WO2018197262A1 - Regelvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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WO2018197262A1
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exhaust gas
internal combustion
combustion engine
gas recirculation
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PCT/EP2018/059749
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Dirk VIERKOTTEN
Patrick SUTTY
Christian Vigild
Andreas Kuske
Franz Arnd DR. SOMMERHOFF
Jörg Kemmerling
Vanco Smiljanovski
Helmut Kindl
Hanno Friederichs
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Pierburg Gmbh
Ford-Werke Gmbh
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    • F02D2009/0276—Throttle and EGR-valve operated together

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, an orifice of the exhaust gas recirculation passage, which serves as a valve seat for the control body in the exhaust gas recirculation passage closing state, and a Serving as the axis of rotation 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 at the mouth the exhaust gas recirculation channel rests, is movable.
  • 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 either a valve body dominating both an exhaust gas recirculation channel and an intake channel or two coupled valve bodies are actuated via a common adjusting device, are known. Accordingly, these valve bodies serve as a combination of an exhaust gas recirculation valve with a throttle valve.
  • the exhaust gas recirculation channel which is usually arranged in the low-pressure region, opens into the air intake duct immediately downstream of the flap serving as a throttle valve.
  • the exhaust gas recirculation channels advantageously open outside the flow cross-section of the air intake duct, so that both the control body and its drive shaft can be rotated out of the flow cross-section.
  • the control body consists of two mutually connected via a holding axis flap bodies, one of which throttles the intake passage and the other is placed on the valve seat of the exhaust gas recirculation passage.
  • a similar control device is known from EP 3 012 445 A1, in which a valve body arranged parallel thereto is fastened to a flap body via a holding axis, so that both bodies are actuated together via an eccentrically arranged rotary shaft, so that with rotation of the two flaps the valve body removed from the valve seat of the air intake passage while the valve body approaches the valve seat of the exhaust gas recirculation passage until the air intake passage is fully opened and the exhaust gas recirculation passage is completely closed.
  • the valve seats are each designed as circumferential stops, against which the bodies rest circumferentially in their position closing the respective channel.
  • the rotary shaft is disposed on a housing wall between the mouth of the exhaust gas recirculation passage and the valve seat in the air intake passage, but disposed outside the flow area of the upstream passage portion of the intake passage.
  • a flow housing of the exhaust gas recirculation passage is inserted into an opening of a mixing housing in which the control body is movable.
  • the valve seat or the mouth of the exhaust gas recirculation channel can be mechanically processed according to easy accessibility prior to insertion to a smooth Surface to be generated, which also lateral forces are avoided by irregularities in the surface.
  • control body on a valve body, via which the intake passage is at least throttled and a valve body, which is lowered onto the valve seat of the exhaust gas recirculation passage.
  • valve body is attached to the valve body via a holding axis, so that the two closure bodies can be formed spaced apart from one another, whereby an inclination of the two closure bodies to each other can be produced.
  • valve seat of the exhaust gas recirculation passage is formed inclined relative to the center axis of the intake passage toward the outlet of the intake passage. Due to such a tendency, condensate formed when the engine stops can be guided to a desired position on the valve seat which is outside the area through which the condensate can flow back into the exhaust gas recirculation channel when the engine is restarted and can be vaporized again there.
  • the holding axis in such a circular arc shape that the holding axis rests perpendicular to the valve body and the valve body.
  • the holding axis despite a tilted to the intake valve seat of the exhaust gas recirculation passage of the flap body and the valve body can be easily attached to a support surface via a straight bearing surface and the Valve body are centrally connected to the support axis, whereby the attachment of the support shaft to the closure bodies simplifies and the durability of the attachment can be improved.
  • the holding axis is formed straight and extends perpendicularly from the valve body to the valve body. Accordingly, the holding axis is positioned obliquely to the valve body, which makes the attachment of the holding axis difficult, but significantly simplifies the production of the holding axis.
  • the holding axis is arranged centrally on the valve body.
  • the attachment of the relatively small valve body thus remains simple and the holding axis can be made relatively wide in order to ensure a high durability of the control body, without having to be arranged at closure of the exhaust gas recirculation passage in the region of the valve seat.
  • the shaft is mounted in the intake passage upstream of the mouth of the exhaust gas recirculation passage in the mixing housing, so that in fact acts only the valve body in the throttling of the intake passage, while the valve body is in its slipstream.
  • the exhaust gas recirculation channel opens into the intake channel at a lowest point of a trough-shaped depression of the mixing housing.
  • this depression corresponding to the precipitating when stopping the internal combustion engine condensate and accumulates in this lying outside the flow cross-section of the intake channel recess. It can be removed either at standstill in the exhaust gas recirculation channel or, if it is not discharged, are only evaporated in the mixing housing by the rising temperature during operation, before it would be entrained by the air flow.
  • 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.
  • the flap seat is advantageously formed by an axial end of a first housing part of the intake channel, which forms the upstream channel portion and projects into a second housing part of the mixing housing. Also, this flap seat can be correspondingly easily machined with easy accessibility before attachment to the mixing housing to produce smooth contact surfaces.
  • the axis of rotation of the shaft is also arranged in a plane spanned by the flap seat, so that the flap body performs a purely axial movement on the flap seat when placed on the flap seat, which avoids shear forces when placing and thus reduces wear ,
  • a control device with which by a purely perpendicular to the plane spanned by the valve seat movement of the control body on the valve seat damage to the control body and the valve seat due to transverse forces are reliably avoided, whereby the wear in this area significantly reduced and thus the Tightness in closing the channels over a long period of time is maintained and the durability of the control device is extended.
  • small sizes can be achieved and the assembly and manufacture of the sensitive valve seats in particular are facilitated.
  • FIG. 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.
  • the control device consists of a mixing housing 10, which has an intake passage 12 with an inlet 14 through which air flows and into which an exhaust gas recirculation passage 16 opens, through the mouth 18 exhaust gas can flow into the mixing housing.
  • the intake passage 12 extends substantially in a straight line, while the exhaust gas recirculation passage 16 opens in the lower region of the mixing housing 10, which is lower relative to the earth's surface, perpendicular to the intake passage 12.
  • the mixing housing 10 has an outlet 20, flows from the air or an exhaust gas-air mixture to a compressor, not shown.
  • the mixing housing 10 consists of a first, substantially tubular housing part 22, which forms a first upstream channel portion 24 of the intake passage 12 and the downstream end is obliquely formed and forms an angle a of about 75 ° to a central axis 26 of the housing part 22.
  • the downstream end of the first housing part 22 is disposed in the interior of a second housing part 28, or is inserted into the second housing part 28 until a flange 30, via which the first housing part 22 by means of screws 32 on the second Housing part 28 is attached.
  • the second housing part 28 forms a second channel portion 34 of the intake passage 12, in which an opening 36 is formed, which is arranged in the flow direction at a short distance behind the oblique end of the first housing part 22 and which serves as a receptacle for a flow housing 38 which the mouth 18 of the exhaust gas recirculation passage 16 forms, the central axis 40 is arranged perpendicular to the central axis 26 of the intake passage 12.
  • a shaft 42 is rotatably mounted, which can be actuated via a non-visible actuator.
  • the shaft 42 forms an eccentric axis of rotation 44 for a control body 46, is perpendicular to the central axes 26, 40 and is disposed between the mouth 18 of the exhaust gas recirculation passage 16 and the axial end of the first housing part 22 and immediately downstream of the first housing part 22.
  • the overall cross-section of the first housing part 22 is smaller than that of the second housing part 28, wherein the first housing part 22 is secured to the second housing part 28, that formed in the region of the mouth 18 of the exhaust gas recirculation passage 16 trough-shaped recess 48 on the second housing part 28 outside of the flow cross-section of Intake passage 12 is arranged, in which the shaft 42, the second housing part 28 is arranged penetrating.
  • This trough-shaped recess 48 is also formed with respect to the connecting piece of the subsequent compressor, so that condensate, which arises after switching off the engine can collect in this recess 48 and optionally in the exhaust gas recirculation passage 16 can flow back.
  • this condensate is located on the restart outside the flow-through zone, so that no condensate drops are entrained and flow to the compressor. Instead, this condensate can evaporate during operation by the heat of exhaust gas and be passed over the compressor in the harmless state.
  • On the shaft 42 of the control body 46 is fixed, which is rotatably disposed within the second channel portion 34 and consists of a valve body 50 and a valve body 52, which are interconnected by a support shaft 54.
  • the flap body 50 is attached directly or via a holding member to the shaft 42 and has as well as the valve body 52 has a receiving opening through which the support shaft 54 respectively penetrates, so that the valve body 52 is fixed to the flap body 50 via the support shaft 54 and with the Damper body 50 is pivoted upon rotation of the shaft 42.
  • the flap body 50 rests against the end of the first housing part 18 acting as a flap seat 56, while the valve body 52 releases the exhaust gas return channel 16.
  • the intake passage 12 releases, the exhaust gas recirculation passage 16 closed by the valve body 52 and vice versa.
  • the valve body 52 Upon reaching a second end position, finally, the valve body 52 is located on the axial end of the mouth 18 of the exhaust gas recirculation passage, which serves as a valve seat 58.
  • a plane 60 is spanned by the valve seat 58, in which the axis of rotation 44 of the shaft 42 is arranged.
  • valve seat 58 is designed to be inclined towards the outlet 20 of the intake duct 12.
  • the support shaft 54 has to Damper body 50 also correspondingly has an inclination while being oriented perpendicular to valve body 52.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1, except that the holding axis 54 ⁇ has a circular arc shape, so that the holding axis 54 ⁇ is also aligned perpendicular to the flap body 50 at the contact point.
  • control device described in this way significantly reduces the wear occurring in the region of the valve seat and the valve body, since lateral forces, which lead to friction, are avoided. This leads to a high tightness of the closure of the exhaust gas recirculation channel over a much longer period.
  • the flap seat according to the shaft, so that the rotation axis is additionally arranged in the plane defined by the flap seat level, if in this area increased wear should occur, leading to leaks in the long term.

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Abstract

Regelvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Ansaugkanal (12) mit einem Einlass (14) und einem Auslass (20), einem Abgasrückführkanal (16), der in den Ansaugkanal (12) mündet, einem Regelkörper (46), einer Mündung (18) des Abgasrückführkanals (16), welche als feststehender Ventilsitz (58) für den Regelkörper (46) im den Abgasrückführkanal (16) verschließenden Zustand dient und einer als Drehachse (44) des Regelkörpers (46) dienenden Welle (42), an der der Regelkörper (46) exzentrisch befestigt ist, wobei der Regelkörper (46) durch Drehung der Welle (42) zwischen einer ersten Endstellung, in der der Regelkörper (46) den Ansaugkanal (12) zumindest drosselt und einer zweiten Endstellung, in der der Regelkörper (46) auf dem Ventilsitz (58) an der Mündung (18) des Abgasrückführkanals (16) aufliegt, bewegbar ist, sind bekannt. Um den Verschleiß im Bereich des Ventilsitzes zu reduzieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Drehachse (44) der Welle (42) in einer durch den Ventilsitz (58) an der Mündung (18) des Abgasrückführkanals (16) aufgespannten Ebene (60) angeordnet 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 Ventilsitz für den Regelkörper im den Abgasrückführkanal verschließenden Zustand dient, und 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.
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 entweder ein sowohl einen Abgasrückführkanal als auch einen Ansaugkanal beherrschender Ventilkörper oder zwei gekoppelte Ventilkörper über eine gemeinsame Stellvorrichtung betätigt werden, sind bekannt. Entsprechend dienen diese Ventilkörper als Kombination eines Abgasrückführventils mit einer Drosselklappe. Bei diesen Ausführungen mündet der zumeist im Niederdruckbereich angeordnete Abgasrückführkanal unmittelbar stromabwärts der als Drosselventil dienenden Klappe in den Luftansaugkanal. Bei gewünschter Erhöhung der Abgasrückführrate wird dann mit dem 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.
Um zuverlässig einen Druckverlust im Ansaugkanal verhindern zu können, münden die Abgasrückführkanäle vorteilhafterweise außerhalb des Durchströmungsquerschnitts des Luftansaugkanals, so dass sowohl der Regelkörper als auch dessen Antriebswelle aus dem Durchströmungsquerschnitt herausgedreht werden können. Eine derartige Anordnung wird beispielsweise in der WO 2011/048540 AI offenbart, in der der Regelkörper aus zwei über eine Halteachse miteinander verbundenen Klappenkörpern besteht, von denen der eine den Ansaugkanal drosselt und der andere auf den Ventilsitz des Abgasrückführkanals aufsetzbar ist.
Aus der EP 3 012 445 AI ist eine ähnliche Regelvorrichtung bekannt, bei der an einem Klappenkörper ein parallel dazu angeordneter Ventilkörper über eine Halteachse befestigt ist, so dass beide Körper gemeinsam über eine exzentrisch angeordnete Drehwelle betätigt werden, so dass mit Drehung der beiden Klappen sich der Klappenköper vom Ventilsitz des Luftansaugkanals entfernt, während sich der Ventilkörper dem Ventilsitz des Abgasrückführkanals nähert bis der Luftansaugkanal vollständig geöffnet ist und der Abgasrückführkanal vollständig verschlossen ist. Die Ventilsitze sind jeweils als umlaufende Anschläge ausgebildet, gegen die die Körper 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, jedoch außerhalb des Durchströmungsquerschnitts des stromaufwärtigen Kanalabschnitts des Ansaugkanals angeordnet.
Durch diese bekannten Anordnungen wird zwar eine ausreichende Regelbarkeit des Abgasstromes und des Luftstromes gewährleistet, jedoch besteht das Problem, dass der den Abgasrückführkanal verschließende Ventilkörper und der Ventilsitz des Abgasrückführkanals einem erhöhten Verschleiß unterliegen, wodurch auf Dauer Undichtigkeiten beim Verschluss des Abgasrückführkanals folgen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, mit der eine möglichst vollständige Dichtigkeit beim Verschluss des Abgasrückführkanals über eine lange Lebensdauer sichergestellt wird, indem ein Verschleiß des Ventilkörpers, der auf den Ventilsitz des Abgasrückführkanals aufgesetzt wird, sowie des Ventilsitzes selbst möglichst weitgehend reduziert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Dadurch, dass die Drehachse der Welle in einer durch den Ventilsitz an der Mündung des Abgasrückführkanals aufgespannten Ebene angeordnet ist, wird erreicht, dass beim Aufsetzen des Regelkörpers auf den Ventilsitz des Abgasrückführkanals eine ausschließlich axiale Bewegung und damit auch eine ausschließlich axiale Kraft vom Regelkörper auf den Ventilsitz ausgeübt wird, wobei unter axialer Richtung eine Richtung senkrecht zur vom Ventilsitz aufgespannten Ebene zu verstehen ist. Entsprechend werden jegliche horizontal wirkende Kräfte, die als Scherkräfte auf den Ventilsitz beziehungsweise den Regelkörper wirken könnten, vermieden. Auf diese Weise wird der Verschleiß deutlich reduziert und die Lebensdauer erhöht.
Vorzugsweise ist ein Strömungsgehäuse des Abgasrückführkanals, dessen Ende den Ventilsitz des Abgasrückführkanals bildet, in eine Öffnung eines Mischgehäuses, in dem der Regelkörper bewegbar ist, eingesteckt. Der Ventilsitz beziehungsweise die Mündung des Abgasrückführkanals können entsprechend mit einfacher Zugänglichkeit vor dem Einstecken mechanisch bearbeitet werden, um eine glatte Oberfläche zu erzeugen, wodurch auch Querkräfte durch Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche vermieden werden.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung weist der Regelkörper einen Klappenkörper auf, über welchen der Ansaugkanal zumindest drosselbar ist und einen Ventilkörper auf, welcher auf den Ventilsitz des Abgasrückführkanals absenkbar ist. Mit einer derartigen Ausbildung des Regelkörpers, wird es möglich, den Ansaugkanal durch den Klappenkörper bei geschlossenem Abgasrückführkanal im Wesentlichen zu verlängern. Des Weiteren können die Verschlusskörper den Durchströmungsquerschnitten der Kanäle und somit auch deren Ventilsitzen entsprechend angepasst werden.
Vorteilhafterweise ist der Ventilkörper am Klappenkörper über eine Halteachse befestigt, so dass die beiden Verschlusskörper beabstandet zueinander ausgebildet werden können, wodurch auch eine Neigung der beiden Verschlusskörper zueinander hergestellt werden kann.
Entsprechend ist es bevorzugt, dass der Ventilsitz des Abgasrückführkanals relativ zur Mittelachse des Ansaugkanals in Richtung zum Auslass des Ansaugkanals geneigt ausgebildet ist. Durch eine solche Neigung kann beim Stoppen des Motors entstehendes Kondensat an eine gewünschte Position am Ventilsitz geführt werden, welche außerhalb des durchströmten Bereiches liegt, so dass bei Neustart des Motors das Kondensat in den Abgasrückführkanal zurückströmen und dort erneut verdampft werden kann.
Besonders bevorzugt ist es, die Halteachse derart kreisbogenförmig auszubilden, dass die Halteachse am Klappenkörper und am Ventilkörper senkrecht aufliegt. Bei einer derartigen Ausführungsform können trotz eines zum Ansaugkanal geneigt ausgebildeten Ventilsitzes des Abgasrückführkanals der Klappenkörper und der Ventilkörper über eine gerade Auflagefläche einfach an der Halteachse befestigt werden und der Ventilkörper zentral mit der Halteachse verbunden werden, wodurch die Befestigung der Halteachse an den Verschlusskörpern vereinfacht sowie die Haltbarkeit der Befestigung verbessert werden.
In einer hierzu alternativen Ausbildung ist die Halteachse gerade ausgebildet und erstreckt sich senkrecht vom Ventilkörper zum Klappenkörper. Entsprechend ist die Halteachse schräg zum Klappenkörper positioniert, was zwar die Befestigung der Halteachse schwieriger macht, jedoch die Herstellung der Halteachse deutlich vereinfacht.
Entsprechend ist es bevorzugt, wenn die Halteachse zentrisch am Ventilkörper angeordnet ist. Die Befestigung des relativ kleinen Ventilkörpers bleibt somit einfach und die Halteachse kann relativ breit gestaltet werden, um eine hohe Haltbarkeit des Regelkörpers zu gewährleisten, ohne dass diese bei Verschluss des Abgasrückführkanals im Bereich des Ventilsitzes angeordnet werden muss.
Vorteilhafterweise ist die Welle im Ansaugkanal stromaufwärts der Mündung des Abgasrückführkanals im Mischgehäuse gelagert, so dass tatsächlich lediglich der Klappenkörper bei der Drosselung des Ansaugkanals wirkt, während der Ventilkörper sich in dessen Windschatten befindet.
Zusätzlich kann bei geschlossenem Abgasrückführkanal ein Druckverlust im Ansaugkanal durch Einbauten vollständig verhindert werden, wenn die Welle außerhalb des Durchströmungsquerschnitts eines ersten stromaufwärtigen Kanalabschnitts des Ansaugkanals angeordnet ist.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Abgasrückführkanal an einer tiefsten Stelle einer wannenförmigen Vertiefung des Mischgehäuses in den Ansaugkanal mündet. In diese Vertiefung läuft entsprechend das beim Stoppen der Verbrennungskraftmaschine ausfallende Kondensat und sammelt sich in dieser außerhalb des Durchströmungsquerschnitts des Ansaugkanals liegenden Vertiefung. Es kann so entweder beim Stillstand in den Abgasrückführkanal abgeführt werden oder, falls es nicht abgeführt wird, erst im Mischgehäuse durch die im Betrieb steigende Temperatur verdampft werden, bevor es vom Luftstrom mitgerissen würde.
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 den vollständigen Verschluss des Ansaugkanals.
Dabei ist der Klappensitz vorteilhaft durch ein axiales Ende eines ersten Gehäuseteils des Ansaugkanals gebildet, welches den stromaufwärtigen Kanalabschnitt bildet und in ein zweites Gehäuseteil des Mischgehäuses ragt. Auch dieser Klappensitz kann entsprechend einfach bei leichter Zugänglichkeit vor dem Anbau an das Mischgehäuse mechanisch bearbeitet werden, um glatte Auflageflächen zu erzeugen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Drehachse der Welle auch in einer durch den Klappensitz aufgespannten Ebene angeordnet ist, so dass auch der Klappenkörper beim Aufsetzen auf den Klappensitz eine rein axiale Bewegung auf den Klappensitz vollzieht, was Scherkräfte beim Aufsetzen vermeidet und somit den Verschleiß reduziert.
Es wird somit eine Regelvorrichtung geschaffen, mit der durch eine rein senkrecht zur durch den Ventilsitz aufgespannten Ebene erfolgende Bewegung des Regelkörpers auf den Ventilsitz Schäden am Regelkörper und am Ventilsitz durch auftretende Querkräfte zuverlässig vermieden werden, wodurch der Verschleiß in diesem Bereich erheblich reduziert und somit die Dichtigkeit beim Verschluss der Kanäle über einen langen Zeitraum erhalten bleibt und die Haltbarkeit der Regelvorrichtung verlängert wird. Zusätzlich können geringe Baugrößen erzielt werden und die Montage und Herstellung insbesondere der empfindlichen Ventilsitze erleichtert werden.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in geschnittener Darstellung.
Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in geschnittener Darstellung.
Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung besteht aus einem Mischgehäuse 10, welches einen Ansaugkanal 12 mit einem Einlass 14 aufweist, durch welchen Luft einströmt und in welches ein Abgasrückführkanal 16 mündet, durch dessen Mündung 18 Abgas in das Mischgehäuse einströmen kann. Der Ansaugkanal 12 verläuft im Wesentlichen in gerader Richtung, während der Abgasrückführkanal 16 im relativ zur Erdoberfläche unteren Bereich des Mischgehäuses 10 senkrecht zum Ansaugkanal 12 in diesen mündet. Zusätzlich weist das Mischgehäuse 10 einen Auslass 20 auf, aus dem Luft oder ein Abgas- Luftgemisch zu einem nicht dargestellten Verdichter strömt.
Das Mischgehäuse 10 besteht aus einem ersten, im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Gehäuseteil 22, welches einen ersten stromaufwärtigen Kanalabschnitt 24 des Ansaugkanals 12 bildet und dessen stromabwärtiges Ende schräg ausgebildet ist und einen Winkel a von etwa 75° zu einer Mittelachse 26 des Gehäuseteils 22 einschließt. Das stromabwärtige Ende des ersten Gehäuseteils 22 ist im Innern eines zweiten Gehäuseteils 28 angeordnet, beziehungsweise wird in das zweite Gehäuseteil 28 bis zur Anlage eines Flansches 30 eingeschoben, über den das erste Gehäuseteil 22 mittels Schrauben 32 am zweiten Gehäuseteil 28 befestigt ist. Das zweite Gehäuseteil 28 bildet einen zweiten Kanalabschnitt 34 des Ansaugkanals 12, in dem eine Öffnung 36 ausgebildet ist, welche in Strömungsrichtung in kurzem Abstand hinter dem schrägen Ende des ersten Gehäuseteils 22 angeordnet ist und welches als Aufnahme für ein Strömungsgehäuse 38 dient, welches die Mündung 18 des Abgasrückführkanals 16 bildet, dessen Mittelachse 40 senkrecht zur Mittelachse 26 des Ansaugkanals 12 angeordnet ist.
Im Mischgehäuse 10 ist eine Welle 42 drehbar angeordnet, die über einen nicht sichtbaren Aktor betätigt werden kann. Die Welle 42 bildet eine exzentrische Drehachse 44 für einen Regelkörper 46, ist senkrecht zu den Mittelachsen 26, 40 angeordnet und ist zwischen der Mündung 18 des Abgasrückführkanals 16 und dem axialen Ende des ersten Gehäuseteils 22 und unmittelbar stromabwärts des ersten Gehäuseteils 22 angeordnet. Der Gesamtquerschnitt des ersten Gehäuseteils 22 ist kleiner als der des zweiten Gehäuseteils 28, wobei das erste Gehäuseteil 22 derart am zweiten Gehäuseteil 28 befestigt ist, dass eine im Bereich der Mündung 18 des Abgasrückführkanals 16 ausgebildete wannenförmige Vertiefung 48 am zweiten Gehäuseteil 28 außerhalb des Durchströmungsquerschnitts des Ansaugkanals 12 angeordnet ist, in der die Welle 42 das zweite Gehäuseteil 28 durchdringend angeordnet ist. Diese wannenförmige Vertiefung 48 ist auch gegenüber dem Anschlussstutzen des nachfolgenden Verdichters ausgebildet, so dass sich Kondensat, welches nach dem Abschalten des Motors entsteht in dieser Vertiefung 48 sammeln kann und gegebenenfalls in den Abgasrückführkanal 16 zurückfließen kann. In jedem Fall befindet sich dieses Kondensat beim Neustart außerhalb der durchströmten Zone, so dass keine Kondensattropfen mitgerissen werden und zum Verdichter strömen. Stattdessen kann dieses Kondensat im Betrieb durch die Abgaswärme verdampfen und so im unschädlichen Zustand über den Verdichter geführt werden. An der Welle 42 ist der Regelkörper 46 befestigt, der innerhalb des zweiten Kanalabschnitts 34 drehbar angeordnet ist und aus einem Klappenkörper 50 sowie einem Ventilkörper 52 besteht, welche durch eine Halteachse 54 miteinander verbunden sind. Der Klappenkörper 50 ist unmittelbar oder über ein Halteelement an der Welle 42 befestigt und weist ebenso wie der Ventilkörper 52 eine Aufnahmeöffnung auf, durch die die Halteachse 54 jeweils dringt, so dass der Ventilkörper 52 am Klappenkörper 50 über die Halteachse 54 befestigt ist und mit dem Klappenkörper 50 bei Drehung der Welle 42 verschwenkt wird. In einer ersten Endstellung liegt der Klappenkörper 50 gegen das als Klappensitz 56 wirkende Ende des ersten Gehäuseteils 18 an, während der Ventilkörper 52 den Abgasrückführkanal 16 freigibt. Bei Drehung der Welle 42 wird in dem Maße in dem der Klappenkörper 50 den Ansaugkanal 12 freigibt, der Abgasrückführkanal 16 durch den Ventilkörper 52 geschlossen und umgekehrt. Bei Erreichen einer zweiten Endstellung liegt schließlich der Ventilkörper 52 auf dem axialen Ende der Mündung 18 des Abgasrückführkanals auf, welches als Ventilsitz 58 dient.
Selbstverständlich sind auch alle Zwischenstellungen zur Regelung anfahrbar.
Erfindungsgemäß wird durch den Ventilsitz 58 eine Ebene 60 aufgespannt, in der die Drehachse 44 der Welle 42 angeordnet ist. Diese Anordnung hat zur Folge, dass der Ventilkörper 52 rein axial ohne senkrecht dazu stehenden Bewegungsanteil auf den Ventilsitz 58 aufgesetzt wird, so dass auch keine als Scherkräfte wirkenden Querkräfte am Ventilkörper 52 oder am Ventilsitz 58 erzeugt werden.
Um dennoch die Mündung 18 insbesondere in dem dem Verdichter zugewandten Bereich möglichst tief anzuordnen und so eine Kondensatabfuhr zu ermöglichen, ist der Ventilsitz 58 zum Auslass 20 des Ansaugkanals 12 geneigt ausgebildet. Die Halteachse 54 weist zum Klappenkörper 50 entsprechend ebenfalls eine Neigung auf, während sie senkrecht zum Ventilkörper 52 ausgerichtet ist.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 entspricht dem der Figur 1, außer dass die Halteachse 54Λ eine Kreisbogenform aufweist, so dass die Halteachse 54Λ am Auflagepunkt auch senkrecht zum Klappenkörper 50 ausgerichtet ist.
Die beschriebene Regelvorrichtung verringert auf diese Weise beträchtlich den auftretenden Verschleiß im Bereich des Ventilsitzes und des Ventilkörpers, da Querkräfte, die zu einer Reibung führen, vermieden werden. Dies führt zu einer hohen Dichtigkeit des Verschlusses des Abgasrückführkanals über einen deutlich längeren Zeitraum.
Selbstverständlich ist es möglich, auch den Klappensitz entsprechend zur Welle anzuordnen, so dass die Drehachse zusätzlich in der durch den Klappensitz aufgespannten Ebene angeordnet ist, falls auch in diesem Bereich ein erhöhter Verschleiß auftreten sollte, der auf Dauer zu Undichtigkeiten führt.
Es sollte deutlich sein, dass weitere Modifikationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. So ist es auch denkbar, die durch die Sitze aufgespannten Ebenen senkrecht zu den Mittelachsen der Kanäle auszubilden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit
einem Ansaugkanal (12) mit einem Einlass (14) und einem Auslass
(20),
einem Abgasrückführkanal (16), der in den Ansaugkanal (12) mündet,
einem Regelkörper (46),
einer Mündung (18) des Abgasrückführkanals (16), welche als feststehender Ventilsitz (58) für den Regelkörper (46) im den
Abgasrückführkanal (16) verschließenden Zustand dient,
einer als Drehachse (44) des Regelkörpers (46) dienenden Welle
(42), an der der Regelkörper (46) exzentrisch befestigt ist,
wobei der Regelkörper (46) durch Drehung der Welle (42) zwischen einer ersten Endstellung, in der der Regelkörper (46) den
Ansaugkanal (12) zumindest drosselt und einer zweiten
Endstellung, in der der Regelkörper (46) auf dem Ventilsitz (58) an der Mündung (18) des Abgasrückführkanals (16) aufliegt, bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehachse (44) der Welle (42) in einer durch den Ventilsitz (58) an der Mündung (18) des Abgasrückführkanals (16) aufgespannten Ebene (60) angeordnet ist.
Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Strömungsgehäuse (38) des Abgasrückführkanals (16), dessen Ende den Ventilsitz (58) des Regelkörpers (46) bildet, in eine Öffnung (30) eines Mischgehäuses (10), in dem der Regelkörper (46) bewegbar ist, eingesteckt ist.
3. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Regelkörper (46) einen Klappenkörper (50) aufweist, über welchen der Ansaugkanal (12) zumindest drosselbar ist und einen Ventilkörper (52) aufweist, welcher auf den Ventilsitz (58) an der Mündung (18) des Abgasrückführkanals (16) absenkbar ist.
4. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ventilkörper (52) am Klappenkörper (50) über eine Halteachse (54) befestigt ist.
5. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ventilsitz (58) an der Mündung (18) des Abgasrückführkanals (16) relativ zu einer Mittelachse (26) des Ansaugkanals (12) in Richtung zum Auslass (20) des Ansaugkanals (12) geneigt ausgebildet ist.
6. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halteachse (54) derart kreisbogenförmig ausgebildet ist, dass die Halteachse (54) am Klappenkörper (50) und am Ventilkörper (52) senkrecht aufliegt.
7. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Halteachse (54) gerade ausgebildet ist und sich senkrecht vom Ventilkörper (52) zum Klappenkörper (50) erstreckt.
8. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halteachse (54) zentrisch am Ventilkörper (52) angeordnet ist.
9. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Welle (42) im Ansaugkanal (12) stromaufwärts der Mündung (18) des Abgasrückführkanals (16) im Mischgehäuse (10) gelagert ist.
Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Welle (42) außerhalb des Durchströmungsquerschnitts eines ersten stromaufwärtigen Kanalabschnitts (24) des Ansaugkanals (12) angeordnet ist.
11. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abgasrückführkanal (16) an einer tiefsten Stelle einer wannenförmigen Vertiefung (48) des Mischgehäuses (10) in den Ansaugkanal (12) mündet.
12. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste stromaufwärtige Kanalabschnitt (24) durch einen Klappensitz (56) begrenzt ist, gegen den der Klappenkörper (50) des Regelkörpers (46) in der ersten Endstellung in einer den Ansaugkanal (12) vollständig verschließenden Stellung umlaufend anliegt.
13. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Klappensitz (50) durch ein axiales Ende eines ersten Gehäuseteils (22) des Ansaugkanals (12) gebildet ist, welches den stromaufwärtigen Kanalabschnitt (24) bildet und in ein zweites Gehäuseteil (28) des Mischgehäuses (10) ragt.
14. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehachse (44) der Welle (42) in einer durch den Klappensitz (56) aufgespannten Ebene angeordnet ist.
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