EP1302642A2 - Vorrichtung zur Entlüftung von Komponenten im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Entlüftung von Komponenten im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine Download PDF

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EP1302642A2
EP1302642A2 EP02019684A EP02019684A EP1302642A2 EP 1302642 A2 EP1302642 A2 EP 1302642A2 EP 02019684 A EP02019684 A EP 02019684A EP 02019684 A EP02019684 A EP 02019684A EP 1302642 A2 EP1302642 A2 EP 1302642A2
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EP
European Patent Office
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opening
intake air
drive housing
section
flow
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EP02019684A
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EP1302642B1 (de
EP1302642A3 (de
Inventor
Ralph Dr. Krause
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of EP1302642A3 publication Critical patent/EP1302642A3/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/106—Sealing of the valve shaft in the housing, e.g. details of the bearings

Definitions

  • components for controlling the Intake air such as throttle or control flaps, exhaust gas recirculation valves or others flap-like elements are used, which usually have an electric drive be adjusted.
  • the electric drive is via a transmission link (for example a Valve shaft) connected to the valve (for example a valve).
  • the drive is in a housing connected directly to the intake air line, while the valve is inside a suction pipe, for example. Therefore, it is an adequate one Ensure system tightness, so that no air exchange between atmosphere and suction air line, for example, occurs.
  • DE 43 05 123 A1 relates to the arrangement of a throttle valve. According to this arrangement are the bearing sleeves of the throttle valve radial within a housing recess displaced. The first time the throttle valve is closed after assembly, there will be dimensional deviations between the stop surfaces and the throttle valve shaft bearing or the bores are compensated by adjusting the position by moving the bearing sleeves radially. With this arrangement, greater tightness is excluded Stiffness realized during operation.
  • DE 196 03 547 A1 relates to a throttle valve assembly for internal combustion engines.
  • the throttle valve stop surfaces are due to plastic deformation after energy supply, such as through Heat or ultrasound, and loading with a closing force on the axial stop surfaces customized.
  • DE 198 57 577 A1 relate to exhaust gas recirculation systems for Internal combustion engines.
  • an exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine partial recirculation of exhaust gases from an exhaust system via at least one exhaust gas recirculation line
  • the exhaust gas recirculation line opens into an intake system via a venturi device into the intake system.
  • the venturi device is via a main air duct bypassable, the flow of which can be controlled via a control element.
  • the venturi device is of multi-flow design and at least two in parallel switched nozzle-diffuser units or the venturi and the The main air duct together with the control element are arranged in a common housing.
  • the DE 197 13 578 A1 relates to an admixing valve, in particular an exhaust gas recirculation valve for an internal combustion engine.
  • a hot fluid flow is generated by means of the admixing valve admixed with the intake air at an exhaust gas recirculation valve of an internal combustion engine.
  • the Mixing valve includes a plastic housing for guiding the cold fluid flow and a the hot fluid flow connector. This forms a sealing seat for one Valve closing element and is connected to the plastic housing.
  • the connector includes also an outlet opening through which the hot fluid flow mixes with the cold fluid flow is and has at least two flow surfaces.
  • the flow areas lie opposite one another transversely to the flow direction of the cold fluid stream and extend in the flow direction of the cold fluid flow.
  • the flow areas are as Fluid guide surface formed, which is arranged at least in the region of the outlet opening are and shield the plastic housing from the supplied hot fluid flow.
  • flow guidance in the intake tract becomes one Combustion engine achieved a sealing element in the form of a radial shaft sealing ring between the rotating union of a transmission element in the wall to Example of an intake line, and makes the drive housing superfluous.
  • Compensation opening can also have several compensation openings between them Components are trained.
  • the compensation opening becomes the drive housing preferably in the upper, i.e. opposite the bottom of the suction pipe Area arranged.
  • the compensation opening is preferably dimensioned so that capillary forces be prevented, i.e. the minimum opening width is by the diameter the equalization opening, from which capillary effects no longer occur.
  • Air guiding elements can be arranged, which prevent the flow from being able to be imme- diately flow into the compensation opening.
  • Currents occur that are a component of velocity have normal to the wall of the suction pipe, for example at right angles to the main flow, returning exhaust gas flows, so the Pressure equalization opening against the Normal component of the flow velocity of a rectangular or other, a normal component of the flow velocity generating angle, shielded become.
  • Figure 1 is a top view of a suction pipe mounted in flow guide elements to be taken from the transmission source projecting into the flow cross section.
  • a drive housing 1 comprises an upper part 2 and a lower part 3, which run along a Joint 17 abut each other.
  • a sealing element is covered by the parting line 17, with which the upper part 2 and the lower part 3 of the drive housing 1 are sealed.
  • An actuator (not shown here) is arranged inside the drive housing 1 acts on a transmission element 6.
  • the transmission element 6 is in a bearing bush 12, which is arranged in the bottom of the lower part 3, rotatably received.
  • the suction line 7 is designed as a cylindrical tubular body.
  • the inside 11 limits the flow cross section 8 and whose outside 10 delimits a second flow cross section 16.
  • the air control element 18 is via mounting elements 15, which are on the outside 10 of the air guide element 18th are provided, within that surrounding the outside 10 of the air guide element 18 second flow cross section 16 mounted.
  • the support members 15 for the Air guiding element 18 in the second flow cross section 16 are in the second flow cross section 16 holders 13, 14 arranged.
  • the holder 13 can, for example, like a baffle be formed and the gas flow in the second flow cross section 16 from the bearing bush 12 distract.
  • FIG. 2 shows a cross section through the drive housing and intake line according to FIG. 1 and an opening that compensates for pressure differences.
  • this can be used as an insert seal, for example in the form of an O-ring.
  • the bearing bush 12, which the transmission member 6 rotatably receives for example, as a sleeve made of soft be made of metallic material with a trained on this, in the second flow cross section 16 protruding collar surface 23 on the outside of the Bottom area 22 abuts the lower part 3 of the drive housing 1.
  • the bearing bush 12 is enclosed and fixed by raised areas 21 of the drive housing base 22.
  • fixing holding bodies 14 are on the outside 10 the wall 9 of the air guide element 18 baffle-like holder 13, 14.
  • the gas flow passing the first flow cross section 8 of the intake air line 7 be deflected so that they do not go directly into the pressure equalization opening 20 flows in the bottom 22 of the lower part 3 of the drive housing and thereby particles or other media into it.
  • Shielding the one or more openings 20 that provide pressure equalization between enable the second flow cross section 16 and the drive housing 1, can be improved in an advantageous manner in that the first flow cross section 8 of the suction line 7 passing gas flow a speed component in the vicinity of the wall, parallel to the inside in every operating state 11 of the wall 9 of the air guide element 18 extends.
  • a speed component normal to the wall of the intake air line 7 can be induced, for example, by using exhaust gas recirculation valves the exhaust gases returned to the intake air line 7 at right angles to the intake line 7 in these are initiated.
  • the one pressure equalization between the second flow cross section 16 and the drive housing 1 enabling openings 20 are advantageously arranged so that when the gas flow stops in the first flow cross section 8 of the intake air line 7 the media contained in the gas flow are not caused by gravitational forces in the opening 20 allowing pressure equalization can occur.
  • the openings 20 are when as bores procured in such a diameter that the effect of capillary forces can be prevented so that a creep of liquid media in the floor area 22 of the lower part 3 of the drive housing 1 is omitted.
  • FIG. 3 shows the further embodiment variant of the solution proposed according to the invention with a pressure compensation device with shielding elements arranged close to the wall in a front view.
  • a separation channel 30 In the curved bottom region 22 of the lower part 3 of the drive housing 1 can a separation channel 30 are formed. If the drive housing 1 or its lower part 3 manufactured as a plastic injection molded part, the separation channel 30 can be advantageous Way on the inside 2 in the bottom region 22 of the lower part 3 of the drive housing 1 be injected.
  • the separation channel 30 has an essentially rectangular shape Cross-section 31.
  • the separation channel 30 is delimited on the one hand by a channel bottom 34, which merges into channel walls 36 that delimit the separation channel 30.
  • axial extension of the separation channel 30 is dimensioned such that by the wall of the separation channel 30 a cover of the covered by this Opening 20 for pressure equalization between intake air line 7 and drive housing 1 is guaranteed.
  • the channel floor 34 or the channel walls 36 with rounded edges 33 in each case. Training of the entry area or the outlet area of the separation channel 30 with rounded edges 33 avoids swirling of the partial gas flow, which is perpendicular to the plane of the drawing Figure 3 flows through the channel cross section 31 of the separation channel 30. At a Turbulence within the separation channel 30 would inevitably be normal to the bottom area wall 22 of the lower part 3 directional speed components occur, so that despite the provision of a separation channel 30, penetration of solid or liquid media via the pressure compensation opening 20 in the drive housing 1 not could be effectively excluded.
  • Figure 4 shows a cross section through the pressure compensation device shown in Figure 3 with cover element.
  • the separation channel 30 is in a Longitudinal extension 35 with respect to the opening arranged centrally to this for pressure compensation extends.
  • the edge of the channel bottom 34 causes a swirling in the separation channel 30 entering partial gas flow avoided.
  • directional velocity components of the gas flow, which are the flow cross-section of the intake air line 7 are passed through the separation channel 30 on direct inflow into the equalization opening 20 in the bottom region 22 of the lower part 3 of the drive housing 1 prevented.
  • a connection between the intake air line 7 is a pressure compensation forming at least one opening 20 in the bottom 25 of the lower part 3 of the Drive housing 1 can be created, which cooperates with a separation channel 30, a particle entry in the drive housing 1 due to an emerging Differential pressure prevented.
  • By providing one or more compensation openings 20 can no pressure difference between the drive housing 1 and the Intake air line 7 occur. Due to a lack of suction or a lack of No foreign medium is able to exert pressure between the bearing bush 12 and this on it Enter rotatably received transmission element 6. For this reason, too a sealing element between the transmission element 6 and the bearing bush 12, for example in the form of a radial shaft sealing ring.
  • the system tightness of the invention proposed arrangement can by the anyway in the area of Partition joint 17 of upper part 2 and lower part 3 of the drive housing 1 arranged sealing element 4 can be ensured.
  • the solution proposed according to the invention for achieving a system tightness of Components for controlling the intake air line of internal combustion engines can include electrically operated exhaust gas recirculation valves, electrically operated intake air throttle devices for control flaps, swirl or tumble flaps that are electrically operated are used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Ansaugluft im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine. Einer Ansaugluftleitung (7) ist ein Antriebsgehäuse (1) zugeordnet, welches einen Stellantrieb enthält, über den ein Übertragungselement (7) betätigbar ist, an welchem ein Ventilelement aufgenommen ist. Das Ventilelement am Übertragungselement (6) steuert die einen ersten Strömungsquerschnitt (8) der Ansaugluftleitung (7) passierende Gasströmung. Das Übertragungselement (6) ragt durch die Wandung (9) der Ansaugluftleitung (7) in dessen ersten Strömungsquerschnitt (8). Zwischen dem Antriebsgehäuse (1) und der Ansaugluftleitung (7) ist mindestens eine Öffnung (20) vorgesehen, über die Druckdifferenzen zwischen Antriebsgehäuse (1) und der Ansaugluftleitung (7) abgebaut werden. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Im Ansaugtrakt von Verbrennungskraftmaschinen werden Komponenten zur Steuerung der Ansaugluft, wie zum Beispiel Drossel- oder Regelklappen, Abgasrückführventile oder andere klappenartige Elemente eingesetzt, die in der Regel über einen elektrischen Antrieb verstellt werden. Der elektrische Antrieb ist über ein Übertragungsglied (zum Beispiel eine Klappenwelle) mit dem Ventil (zum Beispiel eine Klappe) verbunden. Der Antrieb ist in einem unmittelbar mit der Ansaugluftleitung verbundenen Gehäuse aufgenommen, während sich das Ventil innerhalb eines Saugrohrs zum Beispiel befindet. Daher ist eine adäquate Systemdichtheit zu gewährleisten, so dass kein Luftaustausch zwischen Atmosphäre und Saugluftleitung, um ein Beispiel zu nennen, auftritt.
Stand der Technik
DE 43 05 123 A1 bezieht sich auf die Anordnung einer Drosselklappe. Gemäß dieser Anordnung sind die Lagerhülsen der Drosselklappe innerhalb einer Gehäuseausnehmung radial verschieblich. Beim ersten Schließen der Drosselklappe nach der Montage werden Maßabweichungen zwischen den Anschlagflächen und der Drosselklappenwellenlagerung bzw. den Bohrungen durch Lageanpassungen über radiales Verschieben der Lagerhülsen kompensiert. Mit dieser Anordnung wird eine größere Dichtigkeit unter Ausschluss von Schwergängigkeit bei der Betätigung realisiert.
DE 196 03 547 A1 hat einen Drosselklappenstutzen für Brennkraftmaschinen zum Gegenstand. Gemäß dieser Lösung liegt mindestens eine aus Kunststoff bestehende Drosselklappe in Schließposition an beiderseits der Drosselklappenwellen ausgeführten, axialen Anschlagflächen einer Einschnürung eines Ansaugkanals an. Die Anschlagflächen der Drosselklappe sind durch plastische Verformung nach Energiezufuhr, wie zum Beispiel durch Wärme oder Ultraschall, und Belastung mit einer Schließkraft an die axialen Anschlagflächen angepasst.
DE 198 57 577 A1, DE 198 57 578 A1 beziehen sich auf Abgasrückführsysteme für Brennkraftmaschinen. Bei einem Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine zur teilweisen Rückführung von Abgasen von einem Auslasssystem über zumindest eine Abgasrückführleitung in ein Einlasssystem mündet die Abgasrückführleitung über eine Venturieinrichtung in das Einlasssystem ein. Die Venturieinrichtung ist über einen Hauptluftstrang umgehbar, dessen Durchfluss über ein Steuerorgan steuerbar ist. Um den erforderlichen Platzbedarf für das Abgasrückführsystem ohne Funktionseinbußen zu verringern, ist vorgesehen, dass die Venturieinrichtung mehrflutig ausgebildet und zumindest zwei parallel geschaltete Düse-Diffusoreinheiten aufweist oder die Venturieinrichtung und der Hauptluftstrang samt Steuerorgan in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden.
DE 197 13 578 A1 bezieht sich auf ein Zumischventil, insbesondere ein Abgasrückführventil für eine Brennkraftmaschine. Mittels des Zumischventils wird ein heißer Fluidstrom an einem Abgasrückführventil einer Brennkraftmaschine der Ansaugluft zugemischt. Das Zumischventil umfasst ein Kunststoffgehäuse zur Führung des kalten Fluidstroms und ein den heißen Fluidstrom zuführendes Anschlußstück. Dieses bildet einen Dichtsitz für ein Ventilschließglied und ist mit dem Kunststoffgehäuse verbunden. Das Anschlußstück umfasst ferner eine Auslassöffnung, über die der heiße Fluidstrom dem kalten Fluidstrom beigemischt wird und weist zumindest zwei Strömungsflächen auf. Die Strömungsflächen liegen quer zur Strömungsrichtung des kalten Fluidstromes einander gegenüber und erstrecken sich in Strömungsrichtung des kalten Fluidstroms. Die Strömungsflächen sind als Fluidführungsfläche ausgebildet, die zumindest im Bereich der Auslassöffnung angeordnet sind und das Kunststoffgehäuse gegenüber dem zugeführten heißen Fluidstrom abschirmen.
Um die Systemdichtheit im Ansauglufttrakt von Verbrennungskraftmaschinen zu erreichen, wird die Führung eines Übertragungselements zwischen dem Ventilelement und dessen Antrieb so gestaltet, dass kein gewollter Luftaustausch zwischen dem Antriebsgehäuse und der Ansaugluftleitung auftritt. Dazu wird die Führung des Übertragungsgliedes mit Dichtungen in Gestalt von Radialwellendichtringen versehen. Durch plötzliche Temperaturveränderungen im Antriebsgehäuse kann es jedoch dazu kommen, dass im Antriebsgehäuse ein Unter- oder Überdruck gegenüber dem Druck in der Ansaugluftleitung im Ansaugtrakt entsteht. Diese Druckdifferenz kann im ungünstigsten Fall dazu führen, dass Schmutzpartikel zwischen Führung und Übertragungsglied gelangen, die die Gängigkeit des Ventilglieds im Ansaugtrakt beeinträchtigen und schlimmstenfalls zum Ausfall der Komponente im Ansaugtrakt führen. Zum Abbau dieser Druckdifferenz wurde vorgeschlagen, das Antriebsgehäuse mit einer Membran zur Umgebungsluft zu versehen, über die der Austausch von Luft, jedoch nicht von flüssigen oder festen Fremdpartikeln möglich ist. Bei dem Einsatz einer Membran muss die Systemdichtheit in jedem Fall über die Dichtung zwischen Übertragungsglied und Führung sichergestellt werden. Andererseits verursacht das zusätzlich vorzusehende Membranelement in jedem Falle Zusatzkosten.
Darstellung der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Strömungsführung im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine erreicht, die ein Dichtelement in Gestalt eines Radialwellendichtrings zwischen Drehdurchführung eines Übertragungselementes in der Wand, zum Beispiel einer Ansaugleitung, und dem Antriebsgehäuse überflüssig macht. Durch die Vermeidung einer Druckdifferenz zwischen dem Antriebsgehäuse des Stellantriebes und einem Saugrohr mittels eines Druckausgleichs zwischen Ansaugleitung und Antriebsgehäuse unterbleibt ein Einziehen oder Eindrücken eines mit Festkörpern, Partikeln oder anderen Medien beladenen Mediums in den Bereich der Führung des Übertragungselements. Dessen Schwergängigkeit in der Führung, zum Beispiel einer Lagerbuchse in der Wandung des Saugrohres, wird unterbunden, da die den Partikeleintrag bewirkende Druckdifferenz fehlt.
Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung wird dadurch unterstützt, dass die den Ansaugleitungsabschnitt im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine passierende Gesamtströmung stets parallel, auch in wandnahem Bereich des Saugrohrs, gehalten wird. Sind Geschwindigkeitskomponenten normal zur Wand des Saugrohres nicht zu vermeiden, kann ein den Druckausgleich zwischen Ansaugleitung und Antriebsgehäuse bewirkende Ausgleichsöffnung durch ein als Schutzschild fungierendes Bauteil abgedeckt werden, welches sich im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung der Gesamtströmung im Saugrohrquerschnitt erstreckt.
Anstelle einer den Druckausgleich zwischen Antriebsgehäuse und Ansaugleitung bewirkenden Ausgleichsöffnung können auch mehrere Ausgleichsöffnungen zwischen diesen Bauteilen ausgebildet werden. Um zu verhindern, dass bei Stillstand oder der Strömung in der Saugrohrleitung ein Eindringen mitgeführter flüssiger oder fester Medien durch Gravitationskräfte in die Druckausgleichsöffnung erfolgt, wird die Ausgleichsöffnung zum Antriebsgehäuse bevorzugt im oberen, d.h. dem Boden der Ansaugleitung gegenüberliegenden Bereich angeordnet. Die Ausgleichsöffnung wird bevorzugt so dimensioniert, dass Kapillarkräfte unterbunden werden, d.h. die Mindestöffnungsweite ist durch den Durchmesser der Ausgleichsöffnung definiert, ab dem Kapillarkraftwirkungen gerade nicht mehr auftreten.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante der erfmdungsgemäßen Lösung können in der Ansaugleitung Luftleitelemente angeordnet sein, die die Strömung davon abhalten, unmitelbar in die Ausgleichsöffnung einzuströmen. Treten Strömungen auf, die eine Geschwindigkeitskomponente normal zur Wandung der Saugrohrleitung aufweisen, etwa bei rechtwinklig zur Hauptströmung einströmenden, zurückgeführten Abgasströmen, so kann die Druckausgleichsöffnung über einen Separationskanal in entsprechender Länge gegen die Normalkomponente der Strömungsgeschwindigkeit eines rechtwinklig oder eines anderen, eine Normalkomponente der Strömungsgeschwindigkeit erzeugenden Winkel, abgeschirmt werden.
Bei der Abschirmung der Druckausgleichsöffnung durch einen Separationskanal kann dieser direkt am Antriebsgehäuse innerhalb des Ringspaltes mit ausgeführt werden, zum Beispiel bei Fertigung der Komponenten als Kunststoff-Spritzgießbauteile.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender erläutert.
Es zeigt:
Figur 1
die Draufsicht auf ein in Strömungsführungselementen gelagertes Saugrohr mit in einen ersten Strömungsquerschnitt hineinragendem Übertragungsglied,
Figur 2
einen Querschnitt durch Antriebsgehäuse und Saugrohrleitung mit Luftleitelement gemäß Figur 1 mit Ausgleichsöffnung,
Figur 3
eine weitere Ausführungsvariante einer Druckausgleichsvorrichtung mit wandnah angeordneten Abschirmelementen in Draufsicht und
Figur 4
einen Querschnitt durch die in Figur 3 dargestellte Druckausgleichsvorrichtung mit Abdeckelement.
Ausführungsvarianten
Figur 1 ist die Draufsicht auf ein in Strömungsführungselementen gelagertes Saugrohr mit in den Strömungsquerschnitt hineinragender Übertragungsquelle zu entnehmen.
Ein Antriebsgehäuse 1 umfasst ein Oberteil 2 und ein Unterteil 3, welche entlang einer Trennfuge 17 aneinander anliegen. Durch die Trennfuge 17 ist ein Dichtelement verdeckt, mit welchem das Oberteil 2 und das Unterteil 3 des Antriebsgehäuses 1 abgedichtet sind. Innerhalb des Antriebsgehäuses 1 ist ein hier nicht dargestellter Stellantrieb angeordnet, der auf ein Übertragungselement 6 einwirkt. Das Übertragungselement 6 ist in einer Lagerbuchse 12, welche im Boden des Unterteils 3 angeordnet ist, verdrehbar aufgenommen. Am Übertragungselement 6 ist ein den ersten Strömungsquerschnitt 8 innerhalb einer Ansaugleitung 7 verschließendes oder freigebendes Ventilglied in Gestalt einer Klappe, einer Swirl-Klappe oder einer Tumble-Klappe ausgebildet, die in der Darstellung gemäß Figur 1 nicht dargestellt sind.
Die Ansaugleitung 7 ist als zylindrischer Rohrkörper ausgebildet. In diese ist ein Luftleitelement 18 eingelassen, dessen Innenseite 11 den Strömungsquerschnitt 8 begrenzt und dessen Außenseite 10 einen zweiten Strömungsquerschnitt 16 begrenzt. Das Luftleitelement 18 ist über Halterungselemente 15, die an der Außenseite 10 des Luftleitelementes 18 vorgesehen sind, innerhalb des die Außenseite 10 des Luftleitelementes 18 umgebenden zweiten Strömungsquerschnittes 16 gelagert. Neben den Halterungselementen 15 für das Luftleitelement 18 im zweiten Strömungsquerschnitt 16 sind im zweiten Strömungsquerschnitt 16 Halter 13, 14 angeordnet. Die Halter 13 können beispielsweise leitblechartig ausgebildet sein und die Gasströmung im zweiten Strömungsquerschnitt 16 von der Lagerbuchse 12 ablenken.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch Antriebsgehäuse und Ansaugleitung gemäß Figur 1 sowie einer Druckdifferenzen ausgleichenden Öffnung.
Der Darstellung gemäß Figur 2 ist entnehmbar, dass ein im Antriebsgehäuse 1 aufgenommener, jedoch hier nicht dargestellter Antrieb dem in der Lagerbuchse 12 drehbar aufgenommenen Übertragungselement 6 ein Stellmoment 5 aufprägt. Dadurch werden in dem Bereich, mit welchem das Übertragungselement 6 in den ersten Strömungsquerschnitt 8 der Ansaugluftleitung 7 hineinragt, aufgenommene Ventilelemente verstellt, so dass der erste Strömungsquerschnitt 8 der Ansaugluftleitung 7 im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine je nach Drehlage des Übertragungsgliedes 6 verschlossen oder freigegeben ist. Die das Übertragungselement 6 aufnehmende Lagerbuchse 12 ist in Buchsenaufnahmen 21 im Bodenbereich 22 des Unterteils 3 des Antriebsgehäuses 1 aufgenommen. Figur 2 kann die Trennfuge 17 zwischen Oberteil 2 und Unterteil 3 des Antriebsgehäuses 1 abdichtende Einlegedichtung 4 entnommen werden. Diese kann im einfachsten Falle als Einlegedichtung, zum Beispiel in Gestalt eines O-Rings ausgestaltet sein. Die Lagerbuchse 12, welche das Übertragungsglied 6 drehbar aufnimmt, kann zum Beispiel als eine Buchse aus weichem metallischen Material gefertigt sein, die mit einem an dieser ausgebildeten, in den zweiten Strömungsquerschnitt 16 hineinragenden Bundfläche 23 an der Außenseite des Bodenbereiches 22 am Unterteils 3 des Antriebsgehäuses 1 anliegt. Die Lagerbuchse 12 wird durch aufgestellte Bereiche 21 des Antriebsgehäusebodens 22 umschlossen und fixiert.
Aus Figur 2 ist darüber hinaus entnehmbar, dass im Bodenbereich 22 des Unterteils 3 des Antriebsgehäuses 1 eine Öffnung 20 ausgebildet ist. Diese mindestens einen Druckausgleich zwischen der Ansaugleitung 7 und dem diesen umgebenden zweiten Strömungsquerschnitt 16 herbeiführende Öffnung 20 kann im einfachsten Falle in fertigungstechnisch besonders einfach herstellbarer Weise als Bohrung ausgebildet sein. Anstelle der in der Schnittdarstellung gemäß Figur 2 angeordneten Bohrung 20 können auch mehrere Bohrungen im Boden 22 des Unterteils 3 des Antriebsgehäuses 1 ausgebildet werden. Der Vollständigkeit halber sei auch erwähnt, dass sich ein Druckausgleich zwischen dem ersten Strömungsquerschnitt 8 und der Ansaugluftleitung 7 und dem Antriebsgehäuseunterteil 3 einstellen kann, jedoch gegenüber dem angesprochenen Druckausgleich zwischen dem zweiten Strömungsquerschnitt 16 und der Ansaugleitung 7 von untergeordneter Bedeutung ist.
Neben den die Ansaugluftleitung 7 im zweiten Strömungsquerschnitt 16 an einer Innenwandung 26 eines Tragkörpers 25 fixierenden Haltekörpern 14 sind an der Außenseite 10 der Wand 9 des Luftleitelementes 18 leitblechartige Halter 13, 14. Mittels der im Bereich der einen Druckausgleich 20 ermöglichenden Öffnung vorgeschalteten Halter 13 bzw. 14 kann die den ersten Strömungsquerschnitt 8 der Ansaugluftleitung 7 passierende Gasströmung so umgelenkt werden, dass diese nicht unmittelbar in die Öffnung zum Druckausgleich 20 im Boden 22 des Unterteils 3 des Antriebsgehäuses einströmt und dadurch Partikel oder andere Medien in dieses einführt. Durch die Dimensionierung des zweiten Strömungsquerschnittes 16 in einer entsprechenden Weite 24 in Bezug auf die Außenseite 10 des Luftleitelementes 18 und die Innenseite 26 der Tragkörpers 25 kann sichergestellt werden, dass die durch den zweiten Strömungsquerschnitt 16 strömende Ansaugluft bzw. das dort strömende Gasgemisch im Falle einer Abgasrückführung das Ablagern von flüssigen oder festen Medien an den Wandungen unterbindet. In den Figuren 1 und 2 ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eines Druckausgleichs anhand eines elektrisch betriebenen Abgasrückführventils beschrieben.
Die Abschirmung der einen oder mehreren Öffnungen 20, die einen Druckausgleich zwischen dem zweiten Strömungsquerschnitt 16 und dem Antriebsgehäuse 1 ermöglichen, kann in vorteilhafter Weise dadurch verbessert werden, dass die den ersten Strömungsquerschnitt 8 der Ansaugleitung 7 passierende Gasströmung eine Geschwindigkeitskomponente in der wandnahen Umgebung aufweist, die in jedem Betriebszustand parallel zur Innenseite 11 der Wand 9 des Luftleitelementes 18 verläuft. Kann eine Geschwindigkeitskomponente der Gasströmung normal zur Wand der Ansaugluftleitung 7 nicht vermieden werden, können die ein oder mehrere Öffnungen 20 durch schutzschildartige, sich über einen Längsbereich am Boden 22 des Unterteils 3 des Antriebsgehäuses 1 angeordnete Abdeckungen abgeschirmt werden. Eine Geschwindigkeitskomponente normal zur Wand der Ansaugluftleitung 7 kann beispielsweise dadurch induziert werden, dass bei Abgasrückführventilen die in die Ansaugluftleitung 7 zurückgeführten Abgase rechtwinklig zur Ansaugleitung 7 in diese eingeleitet werden.
Die einen Druckausgleich zwischen dem zweiten Strömungsquerschnitt 16 und dem Antriebsgehäuse 1 ermöglichenden Öffnungen 20 werden in vorteilhafter Weise so angeordnet, dass bei Stillstand der Gasströmung im ersten Strömungsquerschnitt 8 der Ansaugluftleitung 7 die in der Gasströmung enthaltenden Medien nicht durch Gravitationskräfte in die einen Druckausgleich ermöglichende Öffnung 20 einzutreten vermögen. Zum Stillstand kommende Gasströmungen bzw. schlecht durchströmte Totwassergebiete führen zu Ablagerungen der in der Gasströmung mitgeführten flüssigen oder festen Medien mit der Folge, dass diese in die Öffnung 20 gelangen können. Die Öffnungen 20 sind, wenn als Bohrungen beschaffen, in einem solchen Durchmesser ausgelegt, dass die Wirkung von Kapillarkräften unterbunden werden kann, so dass ein Kriechen von flüssigen Medien in den Bodenbereich 22 des Unterteils 3 des Antriebsgehäuses 1 unterbleibt.
Lässt sich ein Auftreten von Geschwindigkeitskomponenten der Gasströmung normal zur Wand der Ansaugluftleitung 7 nicht vermeiden, kann gemäß einer in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung ein Eindringen bzw. Einspülen von festen oder flüssigen Medien in das Antriebsgehäuse 1 verhindert werden.
Figur 3 zeigt die weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung mit einer Druckausgleichsvorrichtung mit wandnah angeordneten Abschirmelementen in einer Vorderansicht.
Im gekrümmt verlaufenden Bodenbereich 22 des Unterteils 3 des Antriebsgehäuses 1 kann ein Separationskanal 30 ausgebildet werden. Wird das Antriebsgehäuse 1 bzw. dessen Unterteil 3 als Kunststoffspritzgussteil gefertigt, kann der Separationskanal 30 in vorteilhafter Weise an der Innenseite 2 im Bodenbereich 22 des Unterteils 3 des Antriebsgehäuses 1 angespritzt werden. Der Separationskanal 30 hat einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt 31. Der Separationskanal 30 wird einerseits durch einen Kanalboden 34 begrenzt, welcher in Kanalwände 36 übergeht, die den Separationskanal 30 begrenzen. Die in Figur nicht dargestellte axiale Erstreckung des Separationskanals 30 ist so bemessen, dass durch die Wandung des Separationskanals 30 eine Abdeckung der durch diesen überdeckten Öffnung 20 zum Druckausgleich zwischen Ansaugluftleitung 7 und Antriebsgehäuse 1 gewährleistet ist. Zur Verbesserung der Strömung können der Kanalboden 34 bzw. die Kanalwände 36 mit jeweils gerundeten Kanten 33 ausgebildet sein. Eine Ausbildung des Einlaufbereiches bzw. des Auslaufbereiches des Separationskanals 30 mit gerundeten Kanten 33 vermeidet eine Verwirbelung der Teilgasströmung, die senkrecht zur Zeichenebene gemäß Figur 3 den Kanalquerschnitt 31 des Separationskanals 30 durchströmt. Bei einer Verwirbelung innerhalb des Separationskanals 30 würden zwangsläufig normal zur Bodenbereichswandung 22 des Unterteils 3 gerichtete Geschwindigkeitskomponenten auftreten, so dass trotz des Vorsehens eines Separationskanals 30 ein Eindringen von festen bzw. flüssigen Medien über die Druckausgleichsöffnung 20 in das Antriebsgehäuse 1 nicht wirksam ausgeschlossen werden könnte.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch die in Figur 3 dargestellte Druckausgleichsvorrichtung mit Abdeckelement.
Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht hervor, dass sich der Separationskanal 30 in einer Längserstreckung 35 in Bezug auf die mittig zu diesem angeordnete Öffnung zum Druckausgleich erstreckt. Durch die im Kanaleinlauf 32 bzw. im Kanalauslauf 33 vorgesehene Kantenrundung des Kanalbodens 34 wird eine Verwirbelung der in den Separationskanal 30 eintretenden Teilgasströmung vermieden. Normal zum Kanalboden 34 des Separationskanals 30 gerichtete Geschwindigkeitskomponenten der Gasströmung, welche den Strömungsquerschnitt der Ansaugluftleitung 7 passiert, werden durch den Separationskanal 30 am direkten Einströmen in die Ausgleichsöffnung 20 im Bodenbereich 22 des Unterteils 3 des Antriebsgehäuses 1 gehindert.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist vor allem darin zu erblicken, dass auf kostengünstigem Wege eine Verbindung zwischen der Ansaugluftleitung 7 ein Druckausgleich unter Ausbildung mindestens einer Öffnung 20 im Boden 25 des Unterteils 3 des Antriebsgehäuses 1 geschaffen werden kann, welche mit einem Separationskanal 30 zusammenarbeitend, einen Partikeleintrag in das Antriebsgehäuse 1 aufgrund einer sich einstellenden Druckdifferenz verhindert. Durch das Vorsehen von einer oder mehrerer Ausgleichsöffnungen 20 kann keine Druckdifferenz zwischen dem Antriebsgehäuse 1 und der Ansaugluftleitung 7 auftreten. Aufgrund einer fehlenden Sog- bzw. einer fehlenden Druckwirkung vermag kein Fremdmedium zwischen die Lagerbuchse 12 und das an dieser drehbar aufgenommene Übertragungselement 6 eintreten. Aus diesem Grunde kann auch ein Dichtelement zwischen dem Übertragungselement 6 und der Lagerbuchse 12 beispielsweise in Gestalt eines Radialwellendichtrings, entfallen. Die Systemdichtheit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung kann durch das ohnehin im Bereich der Trennfuge 17 von Oberteil 2 und Unterteil 3 des Antriebsgehäuses 1 angeordnete Einlegedichtelement 4 sichergestellt werden.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zur Erzielung einer Systemdichtheit von Komponenten zur Steuerung der Ansaugluftleitung von Verbrennungsmotoren kann bei elektrisch betriebenen Abgasrückführventilen, elektrisch betriebenen Ansaugluftdrosselvorrichtungen bei Regelklappen, Swirl- oder Tumble-Klappen, die elektrisch betrieben werden, eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
1
Antriebsgehäuse
2
Oberteil
3
Unterteil
4
Einlegedichtung
5
Antriebsmoment
6
Übertragungselement
7
Ansaugluftleitung
8
erster Strömungsquerschnitt
9
Wand
10
Außenseite
11
Innenseite
12
Lagerbuchse
13
Halter
14
Halter
15
Halterung
16
zweiter Strömungsquerschnitt
17
Trennfuge
18
Luftleitelement
20
Ausgleichsöffnung
21
Buchsenaufnahme
22
Antriebsgehäuseboden
23
Buchsenbund
24
Ringspaltweite
25
Tragkörper
26
Innenwand
30
Separationskanal
31
Kanalquerschnitt
32
Kanaleinlauf/Kanalauslauf
33
Kantenrundung
34
Kanalboden
35
Längserstreckung
36
Kanalwand
37
Abstand

Claims (16)

  1. Vorrichtung zur Steuerung der Ansaugluft im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine mit einem einer Ansaugluftleitung (7) zugeordneten Antriebsgehäuse (1), welches einen ein Übertragungselement (6) betätigenden Stellantrieb enthält, wobei am Übertragungselement ein Ventilelement aufgenommen ist, welches den einen ersten Strömungsquerschnitt (8) der Ansaugluftleitung (7) passierenden Gasstrom steuert und welches durch die Wandung (9) der Ansaugluftleitung (7) hindurchragt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antriebsgehäuse (1) und der Ansaugluftleitung (7) mindestens eine Öffnung (20) vorgesehen ist, über die Druckdifferenzen zwischen Antriebsgehäuse (1) und der Ansaugluftleitung (7) abgebaut werden.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestöffnungsweite der mindestens einen Öffnung (20) zwischen Antriebsgehäuse (1) und Ansaugluftleitung (7) durch das Auftreten von Kapillarkräften definiert ist.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (20) zum Abbau von Druckdifferenzen im Antriebsgehäuse (1) in einem ein Luftleitelement (18) in der Ansaugluftleitung (7) umgebenden zweiten Strömungsquerschnitt (16) mündet.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (20) zum Abbau von Druckdifferenzen zwischen Antriebsgehäuse (1) und der Ansaugluftleitung (7) in der Wand (9) des Luftleitelementes (18) mündet.
  5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Strömungsquerschnitt (16) die mindestens eine Öffnung (20) durch Halter (13, 14) von der Gasströmung abgeschirmt wird.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (13, 14) im Ringspalt (16) in Strömungsrichtung der Gasströmung gesehen, vor der mindestens einen Öffnung (20) zum Druckausgleich angeordnet sind.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (13, 14) im zweiten Strömungsquerschnitt (16) das Luftleitelement (18) fixieren.
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (20) der Ansaugluftleitung (7) von einem Separationskanal (30) überdeckt ist, der sich parallel zur Strömungsrichtung der Gasströmung im ersten Strömungsquerschnitt (8) erstreckt.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (34, 36) des Separationskanals (30) die mindestens eine Öffnung (20) gegen normal zur Strömungsrichtung des Gasstromes im freien Strömungsquerschnitt (8) gerichtete Geschwindigkeitskomponenten abschirmen.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Separationskanal (30) am Boden (22) des Antriebsgehäuses (1) angespritzt ist.
  11. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Separationskanal (30) an der Wandung (9) der Ansaugluftleitung (7) angespritzt ist.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstreckung (35) des Separationskanals (30) ein Vielfaches der Öffnungsweite der mindestens einen Öffnung (20) zum Druckausgleich entspricht.
  13. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche als elektrisches Abgasrückführventil an einer Verbrennungskraftmaschine.
  14. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 12 als Drossel- oder Regeleinrichtung von Verbrennungskraftmaschinen.
  15. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 12 als Swirl-Klappe im Ansaugtrakt an einer Verbrennungskraftmaschine.
  16. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 12 als Tumble-Klappe an Verbrennungskraftmaschinen.
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