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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe, die einen Ansaugkrümmer eines
Verbrennungsmotors und eine Abgasrückführung (AGR) umfasst.
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Hintergrund
der Erfindung
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Geregelte
Motorabgasrückführung ist
ein bekanntes Verfahren zur Reduzierung der Stickoxide in den Verbrennungsprodukten,
die aus einem Verbrennungsmotor in die Atmosphäre entweichen. Ein bekanntes
AGR-System umfasst ein AGR-Ventil, welches in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen des Motors so gesteuert wird, dass es
die Menge der Motorabgase regelt, welche in den zur Verbrennung in
den Motor einströmenden
Ansaugungs-Kraftstoff-Luft-Strom zurückgeführt werden, so dass die Verbrennungstemperatur
begrenzt und folglich die Bildung von Stickoxiden verringert wird.
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Es
ist bekannt, dass AGR-Ventile an Motoransaugkrümmern angebracht werden, wobei
die Ventile einer rauen Betriebsumgebung ausgesetzt sind, in der
extreme Temperaturschwankungen und starke Schwingungen auftreten.
Die strengen Anforderungen, die sich aus der staatlichen Regulierung für Abgasemissionen
ergeben, haben eine verbesserte Steuerung solcher Ventile erforderlich
gemacht. Die Verwendung eines elektrischen Stellgliedes ist ein
Mittel zur Erzielung einer verbesserten Steuerung; um jedoch auf
dem Markt bestehen zu können, muss
ein solches Stellglied in der Lage sein, in solchen extremen Umgebungen
während
einer langen Nutzungsdauer einwandfrei zu funktionieren. Außerdem können bei
Anwendungen in der Serienproduktion von Kraftfahrzeugen die Kosteneffizienz
und die Größe eines
Bauteils wesentliche Aspekte sein. Ein AGR-Ventil, welches genauer
und schneller reagiert, kann vorteilhaft sein, indem es eine verbesserte Steuerung
von Auspuffemissionen, ein verbessertes Fahrverhalten und/oder eine
verbesserte Kraftstoffersparnis für ein Fahrzeug, welches einen
mit einem Abgasrückführungssystem
ausgerüsteten
Verbrennungsmotor besitzt, gewährleistet.
Ein Ventil, welches in seinen Abmessungen kompakter ist, kann aufgrund
des begrenzten verfügbaren
Platzes im Motorraum eines Fahrzeugs vorteilhaft sein. Es dürfte auch
möglich
sein, weitere Einsparungen und Vorteile dadurch zu erzielen, dass Abgasreinigungsventile, einschließlich AGR-Ventile,
noch stärker
mit Ansaugkrümmern
integriert werden.
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In
DE 19.51.204 wird eine Abgasrückführungsvorrichtung
für Dieselmotoren
beschrieben, die einen Auslass in der Mitte eines Einlasses umfasst, wobei
ein Rohr verwendet wird, welches einen Ventilsitz mit einem Zwischenraum
umgibt.
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In
JP 08.021.315 wird eine
Verbindungsteil-Konstruktion einer Abgasrückführungsvorrichtung beschrieben.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Baugruppe bereitgestellt, die einen Ansaugkrümmer eines
Verbrennungsmotors und ein AGR-Ventil zur Rückführung von Motorabgasen in den
Krümmer
umfasst, wobei der Krümmer
eine Wand umfasst, die einen inneren Krümmerraum von einem äußeren Raum
trennt, wobei die Wand einander gegenüberliegende Wandabschnitte
umfasst, die jeweils ein entsprechendes Durchgangsloch enthalten,
wobei das AGR-Ventil ein Gehäuse
umfasst, das einen Eingangskanal zur Aufnahme von Motorabgasen,
einen Ausgangskanal zur Zuführung
von Motorabgasen zum inneren Krümmerraum,
einen Ventilmechanismus zur Steuerung des Flusses von Abgasen vom Eingangskanal
zum Ausgangskanal, eine erste Halterung, mit der das Ventilgehäuse an der
Krümmerwand
befestigt ist, so dass es ein erstes der Durchgangslöcher der
Krümmerwand
verschließt,
und durch die der Ausgangskanal im inneren Krümmerraum angeordnet wird, und
eine zweite Halterung, die eine umgebende Wand, die ein zweites
der Durchgangslöcher
der Krümmerwand
verschließt,
und ein Einlassrohr, welches den Eingangskanal enthält, umfasst,
aufweist, wobei die umgebende Wand mit dem Einlassrohr und der Krümmerwand
so zusammenwirkt, dass ein ringförmiger
Raum gebildet wird, welcher das Einlassrohr umgibt, das zum äußeren Raum hin
offen gelassen wird, das durch das zweite Durchgangsloch hindurchragt
und das sich wenigstens bis zum Rand des zweiten Durchgangsloches
erstreckt, wobei die umgebende Wand der zweiten Halterung relativ
zu dem Abschnitt der Krümmerwand,
welcher das zweite der Durchgangslöcher der Krümmerwand enthält, so angeordnet
ist, dass die umgebende Wand in Bezug auf den äußeren Raum vollständig jenseits
des zweiten der Durchgangslöcher
der Krümmerwand
angeordnet ist.
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Die
obenstehenden und weitere Merkmale werden zusammen mit verschiedenen
Vorteilen und Nutzeffekten der Erfindung aus der folgenden Beschreibung
und den Ansprüchen
ersichtlich, denen Zeichnungen beigefügt sind. Die Zeichnungen, die
in diese Patentbeschreibung mit einbezogen sind und einen Bestandteil
derselben darstellen, offenbaren eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung entsprechend der Art und Weise der Ausführung der
Erfindung, die derzeit als die beste angesehen wird.
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Kurze Beschreibung der
Erfindung
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1 ist eine Prinzipskizze
eines integrierten Ansaugkrümmer-Motorabgasreinigungssystems,
welches zwei Abgasreinigungsventile umfasst.
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1A ist eine Schnittansicht
eines Teils eines Motoransaugkrümmers,
der ein integriertes Ansaugkrümmer-Motorabgasreinigungssystem
nach 1 enthält.
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2 ist eine Längsschnittansicht
eines ersten der Abgasreinigungsventile von 1 für sich
allein in einem größeren Maßstab entlang
der Richtung der Pfeile 2-2 in 1A.
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2A ist eine vollständige Ansicht
in der Richtung der Pfeile 2A-2A in 2.
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2B ist eine vergrößerte Teilansicht
eines Abschnitts von 1A
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3 ist eine vergrößerte Teilansicht
eines Abschnitts von 2.
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4 ist eine partielle Querschnittansicht
in der Richtung der Pfeile 4-4 in 3.
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5 ist eine Teil-Querschnittansicht
in der Richtung der Pfeile 5-5 in 3.
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6 ist eine Ansicht, die
zu 2 ähnlich ist,
jedoch ein anderes Ventil zeigt.
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7 ist eine vergrößerte Teilansicht
eines Abschnitts von 6.
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8 ist eine Ansicht, die
zu 2 ähnlich ist,
jedoch ein anderes Ventil zeigt.
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9 zeigt eine modifizierte
Form des Abgasreinigungsventils von 2 und
die Befestigung an einem Krümmer.
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10 zeigt eine perspektivische
Ansicht des Ventils von 9 für sich allein
in einem im Vergleich zu 9 kleineren
Maßstab.
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11 ist eine vergrößerte Ansicht,
vorwiegend im Schnitt, eines elektromagnetischen Stellgliedes des
zweiten der in 1A dargestellten
Abgasreinigungsventile.
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12 ist eine Draufsicht eines
der Teile des Stellglieds von 11,
nämlich
eines Ankers, der für
sich allein in einem vergrößerten Maßstab dargestellt
ist.
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13 ist eine Schnittansicht
in Richtung der Pfeile 13-13
in 12.
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14 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines
anderen der Teile des Stellglieds von 11, nämlich eines
unteren Polstückes.
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15 zeigt eine modifizierte
Form des zweiten Ventils von 1A und
die Befestigung an einem Krümmer.
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16 zeigt eine modifizierte
Form des zweiten Ventils von 1A und
die Befestigung an einem Krümmer.
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17 zeigt eine modifizierte
Form des zweiten Ventils von 1A und
die Befestigung an einem Krümmer.
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18 zeigt eine modifizierte
Form des zweiten Ventils von 1A und
die Befestigung an einem Krümmer.
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19 ist eine Teilansicht
in Richtung des Pfeils 19 in 18.
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20 ist eine Teil-Schnittansicht
in Richtung der Pfeile 20-20 in 19.
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I) BESCHREIBUNG EINES
INTEGRIERTEN MOTORANSAUGKRÜMMERS,
DER EIN KRAFTSTOFFDAMPF-ABSAUGVENTIL UND EIN ABGASRÜCKFÜHRUNGSVENTIL
AUFWEIST, UNTER BEZUGNAHME AUF DIE 1 UND 1A
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1 zeigt zwei Abgasreinigungsanlagen eines
von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei
das erste eine Kraftstoffverdunstungsanlage 10' und das zweite
ein Motorabgasrückführungssystem 8' ist.
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Das
System 10' umfasst
einen Dampfsammelbehälter
(Aktivkohlebehälter) 12' und ein elektrisch
betätigtes
Kraftstoffdampf-Absaugventil 14a, das zwischen einem Kraftstofftank 16' und einem Ansaugkrümmer 18' eines Verbrennungsmotors 20' angebracht
und mit ihnen in Reihe geschaltet ist. Ein Motormanagement-Computer 22,
welcher verschiedene Eingangssignale empfängt, darunter verschiedene
Signale von Betriebsparametern des Motors, liefert durch Verarbeitung
einiger der verschiedenen Eingangssignale entsprechend gewissen
Programmalgorithmen ein Absaugsteuerungs-Ausgangssignal zur Betätigung des
Ventils 14a.
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Das
System 8' umfasst
ein elektrisch betätigtes
Abgasrückführungsventil
(EAGR-Ventil) 9',
das zwischen einem Punkt in der Motorabgasanlage und dem Ansaugkrümmer 18' angeschlossen
ist. Der Motormanagement-Computer 22 liefert durch Verarbeitung
einiger der verschiedenen Eingangssignale entsprechend gewissen
Programmalgorithmen ein Abgasrückführungssteuerungs-Ausgangssignal
zur Betätigung
des Ventils 9'. 1, die von schematischer
Art ist, zeigt die beiden Ventile 9' und 14a getrennt vom
Krümmer 18', obwohl sie
in Wirklichkeit am Krümmer
angebracht sind, wie in 1A dargestellt
ist.
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1A ist eine Schnittansicht
eines Teils eines Motoransaugkrümmers 18', die sowohl
das Absaugventil 14a als auch das EAGR-Ventil 9' zeigt, die am
Ansaugkrümmer 18' angebracht
sind. Der Ansaugkrümmer 18' ist aus einem
geeigneten Kunststoff (Polymer) hergestellt, der eine Wändekonstruktion
MW zur Verfügung
stellt, die einen inneren Krümmerraum
MS zur Verteilung des Ansaugstroms, der in den Krümmer eingeströmt ist,
auf die Motorzylinder enthält.
Bei dem einströmenden
Ansaugstrom kann es sich um Luft handeln, die durch ein Drosselgehäuse geströmt ist,
und am Krümmer
können
auch elektrisch betätigte
Kraftstoffeinspritzdüsen
(nicht dargestellt) in der Nähe
von Einlassventilmechanismen an jedem Motorzylinder angebracht sein,
um eine brennbare Kraftstoff-Luft-Füllung für die einzelnen Zylinder zu
erzeugen, wenn der entsprechende Einlassventilmechanismus den Zylinder öffnet. Wenn das
Absaugventil 14a geöffnet
ist, saugt der durch das Laufen des Motors im Krümmerraum MS erzeugte Unterdruck
Kraftstoffdämpfe
aus einem Kraftstoffdampf-Auffangraum, welcher den Behälter 12' enthält, in den
Krümmerraum
MS, so dass sie mit dem Ansaugstrom mitgenommen werden und gewährleistet
wird, dass sie als Teil des brennbaren Gemisches in die Motorzylinder
gelangen. Wenn das EAGR-Ventil 9' geöffnet ist, saugt der Differenzdruck
zwischen dem Unterdruck im Krümmerraum
MS und dem Motorauspuff Motorabgase aus der Motorabgasanlage in
den Krümmerraum
MS zwecks Zuführung
zu den Kraftstoff-Luft-Füllungen,
die in die Motorzylinder einströmen.
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II) AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DES KRAFTSTOFFDAMPF-ABSAUGVENTILS UND DER MONTAGE VON 1 UND 1A UNTER BEZUGNAHME AUF DIE 2, 2A, 2B UND 3–10
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In
den 2, 2A, 2B und 3–5 ist
das Absaugventil 14a detailliert dargestellt. Das Ventil 14a umfasst
ein Gehäuseteil 24,
welches einen Eingangskanal 25 und einen Ausgangskanal 26 aufweist,
wobei letzterer eine schallblockierte Düsenkonstruktion 28 umfasst.
Das Gehäuseteil 24 ist
aus einem geeigneten kraftstoffbeständigen Material gefertigt,
wie etwa durch Spritzgießen,
und die zwei Kanäle
sind in ihm als entsprechende Anschlussstücke 25', 26' ausgebildet. Am inneren Ende des
Anschlussstücks 26', welches den
Ausgangskanal 26 bildet, umgibt eine ringförmige Sitzfläche 29 einen
inneren Hauptdurchflusskanal, der sich zwischen den zwei Kanälen erstreckt.
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Das
Ventil 14a umfasst ferner eine Magnetspulenbaugruppe 30,
die in einer Gusskapsel 32 angeordnet ist. Eine Nahtstelle 34 verbindet
die Gusskapsel 32 mit dem Gehäuseteil 24, so dass
die beiden Teile als die den Körper
des Ventils 14a bildenden Teile betrachtet werden können.
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Die
Magnetspulenbaugruppe 30 besteht aus einem aus Polymer
hergestellten Spulenkörper 38, um
dessen zentralen rohrförmigen
Kern 40 herum eine elektromagnetische Spulenwicklung 42 angeordnet
ist. Die Bezugszahl 44 bezeichnet eine imaginäre Längsachse
des Ventils 14a, mit welcher der Kern 40 und der
Ausgangskanal 26 koaxial sind. Der Kern 40 umfasst
ein kreiszylinderförmiges
Durchgangsloch 46, welches an einander gegenüberliegenden
axialen Enden jeweils durch eine radial ausgerichtete ringförmige Endwand 48 bzw. 50 des
Spulenkörpers 38 hindurchführt. Die
Anschlüsse
des Magnetdrahtes, welcher die Spulenwicklung 42 bildet, sind
jeweils mit elektrischen Anschlussklemmen 52, 54 verbunden,
deren proximale (rumpfnahe) Enden an der Wand 48 angebracht
sind. Die distalen (rumpffernen) Enden dieser Anschlussklemmen stehen
radial vor und führen
durch die Gusskapsel 32 hindurch, wo sie seitlich durch
eine Umrandung 56 begrenzt sind, welche ein angeformter
Bestandteil der Gusskapsel ist, so dass das Ventil mit einem elektrischen
Verbinder zur Herstellung einer Verbindung mit einem komplementären Verbinder
(nicht dargestellt) ausgestattet ist, welcher zum Motormanagement-Computer
führt.
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Die
Magnetspulenbaugruppe 30 umfasst ferner eine Magnetkreiskonstruktion
zum Konzentrieren des von der Spule 40 erzeugten Magnetflusses, wenn
die Spule über
die Anschlussklemmen 52, 54 mit elektrischem Strom
gespeist wird. Die Magnetkreiskonstruktion umfasst einen Anker 58 und
eine mehrteilige Ständerkonstruktion,
welche Ständerteile 60, 62 und 64 umfasst.
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Das
Ständerteil 60 ist
ein im Allgemeinen zylindrisches Polstück, das an einem Ende der Magnetspulenbaugruppe
angeordnet und mit der Achse 44 koaxial ist. Das Ständerteil 62 ist
ein weiteres Polstück,
das am gegenüberliegenden
Ende der Magnetspulenbaugruppe angeordnet und mit der Achse 44 koaxial
ist. Das Ständerteil 64 ist
ein Teil, welches den Magnetkreis zwischen den zwei Polstücke darstellenden
Ständerteilen 60, 62 außerhalb
der Spulenwicklung und des Spulenkörpers vervollständigt. Der
Magnetkreis umfasst einen Luftspalt 65 zwischen dem Ständerteil 60 und
dem Anker 58; er umfasst außerdem einen Zwischenraum zwischen
dem Anker 58 und dem Ständerteil 62,
welcher von Material des Spulenkörpers 38 ausgefüllt wird.
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Ein
Abschnitt des Ständerteils 64 umfasst eine
zylindrische Wand 66, welche koaxial mit der Achse 44 angeordnet
ist und mit welcher sich ein Kopfstück 67 des Ständerteils 60 in
einem Gewindeeingriff befindet. Die Gusskapsel 32 endet
kurz vor der Wand 66, wobei sie eine zylindrische Umrandung 32A aufweist,
um einen Zugang von außen
zum Ständerteil 60 zu
ermöglichen.
Das Kopfstück 67 umfasst
eine Werkzeugeingriffsfläche 68,
welche durch die Umrandung 32A hindurch zugänglich ist,
so dass ein Eingriff mit einem Werkzeug von komplementärer Form
(nicht dargestellt) und eine anschließende Drehung mit Hilfe desselben
möglich
ist, um die axiale Position des Teils 60 entlang der Achse 44 einzustellen.
Ein Abschnitt eines Schafts des Teils 60 verläuft satt
anliegend durch ein axiales Ende des Durchgangsloches 46 hindurch.
Ein am distalen Ende befindlicher Abschnitt dieses Schafts weist
einen Absatz 70 auf, der zu einem Abschnitt mit verringertem Durchmesser 71 führt, welcher
in einer konischen Spitze 72 endet.
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Der
Anker 58 weist eine zylindrische Form auf, die für eine axiale
Bewegung im Inneren des Durchgangsloches 46 geeignet ist.
Ein axiales Ende des Ankers 58 befindet sich neben der
Spitze 72 des Ständerteils 60 und
weist eine im Wesentlichen ebene Stirnfläche auf, in deren mittlerem
Bereich eine kegelförmige
Vertiefung 74 ausgebildet ist. Diese Vertiefung hat eine
Form, welche zur Form der Spitze 72 komplementär ist. Am
Boden der Vertiefung 74 ist ein die Funktion eines Stoßdämpfers erfüllender
Puffer 76 vorhanden, wie etwa ein Elastomer. Eine andere
Möglichkeit
wäre, dass
der Puffer an der Spitze 72 angebracht ist. Das gegenüberliegende
axiale Ende des Ankers 58 weist eine im Wesentlichen ebene Stirnfläche auf,
deren mittlerer Bereich ein mit der Achse 44 koaxiales
Sackloch 78 mit kreisförmigem Querschnitt
enthält.
Zwischen dem Anker 58 und der Wand des Durchgangsloches 46 ist
ein radiales Spiel vorhanden, um die axiale Bewegung des Ankers
zu ermöglichen.
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Wenn
eine durch den Magnetfluss im Magnetkreis entstehende Magnetkraft
auf den Anker 58 einwirkt, bewegt dieser sich nicht notwendigerweise nur
mit einer axialen Bewegungskomponente. Die Bewegung kann von einer
radialen oder seitlichen Komponente begleitet sein. Um durch eine
solche seitliche Bewegung verursachte unerwünschte Folgen wie etwa Geräusche abzuschwächen, ist
außerhalb
des Durchgangsloches 46 ein die Funktion eines Stoßdämpfers erfüllender
Puffer 80 vorgesehen. Der dargestellte Puffer 80 besteht
aus einem Ring aus Elastomer, welcher den Anker umschließt, ohne
jedoch irgendeinen wesentlichen Einfluss auf die gewünschte axiale
Bewegung des Ankers auszuüben. Der
Puffer 80 ist am Innenrand eines ringförmigen Montageelements 82 angeordnet,
dessen Außenumfang
sich mit der Wand einer Senkung 84 in der Endwand 50 des
Spulenkörpers
im Eingriff befindet, um die Puffer-Haltebaugruppe in ihrer Position
zu fixieren. Eine andere Möglichkeit
wäre, dass
der Puffer 80 und das Montageelement 82 getrennte
Teile sind, die so angeordnet sind, dass das letztere den ersteren
in seiner Position hält.
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Am
Anker 58 ist eine aus mehreren Teilen bestehende Ventilbaugruppe 86 montiert.
Die Baugruppe 86 umfasst ein Ventiltellerteil 88 und
ein Dichtungsteil 90. Ein Kräfteausgleichsmechanismus 92 ist
mit der Ventilbaugruppe 86 verbunden. Der Mechanismus 92 umfasst
eine ringförmige übereinandergewickelte
Membran 94 und ein Halteelement 96. Die Ventilbaugruppe
und der Kräfteausgleichsmechanismus
werden durch ein Befestigungselement 98 mit dem Anker 58 zu
einer Baugruppe zusammengehalten.
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Der
Ventilteller 88 ist im Wesentlichen zylindrisch, weist
jedoch in der Mitte zwischen seinen axialen Enden eine radial vorstehende
kreisförmige
Rippe 100 auf. Die Dichtung 90 weist einen kreisringförmigen Körper 102 mit
einer Nut 104 an seinem Innendurchmesser auf, die dafür vorgesehen
ist, dass der Körper 102 auf
dem Außendurchmesser
des Ventiltellers 88 angebracht wird und dabei die Rippe 100 in der
Nut 104 fixiert wird. Eine kegelstumpfförmige Dichtlippe 106 weitet
sich von dem Ende des Körpers 102 aus,
welches der Sitzfläche 29 zugewandt
ist, radial nach außen
aus, um eine Abdichtung zu letzterer hin herzustellen, wenn sich
das Ventil 14a in der in den 2 und 3 dargestellten geschlossenen
Position befindet.
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Der
Ventilteller 88 umfasst ferner einen äußeren Absatz 108 an
seinem axialen Ende, welches zur Dichtlippe 106 entgegengesetzt
ist. Der Ventilteller 88 umfasst außerdem ein zentrales, sich
axial erstreckendes Durchgangsloch 110. Das Ende des Ventiltellers 88,
das sich in der Nähe
der Dichtlippe 106 befindet, umfasst eine Reihe von entlang
des Umfangs in bestimmten Abständen
angeordneten Fingern 111, die radial zum Inneren des Durchgangsloches
hin gerichtet sind.
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Das
Halteelement 96 hat ebenfalls eine im Wesentlichen zylindrische
Form und umfasst ein zentrales Durchgangsloch 112. Die
Wand dieses Durchgangsloches ist gerieft und weist entlang des Umfangs
in bestimmten Abständen
angeordnete, sich axial erstreckende Riefen auf. Der Ventilteller 88 und das
Halteelement 96 werden axial zusammengefügt, und
die zusammengefügte
Baugruppe wird am Anker 58 mit Hilfe des Befestigungselements 98 befestigt, welches
eine Presspassung mit dem Anker 58 aufweist. Das Befestigungselement 98 ist
ein hohles Rohr, welches ein Kopfstück 113 und einen Schaft 114 aufweist.
Das Kopfstück 113 stützt sich
auf die radial inneren Enden der Finger 111, versperrt
jedoch nicht den Durchgang durch das Durchgangsloch 110. Der
Schaft 114 führt
durch den Ventilteller 88 und das Halteelement 96 hindurch
und in einen Festsitz im Loch 78 des Ankers hinein, wodurch
er dafür
sorgt, dass das Halteelement 96 um das Loch 78 herum
an das Ende des Ankers stößt. Dadurch
wird die Ventilbaugruppe 86 so am Anker 58 befestigt,
dass sich diese beiden Bestandteile axial als eine einzige Baugruppe
bewegen.
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Das
Halteelement 96 umfasst ferner einen Flansch 116,
welcher den Absatz 108 des Ventiltellers 88 radial überlappt.
Beim Zusammenbau erfassen der Flansch 116 und der Absatz 108 eine
Wulst 118 am inneren Rand der Membran 94, um den
Innendurchmesser der Membran zum Außendurchmesser der Ventilbaugruppe 86 hin
abzudichten. Der äußere Rand
der Membran 94 umfasst eine Wulst 120, die zwischen
einander gegenüberliegenden
Flächen
der Endwand 50 des Spulenkörpers und eines inneren Absatzes 122 des
Gehäuseteils 24 erfasst wird.
Die Senkung 84 und die Membran 94 bilden gemeinsam
einen inneren Kammerraum 126 als Teil des Kräfteausgleichsmechanismus 92.
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Eine
zur Vorbelastung dienende Schraubenfeder 130 ist um das
distale Ende des Teils 60 herum angeordnet, wobei sich
eines ihrer axialen Enden auf den Absatz 70 des Teils 60 stützt und
ihr entgegengesetztes Ende sich auf die ebene Stirnfläche des Ankers 58 stützt, welche
die Vertiefung 74 umgibt. Wenn in der Spule 42 kein
elektrischer Strom fließt, drückt die
Feder 130 die Lippe 106 gegen die Sitzfläche 29.
Dadurch wird der Hauptdurchflusskanal durch das Ventil zwischen
dem Eingangskanal 25 und dem Ausgangskanal 26 geschlossen.
Der Druck am Ausgangskanal 26 wird jedoch über einen
Verbindungsweg, der über
die Durchgangslöcher
im Ventilteller 88 und im Halteelement 96 gebildet
wird, in den Kammerraum 126 übertragen. Wenn der Hauptdurchflusskanal
geschlossen ist, ist zu erkennen, dass die Spitze 72 ein
wenig in die Vertiefung 74 hineinragt und damit eine geringfügige axiale Überlappung
zwischen dem Ständer-Polstück 60 und
dem Anker 58 erzeugt; die Spitze 72 hat jedoch
einen gewissen Abstand vom Puffer 76.
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Die
Zuführung
eines Absaugsteuersignals zum Ventil 14a bewirkt einen
elektrischen Stromfluss in der Spulenwicklung 42, und dieser
Stromfluss erzeugt einen Magnetfluss, welcher in dem oben beschriebenen
Magnetkreis konzentriert ist. Wenn sich die Stromstärke erhöht, wird
auf den Anker 58 eine zunehmende Kraft in der Richtung einer
zunehmenden Bewegung der Ventilbaugruppe 88 von der Sitzfläche 29 weg
ausgeübt.
Dieser Kraft wirkt die durch das zunehmende Zusammendrücken der
Feder 130 erzeugte Kraft entgegen. Der Abstand, bis zu
dem die Ventilbaugruppe 88 von der Sitzfläche 29 weg
bewegt wird, steht in einer klaren Wechselbeziehung zum Stromfluss,
und aufgrund des Kräfteausgleichs und
des Schallflusses ist die Funktion des Ventils im Wesentlichen unempfindlich
gegenüber
einem sich ändernden
Krümmerunterdruck.
Die maximale Verschiebung des Ankers 58 und der Ventilbaugruppe 86 von
der Sitzfläche 29 weg
ist durch das Anstoßen des
als konische Spitze ausgebildeten Endes des Ankers an den Puffer 76 definiert.
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Bei
der in Betrieb befindlichen Abgasreinigungsanlage 10' wirkt der Ansaugkrümmerunterdruck über den
Ausgangskanal 26 ein, und er wirkt auf die vom Sitz der
Lippe 106 umschlossene Fläche auf der Sitzfläche 29.
Bei nicht vorhandenem Kräfteausgleich
bewirkt ein sich ändernder
Krümmerunterdruck
eine Änderung
der zum Öffnen
des Ventils 14a erforderlichen Kraft und hat daher zur
Folge, dass sich der zum Öffnen
des Ventils erforderliche Stromfluss in der Spulenwicklung 42 ändert. Ein
Kräfteausgleich
macht die Funktion des Ventils und insbesondere das Öffnen des
Ventils zu Beginn unempfindlich gegenüber einem sich ändernden
Krümmerunterdruck.
Im Ventil 14a wird der Kräfteausgleich durch den weiter
oben erwähnten
Verbindungsweg durch die Ventilbaugruppe 86 hindurch zum
Kammerraum 126 erzielt. Indem die wirksame Fläche des beweglichen
Wandabschnitts des Kammerraumes, der von der Membran 94 und
der Ventilbaugruppe 86 gebildet wird, gleich der Fläche gemacht
wird, die vom Sitz der Lippe 106 auf der Sitzfläche 29 umschlossen
wird, wird die Kraft, welche dem Abheben der geschlossenen Ventilbaugruppe 88 von
ihrem Sitz entgegenwirkt, durch eine gleich große Kraft kompensiert, welche
in der entgegengesetzten axialen Richtung wirkt. Folglich besitzt
das Ventil 14a eine wohldefinierte und vorhersagbare Öffnungskennlinie, was
wichtig ist, wenn eine gewünschte
Steuerungsstrategie für
das Absaugen aus dem Behälter
erzielt werden soll. Auch nachdem die Ventilbaugruppe 86 von
der Sitzfläche 29 abgehoben
worden ist, wird durch den Kräfteausgleichsmechanismus
weiterhin eine gewisse Gegenkraft auf sie ausgeübt. Allgemein ausgedrückt, verringert
sich die Gegenkraft allmählich
entlang eines Gradienten.
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Nachdem
sich das Ventil über
einen anfänglichen Übergangsbereich
des Abhebens vom Sitz hinaus geöffnet
hat, wird die schallblockierte Düsenkonstruktion 28 als
eine echte schallblockierte Düse wirksam
(vorausgesetzt, dass ein ausreichender Druckunterschied zwischen
Eingangskanal und Ausgangskanal vorhanden ist), die für einen
Absaug-Schallfluss sorgt und im Wesentlichen unempfindlich gegenüber einem
sich ändernden
Krümmerunterdruck
ist. Unter der Voraussetzung, dass die Eigenschaften des abgesaugten
Dampfes, wie etwa spezifische Wärme,
Gaskonstante und Temperatur, konstant sind, ist der Mengenfluss
durch das Ventil im Wesentlichen nur eine Funktion des Druckes vor der
schallblockierten Düse.
Zwar verursacht die Verengung zwischen dem Ventilelement und dem
Ventilsitz beim Abheben des Ventilelements vom Sitz am Anfang und
beim Aufsetzen des Ventilelements auf den Sitz am Ende einen Druckabfall,
welcher die volle Wirksamkeit der schallblockierten Düse verhindert, doch
da diese Übergänge wohldefiniert
und von relativ kurzer Dauer sind, steht die tatsächliche
Funktion des Ventils zu dem ihm zugeführten tatsächlichen Absaugsteuersignal
in einer klaren Wechselbeziehung. Das Ventil ist gut geeignet für die Betätigung mittels
eines Absaugsteuersignals mit einer pulsdauermodulierten Wellenform
vom Motormanagement-Computer 22, welche aus rechteckigen
Spannungsimpulsen besteht, die eine im Wesentlichen konstante Spannungsamplitude
aufweisen und mit einer ausgewählten
Frequenz auftreten.
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Die
Konstruktionen der Ventilbaugruppe 86 und des Kräfteausgleichsmechanismus 92 sind
vorteilhaft. Auch wenn die Werkstoffe des Ventiltellers 88,
der Membran 94 und der Dichtung 90 Polymere sind,
können
sie gewisse unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Die Dichtung 90 kann
Eigenschaften besitzen, die es ermöglichen, sie direkt an den Ventilteller 88 anzuformen.
Das Material der Membran 94 und das des Ventiltellers 88 können so
beschaffen sein, dass eine solche Verträglichkeit nicht vorhanden ist.
Folglich gewährleisten
das Halteelement 96, seine zusammengefügte Verbindung mit dem Ventilteller 88 und
die Verwendung des Befestigungselements 98, wie hier offenbart,
eine Konstruktion, welche die erforderliche Abdichtung sowohl der Membran
als auch des Dichtungselements zum Ventilteller hin realisiert.
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Nachdem
alle inneren Teile des Ventils 14a am Gehäuseteil 24 montiert
worden sind, wird die Gusskapsel 32 hergestellt, um die
Umhüllung
fertig zu stellen. Die Gusskapsel wird mittels bekannter Spritzgießverfahren
hergestellt. An der Nahtstelle 34 stellt das Material der
Gusskapsel die Abdichtung zum Gehäuseteil 24 her. Eine ähnliche
Abdichtung erfolgt um die Anschlussklemmen 52, 54 herum.
Das Material der Gusskapsel umschließt die gesamte Seite der Magnetspule 30.
Am Fuß der
Wand 32A bildet das Material der Gusskapsel ebenfalls eine
Dichtung, lässt
jedoch einen Zugang zum Ständerteil 60 frei.
Das Ständerteil 60 sorgt
für die
richtige Eichung des Ventils, indem es den Punkt, an dem das Öffnen beginnt,
in Relation zu einem bestimmten Stromfluss in der Spulenwicklung 42 setzt.
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Durch
die Kombination verschiedener Merkmale wird ein Ventil bereitgestellt,
welches eine verbesserte Geräuschdämpfung,
Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit
aufweist. Es hat sich erwiesen, dass die Winkel des Kegels der Spitze 72 und
der Vertiefung 74 die Kraft-Strom-Kennlinie der Magnetspule 30 beeinflussen.
Es wurde festgestellt, dass Kegelwinkel von ca. 30° bezüglich der
Achse 44 die Funktion des Ventils 14a bei niedriger
Spannung verbessern, indem sie die "Anzieh"-Spannung verringern und das Verhalten
des Ventils bei schwachem Fluss und Beginn des Öffnens verbessern. Zum Beispiel wurde
die Anfangs-Durchflussmenge beim Öffnen des Ventils durch die
Herstellung des Kegels von ca. 2 SLPM (Standard-Liter pro Minute)
auf ca. 1,5 SLPM verringert.
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Ein
weiteres Ventil ist in den 6–7 allgemein mit der Bezugszahl 14' bezeichnet,
und gleiche Teile der beiden Ventile 14a, 14' sind mit denselben Bezugszahlen
bezeichnet. Das Ventil 14' ist
wie das Ventil 14a beschaffen, mit dem Unterschied, dass
die Dämpfung
seitlicher Komponenten der Bewegung des Ankers durch eine andere
Konstruktion gewährleistet
wird. Anstelle der Verwendung des Puffers 80 und des Elements 82 ist
die Kombination einer kreiszylinderförmigen Hülse 140 und eines
Futters 142 vorgesehen. Die Hülse 140 ist vorzugsweise
ein nichtmagnetisches dünnwandiges
Metallteil, in welchem der Anker 58 mit einem dichten,
jedoch reibungsarmen Gleitsitz angebracht ist. Das Futter 142 besteht
vorzugsweise aus einem viskoelastischen Material, welches zwischen
der Hülse 140 und
der Wand des Durchgangsloches 46 des Spulenkörpers angeordnet
ist. Die Hülse
und das Futter sind im Inneren des Durchgangsloches 46 angeordnet,
wobei sie sich vorzugsweise über
eine Länge
erstrecken, die wenigstens ebenso groß ist wie die Länge des Ankers 58,
die sich im Inneren des Durchgangsloches befindet. Es kann wünschenswert
sein, das Futter 142 unlösbar mit der Hülse 142 zu
verbinden, so dass Futter und Hülse
ein einziges Teil bilden, welches bei der Herstellung des Ventils
in das Ventil eingebaut werden kann. Obwohl dies nicht speziell
in einer gesonderten Zeichnung in den Abbildungen dargestellt ist,
könnten
die beiden Formen der Dämpfung
der seitlichen Bewegung des Ankers auch gleichzeitig in einem Ventil
angewendet werden, falls dies für
einen speziellen Verwendungszweck angebracht ist.
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Das
Ventil 14'' in 8 ist wie das Ventil beschaffen,
mit dem Unterschied, dass die Grenzfläche zwischen dem Ständerteil 60 und
dem Anker 58 anders geartet ist. Im Ventil 14'' weist das Ständerteil 60 ein flaches
distales Ende anstelle eines konischen auf. Das daneben befindliche
Ende des Ankers 58 umfasst ein Loch 148, das sich
bis zum Loch 78 erstreckt, jedoch einen etwas kleineren
Durchmesser als dieses aufweist. An diesem Ende des Ankers ist ein
Puffer 150 angebracht, der einen zum Loch 148 passenden
Schaft 152 und ein dem flachen distalen Ende des Ständerteils 60 zugewandtes
pilzförmiges Kopfstück 154 aufweist.
Dieses Ventil ist durch die Realisierung beider Typen der seitlichen
Stoßdämpfung gekennzeichnet,
nämlich
durch den Ring 84 und das aus Hülse und Futter bestehende Bauteil 140, 142.
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Wie
die 1A und 2A zeigen, ist das Ventil 14A am
Krümmer 18 in
einem Aufnahmeraum angebracht, der durch eine aus Wänden gebildete
Aufnahme WR geschaffen wird. Die Aufnahme WR kann als aus einer
Bodenwand BW in Form einer eingearbeiteten, mehrere Absätze aufweisenden
Vertiefung der Krümmerwand
MW und zwei einander diametral gegenüberliegenden, aufrecht stehenden
Aufnahmewandelementen WR1 und WR2 bestehend betrachtet werden. Der
Einbau des Ventils in den Aufnahmeraum wird durchgeführt, indem
zuerst das untere Ende des Ventils in das offene obere Ende des
Aufnahmeraumes eingeführt
wird und anschließend
das Ventil nach unten bewegt wird. Die zwei aufrecht stehenden Wandelemente
WR1 und WR2 sind als mit der Krümmerwand
MW aus einem Stück
geformte Elemente dargestellt, welche so geformt sind, dass sie
einander zugewandte Nuten aufweisen. Einander diametral gegenüberliegende
Seiten des Ventilgehäuses 24 sind
so geformt, dass sie mit Feinpassung in diese Nuten eingepasst werden
können,
wenn das Ventil eingesetzt wird. 1A zeigt
das von Anschlägen
RF1 gehaltene Ventil. Diese Anschläge befinden sich an den oberen
Enden von Konsolen, welche mit dem Ventilgehäuse untrennbar verbundene Elemente
sind. Jedes Aufnahmewandelement WR1, WR2 enthält in geringem Abstand unter
seinem oberen Rand ein Fenster WIN. Der Abschnitt jedes Wandelements,
der sich über
dessen Fenster WIN befindet, ist mit RF2 bezeichnet. Wenn das Ventilgehäuse in den
Aufnahmeraum eingeführt
wird, stößt eine
Fläche
RF1' eines Anschlags
an einen inneren oberen Rand RF2' eines
Wandelement-Abschnitts RF2. Ein weiteres Einführen bewirkt, dass die Konsolen
zunehmend nach innen gebogen werden, bis das Ventilgehäuse vollständig eingeführt worden
ist, woraufhin die Konsolen sich nach außen entspannen und die Anschläge dabei
in die Fenster WIN einrasten, wobei sie in eine Position gelangen,
in der sie an die oberen Ränder
der Fenster anstoßen.
In der endgültigen
Einbauposition des Ventils befindet sich ein Absatz SH3 des Ventilgehäuses 24 neben
einem Absatz SH1 der Bodenwand BW, und ein Absatz SH4 des Ventilgehäuses befindet
sich neben einem Absatz SH2 der Bodenwand. Außerdem befindet sich eine Lippe
L' eines Lippendichtungselements
SE, welches das Anschlussstück 26' umgibt, im
Eingriff mit einer kegelstumpfförmigen
Fläche
an der Verbindungsstelle des Absatzes SH2 und des oberen Endes der Öffnung MWO,
durch welche das Anschlussstück
hindurchgeführt
worden ist. Dies gewährleistet eine
gasdichte Abdichtung der Seitenwand des Anschlussstückes zur
Krümmerwand
in der Nähe
der Öffnung
MWO hin.
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Die 9 und 10 zeigen ein weiteres Absaugventil und
eine Anbringung, die sich von der Ausführung der 1A in der Einbauweise am Krümmer unterscheidet.
Die Einbauweise der 9 und 10 umfasst Elemente in Gestalt
von Nasen TA, welche mit der Gusskapsel 32 des Ventilgehäuses 24 aus
einem Stück
geformte Elemente sind und Löcher H
enthalten. Durch die Löcher
H führen
Befestigungselemente F' hindurch,
um das Ventilgehäuse 24 an
der Krümmerwand
MW zu halten. Die Befestigungselemente F' umfassen Schrauben, die Köpfe HE und
mit Gewinden versehene Schäfte
SH aufweisen, welche durch die Löcher
H hindurchführen
und sich mit Sacklöchern
H2 im Eingriff befinden, welche in von Wänden gebildeten Hülsen SK
an der Krümmerwand
MW enthalten sind. Die von Wänden
gebildeten Hülsen
SK sind mit der Krümmerwand
MW aus einem Stück
geformte Elemente und umfassen rohrförmige Wände, welche außen durch
mit der Krümmerwand
MW aus einem Stück
geformte Verstärkungselemente
RE verstärkt
sind. Der interne Mechanismus des Ventils von 9 und 10 ist
derselbe wie der des Ventils 14a. Das Anschlussstück 26', welches den
Ausgangskanal 26 enthält,
ist ein zylindrisches Rohr, auf dem ein O-Dichtring SE' angebracht ist.
Die Dichtung wird axial zusammengedrückt, wie in 9 dargestellt, um eine Abdichtung zwischen
dem Anschlussstück
und der Öffnung MWO
zu gewährleisten.
Die Bodenwand BW der Aufnahme ist eben, im Unterschied zu der mehrere
Absätze
aufweisenden Bodenwand der weiter oben beschriebenen Anordnung.
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III) AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DES EAGR-VENTILS DER 1 UND 1A UNTER BEZUGNAHME AUF DIE 11–20
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Der
innere Aufbau des Ventils 9' ist
in den 1A und 11–14 offenbart,
wobei die 1A und 11 eine imaginäre Achse
AX zeigen. Das Ventil 9' umfasst
eine Gehäusebaugruppe,
welche mehrere zusammengebaute Teile enthält. Ein Teil ist eine Ummantelung 214,
die ein offenes oberes Ende aufweist, welches durch eine Kappe 216 verschlossen wird.
Die Teile CM, T1 und CP2, welche in 1A erscheinen
und im Folgenden ausführlicher
beschrieben werden, sind weitere Teile der Gehäusebaugruppe.
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Wie
aus 1A ersichtlich ist,
stellt die Baugruppe einen inneren Haupt-Abgaskanal 218 zur Verfügung, welcher
einen Einlass oder Eingangskanal 220, der mit der Achse
AX koaxial ist, und einen Auslass oder Ausgangskanal 222,
der eine Vielzahl von Löchern
aufweist, enthält.
Der Einlass 220 ist mit einer Rohrleitung (nicht dargestellt)
verbunden, über die
Motorabgase einströmen,
und der Auslass 222 ist im Krümmerraum MS angeordnet, um
die am Einlass 220 zugeführten Motorabgase in den Krümmerraum MS
einzuleiten.
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Im
Kanal 218 ist ein mit dem Einlass 220 koaxialer
Ventilsitz 224a angeordnet. Der Ventilsitz 224 hat
eine ringförmige
Gestalt und umfasst ein Durchgangsloch, das eine sich um seinen
Innenrand herum erstreckende kegelstumpfförmige Sitzfläche 224a aufweist.
Ein aus einem Stück
bestehendes, keinen Durchfluss ermöglichendes Ventilelement 226 ist
mit der Achse AX koaxial und umfasst einen keinen Durchfluss ermöglichenden
Ventilteller 228 und einen Ventilschaft, oder eine Ventilspindel, 230,
die sich vom Ventilteller 228 aus koaxial mit diesem erstreckt.
Der Ventilteller 228 ist für das Zusammenwirken mit dem
Sitz 224 so geformt, dass er einen Außenumfang aufweist, der eine
kegelstumpfförmige Fläche 228a umfasst,
die, wenn sich das Ventil in der in 1A dargestellten
geschlossenen Position befindet, entlang des gesamten Umfangs an
der Sitzfläche 224a anliegt.
Der Schaft 230 umfasst einen ersten kreiszylinderförmigen Abschnitt 232,
der sich vom Ventilteller 228 aus erstreckt, einen zweiten kreiszylinderförmigen Abschnitt 234,
der sich vom Abschnitt 232 aus erstreckt, und einen dritten
kreiszylinderförmigen
Abschnitt 236, der sich vom Abschnitt 234 aus
erstreckt. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass der Abschnitt 234 einen
größeren Durchmesser
als jeder der Abschnitte 232, 236 aufweist. Das
Ventilelement 226 ist als ein aus einem Stück bestehendes
Teil dargestellt, dass aus einem homogenen Material geformt ist.
Somit ist das abgebildete Ventilelement 226 eine monolithische
Konstruktion. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, dass das Ventilelement 226 aus zwei oder
mehr Einzelteilen hergestellt ist, die zusammengebaut sind, so dass
eine aus einem Stück
bestehende Ventilelement-Konstruktion gebildet wird.
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Das
Ventil 9' umfasst
ferner ein Lagerelement 240, das im Wesentlichen ein kreiszylinderförmiges Element
ist, abgesehen von einem kreisförmigen
Flansch 242 zwischen seinen einander gegenüberliegenden
axialen Enden. Ein am oberen Rand befindlicher Flansch eines mehrere
Absätze
aufweisenden Ablenkelements 246 ist axial zwischen dem Flansch 242 und
durch Aufschneiden hergestellten Nasen 246a eingeklemmt.
Das Ablenkelement 246 ist ein Metallteil, das so geformt
ist, dass es entlang des Umfangs an einem Abschnitt des Lagerelements 240 unter
dem Flansch 242 und an einem sich vom Abschnitt 234 aus
erstreckenden Teilabschnitt des Schaftabschnitts 232 anliegt.
Das Ablenkelement 246 endet in einem gewissen Abstand vom
Ventilteller 228, so dass es den Abgasstrom durch den Kanal 218 nicht
einschränkt,
aber wenigstens bis zu einem gewissen Grade das Gas vom Schaft 230 und
vom Lagerelement 240 weg ablenkt.
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Das
Lagerelement 240 umfasst ferner ein zentrales kreisförmiges Durchgangsloch
oder eine Durchgangsbohrung 248, in welcher der Schaftabschnitt 232 einen
engtolerierten Gleitsitz aufweist. Das Lagerelement 240 besteht
aus einem Material, das einen gewissen Grad an Schlüpfrigkeit
besitzt, wodurch eine reibungsarme Führung des Ventilelements 226 entlang
der Achse AX gewährleistet
ist.
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Das
Ventil 9' umfasst
ferner ein elektromagnetisches Stellglied 250, nämlich eine
Magnetspule, die innerhalb der Ummantelung 214 angeordnet
und mit der Achse AX koaxial ist. Die Einzelheiten des Stellglieds
sind in den 11–14 in einem größeren Maßstab dargestellt.
Das Stellglied 250 umfasst eine elektromagnetische Spulenwicklung 252 und
einen aus Polymer bestehenden Spulenkörper 254. Der Spulenkörper 254 umfasst
einen zentralen rohrförmigen
Kern 254c und Flansche 254a, 254b an
den einander gegenüberliegenden
Enden des Kerns 254c. Die Spulenwicklung 252 besteht
aus einem zwischen den Flanschen 254a, 254b um
den Kern 254c herumgewickelten Abschnitt eines Magnetdrahtes.
Die Enden des Magnetdrahtes sind jeweils mit entsprechenden elektrischen
Anschlussklemmen 256, 258 verbunden, die am Flansch 254a angebracht
sind.
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Das
Stellglied 250 umfasst eine Ständerkonstruktion, die so mit
der Spulenwicklung 252 verbunden ist, dass sie einen Abschnitt
eines Magnetkreis-Weges bildet. Die Ständerkonstruktion umfasst ein
oberes Polstück 260,
das an einem Ende des Stellgliedes angeordnet und mit der Achse
AX koaxial ist, und ein unteres Polstück 262, das am gegenüberliegenden
Ende des Stellgliedes angeordnet und mit der Achse AX koaxial ist.
Ein Teilstück
der Wand der Ummantelung 214, das sich zwischen den Polstücken 260, 262 erstreckt,
vervollständigt
die Ständerkonstruktion
außerhalb
der Spulenwicklung und des Spulenkörpers.
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Innerhalb
der Ummantelung 214 ist axial unter dem Stellglied 250 ein
ringförmiger
Luftzirkulationsraum 266 vorgesehen. Dieser Luftraum ist
aufgrund mehrerer Luftzirkulationsöffnungen oder Durchgangsöffnungen 268,
die sich durch die Ummantelung 214 hindurch erstrecken,
nach außen
offen. Die Ummantelung 214 umfasst eine mit der Achse AX
koaxiale Seitenwand 270 und eine Endwand 272, über welche
die Ummantelung an einem zentralen Bereich des Teils CM angebracht
ist, welches einen Teil der Halterung für das Ventil am Krümmer bildet.
Jedes Loch 268 weist einen unteren Rand auf, der einen
bestimmten Abstand von der Endwand 272 hat, mit der Ausnahme,
dass ein eingebauter Ablass 269 (siehe 1A) vorhanden ist, welcher zentral entlang
des Ausdehnung jedes Loches in Umfangsrichtung angeordnet ist und
welcher sich bis zur Endwand 272 erstreckt. Dies ermöglicht es,
dass eine beliebige Flüssigkeit,
die sich an der Endwand 272 innerhalb des Raumes 266 ansammeln
könnte,
unter der Wirkung der Schwerkraft aus dem Raum abläuft, und
in dem Prozess wird die im Wesentlichen ein einheitliches Ganzes
darstellende Konstruktion der Seitenwand 270 und der Endwand 272 aufrechterhalten.
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Die
Seitenwand 270 hat eine leicht konische Form und verjüngt sich
in Richtung der Endwand 272. In dem Abschnitt der Seitenwand
der Ummantelung, welcher den Raum 266 begrenzt, sind mehrere entlang
des Umfangs in bestimmten Abständen
angeordnete Nasen 274 vom Material der Seitenwand aus nach
innen vorspringend angeordnet, um Auflageflächen 276 zur Verfügung zu
stellen, auf denen das untere Polstück 262 ruht. In der
Nähe ihres
offenen oberen Endes enthält
die Seitenwand der Ummantelung ähnliche
Nasen 278, welche Auflageflächen 280 zur Verfügung zu
stellen, auf denen das obere Polstück 260 ruht. Die Kappe 216 umfasst
einen äußeren Rand 282,
der durch einen Umklammerungsring 286 an einem nach außen umgebogenen Rand 284 an
dem ansonsten offenen Ende der Seitenwand 270 der Ummantelung
festgehalten wird. Zwischen der Kappe und der Ummantelung ist eine kreisringförmige Dichtung 288 angeordnet,
um eine abgedichtete Nahtstelle zwischen ihnen herzustellen. Die
Innenseite der Kappe 216 umfasst mehrere Elemente 290,
die sich mit dem oberen Polstück 260 im Eingriff
befinden, um dieses an Auflagen 280 zu halten und dadurch
das obere Polstück
bezüglich
der Ummantelung axial zu fixieren. Die Kappe 216 umfasst
ein erstes Paar elektrischer Anschlussklemmen 292, 294,
die zu den Anschlussklemmen 256 bzw. 258 passen.
Die Anschlussklemmen 292, 294 stehen vom Material
der Kappe aus vor, wobei sie durch eine Umrandung 296 aus
dem Material der Kappe begrenzt sind, so dass ein Steckverbinder
gebildet wird, der für
eine Verbindung mit dem Steckverbinder eines Kabelbaums (nicht dargestellt)
geeignet ist, um das Stellglied an einen Steuerstromkreis anzuschließen.
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Die
Kappe 216 umfasst außerdem
einen Turm 298, dessen innerer Raum Platz für die Unterbringung
eines Positionssensors 300 bietet. Der Sensor 300 umfasst
mehrere, allgemein mit dem Bezugszeichen T bezeichnete elektrische
Anschlussklemmen, die sich von einem Hauptteil 302 des
Sensors 300 aus erstrecken und in die Umrandung 296 hineinragen,
um den Sensor mit einem Stromkreis zu verbinden. Der Sensor 300 umfasst
ferner eine federbelastete Sensorwelle oder einen Kolben 304,
welcher mit der Achse AX koaxial ist.
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Die
Konstruktion des Ventils 9' ist
so beschaffen, dass eine Undichtigkeit zwischen dem Kanal 218 und
dem Luftzirkulationsraum 266 verhindert wird. Das Durchgangsloch 248 des
Lagerelements ist zum Kanal 218 hin offen, doch der Ventilschaftabschnitt 234 weist
einen ausreichend engtolerierten Gleitsitz darin auf, um das Durchgangsloch
im Wesentlichen zu verschließen
und eine Undichtigkeit zwischen dem Kanal 218 und dem Luftzirkulationsraum 266 zu
verhindern und zugleich eine reibungsarme Führung des Schaftes zu gewährleisten
und zu ermöglichen,
dass der Druck am Ausgangskanal 222 auf die Querschnittsfläche des
Schaftabschnittes 234 einwirkt. Innerhalb des Raums 266 liegt
ein Ablenkelement 305 entlang des Umfangs an dem Abschnitt des
Schaftes an, der durch den Raum hindurch verläuft. Die Konstruktion des Ablenkelements 305 ist, wie 11 zeigt, so beschaffen,
dass es ein kreiszylinderförmiges
dünnwandiges
Element umfasst, dessen einander gegenüberliegende axiale Enden aufgeweitet
sind, so dass sie mit dem unteren Polstück 262 bzw. mit der
Endwand 272 in Eingriff kommen und somit eine Barriere
zu bilden, welche verhindert, dass die Luft im Luftzirkulationsraum
den Schaft erreicht. Der untere Endabschnitt des Ablenkelements 305 umgibt,
wie abgebildet, dicht anliegend den oberen Endabschnitt des Lagerelements 240, welcher
noch vor dem unteren Polstück 262 endet, so
dass bei Nichtvorhandensein des Ablenkelements der Schaft unmittelbar
der Einwirkung von Fremdkörpern
wie zum Beispiel Schmutzwasser ausgesetzt wäre, welche in den Raum 266 eindringen
könnten. In 1A hat das Ablenkelement
eine andere Form und erstreckt sich nicht bis zur Wand 272.
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Das
obere Polstück 260 ist
ein aus einem Stück
bestehendes Bauteil, welches eine zentrale, zylindrische Wände aufweisende
axiale Nabe 260a und einen radialen Flansch 260b an
einem Ende der Nabe 260a aufweist. Der Flansch 260b weist
eine Öffnung
auf, die es gestattet, die Anschlussklemmen 256, 258 durch
sie hindurchzuführen.
Die Nabe 260a ist koaxial innerhalb des oberen Endes des
Durchgangsloches im Spulenkern 254c angeordnet, wobei der
Spulenflansch 254a am Flansch 260b anliegt. Dadurch
werden der Spulenkörper
und das obere Polstück
axial und radial relativ zueinander fixiert.
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Das
untere Polstück 262 umfasst
eine zweiteilige Konstruktion, die aus einem zentralen Nabenteil 262a und
einem nach außen
umgebogenen Randteil 262b zusammengesetzt ist, wobei diese
Teile so miteinander verbunden sind, dass sie ein einziges Teil
bilden. Eine ringförmige
Wellenfeder 306 ist um die Nabe 262a herum und
zwischen dem nach außen
umgebogenen Rand 262b und den Spulenflansch 254b angeordnet
und hält
den Spulenflansch 254a in einer am Flansch 260b anliegenden
Position. Somit wird eine kontrollierte Maßbeziehung zwischen den zwei
Polstücken
und der auf dem Spulenkörper angebrachten
Spulenwicklung aufrechterhalten, welche gegenüber äußeren Einflüssen wie etwa Temperaturänderungen
unempfindlich ist.
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Das
Stellglied 250 umfasst ferner einen Anker 310,
welcher im Zusammenwirken mit der Ständerkonstruktion den Magnetkreisweg
des Stellgliedes vervollständigt.
Weitere Einzelheiten des Ankers sind aus den 12 und 13 ersichtlich.
Der Anker 310 umfasst einen einheitlichen ferromagnetischen Zylinder,
der im Inneren einer ihn umgebenden dünnwandigen, nichtmagnetischen,
zylindrischen Hülse 312 geführt wird,
welche sich zwischen den Naben der Polstücke 260 und 262 im
Inneren des Durchgangsloches des Spulenkerns erstreckt. Das obere Ende
der Hülse 312 enthält einen
Flansch 313, welcher zwischen der Kappe 216 und
dem Polstück 260 eingeklemmt
ist, um die Hülse
in ihrer Position zu halten. Der Anker 310 weist einander
gegenüberliegende
axiale Stirnflächen
auf, die zur Achse AX orthogonal sind. Von jeder Stirnfläche aus
erstreckt sich jeweils ein von Wänden
gebildetes kreisförmiges
Loch 314, 316, das mit der Achse AX koaxial ist,
in den Anker hinein. Innerhalb des Ankers sind die inneren Enden
dieser Löcher 314, 316 durch
eine quer verlaufende Wand 318 des Ankers voneinander getrennt. Eine
Reihe von kreisförmigen Löchern 320 (siehe 12 und 13), die um die Achse des Ankers herum
in Winkelabständen
von 120° angeordnet
sind, erstreckt sind zwischen den beiden Löchern 314, 316 durch
die Wand 318 hindurch.
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Der
Schaftabschnitt 236 umfasst einen freien distalen (rumpffernen)
Endabschnitt, der einen Bereich enthält, welcher eine Reihe von
sich in Umfangsrichtung erstreckenden sägezahnförmigen Zacken oder Widerhaken 321 aufweist.
Ein Positionierelement 322 ist an diesem freien distalen
Endabschnitt des Schaftabschnitts 236 angeordnet und befestigt.
Das Positionierelement 322 umfasst eine zylindrische Seitenwand 324,
die eine halbkugelförmige
Kuppel 326 an einem axialen Ende und einen mit einem nach
außen
umgebogenen Rand versehenen Flansch 328 am anderen aufweist.
Das Positionierelement ist am Ventilschaft befestigt, indem die Seitenwand 324 auf
wenigstens einigen der Widerhaken lokal verformt ist. Die Kuppel 326 ist
so im Inneren des Loches 316 angeordnet, dass sie sich
auf die Wand 318 stützt.
Der mit einem nach außen
umgebogenen Rand versehene Flansch befindet sich außerhalb
des Loches 316 und gewährleistet
so einen Sitz für
ein axiales Ende einer Schraubenfeder 330, welche um den
Schaftabschnitt 236 herum angeordnet ist. Das gegenüberliegende
Ende der Feder 330 stützt
sich auf eine Fläche
einer Endwand 332 der Nabe 262a.
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Wie
in 14 dargestellt, umfasst
die Nabe 262a des unteren Polstückes 262 ein spanabhebend bearbeitetes
Teil, welches zusätzlich
zur Endwand 332 eine sich axial erstreckende Seitenwand 334 umfasst.
Die Seitenwand 334 weist eine radial äußere Fläche auf, deren Profil so beschaffen
ist, dass sie der Reihe nach von einem Ende zum anderen eine kegelstumpfförmige Konizität 336,
einen Kreiszylinder 338, einen einer axialen Richtung zugewandten Absatz 340 und
einen Kreiszylinder 342, dessen Durchmesser kleiner als
der des Zylinders 338 ist, umfasst. Die Seitenwand 334 weist
eine radial innere Fläche
auf, deren Profil so beschaffen ist, dass sie der Reihe nach von
einem Ende zum anderen einen Kreiszylinder 344, einen einer
axialen Richtung zugewandten Absatz 346, einen Kreiszylinder 348,
dessen Durchmesser kleiner als der des Zylinders 344 ist,
eine Abschrägung 350,
einen einer axialen Richtung zugewandten Absatz 352 und
einen Kreiszylinder 354, dessen Durchmesser kleiner als
der des Zylinders 348 ist, umfasst.
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Das
Nabenteil 262a ist symmetrisch bezüglich einer zentralen Achse,
welche mit der Achse AX zusammenfällt. Ihr inneres und ihr äußeres Profil
sind Rotationsflächen.
Das Teil weist ein oberes axiales Ende auf, welches einen kegelförmigen Abschnitt umfasst,
der sich in der Richtung vom unteren axialen Ende weg verjüngt. Dieser
kegelförmige
Abschnitt umfasst eine Konizität 336,
welche nicht zur Mittelachse des Nabenteils parallel ist, und einen
Zylinder 344, welcher zur Mittelachse des Nabenteils parallel
ist. Der Absatz 346 grenzt an den Zylinder 344 des
kegelförmigen
Abschnitts an. Die Abschrägung 350 befindet
sich in einem durch den Zylinder 348 definierten Abstand
vom Absatz 346 und begrenzt den Absatz 352, um
in Zusammenwirkung mit diesem das untere Ende der Feder 330 auf
dem unteren Polstück
zu positionieren.
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Der
nach außen
umgebogene Rand 262b des unteren Polstücks umfasst einen gestanzten
Metallring, der einen kreisförmigen
Innen- und einen kreisförmigen Außendurchmesser
sowie eine gleichmäßige Dicke
aufweist. Der Innendurchmesser (ID) und die Dicke sind so gewählt, dass
ein bündiger
Abschluss mit dem unteren Ende der Nabe 262a gewährleistet
ist, wobei der ID des Rings satt an der Fläche 342 anliegt und
der Rand, welcher der ID umgibt, sich auf den Absatz 340 stützt. Der
axiale Abschnitt des Nabenteils, der die Fläche 342 umfasst, bildet
somit einen Hals, der sich vom Absatz 340 aus erstreckt.
Die axiale Abmessung des Rings ist vorzugsweise im Wesentlichen
gleich der axialen Abmessung des Zylinders 342, um den
bündigen
Abschluss zu gewährleisten.
Die zwei Teile sind an dieser Stelle vorzugsweise durch einen Festsitz
des ID des Rings auf dem Zylinder 354 der Nabe aneinander befestigt,
welcher durch Verstemmen verstärkt
werden kann. Falls erforderlich, kann der Außendurchmesser (AD) des nach
außen
umgebogenen Randteils 262b durch Drehen des aus Nabe und
nach außen
umgebogenem Rand bestehenden Teils zentriert werden. Das Randteil
wird hergestellt, indem es aus Metall-Streifenmaterial ausgestanzt wird. Dadurch, dass
für das
untere Polstück
eine zweiteilige anstelle einer aus nur einem Teil bestehenden Konstruktion verwendet
wird, entsteht weniger Abfall, als es der Fall wäre, wenn das Polstück durch
spanabhebende Formgebung aus einem einzigen Rohling hergestellt werden
müsste.
Das obere Polstück
könnte
ebenfalls auf dieselbe Weise aus zwei separaten Teilen hergestellt
werden.
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Die 1A und 11 zeigen die geschlossene Position des
Ventils 9',
wobei die Feder 330 vorgespannt ist und die Ventiltellerfläche 228a gegen
die Sitzfläche 224a in
die geschlossene Position drückt. Dementsprechend
ist der Durchfluss durch den Durchgangskanal 218 zwischen
den Kanälen 220 und 222 gesperrt.
Die Kraft der Feder 330 drückt außerdem die Kuppel 326 des
Positionierelements 322 in eine Position des direkten Fläche-zu-Fläche-Kontakts
mit der quer verlaufenden Wand 318 des Ankers 310.
Somit wird zwischen dem Anker 310 und dem Positionierelement 322 eine
Einzellast-Verbindung hergestellt. Eine Verbindung dieser Art gewährleistet
eine relative Drehbewegung zwischen den beiden Elementen, so dass
die von einem Element auf das andere übertragene Kraft im Wesentlichen
ausschließlich
axial ist. Die Federvorspannung, die durch den Positionssensor 300 gewährleistet
wird, bewirkt auch, dass die Sensorwelle 304 in einen direkten
Fläche-zu-Fläche-Kontakt
mit der Fläche
der Wand 318 gedrückt
wird, welche der Fläche
gegenüberliegt,
mit der sich die Kuppel 326 des Positionierelements in
Kontakt befindet.
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Wenn
durch die Spulenwicklung 252 ein zunehmender elektrischer
Strom zu fließen
beginnt, übt der
Magnetkreis eine zunehmende Kraft aus, die den Anker 310 nach
unten bewegt, wie in den 1A und 11 dargestellt ist. Sobald
die Kraft genügend groß ist, um
die durch die Vorspannkraft der Feder 330 erzeugte Vorbelastung
zu überwinden,
beginnt sich der Anker 310 nach unten zu bewegen und bewegt
dabei auf ähnliche
Weise, aufgrund der Einwirkung der Wand 318 auf das Positionierelement 322, das
Ventilelement 226. Dadurch wird der Ventilteller 228 vom
Sitz 224 abgehoben, wodurch das Ventil geöffnet und
damit ein Durchfluss durch den Durchgangskanal 218 zwischen
den Kanälen 220 und 222 ermöglicht wird.
Die Sensorwelle 304 wird in Kontakt mit der Wand 318 gehalten,
so dass sie der Bewegung folgt. Der Grad, bis zu dem das Öffnen des
Ventils ermöglicht
wird, wird durch den elektrischen Strom in der Spulenwicklung 252 gesteuert,
und mittels Verfolgung der Größe der Ventilbewegung
liefert der Sensor 300 ein Rückführungssignal, welches die Ventilposition
und somit den Grad der Öffnung
des Ventils repräsentiert.
Die tatsächliche
Steuerungsstrategie für
das Ventil wird als Bestandteil der Gesamt-Motorsteuerungsstrategie
bestimmt, die durch die elektronische Motorsteuerung realisiert
wird. Die Durchgangslöcher 320,
die sich zwischen den Löchern 314 und 316 durch
die Wand 318 hindurch erstrecken, sorgen für den Ausgleich
des Luftdruckes an den entgegengesetzten axialen Enden des Ankers.
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Indem
sichergestellt wird, dass das Positionierelement 322 auf
einstellbare Weise an dem freien distalen Ende des Schaftes 236 positionierbar
ist, bevor die beiden Teile zusammengefügt werden, kann das Ventil 9' wirksam geeicht
werden. Die Eichung kann entweder durchgeführt werden, um die Position des
Ankers relativ zu den Polstücken
einzustellen, z. B. die Überlappung
des Ankers mit dem kegelförmigen
Ende des Nabenteils des unteren Polstückes, oder um einzustellen,
wie stark die Feder 330 zusammengedrückt ist, wenn das Ventil geschlossen
ist, d. h. um die Vorspannung der Feder einzustellen. Die Eichung
wird während
des Fertigungsprozesses durchgeführt,
bevor die aus Spulenwicklung und Spulenkörper bestehende Baugruppe 252, 254 und das
obere Polstück 260 zusammengebaut
worden sind. Dabei wird das Positionierelement 322 am freien
distalen Ende des Ventilschaftes in seine geeichte Position gebracht.
Nachdem das Positionierelement am Schaft axial in eine Position
gebracht worden ist, welche die Eichung gewährleistet, wird die Seitenwand 324 des
Positionierelements durch ein Verfahren wie etwa Crimpen fest mit
dem Schaft verbunden. Danach werden die übrigen Elemente der Magnetspule
montiert.
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Wenn
das Ventil geschlossen ist, wirkt der (entweder positive oder negative)
Druck eines Betriebsfluids am Kanal 222 auf einen Ventilteller 228 mit
einer Kraft in einer Richtung ein; derselbe Druck wirkt gleichzeitig
auf den Ventilschaftabschnitt 234 mit einer Kraft in einer
entgegengesetzten Richtung ein. Folglich bestimmen die Querschnittsfläche des Schaftabschnittes 234 und
die vom Kontaktbereich der Ventiltellerfläche 228a mit der Sitzfläche 224a umschlossene
Querschnittsfläche
die Richtung und die Größe der infolge
des Druckes am Kanal 222 auf das Ventilelement 226 einwirkenden
Gesamtkraft, wenn das Ventil geschlossen ist.
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Dementsprechend
gibt es verschiedene mögliche
Anordnungen, von denen jede im Ventil verwendet werden kann.
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Erstens,
wenn man die Querschnittsfläche des
Schaftabschnittes 234 kleiner macht als die vom Kontaktbereich
der Ventiltellerfläche 228a mit
der Sitzfläche 224a umschlossene
Querschnittsfläche, wird
eine Ausführungsform
des Ventils bereitgestellt, bei der die Gesamtkraft in der Richtung
des Öffnens des
Ventils wirkt, wenn der Druck positiv ist, und in der Richtung des
Schließens
des Ventils, wenn der Druck negativ ist.
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Zweitens,
wenn man dafür
sorgt, dass diese Querschnittsflächen
im Wesentlichen gleich sind, wird eine weitere Ausführungsform
bereitgestellt, die im Wesentlichen einen vollständigen Kräfteausgleich aufweist, was
bedeutet, dass sie im Wesentlichen unempfindlich gegenüber dem
Druck im Kanal 222 ist. Anders ausgedrückt, indem man die Querschnittsfläche, welche
vom Kontaktbereich der Ventiltellerfläche 228a mit der Sitzfläche 224a umschlossen
wird, im Wesentlichen gleich der Querschnittsfläche des Schaftabschnittes 234 macht,
wie in dem US-Patent mit dem gleichen Inhaber Nr. 5.413.082, das
am 09. Mai 1995 erteilt wurde, wird ein Effekt des vollständigen Kräfteausgleichs
erzielt, welcher das Ventil im Wesentlichen unempfindlich gegenüber einem
sich ändernden,
entweder positiven oder negativen Ansaugsystemdruck macht.
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Drittens,
indem man die Querschnittsfläche des
Schaftabschnittes 234 größer macht als die vom Kontaktbereich
der Ventiltellerfläche 228a mit
der Sitzfläche 224a umschlossene
Querschnittsfläche, wird
noch eine weitere Ausführungsform
bereitgestellt, bei der die Gesamtkraft in der Richtung des Schließens des
Ventils wirkt, wenn der Druck positiv ist, und in der Richtung des Öffnens des
Ventils, wenn der Druck negativ ist.
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Nachdem
bei einer beliebigen dieser Ausführungsformen
der Ventilteller 228 vom Sitz 224 abgehoben hat,
ist das Ventilelement 226 möglicherweise noch immer der
Einwirkung von Drücken
ausgesetzt, die auf den Ventilteller 228 und auf den Schaftabschnitt 234 einwirken,
doch die Gesamtwirkung kann in Anhängigkeit von verschiedenen
Faktoren unterschiedlich sein. Ein Faktor ist der Grad, bis zu dem das
Ventil geöffnet
ist. Ein anderer ist, ob das Ventil so konstruiert ist, dass sich
der Ventilteller sowohl vom Sitz als auch vom Ausgangskanal immer
weiter weg bewegt, wenn es sich zunehmend öffnet (wie bei dem in 1A dargestellten Ventil),
oder ob sich der Ventilteller immer weiter weg vom Ventilsitz, jedoch zum
Ausgangskanal hin bewegt, wenn es sich zunehmend öffnet.
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In 1A ist die Fläche, welche
durch den Durchmesser der Ventiltellerfläche 228a in ihrem Kontaktbereich
mit der Sitzfläche 224a definiert
ist, etwas größer als
die Querschnittsfläche,
welche durch den Durchmesser des Schaftabschnittes 234 definiert
ist, was der oben beschriebenen ersten Alternative entspricht. Zum
Beispiel kann dieser Durchmesser der Ventiltellerfläche 228a 10
mm und der des Schaftabschnittes 234 8 mm betragen. Für negative
Drücke
am Kanal 222 würde
dieser Unterschied eine resultierende Kraft zur Folge haben, welche
in der Richtung des Schließens
des Ventils wirkt. Diese Eigenschaft kann bei der Steuerung des
Ventils beim Öffnen
vorteilhaft sein, insbesondere indem verhindert wird, dass sich
das Ventil weiter öffnet
als bis zu einem durch das elektromagnetische Stellglied gesteuerten
Wert, wie es der Fall wäre,
wenn die Differenz zwischen den Durchmessern kleiner wäre.
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Aufgrund
seiner verschiedenen Merkmale kann das Ventil 9' von seinen
Abmessungen her kompakt sein und trotzdem ermöglichen, dass die relevanten
Anforderungen an seine Leistungsfähigkeit erreicht werden. Ein
Beispiel für
das erfindungsgemäße Ventil,
welches dessen vorteilhafte Kompaktheit veranschaulicht, weist eine
Gesamtabmessung (Bezugszahl 400 in 11) von ca. 35 mm auf, gemessen in axialer
Richtung vom oberen Polstück 260 zum
unteren Polstück 262,
und einen maximalen Durchmesser in Querrichtung von ca. 51 mm. Im
Vergleich dazu betragen die analogen Abmessungen bei einem Ventil
nach dem Stand der Technik, welches im Wesentlichen dieselbe Durchflussleistung
aufweist, ca. 40 mm bzw. ca. 60 mm.
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Das
Teil CM ist ein im Allgemeinen rohrförmiges Teil, welches aus Blechmaterial
gezogen ist, zum Beispiel aus Stahl, und umfasst eine erste Endwand 500,
eine rohrförmige
Seitenwand 502 und eine zweite Endwand 504. Die
Seitenwand 502 ist eine kreiszylinderförmige Wand, welche mit der
Achse AX koaxial ist. Die Endwand 500 ist eine kreisringförmige Wand,
welche orthogonal zur Achse AX und konzentrisch mit dieser angeordnet
ist und ausgehend von einem Ende der Seitenwand 502 radial
nach außen gerichtet
ist. Die Endwand 504 ist eine kreisringförmige Wand,
welche orthogonal zur Achse AX und konzentrisch mit dieser angeordnet
ist und am entgegengesetzten Ende der Seitenwand 502 radial
nach innen gerichtet ist.
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Das
Teil T1 ist ebenfalls ein gezogenes Metallteil, welches eine kreiszylinderförmige Seitenwand 506,
welche mit der Achse AX koaxial ist, und eine kreisringförmige Wand 508,
welche an einem Ende der Seitenwand 506 radial nach innen
gerichtet ist, umfasst. Das gegenüberliegende Ende der Seitenwand 506 ist
offen, wodurch es den Eingangskanal 220, des Ventils bildet.
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Das
Teil CP2 ist ein weiteres gezogenes Metallteil mit der Form eines
umgekehrten Bechers. Es umfasst eine kreiszylinderförmige Seitenwand 510, die
mit der Achse 510 koaxial ist, und eine kreisringförmige Wand 512,
welche an einem Ende der Seitenwand 510 radial nach innen
gerichtet ist. Das gegenüberliegende
Ende der Seitenwand 510 ist offen, ist jedoch von einem
kreisförmigen
nach außen
umgebogenen Rand 514 umgeben.
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Die
Krümmerwand
MW umfasst zueinander ausgerichtete Öffnungen 520, 522 in
einander gegenüberliegenden
Wandabschnitten, wobei die erstgenannte größer als die zweite ist. 1A zeigt, wie. das Teil
CM als ein Verschlusselement funktioniert, welches die Öffnung 520 verschließt, wenn
das Ventil mit dem Krümmer
zusammengebaut ist. Der Umfangsrand der Endwand 500 ist
durch Kopfschrauben S1 am Krümmer
befestigt, wobei die Schraubenschäfte durch Löcher in der Wand 500 hindurchgeführt und
in Sacklöcher
eingeschraubt werden, welche durch mit der Krümmerwand MW aus einem Stück hergestellte
Hülsenelemente 524 gebildet werden.
Zwischen der Endwand 500 und dem Rand der Krümmerwand,
welcher die Öffnung 520 umgibt, ist
eine ringförmige
Dichtung 526 eingefügt,
um eine gasdichte Verbindungsstelle zu gewährleisten. Das Element CM und
die Endwand 272 der Ummantelung 214 des AGR-Ventils
weisen Merkmale FF auf, welche die Ummantelung am Teil CM fixieren
und befestigen.
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Ebenso
erfüllt
das Teil CP2 den Zweck, die Öffnung 522 zu
verschließen,
wobei der nach außen umgebogene
Rand 514 mit Kopfschrauben S auf eine gasdichte Weise an
der Krümmerwand
befestigt ist, indem die Schraubenschäfte durch Löcher in der Krümmerwand
MW hindurchgeführt
und in gezogene Löcher
in dem nach außen
umgebogenen Rand 514 eingeschraubt werden.
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Die
Seitenwand 502 des Teils CM umfasst durch Einschneiden
hergestellte Nasen 246a zum Fixieren des Lagerführungselements 240 während des Zusammenwirkens
mit ihm, indem der obere nach außen umgebogene Rand des Ablenkelements 246 zwischen
ihnen eingeklemmt wird.
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Die
drei Teile CM, CP2 und T1 sind an den Wänden 504, 508 und 512 zusammengefügt, welche aufeinander
gelegt und durch eine Schweißung
W miteinander verschweißt
werden, wie in 1A dargestellt.
Die Wände 504, 508, 512 enthalten
zueinander ausgerichtete kreisförmige
Löcher,
wobei das Loch in der Wand 508 die Sitzfläche 224a zur
Verfügung
stellt, an der die Fläche 228a des
Ventiltellers 228 zur Anlage kommt, wenn das Ventil geschlossen wird.
Das Teil T1 ist am offenen Ende seiner Seitenwand mit einem Innengewinde
versehen, um die Befestigung einer Abgasleitung (nicht dargestellt)
zu ermöglichen.
Die Teile CP2 und T1 bilden gemeinsam einen ringförmigen Raum
AS, welcher die Außenseite
des letzteren Rohres umgibt, welches durch die Öffnung 522 hindurch
hinausragt und welches sich wenigstens bis zum Rand der Öffnung 522 erstreckt. Dieser
Raum AS ist zum äußeren Raum
ES hin offen.
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15 zeigt ein weiteres Ventil,
welches die Vereinigung der Teile T1 und CP2 umfasst, so dass diese
ein einziges Teil CP2' bilden.
Teile des Ventils von 15,
welche mit denen des Ventils von 1A übereinstimmen,
sind in W zusammengeschweißt,
und diese Schweißung
W ist bei allen hier dargestellten Ausführungsformen von Ventilen so
ausgeführt,
dass eine gasdichte Verbindungsstelle hergestellt wird. Der Ventilsitz 224 ist
ein gesondertes ringförmiges
Element 224, welches auf gasdichte Weise in einem Loch
in der Endwand 504 angebracht ist. Die Vereinigung der
Teile T1 und CP2 hat zur Folge, dass die Seitenwand 506 mit
der Wand 512 vereinigt wird und die Wand 508 entfällt. Folglich
müssen
nur die Wände 504 und 512 miteinander
verschweißt
werden.
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16 zeigt ein Ventil, das
dem von 15 ähnlich ist,
wobei der Unterschied darin besteht, dass die Seitenwand 506 einen
gewellten Abschnitt 506c umfasst, der es ermöglicht,
sie wie dargestellt in einem Winkel zu biegen.
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17 zeigt ein Ventil, bei
welchem ein Teil CP'', welches dem Teil
CP2 ähnlich
ist, eine von einer kreisförmigen
Wand umgebene Vertiefung 532 aufweist, in welcher der Endabschnitt
der Seitenwand 502, der die Endwand 504 enthält, aufgenommen wird.
Die zwei Teile sind an dieser Stelle zusammengeschweißt, so dass
die Verbindung gasdicht ist. Der Eingangskanal weist ein Außengewinde
zur Befestigung einer Abgasleitung (nicht dargestellt) an ihm auf.
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Die 18, 19 und 20 sind 15 ähnlich, wobei der Unterschied
in der Befestigung des nach außen
umgebogenen Randes 514 an dem die Öffnung 522 umgebenden
Rand der Krümmerwand
besteht. Durch einen Haltering 550 an der Außenseite des
Krümmers
wird der nach außen
umgebogene Rand 514 des Teils CP2' an der Krümmerwand um die Öffnung 522 herum
festgehalten. An verschiedenen Stellen entlang des Umfangs im Bereich
des nach außen
umgebogenen Randes erstrecken sich Stehbolzen 552 vom nach
außen
umgebogenen Rand 514 aus durch Löcher in der Krümmerwand MW
hindurch. Diese Stehbolzen besitzen außen befindliche Köpfe 554.
Der Haltering 550 weist überdimensionierte Löcher 556 auf,
die es ermöglichen, den
Ring 550 so anzubringen, dass die Köpfe 554 durch ihn
hindurch gesteckt werden. Wenn der Ring anschließend um die Achse AX gedreht
wird, bewegen sich die Stehbolzen in Langlöcher 558 hinein, welche
sich von den überdimensionierten
Löchern 556 aus
erstrecken, so dass jeder Kopf 554 die Seitenränder eines
entsprechenden Langloches 558 überlappt. Eine zunehmend stärker werdende
Verriegelung kann erreicht werden, indem ein Rampenelement 560 eingebaut
wird, welches die Teile immer fester zusammenzieht, wenn der Ring 550 gedreht wird.
Wenigstens zwischen dem nach außen
umgebogenen Rand 514 und der Krümmerwand MW ist radial innerhalb
der Stehbolzen 552 eine kreisförmige Dichtung 562 angeordnet.
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Jede
beliebige der Konfigurationen für
den Sitz des AGR-Ventils kann zusammen mit jeder der Alternativen
für den
Kräfteausgleich,
oder die Kräftekompensation,
des Ventils verwendet werden. Die 17 und 18 zeigen einen Ventilschaft,
der einen konstanten Durchmesser hat, im Unterschied zu den Ventilschäften der 1A, 15 und 16,
welche die verschiedenen Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern
für den
Kräfteausgleich,
oder die Kräftekompensation,
aufweisen. Alle hier abgebildeten und beschriebenen AGR-Ventile
umfassen Teile, die es im zusammengebauten Zustand ermöglichen, dass
eine solche Baugruppe durch Einführen
durch die größere Öffnung O1
hindurch an einem Krümmer angebracht
wird. Die Teile CM, CP2, CP2' und
CP2'' stellen Befestigungselemente
dar, welche wie dargestellt und beschrieben an der Krümmerwand
befestigt werden, so dass eine sichere, gasdichte Abdichtung einer
Baugruppe an der Krümmerwand
realisiert wird.
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Obwohl
eine gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, sind die Prinzipien
selbstverständlich auch
auf andere Ausführungsformen
anwendbar, die in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche fallen.