EP1302642B1 - 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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EP1302642B1
EP1302642B1 EP20020019684 EP02019684A EP1302642B1 EP 1302642 B1 EP1302642 B1 EP 1302642B1 EP 20020019684 EP20020019684 EP 20020019684 EP 02019684 A EP02019684 A EP 02019684A EP 1302642 B1 EP1302642 B1 EP 1302642B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
intake
orifice
air line
drive housing
flow
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20020019684
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English (en)
French (fr)
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EP1302642A2 (de
EP1302642A3 (de
Inventor
Ralph Dr. Krause
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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
Publication of EP1302642A2 publication Critical patent/EP1302642A2/de
Publication of EP1302642A3 publication Critical patent/EP1302642A3/de
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Publication of EP1302642B1 publication Critical patent/EP1302642B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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

  • Abgasruck Norwayventile or other flap-like elements are used, which are usually adjusted by an electric drive.
  • the electric drive is connected to the valve (for example a flap) via a transmission member (for example a flap shaft).
  • the drive is accommodated in a housing directly connected to the intake air line, while the valve is located within a suction pipe, for example. Therefore, adequate system tightness must be ensured so that no air exchange between the atmosphere and the suction air duct occurs, for example.
  • DE 196 03 547 A1 has a throttle body for internal combustion engines to the subject.
  • at least one existing throttle valve in the closed position on both sides of the throttle shaft running, axial stop surfaces of a constriction of an intake port.
  • the stop surfaces of the throttle valve are adapted by plastic deformation after energy supply, such as by heat or ultrasound, and load with a closing force to the axial abutment surfaces.
  • 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 for the partial recirculation of exhaust gases from an exhaust system via at least one exhaust gas recirculation line
  • the exhaust gas recirculation line opens into the intake system via a venturi device.
  • the Venturi device can be bypassed via a main air line whose flow is controllable via a control element.
  • the Venturi device formed Centerless and at least two parallel nozzle diffuser units or the Venturi device and the main air line and control member are arranged in a common housing.
  • DE 197 13 578 A1 relates to a mixing valve, in particular an exhaust gas recirculation valve for an internal combustion engine.
  • a hot fluid flow is admixed to an exhaust gas recirculation valve of an internal combustion engine of the intake air.
  • the admixing valve comprises a plastic housing for guiding the cold fluid flow and a connecting piece supplying the hot fluid flow. This forms a sealing seat for a valve closure member and is connected to the plastic housing.
  • the fitting further includes an outlet port through which the hot fluid stream is mixed with the cold fluid stream and has at least two flow surfaces.
  • the flow surfaces are opposite to each other across the flow direction of the cold fluid flow and extend in the flow direction of the cold fluid flow.
  • the flow surfaces are designed as a fluid guide surface, which are arranged at least in the region of the outlet opening and shield the plastic housing from the supplied hot fluid flow.
  • the guidance of a tenuous air exchange between the valve element and its drive is designed so that no deliberate air exchange between the drive housing and the intake air duct occurs.
  • the guide of the transmission member is provided with seals in the form of radial shaft seals. Due to sudden temperature changes in the drive housing, however, it may happen that in the drive housing under pressure or overpressure compared to the pressure in the intake air line in the intake tract arises. In the worst case, this pressure difference can lead to dirt particles passing between the guide and the transmission member, which impair the movement of the valve member in the intake tract and, in the worst case, to the failure of the Lead component in the intake system.
  • DE 42 29 587 A1 discloses a device for controlling the amount of air of an internal combustion engine with a housing, a throttle opening in the housing, with a throttle body in the throttle opening, with a shaft to which the throttle body is attached, with bearings for supporting the shaft in bearing bores of Housing, wherein a bearing bore is formed as a through hole, with a moisture-sensitive electrical or electronic component, which is associated with the through hole on the side facing away from the throttle opening side of the housing and which is connected to the shaft, with a further housing which encloses the electrical component and which is sealed against the environment, and with a seal disposed in the through hole.
  • there is a flow-conducting connection which ends in the throttle opening on the air inlet side to avoid damaging the moisture-sensitive component by corrosion between the housings.
  • a flow guidance in the intake tract of an internal combustion engine is achieved, which makes a sealing element in the form of a radial shaft seal between rotary feedthrough of a transmission element in the wall, for example a suction line, and the drive housing superfluous.
  • the advantageous effect of the solution according to the invention is assisted by the fact that the total flow passing through the intake line section in the intake tract of an internal combustion engine is always kept parallel, even in the region of the suction tube close to the wall. If velocity components normal to the wall of the suction pipe can not be avoided, a compensation opening between the intake pipe and the drive housing is covered by a component functioning as a shield, which extends substantially parallel to the flow direction of the total flow in the intake pipe cross section.
  • the compensation opening to the drive housing is preferably in the upper, i. arranged opposite the bottom of the suction line area.
  • the compensation opening is preferably dimensioned so that capillary forces are prevented, i. the minimum opening width is defined by the diameter of the compensation opening, from which capillary force effects no longer occur.
  • air guide elements can be arranged in the intake line, which prevent the flow from flowing unmitelbar into the compensation opening. If flows occur which have a velocity component normal to the wall of the suction pipe, for example with recirculated exhaust gas streams flowing in at right angles to the main flow, then the pressure compensation opening can be produced via a separation channel of corresponding length against the normal component of the flow velocity of a rectangular or other, a normal component of the flow velocity Angle, shielded.
  • FIG. 1 shows a plan view of a suction pipe mounted in flow guide elements with a transmission source projecting into the flow cross section.
  • a drive housing 1 comprises an upper part 2 and a lower part 3, which rest against one another along a parting line 17.
  • a sealing element covered 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, the acting on a transmission element 6.
  • the transmission element 6 is rotatably received in a bearing bush 12, which is arranged in the bottom of the lower part 3.
  • a valve member closing or releasing the first flow cross section 8 within a suction line 7 is designed in the form of a flap, a swirl flap or a tumble flap, which are not shown in the illustration according to FIG.
  • the suction pipe 7 is formed as a cylindrical tubular body.
  • an air guide element 18 is inserted, whose inner side 11 limits the flow cross-section 8 and whose outer side 10 defines a second flow cross-section 16.
  • the Heilleitelemerit 18 is mounted on support elements 15 which are provided on the outer side 10 of the air guide element 18, within the outside of the 10 of the air guide 18 surrounding the second flow cross-section 16.
  • support elements 15 for the air guide 18 in the second flow cross-section 16 16 holders 13, 14 are arranged in the second flow cross-section.
  • the holders 13 may be formed, for example, baffle-like and deflect the gas flow in the second flow cross section 16 of the bearing bush 12.
  • Figure 2 shows a cross section through the drive housing and suction line according to Figure 1 and a pressure differences balancing opening.
  • the bushing 12 which receives the transmission member 6 rotatably, may be made, for example, as a sleeve made of soft metallic material, with a formed on this, projecting into the second flow cross-section 16 collar surface 23 on the outside of the bottom portion 22 on the lower part 3 of the drive housing 1 is present.
  • the bearing bush 12 is enclosed by fixed areas 21 of the drive housing floor 22 and fixed.
  • the shielding of the one or more openings 20, which allow a pressure equalization between the second flow cross-section 16 and the drive housing 1, can be advantageously improved thereby; the gas flow passing through the first flow cross-section 8 of the intake line 7 has a velocity component in the environment close to the wall, which runs parallel to the inner side 11 of the wall 9 of the air-guiding element 18 in each operating state. If a velocity component of the gas flow normal to the wall of the intake air duct 7 can not be avoided, the one or more openings 20 can be shielded by protective shield-like covers arranged over a longitudinal area on the bottom 22 of the lower part 3 of the drive housing 1 become.
  • a speed component normal to the wall of the intake air line 7 can be induced, for example, by the fact that in exhaust gas recirculation valves, the exhaust gases recirculated into the intake air line 7 are introduced at right angles to the intake line 7.
  • the pressure equalization between the second flow cross section 16 and the drive housing 1 enabling openings 20 are arranged in an advantageous manner so that at standstill of the gas flow in the first flow section 8 of the intake air line 7, the media contained in the gas flow is not by gravitational forces in the pressure equalization enabling opening 20th to be able to enter. Stagnant gas flows or poorly traversed dead water areas lead to deposits of entrained in the gas flow liquid or solid media, with the result that they can get into the opening 20.
  • 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 can be formed in the curved bottom portion 22 of the lower part 3 of the drive housing 1. If the drive housing 1 or its lower part 3 is manufactured as a plastic injection-molded part, the separation channel 30 can be molded onto the inner side 2 in the bottom region 22 of the lower part 3 of the drive housing 1 in an advantageous manner.
  • the separation channel 30 has a substantially rectangular cross-section 31.
  • the separation channel 30 is bounded on the one hand by a channel bottom 34, which merges into channel walls 36, which delimit the separation channel 30.
  • the axial extent of the separation channel 30, which is not shown in FIG. 1, is dimensioned such that a cover of the overlapped opening 20 for pressure equalization between the intake air line 7 and the drive housing 1 is ensured by the wall of the separation channel 30.
  • each rounded edges 33 may be formed with each rounded edges 33.
  • a design of the inlet region or the outlet region of the separation channel 30 with rounded edges 33 avoids a turbulence of the partial gas flow, which flows through the channel cross section 31 of the separation channel 30 perpendicular to the plane of the drawing according to Figure 3 .. In a turbulence within the separation channel 30 would inevitably normal to Boden Schemeswandung 22 of the lower part 3 directed velocity 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 could not be effectively excluded.
  • FIG. 4 shows a cross section through the pressure compensation device with cover element illustrated in FIG.
  • the separation channel 30 extends in a longitudinal extent 35 with respect to the opening for pressure equalization arranged centrally to the latter.
  • the channel inlet 32 and the channel outlet 33 edge rounding of the channel bottom 34 By provided in the channel inlet 32 and the channel outlet 33 edge rounding of the channel bottom 34, a turbulence of the entering into the separation channel 30 partial gas flow is avoided.
  • Normal to the channel bottom 34 of the separation channel 30 directed velocity components of the gas flow, which passes the flow cross section of the intake air line 7 are prevented by the separation channel 30 on the direct flow into the compensation opening 20 in the bottom portion 22 of the lower part 3 of the drive housing 1.
  • the advantage of the solution according to the invention is to be seen in the fact that in a cost effective way a connection between the intake air line 7 a pressure compensation to form 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, prevents a particle entry into the drive housing 1 due to a self-adjusting pressure difference.
  • the system tightness of the proposed arrangement according to the invention can be ensured by the already arranged in the region of the parting line 17 of the upper part 2 and lower part 3 of the drive housing 1 insertion sealing element 4.
  • the inventively proposed solution for achieving a system tightness of components for controlling the intake air line of internal combustion engines can at electrically operated exhaust gas recirculation valves, electrically operated Ansaug Kunststoffdrosselvortechniken in control valves, swirl or tumble flaps that are electrically operated, are used.

Landscapes

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

Description

    Technisches Gebiet
  • Im Ansaugtrakt von Verbrennungskraftmaschinen werden Komponenten zur Steuerung der Ansaugluft, wie zum Beispiel Drossel- oder Regelklappen, Abgasruckführventile 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 Abgasrückfübrventil 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 Übemagungselements 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.
  • DE 42 29 587 A1 offenbart eine Einrichtung zur Steuerung der Luftmenge einer Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, einer Drosselöffnung im Gehäuse, mit einem Drosselorgan in der Drosselöffnung, mit einer Welle , an der das Drosselorgan befestigt ist, mit Wälzlagern zur Lagerung der Welle in Lagerbohrungen des Gehäuses, wobei eine Lagerbohrung als Durchgangsbohrung ausgebildet ist, mit einem feuchtigkeitsempfindlichen elektrischen oder elektronischen Bauteil, das der Durchgangsbohrung auf der von der Drosselöffnung abgewandten Seite des Gehäuses zugeordnet ist und das mit der Welle verbunden ist, mit einem weiteren Gehäuse, das das elektrische Bauteil umschließt und das gegen die Umgebung abgedichtet ist, und mit einer Dichtung, die in der Durchgangsbohrung angeordnet ist. Bei der in DE 42 29 587 A1 beschriebenen Vorrichtung besteht zur Vermeidung der Beschädigung des feuchtigkeitsempfindlichen Bauteils durch Korrosion zwischen den Gehäusen eine strömungsleitende Verbindung, die lufteingangsseitig in der Drosselöffnung endet.
    • 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, wird ein den Druckausgleich zwischen Ansaugleitung und Antriebsgehäuse bewirkende Ausgleichsöffnung durch ein als Schutzschild fungierendes Bauteil abgedeckt, 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 erfindungsgemäßen 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.
    Auführungsvarianten
  • Figur 1 ist die Draufsicht auf ein in Strömungsführngselementen gelagertes Saugrohr mit in den Strömungsquerschnit 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 is 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 Luftleitelemerit 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 (6) ein Ventilelement aufgenommen ist, welches den einen ersten Strömungsquerschnitt (8) der Ansaugluftleitung (7) mit einer Strömungsrichtung passierenden Gasstrom steuert und welches durch die Wandung (9) der Ansaugluftleitung (7) hindurchragt, wobei 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, gekennzeichnet durch mindestens ein als Schutzschild fungierende Bauteil (18; 30) das die mindestens eine Offnung (20) in der Ansaugluftleitung (7) abdeckt wobei das mindestens eine als Schutzschild fungierende Bauteil (18; 30) sich im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung erstreckt.
  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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