DE69100034T2

DE69100034T2 - Aufbau eines abgasrueckfuehrungsventils.

Info

Publication number: DE69100034T2
Application number: DE9191201168T
Authority: DE
Inventors: Charles Jerome Barker; Robert John Conklin; Michael David Liggett; Karen Marie Meyer
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1991-05-15
Publication date: 1993-06-09
Anticipated expiration: 2011-05-16
Also published as: JPH06341349A; DE69100034D1; US4998707A; EP0461688A1; CA2041587A1; EP0461688B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasrückführventilanordnung zum Steuern der Rückführung von Abgas in einem Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solch eine Anordnung ist bekannt aus der EP-A-234 765 (korrespondierend zu der US-A-4 725 040).
Elektrisch betätigte Abgasrückführ-(EGR)-Ventilanordnungen benötigen allgemein eine Isolation der Betätigungsanordnung vom Abgas, um eine sachgemäße Betätigung sicherzustellen. Zur Trennung der Betätigungsanordnung von der Basis der EGR- Ventilanordnung kommt die Notwendigkeit, eine Verunreinigung der Betätigungsanordnung und der Ventilstange, die sich zwischen den beiden Komponenten erstreckt, durch in der Motorabteilungsumgebung vorhandene, fremde Substanzen zu verhindern. Die bis jetzt vorgeschlagenen elektrisch betätigten EGR-Ventilanordnungen benutzen ein Paar von federvorgespannten, scheibenförmigen Dichtungen um die Öffnungen, bei denen die Ventilstange in die Betätigungsanordnung und die Abgaskammer eintritt. Diese Konfiguration ermöglicht eine seitliche Bewegung der Dichtung, um mögliche Mißausrichtungen zwischen der Magnetspule und der Basis zu kompensieren. Solch eine Ausgestaltung schafft einen minimalen Schutz für die Ventilstange, die sich zwischen der Betätigungsanordnung und der Abdeckung auf der Basis erstreckt. Ein anderes Beispiel aus dem Stand der Technik kann in der US-A-4 805 582 gefunden werden.
Eine Abgasrückführventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebenen Merkmale.
Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrisch betätigbare EGR-Ventilanordnung mit einer Dichtung, welche ausgebildet ist, die Ventilstange und die Stangen-Dichtungs-Grenzfläche vor Verunreinigung zu schützen, während eine laterale Bewegung der Dichtung erlaubt und ein Aufbau von Hitze innerhalb der Dichtung vermieden wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform einer EGR-Ventilanordnung dieser Erfindung steuert ein Ventilelement den Fluß des Abgases aus einer Abgaskammer. Eine Betätigungsanordnung einschließlich einer Magnetspule ist außerhalb der Abgaskammer angeordnet und wirksam mit dem Ventilelement durch die sich dazwischen erstreckende Ventilstange verbunden. Die Ventilstange ist von einem Paar federvorgespannter Dichtungen umgeben, welche die Öffnungen um die Ventilstange verschließen, bei denen sie in die Betätigungsanordnung und die Abgaskammer eintritt. Die Dichtung um die Öffnung der Abgasanordnung weist eine umgekehrte schalenförmige Ausgestaltung auf, welche einen zentralen Scheibenteil mit einem integralen Federsitz, einen erhöhten peripheren Teil, der mit der unteren Oberfläche der Betätigungsanordnung in Eingriff tritt, um die darin befindliche Öffnung abzudichten und einen sich nach unten erstreckenden Randteil umfaßt, welcher sich zu einem Ort geringfügig über der Basis erstreckt, um die Ventilstange vor dem Auftreffen von Verunreinigungen abzuschirmen, welche in der Maschinenumgebung vorhanden sind. Ventilationsöffnungen erstrecken sich in Umfangsrichtung um die sich nach unten erstreckenden Seiten der Dichtung, um einen Hitzeaufbau innerhalb der abgeschlossenen Dichtung zu verhindern, während ein hohes Maß an Schutz für die Ventilstange geschaffen wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielsweise mit Bezug auf die folgende Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Abgasrückführventilanordnung, die die vorliegende Erfindung aufnimmt, und
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Armaturventil-Dichtelement-Anordnung ist, welche in der Abgasrückführventilanordnung der Fig. 1 angeordnet ist.
In Fig. 1 ist eine Abgasrückführ-(EGR)-Ventilanordnung - allgemein als 10 bezeichnet - zum Steuern der Rückführung des Abgases in eine Verbrennungsmaschine (nicht dargestellt) gezeigt. Die EGR-Ventilanordnung 10 weist eine Basis 12 mit einer Abgaskammer 14, einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung 16 bzw. 18 und einem um den Umfang der Auslaßöffnung 18 gebildeten Ventilsitz 20 auf. In einer alternativen Ausführungsform kann der Ventilsitz sich um den Umfang der Einlaßöffnung 16 erstrecken. Wie gezeigt in Fig. 1 kann eine Vielzahl von Einlaß- und Auslaßöffnungen vorgesehen sein, abhängig von der Art und der Anwendung der EGR-Ventilanordnung 10; jedoch wird zum Zweck der Beschreibung eine Einlaßöffnung 16 und eine Auslaßöffnung 18 beschrieben.
Eine Abdeckung 22 mit einer Öffnung 24, welche im allgemeinen mit dem Ventilsitz 20 ausgerichtet ist, schließt die Kammer 14. Eine Ventilstange 26 mit einem an dessen ersten Ende befestigten Ventilelement 28, erstreckt sich durch die Öffnung 24, wobei das Ventilelement 28 benachbart dem Ventilsitz 20 befestigt ist.
Eine allgemein mit 30 bezeichnete Betätigungsanordnung ist in einer beabstandeten Beziehung zur Basis 12 befestigt. Die Betätigungsanordnung 30 umfaßt eine Magnetspule 32, welche an einer Klammer in allgemeiner Ausrichtung mit dem Ventilsitz 20 befestigt ist. Die Magnetspule 32 umgibt eine Armatur 34, welche wirksam mit dem zweiten Ende der Ventilstange 26 verbunden ist.
Ein Paar Dichtungen 36 und 38 umgeben die Ventilstange 26. Die obere Dichtung 36 weist eine umgekehrte schalenförmige Ausgestaltung auf, wie dargestellt in Fig. 2, mit einem Zentralplattenteil 40, einem angehobenen, peripheren Teil 42, welcher sich um den Umfang des Plattenteils 40 erstreckt, und einen Randteil 44, welcher sich abwärts von dem peripheren Teil 42 zu einer Position über der unteren Dichtung 38 erstreckt. Die obere Dichtung 36 ist aus einer rostfreien Stahlplatte oder einem anderen geeigneten Material gebildet. Der Plattenteil 40 weist eine zentral angeordnete Öffnung 46 auf, durch welche die Ventilstange 26 hindurchtritt. Die Kante der Öffnung 46 weist einen geringfügig nach unten gerichteten Winkel auf, welcher den Widerstand für das Eindringen von Wasser an der Ventilstange- Dichtungsgrenzfläche erhöht. Der angehobene periphere Teil 42 weist eine umgekehrte U-förmige Ausbildung auf, welche eine dichtende Oberfläche 47 bildet und innere und äußere Fußteile 48 bzw. 50. Die dichtende Oberfläche 47 tritt in Eingriff mit der unteren Oberfläche der Betätigungsanordnung 30, siehe Fig. 1, um ein Eindringen von Verunreinigungen in den Betätiger zu verhindern, wo diese die Wirkungsweise der Einheit vermindern könnten. Nach unten vom äußeren Fußabschnitt 50 erstreckt sich der Randteil 44. Der Randteil 44 ist integral mit dem äußeren Fußabschnitt 50 ausgebildet und weist wie dargestellt in Fig. 1 eine axiale hänge auf, die einen Abstand zwischen der unteren Kante des Rands und der unteren Dichtung 38 schafft. Nur ein ausreichender Abstand für die sachgemäße Betätigung der unteren Dichtung 38 ist vorgesehen.
Die obere Dichtung 36 umschließt im wesentlichen die Ventilstange 26 zwischen der Betätigungsanordnung 30 und der Basis 12 innerhalb der zwischen der Ventilstange 26 und dem Rand 44 gebildeten Abdichtkammer 56, um ein Auftreffen von Verunreinigungen auf diese zu verhindern. Somit werden solche Verunreinigungen nicht durch die Ventilstange 26 in die Betätigungsanordnung 30 getragen.
Wegen der Umschließung der Ventilstange 26 ist es notwendig, Mittel zum Verhindern eines Hitzeaufbaus in der Abdichtkammer 56 zur Verfügung zu stellen. Somit ist eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Ventilationsöffnungen 54 im äußeren Fußteil 50 des angehobenen peripheren Teils 42 gebildet. Die Ventilationsöffnungen 54 erlauben es der Hitze aus der Abdichtkammer 56 zu entweichen; da jedoch die Ventilationsöffnungen gegenüber dem inneren Fußteil 48 angeordnet sind, wird jegliche Komtamination, welche die Abdichtkammer 56 über die Ventilationsöffnungen 54 betritt, durch den inneren Fußteil 48 abgelenkt, wobei eine direkte Einwirkung auf die Ventilstange 26 vermieden wird.
Die untere Dichtung 38 weist einen zentralen Scheibenteil 66 mit einer zentral angeordneten Öffnung 68 auf, welche die Ventilstange 26 umgibt und eine periphere Randzone 70, welche mit der Abdeckung 22 in Eingriff tritt, um die Öffnung 24 abzudichten.
Um die oberen und unteren Abdichtungen 36, 38 in ihrer jeweilige Position relativ zu der Betätigungsanordnung 30 und der Basis 12 zu halten, erstreckt sich eine Feder 58 zwischen einem (integral gebildeten) Federsitz 60 in der unteren Fläche des Zentralscheibenteils 40 der unteren Dichtung 36 und einem korrespondierenden Federsitz 72, welcher in der oberen Oberfläche der oberen Dichtung 38 gebildet ist. Die Kraft der Feder 58 hält die abdichtende Oberfläche 47 des angehobenen peripheren Teils 42 in Eingriff mit der unteren Oberfläche der Betätigungsanordnung 30 und den peripheren Randbereich 70 der unteren Dichtung 38 in Eingriff mit der oberen Oberfläche der Abdeckung 22. Eine zweite Ventilrückführfeder 62 erstreckt sich zwischen dem Ventilsitz 60 und einem Ventilstangenfedersitz 64, welcher axial in der Mitte zwischen den oberen und unteren Dichtungen 36, 38 angeordnet ist. Bei der Betätigung spannt die Ventilrückholfeder 62 die Ventilstange 26 vor, um das Ventilelement 28 mit dem Ventil sitz 20 in Eingriff zu bringen. Wenn die Magnetspule 32 erregt wird, werden die Armatur 34 und ihre zugeordnete Ventilstange 26 gegen die Vorspannung der Ventilrückholfeder 62 angehoben, wodurch das Ventilelement 28 mit dem Ventilsitz außer Eingriff gebracht wird, um eine Rückführung des Abgases zu erlauben.
Es soll angemerkt werden, daß die Magnetspule 32 nicht präzise in Ausrichtung mit dem Ventilsitz 20 sein muß. Bei dieser Erfindung kann die Armatur-Ventilelement-Dichtungsunteranordnung, welche in Fig. 2 gezeigt ist, seitlich gleiten, um eine mögliche Nichtausrichtung der Magnetspule 32 zu kompensieren, während sichergestellt wird, daß die Betätigungsöffnung abgedichtet bleibt.
Abgesehen davon, daß Mittel zum Abdichten des Inneren der Betätigungsvorrichtung 30 vor Verunreinigung geschaffen werden sollen, soll der angehobene periphere Teil 42 der oberen Dichtung 36 wirksam einen Abstand "A" - siehe Fig. 1 - zwischen der unteren Fläche der Betätigungsanordnung 30 und dem Zentralscheibenteil der oberen Dichtung 36 schaffen. Das Ergebnis ist eine Erhöhung des möglichen Armaturweges und somit Ventilweges.
Die vorliegende Erfindung schafft eine effiziente Lösung gegen unerwünschte Verunreinigungen der Ventilstange und der Betätigungsvorrichtung in einem elektrisch betätigten EGR- Ventil mit einem elektrischen Betätiger, der von der Basisanordnung isoliert ist. Die obere Dichtung der offenbarten EGR-Ventilanordnung ist ausgebildet, um im wesentlichen die Ventilstange, welche sich zwischen der Betätigungsanordnung und der Basis erstreckt, mit Mittel zum Verhindern eines ungewünschten Temperaturaufbaus innerhalb der Einfassung umfaßt.
Weiter umfaßt die vorliegende Erfindung ein Merkmal, welches die Länge des Armaturweges erhöht, während eine seitliche Bewegung der Armaturventil-Elementdichtungs-Unteranordnung relativ zur Magnetspule erlaubt, während eine ausreichende Abdichtung aufrechterhalten wird.
Auch sieht die Ausgestaltung der oberen Ventildichtung der vorliegenden Erfindung, welche eine rostfreie Stahlplatte oder ein anderes geeignetes Material benützt, die Miteinbeziehung eines integralen Federsitzes in der unteren Oberfläche des zentralen Scheibenteils vor.

Claims

1. Abgasrückführventilanordnung mit einer Basis (12), welche ein in dieser angeordnetes Ventilelement (28) zum Steuern des durch diese fließenden Abgases aufweist, einer in einer zu der Basis beabstandeten Beziehung befestigten Betätigungsanordnung (30), und einer sich zwischen der Betätigungsanordnung und dem Ventilelement erstreckenden Ventilstange (26), wobei die Betätigungsanordnung zum Bewegen der Ventilstange und des Ventilelements in die Basis betätigbar ist; einer zwischen der Betätigungsanordnung und der Basis angeordneten Dichtung (36) mit einem zentralen Scheibenteil (40), der eine Öffnung (46) aufweist, durch welche sich die Ventilstange erstreckt, und einem angehobenen peripheren, sich um den Umfang des zentralen Scheibenteils erstreckenden Teil (42); und einem Mittel (58) zum Vorspannen des angehobenen peripheren Teils in einen Dichteingriff mit der Betätigungsanordnung, wodurch die Grenzfläche zwischen der Betätigungsanordnung und der Ventilstange umschlossen wird, um ein Auftreffen von Verunreinigungen auf diese zu reduzieren, während eine seitliche Bewegung der Ventilstange relativ zur Betätigungsanordnung gestattet wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine allgemein schalenförmige Ausgestaltung mit einem Randteil (44), welcher sich von dem angehobenen peripheren Teil weg zu einer Position benachbart der Basis erstreckt, um im wesentlichen die Ventilstange zu umschließen, und eine Ventilationsöffnung (54) in der Dichtung aufweist, um Luftzirkulation durch die Dichtung zu fördern.

2. Abgasrückführventilanordnung nach Anspruch 1, bei der der angehobene periphere Teil (42) einen U-förmigen Querschnitt mit radialen inneren und äußeren Fußabschnitten (48, 50) aufweist; der äußere Fußabschnitt integral mit dem Randteil (44) ausgebildet ist und die durch diese gebildete Ventilationsöffnung (54) gegenüberliegend dem inneren Fußabschnitt aufweist, welcher dadurch als Barriere zwischen der Ventilationsöffnung und der Ventilstange (26) wirkt, um im wesentlichen ein direktes Auftreffen von Verunreinigungen auf die Ventilstange zu verhindern.

3. Abgasrückführventilanordnung nach Anspruch 2, bei der der angehobene periphere Teil (44) eine Vielzahl von sich durch diesen erstreckende, umfangsmäßig beabstandete Ventilöffnungen (54) aufweist.

4. Abgasrückführventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Vorspannmittel eine Feder (58) umfaßt, die die Ventilstange (26) umgibt.

5. Abgasrückführventilanordnung nach Anspruch 4, bei der ein integraler Federsitz (60) in der zentralen Scheibenanordnung (40) für die Feder gebildet ist.

6. Abgasrückführventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Basis (12) eine Abgaskammer (14) mit einer Einlaßöffnung (16), einer Auslaßöffnung (18) und einem eine der Öffnungen umgebenden Ventilsitz (20) aufweist; eine Abdeckung (23) die Abgaskammer schließt und eine Öffnung (24) aufweist, welche allgemein mit dem Ventilsitz ausgerichtet ist; die Ventilstange (26) sich durch die Öffnung der Abdeckung erstreckt; das Ventilelement benachbart dein Ventilsitz an einem Ende der Ventilstange befestigt ist; die Betätigungsanordnung sich an dem anderen Ende der Ventilstange befindet, wobei beim Betrieb der Betätigungsvorrichtung das Ventilelement in und außer Eingriff mit dem Ventilsitz bewegt wird; und bei der das Vorspannmittel (58) zwischen der Dichtung und der Abdeckung angeordnet ist.