用于内燃机排气系统的阀门的制作方法

文档序号:10648527阅读:467来源:国知局
用于内燃机排气系统的阀门的制作方法
【专利摘要】本发明描述了一种用于内燃机的排气系统的阀门(1),所述阀门具有以下特征:壳体(12),所述壳体包括用于引导废气的通道(14);在通道(14)中设置闭合体(16),使用所述闭合体(16)能够关闭该通道(14);所述闭合体(16)以旋转固定的方式固定至轴(18),所述轴(18)可旋转地安装在壳体中,并且能够与所述轴(18)一起绕轴(18)的旋转轴(19)枢转;所述闭合体(16)具有与轴(18)的旋转轴(19)垂直的隔离物(26),具有圆形的外轮廓,与所述壳体(12)隔离并且将所述通道(14)划分成第一导管(28)以及与第一导管(28)分开的第二导管(29);所述闭合体(16)具有闭合位置,在该闭位置处,两导管(28,29)都为闭合的。
【专利说明】
用于内燃机排气系统的阀门
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于内燃机排气系统的阀门,特别是一种废气再循环阀,其具有一外壳,该外壳包括用于引导废气的通道,在通道中设置的一闭合体,使用该闭合体能够关闭通道。【背景技术】
[0002]废气再循环阀由于在实际中的广泛使用而被公知,其具有用于引导废气的导管以及一闭合体,该闭合体设置在导管中,并且具有一闭合位置,在该闭合位置,该闭合体闭合导管并且切断废气流动。这些阀门只适合用于控制一个(1)废气流动。
[0003]在具有多个气缸的内燃机中,特别是具有六个或更多气缸的内燃机,其能够有利于将具有第一排气歧管的第一组气缸的废气流引导进第一导管,以及通过第二排气歧管将第二组气缸的废气流引导进第二导管。废气再循环阀的此类应用是公知的,在其壳体中包含两个分开的导管,一专用的闭合体处于所述导管的每一个中。两闭合体固定至一公共轴上。该轴可旋转地安装在壳体内的三个轴承中,其中一个轴承设置在两闭合体之间。此外, 还有一种变形,其中两闭合体设置在两个轴上,这两个轴彼此连接且各自具有两个轴承。两路废气流在分开的导管中进一步引导穿过废气冷却器,该废气冷却器位于废气再循环阀的下游。
[0004]公知的阀门,即各自具有设置在多根轴上的两个闭合体,该多根轴上具有三个或四个轴承,就设计和生产而言是复杂的。它们具有许多单个部件,这些单个部件的公差累积并导致不可避免的泄露,由于操作期间的不同热膨胀,泄露甚至会增大。此外,在三个轴承上的轴的安装是超稳定的,为此,必须提供相对大的轴承间隙以避免轴卡住。这会导致进一步的泄露,特别是还会导致通过设置在两个闭合体之间的轴承从一根导管流进另一根导管的泄露。
【发明内容】

[0005]本发明的目的是创造一种改进的阀门,用于内燃机排气系统,两路分开的废气流能够引导通过该阀门。
[0006]该目标通过具有权利要求1中的特征的阀门实现。本发明的有益改进形成从属权利要求的主题。
[0007]根据本发明的阀门设计用于具有多个气缸的内燃机的排气系统,其中将来自第一组气缸的第一废气流与来自第二组气缸的第二废气流分开引导。所述阀门可特别地为热气废气再循环阀,其设计用于700°C或更高的废气温度,特别是在用于小汽车的汽油发动机的情形中高达1050°C的废气温度。所述阀门包括一壳体,所述壳体具有用于引导废气的通道。 在所述通道中设置一闭合体,可使用该闭合体关闭该通道。所述闭合体以旋转固定的方式固定至一轴,所述轴可旋转地安装在壳体中,并且所述闭合体可与所述轴一起绕该轴的旋转轴枢转;所述轴可使用两轴承安装在壳体中并且横向伸进该通道中。可将一驱动装置连接至所述轴的一个端部以枢转该轴。所述闭合体具有一隔离物,特别是一隔离壁。所述隔离物垂直于所述轴的旋转轴,具有圆形的外轮廓,与所述壳体隔离并将所述通道划分成第一导管以及与第一导管分开的第二导管。所述闭合体具有一闭合位置,在该位置处,两导管均为闭合的。当沿着所述轴的旋转轴观察闭合体时,可以看到所述隔离物的圆形外轮廓,并且特别地可以是圆柱体。在所述闭合体的每个位置中,所述圆形外轮廓与所述壳体隔离,所以当所述闭合体处于其闭合位置时以及当其处于其打开位置时,所述隔离物将第一导管与第二导管分开。
[0008]所述闭合体具有多个侧面,其大体上在所述轴的纵向方向上延伸。在每一导管中设置两个侧面,在每种情况下,两个侧面中的一个第一侧面在闭合体处于其闭合位置时面向各自导管的上游部分,以及在每种情况下,两个侧面中的一个第二侧面在闭合体处于其闭合位置时面向各自导管的下游部分。因此,当处于其闭合位置时,所述闭合体将两导管的上游部分与下游部分分开。所述闭合体,特别是在设置侧面的闭合体区域中,可充当一挡板 (flap)并且在某些部分中可平行于所述轴的旋转轴延伸。当朝所述轴的旋转轴横向观察时,所述闭合体可具有圆形或椭圆形外轮廓。所述隔离物可大概设置在挡板正中央。所述闭合体可具有包括集成隔离物的一个部件设计或者多部件设计。
[0009]根据本发明的阀门具有如下实质性优势:
[0010]?所述阀门使得可只使用一个闭合体来引导两路分开供给的废气流彼此分开地通过所述阀门并且将它们进一步彼此分开地引导向所述阀门的下游。
[0011]?所述闭合体本身确保了两路废气流在通过所述阀门的行程中保持分开。同时, 可通过一个闭合体控制流经两导管的废气流量。
[0012]?所述阀门非常紧凑并且只需要很小的安装空间。
[0013]?所述阀门的生产费用低。
[0014]?所述阀门的泄露非常低,特别是在阀门的组件还由于高运行温度而产生的不同的热膨胀量的情况下。这同时适用于当闭合体处于闭合位置时从导管上游部分进入导管下游部分的泄漏流以及两导管之间的泄漏流。
[0015]?特别是与如在以上介绍中所述的废气再循环阀相比,在带有三个轴承点的一根轴上具有两平行挡板,极大地简化了阀门结构并且大大减少了由于公差和/或运行期间的不同热膨胀而可能发生泄露的点的数量。
[0016]?对于只有一路废气流被引导通过的一种阀门变形而言,除了闭合体外,所述阀门的大多数部件不用改变也可使用。因此,许多相同的部件可用于不同的阀门版本,因此, 特别是生产和存储的费用降低了。
[0017]在本发明的实施例中,所述闭合体可具有一孔,所述轴处于该孔中。所述轴可穿过该孔,并且通过两轴承(特别是滑动轴承)进行安装,两轴承紧邻壳体中的闭合体设置。为了将所述第一导管与第二导管隔离,至少一个合适的密封元件,特别是一个适合所述阀门运行温度的密封元件,可设置在所述闭合体的隔离物的圆形外轮廓和壳体之间。一密封圈可作为密封元件设置在所述闭合体的隔离物的圆形外轮廓上。所述密封圈可配置为活塞环, 该活塞环具有沿其圆周的分离点。所述闭合体可具有沿隔离物围绕的凹槽以接纳所述密封圈。然而,所述密封圈还可处于设置在壳体中的凹槽中且抵靠隔离物的无槽(groove-free) 圆柱形外表面。特别地,所述密封圈可具有比闭合体更大的外直径。
[0018]在进一步的结构中,所述阀门可包括一密封元件,所述密封元件在其面向闭合体的侧面上具有一曲面,该曲面可与闭合体的隔离物的圆形外轮廓或者设置在闭合体上的密封圈(例如活塞环)相互作用。所述密封元件的曲面可具有圆柱的圆周表面的形状或者其一部分。所述密封元件可以是平面的,至少在与所述曲面相对的外侧面上,特别是在所有其它外侧面上。所述密封元件的厚度一一平行于所述轴的旋转轴测量的一一可稍微大于所述密封圈的厚度。所述密封元件可设置在壳体中,特别是在至少一个凹槽中,所述凹槽设置在壳体中并且在流动方向以及朝所述轴的旋转轴横向延伸,使得所述密封元件可沿通道移动, 特别是沿朝所述轴的旋转轴横向移动。特别地,从而可确保在所述壳体中闭合体的特别简单的安装。可设置两个密封条形式的密封元件,两个密封条中的每一个设置在壳体中的凹槽中。所述密封条的长度可对应于壳体在废气流动方向上的长度。然而,还可设置具有矩形外轮廓的平面密封板形式的密封元件。所述密封板具有圆柱形开口,该开口的直径与闭合体的隔离物的圆形外轮廓的直径匹配,特别是与设置在密封板和隔离物之间的密封圈的直径匹配。因此,密封板包围沿其圆形外轮廓的隔离物。所述密封板可具有围绕其圆柱形开口的凹槽以接纳密封圈(特别是活塞环),该密封圈接着抵靠闭合体的隔离物的无凹槽外轮廓。密封板具有如下优势,即确保在使用较少单个部件的情况下实现阀门的简单安装和良好密封。如果生产没那么精确,则密封条的起点和端部会各自形成一边缘,该边缘会导致运行期间在隔离物的圆形外轮廓上或在密封圈上的磨损。可通过密封板消除此类边缘带来的风险。
[0019]在一实施例中,所述壳体(特别是结合两密封条)可具有一在废气流动方向上测量的长度,所述长度小于闭合体的隔离物的圆形外轮廓的直径。所述阀门可连接至一流入法兰和/或一流出法兰,该流入法兰和/或流出法兰螺纹紧固至所述壳体。两法兰中至少一个具有通过一隔离物(特别是隔离壁)分开的两导管,隔离物与所述轴的一个端部的距离一一沿所述轴的旋转轴测量的一一和闭合体的隔离物与所述轴的相同端部的距离一致。因此, 所述闭合体的隔离物和法兰的隔离物在废气流动方向上彼此对准设置,使得尽可能少地中断废气流。法兰的隔离物在隔离物面向闭合体的侧面上可具有圆柱的圆周表面的一部分形状,以便将该侧面与闭合体的隔离物的圆形外轮廓隔离,特别是为了提供用于密封圈的接触面。【附图说明】
[0020]通过下面结合附图的示例性实施例描述,本发明的进一步优势和特征将变得更加显而易见。附图中:
[0021]图1所示为一组件的前视图,该组件具有根据本发明用于排气系统的阀门;
[0022]图2所示为图1中的组件的右侧视图;
[0023]图3所示为图1中的组件的左侧视图;[〇〇24]图4所示为图1中的组件的俯视图;
[0025]图5所示为沿图1中的剖面V-V的组件剖面图;
[0026]图6所示为沿图5中的剖面V1-VI的组件剖面图;
[0027]图7所示为沿图5中的剖面VI1-VII的组件剖面图;[〇〇28]图8所示为图1中的组件的透视图;
[0029]图9所示为图1中的组件的另一透视图;
[0030]图10所示为图1中的组件的部分透视图,其中阀门闭合;
[0031]图11所示为对应于图10的视图,其中阀门打开;[〇〇32]图12所示为图1中的组件的透视分解图;
[0033]图13所示为对应于图7的组件的视图,该组件具有根据本发明的阀门的变型;
[0034]图14所示为图13中的组件的透视分解图。【具体实施方式】[〇〇35]图1至12显示了用于内燃机排气系统的组件,该组件包含阀门1、驱动装置2、流入法兰4以及流出法兰6。流入法兰4包括两导管8、9,在流入法兰4中通过一隔离物10将两导管分开;具体参见图5。一管子能以未详细示出的方式被焊接至每一导管8、9处的流入法兰4。 该内燃机(未示出)可具有例如六个气缸。第一组气缸(例如气缸1至3)的废气可供给至流入法兰4的第一导管8。包括例如气缸4至6的第二组的废气可供给至流入法兰4的第二导管9。 [〇〇36]阀门1为挡板型(flap-type)废气再循环阀且包括具有通道14的壳体12,废气可在流动方向A上流经通道14;具体参见图12。在通道14中设置一闭合体16,可使用该闭合体16 闭合通道14。轴18横向延伸穿过通道14,且安装使得其能借助两轴承20、21在壳体12内绕旋转轴19旋转;具体参见图5。闭合体16具有孔22,轴18处于该孔22中;具体参见图6和7。闭合体16通过销24以旋转固定的方式连接至轴18。[〇〇37]闭合体16具有与旋转轴19垂直的隔离物26。隔离物26接着隔离物10并且将通道14 划分成第一导管28和第二导管29;具体参见图5。
[0038]闭合体16具有一闭合位置——具体参见图2、5、6以及图10——其中闭合体16在该闭合位置闭合导管28和29。闭合体16可枢转至打开位置,如图11所示,其中在该打开位置通过导管8供给的废气可流经导管28。通过导管9供给的废气可流经导管29。在闭合位置,闭合体16将导管28的上游部分30与导管28的下游部分32分开,以及将导管29的上游部分31与导管29的下游部分33分开。为此,闭合体16具有多个侧面34、35、36、37,这些侧面大体上沿旋转轴19延伸。两侧面34和36设置在导管28中,当闭合体16处于闭合位置时,侧面34面向上游部分30,侧面36则面向下游部分32。闭合体16的侧面35和37设置在导管29中,在闭合位置, 侧面35面向上游部分31,侧面37面向下游部分33。当阀门1完全打开时——参见图11——侧面34、35、36、37在废气的流动方向4延伸。朝旋转轴19横向观察,闭合体16具有圆形的外轮廓;具体参见图6。闭合体16与集成的隔离物26形成一体件;具体参见图5。然而,闭合体16还可以未示出的方式通过多个部件形成,其中隔离物26的第一部件可附接至侧面34、35,隔离物26的第二部件可附接至侧面36、37。[〇〇39]沿旋转轴19观察,隔离物26具有圆形的外轮廓;具体参见图7。在隔离物26的圆形外轮廓上设置形式为密封圈40的密封元件,该密封圈40设置在围绕隔离物26的圆形外轮廓的凹槽中。除了其分离点外,密封圈40在隔离物26的圆周方向上一路圆形延伸,其具有比闭合体16大的外直径一一具体参见图5和6—一并且为活塞环的形式。
[0040]壳体12包括相对旋转轴19横向且沿流动方向A的两凹槽42、43;具体参见图6和12。 设置两个密封条形式的密封元件44、45,其可替换地设置在凹槽42、43中。[〇〇411 每一密封条44、45具有一曲面46,该曲面46与密封圈40相互作用;具体参见图7。曲面46具有圆形气缸的一部分圆周面的形状。每一密封条44、45在其其它外侧面上为平面的, 特别是与曲面46相对的外侧面48。[〇〇42]当组装阀门1时——具体参见图12——首先将两轴承20、21插进壳体12。密封圈40 放置于闭合体16上。接着放置密封条44、45,将其曲面46放置于密封圈40的外圆周面上。接着将闭合体16与密封条44、45—起沿流动方向A推进通道14中,密封条44被引导进凹槽42, 密封条45被引导进凹槽43。接着将轴18推动穿过轴承20和穿过闭合体16中的孔22并且进入轴承21。接着使用销24将闭合体16固定至轴18。[〇〇43]通过密封圈40和密封条44、45将隔离物26在其圆形外轮廓处与壳体隔离。同时,在壳体12中,第一导管28与第二导管29隔离。因此,分别供给至导管8和9中的两路废气流也能够在阀门1中彼此分开地进一步引导通过导管28和29。
[0044]将流出法兰6螺纹紧固至壳体12的下游侧面,流出法兰6为废气冷却器(未示出)的一部分,并且具有通过隔离物52分开的两根导管50和51。废气流进一步分开引导通过废气冷却器,废气流在流出法兰6的导管50中引导通过阀门1的导管28,废气流在阀门1的导管29 中引导通过流出法兰6的导管51。为了实现尽可能不中断废气的流动,隔离物10和52与轴18 的一个端部54的距离——沿旋转轴19测量的——对应于闭合体16的隔离物26与轴18的相同端部54的距离。从图5中可见,隔离物10由此通过与其对准的隔离物26延续,然后再继而通过隔离物52延续。
[0045]壳体12具有在废气流动方向A上测量的长度L,该长度L小于闭合体16的隔离物26 的圆形外轮廓的直径;具体参见图7。因此,隔离物26伸进流入法兰4和流出法兰6;参见图5。 为了确保第一导管8、28、50与第二导管9、29、51隔离,即使是在隔离物26伸进法兰4、6的部分的区域中,法兰4和6的隔离物10和52在其面向闭合体16的侧面上各自具有圆柱的一部分圆周表面的形状,密封圈40以密封的方式抵靠在该部分圆周面上。
[0046]驱动杆60以旋转固定的方式固定至轴18的端部55以使所述轴枢转。驱动杆60通过连接构件62连接至驱动装置2,该驱动装置2可包括电动执行器,其以未详细示出但本身是公知的方式运行。在轴承20和驱动杆60之间设置一压缩弹簧64,在图5的视图中,通过该压缩弹簧64将轴18向上拉,使得闭合体16紧靠轴承衬套20。这确保了闭合体16在通道14中的限定位置。为了在驱动装置2发生故障的情况下将闭合体16枢转进其闭合位置,在壳体12和驱动杆60之间设置一旋转弹簧66,该旋转弹簧66包围轴18并且对轴18施加力矩。
[0047]图13和14显示了用于内燃机的排气系统的组件的另一实施例,其中闭合体16与壳体12以及与流入法兰4和流出法兰6的隔离不同于图1至12中所示的实施例。在其它方面,图 13和14中所示的实施例与上述实施例对应,并且相同的部件采用相同的附图标记,因此在这方面可参照上述信息。[〇〇48]在图13和14所示的实施例中,壳体同样包括在流动方向A上延伸的两凹槽42、43。 然而,不使用两密封条44和45,而是将具有矩形外轮廓的密封板70设置为密封元件。与密封条44、45类似,密封板70具有一曲面46,该曲面46与密封圈40相互作用并由密封板70中的圆柱形开口 71形成。开口 71的直径与密封圈40的直径匹配。密封板70在其其它外侧面上是平面的,特别是与曲面46相对的外侧面48。为了容纳密封板70,壳体12具有在流动方向A上测量的长度L,该长度L大于闭合体16的隔离物26的圆形外轮廓的直径。该长度L对应于矩形、 特别是正方形密封板70的边长。因此,隔离物26不伸进流入法兰4和流出法兰6,所以其隔离物10和52各自在其面向闭合体16的侧面上可以是平面的。因此法兰4和6的生产没有那么复杂。当阀门1打开和闭合时,闭合体16以及设置在其上的密封圈40只在密封板70中的开口 71 的曲面46上执行滑动移动。在密封板70的外表面48和法兰4以及6的隔离物10以及52之间没有滑动移动。
[0049]当组装图13和14中所示的阀门1时,具有密封圈40放置在其上的闭合体16插进密封板70的开口 71,并且接着在流动方向A上推进壳体12中的通道14,密封板70引导进凹槽42 和43。
[0050]附图标记列表
[0051]1废气再循环阀42凹槽
[0052]2驱动装置43凹槽
[0053]4流入法兰44密封条
[0054]6流出法兰45密封条
[0055]8导管46曲面
[0056]9导管48外侧面
[0057]10隔离物50导管
[0058]12壳体51导管
[0059]14通道52隔离物
[0060]16闭合体54轴端部
[0061]18轴55轴端部
[0062]19旋转轴60驱动杆
[0063]20轴承62连接构件
[0064]21轴承64压缩弹簧
[0065]22孔66旋转弹簧
[0066]24销70密封板
[0067]26隔离物71 开口
[0068]28导管A流动方向
[0069]29导管L长度[〇〇7〇]30上游部分[〇〇71]31上游部分[〇〇72]32下游部分[〇〇73]33下游部分
[0074]34侧面
[0075]35侧面
[0076]36侧面
[0077]37侧面
[0078]40密封圈
【主权项】
1.一种用于内燃机的排气系统的阀门(1),具有以下特征:壳体(12),所述壳体(12)包括用于引导废气的通道(14);在通道(14)中设置闭合体(16),使用所述闭合体(16)能够关闭该通道(14);所述闭合体(16)以旋转固定的方式固定至轴(18),所述轴(18)可旋转地安装在壳体 中,并且能够与所述轴(18) —起绕轴(18)的旋转轴(19)枢转;所述闭合体(16)具有与轴(18)的旋转轴(19)垂直的隔离物(26),具有圆形外轮廓,与 所述壳体(12)隔离并且将所述通道(14)划分成第一导管(28)以及与第一导管(28)分开的 第二导管(29);所述闭合体(16)具有一闭合位置,在该闭合位置处,两导管(28,29)都为闭合的。2.根据权利要求1所述的阀门,其中,为了将所述第一导管(28)与所述第二导管(29)隔 离,至少一个合适的密封元件(40 ;44;45;70)设置在闭合体(16)的隔离物(26)的圆形外轮 廓和壳体(12)之间。3.根据权利要求2所述的阀门,其中,一密封圈(40)设置在所述闭合体(16)的隔离物 (26)的圆形外轮廓上。4.根据权利要求3所述的阀门,其中所述密封圈(40)具有比闭合体(16)大的外直径。5.根据权利要求2所述的阀门,其中密封元件(44;45;70)在其面向闭合体(16)的侧面 上具有曲面(46),该曲面(46)与隔离物(26)的圆形外轮廓或设置在其上的密封圈(40)相互 作用。6.根据权利要求5所述的阀门,其中所述曲面(46)具有圆柱圆周面的形状或其一部分。7.根据权利要求5所述的阀门,其中所述密封元件(44;45;70)至少在与所述曲面(46) 相对的外侧面(48)上为平面的。8.根据权利要求5所述的阀门,其中所述密封元件(44;45;70)设置在壳体(12)中,使得 其能沿通道(14)移动。9.根据权利要求1所述的阀门,其中所述壳体(12)具有在废气的流动方向(A)上测量的 长度(L),所述长度(L)小于闭合体(16)的隔离物(26)的圆形外轮廓的直径。10.根据权利要求1所述的阀门,其连接至流入法兰(4)和/或流出法兰(6),其中至少一 个法兰(4;6)具有通过隔离物(10;52)分开的两导管(8,9;50,51)。11.根据权利要求10所述的阀门,其中所述法兰(4;6)的隔离物(10;52)与轴(18)的一 个端部(54)的距离一一沿着轴(18)的旋转轴(19)测量一一对应于闭合体(16)的隔离物 (26)与轴(18)的相同端部(54)的距离。12.根据权利要求10所述的阀门,其中所述法兰(4;6)的隔离物(10;52)在面向闭合体 (16)的隔离物的侧面上具有圆柱的一部分圆周面的形状。
【文档编号】F16K1/20GK106014708SQ201610158163
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】H·U·格罗斯, D·M·施特鲁贝尔
【申请人】博格华纳埃斯林根有限公司
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