DE19600567A1

DE19600567A1 - Exhaust throttle for internal combustion engine

Info

Publication number: DE19600567A1
Application number: DE1996100567
Authority: DE
Inventors: Walter Aupperle
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 1997-03-27

Abstract

The throttle comprises a flap (2) within the exhaust line (1). A collar (7) extends over part (U) of the interior of the line, so that when it is closed the choke flap and line's inner wall define a choke gap. The collar acts as a radially reduced (ri1) section of the line. The increased inside radius (ri2) of the line at the collar's periphery equals the reduction of the inside radius as. The flap acts as an air brake with the collar upstream of it. The flap lies down in a recess until the engine is braked, whereupon it rides up onto the collar so as to seal this area off, leaving the gap alone for the exhaust flow.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtung zur Drosselung eines eine Leitung passierenden Fluidstromes gemäß dem Oberbegriff des Pa tentanspruches 1.The invention relates to a device for throttling Line passing fluid flow according to the preamble of Pa claim 1.

Aus der DE-OS 17 51 334 ist es bekannt, in der Abgasleitung ei ner Brennkraftmaschine eine Drosselklappe anzuordnen, welche im Falle des Bremsbetriebs in ihre Schließstellung, d. h. in ihre den Strömungsquerschnitt maximal verringernde Stellung überführt wird, so daß die Brennkraftmaschine gegen einen sehr hohen Ab gasgegendruck aus schieben muß, wodurch zusätzliche Bremsleistung erzeugt wird. Diese Bremsleistung ist ums so größer, je geringer der Spalt zwischen der Drosselklappe und der Leitungsinnenwand gewählt ist. Infolge der z. T. sehr hohen Abgastemperaturen muß die Drosselklappe im Vergleich zum Innendurchmesser der Abgas leitung jedoch mit einem deutlich geringeren Durchmesser gefer tigt werden, will man verhindern, daß sie bei Vorliegen dieser hohen Abgastemperaturen (z. B. nach einer Paßfahrt unter Vollast) infolge der Wärmedehnung sich in der Abgasleitung verklemmen kann. Dies hat jedoch den Nachteil, daß bei normaler Betriebs temperatur der Spalt zwischen Drosselklappe und Leitungsinnen wand relativ groß ist und demzufolge auch nur eine begrenzte Motorbremsleistung zu erreichen ist.From DE-OS 17 51 334 it is known to egg in the exhaust pipe ner internal combustion engine to arrange a throttle valve, which in In case of braking operation in its closed position, d. H. in their the maximum cross-sectional position transferred is, so that the internal combustion engine against a very high Ab must push back gas pressure, which creates additional braking power is produced. The lower the braking power, the greater the gap between the throttle valve and the inner pipe wall is selected. Due to the z. T. very high exhaust gas temperatures the throttle valve compared to the inside diameter of the exhaust gas but with a much smaller diameter one wants to prevent them from being present in the presence of these high exhaust gas temperatures (e.g. after a pass under full load) jamming in the exhaust pipe due to thermal expansion can. However, this has the disadvantage that during normal operation temperature of the gap between the throttle valve and the inner pipe wall is relatively large and therefore only a limited one Engine braking power can be achieved.

Aus der DE-AS 29 43 986 ist eine in einer Abgasleitung angeord nete Drosselklappe bekannt, die in ihrer Schließstellung über ihren gesamten Umfang gegen einen radial nach innen vorstehenden Bund anläuft, wodurch eine vollständige Abdichtung erreicht wird. Gleichzeitig ist der Durchmesser der Drosselklappe so ge wählt, daß selbst bei höchsten Abgastemperaturen ein Verklemmen der Drosselklappe infolge der radialen Wärmedehnung ausgeschlos sen ist. Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß bei ge schlossener Drosselklappe kein Abgas mehr passieren kann, wo durch der Abgasgegendruck derart groß wird, daß ein störungs freier Betrieb der Brennkraftmaschine nicht mehr gewährleistet ist.From DE-AS 29 43 986 one is arranged in an exhaust pipe Nete throttle valve known in its closed position their entire circumference against a radially inward protrusion Bund runs up, whereby a complete seal is achieved becomes. At the same time, the diameter of the throttle valve is so ge selects jamming even at the highest exhaust gas temperatures the throttle valve is excluded due to the radial thermal expansion is. However, this device has the disadvantage that at ge closed throttle valve no more exhaust gas can pass where by the exhaust gas back pressure is so large that a disturbance free operation of the internal combustion engine is no longer guaranteed is.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einer Vorrich tung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art zu schaffen, mit welcher ein Verklemmen der Drosselklappe in der Leitung infolge einer starken radialen Ausdehnung ausgeschlossen ist, dennoch im Bedarfsfalle immer eine maximale Drosselwirkung gegeben ist.The invention is therefore based on the object, a Vorrich device of the type described in the preamble of claim 1 to create with which a jamming of the throttle valve in the Cable excluded due to a strong radial expansion is, however, always a maximum throttling effect when necessary given is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent anspruches 1 gelöst.The object is achieved by the features of the patent Claim 1 solved.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Drossel klappe nur über einen Teilbereich ihres Umfangs gegen einen Bund anläuft und außerhalb dieses Bereiches das Fluid immer noch über den radialen Spalt zwischen der Drosselklappe und der Lei tungsinnenwand passieren kann, kann dieser radiale Spalt durch entsprechende Dimensionierung des Drosselklappendurchmessers relativ groß gewählt werden, so daß ein Verklemmen der Drossel klappe mit der Innenwand der Leitung infolge starker radialer Wärmedehnung ausgeschlossen ist. Gleichzeitig ist jedoch da durch, daß die Drosselklappe mit einem Teilbereich ihres Außen umfangs gegen einen Bund anläuft, in diesem Bereich eine voll ständige Abdichtung gegeben, so daß trotz des im bundfreien Be reich vorliegenden relativ großen radialen Drosselspaltes den noch nur ein relativ geringer Gesamtströmungsquerschnitt durch die sich in Schließstellung befindliche Drosselklappe freigege ben wird. Eine derartige Vorrichtung eignet sich besonders gut zum Einsatz als Motorbremse. Ein Verklemmen der Drosselklappe selbst bei höchsten Abgastemperaturen ist ausgeschlossen, gleichzeitig ist bei Bedarf aber immer eine maximale Motorbrems leistung zu erreichen, ohne daß eine Funktionsbeeinträchtigung des Betriebes der Brennkraftmaschine selbst zu befürchten ist.Characterized in that the throttle in the device according to the invention only fold over a part of its circumference against a collar starts up and the fluid is still above this range the radial gap between the throttle valve and the lei inner wall can pass through this radial gap appropriate dimensioning of the throttle valve diameter be chosen relatively large, so that the throttle jams flap with the inner wall of the line due to strong radial Thermal expansion is excluded. At the same time, however, is there through that the throttle valve with a portion of its outside runs up against a federal government, in this area a full given permanent sealing, so that despite the in the fret-free loading rich relatively large radial throttle gap only a relatively small total flow cross section through the throttle valve is in the closed position will. Such a device is particularly suitable for use as an engine brake. The throttle valve jams even at the highest exhaust gas temperatures, At the same time, there is always a maximum engine brake when required to achieve performance without impairing function the operation of the internal combustion engine itself is to be feared.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, daß kein er höhter Aufwand zur Fertigung der Leitung, insbesondere des Bun des erforderlich ist, wobei die Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 zusätzlich noch den Vorteil bietet, daß trotz des Bundes keine Reduzierung des Gesamtströmungsquerschnittes der Leitung in Kauf genommen werden muß.The embodiment according to claim 2 has the advantage that no he Higher effort to manufacture the line, especially the bun is required, the configuration according to claim 3 additionally offers the advantage that none despite the federal government Reduction of the total flow cross-section of the line in purchase must be taken.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispie les näher erläutert.The invention is based on an exemplary embodiment les explained in more detail.

Im einzelnen zeigtIn detail shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich tung in einer längsgeschnittenen Darstellung (bei ge schlossener Drosselklappe 2) und Fig. 1 shows an embodiment of a Vorrich device according to the invention in a longitudinal section (with ge closed throttle valve 2 ) and

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung der Fig. 1 entlang der Li nie II-II (bei geöffneter Drosselklappe 2). Fig. 2 is a cross-sectional view of Fig. 1 along the Li never II-II (with the throttle valve 2 open).

In Fig. 1 zeigt 1 in einer längsgeschnittenen Darstellung eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, in welcher eine Drossel klappe 2 angeordnet ist. Die Drosselklappe 2 selbst ist über zwei Schrauben 3 mit einer Welle 4 verschraubt, die wiederum in der Abgasleitungswandung drehbar gelagert ist (s. auch Fig. 2). Die Drosselklappe 2 ist dabei während des Betriebs der Brenn kraftmaschine zwischen einer den maximalen Strömungsquerschnitt der Abgasleitung 1 freigebenden Öffnungsstellung, wie in Fig. 2 dargestellt und einer einen minimalen Strömungsquerschnitt frei gebenden Schließstellung, wie in Fig. 1 dargestellt, stufenlos drehbar. Die Strömungsrichtung des Abgases ist durch den Pfeil 5 aufgezeigt. Die Abgasleitung 1 weist in ihrer bezogen auf die Darstellung in den Fig. 1 und 2 oberen Hälfte 6 einen nach innen radial vorstehenden Bund 7 auf, der sich im wesentlichen über den halben Innenumfang U der Abgasleitung 1 erstreckt (Fig. 2). Der Durchmesser d der Drosselklappe 2 ist so bemessen, daß sie in ihrer Schließstellung (Fig. 1) gegen diesen Bund 7 an läuft und über diesen Umfangsbereich U somit vollkommen abdich tet, gleichzeitig aber über den gesamten Innenumfang der Abgas leitung 1 immer noch ein relativ großer radialer Spalt s zwi schen dem Außenumfang der Drosselklappe 1 und dem Innenumfang der Abgasleitung 1 gegeben ist. Der Bunde 7 in der oberen Hälfte 6 der Abgasleitung 1 wird gebildet durch einen sich in Strö mungsrichtung verjüngenden Innenradius r_i1. Diametral gegenüber liegend bzw. in ihrer unteren Hälfte 8 hingegen weist die Abgas leitung 1 einen sich in Strömungsrichtung des Abgases entspre chend vergrößernden Innenradius r_i2 auf, so daß in Höhe des Bun des 7 kein reduzierter Strömungsquerschnitt bedingt durch den Bund 7, gegen den die Drosselklappe 2 in ihrer Schließstellung anläuft, gegeben ist.In Fig. 1 shows 1 in a longitudinal section an exhaust pipe of an internal combustion engine, in which a throttle valve 2 is arranged. The throttle valve 2 itself is screwed to a shaft 4 via two screws 3 , which in turn is rotatably mounted in the exhaust pipe wall (see also FIG. 2). The throttle valve 2 is during the operation of the internal combustion engine between a maximum flow cross-section of the exhaust gas line 1 opening position, as shown in Fig. 2 and a minimum flow cross-section closing position, as shown in Fig. 1, continuously rotatable. The direction of flow of the exhaust gas is shown by arrow 5 . The exhaust pipe 1 has in its relation to the illustration in FIGS. 1 and 2 the upper half 6 has a projecting radially inward collar 7 which extends substantially over half the internal circumference U of the exhaust pipe 1 extends (Fig. 2). The diameter d of the throttle valve 2 is such that it runs in its closed position ( FIG. 1) against this collar 7 and thus completely seals off over this circumferential region U, but at the same time over the entire inner circumference of the exhaust gas line 1 is still a relative Large radial gap s between the outer circumference of the throttle valve 1 and the inner circumference of the exhaust pipe 1 is given. The bundle 7 in the upper half 6 of the exhaust pipe 1 is formed by an inner radius r _i1 tapering in the flow direction. Diametrically opposite or in its lower half 8, however, the exhaust pipe 1 has a correspondingly increasing in the flow direction of the exhaust gas according to the inner radius r _i2 , so that at the height of the Bun des 7 no reduced flow cross section due to the collar 7 against which the Throttle valve 2 starts in its closed position, is given.

Im normalen Fahrbetrieb ist die Drosselklappe 2 (Motorbremsklappe) in ihrer in Fig. 2 gezeigten Öffnungsstellung gehalten. Soll das Fahrzeug abgebremst werden, so wird die Dros selklappe 2 in ihre in Fig. 1 gezeigte Schließstellung über führt, d. h. in der oberen Hälfte 6 der Abgasleitung 1 läuft die Drosselklappe 2 gegen den erfindungsgemäßen Bund 7 an, wodurch ein vollständige Abdichtung in diesem Bereich erfolgt. In der unteren Hälfte 8 hingegen besteht zwischen dem Außenumfang der Drosselklappe 2 und dem Innenumfang der Abgasleitung 1 ein Dros selspalt s, über welchen Abgas strömen kann. Der Spalt s ist da bei über den gesamten Drosselklappenumfang verhältnismäßig groß bemessen, so daß ein Verklemmen der Drosselklappe 2 infolge selbst extrem hoher Abgastemperaturen ausgeschlossen ist. Daß dennoch eine hohe Bremswirkung erzielt wird, ist dadurch ge währleistet, daß in dem Bereich, in dem die Drosselklappe 2 gegen den Bund anläuft, eine vollständige Abdichtung erzielt wird, so daß der Strömungsquerschnitt, welcher in Schließstel lung der Drosselklappe 2 über den Drosselspalt s in der unteren Hälfte 8 der Abgasleitung 1 freigegeben wird, trotz eines rela tiv groß gewählten radialen Spaltes s immer noch verhältnismäßig gering ist. In normal driving, the throttle valve 2 (engine brake valve) is held in its open position shown in FIG. 2. If the vehicle is decelerated, the Dros is selklappe 2 in their in Fig. Closed position shown 1 transferred, that is in the top half 6 of the exhaust pipe 1 passes through the throttle valve 2 against the inventive collar 7 on, whereby a complete sealing in this area he follows. In the lower half 8, however, there is a Dros selspalt s between the outer periphery of the throttle valve 2 and the inner periphery of the exhaust pipe 1 , through which exhaust gas can flow. The gap s is dimensioned relatively large over the entire circumference of the throttle valve, so that jamming of the throttle valve 2 due to even extremely high exhaust gas temperatures is excluded. That a high braking effect is nevertheless achieved is ensured by the fact that in the area in which the throttle valve 2 runs against the collar, a complete seal is achieved, so that the flow cross section, which in the closed position of the throttle valve 2 via the throttle gap s is released in the lower half 8 of the exhaust pipe 1 , despite a rela tively large radial gap s is still relatively small.

Je nach Ausdehnungskoeffizient der verwendeten Materialien für Abgasleitung und Drosselklappe kann die Erstreckung des Bundes in Umfangsrichtung sowie die Dimensionierung des Drosselspaltes, variieren.Depending on the expansion coefficient of the materials used for Exhaust pipe and throttle valve can extend the federal government in the circumferential direction and the dimensioning of the throttle gap, vary.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Anwendung als Motorbremsklappe beschränkt. Sie ist überall dort einsetzbar, wo es gilt, eine relativ große Drosselwirkung zu erzielen, die Drosselklappe aber gleichzeitig sehr hohen Temperaturschwankun gen ausgesetzt ist.Of course, the invention is not to be applied as Engine brake flap limited. It can be used wherever it is important to achieve a relatively large throttling effect Throttle valve but at the same time very high temperature fluctuations gene is exposed.

Claims

1. Device for throttling a fluid flow passing a line with a throttle arranged in the line flap, which in its closed position rests against a line arranged on the line inner wall, radially inwardly projecting collar, characterized in that the collar ( 7 ) only over a portion (U) of the Lei inner circumference extends and that in the closed position of the throttle valve ( 2 ) and the inner wall of the line limit a throttle gap (s).

2. Device according to claim 1, characterized in that the collar ( 7 ) is formed by a reduced in this area re inner radius (r _i1 ) of the line ( 1 ).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the line ( 1 ) in the circumferential area outside the collar ( 7 ) with an enlarged inner radius (r _i2 ) forms out as the inner radius (r _i1 ) in the circumferential area (U ) of the federal government ( 7 ) is reduced.

4. The device according to claim 3, characterized in that the throttle valve ( 2 ) is an engine brake valve arranged in the exhaust pipe ( 1 ) of an internal combustion engine.

5. The device according to claim 4, characterized in that the collar ( 7 ) with respect to the flow direction of the exhaust gas ( 5 ) is arranged upstream of the engine brake valve ( 2 ).