EP3728823A1 - Regelvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Regelvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine

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EP3728823A1
EP3728823A1 EP18815991.7A EP18815991A EP3728823A1 EP 3728823 A1 EP3728823 A1 EP 3728823A1 EP 18815991 A EP18815991 A EP 18815991A EP 3728823 A1 EP3728823 A1 EP 3728823A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
exhaust gas
control device
protective
control body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18815991.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick SUTTY
Andrea Uhler
Dirk VIERKOTTEN
Daniel Holl
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.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of EP3728823A1 publication Critical patent/EP3728823A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/70—Flap valves; Rotary valves; Sliding valves; Resilient valves
    • 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
    • F02M26/17—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
    • F02M26/18—Thermal insulation or heat protection
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    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/04—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves
    • F16K11/044—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with movable valve members positioned between valve seats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/04—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves
    • F16K11/052—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with pivoted closure members, e.g. butterfly valves

Definitions

  • the invention relates to a control device for an internal combustion engine having an intake passage with an inlet and an outlet, an exhaust gas recirculation passage, which opens into the intake passage, a control body, a mouth of the exhaust gas recirculation passage, which serves as a fixed valve seat for the control body in the exhaust gas recirculation passage occluding state Serving as a rotation axis of the control body shaft to which the control body is mounted eccentrically, wherein the control body by rotation of the shaft between a first end position in which the control body at least throttles the intake passage, and a second end position in which the control body on the valve seat on the Mouth of the exhaust gas recirculation passage rests, is movable, a protective body, which is arranged opposite to a front side of the control body, which is turned in the second end position of the control body to the exhaust gas recirculation passage.
  • Such control devices are for example a combination of a throttle valve and an exhaust gas recirculation valve, and are used in internal combustion engines to regulate the ratio of recirculated exhaust gas amount to intake air in the intake passage of a compressor of the internal combustion engine.
  • a control body is provided, which between a first end position, in which the control body at least throttles an intake passage, and a second end position, in which the control body closes an exhaust gas recirculation passage, is movable.
  • a control device which has a arranged on the control body protective body.
  • the protective body is arranged on a front side of the control body, which in the second end position of the control body for
  • Exhaust gas recirculation channel is turned.
  • the protective body is formed of a water-storing material and stores on the control body condensing water, so that no condensed water is sucked into the intake passage.
  • the stored water is evaporated by hot exhaust gases, leaving the water-storing protective body receptive.
  • the water-storing material is added by particles in the exhaust gas, for example soot particles.
  • the absorption capacity of the water-storing material is significantly reduced, so that an intake of condensed water in the intake channel can not be reliably avoided. It is therefore the object to provide a control device for an internal combustion engine, with which over the entire service life a condensation on the control body can be reliably prevented. This object is achieved by a control device for an internal combustion engine with the features of the main claim 1.
  • a thermally insulating gap is formed between a rear side of the protective body facing the control body and the front side of the control body, a heat exchange between the prevents cold body rule and arranged on the side facing away from the inlet back of the body protection body.
  • the protective body flowed by the exhaust gas thus always has a sufficiently high temperature in order to reliably prevent condensation on the protective body.
  • the protective body also prevents a direct flow against the cold control body with warm exhaust gas, so that only the warm protective body is flowed through by the exhaust gas. The control device according to the invention thus reliably prevents condensation over the entire service life on the control body.
  • the protective body covers the front of the control body almost completely. As a result, the formation of condensation on the entire rule is prevented body front.
  • the gap between the control body and the protective body is a closed space.
  • the protective body is attached to the control body and has on the back of the control body facing a recess which forms the thermally insulating gap.
  • This allows a simple design of the thermally insulating gap in the form of a closed space.
  • the arrangement of the protective body on the control body allows a simple and reliable attachment of the protective body.
  • the protective body consists of a plastic which has a low thermal conductivity. As a result, cooling of the protective body and thus the formation of condensation on the protective body is particularly reliably avoided.
  • the low thermal conductivity of the plastic prevents cooling of the protective body in contact with the cold body. This allows large contact surfaces between the body and body protection and thus allows a simple and reliable attachment of the protective body on the body.
  • control body on a single control valve on which the protective body is arranged wherein the protective body has a recess in a contact region of the control valve with the valve seat.
  • the control body on a valve body via which the intake passage is at least throttled and has a valve body, which is lowered onto the valve seat at the mouth of the exhaust gas recirculation passage. This makes it possible to adjust the closure body according to the flow cross-sections and the valve seat geometries of the intake passage and the exhaust gas recirculation passage.
  • the valve body can be arranged tiltable, whereby a particularly reliable sealing of the exhaust gas recirculation channel is made possible.
  • the protective body is arranged on the flap body and has a recess for a fastening element, via which the valve body is attached to the flap body.
  • control body has at least one bore and the protective body at least one corresponding pin, which projects through the bore of the control body, wherein the protective body is fixed by forming, for example by means of hot caulking, the pin to the control body.
  • the shaft is mounted in the intake duct upstream of the mouth of the exhaust gas recirculation channel, so that a direct influx of the protective body is avoided with cold air.
  • the shaft is arranged outside the flow cross-section of a first upstream channel portion of the intake duct. This minimizes the pressure loss in the intake passage with the exhaust gas recirculation channel closed.
  • the first upstream channel portion is limited by a flap seat against which the flap body of the control body in the first end position abuts circumferentially in a position completely closing the intake passage. This allows complete closure of the intake duct.
  • Figure 1 shows a side view of a first embodiment of a control device according to the invention in a sectional view
  • FIG. 2 shows a side view of a second embodiment of a control device according to the invention in a sectional view.
  • 1 shows a control device 10 according to the invention with a housing 12, which has an intake passage 14 with an inlet 16 and an outlet 18 and into which an exhaust gas recirculation passage 20 opens.
  • air flows into the intake passage 14
  • exhaust gas flows into the intake passage 14 through an orifice 22 of the exhaust gas recirculation passage 20.
  • the intake passage 14 extends substantially straight along a Ansaugkanalffenachse 24.
  • the exhaust gas recirculation passage 20 opens substantially perpendicular to the intake passage 14 in this, so that the AbgasschreibGermankanalstoffachse 25 of the exhaust gas recirculation passage 20 is substantially perpendicular to the Ansaugkanalstoffachse 24.
  • the housing 12 is made of a plurality of parts and comprises a substantially tubular first housing part 26, which forms an upstream air supply section 28 of the intake passage 14 and whose downstream Heilzuchtabitesende 29 is formed obliquely with respect to the Ansaugkanalffenachse 24.
  • the first housing part 26 is inserted with the downstream Heilzuchtabêtende 29 to bear a flange 30 in a second housing part 32 and secured by screws thereto.
  • the second housing part 32 forms a mixing section 34 of the intake duct 14 and has an opening 36, which is located just behind the downstream Heilzubowabexcellent 29. In the opening 36 is outside the
  • a third housing part 38 is arranged, which forms the mouth 22 of the exhaust gas recirculation passage 20.
  • a shaft 40 is rotatably arranged, which can be actuated via a non-visible actuator.
  • the shaft 40 is arranged with its axis of rotation 42 perpendicular to the central axes 24,25.
  • the shaft 40 is positioned axially between the downstream air supply section end 29 and the mouth 22 of the exhaust gas recirculation passage 20 and radially outside the flow cross section of the air supply section 28.
  • a control body 44 is mounted eccentrically to the rotation axis 42.
  • the regulating body 44 comprises a flap body 46 and a valve body 48, which is fastened to the flap body 46 via a fastening element 50.
  • a valve body bore 47 is centrally formed in which the fastener 50 is attached.
  • the fastener 50 is divided axially into a plurality of successive sections of different diameters.
  • a first axial fastener portion 49 has substantially the diameter of the valve body bore 47 and protrudes therethrough.
  • the part of the first axial fastening means section projecting from the flap body bore 47 is reshaped to form a riveted connection.
  • a second axial fastener portion 51 has a diameter which is greater than the diameter of the valve body bore 47, and lies flat against the valve body 48 facing the valve body front 54.
  • a third axial fastener portion 53 has an axially tapering diameter in the direction of the valve body 48.
  • the valve body 48 is centrally formed a valve body bore 55 which is penetrated by a fourth axial fastener portion 57 having a smaller diameter than the valve body bore 55.
  • the valve body 48 bears against the tapered fastening element section 53 on the valve body rear side 59 facing the flap body 46.
  • a disc 63 is attached at a fifth axial fastener portion 61, which has a smaller diameter than the fourth axial fastener portion 57.
  • a spring 65 is arranged, which radially surrounds the fastening element 50 and bears axially against the valve body front side 67 and the disk 63 facing away from the valve body 46.
  • the attachment described allows a slight tilting of the valve body 48th
  • the control body 44 By operating the shaft 40, the control body 44 can be moved between a first end position and a second end position.
  • the flap body 46 rests with the flap body rear side 52 fully on the downstream Lucaszuschreibabêtende 29 and thus closes the intake passage 14 completely, so that no air enters the mixing section 34.
  • the valve body 48 with the valve body front side 67 fully abuts against an axial end of the mouth 22 of the exhaust gas recirculation passage 20 serving as valve seat 69 and closes it completely so that no exhaust gas enters the mixing section 34.
  • a protective body 56 is arranged on the flap body front side 54, which in the present exemplary embodiment consists of a plastic with a low thermal conductivity.
  • the protective body 56 completely covers the valve body front side 54, with the exception of a recess 58 for the fastening element 50, and thus prevents the flap body 46 from flowing through the exhaust gas.
  • the protective body 56 has a plurality of pins 60 which penetrate corresponding holes 62 in the valve body 46.
  • the pins 60 are deformed on the valve body rear side 52 by hot pressing to fix the protective body 56 to the valve body 46.
  • the protective body 56 has, on the protective body rear side 64 facing the valve body 46, a depression 66 which forms an air-filled closed gap 68 between the valve body 46 and the protective body 56 and thermally isolates them from one another.
  • FIG 2 shows an alternative embodiment of a control device according to the invention.
  • the control device 10 ' differs from the control device 10 of Figure 1 in that the control body 44' only a single flap body 46 ', which can close both the intake passage 14 and the exhaust gas recirculation passage 20 completely.
  • the protective body 56 ' which is arranged on the exhaust gas return passage 20 facing flap body front 54, a recess 58' for the valve seat 69 on.
  • Flap body rear side 52 is flowed in by sucked air and a exhaust gas return passage 20 facing the protective body front side 70 flows of exhaust gas.
  • a exhaust gas return passage 20 facing the protective body front side 70 flows of exhaust gas.
  • the protective body 56, 56 'thus always has a sufficiently high temperature in order to avoid condensation on the protective body front side 70 which is flowed through by the exhaust gas.
  • the control device according to the invention for an internal combustion engine reliably prevents in this way the formation of condensation on the control body and thus an intake of condensate in the intake.
  • the scope of the present application is not limited to the described embodiments.
  • the protective body may consist of a different material.
  • an alternative attachment of the protective body to the control body is conceivable, for example, the protective body can be arranged at a small distance to the valve body front. It is also conceivable that the thermally insulating gap is filled with another gas. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Regelvorrichtung (10,10') für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Ansaugkanal (14) mit einem Einlass (16) und einem Auslass (18), einem Abgasrückführkanal (20), der in den Ansaugkanal (14) mündet, einem Regelkörper (44,44'), einer Mündung (22) des Abgasrückführkanals (20), welche als feststehender Ventilsitz (69) für den Regelkörper (44,44') im den Abgasrückführkanal (20) verschließenden Zustand dient, einer als Drehachse (42) des Regelkörpers (44,44') dienenden Welle (40), an der der Regelkörper (44,44') exzentrisch befestigt ist, wobei der Regelkörper (44,44') durch Drehung der Welle (40) zwischen einer ersten Endstellung, in der der Regelkörper (44,44') den Ansaugkanal (14) zumindest drosselt, und einer zweiten Endstellung, in der der Regelkörper (44,44') auf dem Ventilsitz (69) an der Mündung (22) des Abgasrückführkanals (20) aufliegt, bewegbar ist, einem Schutzkörper (56,56'), der gegenüberliegend zu einer Vorderseite (54) des Regelkörpers (44,44') angeordnet ist, welche in der zweiten Endstellung des Regelkörpers (44,44') zum Abgasrückführkanal (20) gewandt ist, wobei zwischen einer dem Regelkörper (44,44') zugewandten Rückseite (64) des Schutzkörpers (56,56') und der Vorderseite (54) des Regelkörpers (44,44') ein thermisch isolierender Spalt (68) ausgebildet ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Ansaugkanal mit einem Einlass und einem Auslass, einem Abgasrückführkanal, der in den Ansaugkanal mündet, einem Regelkörper, einer Mündung des Abgasrückführkanals, welche als feststehender Ventilsitz für den Regelkörper im den Abgasrückführkanal verschließenden Zustand dient, einer als Drehachse des Regelkörpers dienenden Welle, an der der Regelkörper exzentrisch befestigt ist, wobei der Regelkörper durch Drehung der Welle zwischen einer ersten Endstellung, in der der Regelkörper den Ansaugkanal zumindest drosselt, und einer zweiten Endstellung, in der der Regelkörper auf dem Ventilsitz an der Mündung des Abgasrückführkanals aufliegt, bewegbar ist, einem Schutzkörper, der gegenüberliegend zu einer Vorderseite des Regelkörpers angeordnet ist, welche in der zweiten Endstellung des Regelkörpers zum Abgasrückführkanal gewandt ist.
Derartige Regelvorrichtungen stellen beispielsweise eine Kombination aus einer Drosselklappe und einem Abgasrückführventil dar, und werden in Verbrennungskraftmaschinen verwendet um das Verhältnis von rückgeführter Abgasmenge zu angesaugter Luftmenge im Ansaugkanal eines Verdichters der Verbrennungsmaschine zu regeln. Hierfür ist ein Regelkörper vorgesehen, welcher zwischen einer ersten Endstellung, in der der Regelkörper einen Ansaugkanal zumindest drosselt, und einer zweiten Endstellung, in der der Regelkörper einen Abgasrückführkanal verschließt, bewegbar ist. Durch die angesaugte Luft wird der Regelkörper gekühlt, wodurch es zu einer Kondensation von Wasser aus dem Abgas an dem Regelkörper kommen kann. Das Kondenswasser kann über den Ansaugkanal in den Verdichter eingesaugt werden, wodurch der Verdichter beschädigt werden kann.
Aus der WO 2017/190893 Al ist eine Regelvorrichtung bekannt, welche einen an dem Regelkörper angeordneten Schutzkörper aufweist. Der Schutzkörper ist auf einer Vorderseite des Regelkörpers angeordnet, welche in der zweiten Endstellung des Regelkörpers zum
Abgasrückführkanal gewandt ist. Der Schutzkörper ist aus einem wasserspeichernden Material gebildet und speichert an dem Regelkörper kondensierendes Wasser, sodass kein Kondenswasser in den Ansaugkanal eingesaugt wird. Bei geöffnetem Abgasrückführkanal wird das gespeicherte Wasser durch heiße Abgase verdunstet, wodurch der wasserspeichernde Schutzkörper aufnahmefähig bleibt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass das wasserspeichernde Material durch Partikel im Abgas, beispielsweise Rußpartikel, zugesetzt wird. Hierdurch wird die Aufnahmefähigkeit des wasserspeichernden Materials deutlich vermindert, sodass ein Einsaugen von Kondenswasser in den Ansaugkanal nicht zuverlässig vermieden werden kann. Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, mit der über die gesamte Standzeit eine Kondenswasserbildung am Regelkörper zuverlässig verhindert werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass zwischen einer dem Regelkörper zugewandten Rückseite des Schutzkörpers und der Vorderseite des Regelkörpers ein thermisch isolierender Spalt ausgebildet ist, wird ein Wärmeaustausch zwischen dem kalten Regelkörper und dem auf der vom Einlass abgewandten Regelkörperrückseite angeordneten Schutzkörper verhindert. Hierdurch wird ein Abkühlen des nicht unmittelbar von der kalten Luft angeströmten Schutzkörpers durch einen Wärmeaustausch mit dem von der kalten Luft angeströmten Regelkörper verhindert. Der vom Abgas angeströmte Schutzkörper weist somit stets eine ausreichend hohe Temperatur auf, um eine Kondenswasserbildung am Schutzkörper zuverlässig zu verhindern. Ferner verhindert der Schutzkörper auch ein direktes Anströmen des kalten Regelkörpers mit warmem Abgas, sodass nur der warme Schutzkörper vom Abgas angeströmt wird. Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung verhindert somit über die gesamte Standzeit zuverlässig eine Kondenswasserbildung am Regelkörper.
Vorzugweise bedeckt der Schutzkörper die Vorderseite des Regelkörpers nahezu vollständig. Hierdurch wird die Bildung von Kondenswasser an der gesamten Regel körpervorderseite verhindert.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Spalt zwischen dem Regelkörper und dem Schutzköper ein geschlossener Raum. Hierdurch wird ein Einströmen von Abgas in den Spalt und somit die Bildung von Kondenswasser im Spalt verhindert. Ferner wird auch ein Einströmen von kalter Luft in den Spalt und somit ein Abkühlen der Regel körperrückseite durch die kalte Luft verhindert.
Besonders bevorzugt ist der Schutzkörper an dem Regelkörper angebracht und weist auf der dem Regelkörper zugewandten Rückseite eine Vertiefung auf, welche den thermisch isolierenden Spalt bildet. Dies ermöglicht eine einfache Ausführung des thermisch isolierenden Spalts in Form eines geschlossenen Raums. Die Anordnung des Schutzkörpers am Regelkörper ermöglicht eine einfache und zuverlässige Befestigung des Schutzkörpers. Vorteilhafterweise besteht der Schutzkörper aus einem Kunststoff, welcher eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweist. Hierdurch wird ein Abkühlen des Schutzkörpers und somit die Bildung von Kondenswasser am Schutzkörper besonders zuverlässig vermieden. Insbesondere verhindert die geringe thermische Leitfähigkeit des Kunststoffs ein Abkühlen des Schutzkörpers bei Kontakt mit dem kalten Regelkörper. Dies erlaubt große Kontaktflächen zwischen Regelkörper und Schutzkörper und ermöglicht somit eine einfache und zuverlässige Befestigung des Schutzkörpers am Regelkörper.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der Regelkörper eine einzige Regelklappe auf, an welcher der Schutzkörper angeordnet ist, wobei der Schutzkörper in einem Kontaktbereich der Regelklappe mit dem Ventilsitz eine Aussparung aufweist. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Ausführung des Regelkörpers. Ferner sind keine zusätzlichen Elemente vorhanden, an denen sich potentiell Kondenswasser bilden kann, und welche nicht durch den Schutzkörper bedeckt sind. In einer alternativen vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der Regelkörper einen Klappenkörper auf, über welchen der Ansaugkanal zumindest drosselbar ist und weist einen Ventilkörper auf, welcher auf den Ventilsitz an der Mündung des Abgasrückführkanals absenkbar ist. Dies ermöglicht es, die Verschlusskörper entsprechend den Durchströmungsquerschnitten und den Ventilsitzgeometrien des Ansaugkanals und des Abgasrückführkanals anzupassen. Insbesondere kann der Ventilkörper verkippbar angeordnet werden, wodurch ein besonders zuverlässiges Abdichten des Abgasrückführkanals ermöglicht wird. Vorzugsweise ist der Schutzkörper an dem Klappenkörper angeordnet und weist eine Aussparung für ein Befestigungselement auf, über welches der Ventilkörper an dem Klappenkörper befestigt ist. Hierdurch wird die Bildung von Kondenswasser an dem von der Luft angeströmten und somit gekühlten Klappenkörper trotz der Verwendung eines Regelkörpers mit einem Klappenkörper und einem Ventilkörper zuverlässig verhindert.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Regelkörper mindestens eine Bohrung auf und der Schutzkörper mindestens einen korrespondierenden Stift auf, welcher durch die Bohrung des Regelkörpers ragt, wobei der Schutzkörper durch Umformen, beispielsweise mittels Heißverstemmen, des Stifts an dem Regelkörper befestigt ist. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige Befestigung des Schutzkörpers an dem Regelkörper.
Vorteilhafterweise ist die Welle im Ansaugkanal stromaufwärts der Mündung des Abgasrückführkanals gelagert, sodass ein direktes Anströmen des Schutzkörpers mit kalter Luft vermieden wird. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Welle außerhalb des Durchströmungsquerschnitts eines ersten stromaufwärtigen Kanalabschnitts des Ansaugkanals angeordnet. Dies minimiert den Druckverlust im Ansaugkanal bei geschlossenem Abgasrückführkanal. Vorzugsweise ist der erste stromaufwärtige Kanalabschnitt durch einen Klappensitz begrenzt, gegen den der Klappenkörper des Regelkörpers in der ersten Endstellung in einer den Ansaugkanal vollständig verschließenden Stellung umlaufend anliegt. Dies ermöglicht einen vollständigen Verschluss des Ansaugkanals. Zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beschrieben, wobei
Figur 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in geschnittener Darstellung zeigt, und
Figur 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in geschnittener Darstellung zeigt. Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung 10 mit einem Gehäuse 12, welches einen Ansaugkanal 14 mit einem Einlass 16 und einem Auslass 18 aufweist und in welches ein Abgasrückführkanal 20 mündet. Durch den Einlass 16 strömt Luft in den Ansaugkanal 14 ein, und durch eine Mündung 22 des Abgasrückführkanals 20 strömt Abgas in den Ansaugkanal 14 ein. Durch den Auslass 18 strömt Luft oder ein Abgas- Luft-Gemisch aus dem Ansaugkanal 14 zu einem nicht dargestellten Verdichter. Der Ansaugkanal 14 verläuft im Wesentlichen gerade entlang einer Ansaugkanalmittelachse 24. Der Abgasrückführkanal 20 mündet im Wesentlichen senkrecht zum Ansaugkanal 14 in diesen, sodass die Abgasrückführkanalmittelachse 25 des Abgasrückführkanals 20 im Wesentlichen senkrecht zu der Ansaugkanalmittelachse 24 steht.
Das Gehäuse 12 ist mehrteilig ausgeführt und umfasst ein im Wesentlichen rohrförmig ausgebildetes erstes Gehäuseteil 26, welches einen stromaufwärtigen Luftzufuhrabschnitt 28 des Ansaugkanals 14 bildet und dessen stromabwärtiges Luftzufuhrabschnittende 29 schräg bezüglich der Ansaugkanalmittelachse 24 ausgebildet ist. Das erste Gehäuseteil 26 ist mit dem stromabwärtigen Luftzufuhrabschnittende 29 bis zur Anlage eines Flansches 30 in ein zweites Gehäuseteil 32 eingeschoben und mittels Schrauben an diesem befestigt. Das zweite Gehäuseteil 32 bildet einen Mischabschnitt 34 des Ansaugkanals 14 und weist eine Öffnung 36 auf, welche kurz hinter dem stromabwärtigen Luftzufuhrabschnittende 29 angeordnet ist. In der Öffnung 36 ist außerhalb des
Durchströmungsquerschnitts des Luftzufuhrabschnitts 28 ein drittes Gehäuseteil 38 angeordnet, welches die Mündung 22 des Abgasrückführkanals 20 bildet.
Im Gehäuse 12 ist eine Welle 40 drehbar angeordnet, welche über einen nicht sichtbaren Aktor betätigt werden kann. Die Welle 40 ist mit ihrer Drehachse 42 senkrecht zu den Mittelachsen 24,25 angeordnet. Die Welle 40 ist axial zwischen dem stromabwärtigen Luftzufuhrabschnittende 29 und der Mündung 22 des Abgasrückführkanals 20 und radial außerhalb des Durchströmungsquerschnitts des Luftzufuhrabschnitts 28 positioniert.
An der Welle 40 ist exzentrisch zu der Drehachse 42 ein Regelkörper 44 befestigt. Der Regelkörper 44 umfasst einen Klappenkörper 46 und einen Ventilkörper 48, welcher über ein Befestigungselement 50 an dem Klappenkörper 46 befestigt ist. In dem Klappenkörper 46 ist zentral eine Klappenkörperbohrung 47 ausgebildet in welcher das Befestigungselement 50 befestigt ist. Das Befestigungselement 50 ist axial in mehrere aufeinanderfolgende Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern unterteilt. Ein erster axialer Befestigungselementabschnitt 49 weist im Wesentlichen den Durchmesser der Klappenkörperbohrung 47 auf und ragt durch diese hindurch. Auf einer vom Ventilkörper 48 abgewandten Klappenkörperrückseite 52 ist der aus der Klappenkörperbohrung 47 herausragende Teil des ersten axialen Befestigungsmittelabschnitts 49 umgeformt um eine Nietverbindung zu bilden. Ein zweiter axialer Befestigungselementabschnitt 51 weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser der Klappenkörperbohrung 47, und liegt flächig gegen die dem Ventilkörper 48 zugewandte Klappenkörpervorderseite 54 an. Ein dritter axialer Befestigungselementabschnitt 53 weist einen sich axial in Richtung des Ventilkörpers 48 verjüngenden Durchmesser auf. In dem Ventilkörper 48 ist zentral eine Ventilkörperbohrung 55 ausgebildet, welche von einem vierten axialen Befestigungselementabschnitt 57 durchdrungen wird, der einen geringeren Durchmesser als die Ventilkörperbohrung 55 aufweist. Der Ventilkörper 48 liegt auf der dem Klappenkörper 46 zugewandten Ventilkörperrückseite 59 gegen den sich verjüngenden Befestigungselementabschnitt 53 an. An einem fünften axialen Befestigungselementabschnitt 61, welcher einen geringeren Durchmesser aufweist als der vierte axiale Befestigungselementabschnitt 57, ist eine Scheibe 63 befestigt. Axial zwischen dem Ventilkörper 48 und der Scheibe 63 ist eine Feder 65 angeordnet, welche das Befestigungselement 50 radial umgibt und axial an der vom Klappenkörper 46 abgewandten Ventilkörpervorderseite 67 und der Scheibe 63 anliegt. Die beschriebene Befestigung erlaubt eine geringfügige Verkippung des Ventilkörpers 48.
Durch Betätigung der Welle 40 kann der Regelkörper 44 zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung bewegt werden. In der ersten Endstellung liegt der Klappenkörper 46 mit der Klappenkörperrückseite 52 vollumfänglich an dem stromabwärtigen Luftzufuhrabschnittende 29 an und verschließt somit den Ansaugkanal 14 vollständig, sodass keine Luft in den Mischabschnitt 34 gelangt. In der zweiten Endstellung liegt der Ventilkörper 48 mit der Ventilkörpervorderseite 67 vollumfänglich an einem als Ventilsitz 69 dienenden axialen Ende der Mündung 22 des Abgasrückführkanals 20 an und verschließt diesen vollständig, sodass kein Abgas in den Mischabschnitt 34 gelangt. In der zweiten Endstellung befindet sich der Regelkörper 44 vollständig außerhalb des Durchströmungsquerschnitts des Luftzufuhrabschnitts 28, wodurch ein Druckverlust im Ansaugkanal 14 bei geschlossenem Abgasrückführkanal 20 minimiert wird. Zur Regelung des Luft-Abgas-Verhältnisses im Mischabschnitt 34 ist der Regelkörper 44 durch die Welle 40 beliebig zwischen den beiden Endstellungen bewegbar. Erfindungsgemäß ist an der Klappenkörpervorderseite 54 ein Schutzkörper 56 angeordnet, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoff mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit besteht. Der Schutzkörper 56 bedeckt die Klappenkörpervorderseite 54 mit Ausnahme einer Aussparung 58 für das Befestigungselement 50 vollständig, und verhindert somit ein Anströmen des Klappenkörpers 46 durch das Abgas. Der Schutzkörper 56 weist mehrere Stifte 60 auf, welche entsprechende Bohrungen 62 in dem Klappenkörper 46 durchdringen. Die Stifte 60 sind auf der Klappenkörperrückseite 52 durch Heißverpressen verformt, um den Schutzkörper 56 an dem Klappenkörper 46 zu befestigten. Der Schutzkörper 56 weist auf der dem Klappenkörper 46 zugewandten Schutzkörperrückseite 64 eine Vertiefung 66 auf, welche einen mit Luft gefüllten geschlossenen Spalt 68 zwischen dem Klappenkörper 46 und dem Schutzkörper 56 bildet und diese thermisch voneinander isoliert.
Figur 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung. Die Regelvorrichtung 10' unterscheidet sich dabei von der Regelvorrichtung 10 aus Figur 1 dadurch, dass der Regelköper 44' nur einen einzigen Klappenkörper 46' aufweist, welcher sowohl den Ansaugkanal 14 als auch den Abgasrückführkanal 20 vollständig verschließen kann. Bei dieser Ausführung weist der Schutzkörper 56', welcher auf der dem Abgasrückführkanal 20 zugewandten Klappenkörpervorderseite 54 angeordnet ist, eine Aussparung 58' für den Ventilsitz 69 auf.
Im Regelbetrieb wird die dem Einlass 16 zugewandte
Klappenkörperrückseite 52 von angesaugter Luft angeströmt und eine dem Abgasrückführkanal 20 zugewandte Schutzkörpervorderseite 70 von Abgas angeströmt. Durch das Anströmen der Klappenkörperrückseite 52 mit kalter Luft wird der Klappenkörper 46,46' abgekühlt. Der auf der Klappenkörpervorderseite 54 angeordnete Schutzkörper 56,56' bedeckt die Klappenkörpervorderseite 54 nahezu vollständig und verhindert somit ein direktes Anströmen der kalten Klappenkörpervorderseite 54 durch das warme Abgas aus dem Abgasrückführkanal 20 und dadurch eine Kondenswasserbildung an der Klappenkörpervorderseite 54. Der thermisch isolierende Spalt 68 zwischen dem Klappenkörper 46,46' und dem Schutzkörper 56,56' verhindert einen Wärmeaustausch zwischen dem kalten Klappenkörper 46,46' und dem warmen Schutzkörper 56,56' und somit ein Auskühlen des Schutzkörpers 56,56'. Der Schutzkörper 56,56' weist somit stets eine ausreichend hohe Temperatur auf, um eine Kondenswasserbildung an der vom Abgas angeströmten Schutzkörpervorderseite 70 zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine verhindert auf diese Weise zuverlässig die Bildung von Kondenswasser am Regelkörper und somit ein Einsaugen von Kondenswasser in den Ansaugkanal.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Insbesondere sind alternative Ausführungen des Regelkörpers und des Schutzkörpers denkbar, beispielsweise kann der Schutzkörper aus einem anderen Material bestehen. Ferner ist auch eine alternative Befestigung des Schutzkörpers am Regelkörper vorstellbar, beispielsweise kann der Schutzkörper in geringem Abstand zu der Klappenkörpervorderseite angeordnet sein. Es ist auch denkbar, dass der thermisch isolierende Spalt mit einem anderen Gas gefüllt ist. Bezugszeichenliste
10,10' Regelvorrichtung
12 Gehäuse
14 Ansaugkanal
16 Einlass
18 Auslass
20 Abgasrückführkanal
22 Mündung
24 Ansaugkanalmittelachse
25 Abgasrückführkanalmittelachse
26 erstes Gehäuseteil
28 Luftzufuhrabschnitt
29 stromabwärtiges Luftzufuhrabschnittende 30 Flansch
32 zweites Gehäuseteil
34 Mischabschnitt
36 Öffnung
38 drittes Gehäuseteil
40 Welle
42 Drehachse
44,44' Regelkörper
46,46' Klappenkörper
47 zentrale Klappenkörperbohrung
48 Ventilkörper
49 erster axialer Befestigungselementabschnitt
50 Befestigungselement
51 zweiter axialer Befestigungselementabschnitt
52 Klappenkörperrückseite
53 dritter axialer Befestigungselementabschnitt
54 Klappenkörpervorderseite 55 zentrale Ventilkörperbohrung
56,56' Schutzkörper
57 vierter axialer Befestigungselementabschnitt
58,58' Aussparung
59 Ventil körperrückseite
60 Stifte
61 fünfter axialer Befestigungselementabschnitt 62 Bohrungen
63 Scheibe
64 Schutzkörperrückseite
65 Feder
66 Vertiefung
67 Ventil körpervorderseite
68 Spalt
69 Ventilsitz
70 Schutzkörpervorderseite

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Regelvorrichtung (10,10') für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Ansaugkanal (14) mit einem Einlass (16) und einem Auslass (18),
einem Abgasrückführkanal (20), der in den Ansaugkanal (14) mündet,
einem Regelkörper (44,44'),
einer Mündung (22) des Abgasrückführkanals (20), welche als feststehender Ventilsitz (69) für den Regelkörper (44,44') im den Abgasrückführkanal (20) verschließenden Zustand dient,
einer als Drehachse (42) des Regelkörpers (44,44') dienenden Welle (40), an der der Regelkörper (44,44') exzentrisch befestigt ist, wobei der Regelkörper (44,44') durch Drehung der Welle (40) zwischen einer ersten Endstellung, in der der Regelkörper (44,44') den Ansaugkanal (14) zumindest drosselt, und einer zweiten Endstellung, in der der Regelkörper (44,44') auf dem Ventilsitz (69) an der Mündung (22) des Abgasrückführkanals (20) aufliegt, bewegbar ist,
einem Schutzkörper (56,56'), der gegenüberliegend zu einer Vorderseite (54) des Regelkörpers (44,44') angeordnet ist, welche in der zweiten Endstellung des Regelkörpers (44,44') zum Abgasrückführkanal (20) gewandt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen einer dem Regelkörper (44,44') zugewandten Rückseite (64) des Schutzkörpers (56,56') und der Vorderseite (54) des Regelkörpers (44,44') ein thermisch isolierender Spalt (68) ausgebildet ist.
2. Regelvorrichtung (10,10') nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schutzkörper (56,56') die Vorderseite (54) des Regelkörpers (44,44') nahezu vollständig bedeckt.
3. Regelvorrichtung (10,10') nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Spalt (68) ein geschlossener Raum ist.
4. Regelvorrichtung (10,10') nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schutzkörper (56,56') an dem Regelkörper (44,44') angebracht ist und auf der dem Regelkörper (44,44') zugewandten Rückseite (64) eine Vertiefung (66) aufweist, welche den thermisch isolierenden Spalt (68) bildet.
5. Regelvorrichtung (10,10') nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schutzkörper (56,56') aus einem Kunststoff besteht.
6. Regelvorrichtung (10') nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Regelkörper (44') eine einzige Regelklappe (46') aufweist, an welcher der Schutzkörper (56') angeordnet ist, wobei der Schutzkörper (56') in einem Kontaktbereich der Regelklappe (46') mit dem Ventilsitz (69) eine Aussparung (58') aufweist.
7. Regelvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Regelkörper (44) einen Klappenkörper (46) aufweist, über welchen der Ansaugkanal (14) zumindest drosselbar ist und einen Ventilkörper (48) aufweist, welcher auf den Ventilsitz (69) an der Mündung (22) des Abgasrückführkanals (20) absenkbar ist.
8. Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schutzkörper (56) an dem Klappenkörper (46) angeordnet ist und eine Aussparung (58) für ein Befestigungselement (50) aufweist, über welches der Ventilkörper (48) an dem Klappenkörper (46) befestigt ist.
9. Regelvorrichtung (10,10') nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Regelkörper (44,44') mindestens eine Bohrung (62) aufweist, und dass der Schutzkörper (56,56') mindestens einen korrespondierenden Stift (60) aufweist, welcher durch die Bohrung (62) des Regelkörpers (44,44') ragt, und wobei der Schutzkörper (56,56') durch Umformen des Stifts (60) an der Rückseite (52) des Regelkörpers (44,44') befestigt ist. 10. Regelvorrichtung (10,
10') nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Welle (40) im Ansaugkanal (14) stromaufwärts der Mündung (22) des Abgasrückführkanals (20) gelagert ist.
11. Regelvorrichtung (10,10') nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Welle (40) außerhalb des Durchströmungsquerschnitts eines ersten stromaufwärtigen Kanalabschnitts (28) des Ansaugkanals (14) angeordnet ist.
12. Regelvorrichtung (10,10') nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste stromaufwärtige Kanalabschnitt (28) durch einen Klappensitz (29) begrenzt ist, gegen den der Klappenkörper (46,46') des Regelkörpers (44,44') in der ersten Endstellung in einer den Ansaugkanal (14) vollständig verschließenden Stellung umlaufend anliegt.
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