DE10148384B4

DE10148384B4 - Sekundärluftventil

Info

Publication number: DE10148384B4
Application number: DE10148384.8A
Authority: DE
Inventors: H. Dieter Herzog; Günter van de Venne; Martin Kloda; Gunther Weitkamp; Dieter Pusch
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2001-09-29
Filing date: 2001-09-29
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2021-09-30
Also published as: DE10148384A1

Abstract

Sekundärluftventil (1) zur Zuführung von Frischluft in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (5), das einen Einlassstutzen (11), der mit einer Sekundärluftpumpe fluidisch verbunden ist, und einen Auslassstutzen (12) aufweist, der mit dem Abgasstrang fluidisch verbunden ist, sowie mit einem Stellelement (13) mit einer Membrane (2), deren äußerer Rand zwischen dem Gehäuse (5) und einem Deckelflansch (6) eingespannt ist, derart, dass zwei Steuerräume (8, 9) ausgebildet sind, wobei das Stellelement (13) durch eine Feder (14) in Schließrichtung vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (8) mit einem Umschaltventil (15) verbunden ist, das den Steuerraum (8) in einer ersten Ventilstellung über eine Drucksteuerleitung (16) mit dem Pumpendruck der Sekundärluftpumpe und in einer zweiten Ventilstellung über eine Unterdrucksteuerleitung (17) mit dem Unterdruck eines Saugrohres beaufschlagt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sekundärluftventil zur Zuführung von Frischluft in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, das einen Einlaßstutzen, der mit einer Sekundärluftpumpe fluidisch verbunden ist und einen Auslaßstutzen aufweist, der mit dem Abgasstrang fluidisch verbunden ist sowie mit einem Stellelement mit einer Membrane, deren äußerer Rand zwischen dem Gehäuse und einem Deckelflansch eingespannt ist, derart, daß zwei Steuerräume ausgebildet sind, wobei das Stellelement durch eine Feder in Schließrichtung vorgespannt ist.
Ein derartiges Sekundärluftventil ist beispielsweise aus der DE 43 07 798 A1 bekannt. Dabei weist dieses Sekundärluftventil einen Steuerraum auf, der wechselweise belüftet oder mit Unterdruck beaufschlagt werden kann. Ein zweiter Steuerraum ist mit dem Sekundärluftgebläse fluidisch verbunden, derart, daß der durch das Gebläse erzeugte Druck die Öffnungsbewegung des Sekundärluftventils unterstützt. Dabei wirkt sowohl der Sekundärluftdruck als auch der Unterdruck gegen die Schließkraft einer Ventilschließfeder. Durch Abschalten des Sekundärluftgebläses und Abbau des Unterdrucks in dem dazugehörigen Steuerraum schließt das Sekundärluftventil wieder. Auch ist aus der US 3 931 710 A ein Sekundärluftventil bekannt, bei dem ein erster Steuerraum mit dem Ansaugdruck und ein zweiter Steuerraum mit dem Druck der Abgasleitung zur Steuerung des Sekundärluftventils fluidisch verbunden ist.
Bei geringen Systemdrücken weisen diese Sekundärluftventile den Nachteil auf, daß sie gegen die Federkraft nicht schnell genug öffnen, um den gewünschten Durchsatz am Abgas zu ermöglichen. Andererseits wird jedoch eine ausreichende Federkraft benötigt, um die Ventile sicher zu schließen.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Sekundärluftventil derart weiter zu entwickeln, daß es bei niedrigen Systemdrücken schnell und sicher öffnet und schließt.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Sekundärluftventil derart gelöst, daß der erste Steuerraum mit einem Umschaltventil verbunden ist, das den Steuerraum in einer ersten Ventilstellung über eine Drucksteuerleitung mit dem Pumpendruck der Sekundärluftpumpe und in einer zweiten Ventilstellung über eine Unterdrucksteuerleitung mit dem Unterdruck eines Saugrohres beaufschlagt. Auf diese Weise wird ein besonders schnelles und sicheres Öffnen und Schließen der Sekundärluftleitung zwischen Sekundärluftpumpe und Abgasstrang gewährleistet.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Steuerraum oberhalb der Membrane und der zweite Steuerraum unterhalb der Membrane angeordnet, wobei die wirksame Oberfläche der Membrane gerichtet zum ersten Steuerraum größer ist, als die, die zum zweiten Steuerraum gerichtet ist. Insbesondere beim Betrieb in großer geodätischer Höhe hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß der zweite Steuerraum ständig mit dem Unterdruck des Saugrohres beaufschlagt ist. Auf diese Weise wird in jeder Betriebssituation eine unabhängig vom Atmosphärendruck bestimmte Druckdifferenz hergestellt.
Um bei einem Störfall der Druckluftzufuhr des ersten Steuerraums das Schließen des Ventils zu garantieren, kann vom Saugrohr eine Unterdrucksteuerleitung abzweigen, die sich in zwei einzelne Teil-Unterdrucksteuerleitungen aufteilt, derart, daß eine erste zum Umschaltventil und eine zweite zur zweiten Steuerkammer führt, wobei in der Unterdrucksteuerleitung und in der zweiten Teil-Unterdrucksteuerleitung jeweils eine Düse angeordnet ist. Durch diese beiden Düsen wird der Unterdruck soweit reduziert, daß die Feder das Sekundärluftventil schließt.
Um auf einfache Weise die Sekundärluftmenge den Betriebspunkten des Motors anzupassen, kann durch ein in der Druckluftleitung angeordnetes Regelventil der benötigte Öffnungsdruck des Sekundärluftventils variiert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigt:
1 eine Schnittansicht eines Sekundärluftventils gemäß einer ersten Ausführungsform, und
2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sekundärluftventils.
1 zeigt eine Schnittansicht eines Sekundärluftventils 1 mit einer Membrane 2, deren äußerer Rand 3 zwischen einem Gehäuseflansch 4 eines Gehäuses 5 und einem Deckelflansch 6 eines Deckels 7 eingespannt ist. Auf diese Weise wird nun zwischen dem Deckel 6 und der Membrane 2 ein erster Steuerraum 8 gebildet. Ein zweiter Steuerraum 9 ist demnach zwischen der Membrane 2 und dem Gehäuse 5 ausgebildet. Der zweite Steuerraum 9 ist über eine Öffnung 10 mit der Atmosphäre verbunden, so daß in dem zweiten Steuerraum 9 Atmosphärendruck herrscht.
Das Gehäuse weist des weiteren einen Einlaßstutzen 11 auf, der mit einer nicht dargestellten Sekundärluftpumpe fluidisch verbunden ist, und über den Sekundärluft zu einem Auslaßstutzen 12 geführt wird, der wiederum fluidisch mit einem nicht dargestellten Abgasstrang verbunden ist. Dabei kann die Verbindung zwischen Einlaßstutzen 11 und Auslaßstutzen 12 auf bekannte Weise durch ein Ventilschließglied 13, das mit der Membrane 2 verbunden ist, verschlossen werden. Des weiteren ist zwischen dem Ventilschließglied 13 und dem Gehäuse 5 eine Feder 14 angeordnet, die das Ventilschließglied 13 in Schließrichtung verspannt.
Darüber hinaus ist der erste Steuerraum 8 mit einem Umschaltventil 15 verbunden, das zum Öffnen des Sekundärluftventils 1 den Steuerraum 8 über eine Drucksteuerleitung 16 mit dem Pumpendruck der Sekundärluftpumpe verbindet oder zum Schließen des Sekundärluftventils den Steuerraum 8 über eine Unterdrucksteuerleitung 17 mit dem Unterdruck eines nicht dargestellten Saugrohres beaufschlagt. Dementsprechend gering kann auch die Federkraft der Feder 14 ausgelegt werden, da die Schließfunktion im wesentlichen durch den Unterdruck realisiert wird. Dies hat jedoch wiederum zur Folge, daß mit relativ geringen Systemdrücken ein schnelles und genaues Öffnen und Schließen des Sekundärluftventils 1 gewährleistet ist. Ist, wie im vorliegenden Fall, die wirksame Oberfläche der Membrane 2 gerichtet zum ersten Steuerraum 8 auch noch größer als die wirksame Oberfläche gerichtet zum zweiten Steuerraum 9, ist die Funktionssicherheit noch zusätzlich gewährleistet.
2 zeigt eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sekundärluftventils 1. Der konstruktive Aufbau dieser Ausführungsform stimmt mit dem aus 1 überein, so daß gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente beschreiben. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 teilt sich nun die Unterdrucksteuerleitung 17, die mit dem nicht dargestellten Saugrohr verbunden ist, in zwei Teilunterdrucksteuerleitungen 18 und 19 auf. Dabei führt die Teilunterdrucksteuerleitung 18 zum ersten Steuerraum 8 und gewährleistet bei Beaufschlagung die Schließung des Sekundärluftventils 1. Die zweite Teilunterdrucksteuerleitung 19 ist im vorliegenden Beispiel mit der Öffnung 10 verbunden, derart, daß der zweite Steuerraum 9 ständig mit dem Unterdruck des Saugrohres beaufschlagt ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß unabhängig vom Atmosphärendruck bei jedem Betriebspunkt ein gleicher Druckunterschied zwischen erster Steuerdruckkammer 8 und zweiter Steuerdruckkammer 9 vorliegt. Dies ist besonders beim Betrieb in großer geodätischer Höhe von Vorteil.
Um nun bei einer Störung hinsichtlich des Unterdruckes in der ersten Steuerkammer 8 ein Schließen gegen den Unterdruck in der zweiten Steuerkammer 9 zu gewährleisten, können in der Unterdrucksteuerleitung 17 und der Teilunterdrucksteuerleitung 19 Düsen (20, 21) vorgesehen sein, die den Unterdruck soweit reduzieren, daß die Feder gegen den Unterdruck in der zweiten Steuerkammer 9, das Stellglied 13 in Schließrichtung bewegt. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, daß in der Drucksteuerleitung 16 ein Regelventil 22 angeordnet ist, um über die Regelung des Druckes in der ersten Steuerkammer 8 eine Hubveränderung des Stellgliedes 13 und damit eine Regelung der Sekundärluftmenge, die dem Abgasstrang zuzuführen ist, vorzunehmen.

Claims

Sekundärluftventil (1) zur Zuführung von Frischluft in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (5), das einen Einlassstutzen (11), der mit einer Sekundärluftpumpe fluidisch verbunden ist, und einen Auslassstutzen (12) aufweist, der mit dem Abgasstrang fluidisch verbunden ist, sowie mit einem Stellelement (13) mit einer Membrane (2), deren äußerer Rand zwischen dem Gehäuse (5) und einem Deckelflansch (6) eingespannt ist, derart, dass zwei Steuerräume (8, 9) ausgebildet sind, wobei das Stellelement (13) durch eine Feder (14) in Schließrichtung vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (8) mit einem Umschaltventil (15) verbunden ist, das den Steuerraum (8) in einer ersten Ventilstellung über eine Drucksteuerleitung (16) mit dem Pumpendruck der Sekundärluftpumpe und in einer zweiten Ventilstellung über eine Unterdrucksteuerleitung (17) mit dem Unterdruck eines Saugrohres beaufschlagt.
Sekundärluftventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steuerraum (8) oberhalb der Membrane (2) und der zweite Steuerraum (9) unterhalb der Membrane (2) angeordnet ist, wobei die wirksame Oberfläche der Membrane (2) gerichtet zum ersten Steuerraum (8) größer ist als die, die zum zweiten Steuerraum (9) gerichtet ist.
Sekundärluftventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Steuerraum (9) ständig mit dem Unterdruck des Saugrohres beaufschlagt ist.
Sekundärluftventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Saugrohr eine Unterdrucksteuerleitung (17) abzweigt, die sich in zwei einzelne Teil-Unterdrucksteuerleitungen (18, 19) aufteilt, derart, daß eine erste (18) zum Umschaltventil (15) und eine zweite (19) zur zweiten Steuerkammer (9) führt, wobei in der Unterdrucksteuerleitung (17) und in der zweiten Teil-Unterdrucksteuerleitung (19) jeweils eine Düse (21, 22) angeordnet ist.
Sekundärluftventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Drucksteuerleitung (16) ein Regelventil (20) angeordnet ist.