DE29612018U1

DE29612018U1 - Abgasrückführungsventil

Info

Publication number: DE29612018U1
Application number: DE29612018U
Authority: DE
Original assignee: SHALIBANE Ltd
Current assignee: Shalibane Plc Gb
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2006-07-11
Also published as: GB9514086D0; GB2303198A; GB2303198B; US5718211A; WO1997003286A1

Description

Abcrasrückführunqsventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Regelung der Abgasrückführung in einem Verbrennungsmotor.

Abgase aus Verbrennungsmotoren enthalten nicht verbrannten Kraftstoff und Schadstoffe in sich mit Motorauslastung und zustand verändernden Mengen. Es ist bekannt, eine Abgasabführung, aus dem Bereich des Auspuffkrümmers beispielsweise, mit Rohrleitungen zu versehen, um einen Teil der Abgase zu der Ansaugseite des Motors zurückzuleiten, damit die Abgase dort mit dem neuen einströmenden Luft- und Kraftstoffgemisch vermischt und zu der Verbrennungskammer zurückgeleitet werden. Dies bietet die Möglichkeit, daß der zuvor nicht verbrannte Kraftstoff verwendet wird und die Schadstoffe zu einem weniger schädlichen Zustand oxidiert werden.

Es ist höchst erwünscht, ein Ventil zum Regeln des Abgasrückführungsstroms zu schaffen, um den Anteil des zurückgeführten Abgases entsprechend den in dem Motor herrschenden Bedingungen zu

Telefon: (02 21)131041 Telex; 888 2307 dopa d Telefax: (02 21)134297 (&Ogr;2 21) 134881 Telegramm; Dompatent Köln

Konten / Accounts:

SaI. Oppenheim jr. &Cie,, Köln (BLZ 37&Ogr;3&Ogr;2&Ogr;&Ogr;) Kto. Nr. 10 Deutsche Bank AG, Köln (BLZ 3707006O) Kto. Nr 1165&Ogr;18 Postbank Köln (BLZ 37O10O50) Kto. Nr. 654-5&Ogr;&Ogr;

jedem Zeitpunkt zu optimieren. Üblicherweise wird das Ventil von einem Betätigungselement wie einer Membran gesteuert, die auf das Ansaugen des Ansaugrohrs reagiert, wobei weitere Steuerparameter von vielen verschiedenen elektronischen Meßwandlern geliefert werden, die andere Motorvariablen überwachen.

U.S.-Patent Nr. 5 351 669 beschreibt ein Abgasrückführungsventil für einen Verbrennungsmotor, mit einem rohrförmige Ventilgehäuse, einem Ventilsitz mit einem sich von einer Einlaßseite zu einer Auslaßseite desselben erstreckenden axialen Durchlaß, ein auf das Ansaugen des Ansaugrohres reagierendes Betätigungselement, einem Ventilteil, das zur Zusammenarbeit mit dem Sitz zum Regeln des Passierens von Abgasen durch das Ventil in Reaktion auf das Betätigungselement ausgebildet ist, einer seitlichen Gasauslaßöffnung in der Rohrwand auf der Auslaßseite des Ventilsitzes und einem Abschnitt einer mit ihr zur Rückführung von Gasen zu der Ansaugseite des Motors verbundenen Abgasrückführungsrohrleitung sowie einem Gaseinlaß in das Gehäuse zu der Einlaßseite des Ventilsitzes zur Aufnahme von Motorabgasen, deren Rückführung von dem Ventil zu steuern ist. Bei diesem Ventil ist das Ventilgehäuse durch einen Endabschnitt des Abgaszufuhrrohres selbst und der Ventilsitz durch eine einfache Verengung in dieser Rohrleitung gebildet.

In der Praxis wird die Positionierung von Abgasrückführungsrohrleitungen, -ventil und -betätigungselement weitgehend von der Auslegung des Motors und seiner Beziehung zu anderen Teilen im Motorraum eines Wagens oder anderen Fahrzeugs bestimmt, so daß unterschiedliche Fahrzeuge unterschiedliche Ausgestaltungen erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, das an diese unterschiedlichen Auslegungserfordernisse anpaßbar und wirtschaftlich herstellbar ist, so daß die Kosten der Herstellung selbst einer großen Anzahl unterschiedlicher Versionen gering gehalten werden können, wobei in jedem Fall eine effektives und zuverlässiges Betriebsverhalten möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das Ventilgehäuse ein gerader Abschnitt eines zylindrischen Rohres mit einem ersten und einem zweiten Ende, und der Ventilsitz ist ein Einsatzteil, das in dem geraden Gehäuse zwischen den beiden Enden aufgenommen ist und eng an dessen zylindrischer Innenwandfläche anliegt.

Unter diesem Aspekt besteht das Ventil im wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse, das aus einem beliebigen geeigneten gewalzten und geschweißten oder stranggepreßten Rohr mit einer darin ausgebildeten seitlichen Öffnung zur Anbringung einer Abgasrückführungsrohrleitung besteht, einem Ventilteil und einem Ventilsitz, der eine zylindrische Buchse sein kann, die im Preßsitz in dem Rohr angeordnet ist und je nach den verwendeten Materialien durch Crimpen, Schweißen oder Hartlöten in ihrer Position festgelegt werden kann. Das Vorsehen des seitlichen Gasauslasses ist einfach durchzuführen, und im Vergleich mit bekannten Ventilen, bei denen u.U. Gußgehäuse oder verformte Rohrabschnitte vorgesehen sind, kann die Herstellung eines derartigen Ventils als relativ einfach angesehen werden.

Das Ventilbetätigungselement kann über dem ersten Ende des Gehäuserohres montiert und betriebsmäßig mit dem Ventilteil verbunden sein, beispielsweise mittels einer Stange, die sich axial das Rohr hinab zu einem Ventilteller erstreckt, der an dem Ventilsitz angreifen kann. Dann liegt entweder die Einlaßöffnung oder vorzugsweise die Auslaßöffnung zwischen dem ersten Ende des Rohres und dem Ventilsitz.

Der Einlaß in das Gehäuse kann eine Verlängerung des Rohres selbst oder vorzugsweise eine seitliche Gaseinlaßöffnung in der Rohrwand auf der Einlaßseite des Ventilsitzes sein, wobei ein Abgasrückführungsrohrleitungsabschnitt damit verbunden ist. Das zweite Ende des zylindrischen Gehäuserohres kann mittels eines

Endstopfen oder einer Endkappe abgeschlossen sein, so daß das Ventil, vom zweiten Ende des geraden Rohres an bis zum ersten Ende, ein Verschlußstück, einen seitlichen Einlaß, einen Ventilteller und einen Ventilsitz, einen seitlichen Auslaß und ein das erste Ende verschließendes Betätigungselement aufweist. Dies kann eine kurze Konstruktion ergeben, die für verschiedene Motorauslegungen im wesentlichen identisch ist, wobei lediglich die Ausrichtungen des Einlaß- und des Auslaßrohres verändert sind. Darüber hinaus kann das Gewicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gering gehalten werden, so daß die für die herkömmlichen schweren Abgasrückführungsventile notwendigen Halteklammern ebenfalls beträchtlich leichter gehalten werden können, was Einsparungen bei Herstellungskosten und -materialien zur Folge hat.

Das Ventil kann durch Formen eines geraden zylindrischen Rohrabschnitts, Vorsehen einer seitlichen Gasauslaßöffnung in der Rohrwand, zu dem ersten Ende benachbart, und wahlweise einer seitlichen Gaseinlaßöffnung in der Rohrwand mit größerem Abstand von dem ersten Ende als die Auslaßöffnung, Einsetzen eines Ventilsitzes in das Rohr mit größerem Abstand von dem ersten Ende als die Auslaßöffnung und, falls eine Einlaßöffnung vorhanden ist, zwischen die Auslaßöffnung und die Einlaßöffnung und Fixieren des Ventilsitzes in seiner Position hergestellt werden. Durch Anbringen der Abgasrückführungsrohrleitung und Abschließen eines Endes, normalerweise des Einlaßendes, falls erforderlich, Einsetzen des Ventiltellers und Anbringen des Betätigungselements kann die Anordnung vervollständigt werden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren 1 bis 4 zeigen jeweils eine Schnittansicht eines anderen Ventilausfuhrungsbeispiels mit an dem ersten Ende jedes Ventilgehäuses montierten identischen herkömmlichen Membran-Betätigungselementen im Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt ein Ventil 10 mit einem kurzen Abschnitt eines geraden zylindrischen Rohres 12, an dessen erstem Ende ein Beta-

tigungselement 14 montiert ist. Das zweite Ende ist durch eine Verschlußkappe 16 verschlossen. Auf halbem Wege zwischen den Rohrenden befindet sich ein Ventilsitz 18 aus rostfreiem Stahl, der von einem Ende aus in das Rohr eingesetzt worden ist und in seiner Position durch Hartlöten festgelegt wurde, wobei er im Preßsitz gehalten wurde. Vor diesem Schritt wurde in der Rohrwand zwischen der Sitzposition und dem ersten Rohrende eine seitliche Auslaßöffnung 20 und in der Rohrwand zwischen der Sitzposition und dem zweiten Rohrende eine Einlaßöffnung 22 ausgebildet. Mit der Auslaßöffnung 20 ist ein Abgasrückführungsrohrleitungsabschnitt 24 zur Rückführung der Gase zu der Ansaugseite eines Motors verbunden, und mit der Einlaßöffnung 22 ist ein Abgasrückführungsrohrleitungsabschnitt 26 zur Rückführung von Gasen von der Auslaßseite des Motors verbunden.

Der Ventilsitz 18 ist ein gedrehter Zylinder mit einem sich konisch verjüngenden axialen Durchlaß 28, der einen Ventilteller 3 0 aufnimmt, welcher einstückig mit einer Betätigungsstange 32 ausgebildet ist. Die Betätigungsstange erstreckt sich in axialer Richtung des Gehäuserohres 18 zu dessen erstem Ende, wo sie eine Führung 34 und eine Buchse 36 durchläuft, bevor sie an dem Betätigungselement 14 angreift. Die konische Innenfläche des Ventilsitzes bildet den eigentlichen Ventilsitz.

Zum ersten Ende des Rohres hin, dem Betätigungselement 14 zugewandt, ist der sich verjüngende Ventilsitz breiter. Dementsprechend zieht das Betätigungselement an der Betätigungsstange, um den Ventilteller aus dem Sitz zu heben und so das Ventil zu öffnen, und drückt auf die Stange, um das Ventil zu schließen. Der Ventilteller liegt auf der sich verbreiternden Auslaßseite des konisch zulaufenden Ventilsitzes.

Um das erste Ende des Gehäuses ist ein Ringstück 3 8 gepaßt. Dieses weist ein Gewinde auf, damit das Membran-Betätigungselement über einer Dichtung 40 in Position geschraubt werden kann. Die Ventilführung 34 und die Führungsbuchse 36 sind innerhalb des sie umgebenden Ringstückes 3 8 zwischen dem Betätigungselement und dem ersten Ende des Gehäuses gehalten.

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Es sei darauf hingewiesen, daß die Winkel und Ausrichtungen des angeschlossenen Abgasrückführungseinlaß- und -auslaßrohrleitungen 26,24 durch Verändern der Positionierung und Axialrichtungen der Einlaß- und Auslaßöffnungen 22,20 verändert werden können, ohne das Ventil auf andere Weise wesentlich zu verändern. Die Ventilanordnung kann aus leichten und dünnwandigen Materialien bestehen. Der eingesetzte Ventilsitz jedoch muß aufgrund der an dieser Stelle durch die heißen Abgase erzeugten Abnutzung eine widerstandsfähige Konstruktion sein, und die Ventilgestaltung kommt dieser Forderung nach.

Fig. 2 zeigt ein Ventil 50, das identisch mit Ventil 10 aus Fig. 1 ist, außer daß eine andere Einrichtung zum Befestigen des Betätigungselementes 14 an dem ersten Ende des Gehäuserohres 12 vorgesehen ist. Hier ersetzt ein Flanschring 52 das Ringstück 38 von Fig. 1, so daß die Konstruktion noch leichter wird.

Fig. 3 zeigt ein Ventil 60, das sich von Ventil 50 aus Fig. 2 lediglich dahingehend unterscheidet, daß anstelle der zwei Teile von Gehäuserohr 12 und Flanschring 52 ein Gehäuserohr 62 vorgesehen ist, das zunächst bei 64 aufgeweitet ist und sich dann flach öffnet, um an seinem ersten Ende einen einstückig angeformten Flansch 66 zu bilden. Dennoch ist es in dem das Ventilgehäuse bildenden Bereich des Rohres 62 gerade und zylindrisch (die seitlichen Verbindungen zu der Einlaßabgasrückführungsrohrleitung 26 und der Auslaßabgasrückführungsrohrleitung 24 nicht gerechnet).

Bei allen Ventilen 20, 50 und 60 ist das Gehäuse kurz und gerade zur Aufnahme des Ventilsitzes zwischen dem seitlichen Einlaß und Auslaß zwischen einer Befestigungseinrichtung für das Betätigungselement am ersten Ende und einem Verschlußstopfen am zweiten Ende ausreichend. Auf diese Weise ist das Ventil höchst kompakt und der Materialverbrauch wird auf einem Minimum gehalten. Die Länge des Ventilgehäuserohres zwischen der Befestigungseinrichtung und dem Stopfen an seinen beiden Enden beträgt nicht mehr als etwa das Dreifache seines Durchmessers und braucht

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nicht mehr als das Vierfache des Durchmessers der angeschlossenen Abgasrückführungsrohrleitung zu betragen.

Fig. 4 zeigt ein Ventil 70, das zwischen dem ersten Ende seines Gehäuserohres 72 und dem Ventilsitz 18 identisch mit Ventil 10 von Fig. 1 ist. In diesem Fall ist jedoch keine seitliche Abgasrückführungseinlaßöffnung 22 in der Rohrwand vorgesehen. Statt dessen geht das Gehäuserohr in das Abgasrückführungseinlaßrohr 74 über, welches selbstverständlich gebogen sein kann, um sich an eine bestimmte Motorraumauslegung anzupassen. Der Schritt des Vorsehens der Einlaßöffnung entfällt, jedoch möglicherweise auf Kosten der Gestaltungsflexibilität.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Abgasrückführungsventil für einen Verbrennungsmotor, mit einem rohrförmigen Ventilgehäuse (12,62,72), einem Ventilsitz (18) mit einem sich von einer Einlaßseite zu einer Auslaßseite desselben erstreckenden axialen Durchlaß, einem auf das Ansaugen des Ansaugrohres reagierenden Betätigungselement (14), einem Ventilteil (30,32), das zur Zusammenarbeit mit dem Sitz zum Regeln des Passierens von Abgasen durch das Ventil in Reaktion auf das Betätigungselement ausgebildet ist, einer seitlichen Gasauslaßöffnung (20) in der Rohrwand auf der Auslaßseite des Ventilsitzes und einem Abschnitt einer mit ihr zur Rückführung von Gasen zu der Ansaugseite des Motors verbundenen Abgasrückführungsrohrleitung (24) sowie einem Gaseinlaß (22) in das Gehäuse zu der Einlaßseite des Ventilsitzes zur Aufnahme von Motorabgasen, deren Rückführung von dem Ventil zu steuern ist,

..dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventilgehäuse ein gerader Abschnitt eines zylindrischen Rohres mit einem ersten und einem zweiten Ende ist, und daß der Ventilsitz ein Einsatzteil ist, das in dem geraden Gehäuse zwischen den beiden Enden aufgenommen ist und dicht an einer zylindrischen Innenwandfläche desselben anliegt.

2. Abgasrückführungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (18) eine zylindrische Buchse ist, die in dem Rohr im Preßsitz angeordnet ist und durch Crimpen, Schweißen oder Hartlöten in ihrer Position festgelegt ist.

3. Abgasrückführungsventxl nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (14) über dem ersten Ende des Gehäuserohres montiert und über eine Stange (32), die sich axial das Rohr hinunter zu einem zum Angreifen an dem Ventilsitz (18) ausgebildeten Ventilteller (30) erstreckt, betriebsmäßig mit dem Ventilteil verbunden ist, und daß der Ventilsitz einen sich konisch verjüngenden

axialen Durchlaß aufweist, welcher den Ventilteller aufnimmt .

4. Abgasrückführungsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Ventilsitz (18) zu dem Betätigungselement (14) hin breiter ist, so daß das Betätigungselement den Ventilteller (3 0) zum Öffnen des Ventils aus dem Sitz zieht und zum Schließen des Ventils in Richtung auf den Sitz drückt.

5. Abgasrückführungsventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (20) zwischen dem ersten Ende des Rohres und dem Ventilsitz (18) liegt.

6. Abgasrückführungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß in das Gehäuse eine seitliche Gaseinlaßöffnung (22) in der Rohr-

, wand (12,62,72) auf der Einlaßseite des Ventilsitzes (18) aufweist, mit der ein Abschnitt einer Abgasrückführungsrohrleitung (26) verbunden ist.

7. Abgasrückführungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende des zylindrischen Gehäuserohres durch einen Endstopfen oder eine Endkappe (16) verschlossen ist, und daß das Ventil, vom zweiten Ende des geraden Rohres aus bis zum ersten Ende, ein Verschlußstück (16) , einen seitlichen Einlaß

(22) , einen Ventilteller (30) und einen Ventilsitz (18) , einen seitlichen Auslaß (2 0) und ein das erste Ende verschließendes Betätigungselement (14) aufweist.

8. Abgasrückführungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Ventilgehäuserohres (12,62,72) zwischen seinen beiden Enden nicht mehr als etwa das Dreifache des Rohrdurchmessers beträgt.

9. Abgasrückführungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Ventil-

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gehäuserohres (12,62,72) zwischen seinen beiden Enden nicht mehr als das Vierfache des Durchmessers der angeschlossenen Abgasrückführungsrohrleitung (24,26) beträgt.