distance large displacement movement against the spring force of the spring element 17th to initiate.

Aus den bisherigen Erläuterungen wird ersichtlich, daß die betragsmäßige Höhe des in die Ventil-Steuerkammer 14 im Hinblick auf eine Öffnungsbewegung des Ventilkörpers 4 einzubringenden Überdrucks eine wesentliche bzw. kritische Größe darstellt, insbesondere da - wie vor dieser Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles eingangs erläutert wurde - das Federelement 17 hinsichtlich seiner Kraftentfaltung so auszulegen ist, daß in denjenigen Betriebszuständen, in denen das Sekundärluftventil geschlossen bleiben soll, der Ventilkörper 4 tatsächlich sicher und stets in seiner geschlossenen Position gehalten wird.From the previous explanations it can be seen that the amount Height of the valve control chamber 14 with respect to an opening movement of the valve body 4 overpressure to be introduced an essential or critical size, especially since - as before this description of the preferred embodiment was initially explained - that Spring element 17 is to be interpreted in terms of its power development so that in those operating states in which the secondary air valve is closed should remain, the valve body 4 actually safe and always in its closed Position is held.

Damit nun Unterdruckspitzen, die bekanntlich in der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine aufgrund der dort anzutreffenden Abgaspulsationen auftreten können, nicht von sich aus eine Öffnungsbewegung des Ventilkörpers 4 einleiten können, sind am erfindungsgemäßen Sekundärluftventil die weiteren folgenden Maßnahmen vorgesehen:
Vom Ausgang 2 des Sekundärluftventiles zweigt eine in der Umgebung mündende sog. Ausgleichsleitung 21 ab, die von einem mit dem Ventilkörper 4 starr verbundenen und somit bewegbar angeordneten Ausgleichskörper 22 verschlossen ist. Dabei ist hier an der der Membran 13 abgewandten Seite des Ventilkörpers 4 eine den Ausgleichskörper 22 tragende sog. Ausgleichsstange 8' vorgesehen. Wie ersichtlich handelt es sich hier bei der Ausgleichsstange 8' sowie bei der Betätigungsstange 8 um ein einziges (gemeinsames) Bauteil, d.h. die Betätigungsstange 8 setzt sich geradlinig bis zum Ausgleichskörper 22 hin fort bzw. die Ausgleichsstange 8' setzt sich geradlinig bis zum Zwischenteller 9 hin fort, jedoch kann dies auch anders gestaltet sein.So that vacuum peaks, which are known to occur in the exhaust system of an internal combustion engine due to the exhaust gas pulsations to be found there, cannot initiate an opening movement of the valve body 4, the following further measures are provided on the secondary air valve according to the invention:
From the outlet 2 of the secondary air valve, a so-called compensating line 21 branches off, which is closed by a compensating body 22 which is rigidly connected to the valve body 4 and thus arranged to be movable. Here, on the side of the valve body 4 facing away from the membrane 13, a so-called compensating rod 8 'carrying the compensating body 22 is provided. As can be seen, the equalizing rod 8 'and the actuating rod 8 are a single (common) component, ie the actuating rod 8 continues in a straight line up to the compensating body 22 or the compensating rod 8' sits in a straight line up to the intermediate plate 9 away, but this can also be designed differently.

Wie ersichtlich ist die freie Querschnittsfläche des Ausgleichskörpers 22 im wesentlichen gleich der freien Querschnittsfläche des Ventilkörpers 4. Wirkt somit auf die (hier untere) dem Ausgang 2 zugewandte Oberfläche 4a des Ventilkörpers 4 Unterdruck ein, der von der an den Ausgang 2 angeschlossenen Brennkraftmaschinen-Abgasanlage kommend bis zu dieser Oberfläche 4a weitergeleitet wird, so wirkt der gleiche Unterdruck auch auf die dem Ventilkörper 4 sowie dem Ausgang 2 zugewandte und somit der Umgebung abgewandte Oberfläche 22a des Ausgleichskörpers 22 ein. Bei stillgesetzter Sekundärluftpumpe - (in diesem Fall liegt am Eingang 1 Umgebungsdruck vor) - herrschen an den beiden einander gegenüberliegenden Oberflächen 4a und 22a die gleichen Druckverhältnisse, so daß die von einem ggf. vorliegenden Unterdruck auf den Ventilkörper 4 gegen Pfeilrichtung 5 wirkende Kraft durch die auf den Ausgleichskörper 22 in Pfeilrichtung 5 wirkende Kraft kompensiert bzw. aufgehoben wird. Auf diese Weise können Unterdruckspitzen, die im Ausgang 2 auftreten bzw. vorliegen, den Ventilkörper 4 bzw. das Sekundärluftventil nicht mehr öffnen.As can be seen, the free cross-sectional area of the compensating body 22 is in the essentially equal to the free cross-sectional area of the valve body 4. Acts thus onto the (here lower) surface 4a of the outlet 2 Valve body 4 negative pressure, that of the connected to the output 2 Internal combustion engine exhaust system coming up to this surface 4a is forwarded, the same negative pressure also acts on the Valve body 4 and the outlet 2 facing and thus the environment facing away surface 22a of the compensating body 22. When shut down Secondary air pump - (in this case there is 1 ambient pressure at the inlet front) - prevail on the two opposite surfaces 4a and 22a have the same pressure ratios, so that those of an existing one Vacuum acting on the valve body 4 against the direction of arrow 5 Force by the force acting on the compensating body 22 in the direction of arrow 5 is compensated or canceled. In this way, vacuum peaks, that occur or exist in the output 2, the valve body 4 or the Do not open the secondary air valve anymore.

Aus den Erläuterungen des letzten Absatzes ergibt sich ganz klar, daß in Folge dieser Gestaltung das den Ventilkörper 4 in seiner Schließposition haltende Federelement 17 somit schwächer ausgebildet werden kann, als wenn der Ausgleichskörper 22 sowie die diesen aufnehmende, vom Ausgang 2 abzweigende und in der Umgebung mündete Ausgleichsleitung 21 nicht vorhanden wären. Somit ist insgesamt ein betragsmäßig geringerer Überdruck in der Ventil-Steuerkammer 14 erforderlich, wenn der Ventilkörper 4 bzw. das Sekundärluftventil geöffnet werden soll. Somit wird durch diese Gestaltung die der vorliegenden Erfindung gestellte Aufgabe in hervorragender Weise gelöst. Dabei können selbstverständlich eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. So empfiehlt es sich beispielsweise, am Zwischenteller 9 sowie am Ausgleichskörper 22 jeweils an deren Rändern geeignete Dichtungen vorzusehen, die eine ausreichende Abdichtung i.V.m. der den Zwischenteller 9 führenden zylindrischen Seitenwand 10 bzw. mit der den Ausgleichskörper 22 führenden Wand der Ausgleichsleitung 21 sicherstellen. Ferner kann zur Unterstützung einer Öffnungsbewegung des Ventilkörpers 4 an den sog. Entlüftungskanal 18 auch Unterduck angelegt werden.It is very clear from the explanations in the last paragraph that in Follow this design that the valve body 4 in its closed position Holding spring element 17 can thus be made weaker than if the compensating body 22 and the receiving body, from the exit 2 equalizing line 21 branching off and opening in the area would not exist. Overall, the amount is therefore lower Overpressure in the valve control chamber 14 is required when the valve body 4 or the secondary air valve is to be opened. Thus, through this Design the object of the present invention in excellent Way solved. Of course, you can do a variety of details in particular of a constructive nature, quite different from the exemplary embodiment shown be designed without leaving the content of the claims. So it is recommended, for example, on the intermediate plate 9 and on Compensating body 22 to provide suitable seals at the edges thereof, which provide adequate sealing in conjunction with the intermediate plate 9 leading cylindrical side wall 10 or with the compensating body Ensure 22 leading wall of the compensating line 21. Furthermore, for Support of an opening movement of the valve body 4 on the so-called. Vent channel 18 can also be created under pressure.

Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Eingangentrance
22
Ausgangoutput
33
Übertrittcrossing
44
Ventilkörpervalve body
4a4a
Oberfläche (von 4)Surface (of 4)
55
Pfeilrichtungarrow
66
Innen-TrennwandInterior partition
6'6 '
Ventilsitzvalve seat
77
Gehäuse (des Sekundärluftventiles)Housing (of the secondary air valve)
88th
Betätigungsstangeactuating rod
8'8th'
Ausgleichsstangebalancing rod
99
Zwischentellerbetween plates
1010
zylindrische Seitenwand (von 11)cylindrical side wall (of 11)
1111
Federkammerspring chamber
1212
Übersetzungskammertranslation chamber
1313
Membranmembrane
1414
Ventil-SteuerkammerValve control chamber
1515
Deckelteil (des Sekundärluftventiles)Cover part (of the secondary air valve)
1616
Bodenplatte (von 11)Base plate (of 11)
1717
Federelementspring element
1818
Entlüftungskanalvent channel
1919
Eintrittsstutzen (in 15 für 14)Inlet spigot (in 15 for 14)
2020
Steuerleitung (von 1 zu 19)Control line (from 1 to 19)
2121
Ausgleichsleitungcompensation line
2222
Ausgleichskörpercompensation body
22a22a
Oberfläche (von 22)Surface (from 22)

Claims (3)

  1. A secondary-air valve for supplying additional air to the exhaust stream from an internal combustion engine, the valve inlet (1) being connected to the delivery end of an air pump and the outlet (2) being connected to the engine exhaust system, wherein the secondary air valve member (4) controlling an overflow (3) from the inlet (1) to the outlet (2) is held by a spring element (17) in the closed position and is opened by a diaphragm (13) disposed in a valve control chamber (14), one side of the diaphragm (13) being acted upon by an excess pressure provided by the air pump,
    characterised in that a compensating line (21) opening to atmosphere branches off from the outlet (2) of the secondary air valve and is closed by a compensating member (22) which is rigidly connected to the valve member (4) and consequently movable.
  2. A secondary air valve according to claim 1, especially wherein the valve member (4) is connected by an actuating rod (8) to the diaphragm (13) and consequently can be lifted off its valve seat (6') in the longitudinal direction of the actuating rod (8),
    characterised in that a compensating rod (8') bearing the compensating member (22) is provided on the side of the valve member (14) remote from the diaphragm (13).
  3. A secondary air valve according to claim 1 or 2,
    characterised in that the valve member (4) is connected via an actuating rod (8) to an intermediate plate (9) and can be lifted off its seat (6') in the longitudinal direction of the actuating rod (8), wherein the intermediate plate (9) and the diaphragm (13) bound a transmission chamber (12) filled with a liquid and the cross-sectional area of the intermediate plate (9) is different from that of the diaphragm (13).
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