Abgasrückführventil

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

[0002] Ein solches aus der DE 43 38 192 A1 bekanntes Abgasrückführventil mißt zur Reduzierung der NOx-Emissionen und zur Verbrauchsverbesserung beim Dieselmotor Motorabgas betriebspunkt- bzw. kennfeldpunktabhängig der angesaugten Motorverbrennungsluft zu. Dazu ist das Abgasrückführventil in einer Verbindungsleitung zwischen Motorabgasleitung und Ansaugleitung, bevorzugt direkt am Saugrohr, angeordnet. Das Abgasrückführventil kann pneumatisch oder elektrisch betätigt werden. Bei Bestromung der Spule baut sich ein Magnetfeld auf und bewegt den Anker, der wiederum gegen eine Schließfeder über eine Ventilstange das Ventil öffnet. Beim pneumatisch betätigten Abgasrückführventil wird durch Unterdruckbeaufschlagung einer mit der Ventilstange verbundenen Membran das Ventil gegen eine Feder geöffnet.

[0003] Das Ventil kann mit nur einem Sitz ausgerüstet sein, hat aber in der dargestellten, elektrischen Ausführung zur Ladedruckkompensation (und damit zur Reduzierung der erforderlichen Stellkraft) zwei in Reihe geschaltete Sitze. Zur kennfeldabhängigen, genaueren Dosierung der zur Ansaugluft zurückgeführten Abgasmenge wird das Ventil mit Hilfe einer Lageregelung über ein Potentiometer z. B. vom elektromagnetischen Stellmotor in eine definierte Öffnungsstellung gebracht. Bei einem pneumatischen Ventil mit Lagerückmeldung wird der Druck in der Arbeitskammer entsprechend geregelt.

[0004] Durch Abgasrückführung besonders von relativ kaltem Abgas, z. B. bei Betriebsbedingungen, in denen der Motor noch nicht betriebswarm ist oder bei Abgaskühlung mit Hilfe von Wärmetauschern zur Verringerung der NOx-Emissionen, kommt es zu Ablagerung von Ruß, Lack und Kondensat im Bereich des Abgasrückführventils.

[0005] Diese Rückstände beaufschlagen auch die Dichtflächen am Ventilsitz und Ventilteller und führen in Phasen, in denen das Abgasrückführventil längere Zeit geschlossen ist, wie z. B. beim nächtlichen Abstellen des Fahrzeugs, zu Verklebungen zwischen Ventilsitz und -teller, die die maximale Öffnungskraft des elektromagnetischen Stellmotors bzw. der pneumatischen Membrandose um das Mehrfache übersteigen. Das Ventil läßt sich nicht mehr öffnen, die Funktion ist vollständig gestört, was die Umwelt belastet und einen Werkstattbesuch erforderlich macht.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese kostenträchtige und umweltbelastende Störung des Abgasrückführsystems zu vermeiden.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Abgasrückführventil durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

[0008] Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

[0009] Es zeigen im Schnitt:

Fig. 1

ein Abgasrückführventil nach der Erfindung,

Fig. 2, 3 und 4

Varianten der Raststellung.

[0010] Das Abgasrückführventil 1 ist an einem nicht dargestellten Saugrohr so montiert, daß der Abgaseinlaß 2 in einer von den Auslässen 3 getrennten Kammer angeordnet ist. Bei einem elektromagnetischen Abgasrückführventil ist eine Spule 4 im Antriebskopf 5 angeordnet. Diese wirkt mit einem Anker 6 zusammen, der in Wirkverbindung mit einer die Ventilteller 8 tragenden Ventilstange 9 über die jeweiligen Rastelemente 18, 21, 23, 24 steht.

[0011] Der Anker 6 wirkt mit einer Einrichtung 10 zur Lagerückmeldung zusammen, deren Ausgang einem nicht dargestellten, weitere Betriebsparameter verarbeitenden Rechner zugeführt wird, der die Öffnungsverstellung des Abgasrückführventils und damit die rückgeführte Abgasmenge bestimmt. Die Ventilteller 8 wirken mit den Ventilsitzen 11 zusammen. Das Abgassrückführventil kann auch mit einem Ventilsitz und einem Ventilteller ausgeführt sein. Die Ventilstange 9 ist durch eine Feder 12 in Schließrichtung belastet. Um ein Öffnen des Abgasrückführventils auch bei Verklebung zwischen Ventilteller und Ventilsitz sicherzustellen, arbeitet das Ventil wie nachfolgend beschrieben.

[0012] In Ruhestellung ist zwischen einem Ansatz 14 des Ankers 6 und einem Kopf 13 der Ventilstange 9 unter Wirkung der zwischen diesen beiden Bauteilen auf einen Stößel 15 wirkenden Feder 7 ein Freiweg, der mit 'X' bezeichnet ist.

[0013] Der Stößel 15 weist in der Ausführung nach Fig. 1 einen verringerten Querschnitt 16 auf, in die radial mindestens ein von einer Feder 17 belastetes Element 18, das auch als Kugel ausgeführt sein kann, eingreift. Der gegen den Ansatz 14 gerichtete Kopf 19 des Stößels 15 ist zum verringerten Querschnitt 16 z. B konisch ausgebildet und stellt für das Element 18 eine Anlaufbahn dar. Zur Überwindung der Kräfte der Feder 7, 17 muß der Magnet 4 eine entsprechend hohe Kraft erzeugen.

[0014] Im Normalfall folgt der Ventilkopf 13 durch die kraftschlüssige Verbindung mittels Feder 17 und Element 18 dem Stößel 15 bzw. dem Anker 6 abhängig von der Strombeaufschlagung der Magnetspule 4.

[0015] Im Störfall, bei z. B. durch Ablagerungen verklebten Ventilen, steigt der Strom bzw. die Magnetkraft an, ohne daß sich zunächst der Ventilkopf 13 bewegt, und zwar so lange, bis die Magnetkraft größer als die wirksame Kraft der Rastfeder 17 und der Gegenfeder 7 wird.

[0016] Bei Überschreitung dieser Kräfte steht am Anker die volle Bestromung bzw. Magnetkraft an und beschleunigt somit den Anker nach Öffnen der Raststellung auf eine hohe Geschwindigkeit, so daß Anker- und Stößelmasse nach Durchlaufen eines Freiweges X eine so hohe kinetische Energie aufbauen, daß die Ventilverklebung aufgebrochen wird.

[0017] Nach Aufbrechen der Verklebung gehen Ventilkopf 13 und Stößel 15 bedingt durch die Feder 7 nach Abschaltung des Stroms wieder in ihre Normalstellung. Wird beim erstmaligen Auftreffen die Verklebung nicht gelöst, so kann nach zwischenzeitlicher Stromabschaltung (Anker geht bedingt durch Feder 17 in Ausgangsstellung zurück) ein mehrmaliges Wiederholen dieses Vorgangs ("hämmern") eingeleitet werden. Dieses Hämmern erfolgt so lange, bis die Verklebung zwischen Ventilteller 8 und Ventilsitz 11 gelöst ist.

[0018] Bei den Ausführungen nach Fig. 2, 3 und 4 wird die Raststellung einmal durch einen Dauermagnet 21, der auf einen Bund 22 des Stößels 15 wirkt, zum anderen durch eine bei einer vorgegebenen Kraft nachgebenden Tellerfeder 23 oder eine Bügelfeder 24 erzeugt. Die Tellerfeder 23 bzw. die Restkraft des Magneten 21 erfüllen gleichzeitig die Funktion der Rückstellfeder 7.

[0019] Weiterhin kann vorgesehen sein, daß bei einem Abgasrückführventil mit Lagerückmeldung die Stärke der Ablagerungen an Ventilteller und Ventilsitz in einem adaptiven Verfahrensschritt im Rechner von Zeit zu Zeit abgelegt wird, so daß die Zumeßgenauigkeit durch eine entsprechende Berücksichtigung im Ventilhub erhalten bleibt. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die nicht dargestellt ist, kann der Antriebskopf 5 als bekannter pneumatischer Stellmotor ausgebildet sein, der durch eine Membran in zwei Kammern geteilt ist und ein an den Membrantellern befestigter Ansatz die Wirkung des Ankers 6 unter Speicherung der kinetischen Energie bei der Beschleunigung übernimmt und auf den Kopf 19 des Stößels 15 wirkt, sobald die von einem Ventil angesteuerte Arbeitskammer mit Unterdruck beaufschlagt wird.

[0020] Bei atmosphärischer Belüftung der Arbeitskammer geht die Membran unter Wirkung der Feder 12 in die Ausgangsstellung zurück und der Vorgang kann wiederholt werden. Die Arbeitskammer muß auf der zur Ventilstange 9 gerichteten Seite des Antriebskopfes 5 angeordnet sein und die atmosphärisch belüftete Kammer entgegengesetzt. Bei der Ausführung mit pneumatischem Stellmotor kann dieser beschriebene Losbrechvorgang nach Aufbau eines entsprechenden Saugrohrunterdrucks nach den ersten Umdrehungen nach Start der Brennkraftmaschine einsetzen. Der Unterdruck kann jedoch auch durch eine mechanisch oder elektromotorisch angetriebene Vakuumpumpe erzeugt sein. Nach dem Losbrechvorgang arbeitet das Abgasrückführventil, sei es elektromagnetisch oder pneumatisch angetrieben, wie ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ventil.

Ansprüche

1. Abgasrückführventil (1) mit mindestens einem mit einer Ventilstange (9) verbundenen Ventilteller (8), der mit einem Ventilsitz (11) zusammenwirkt und die Verbindung des Abgaskanals zur Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine beherrscht und ein Betriebsparameter verarbeitender Rechner in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Öffnungsstellung des Abgasrückführventils (1) mittels eines gegen die Kraft einer Feder (12) wirkenden Antriebes bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauteil (6) vorgesehen ist, das nach Überwindung einer einen zwischengeschalteten Stößel (15) in einer Raststellung haltenden Kraft nach Durchlaufen eines Freiwegs X eine so hohe kinetische Energie aufbaut, daß das Bauteil (6) mit einem Kopf (13) am freien Ende der Ventilstange (9) in Wirkverbindung bringbar ist.

2. Abgasrückführventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (6) mit einem Ansatz (14) auf den Kopf (19) eines zwischen Ansatz (14) und Kopf (13) der Ventilstange (9) angeordneten Stößels (15) einwirkt.

3. Abgasrückführventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (19) des Stößels (15) konisch in einen verminderten Querschnitt (16) übergeht, in dessen Bereich mindestens ein radial von einer Feder (17) belastetes Element (18) angeordnet ist.

4. Abgasrückführventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (15) einen Bund (22) aufweist, der von einem Dauermagneten (21) angezogen wird, der im Kopf (13) der Ventilstange (9) so angeordnet ist, daß in angezogenem Zustand ein Spalt X in Öffnungsrichtung des Ventils gegenüber der Ventilstange (9) verbleibt.

5. Abgasrückführventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (15) durch eine, einen Druckpunkt aufweisende Feder (23) in Richtung des Ansatzes (14) im Kopf (13) der Ventilstange (9) vorgespannt angeordnet ist.

Claims

1. Exhaust gas recirculation valve (1) having at least a valve disc (8), which is connected to a valve stem (9), cooperates with a valve seat (11) and controls the connection of the exhaust passage to the intake passage of an internal combustion engine, and a computer, which processes operating parameters, in dependence upon the operating state of the internal combustion engine determines the opening position of the exhaust gas recirculation valve (1) by means of a drive acting against the force of a spring (12), characterized in that a component (6) is provided, which, after a force holding an interlying tappet (15) in a detent position is overcome, after covering a clearance distance X builds up such a high kinetic energy that the component (6) is bringable into working connection with a head (13) on the free end of the valve stem (9).

2. Exhaust gas recirculation valve according to claim 1, characterized in that the component (6) acts by means of a projection (14) upon the head (19) of a tappet (15), which is disposed between projection (14) and head (13) of the valve stem (9).

3. Exhaust gas recirculation valve according to claim 2, characterized in that the head (19) of the tappet (15) verges conically into a reduced cross section (16), in the region of which at least one element (18) loaded radially by a spring (17) is disposed.

4. Exhaust gas recirculation valve according to claim 2, characterized in that the tappet (15) has a collar (22), which is attracted by a permanent magnet (21), which is disposed in the head (13) of the valve stem (9) in such a way as to leave, in the attracted state, a gap X in opening direction of the valve relative to the valve stem (9).

5. Exhaust gas recirculation valve according to claim 2, characterized in that the tappet (15) is disposed in the head (13) of the valve stem (9) so as to be preloaded in the direction of the projection (14) by a spring (23) having a thrust point.

Revendications

1. Soupape de recirculation de gaz d'échappement (1) comprenant au moins une tête de soupape (8) assemblée avec une tige de soupape (9), concourant avec un siège de soupape (11) et maîtrisant la liaison du conduit d'échappement avec la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne, et un ordinateur traitant des paramètres de service déterminant en fonction de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne la position d'ouverture de la soupape de recirculation de gaz d'échappement (1) au moyen d'une commande agissant contre la force d'un ressort (12), caractérisée en ce qu'il est prévu un composant (6) qui, après qu'une force maintenant dans une position d'encliquetage un poussoir (15) intercalé a été surmontée, établit après le passage d'un jeu X une énergie cinétique si élevée que ce composant (6) peut être amené en liaison active avec un chapeau (13) sur l'extrémité libre de la tige de soupape (9).

2. Soupape de recirculation de gaz d'échappement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le composant (6) agit par un embout (14) sur la tête (19) d'un poussoir (15) disposé entre l'embout (14) et le chapeau (13) de la tige de soupape (9).

3. Soupape de recirculation de gaz d'échappement suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la tête (19) du poussoir (15) se prolonge en cône par une section transversale réduite (16), dans la zone de laquelle est disposé au moins un élément (18) chargé par un ressort (17) dans la direction radiale.

4. Soupape de recirculation de gaz d'échappement suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le poussoir (15) présente un collet (22) attiré par un aimant permanent (21), qui est disposé dans le chapeau (13) de la tige de soupape (9) de sorte qu'il subsiste, dans l'état d'attraction, un jeu X par rapport à la tige de soupape (9) dans la direction d'ouverture de la soupape.

5. Soupape de recirculation de gaz d'échappement suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le poussoir (15) est disposé de façon précontrainte en direction de l'embout (14), dans le chapeau (13) de la tige de soupape (9), par un ressort (23) présentant un point de poussée.

Zeichnung