EP3379070B1 - Abgasklappenvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Abgasklappenvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine Download PDF

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EP3379070B1
EP3379070B1 EP18153226.8A EP18153226A EP3379070B1 EP 3379070 B1 EP3379070 B1 EP 3379070B1 EP 18153226 A EP18153226 A EP 18153226A EP 3379070 B1 EP3379070 B1 EP 3379070B1
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exhaust gas
exhaust
housing
teflon bushing
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Bernhard Bronischewski
Norbert Schwartges
Ulrich Fassbender
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Pierburg GmbH
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Pierburg GmbH
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/70—Flap valves; Rotary valves; Sliding valves; Resilient valves
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    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
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    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
    • F02M26/54—Rotary actuators, e.g. step motors

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas flap device for an internal combustion engine with a flap housing, in which an exhaust gas flow through which exhaust gas is formed, an exhaust gas flap being provided which is rotatably arranged in the exhaust gas duct and mounted in the flap housing, an electric motor arranged in a motor housing for direct or indirect Drive of the exhaust flap is provided, wherein a Teflon bushing is arranged in the flap housing, which at least partially forms the exhaust duct.
  • Exhaust gas flap devices of this type can be used in the area of exhaust gas recirculation, heat recovery or as exhaust gas brakes for increasing the differential pressure. Due to the high temperatures that occur, special demands are placed on this exhaust valve device in order to ensure functional reliability. Both the valve body itself and its mounting for the thermal load must be designed, as well as the actuator for driving the valve. For this reason, either temperature-insensitive actuators, such as vacuum actuators, are often used to drive such flaps or the actuator is arranged at a sufficient distance from the hot exhaust gas. In addition, bearings with high thermal loads, such as ceramic bearings, are used to support the valve shaft.
  • the object of the invention is therefore to provide an exhaust valve device which avoids the above-mentioned disadvantage in a simple and inexpensive manner.
  • the Teflon bushing has an enlarged diameter positioning surface on an outward side, the Teflon bushing having a sealing lip or bead at least on an axially outward side.
  • the Teflon bushing can be arranged particularly easily in the flap housing, and the positioning surface can also perform a sealing function.
  • the Teflon bushing can advantageously be pressed into the flap housing, as a result of which the exhaust gas flap device can be produced in a particularly simple and therefore inexpensive manner.
  • the Teflon bushing has a contact surface for a flap body of the exhaust gas flap, the flap body striking a contact surface of the exhaust gas duct in a "closed" position closing the exhaust gas duct.
  • a stop edge is formed on the contact surface by repeatedly striking the flap body, as a result of which a particularly tight exhaust flap device is provided.
  • the Teflon bushing has a recess for easy assembly.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an exhaust valve device 2 according to the invention, which is designed in the present embodiment as a low-pressure EGR valve.
  • the exhaust gas flap device 2 has a flap housing 4, by means of which an exhaust gas duct 8 through which exhaust gas flows is radially delimited.
  • this exhaust duct 6 is one Exhaust flap 6 arranged.
  • the exhaust flap 8 consists of a flap body 10 and a shaft 12 to which the flap body 10 is attached.
  • the shaft 12 is rotatably mounted on one side of the exhaust gas duct 6.
  • the shaft 12 is connected in a known manner via a gear, not shown, which is covered here by a housing cover 14 with a motor connector 16, with an electric motor (not visible) arranged in a motor housing 18.
  • the flap housing 4 and the motor housing 18 are made in one piece.
  • a teflon bushing 20 which forms the exhaust gas duct 6, is arranged in the flap housing 4.
  • This Teflon bushing 20 ensures that the exhaust duct is insensitive to high exhaust gas temperatures. In this way, it is possible to operate the exhaust flap 8 properly in a wide operating temperature range.
  • an inner side area 22 of the Teflon bushing 20 serves as a contact surface for the valve body 10 of the exhaust gas valve 8.
  • the valve body 10 strikes the contact surface 22 of the exhaust gas channel 6 in a “closed” position closing the exhaust gas channel 6.
  • a stop edge 24 is formed, which increases the leak tightness in a "closed” position of the flap body 8.
  • FIG 2 shows in a sectional view the one-piece flap, motor housing 4, 18.
  • the Teflon bushing 20 is pressed.
  • the Teflon bushing 20 has a positioning surface 28 on an outwardly directed side 26 (see in particular Figure 3 ) that have a larger outer diameter than the rest of the area of the Teflon bushing 20.
  • This contact surface 22 comes to rest against a shoulder 30 of the flap housing 4 during the pressing-in process, which enables particularly simple positioning during the manufacturing process.
  • a recess 32 is also helpful in this connection, as a result of which the Teflon bushing can be inserted in a simple manner after the exhaust flap 8 has been installed.
  • FIG. 3 now shows the side view of the Teflon bushing 20.
  • the recess 32 for the shaft 12 of the exhaust flap 8 is provided here.
  • sealing beads 34, 36 are provided on both outward-facing sides, which fluidly seal the exhaust flap device 2 and its exhaust duct 6 in the state installed in the internal combustion engine.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Klappengehäuse, in dem ein von Abgas beströmter Abgaskanal ausgebildet ist, wobei eine Abgasklappe vorgesehen ist, die drehbar im Abgaskanal angeordnet und im Klappengehäuse gelagert ist, wobei ein in einem Motorgehäuse angeordneter Elektromotor zum direkten oder indirekten Antrieb der Abgasklappe vorgesehen ist, wobei in dem Klappengehäuse eine Teflonbuchse angeordnet ist, die zumindest teilweise den Abgaskanal ausbildet.
  • Derartige Abgasklappenvorrichtungen können im Bereich der Abgasrückführung, der Wärmerückgewinnung oder als Abgasbremsen zur Differenzdruckerhöhung benutzt werden. Durch die hohen auftretenden Temperaturen werden besondere Ansprüche an diese Abgasklappenvorrichtung gestellt, um eine Funktionssicherheit zu gewährleisten. Dabei ist sowohl der Klappenkörper selbst bzw. seine Lagerung für die thermische Belastung auszulegen, als auch der Aktor zum Antrieb der Klappe. Aus diesem Grund werden häufig entweder temperaturunempfindliche Steller, wie Vakuumsteller, zum Antrieb derartiger Klappen verwendet oder der Aktor in ausreichender Entfernung zum heißen Abgas angeordnet. Zusätzlich werden thermisch hoch belastbare Lager, wie beispielsweise Keramiklager, zur Lagerung der Klappenwelle verwendet. Ein Beispiel zur Herstellung einer besonders temperaturunempfindlichen Abgasklappenvorrichtung findet sich hierbei in der DE 10 2012 103 374 B4 , wobei im Klappengehäuse ein Kühlmittelkanal vorgesehen ist, um eine Kühlung der Abgasklappenvorrichtung zu gewährleisten. Durch eine derartige Maßnahme werden zwar das Klappengehäuse an sich und die Lager gekühlt, jedoch können der Abgaskanal und die zugehörige Abgasklappe nicht davor bewahrt werden, in unterschiedlichsten Betriebssituationen mit unterschiedlichsten Abgastemperaturen sehr voneinander abweichende Leckageraten in einer "Geschlossen"-Stellung der Abgasklappe zuzulassen.
  • Aus den gattungsgemäßen Druckschriften JP 2014 058946 A , US 4,243,000 A sind Abgasrückführventile mit einer Teflonbuchse bekannt. Die Teflonbuchse ist aufgrund des Werkstoffes "Teflon" sehr unempfindlich gegenüber hohen Temperaturschwankungen, so dass ein definierter Leckagemassenstrom in der "Geschlossen"-Stellung in einem weiten Temperaturbereich zu gewährleisten ist. Die Herstellung und Montage gestaltet sich hierbei jedoch schwierig, da die Teflonbuchse passgenau in einer Aussparung vorzusehen ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Abgasklappenvorrichtung bereitzustellen, die auf einfache und kostengünstige Weise den oben genannten Nachteil vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Teflonbuchse an einer nach außen gerichteten Seite eine im Durchmesser vergrößerte Positionierfläche aufweist, wobei die Teflonbuchse zumindest an einer axial nach außen gerichteten Seite eine Abdichtlippe bzw. -wulst aufweist. Die Teflonbuchse ist auf diese Weise besonders einfach im Klappengehäuse anzuordnen, wobei die Positionierfläche zudem noch eine Abdichtfunktion erfüllen kann.
  • Hierdurch kann die Teflonbuchse im Klappengehäuse in vorteilhafter Weise eingepresst sein, wodurch die Abgasklappenvorrichtung auf besonders einfache und damit kostengünstige Weise herstellbar ist.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Teflonbuchse eine Anlagefläche für einen Klappenkörper der Abgasklappe auf, wobei der Klappenkörper in einer den Abgaskanal verschließenden "Geschlossen"-Stellung an eine Anlagefläche des Abgaskanals anschlägt.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass an der Anlagefläche eine Anschlagkante durch mehrmaliges Anschlagen des Klappenkörpers ausgebildet ist, wodurch eine besonders dichte Abgasklappenvorrichtung bereitgestellt wird.
  • Zur einfachen Montierbarkeit besitzt die Teflonbuchse eine Aussparung.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
    • Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Abgasklappenvorrichtung,
    • Figur 2 eine Schnittansicht eines Klappengehäuses der Abgasklappenvorrichtung aus Figur 1, und
    • Figur 3 eine Seitenansicht einer Teflonbuchse, die im Klappengehäuse der Figuren 1 und 2 einzusetzen ist.
  • Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Abgasklappenvorrichtung 2, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Niederdruck-AGR-Ventil ausgebildet ist. Die Abgasklappenvorrichtung 2 weist ein Klappengehäuse 4 auf, durch welches ein abgasdurchströmter Abgaskanal 8 radial begrenzt wird. In diesem Abgaskanal 6 ist eine Abgasklappe 6 angeordnet. Die Abgasklappe 8 besteht hierbei aus einem Klappenkörper 10 sowie einer Welle 12, an der der Klappenkörper 10 befestigt ist. Die Welle 12 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an einer Seite des Abgaskanals 6 drehbar gelagert.
  • Die Welle 12 ist auf bekannte Weise über ein nicht weiter dargestelltes Getriebe, das hier durch einen Gehäusedeckel 14 mit einem Motorstecker 16 verdeckt wird, mit einem in einem Motorgehäuse 18 angeordneten, nicht sichtbaren Elektromotor, verbunden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das Klappengehäuse 4 und das Motorgehäuse 18 einteilig ausgeführt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass in dem Klappengehäuse 4 eine Teflonbuchse 20 angeordnet ist, die den Abgaskanal 6 bildet. Diese Teflonbuchse 20 gewährleistet eine hohe Unempfindlichkeit des Abgaskanals gegenüber hohen Abgastemperaturen. Auf diese Weise ist es möglich, die Abgasklappe 8 in einem weiten Betriebstemperaturbereich einwandfrei zu betätigen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient ein Innenseitenbereich 22 der Teflonbuchse 20 als Anlagefläche für den Klappenkörper 10 der Abgasklappe 8. Hierbei schlägt der Klappenkörper 10 in einer den Abgaskanal 6 verschließenden "Geschlossen"-Stellung an die Anlagefläche 22 des Abgaskanals 6 an. Durch ein mehrmaliges Anschlagen des Klappenkörpers 10 an der Anlagefläche 22 bildet sich eine Anschlagkante 24 aus, die die Leckagedichtheit in einer "Geschlossen"-Stellung des Klappenkörpers 8 noch erhöht.
  • Figur 2 zeigt in einer Schnittansicht das einteilig ausgebildete Klappen-, Motorgehäuse 4, 18. In dem Klappengehäuse 4 ist die Teflonbuchse 20 eingepresst. Zur optimalen Positionierung weist die Teflonbuchse 20 an einer nach außen gerichteten Seite 26 eine Positionierfläche 28 (siehe insbesondere Figur 3) auf, die einen größeren Außendurchmesser aufweist als der übrige Bereich der Teflonbuchse 20. Diese Anlagefläche 22 kommt während des Einpressvorganges an einem Absatz 30 des Klappengehäuses 4 zum Anliegen, wodurch ein besonders einfaches Positionieren während des Herstellvorganges ermöglicht wird. Hilfreich in diesem Zusammenhang ist auch eine Aussparung 32, wodurch die Teflonbuchse auf einfache Weise nach Montage der Abgasklappe 8 eingesetzt werden kann.
  • Figur 3 zeigt nun in einer Seitenansicht die Teflonbuchse 20. Zur einfachen Montierbarkeit ist hier die Aussparung 32 für die Welle 12 der Abgasklappe 8 vorgesehen. Zudem sind an beiden nach außen gerichteten Seiten Abdichtwulsten 34, 36 vorgesehen, die die Abgasklappenvorrichtung 2 und deren Abgaskanal 6 im Verbrennungsmotor verbauten Zustand fluidisch abdichten.

Claims (5)

  1. Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Klappengehäuse (4), in dem ein von Abgas durchströmter Abgaskanal (6) ausgebildet ist, wobei eine Abgasklappe (8) vorgesehen ist, die drehbar im Abgaskanal (6) angeordnet und im Klappengehäuse (4) gelagert ist, wobei ein in einem Motorgehäuse (18) angeordneter Elektromotor zum direkten oder indirekten Antrieb der Abgasklappe (8) vorgesehen ist, wobei in dem Klappengehäuse (4) eine Teflonbuchse (20) angeordnet ist, die zumindest teilweise den Abgaskanal (6) ausbildet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Teflonbuchse (20) an einer nach außen gerichteten Seite eine im Durchmesser vergrößerte Positionierfläche (28) aufweist, wobei die Teflonbuchse (20) zumindest an einer axial nach außen gerichteten Seite eine Abdichtlippe bzw. -wulst (34, 36) aufweist.
  2. Abgasklappenvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Teflonbuchse (20) im Klappengehäuse (4) eingepresst ist.
  3. Abgasklappenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Teflonbuchse (20) eine Anlagefläche (22) für einen Klappenkörper (10) der Abgasklappe (8) aufweist, wobei der Klappenkörper (10) in einer den Abgaskanal (6) verschließenden "Geschlossen"-Stellung an eine Anlagefläche (22) des Abgaskanals (6) anschlägt,
  4. Abgasklappenvorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an der Anlagefläche (22) eine Anschlagkante (24) durch mehrmaliges Anschlagen des Klappenkörpers (10) ausgebildet ist.
  5. Abgasklappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Teflonbuchse (20) eine Aussparung (32) besitzt.
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