DE102009006013A1 - Exhaust flap device and exhaust heat recovery system of an internal combustion engine - Google Patents

Exhaust flap device and exhaust heat recovery system of an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Es sind Abgasklappenvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen mit einem ersten Abgaskanal (2, 36), in dem eine Regelklappe (12, 38) angeordnet ist und einem zweiten Abgaskanal (16, 42), in dem eine zweite Regelklappe (26, 44) angeordnet ist, wobei die erste Regelklappe (12, 38) und die zweite Regelklappe (26, 44) gemeinsam über eine Stellvorrichtung (32) mechanisch gekoppelt abhängig voneinander betätigbar sind, und entsprechende Abgassysteme, in denen derartige Abgasklappenvorrichtungen angeordnet sind, bekannt. Bei der Verwendung in einem Abgaswärmerückgewinnungssystem kann bei gekoppelter Abgasklappe und Bypassklappe keine ausreichende Abgasrückführmenge sichergestellt werden. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Abgasklappenvorrichtung derart auszubilden, dass in einer ersten Position die erste Regelklappe (12, 38) den ersten Abgaskanal (2, 36) vollständig freigibt, während die zweite Regelklappe (26, 44) den zweiten Abgaskanal (16, 42) vollständig verschließt, in einer zweiten Position die erste Regelklappe (12, 38) den ersten Abgaskanal (2, 36) teilweise verschließt, während die zweite Regelklappe (12, 38) den zweiten Abgaskanal (16, 42) vollständig verschließt und in einer dritten Position die erste Regelklappe (12, 38) den ersten Abgaskanal (2, 36) vollständig verschließt, während die zweite Regelklappe (26, 44) den zweiten Abgaskanal (16, 42) vollständig freigibt. So kann mit einfachen Mitteln ein ausreichender Abgasgegendruck erzeugt werden.There are exhaust gas valve devices for internal combustion engines with a first exhaust passage (2, 36) in which a control flap (12, 38) is arranged and a second exhaust passage (16, 42) in which a second control flap (26, 44) is arranged the first control flap (12, 38) and the second control flap (26, 44) are actuated together via an actuating device (32) mechanically coupled depending on each other, and corresponding exhaust systems in which such exhaust gas flap devices are arranged, known. When used in an exhaust heat recovery system, a sufficient exhaust gas recirculation amount can not be ensured when the exhaust flap and the bypass flap are coupled. According to the invention, the exhaust flap device is designed such that in a first position the first control flap (12, 38) completely releases the first exhaust gas channel (2, 36), while the second control flap (26, 44) seals the second exhaust gas channel (16, 42). completely closes, in a second position, the first control flap (12, 38) partially closes the first exhaust passage (2, 36), while the second control flap (12, 38) completely closes the second exhaust passage (16, 42) and in a third position the first control flap (12, 38) completely closes the first exhaust gas duct (2, 36), while the second control flap (26, 44) completely releases the second exhaust gas duct (16, 42). So can be generated by simple means sufficient exhaust back pressure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen mit einem ersten Gehäuse, in dem ein erster Abgaskanal ausgebildet ist, in dem eine erste Regelklappe mit einem ersten Klappenkörper angeordnet ist, über die ein Abgasstrom im ersten Abgaskanal regelbar ist, und einem zweiten Gehäuse, in dem ein zweiter Abgaskanal ausgebildet ist, in dem eine zweite Regelklappe mit einem zweiten Klappenkörper angeordnet ist, über die ein Abgasstrom im zweiten Abgaskanal regelbar ist, wobei die erste Regelklappe und die zweite Regelklappe gemeinsam über eine Stellvorrichtung mechanisch gekoppelt abhängig voneinander betätigbar sind sowie ein Abgaswärmerückgewinnungssystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einer ersten Verzweigung, an der sich ein Abgaskanal in einen Abgasauslasskanal und einen Bypasskanal, in dem ein Abgaswärmetauscher angeordnet ist, teilt und mit einer zweiten Verzweigung, an der der Bypasskanal in den Abgasauslasskanal mündet.The The invention relates to an exhaust valve device for internal combustion engines with a first housing in which a first exhaust duct is formed, in which a first control valve with a first Damper body is arranged, via which an exhaust gas flow in the first exhaust duct is controllable, and a second housing, in which a second exhaust passage is formed, in which a second Regulating flap arranged with a second flap body is, via which an exhaust gas flow in the second exhaust passage controllable is, wherein the first control flap and the second flap together over an adjusting device mechanically coupled depending on each actuated as well as an exhaust heat recovery system an internal combustion engine with a first branch, on an exhaust duct into an exhaust gas outlet duct and a bypass duct, in which an exhaust gas heat exchanger is arranged, divides and with a second branch at which the bypass duct into the exhaust gas outlet empties.

Derartige Abgasklappenvorrichtungen werden beispielsweise genutzt, um in Abgasrückführsystemen, in denen ein Abgaswärmetauscher angeordnet ist, der über einen Bypasskanal umgehbar ist, eine Regelung der Abgasmengen zu erreichen, die über den Abgaswärmetauscher geführt werden oder über den Bypasskanal geführt werden. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 987 427 A1 bekannt. Hier sind zwei Klappenkörper im Winkel von 90° zueinander auf einer gemeinsamen Welle angeordnet, wobei jeder Klappenkörper einen der Kanäle beherrscht. Hierdurch wird es möglich, eine Abgastemperatur einzustellen, die dem Verbrennungsmotor bei der Rückführung zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere zum schnelleren Aufheizen des Motors wird in der Warmlaufphase das Abgas über den Bypasskanal geführt, wodurch Schadstoffemissionen reduziert werden. Zusätzlich ist ein Abgasrückführventil zur Mengenregelung vorzusehen.Such exhaust valve devices are used, for example, to achieve in exhaust gas recirculation systems, in which an exhaust gas heat exchanger is bypassed via a bypass channel to achieve a regulation of the amounts of exhaust gas, which are passed through the exhaust gas heat exchanger or passed through the bypass channel. Such a device is for example from the EP 0 987 427 A1 known. Here are two flap body arranged at an angle of 90 ° to each other on a common shaft, each flap body dominates one of the channels. This makes it possible to adjust an exhaust gas temperature, which is provided to the internal combustion engine during the return. In particular, for faster heating of the engine, the exhaust gas is passed through the bypass channel in the warm-up phase, whereby pollutant emissions are reduced. In addition, an exhaust gas recirculation valve is to be provided for volume control.

Des Weiteren sind zumeist über Gestänge gekoppelte Regelklappen bekannt, bei denen die Abgasklappe, über welche der Abgasgegendruck im Abgaskanal einstellbar ist, mit einer Abgasrückführklappe gekoppelt ist. Eine Kombination aus Abgasklappe und Abgasrückführklappe ist beispielsweise aus der DE 10 2006 055 226 A1 bekannt. Hier ist in einer Verzweigung vor dem Abgaskanal und dem Abgasrückführkanal auf dem Ende einer Welle einer Abgasklappe, im 90° Winkel zur Abgasklappe, ein Schieber angeordnet, über den der Abgasrückführkanal verschließbar ist. Bei Erhöhung des Abgasgegendrucks durch Schließen der Abgasklappe wird zusätzlich der durchströmbare Querschnitt des Abgasrückführkanals vergrößert, wodurch der rückgeführte Abgasanteil erhöht werden kann, so dass wiederum Schadstoffemissionen verringert werden. In beiden Anwendungen werden die beiden Abgaskanäle über den gesamten Anwendungsbereich gegenläufig geöffnet beziehungsweise geschlossen.Furthermore, usually via linkage coupled control valves are known in which the exhaust valve, via which the exhaust gas back pressure is adjustable in the exhaust duct, is coupled to an exhaust gas recirculation flap. A combination of exhaust flap and exhaust gas recirculation flap is for example from the DE 10 2006 055 226 A1 known. Here, in a branch in front of the exhaust duct and the exhaust gas recirculation channel on the end of a shaft of an exhaust valve, arranged at 90 ° to the exhaust flap, a slide over which the exhaust gas recirculation channel is closed. When the exhaust gas backpressure is increased by closing the exhaust gas flap, the flow-through cross section of the exhaust gas recirculation channel is additionally increased, as a result of which the recirculated exhaust gas portion can be increased, so that in turn pollutant emissions are reduced. In both applications, the two exhaust gas channels are opened or closed in opposite directions over the entire range of application.

Zusätzlich sind in neuerer Zeit Abgaswärmerückgewinnungssysteme bekannt geworden, bei denen zum Abgasauslasskanal parallel ein Bypasskanal angeordnet wird, in dem ein Abgaswärmetauscher angeordnet ist. Durch ein derartiges System soll zur Erhöhung des Komforts in einem Fahrzeug eine schnellere Aufheizung des Kühlwassers des Verbrennungsmotors und somit eine schnellere, den Kraftstoffverbrauch jedoch kaum erhöhende Aufheizung der Fahrerkabine nach dem Kaltstart erreicht werden.additionally are more recently exhaust heat recovery systems have become known in which the exhaust gas outlet parallel to a bypass channel is arranged, arranged in which an exhaust gas heat exchanger is. Such a system is intended to increase the Comfort in a vehicle a faster heating of the cooling water the internal combustion engine and thus a faster, the fuel consumption but hardly increasing heating of the cab after the cold start can be achieved.

Eine derartiges System ist beispielsweise aus der DE 203 02 520 U1 bekannt. Dabei wird entweder nur im Abgashauptkanal eine Regelklappe angeordnet oder die Regelklappe wird in einer Verzweigung vor dem Bypasskanal beziehungsweise dem Abgaskanal angeordnet. Sie wird dabei als Schwenkklappe ausgebildet, die zwischen den beiden Endstellungen, in denen sie jeweils einen der Kanäle verschließt, hin und her bewegt werden kann. Dies bedeutet, dass jeweils einer der Kanäle vollständig geöffnet ist, während der Querschnitt des jeweils anderen regelbar ist.Such a system is for example from the DE 203 02 520 U1 known. In this case, either a control flap is arranged only in the exhaust main channel or the control flap is arranged in a branch in front of the bypass duct or the exhaust duct. It is designed as a pivoting flap, which can be moved back and forth between the two end positions in which they each closes one of the channels. This means that in each case one of the channels is fully open, while the cross section of the other is adjustable.

Nachteilig an einer derartigen Ausführung ist, dass es nicht möglich ist, nach der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors einen ausreichenden Abgasgegendruck zu erzeugen, um eine ausreichende Abgasrückführmenge zur Verfügung zu stellen. Auch bei einer Übertragung der anderen gekoppelten Abgasklappenvorrichtungen auf dieses beschriebene System bleibt ein im Wesentlichen konstanter Querschnitt zum Abgasauslass der Verbrennungskraftmaschine geöffnet, wodurch kein ausreichender Abgasgegendruck mehr zur Verfügung gestellt werden kann.adversely On such a design is that it is not possible is, after the warm-up phase of the engine sufficient exhaust back pressure to generate sufficient exhaust gas recirculation amount to provide. Even with a transmission the other coupled exhaust valve devices described on this System remains a substantially constant cross section to the exhaust outlet the internal combustion engine open, whereby no sufficient exhaust back pressure more can be provided.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Abgasklappenvorrichtung und ein Abgaswärmerückgewinnungssystem zu schaffen, mit denen ein ausreichender Abgasgegendruck zum Erreichen hoher Abgasrückführraten sichergestellt werden kann. Sowohl bei der Abgasklappenvorrichtung als auch beim Abgassystem soll die Bauteileanzahl möglichst gering gehalten werden, so dass Bauraum, Kosten und Gewicht im Vergleich zu üblichen Ausführungen reduziert werden. Insbesondere sollen zusätzliche Schnittstellen bei Verwendung eines Abgaswärmerückgewinnungssystems vermieden werden.task The invention is therefore an exhaust flap device and a To provide exhaust heat recovery system, with which have sufficient exhaust back pressure to achieve high exhaust gas recirculation rates can be ensured. Both in the exhaust valve device as well as the exhaust system should the number of components as possible be kept low, allowing space, costs and weight in comparison be reduced to usual designs. Especially are intended to provide additional interfaces when using a Exhaust heat recovery system can be avoided.

Diese Aufgabe wird durch eine Abgasklappenvorrichtung gelöst, bei der in einer ersten Position die erste Regelklappe den ersten Abgaskanal vollständig freigibt, während die zweite Regelklappe den zweiten Abgaskanal vollständig verschließt, in einer zweiten Position die erste Regelklappe den ersten Abgaskanal teilweise verschließt, während die zweite Regelklappe den zweiten Abgaskanal vollständig verschließt und in einer dritten Position die erste Regelklappe den ersten Abgaskanal vollständig verschließt, während die zweite Regelklappe den zweiten Abgaskanal vollständig freigibt. Entsprechend wird die Aufgabe durch ein Abgaswärmerückgewinnungssystem mit einer derartigen Abgasklappenvorrichtung gelöst, wobei die erste Regelklappe im als Abgasauslasskanal dienenden ersten Abgaskanal zwischen den beiden Verzweigungen angeordnet ist und als Abgasklappe dient und die zweite Regelklappe im als Bypasskanal dienenden zweiten Abgaskanal angeordnet ist und als Abgaswärmerückgewinnungsventil dient. Es wird somit möglich, die Abgasklappe im Kanal zu drehen und somit einen Abgasgegendruck einzustellen, ohne dass der Bypasskanal geöffnet wird. Hierdurch können deutlich verbesserte Abgasrückführraten auch in Abgaswärmerückgewinnungssystemen erzielt werden. Auf zusätzliche Schnittstellen und Bauteile, die bei Ansteuerung mehrerer Klappen erforderlich wären, kann weitestgehend verzichtet werden, so dass Kosten reduziert werden.This object is achieved by an exhaust gas flap device in which, in a first position, the first control flap completely releases the first exhaust gas channel, while the second control flap completely closes the second exhaust gas channel, in one second position, the first control valve partially closes the first exhaust passage, while the second control valve completely closes the second exhaust passage and in a third position, the first control valve completely closes the first exhaust passage, while the second control valve completely releases the second exhaust passage. Accordingly, the object is achieved by an exhaust heat recovery system with such an exhaust valve device, wherein the first control flap is arranged in the first exhaust duct serving as Abgasauslassenden exhaust duct between the two branches and serves as an exhaust valve and the second control valve is arranged in the second exhaust duct serving as a bypass channel and serves as an exhaust heat recovery valve. It is thus possible to rotate the exhaust flap in the channel and thus adjust an exhaust back pressure, without the bypass channel is opened. As a result, significantly improved exhaust gas recirculation rates can also be achieved in exhaust heat recovery systems. On additional interfaces and components that would be required when controlling multiple flaps, can be largely dispensed with, so that costs are reduced.

Vorzugsweise verkleinert zwischen der ersten und der zweiten Position die erste Regelklappe den durchströmbaren Querschnitt des ersten Abgaskanals durch Betätigen der Stellvorrichtung kontinuierlich, während die zweite Regelklappe den durchströmbaren Querschnitt des zweiten Abgaskanals verschließt und verkleinert zwischen der zweiten und der dritten Position die erste Regelklappe den durchströmbaren Querschnitt des ersten Abgaskanals durch Betätigen der Stellvorrichtung kontinuierlich, während die zweite Regelklappe den durchströmbaren Querschnitt des zweiten Abgaskanals kontinuierlich vergrößert. Somit kann zwischen der ersten und der zweiten Position der Abgasgegendruck kontinuierlich geregelt werden und zwischen der zweiten und dritten Position ohne große Änderungen des Abgasgegendrucks eine Abgaswärmerückgewinnung zur Verbesserung des Komforts stattfinden.Preferably reduces the first between the first and the second position Regulating flap the flow-through cross section of the first Exhaust gas ducts by operating the adjusting device continuously, while the second damper can be flowed through Cross-section of the second exhaust duct closes and reduces between the second and the third position, the first control flap the permeable cross section of the first exhaust passage through Actuate the actuator continuously while the second control flap the flow-through cross-section of the second exhaust passage continuously increased. Thus, between the first and the second position of the exhaust back pressure be continuously regulated and between the second and third Position without major changes in exhaust back pressure an exhaust heat recovery for improvement of comfort.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Innenwand des zweiten Abgaskanals derart geformt, dass die Innenwand im Wesentlichen dem durch den Außenumfang des zweiten Klappenkörpers beim Durchfahren des Bereiches zwischen der ersten Position und der zweiten Position überstrichenen Körper entspricht. Hierdurch kann die zweite Regelklappe im Abgaskanal über einen definierten Drehwinkel gedreht werden, ohne dass ein durchströmbarer Querschnitt des Kanals freigegeben wird. So wird auf einfache Weise gleichzeitig der andauernde Verschluss des zweiten Kanals bei kontinuierlichem Öffnen des ersten Abgaskanals bei der Drehung von der ersten in die zweite Position über eine direkt gekoppelte Stellvorrichtung sichergestellt, ohne zusätzliche Kupplungen oder Bewegungsumformer verwenden zu müssen.In a preferred embodiment, the inner wall of the second exhaust duct shaped such that the inner wall substantially through the outer periphery of the second valve body when passing through the area between the first position and corresponds to the second position overlined body. As a result, the second control flap in the exhaust duct over be rotated a defined angle of rotation without a flow-through cross-section of the channel is released. So it's easy at the same time the continuous closure of the second channel with continuous opening of the first exhaust passage in the rotation from the first to the second Position ensured via a directly coupled actuator, without using additional couplings or motion transducer too have to.

In einer weiterführenden Ausführungsform ist der Klappenkörper der zweiten Regelklappe kreisförmig ausgebildet und achssymmetrisch auf einer Welle befestigt oder einstückig mit der Welle hergestellt und die Innenwand des Abgaskanals weist im Bereich zwischen der ersten und der zweiten Position der Regelklappe eine Kugelzonenform auf, wobei die Kugelzone der Innenwand im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie der kreisförmige Klappenkörper. Bei einer derartigen Ausführung werden die auf die Stellvorrichtung durch den Abgasstrom wirkenden Drehmomente sehr gering gehalten, so dass kleinere Antriebe verwendet werden können und der Stromverbrauch sinkt. Zusätzlich ist eine derartige Abgasklappenvorrichtung leicht herstellbar und montierbar.In a further embodiment is the Damper body of the second damper circular trained and axisymmetric mounted on a shaft or in one piece manufactured with the shaft and facing the inner wall of the exhaust passage in the range between the first and the second position of the control flap a spherical zone shape, wherein the spherical zone of the inner wall substantially the same diameter as the circular valve body. In such an embodiment, the on the actuator kept very low by the exhaust gas stream acting torques, so that smaller drives can be used and the Power consumption drops. In addition, such an exhaust valve device easy to manufacture and assemble.

Dabei ist es vorteilhaft, eine Eintrittsöffnung des zweiten Gehäuses versetzt zu einer Austrittsöffnung des zweiten Gehäuses anzuordnen. Dies erleichtert die Herstellung der Kugelzone, da Hinterschnitte vermieden werden.there it is advantageous, an inlet opening of the second housing offset to an outlet opening of the second housing to arrange. This facilitates the production of the spherical zone, because undercuts be avoided.

Vorzugsweise sind das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse einstückig hergestellt, wobei der Klappenkörper der ersten Regelklappe kreisförmig ausgebildet ist und achssymmetrisch auf einer Welle angeordnet ist. Hierdurch entfallen zusätzliche Montageschritte. Des Weiteren wird der Einbau im Motor vereinfacht und der benötigte Bauraum minimiert.Preferably are the first housing and the second housing manufactured in one piece, wherein the valve body the first control flap is circular and is arranged axisymmetrically on a shaft. This is omitted additional assembly steps. Furthermore, the installation simplified in the engine and minimizes the required space.

In einer weiterführenden Ausführungsform sind der erste Klappenkörper und der zweite Klappenkörper auf einer gemeinsamen ein- oder mehrteiligen Welle angeordnet, die über die Stellvorrichtung betätigbar ist. Es entfallen somit zusätzliche Kopplungsglieder zwischen Stellvorrichtung und Klappe, wodurch erneut die Bauteileanzahl reduziert und die Montage erleichtert wird.In a further embodiment are the first valve body and the second valve body arranged on a common single- or multi-part shaft, the over the adjusting device is actuated. It thus accounts additional coupling members between adjusting device and flap, which again reduces the number of components and assembly is relieved.

Vorzugsweise verschließt beim Verdrehen der Regelklappen zwischen der zweiten und der dritten Position in einer vierten Position die erste Regelklappe den ersten Abgaskanal und die zweite Regelklappe den zweiten Abgaskanal vollständig. Durch eine derartige Ausführung kann der Abgasgegendruck zur weiteren Erhöhung der Abgasrückführrate zusätzlich verstärkt werden.Preferably closes when turning the control valves between the second and third position in a fourth position the first Regulating the first exhaust duct and the second damper the second exhaust duct completely. By such an embodiment can the exhaust back pressure to further increase the exhaust gas recirculation rate in addition be strengthened.

In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform verkleinert zwischen der ersten und der zweiten Position die erste Regelklappe den durchströmbaren Querschnitt des ersten Abgaskanals durch Betätigen der Stellvorrichtung kontinuierlich, während die zweite Regelklappe den durchströmbaren Querschnitt des zweiten Abgaskanals verschließt, verkleinert zwischen der zweiten und der vierten Position die erste Regelklappe den durchströmbaren Querschnitt des ersten Abgaskanals durch Betätigen der Stellvorrichtung kontinuierlich bis dieser verschlossen ist, während die zweite Regelklappe den durchströmbaren Querschnitt verschließt und verschließt zwischen der vierten und der dritten Position die erste Regelklappe den durchströmbaren Querschnitt des ersten Abgaskanals vollständig während die zweite Regelklappe den durchströmbaren Querschnitt des zweiten Abgaskanals kontinuierlich vergrößert. Dies bedeutet, dass in der vierten Position gerade die erste Regelklappe den Kanal verschließt, während unmittelbar hinter dieser Position die zweite Regelklappe den Kanal beginnt freizugeben. Damit können beide Kanäle einzeln unabhängig von der vollständig geschlossenen Position in die vollständig geöffnete Position bewegt werden und somit der Abgasgegendruck in den Kanälen einzeln eingestellt werden.In a further embodiment, between the first and the second position, the first control flap continuously reduces the flow-through cross section of the first exhaust gas duct by actuating the adjusting device, while the second control flap closes the flow-through cross section of the second exhaust gas duct, reduced between the second and the second throttle valve fourth position, the first control flap the flow-through cross section of the first exhaust passage by operating the adjusting device is continuously closed until it is closed, while the second control valve closes the flow-through cross-section and closes between the fourth and the third position, the first control valve the flow-through cross section of the first exhaust passage completely during the second control valve continuously increases the permeable cross section of the second exhaust passage. This means that in the fourth position, just the first damper closes the channel, while immediately behind this position, the second damper starts to release the channel. Thus, both channels can be individually moved independently of the fully closed position in the fully open position and thus the exhaust back pressure in the channels can be set individually.

Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass eine Innenwand des ersten Abgaskanals derart geformt ist, dass die Innenwand im Wesentlichen dem durch den Außenumfang des ersten Klappenkörpers beim Durchfahren des Bereiches zwischen der vierten und der dritten Position überstrichenen Körper entspricht und eine Innenwand des zweiten Abgaskanals derart geformt ist, dass die Innenwand im Wesentlichen dem durch den Außenumfang des zweiten Klappenkörpers beim Durchfahren des Bereiches zwischen der ersten Position und der zweiten Position überstrichenen Körper entspricht. So sind für die voneinander unabhängige Regelung keine zusätzlichen Bewegungsumformer notwendig.This is preferably achieved in that an inner wall of the first Exhaust gas duct is shaped such that the inner wall substantially the through the outer periphery of the first valve body passing through the area between the fourth and the third Corresponds to the position of the overlined body and an inner wall of the second exhaust passage is shaped such that the inner wall is essentially the one through the outer periphery of the second valve body when passing through the area swept over between the first position and the second position Body corresponds. So are for each other independent control no additional motion transducer necessary.

So ist vorteilhafterweise der Klappenkörper der ersten Regelklappe kreisförmig ausgebildet und achssymmetrisch auf einer Welle befestigt oder einstückig mit der Welle hergestellt und die Innenwand des ersten Abgaskanals weist im Bereich zwischen der vierten und der dritten Position der ersten Regelklappe die Form einer Kugelzone auf, wobei die Kugelzone der Innenwand im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie der kreisförmige Klappenkörper. So können relativ kleine Aktuatoren verwendet werden. Der Herstellaufwand bleibt relativ gering.So is advantageously the valve body of the first control valve circular and axisymmetric on a shaft fastened or made in one piece with the shaft and the inner wall of the first exhaust passage points in the region between the fourth and third position of the first flap the shape a spherical zone, wherein the spherical zone of the inner wall substantially the same diameter as the circular valve body. So relatively small actuators can be used. Of the Manufacturing costs remain relatively low.

In einer bevorzugten Ausführung des Abgaswärmerückgewinnungssystems ist der Abgaswärmetauscher in einem ersten Abschnitt eines Abgasrückführkanals eines Niederdruckbereiches einer turboaufgeladenen Verbrennungskraftmaschine angeordnet, an dessen Ende eine dritte Verzweigung angeordnet ist, an der sich der Abgasrückführkanal in einen weiteren Abschnitt des Abgasrückführkanals, in dem ein Abgasrückführventil angeordnet ist, und einen Abgaswärmerückgewinnungskanal, in dem das Abgaswärmerückgewinnungsventil angeordnet ist, teilt, so dass der erste Abschnitt des Abgasrückführkanals und der Abgaswärmerückgewinnungskanal den Bypasskanal bilden. Hierdurch entfällt im Abgassystem die Notwendigkeit eines zusätzlichen Wärmetauschers zur Wärmerückgewinnung, wodurch Kosten und Aufwand deutlich reduziert werden.In a preferred embodiment of the exhaust heat recovery system is the exhaust gas heat exchanger in a first section of a Exhaust gas recirculation channel of a low pressure area a turbocharged internal combustion engine arranged at whose end a third branch is arranged at the the exhaust gas recirculation channel in another section the exhaust gas recirculation passage in which an exhaust gas recirculation valve is arranged, and an exhaust heat recovery channel, in which the exhaust heat recovery valve arranged is, divides, leaving the first section of the exhaust gas recirculation channel and the exhaust heat recovery channel the bypass passage form. This eliminates the need for the exhaust system an additional heat exchanger for heat recovery, whereby costs and expenses are significantly reduced.

Durch die beanspruchten Ausführungsformen einer Abgasklappenvorrichtung und eines Abgaswärmerückgewinnungssystems mit einer derartigen Abgasklappenvorrichtung kann ein Abgasstrom wahlweise gekühlt zur Wärmerückgewinnung oder ungekühlt zum Abgasauslass geführt werden, wobei gleichzeitig hohe Abgasrückführraten durch einen hohen erreichbaren Abgasgegendruck sichergestellt werden können. Nach der Warmlaufphase bleibt eine Regelung des Abgasgegendruckes mit oder Wärmerückgewinnung möglich, obwohl nur eine Stellvorrichtung zur Verstellung der Abgasklappe und des Abgaswärmerückgewinnungsventils benötigt wird. Des Weiteren wird ein System vorgeschlagen, bei welchem die Komplexität und die Anzahl der Bauteile zur Erreichung der vorgenannten Funktionen minimiert werden.By the claimed embodiments of an exhaust valve device and an exhaust heat recovery system with Such an exhaust valve device may optionally have an exhaust gas flow cooled for heat recovery or uncooled be led to the exhaust outlet, at the same time high Exhaust gas recirculation rates through a high achievable Exhaust back pressure can be ensured. After Warm-up phase remains a regulation of the exhaust back pressure with or Heat recovery possible, though only an actuator for adjusting the exhaust flap and the exhaust heat recovery valve is needed. Furthermore, a system is proposed in which the complexity and number of components to Achievement of the aforementioned functions can be minimized.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasklappenvorrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Abgaswärmerückgewinnungssystem sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.One Embodiment of an inventive Exhaust flap device and an inventive Exhaust heat recovery system are shown in the figures and are described below.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Abgaswärmerückgewinnungssystems. 1 shows a schematic diagram of an exhaust heat recovery system according to the invention.

2 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Abgasklappenvorrichtung. 2 shows a side view of an exhaust valve device according to the invention.

3a) und b) zeigen eine erste Position der beiden Regelklappen der erfindungsgemäßen Abgasklappenvorrichtung in geschnittener Darstellung entlang der Linien B-B und A-A der Abgasklappenvorrichtung der 2. 3a ) and b) show a first position of the two control valves of the exhaust valve device according to the invention in a sectional view along the lines BB and AA of the exhaust valve device of 2 ,

4a) und b) zeigen eine zweite Position der beiden Regelklappen der erfindungsgemäßen Abgasklappenvorrichtung in geschnittener Darstellung entlang der Linien B-B und A-A der Abgasklappenvorrichtung der 2. 4a ) and b) show a second position of the two control valves of the exhaust valve device according to the invention in a sectional view along the lines BB and AA of the exhaust valve device of 2 ,

5a) und b) zeigen eine dritte Position der beiden Regelklappen der erfindungsgemäßen Abgasklappenvorrichtung in Geschnittener Darstellung entlang der Linien B-B und A-A der Abgasklappenvorrichtung der 2. 5a ) and b) show a third position of the two control valves of the exhaust valve device according to the invention in a sectional view along the lines BB and AA of the exhaust valve device of 2 ,

6a) und b) zeigen eine weitere Ausführung der beiden Regelklappen mit vier verschiedenen Positionen der Regelklappen in schematischer Darstellung. 6a ) and b) show a further embodiment of the two control valves with four different positions of the control valves in a schematic representation.

Das in der 1 dargestellte Abgaswärmerückgewinnungssystem weist einen Abgasauslasskanal 2 auf, in dem ein Dieselpartikelfilter 4 angeordnet ist, der wiederum in Strömungsrichtung hinter einer nicht dargestellten Turbine eines Abgasturboladers angeordnet ist. Hinter dem Dieselpartikelfilter 4 weist das Abgaswärmerückgewinnungssystem eine erste Verzweigung 6 auf, an der vom Abgasauslasskanal 2 ein Abgasrückführkanal 8 abzweigt, in dem ein Abgaswärmetauscher 10 angeordnet ist, während im weiteren Verlauf des Abgasauslasskanals 2 eine Abgasklappe 12 angeordnet ist. Hinter der Abgasklappe 12 ist eine zweite Verzweigung 14 angeordnet, an der ein Bypasskanal 16 in den Abgasauslasskanal 2 mündet. Das in den weiterführenden Bereich des Abgasauslasskanals 2 strömende Abgas wird im Folgenden ausgestoßen.That in the 1 shown exhaust heat recovery system has an exhaust gas outlet channel 2 in which a diesel particulate filter 4 is arranged, which in turn is arranged in the flow direction behind a turbine, not shown, of an exhaust gas turbocharger. Behind the diesel particulate filter 4 the exhaust heat recovery system has a first branch 6 on, at the exhaust outlet duct 2 an exhaust gas recirculation channel 8th branches, in which an exhaust gas heat exchanger 10 is arranged while in the further course of the exhaust gas outlet 2 an exhaust flap 12 is arranged. Behind the exhaust flap 12 is a second branch 14 arranged at the one bypass channel 16 in the exhaust outlet duct 2 empties. That in the continuing area of the exhaust gas outlet channel 2 flowing exhaust gas is ejected below.

Vom Abgasrückführkanal 8 zweigt an einer dritten Verzweigung 18 ein Abgaswärmerückgewinnungskanal 20 ab, der mit einem Abschnitt 22 des Abgasrückführkanals 8, in dem der Abgaswärmetauscher 10 angeordnet ist, den Bypasskanal 16 bildet. Während im weiteren Abschnitt 21 des Abgasrückführkanals 8 hinter der dritten Verzweigung 18 beziehungsweise hinter dem als Bypasskanal 16 dienenden Abschnitt 22 des Abgasrückführkanals 8 im Abgasrückführkanal 8 ein Abgasrückführventil 24 zur Regelung der zu einem Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine rückgeführten Abgasmenge angeordnet ist, ist im Abgaswärmerückgewinnungskanal 20, der in die zweite Verzweigung 14 mündet, ein Abgaswärmerückgewinnungsventil 26 angeordnet.From the exhaust gas recirculation channel 8th branches at a third branch 18 an exhaust heat recovery channel 20 starting with a section 22 the exhaust gas recirculation channel 8th in which the exhaust gas heat exchanger 10 is arranged, the bypass channel 16 forms. While in the further section 21 the exhaust gas recirculation channel 8th behind the third branch 18 or behind the as a bypass channel 16 serving section 22 the exhaust gas recirculation channel 8th in the exhaust gas recirculation channel 8th an exhaust gas recirculation valve 24 is arranged to control the recirculated to an intake manifold of the internal combustion engine exhaust gas amount is in the exhaust heat recovery channel 20 in the second branch 14 opens, an exhaust heat recovery valve 26 arranged.

Der Abgasrückführkanal 8 mündet in einer vierten Verzweigung 28 in einen Ansaugkanal 30 der Verbrennungskraftmaschine der zu einem nicht dargestellten Verdichter des Turboladers führt.The exhaust gas recirculation channel 8th flows into a fourth branch 28 in a suction channel 30 the internal combustion engine leads to a compressor, not shown, of the turbocharger.

Nach Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine gelangt Abgas über die Turbine in das Abgaswärmerückgewinnungssystem. Zu diesem Zeitpunkt ist die Abgasklappe weitestgehend angedrosselt, so dass das Abgas über den Abgasrückführkanal 8 und den Abgaswärmetauscher 10 geführt wird. Durch Öffnen des Abgaswärmerückgewinnungsventils 26 kann sichergestellt werden, dass unabhängig von der Stellung des Abgasrückführventils 24 eine ausreichende Menge Abgas über den Abgaswärmetauscher 10 geführt wird, um eine möglichst schnelle Aufheizung des Kühlmittels zu erreichen. Dieses dient zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraums, so dass durch schnelle Erhöhung der Kühlmitteltemperatur der Komfort durch schnelles Aufheizen des Fahrzeuginnenraums deutlich erhöht werden kann. Nach Durchlaufen der Warmlaufphase kann das Abgaswärmerückgewinnungsventil 26 in seine geschlossene Stellung gedreht werden, so dass über den Abgaswärmerückgewinnungskanal 20 kein Abgas mehr strömen kann, während die Abgasklappe 12 zumindest teilweise geöffnet wird, um einen ausreichenden Abgasausstoß sicherzustellen.After a cold start of the internal combustion engine exhaust gas passes through the turbine in the exhaust heat recovery system. At this time, the exhaust valve is throttled as much as possible, so that the exhaust gas via the exhaust gas recirculation channel 8th and the exhaust gas heat exchanger 10 to be led. By opening the exhaust heat recovery valve 26 can be ensured that regardless of the position of the exhaust gas recirculation valve 24 a sufficient amount of exhaust gas through the exhaust gas heat exchanger 10 is performed to achieve the fastest possible heating of the coolant. This serves to heat the vehicle interior, so that the comfort can be significantly increased by rapidly increasing the coolant temperature by quickly increasing the coolant temperature. After passing through the warm-up phase, the exhaust heat recovery valve 26 be turned into its closed position, so that via the exhaust heat recovery channel 20 no exhaust gas can flow anymore while the exhaust flap 12 is at least partially opened to ensure a sufficient emission of exhaust gas.

Je nach Lastzustand der Verbrennungskraftmaschine ist nach der Warmlaufphase eine sehr große Abgasmenge zum Ansaugkanal 30 zurückzuführen. Da diese Menge nicht ausschließlich durch Öffnen des Abgasrückführventils 24 sichergestellt werden kann, wird durch teilweises Verschließen des Abgasauslasskanals 2 der Abgasgegendruck erhöht, so dass die in den Abgasrückführkanal 8 einströmende Abgasmenge wächst. Hierbei muss jedoch sichergestellt werden, dass der Bypasskanal 16 verschlossen bleibt.Depending on the load condition of the internal combustion engine is a very large amount of exhaust gas to the intake after the warm-up phase 30 due. Because this amount is not exclusive by opening the exhaust gas recirculation valve 24 can be ensured is by partially closing the exhaust gas outlet 2 the exhaust back pressure increases so that the exhaust gas recirculation channel 8th incoming exhaust gas increases. However, it must be ensured that the bypass channel 16 remains closed.

Um die Abgasklappe 12 und das Abgaswärmerückgewinnungsventil 26 über eine einzelne Stellvorrichtung 32 ansteuern zu können, kann erfindungsgemäß eine in den 2 bis 5 dargestellte Abgasklappenvorrichtung für ein derartiges Abgaswärmerückgewinnungssystem verwendet werden.To the exhaust flap 12 and the exhaust heat recovery valve 26 via a single actuator 32 to be able to control, according to the invention in the 2 to 5 shown exhaust flap device can be used for such an exhaust heat recovery system.

Die in der 2 dargestellte Abgasklappenvorrichtung weist ein erstes Gehäuse 34 auf, in dem ein erster Abgaskanal 36 ausgebildet ist, der als Abgasauslasskanal 2 dienen kann und der von einer ersten Regelklappe 38 beherrscht wird, die als Abgasklappe 12 dienen kann.The in the 2 shown exhaust valve device has a first housing 34 on, in which a first exhaust duct 36 is formed, as the Abgasauslasskanal 2 can serve and that of a first control flap 38 is dominated, as the exhaust flap 12 can serve.

Ein zweites Gehäuse 40 ist einteilig mit dem ersten Gehäuse 34 ausgebildet und formt einen zweiten Abgaskanal 42, in dem wiederum eine zweite Regelklappe 44 angeordnet ist, die als Abgaswärmerückgewinnungsventil 26 dienen kann und in den 3 bis 5 erkennbar ist.A second housing 40 is in one piece with the first housing 34 formed and forms a second exhaust passage 42 in which in turn a second control flap 44 is arranged, as the exhaust heat recovery valve 26 can serve and in the 3 to 5 is recognizable.

Die Regelklappen 38, 44 bestehen jeweils aus einem Klappenkörper 46, 48, wobei die Klappenkörper 46, 48 auf einer gemeinsamen Welle 50 befestigt sind, die im Gehäuse 34, 40 drehbar gelagert ist und deren erstes Ende sich durch eine Kanalwand 52 des ersten Abgaskanals 36 in Richtung der Stellvorrichtung 32 erstreckt, über die die Welle 50 und damit die Regelklappen 38, 44 in Drehung versetzbar sind. Als Antrieb der Stellvorrichtung 32 dient in vorliegender Ausführung ein Elektromotor 54, der mit einem nicht dargestellten Getriebe in einer Aufnahmekammer eines Stellergehäuses 55 angeordnet ist, welche über einen Deckel 56 verschlossen ist. Zusätzlich ist zwischen der Welle 50 und dem Stellergehäuse 55 eine Drehfeder 57 angeordnet, die als Notlauffeder dient und somit bei Ausfall der Stellvorrichtung 32 die Regelklappen 38, 44 in eine Notlaufstellung zurückdreht.The control valves 38 . 44 each consist of a valve body 46 . 48 , wherein the valve body 46 . 48 on a common wave 50 are fixed in the housing 34 . 40 is rotatably mounted and the first end through a channel wall 52 of the first exhaust passage 36 in the direction of the actuator 32 extends over which the shaft 50 and thus the control valves 38 . 44 are in rotation displaceable. As drive of the adjusting device 32 used in the present embodiment, an electric motor 54 , with a gear, not shown in a receiving chamber of a controller housing 55 is arranged, which has a lid 56 is closed. In addition, there is between the shaft 50 and the actuator housing 55 a torsion spring 57 arranged, which serves as emergency running spring and thus in case of failure of the adjusting device 32 the control valves 38 . 44 turns back into an emergency position.

Wie in den 3 bis 5 zu erkennen ist, sind in vorliegendem Ausführungsbeispiel die beiden Klappenkörper 46, 48 etwa um 45° verdreht zueinander auf der Welle 50 angeordnet, wobei sowohl die Klappenkörper 46, 48 als auch die Querschnitte der Abgaskanäle 36, 42 im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind. Die Klappenkörper 46, 48 sind achssymmetrisch auf der Welle 50 befestigt.As in the 3 to 5 can be seen, in the present embodiment, the two valve body 46 . 48 about 45 ° twisted to each other on the shaft 50 arranged, with both the door body 46 . 48 as well as the cross sections of the exhaust ducts 36 . 42 are formed substantially circular. The valve body 46 . 48 are axisymmetric on the shaft 50 attached.

Aus den 3a) bis 5a) wird ersichtlich, dass der erste Abgaskanal 36 im Wesentlichen gerade verläuft, also einen gleichbleibenden Querschnitt ohne Umlenkungen aufweist.From the 3a ) to 5a ) it becomes apparent that the first exhaust passage 36 is substantially straight, so has a constant cross section without deflections.

Im Vergleich hierzu wird aus den 3b) bis 5b) deutlich, dass der zweite Abgaskanal 42 eine zu einer Eintrittsöffnung 58 unter einem Winkel von ca. 65° angestellte Austrittsöffnung 60 aufweist. Die den Abgaskanal 42 begrenzenden Innenwände 62 weisen über einen vordefinierten Bereich eine Kugelform auf, bilden also eine Kugelzone 64, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser eines Außenumfangs 66 des zweiten Klappenkörpers 48 entspricht. Die Folge dieser Ausformung wird im Folgenden anhand der 3 bis 5 erklärt.In comparison, from the 3b ) to 5b ) clearly that the second exhaust duct 42 one to an entrance opening 58 at an angle of about 65 ° employed discharge opening 60 having. The the exhaust duct 42 delimiting interior walls 62 have a spherical shape over a predefined area, thus forming a spherical zone 64 whose diameter is substantially equal to the diameter of an outer periphery 66 of the second valve body 48 equivalent. The consequence of this embodiment is described below with reference to 3 to 5 explained.

In den 3a) und b) ist eine erste Position der ersten Regelklappe 38 im ersten Gehäuse 34 sowie die zugehörige Position der zweiten Regelklappe 44 im zweiten Gehäuse 40 dargestellt. Der erste Abgaskanal 36 ist in dieser Position vollständig geöffnet, während der zweite Abgaskanal 42 durch die zweite Regelklappe 44 vollständig verschlossen ist.In the 3a ) and b) is a first position of the first control flap 38 in the first case 34 as well as the associated position of the second control flap 44 in the second housing 40 shown. The first exhaust duct 36 is fully open in this position, while the second exhaust duct 42 through the second control flap 44 is completely closed.

In der in den 4a) und 4b) dargestellten zweiten Position wurden beide Regelklappen 38, 44 um einen definierten Winkel über die Welle 50 mittels der Stellvorrichtung 32 in ihren Abgaskanälen 36, 42 verdreht. Der erste Abgaskanal 36 wird in dieser Position durch die erste Regelklappe 38 teilweise verschlossen, so dass bei einer Verwendung als Abgasklappe 12 ein erhöhter Gegendruck im in Strömungsrichtung vor der Regelklappe 38 liegenden Bereich erzeugt wird. Gleichzeitig wird der zweite Abgaskanal 42 weiterhin durch die zweite Regelklappe 44 verschlossen, da der Umfang des Klappenkörpers 48 weiterhin an der Innenwand 62 liegt. Dies wird durch die Kugelzone 64 erreicht, an der der Klappenkörper 48 zwischen der ersten Position und der zweiten Position entlang geführt wird. Dies bedeutet, dass zwischen der ersten und der zweiten Position der durchströmbare Querschnitt des ersten Abgaskanals 36 kontinuierlich verkleinert wird, während der zweite Abgaskanal 42 verschlossen bleibt. In dieser zweiten Position ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Ende der Kugelzone 64 erreicht, so dass bei weiterer Drehung der zweiten Regelklappe 44 der zweite Abgaskanal 42 langsam geöffnet wird.In the in the 4a ) and 4b ) shown second position were both control valves 38 . 44 at a defined angle over the shaft 50 by means of the adjusting device 32 in their exhaust ducts 36 . 42 twisted. The first exhaust duct 36 will be in this position through the first control flap 38 partially closed, so when used as an exhaust flap 12 an increased back pressure in the flow direction in front of the control valve 38 lying area is generated. At the same time, the second exhaust channel 42 continue through the second control flap 44 closed, since the circumference of the valve body 48 continue on the inner wall 62 lies. This is done by the bullet zone 64 reached, at the flap body 48 between the first position and the second position along. This means that between the first and the second position of the flow-through cross section of the first exhaust passage 36 is continuously reduced while the second exhaust passage 42 remains closed. In this second position, in the present embodiment, the end of the ball zone 64 achieved, so that upon further rotation of the second control flap 44 the second exhaust duct 42 is slowly opened.

Die Endstellung nach der Drehung von der zweiten Position in eine dritte, als Endposition dienende, Position ist in den 5a) und b) dargestellt. Die erste Regelklappe 38 befindet sich in ihrer den Abgaskanal 26 vollständig verschließenden Position. Der verkleinerte durchströmbare Querschnitt der zweiten Position wurde somit beim Verfahren des Klappenkörpers 46 kontinuierlich weiter bis in die Verschlussstellung verkleinert. Bei dieser Drehung von der zweiten Position in die dritte Position wird jedoch der durchströmbare Querschnitt des zweiten Abgaskanals 42 kontinuierlich vergrößert bis er in der Endstellung vollständig freigegeben wird. Bei Parallelschaltung der beiden Kanäle folgt daraus, dass der Abgasstrom im zweiten Abgaskanal 42 wächst, während er im ersten Abgaskanal 36 geringer wird bis schließlich der vollständige Abgasstrom über den zweiten Abgaskanal 42 geführt wird.The end position after rotation from the second position to a third position serving as the end position is in the 5a ) and b) are shown. The first control flap 38 is in her the exhaust duct 26 completely closing position. The reduced flow-through cross section of the second position was thus in the process of the valve body 46 continuously reduced down to the closed position. In this rotation from the second position to the third position, however, the flow-through cross section of the second exhaust passage 42 continuously increased until it is fully released in the end position. When the two channels are connected in parallel, it follows that the exhaust gas flow in the second exhaust gas channel 42 growing while in the first exhaust duct 36 becomes smaller until finally the complete exhaust gas flow over the second exhaust passage 42 to be led.

In den 6a) und b) sind die verschiedenen Stellungen der beiden Regelklappen 38, 44 in einem weiterführenden beziehungsweise alternativen Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Im Vergleich zur Ausführung gemäß der 3a) bis 5b) weist in dieser Ausführung auch der erste Abgaskanal 36 eine Kugelzone 68 auf, deren Innenwand 70 wiederum der vom äußeren Umfang des Klappenkörpers 46 der ersten Regelklappe 38 überstrichenen Fläche zwischen einer vierten und der dritten Position im Wesentlichen entspricht. In dieser vierten Position ist die erste Regelklappe 38 gerade in ihrem geschlossenen Zustand während die zweite Regelklappe 44 gerade noch den zweiten Abgaskanal 42 verschließt. Daraus folgt, dass zunächst bei der Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Position die erste Regelklappe 38 aus ihrer vollständig geöffneten Position in eine den freien Querschnitt des ersten Abgaskanals 36 langsam verschließende Stellung bewegt wird, während die zweite Regelklappe den zweiten Abgaskanal 42 verschließt. Diese Bewegung wird bis zur vierten Position fortgesetzt. Bei Weiterdrehen der Regelklappen 38, 44 aus der vierten Position in Richtung der dritten Position bleibt daraufhin der erste Abgaskanal 36 vollständig verschlossen, während der freie Querschnitt des zweiten Abgaskanals 42 kontinuierlich vergrößert wird bis dieser in der dritten Position der zweiten Regelklappe 44 vollständig geöffnet ist.In the 6a ) and b) are the different positions of the two control valves 38 . 44 shown schematically in a continuing or alternative embodiment. Compared to the execution according to the 3a ) to 5b ) In this embodiment also has the first exhaust passage 36 a sphere zone 68 on whose inner wall 70 again from the outer periphery of the valve body 46 the first control flap 38 The swept area between a fourth and a third position substantially corresponds. In this fourth position is the first control flap 38 just in their closed state while the second damper 44 just the second exhaust duct 42 closes. It follows that first in the movement between the first and the second position, the first control flap 38 from its fully open position into a free cross section of the first exhaust passage 36 slow closing position is moved, while the second control flap the second exhaust duct 42 closes. This movement continues until the fourth position. If the control flaps continue to turn 38 . 44 from the fourth position in the direction of the third position then remains the first exhaust passage 36 completely closed, while the free cross section of the second exhaust duct 42 is continuously increased until this in the third position of the second control valve 44 is completely open.

Im Vergleich zu der zuvor beschriebenen Ausführung wird es somit möglich, den ersten Abgaskanal 36 vollständig zu drosseln und somit den Gegendruck und damit wiederum die Abgasrückführrate zusätzlich zu erhöhen. Des Weiteren sind beide Abgaskanäle 36, 42 einzeln zu regeln.Compared with the above-described embodiment, it thus becomes possible to use the first exhaust passage 36 completely to throttle and thus increase the back pressure and thus in turn the exhaust gas recirculation rate in addition. Furthermore, both are exhaust channels 36 . 42 to regulate individually.

Es wird somit eine Abgasklappenvorrichtung geschaffen, mit der eine erste Regelklappe zur Druckerhöhung in einem ersten Abgaskanal in eine teilweise oder vollständig den Kanal verschließende Stellung verdreht werden kann, ohne die zweite direkt mechanisch gekoppelte Abgasklappe in eine den Kanal öffnende Stellung zu verdrehen. Ebenso ist es möglich, die zweite Regelklappe aus ihrer geschlossenen Stellung in eine den Kanal freigebende Stellung zu drehen, ohne dass die erste Regelklappe den Querschnitt freigibt. Je nach gewählter Ausführung kann auch eine voneinander abhängige Regelung der beiden Regelklappen über einen vorbestimmten Drehwinkel realisiert werden. Dies wird innerhalb eines Gehäuses mit nur einer Stellvorrichtung erreicht, wobei beide Klappen direkt drehfest gekoppelt sind, also miteinander verdreht werden. Entsprechend eignet sich diese Abgasklappenvorrichtung bei einer Verwendung zur Abgaswärmerückgewinnung zur Erhöhung des rückgeführten Abgases bei einer Verbrennungskraftmaschine. Zusätzlich wird ein System präsentiert, mit welchem eine Abgaswärmerückgewinnung ohne zusätzlichen Wärmetauscher erreicht wird.There is thus provided an exhaust valve device, with which a first control flap for increasing the pressure in a first exhaust duct can be rotated into a partially or completely closing the channel position, without rotating the second directly mechanically coupled exhaust flap in a channel opening position. It is also possible, the second control valve from its closed position in a channel releasing To turn position without the first control flap releases the cross section. Depending on the selected embodiment, an interdependent regulation of the two control valves can be realized over a predetermined angle of rotation. This is achieved within a housing with only one adjusting device, wherein both flaps are directly coupled rotationally fixed, so are rotated together. Accordingly, when used for exhaust heat recovery, this exhaust valve device is suitable for increasing the recirculated exhaust gas in an internal combustion engine. In addition, a system is presented, with which an exhaust heat recovery without additional heat exchanger is achieved.

Selbstverständlich lässt sich der Grenzdrehwinkel der beiden Klappen entsprechend der zweiten beziehungsweise der vierten Position, bei dem die zweite Regelklappe beginnt den Querschnitt zu Öffnen, durch entsprechende Gestaltung der Kugelzonen sowie der Stellung der Einlassöffnungen zu den Auslassöffnungen an die Bedürfnisse und den Einsatzfall der Abgasklappenvorrichtung anpassen. Während im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kugelzone etwa einen Winkel von 45° einschließt, lässt sich dieser selbstverständlich auch vergrößern oder verkleinern. Auch wäre es möglich, die Kugelzone zu drehen, so dass Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung einander gegenüberliegen oder nur versetzt zueinander auf einer unterschiedlichen Höhe angeordnet sind, ohne dass ein Winkel zwischen ihnen gebildet wird.Of course can be the limit angle of rotation of the two valves accordingly the second and the fourth position, in which the second Control flap begins to open the cross-section, through appropriate Design of the ball zones as well as the position of the inlet openings to the outlet openings to the needs and adjust the application of the exhaust valve device. While in the present embodiment, the ball zone approximately includes an angle of 45 ° leaves Of course, this also enlarge or out. Also, it would be possible the ball zone to turn, so that inlet and outlet openings each other opposite or only offset from each other on one different height are arranged without an angle is formed between them.

Verschiedene weitere konstruktive Änderungen im Vergleich zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind denkbar, so beispielsweise eine nicht zentrische Lagerung einer oder beider Klappen, eine andere Anordnung der Gehäuse zueinander oder der Stellvorrichtung zum Gehäuse. Vordringlich ist es erfindungsgemäß lediglich notwendig, ein öffnen der zweiten beziehungsweise der ersten Regelklappe beim Schließen der ersten beziehungsweise der zweiten Regelklappe zu verzögern, ohne Gestänge, Koppelgetriebe oder mehrere Stellvorrichtungen verwenden zu müssen. Auch wird deutlich, dass die erfindungsgemäße Abgasklappenvorrichtung auch für andere Abgaswärmerückgewinnungssysteme geeignet ist, die beispielsweise einen gesonderten Bypasszweig mit zusätzlichem Wärmetauscher verwenden.Various other design changes compared to those described Embodiments are conceivable, such as not one centric storage of one or both flaps, another arrangement the housing to each other or the adjusting device to the housing. It is only essential according to the invention necessary, an opening of the second or the first Control flap when closing the first or the second damper to retard, without linkage, To use coupling gear or multiple actuators. It also becomes clear that the invention Exhaust flap device also for other exhaust heat recovery systems is suitable, for example, a separate bypass branch with use additional heat exchanger.

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Claims (13)

Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen mit einem ersten Gehäuse, in dem ein erster Abgaskanal ausgebildet ist, in dem eine erste Regelklappe mit einem ersten Klappenkörper angeordnet ist, über die ein Abgasstrom im ersten Abgaskanal regelbar ist, und einem zweiten Gehäuse, in dem ein zweiter Abgaskanal ausgebildet ist, in dem eine zweite Regelklappe mit einem zweiten Klappenkörper angeordnet ist, über die ein Abgasstrom im zweiten Abgaskanal regelbar ist, wobei die erste Regelklappe und die zweite Regelklappe gemeinsam über eine Stellvorrichtung mechanisch gekoppelt abhängig voneinander betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Position die erste Regelklappe (12, 38) den ersten Abgaskanal (2, 36) vollständig freigibt, während die zweite Regelklappe (26, 44) den zweiten Abgaskanal (16, 42) vollständig verschließt, in einer zweiten Position die erste Regelklappe (12, 38) den ersten Abgaskanal (2, 36) teilweise verschließt, während die zweite Regelklappe (12, 38) den zweiten Abgaskanal (16, 42) vollständig verschließt und in einer dritten Position die erste Regelklappe (12, 38) den ersten Abgaskanal (2, 36) vollständig verschließt, während die zweite Regelklappe (26, 44) den zweiten Abgaskanal (16, 42) vollständig freigibt.Exhaust gas flap device for internal combustion engines having a first housing in which a first exhaust passage is formed, in which a first control valve is arranged with a first valve body, via which an exhaust gas flow in the first exhaust passage is controllable, and a second housing, in which a second exhaust passage is formed , in which a second control flap is arranged with a second flap body, via which an exhaust gas flow in the second exhaust duct is controllable, wherein the first control flap and the second control flap are mechanically coupled via a control device mechanically operable dependent on each other, characterized in that in a first position the first control flap ( 12 . 38 ) the first exhaust passage ( 2 . 36 ) completely releases, while the second control flap ( 26 . 44 ) the second exhaust passage ( 16 . 42 ) completely closes, in a second position, the first control flap ( 12 . 38 ) the first exhaust passage ( 2 . 36 ) partially closes, while the second control valve ( 12 . 38 ) the second exhaust passage ( 16 . 42 ) completely closes and in a third position, the first control flap ( 12 . 38 ) the first exhaust passage ( 2 . 36 ), while the second damper ( 26 . 44 ) the second exhaust passage ( 16 . 42 ) completely releases. Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Position die erste Regelklappe (12, 38) den durchströmbaren Querschnitt des ersten Abgaskanals (2, 36) durch Betätigen der Stellvorrichtung (32) kontinuierlich verkleinert, während die zweite Regelklappe (12, 38) den durchströmbaren Querschnitt des zweiten Abgaskanals (16, 42) verschließt und zwischen der zweiten und der dritten Position die erste Regelklappe (12, 38) den durchströmbaren Querschnitt des ersten Abgaskanals (2, 36) durch Betätigen der Stellvorrichtung (32) kontinuierlich verkleinert, während die zweite Regelklappe (12, 38) den durchströmbaren Querschnitt des zweiten Abgaskanals (16, 42) kontinuierlich vergrößert.Exhaust valve device for internal combustion engines according to claim 1, characterized in that between the first and the second position, the first control flap ( 12 . 38 ) the flow-through cross section of the first exhaust gas duct ( 2 . 36 ) by actuating the adjusting device ( 32 ) continuously reduced, while the second control flap ( 12 . 38 ) the flow-through cross-section of the second exhaust passage ( 16 . 42 ) closes and between the second and the third position, the first control flap ( 12 . 38 ) the flow-through cross section of the first exhaust gas duct ( 2 . 36 ) by actuating the adjusting device ( 32 ) continuously reduced, while the second control flap ( 12 . 38 ) the flow-through cross-section of the second exhaust passage ( 16 . 42 ) continuously increased. Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenwand (62) des zweiten Abgaskanals (16, 42) derart geformt ist, dass die Innenwand (62) im Wesentlichen dem durch den Außenumfang des zweiten Klappenkörpers (48) beim Durchfahren des Bereiches zwischen der ersten Position und der zweiten Position überstrichenen Körper entspricht.Exhaust valve device for internal combustion engines according to one of claims 1 or 2, characterized in that an inner wall ( 62 ) of the second exhaust passage ( 16 . 42 ) is shaped such that the inner wall ( 62 ) substantially through the outer periphery of the second valve body ( 48 ) when passing through the area between the first position and the second position overlined body corresponds. Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenkörper (48) der zweiten Regelklappe (26, 44) kreisförmig ausgebildet ist und achssymmetrisch auf einer Welle (50) befestigt oder einstückig mit der Welle (50) hergestellt ist und die Innenwand (62) des zweiten Abgaskanals (16, 42) im Bereich zwischen der ersten und der zweiten Position der zweiten Regelklappe (26, 44) die Form einer Kugelzone (64) aufweist, wobei die Kugelzone (64) der Innenwand (62) im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie der kreisförmige Klappenkörper (48).Exhaust valve device for internal combustion engines according to one of the preceding claims, characterized in that the valve body ( 48 ) of the second control flap ( 26 . 44 ) is circular in shape and is axisymmetric on a shaft ( 50 ) or integral with the shaft ( 50 ) and the inner wall ( 62 ) of the second exhaust passage ( 16 . 42 ) in the region between the first and the second position of the second control flap ( 26 . 44 ) the shape of a sphere zone ( 64 ), wherein the spherical zone ( 64 ) of the inner wall ( 62 ) has substantially the same diameter as the circular valve body ( 48 ). Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eintrittsöffnung (58) des zweiten Gehäuses (40) versetzt zu einer Austrittsöffnung (60) des zweiten Gehäuses (40) angeordnet ist.Exhaust valve device for internal combustion engines according to claim 4, characterized in that an inlet opening ( 58 ) of the second housing ( 40 ) offset to an exit opening ( 60 ) of the second housing ( 40 ) is arranged. Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (34) und das zweite Gehäuse (42) einstückig hergestellt sind, wobei der Klappenkörper (46) der ersten Regelklappe (12, 38) kreisförmig ausgebildet ist und achssymmetrisch auf einer Welle (50) angeordnet ist.Exhaust valve device for internal combustion engines according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing ( 34 ) and the second housing ( 42 ) are made in one piece, wherein the valve body ( 46 ) of the first control flap ( 12 . 38 ) is circular in shape and is axisymmetric on a shaft ( 50 ) is arranged. Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Klappenkörper (46) und der zweite Klappenkörper (48) auf einer gemeinsamen ein- oder mehrteiligen Welle (50) angeordnet sind, die über die Stellvorrichtung (32) betätigbar ist.Exhaust valve device for internal combustion engines according to one of the preceding claims, characterized in that the first valve body ( 46 ) and the second valve body ( 48 ) on a common single or multi-part wave ( 50 ) are arranged, which via the adjusting device ( 32 ) is operable. Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verdrehen der Regelklappen (12; 38, 26; 44) zwischen der zweiten und der dritten Position in einer vierten Position die erste Regelklappe (12, 38) den ersten Abgaskanal (2, 36) und die zweite Regelklappe (26, 44) den zweiten Abgaskanal (16, 42) vollständig verschließen.Exhaust valve device for internal combustion engines according to claim 1, characterized in that during rotation of the control valves ( 12 ; 38 . 26 ; 44 ) between the second and the third position in a fourth position, the first control flap ( 12 . 38 ) the first exhaust passage ( 2 . 36 ) and the second control flap ( 26 . 44 ) the second exhaust passage ( 16 . 42 ) completely close. Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Position die erste Regelklappe (12, 38) den durchströmbaren Querschnitt des ersten Abgaskanals (2, 36) durch Betätigen der Stellvorrichtung (32) kontinuierlich verkleinert, während die zweite Regelklappe (26, 44) den durchströmbaren Querschnitt des zweiten Abgaskanals (16, 42) verschließt, zwischen der zweiten und der vierten Position die erste Regelklappe (12, 38) den durchströmbaren Querschnitt des ersten Abgaskanals (2, 36) durch Betätigen der Stellvorrichtung (32) kontinuierlich verkleinert bis dieser verschlossen ist, während die zweite Regelklappe (26, 44) den durchströmbaren Querschnitt verschließt und zwischen der vierten und der dritten Position die erste Regelklappe (12, 38) den durchströmbaren Querschnitt des ersten Abgaskanals (2, 36) vollständig verschließt während die zweite Regelklappe (26, 44) den durchströmbaren Querschnitt des zweiten Abgaskanals (16, 42) kontinuierlich vergrößert.Exhaust valve device for internal combustion engines according to claim 8, characterized in that between the first and the second position, the first control valve ( 12 . 38 ) the flow-through cross section of the first exhaust gas duct ( 2 . 36 ) by actuating the adjusting device ( 32 ) continuously reduced, while the second control flap ( 26 . 44 ) the flow-through cross-section of the second exhaust passage ( 16 . 42 ) closes, between the second and the fourth position, the first control flap ( 12 . 38 ) the flow-through cross section of the first exhaust gas duct ( 2 . 36 ) by actuating the adjusting device ( 32 ) is continuously reduced until it is closed, while the second control flap ( 26 . 44 ) closes the flow-through cross section and between the fourth and the third position, the first control flap ( 12 . 38 ) the flow-through cross section of the first exhaust gas duct ( 2 . 36 ) completely closes while the second damper ( 26 . 44 ) the flow-through cross-section of the second exhaust passage ( 16 . 42 ) continuously increased. Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenwand des ersten Abgaskanals (2, 36) derart geformt ist, dass die Innenwand im Wesentlichen dem durch den Außenumfang des ersten Klappenkörpers (46) beim Durchfahren des Bereiches zwischen der vierten und der dritten Position überstrichenen Körper entspricht und eine Innenwand (62) des zweiten Abgaskanals (16, 42) derart geformt ist, dass die Innenwand (62) im Wesentlichen dem durch den Außenumfang des zweiten Klappenkörpers (48) beim Durchfahren des Bereiches zwischen der ersten Position und der zweiten Position überstrichenen Körper entspricht.Exhaust valve device for internal combustion engines according to one of claims 8 or 9, characterized in that an inner wall of the first exhaust passage ( 2 . 36 ) is shaped such that the inner wall is substantially the same as that through the outer periphery of the first flap body ( 46 ) when passing through the area between the fourth and the third position painted over body and an inner wall ( 62 ) of the second exhaust passage ( 16 . 42 ) is shaped such that the inner wall ( 62 ) substantially through the outer periphery of the second valve body ( 48 ) when passing through the area between the first position and the second position overlined body corresponds. Abgasklappenvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenkörper (46) der ersten Regelklappe (12, 38) kreisförmig ausgebildet ist und achssymmetrisch auf einer Welle (50) befestigt oder einstückig mit der Welle (50) hergestellt ist und die Innenwand des ersten Abgaskanals (2, 36) im Bereich zwischen der vierten und der dritten Position der ersten Regelklappe (12, 38) die Form einer Kugelzone aufweist, wobei die Kugelzone der Innenwand im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie der kreisförmige Klappenkörper (46).Exhaust valve device for internal combustion engines according to one of claims 8 to 10, characterized in that the valve body ( 46 ) of the first control flap ( 12 . 38 ) is circular in shape and is axisymmetric on a shaft ( 50 ) or integral with the shaft ( 50 ) and the inner wall of the first exhaust gas duct ( 2 . 36 ) in the region between the fourth and the third position of the first control flap ( 12 . 38 ) has the shape of a spherical zone, wherein the spherical zone of the inner wall has substantially the same diameter as the circular valve body ( 46 ). Abgaswärmerückgewinnungssystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einer ersten Verzweigung, an der sich ein Abgaskanal in einen Abgasauslasskanal und einen Bypasskanal, in dem ein Abgaswärmetauscher angeordnet ist, teilt und mit einer zweiten Verzweigung, an der der Bypasskanal in den Abgasauslasskanal mündet, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgaswärmerückgewinnungssystem eine Abgasklappenvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist, wobei die erste Regelklappe (38) im als Abgasauslasskanal (2) dienenden ersten Abgaskanal (36) zwischen den beiden Verzweigungen (6; 14) angeordnet ist und als Abgasklappe (12) dient und die zweite Regelklappe (44) im als Bypasskanal (16) dienenden zweiten Abgaskanal (42) angeordnet ist und als Abgaswärmerückgewinnungsventil (26) dient.An exhaust heat recovery system of an internal combustion engine having a first branch at which an exhaust passage in an exhaust gas outlet and a bypass passage in which an exhaust gas heat exchanger is arranged, and with a second branch, at which the bypass passage in the exhaust gas outlet, characterized in that in the exhaust heat recovery system Exhaust flap device is arranged according to one of the preceding claims, wherein the first control flap ( 38 ) in the exhaust outlet channel ( 2 ) serving first exhaust passage ( 36 ) between the two branches ( 6 ; 14 ) is arranged and as exhaust flap ( 12 ) and the second control flap ( 44 ) in as a bypass channel ( 16 ) serving second exhaust passage ( 42 ) and as an exhaust heat recovery valve ( 26 ) serves. Abgaswärmerückgewinnungssystem einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaswärmetauscher (10) in einem ersten Abschnitt (22) eines Abgasrückführkanals (8) eines Niederdruckbereiches einer turboaufgeladenen Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, an dessen Ende eine dritte Verzweigung (18) angeordnet ist, an der sich der Abgasrückführkanal (8) in einen weiteren Abschnitt (21) des Abgasrückführkanals (8), in dem ein Abgasrückführventil (24) angeordnet ist, und einen Abgaswärmerückgewinnungskanal (20), in dem das Abgaswärmerückgewinnungsventl (26) angeordnet ist, teilt, so dass der erste Abschnitt (22) des Abgasrückführkanals (8) und der Abgaswärmerückgewinnungskanal (20) den Bypasskanal (16) bilden.Exhaust heat recovery system of an internal combustion engine according to claim 12, characterized in that the exhaust gas heat exchanger ( 10 ) in a first section ( 22 ) of an exhaust gas recirculation channel ( 8th ) is arranged a low-pressure region of a turbocharged internal combustion engine, at the end of a third branch ( 18 ) is arranged, at which the exhaust gas recirculation channel ( 8th ) into another section ( 21 ) of the exhaust gas recirculation channel ( 8th ), in which an exhaust gas recirculation valve ( 24 ), and an exhaust heat recovery channel ( 20 ), in which the exhaust heat recovery valve ( 26 ), so that the first section ( 22 ) of the exhaust gas recirculation channel ( 8th ) and the exhaust heat recovery channel ( 20 ) the bypass channel ( 16 ) form.
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