EP3012445B1 - Regelvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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EP3012445B1
EP3012445B1 EP15182294.7A EP15182294A EP3012445B1 EP 3012445 B1 EP3012445 B1 EP 3012445B1 EP 15182294 A EP15182294 A EP 15182294A EP 3012445 B1 EP3012445 B1 EP 3012445B1
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EP
European Patent Office
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flap
exhaust gas
housing part
valve seat
gas recirculation
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EP15182294.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3012445A1 (de
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Wolfgang Kohnen
Ulrich Dr. Fassbender
Ruth Lindemann
Andrea Uhler
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Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Publication date
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    • 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
    • F02D9/1005—Details of the flap
    • F02D9/1025—Details of the flap the rotation axis of the flap being off-set from the flap center axis
    • F02D9/103—Details of the flap the rotation axis of the flap being off-set from the flap center axis the rotation axis being located at an edge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
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    • F02M26/21—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system with EGR valves located at or near the connection to the intake system
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    • F02M26/64—Systems for actuating EGR valves the EGR valve being operated together with an intake air throttle
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    • F02M26/70—Flap valves; Rotary valves; Sliding valves; Resilient valves
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    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits

Definitions

  • the invention relates to a control device for an internal combustion engine having an intake passage, an exhaust gas recirculation passage, which opens into the intake passage, a housing in which the intake passage and at least one mouth of the exhaust gas recirculation passage are formed, serving as a rotation axis, the upstream in the housing with respect to the air flow is arranged at the mouth of the exhaust gas recirculation passage and outside the flow cross section and perpendicular to the center axes of the intake passage and the exhaust gas recirculation passage, a control body eccentrically fixed to the shaft and via which the control body is rotatable in the intake passage, a first valve seat on which the control body rests in a first end position, in which the control body closes the intake passage and a second valve seat against which the control body rests in a second end position in which the control body closes the exhaust gas recirculation passage.
  • Control devices are used in internal combustion engines to regulate exhaust or air quantities that are to be removed or supplied to combustion. Combinations of these control valves, in which two valve bodies are actuated via a common actuating device, are known.
  • combinations of an exhaust gas recirculation valve with a throttle valve have been disclosed.
  • the exhaust gas recirculation channel opens immediately downstream of serving as a throttle valve in the air intake passage.
  • increase in the exhaust gas recirculation rate is then with opening the Exhaust gas recirculation valve to the same extent the throttle valve closed, which has an increase in the pressure gradient in the exhaust gas recirculation channel result, whereby the proportion of exhaust gas compared to the intake air quantity is increased.
  • Such an arrangement is for example in the DE 27 03 687 A1 disclosed.
  • an inlet system of an internal combustion engine in which in each of the inlet channels a flap is arranged, which regulates on the one hand the opening cross section of the air inlet channel and on the other hand in opposite directions the opening cross section of an opening into the air inlet duct exhaust gas recirculation channel.
  • this eccentrically mounted flap lies with its opposite end to the shaft in an oblique position on the opposite wall. A complete closure of the air duct is not possible, since no circumferential contact of the flap can be reached at the valve seat.
  • a tubular-shaped housing part is formed obliquely at the downstream end, wherein the downstream end serves as a first valve seat through which a plane is clamped, which to the central axis of the intake passage an angle of 70 ° to 80 ° includes, the rotation angle range, in which only a small change in volume flow of the exhaust gas flow and the air flow is observed, can be reduced to about 20% of the control range. This allows a faster control of the recirculated exhaust gas amount and resulting pollutant emissions can be reduced.
  • a plane spanned by the second valve seat is arranged parallel to the central axis of the intake passage and encloses an angle of 70 ° to 80 ° to the plane spanned by the first valve seat.
  • the rotational angle range to be traveled is also about 70 ° to 80 °. This means that the setting range is reduced in comparison to known designs, but without the rotational angle ranges, in which there is already good controllability, reduced in size. In these areas, the slope of the control curve remains essentially unchanged.
  • control body has a first flap cooperating with the first valve seat and a second flap cooperating with the second valve seat, the first flap being eccentrically secured to the shaft and the second flap being attached to the first flap Due to the design with two flaps, the arrangement of the valve seats to each other can be done with significantly inaccurate tolerances. Furthermore, the control body can be completely unscrewed from the flow-through area of the air intake duct.
  • the second flap is arranged on a perpendicular to the two flaps extending holding axis which is fixedly connected to the first flap, wherein the second flap is axially loaded by a spring which surrounds the holding axis against a stop and the opening in the second flap for receiving the holding axis has a slightly larger diameter than the holding axis, in which Section where the second flap is located.
  • the second flap extends parallel to the first flap.
  • the first valve seat is formed by an axial end of a first housing part of the housing, which is inserted into a second housing part of the housing, on which the mouth of the exhaust gas recirculation passage is formed, wherein the first housing part is connected via a flange to the second housing part.
  • a valve seat which must be generated mechanically in the interior of the housing.
  • complicated molds for producing a full-acting valve seat The housing can thus be inexpensively manufactured and assembled with little effort.
  • the first housing part has a smaller circumference than the second housing part and the control body immersed in its the exhaust gas recirculation passage closing second end position in a recess in the second housing part, so that the flow cross-section of the first housing part is fully opened.
  • FIG. 1 shows a side view of a control device according to the invention with a control body in a first end position in a sectional view.
  • FIG. 2 shows a side view of the control device according to the invention FIG. 1 with a rule body in a central position in a sectional representation.
  • FIG. 3 shows a side view of the control device according to the invention FIG. 1 with a control body in a second end position in a sectional view.
  • FIG. 4 shows a characteristic of the resulting control curve of the control device according to the invention.
  • the control device consists of a housing 10 which defines an intake passage 12 and in which an opening 14 of an exhaust gas recirculation passage 16 is formed.
  • the intake passage 12 extends substantially in a straight line, while the exhaust gas recirculation passage 16 opens perpendicular to the intake passage 12 in this.
  • the housing 10 consists of a first substantially tubular housing part 18, whose downstream end is formed obliquely and an angle ⁇ of about 75 ° to a central axis 20 of the intake passage 12 includes.
  • This first housing part 18 is arranged in the interior of a second housing part 22, or is inserted into the second housing part 22 until a flange 24, via which the first housing part 18 is fastened by means of screws 26 on the second housing part 22.
  • the second housing part 22 has an opening 28 which is arranged in the flow direction at a short distance behind the oblique end of the first housing part 18 and which serves as a receptacle for a third housing part 30, which forms the mouth 14 of the exhaust gas recirculation passage 16, the central axis 34 perpendicular is arranged to the central axis 20 of the intake passage 12.
  • a shaft 36 is rotatably mounted, which can be actuated via a non-visible actuator.
  • the axis of rotation 38 of this shaft 36 is perpendicular to the central axes 20, 34 and is located between the shaft 36 to the downstream mouth 14 of the exhaust gas recirculation passage 16 and the axial end of the first housing part 18 and immediately downstream of the first housing part 18.
  • the flow cross-section of the first housing part 18 is smaller than that of the second housing part 22 of the intake passage 12, wherein the first housing part 18 is fastened to the second housing part 22 in such a way that a recess 40 formed in the region of the mouth of the exhaust gas recirculation channel 16 is arranged outside the throughflow cross section, in which the shaft 36 is arranged penetrating the second housing part 22.
  • a control body 42 is attached, which consists of a first flap 44 and a fortified via a holding axis 46 on the first flap 44 second flap 48.
  • the first flap 44 extends straight from the shaft 36 and dominates the flow area of the intake passage 12.
  • the first flap 44 cooperates with the axial end of the first housing part 18, which serves as a first valve seat 50 on which the flap 44 in the Intake passage 12 occluding state, as in FIG. 1 is shown, is applied.
  • a bore 52 is formed in the central region, in which the holding axis 46 is fixed. This extends to the first housing part 18 opposite side perpendicular to the first flap 44.
  • the holding axis 46 has a plurality of axially successive sections of different diameter, of which the first portion 54, the bore 52 penetrates and is formed in the rear region to produce a rivet and the second, larger portion 56 abuts flat against the flap 44.
  • a third axial portion 58 has a smaller diameter than the second portion 56, followed by a fourth portion 60 again of reduced diameter.
  • the second flap 48 is arranged, which has a central opening 62 through which the support shaft 46 penetrates, wherein the diameter of this opening 62 is slightly larger than the diameter of the fourth portion 60, whereby the second flap 48 on the Holding axle 46 light can be tilted.
  • a spring 64 also surrounds the fourth section 60 and presses the flap 48 against a spherical shoulder serving as a stop 65 between the third section 58 and the fourth section 60.
  • the abutment for this spring 64 is a disk 66 which is mounted on a fifth section 68 the retaining axis 46 is arranged, where it is fixed by forming, a disc 66 penetrating following portion 70 of the support shaft 46.
  • This attachment of the second flap 48 results in that upon rotation of the shaft 36 in a second end position, as in FIG. 3 is shown, in which the second flap 48 rests on the second valve seat 72 serving as the mouth 14 of the exhaust gas recirculation passage 16, a complete tight closure of the exhaust gas recirculation passage 16 takes place, since the flap 48 adjust its position by the possible tilting movement to the position of the second valve seat 72 can, even if this is not completely parallel to the central axis 20 of the intake passage 12 is formed.
  • the described control device is thus suitable for the very exact metering of an exhaust gas mass flow into an air mass flow and for the exact control of the air mass flow with only one actuator.
  • the production of this control device is inexpensive and easy to install.
  • valve seats in the range between 70 ° and 80 ° can be selected to achieve appropriate results.
  • various modifications with respect to the assembly and the formation of the housing parts and the two flaps are conceivable. It should also be clear that various characteristics can be achieved by appropriate shaping of the valve body and the surrounding channel walls.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Ansaugkanal, einem Abgasrückführkanal, der in den Ansaugkanal mündet, einem Gehäuse, in dem der Ansaugkanal und zumindest eine Mündung des Abgasrückführkanals ausgebildet sind, einer als Drehachse dienenden Welle, die im Gehäuse bezüglich des Luftstroms stromaufwärts der Mündung des Abgasrückführkanals und außerhalb des Durchströmungsquerschnitts angeordnet ist und senkrecht zu den Mittelachsen des Ansaugkanals und des Abgasrückführkanals angeordnet ist, einem Regelkörper, der exzentrisch an der Welle befestigt ist, und über die der Regelkörper im Ansaugkanal drehbar ist, einem ersten Ventilsitz, an dem der Regelkörper in einer ersten Endstellung anliegt, in der der Regelkörper den Ansaugkanal verschließt und einem zweiten Ventilsitz, an dem der Regelkörper in einer zweiten Endstellung anliegt, in der der Regelkörper den Abgasrückführkanal verschließt.
  • Regelvorrichtungen werden in Verbrennungskraftmaschinen genutzt, um Abgas- oder Luftmengen zu regeln, die abgeführt oder der Verbrennung zugeführt werden sollen. Auch Kombinationen dieser Regelventile, bei denen zwei Ventilkörper über eine gemeinsame Stellvorrichtung betätigt werden, sind bekannt. Insbesondere wurden Kombinationen eines Abgasrückführventils mit einer Drosselklappe offenbart. Bei diesen Ausführungen mündet der Abgasrückführkanal unmittelbar stromabwärts der als Drosselventil dienenden Klappe in den Luftansaugkanal. Bei gewünschter Erhöhung der Abgasrückführrate wird dann mit Öffnen des Abgasrückführventils in gleichem Maße die Drosselklappe geschlossen, was eine Erhöhung des Druckgefälles im Abgasrückführkanal zur Folge hat, wodurch der Anteil des Abgases im Vergleich zur angesaugten Luftmenge erhöht wird. Eine derartige Anordnung wird beispielsweise in der DE 27 03 687 A1 offenbart.
  • Aus der DE 10 2012 101 851 B4 ist ebenfalls eine solche Regelvorrichtung bekannt, bei der zwei parallel angeordnete Klappen über eine gemeinsame Drehwelle betätigt werden, so dass mit Drehung der beiden Klappen sich die erste Klappe vom Ventilsitz des Luftansaugkanals entfernt während sich die zweite Klappe dem Ventilsitz des Abgasrückführkanals, der senkrecht zum Ventilsitz des Luftansaugkanals angeordnet ist, nähert bis der Luftansaugkanal vollständig geöffnet ist und der Abgasrückführkanal vollständig verschlossen ist. Sowohl für die den Abgasrückführkanal beherrschende zweite Klappe als auch für die den Luftansaugkanal beherrschende erste Klappe sind die Ventilsitze jeweils als umlaufende Anschläger ausgebildet, gegen die die Klappen in ihrer den jeweiligen Kanal verschließenden Stellung umlaufend aufliegen. Die Drehwelle ist an einer Gehäusewand zwischen der Mündung des Abgasrückführkanals und dem Ventilsitz im Luftansaugkanal angeordnet, so dass die Strömung nicht durch die Welle beeinflusst wird.
  • Des Weiteren ist aus der AT 003 762 U1 ein Einlasssystem einer Verbrennungskraftmaschine bekannt, bei dem in jedem der Einlasskanäle eine Klappe angeordnet ist, welche einerseits den Öffnungsquerschnitt des Lufteinlasskanals und andererseits gegenläufig den Öffnungsquerschnitt eines in den Lufteinlasskanal mündenden Abgasrückführkanals regelt. Im den Lufteinlasskanal verschließenden Zustand liegt diese exzentrisch gelagerte Klappe mit ihrem zur Welle entgegengesetzten Ende in einer schrägen Stellung an der gegenüberliegenden Wand an. Ein vollständiger Verschluss des Luftkanals ist nicht möglich, da keine umlaufende Anlage der Klappe am Ventilsitz erreichbar ist.
  • Durch diese bekannten Anordnungen wird zwar eine gute Regelung des Abgasrückführsystems bei Minimierung der Kosten und Bauteile erreicht, jedoch hat es sich herausgestellt, dass in einem mittleren Bereich des Öffnungswinkels der beiden Klappen über einen Stellbereich von etwa 40% des Gesamtverstellweges praktisch keine Regelung stattfindet und sowohl der Luftmassenstrom als auch der zurückgeführte Abgasstrom im Wesentlichen unverändert bleiben. Eine Drosselung des Luftansaugkanals hat somit beinahe keinen Einfluss auf die rückführbare Abgasmenge.
  • Dies führt dazu, dass in diesem Stellbereich die Regelung träge reagiert und gewünschte Einstellzeiten zum Teil nicht eingehalten werden können.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, mit der eine möglichst genaue und schnelle Regelbarkeit des Luft- und des Abgasstroms über einen möglichst großen Anteil des gesamten Stellbereich ermöglicht wird. Hierzu soll auch im mittleren Stellbereich eine Änderung der Gasströme erzielt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
  • Dadurch, dass ein rohrförmig ausgebildetes Gehäuseteil am stromabwärtigen Ende schräg ausgebildet ist, wobei das stromabwärtige Ende als erster Ventilsitz dient, durch den eine Ebene aufgespannt ist, welche zur Mittelachse des Ansaugkanals einen Winkel von 70° bis 80° einschließt, kann der Drehwinkelbereich, in dem lediglich eine geringe Volumenstromänderung des Abgasstroms und des Luftstroms festzustellen ist, auf etwa 20% des Stellbereiches reduziert werden. Dies ermöglicht eine schnellere Regelung der zurückgeführten Abgasmenge und daraus resultierend können Schadstoffemissionen reduziert werden.
  • Vorzugsweise ist eine durch den zweiten Ventilsitz aufgespannte Ebene parallel zur Mittelachse des Ansaugkanals angeordnet und schließt zur durch den ersten Ventilsitz aufgespannten Ebene einen Winkel von 70° bis 80° ein. Somit beträgt der zu durchfahrende Drehwinkelbereich ebenfalls etwa 70° bis 80°. Dies bedeutet, dass der Stellbereich im Vergleich zu bekannten Ausführungen verringert wird, jedoch ohne dass die Drehwinkelbereiche, in denen ohnehin eine gute Regelbarkeit vorliegt, verkleinert würden. In diesen Bereichen bleibt die Steigung der Regelkurve im Wesentlichen unverändert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Regelkörper eine erste Klappe auf, die mit dem ersten Ventilsitz zusammenwirkt und eine zweite Klappe auf, die mit dem zweiten Ventilsitz zusammenwirkt, wobei die erste Klappe exzentrisch an der Welle befestigt ist und die zweite Klappe an der ersten Klappe befestigt ist, Durch die Ausführung mit zwei Klappen kann die Anordnung der Ventilsitze zueinander mit deutlich ungenaueren Toleranzen erfolgen. Des Weiteren kann der Regelkörper vollständig aus dem durchströmten Bereich des Luftansaugkanals herausgedreht werden.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die zweite Klappe auf einer sich senkrecht zu den beiden Klappen erstreckenden Halteachse, die fest mit der ersten Klappe verbunden ist, angeordnet ist, wobei die zweite Klappe über eine Feder, die die Halteachse umgibt, axial gegen einen Anschlag belastet ist und die Öffnung in der zweiten Klappe zur Aufnahme der Halteachse einen geringfügig größeren Durchmesser aufweist als die Halteachse, in dem Abschnitt, an dem die zweite Klappe angeordnet ist. Dies hat zur Folge, dass die zweite Klappe im Vergleich zur ersten Klappe und im Vergleich zur Welle auf der Halteachse kippen kann und so über die Feder immer flächig auf den zweiten Ventilsitz gedrückt wird, wodurch vorhandene Leckagen im geschlossenen Zustand des Abgasrückführkanals minimiert werden.
  • In einer weiterführenden Ausbildung der Erfindung erstreckt sich die zweite Klappe parallel zur ersten Klappe. Diese Ausführung ist besonders einfach herstellbar. Des Weiteren konnten gerade bei der daraus folgenden senkrechten Anordnung der Mittelachse des Luftansaugkanals zur Mittelachse des Abgasrückführkanals besonders gute, weitestgehend lineare Regelkurve über einen großen Drehwinkelbereich erzielt werden.
  • Vorzugsweise ist der erste Ventilsitz durch ein axiales Ende eines ersten Gehäuseteils des Gehäuses gebildet, welches in ein zweites Gehäuseteil des Gehäuses eingeschoben ist, an welchem die Mündung des Abgasrückführkanals ausgebildet ist, wobei das erste Gehäuseteil über einen Flansch mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden ist. Entsprechend kann auf die Ausbildung eines Ventilsitzes, der im Innern des Gehäuses mechanisch erzeugt werden muss, verzichtet werden. Auch entfallen komplizierte Gussformen zur Herstellung eines vollumfänglich wirkenden Ventilsitzes. Das Gehäuse kann somit kostengünstig mit geringem Aufwand hergestellt und montiert werden.
  • In einer hierzu weiterführenden vorteilhaften Ausführung weist das erste Gehäuseteil einen geringeren Umfang auf als das zweite Gehäuseteil und der Regelkörper taucht in seiner den Abgasrückführkanal verschließenden zweiten Endstellung in eine Ausnehmung im zweiten Gehäuseteils ein, so dass der Durchströmungsquerschnitt des ersten Gehäuseteils vollständig geöffnet ist. Dies hat zur Folge, dass bei vollständiger Öffnung des Luftansaugkanals kein Strömungswiderstand vorhanden ist und somit große Luftmengen angesaugt werden können. Auch in der teilweise geöffneten Stellung des Regelkörpers werden lediglich glatte Strömungsflächen ohne zusätzliche Einbauten und daraus folgenden Strömungswiderständen verwirklicht. Hierdurch entstehen weitestgehend lineare Regelkurve für die vorhandenen Gasmassenströme.
  • Es wird somit eine Regelvorrichtung geschaffen, mit der sowohl der Luftmassenstrom im Ansaugkanal als auch der Abgasmassenstrom des Abgasrückführkreises über einen sehr großen Stellwinkelbereich schnell und genau entlang einer in weiten Teilen linearen Kennlinie regelbar ist. Der Bereich, in dem bei Betätigung der Welle lediglich geringfügige Massenstromanderungen erzielt werden, wird deutlich eingeschränkt. Somit wird die Regelbarkeit des in den Ansaugkanal zurückgeführten Abgasmassenstroms deutlich verbessert.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
  • Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung mit einem Regelkörper in einer ersten Endstellung in geschnittener Darstellung.
  • Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung aus Figur 1 mit einem Regelkörper in einer Mittelposition in geschnittener Darstellung.
  • Die Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung aus Figur 1 mit einem Regelkörper in einer zweiten Endstellung in geschnittener Darstellung.
  • Die Figur 4 zeigt eine Kennlinie der resultierenden Regelkurve der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung.
  • Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 10, welches einen Ansaugkanal 12 begrenzt und in dem eine Mündung 14 eines Abgasrückführkanals 16 ausgebildet ist. Der Ansaugkanal 12 verläuft im Wesentlichen in gerader Richtung, während der Abgasrückführkanal 16 senkrecht zum Ansaugkanal 12 in diesen mündet.
  • Das Gehäuse 10 besteht aus einem ersten im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Gehäuseteil 18, dessen stromabwärtiges Ende schräg ausgebildet ist und einen Winkel α von etwa 75° zu einer Mittelachse 20 des Ansaugkanals 12 einschließt. Dieses erste Gehäuseteil 18 ist im Innern eines zweiten Gehäuseteils 22 angeordnet, beziehungsweise wird in das zweite Gehäuseteil 22 bis zur Anlage eines Flansches 24 eingeschoben, über den das erste Gehäuseteil 18 mittels Schrauben 26 am zweiten Gehäuseteil 22 befestigt ist. Das zweite Gehäuseteil 22 weist eine Öffnung 28 auf, welche in Strömungsrichtung in kurzem Abstand hinter dem schrägen Ende des ersten Gehäuseteils 18 angeordnet ist und welches als Aufnahme für ein drittes Gehäuseteil 30 dient, welches die Mündung 14 des Abgasrückführkanals 16 bildet, dessen Mittelachse 34 senkrecht zur Mittelachse 20 des Ansaugkanals 12 angeordnet ist.
  • Im Gehäuse 10 ist eine Welle 36 drehbar angeordnet, die über einen nicht sichtbaren Aktor betätigt werden kann. Die Drehachse 38 dieser Welle 36 ist senkrecht zu den Mittelachsen 20, 34 angeordnet und befindet sich zwischen der zur Welle 36 stromabwärtigen Mündung 14 des Abgasrückführkanals 16 und dem axialen Ende des ersten Gehäuseteils 18 und unmittelbar stromabwärts des ersten Gehäuseteils 18. Der Durchströmungsquerschnitt des ersten Gehäuseteils 18 ist kleiner als der des zweiten Gehäuseteils 22 des Ansaugkanals 12, wobei das erste Gehäuseteil 18 derart am zweiten Gehäuseteil 22 befestigt ist, dass eine im Bereich der Mündung des Abgasrückführkanals 16 ausgebildete Ausnehmung 40 außerhalb des Durchströmungsquerschnitts angeordnet ist, in der die Welle 36 das zweite Gehäuseteil 22 durchdringend angeordnet ist.
  • An dieser exzentrisch im Ansaugkanals 12 angeordneten Welle 36 ist ein Regelkörper 42 befestigt, der aus einer ersten Klappe 44 sowie einer über eine Halteachse 46 an der ersten Klappe 44 befestigten zweiten Klappe 48 besteht. Die erste Klappe 44 erstreckt sich gerade von der Welle 36 aus und beherrscht den Durchströmungsquerschnitt des Ansaugkanals 12. Hierzu wirkt die erste Klappe 44 mit dem axialen Ende des ersten Gehäuseteils 18 zusammen, das als erster Ventilsitz 50 dient, auf dem die Klappe 44 im den Ansaugkanal 12 verschließenden Zustand, wie er in Figur 1 dargestellt ist, anliegt.
  • In der ersten Klappe 44 ist im zentralen Bereich eine Bohrung 52 ausgebildet, in der die Halteachse 46 befestigt ist. Diese erstreckt sich zur zum ersten Gehäuseteil 18 gegenüberliegenden Seite senkrecht zur ersten Klappe 44. Die Halteachse 46 weist mehrere axial hintereinanderliegende Abschnitte unterschiedlicher Durchmesser auf, von denen der erste Abschnitt 54 die Bohrung 52 durchdringt und im hinteren Bereich zur Erzeugung einer Nietverbindung umgeformt ist und der zweite, größere Abschnitt 56 flächig gegen die Klappe 44 anliegt Ein dritter axialer Abschnitt 58 weist einen kleineren Durchmesser als der zweite Abschnitt 56 auf, gefolgt von einem vierten Abschnitt 60 mit wiederum verkleinertem Durchmesser. Auf diesem vierten Abschnitt 60 ist die zweite Klappe 48 angeordnet, welche eine zentrale Öffnung 62 aufweist, durch die die Halteachse 46 dringt, wobei der Durchmesser dieser Öffnung 62 etwas größer ist als der Durchmesser des vierten Abschnitts 60, wodurch die zweite Klappe 48 auf der Halteachse 46 leicht gekippt werden kann. Eine Feder 64 umgibt ebenfalls den vierten Abschnitt 60 und drückt die Klappe 48 gegen einen als Anschlag 65 dienenden kugeligen Absatz zwischen dem dritten Abschnitt 58 und dem vierten Abschnitt 60. Als Widerlager für diese Feder 64 dient eine Scheibe 66, welche auf einem fünften Abschnitt 68 der Halteachse 46 angeordnet ist, wo sie durch Umformen, eines die Scheibe 66 durchdringenden folgenden Abschnitts 70 der Halteachse 46 befestigt wird. Diese Befestigung der zweiten Klappe 48 führt dazu, dass bei Drehung der Welle 36 in eine zweite Endstellung, wie sie in Figur 3 dargestellt ist, in der die zweite Klappe 48 auf der als zweiten Ventilsitz 72 dienenden Mündung 14 des Abgasrückführkanals 16 aufliegt, ein vollständiger dichter Verschluss des Abgasrückführkanals 16 erfolgt, da die Klappe 48 ihre Stellung durch die mögliche Kippbewegung an die Lage des zweiten Ventilsitzes 72 anpassen kann, auch wenn dieser nicht vollständig parallel zur Mittelachse 20 des Ansaugkanals 12 ausgebildet ist.
  • Aus alledem folgt, dass zwischen einer Ebene 74, die durch den ersten Ventilsitz 50 aufgespannt wird und einer zweiten Ebene 76, die durch den zweiten Ventilsitz 72 aufgespannt wird, ein Winkel von 75° eingeschlossen wird, welcher gleichzeitig dem Gesamtdrehwinkel der Welle 36 beziehungsweise des Regelkörpers 42 zwischen den beiden Endstellungen entspricht. Durch diese Maßnahme, den Drehwinkel im Vergleich zu bekannten Ausführungen derart zu verkleinern, wird erreicht, dass über etwa 80% des Gesamtdrehwinkels eine etwa lineare Regelung des zurückgeführten Abgasmassenstorms und des Luftstroms erreicht wird, wie in Figur 4 zu erkennen ist. Lediglich im mittleren Drehwinkelbereich 80 etwa zwischen 25° und 40° ist beinahe keine Änderung des Abgasmassenstroms 82 und des Luftansaugstroms 84 zu erkennen. In den anderen Bereichen ist jedoch insbesondere der Abgasstrom beinahe linear zum Drehwinkel des Regelkörpers 42 regelbar. Bei Ausführungen mit Ventilsitzen, die im 90°Winkel zueinander angeordnet sind, beträgt der Anteil, in der praktisch keine Volumenstromänderungen vorliegen, etwa 40% der Regelstrecke, was einem Drehwinkel von etwa 35° entspricht. Somit wird eine deutliche Verbesserung der Regelbarkeit erzielt.
  • Die beschriebene Regelvorrichtung eignet sich somit zur sehr exakten Dosierung eines Abgasmassenstroms in einen Luftmassenstrom und zur exakten Regelung des Luftmassenstroms mit nur einem Aktor. Die Herstellung dieser Regelvorrichtung ist kostengünstig und montagefreundlich.
  • Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern ausschließlich durch die Ansprüche definiert ist. Insbesondere kann der die Lage der Ventilsitze im Bereich zwischen 70° und 80° gewählt werden, um entsprechende Ergebnisse zu erzielen. Auch sind verschiedene Modifikationen bezüglich des Zusammenbaus und der Ausformung der Gehäuseteile und der beiden Klappen denkbar. Auch sollte klar sein, dass durch entsprechende Ausformung der Klappenkörper und der umgebenden Kanalwände verschiedene Kennlinien verwirklicht werden können.

Claims (7)

  1. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Ansaugkanals (12),
    einem Abgasrückführkanal (16), der in den Ansaugkanal (12) mündet,
    einem Gehäuse (10), in dem der Ansaugkanal (12) und zumindest eine Mündung (14) des Abgasrückführkanals (16) ausgebildet sind, einer als Drehachse (38) dienenden Welle (36), die im Gehäuse (10) bezüglich des Luftstroms stromaufwärts der Mündung (14) des Abgasrückführkanals (16) und außerhalb des Durchströmungsquerschnitts angeordnet ist und senkrecht zu den Mittelachsen (20, 34) des Ansaugkanals (12) und des Abgasrückführkanals (16) angeordnet ist,
    einem Regelkörper (42), der exzentrisch an der Welle (36) befestigt ist, und über die der Regelkörper (42) im Ansaugkanal (12) drehbar ist,
    einem ersten Ventilsitz (50), an dem der Regelkörper (42) in einer ersten Endstellung anliegt, in der der Regelkörper (42) den Ansaugkanal (12) verschließt,
    einem zweiten Ventilsitz (72), an dem der Regelkörper (42) in einer zweiten Endstellung anliegt, in der der Regelkörper (42) den Abgasrückführkanal (16) verschließt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein rohrförmig ausgebildetes Gehäuseteil (18) am stromabwärtigen Ende schräg ausgebildet ist, wobei das stromabwärtige Ende als erster Ventilsitz (50) dient, durch den eine Ebene (74) aufgespannt ist, welche zur Mittelachse des Ansaugkanals (12) einen Winkel von 70° bis 80° einschließt.
  2. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine durch den zweiten Ventilsitz (72) aufgespannte Ebene (76) parallel zur Mittelachse (20) des Ansaugkanals (12) angeordnet ist und zur durch den ersten Ventilsitz (50) aufgespannten Ebene (74) einen Winkel von 70° bis 80° einschließt.
  3. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Regelkörper (42) eine erste Klappe (44) aufweist, die mit dem ersten Ventilsitz (50) zusammenwirkt und eine zweite Klappe (48) aufweist, die mit dem zweiten Ventilsitz (72) zusammenwirkt, wobei die erste Klappe (44) exzentrisch an der Welle (36) befestigt ist und die zweite Klappe (48) an der ersten Klappe (44) befestigt ist.
  4. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zweite Klappe (48) auf einer sich senkrecht zu den beiden Klappen (44, 48) erstreckenden Halteachse (46), die fest mit der ersten Klappe (44) verbunden ist, angeordnet ist, wobei die zweite Klappe (48) über eine Feder (64), die die Halteachse (46) umgibt, axial gegen einen Anschlag (65) belastet ist und die Öffnung (62) in der zweiten Klappe (48) zur Aufnahme der Halteachse (46) einen geringfügig größeren Durchmesser aufweist als die Halteachse (46), in dem Abschnitt (60), an dem die zweite Klappe (48) angeordnet ist.
  5. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich die zweite Klappe (48) parallel zur ersten Klappe (44) erstreckt.
  6. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Ventilsitz (50) durch ein axiales Ende eines ersten Gehäuseteils (18) des Gehäuses (10) gebildet ist, welches in ein zweites Gehäuseteil (22) des Gehäuses (10) eingeschoben ist, an welchem die Mündung (14) des Abgasrückführkanals (16) ausgebildet ist, wobei das erste Gehäuseteil (18) über einen Flansch (24) mit dem zweiten Gehäuseteil (22) verbunden ist.
  7. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste Gehäuseteil (18) einen geringeren Umfang aufweist als das zweite Gehäuseteil (22) und der Regelkörper (42) in seiner den Abgasrückführkanal (16) verschließenden zweiten Endstellung in eine Ausnehmung (40) im zweiten Gehäuseteil (22) eintaucht, so dass der Durchströmungsquerschnitt des ersten Gehäuseteils (18) vollständig geöffnet ist.
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