EP2610474B1 - Niederdruck-Abgasrückführventil - Google Patents

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EP2610474B1
EP2610474B1 EP12007891.0A EP12007891A EP2610474B1 EP 2610474 B1 EP2610474 B1 EP 2610474B1 EP 12007891 A EP12007891 A EP 12007891A EP 2610474 B1 EP2610474 B1 EP 2610474B1
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EP
European Patent Office
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valve
exhaust gas
gas recirculation
low
pressure exhaust
Prior art date
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Application number
EP12007891.0A
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English (en)
French (fr)
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EP2610474A1 (de
Inventor
Bernd Dr.-Ing. Bareis
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BorgWarner Esslingen GmbH
Original Assignee
BorgWarner Esslingen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BorgWarner Esslingen GmbH filed Critical BorgWarner Esslingen GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/12—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having slidably-mounted valve members; having valve members movable longitudinally of conduit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/64—Systems for actuating EGR valves the EGR valve being operated together with an intake air throttle

Definitions

  • the invention relates to a low-pressure exhaust gas recirculation valve for initiating and controlling an exhaust gas recirculation flow and a fresh air flow having a Frisch povertyzu 1500kanal in a housing, a Abgaszu 1500kanal and connected to both discharge channel, wherein the connection of Frischluftzu 1500kanals with the discharge channel via a first valve in the housing and the Connection of the Abgaszu 1500kanals is controlled with the discharge channel via a second valve in the housing, wherein the first valve and the second valve are combined into a single valve unit having a single valve member, which cooperates with a first valve body which communicates with at least one associated first valve seat of Frischluftzu850kanals and a second valve body cooperating with at least one associated second valve seat of the exhaust gas supply passage.
  • an exhaust gas line opens laterally into a fresh air line via a valve, wherein a flow regulating device with an ejector and a throttle device for regulating the amount of exhaust gas flowing out of the exhaust gas line is provided.
  • the throttle device comprises a variable ejector with a movable ejector nozzle part with which the cross section for the exhaust gas flow to be sucked and the cross section for the fresh air supply can be adjusted.
  • the movable ejector nozzle part can be adjusted by an actuator from the outside in the axial direction.
  • a device for supplying exhaust gas to the fuel-air mixture of an internal combustion engine which consists of a combination of a throttle valve and the exhaust gas recirculation valve, wherein in the flow direction of the exhaust gas in a throttle valve stub next to a longitudinal center line an exhaust gas supply pipe opens, the mouth closed by a spool is located on the throttle itself and in its closed position closes the mouth, but it releases when the throttle opens.
  • the spool is curved in a circular shape and this curvature is adapted to the mouth of the exhaust gas supply pipe with a uniform gap-shaped distance.
  • the present invention seeks to provide a low-pressure exhaust gas recirculation valve, which allows a uniform distribution in the circumferential direction, a favorable flow guidance for the fresh air flow and the course of the recirculated exhaust gas allows low leakage with the second valve closed, so AGR- Valve, and has a compact design with a small footprint and a cost-effective design allows.
  • the single valve member has a translationally displaceable slide, which is preferably arranged coaxially to a drive unit acting thereon in the housing, which serves to actuate this single valve member.
  • a slide By means of the design according to the invention, it is possible to throttle the fresh air, instead of via flaps, by means of a slide in order to increase the rate of introduced, recirculated exhaust gas.
  • the exhaust gas recirculation channel By the coaxial arrangement of the slide to the two valve seats, which run on concentric circles, the exhaust gas recirculation channel a tight closing of the second valve, so EGR valve, and Abgaszu Switzerlandkanals and thus allows a much lower compared to flap valves leakage.
  • the valve Due to the only single valve member both for controlling the EGR rate and for throttling the fresh air sufficient for the actuation of the single valve member, a drive unit. Therefore, and because of the only single valve member, the valve is simple in construction, requires only a few items and is inexpensive. Due to the slider control is a very compact, axially short design can be achieved with a small footprint. A further advantage is that only small pressure losses are recorded and occur after the admixing no irregularities in the circumferential distribution. It creates the conditions for a flow-optimized design, with the throttling of the fresh air any pressure losses are as small as possible.
  • This combination valve according to the invention is therefore very suitable for supercharged engines, in which the EGR rate is controlled and the fresh air can be throttled in a simple manner, to increase the EGR rate, if necessary. Since the drive unit is accommodated within the inner housing body, a very compact and reliable flow-optimized design is ensured.
  • Other particular features of the invention and advantageous embodiments of the low-pressure exhaust gas return valve according to the invention will become apparent from the dependent claims, to which reference is made here to avoid repetition.
  • a low-pressure exhaust gas recirculation valve 10 is shown in the form of a combination valve, which is designed to initiate and control an exhaust gas recirculation flow and a fresh air flow and in a housing 11 has a Frisch povertyzu Georgiakanal 12, an exhaust gas supply channel 13 and a discharge channel 14 connected to both, from the Depending on the valve position either according to arrow 15 supplied fresh air (dashed arrows) and / or according to arrow 16 supplied recirculated exhaust gas (solid arrows) is discharged, which is either depending on the valve position alone fresh air Fig. 1 and 2 or alone to exhaust according to Fig. 3 or at an intermediate position of the valve is a mixture of both.
  • the connection of the Frisch povertyzu Switzerlandkanals 12 with the discharge channel 14 is controlled via a first valve 20 in the housing 11 and the connection of the Abgaszu technologicalkanals 13 with the discharge channel 14 via a second valve 30 in the housing 11.
  • the first valve 20 and the second valve 30 are inventively united into a single valve unit 40 with a single valve member 41, said single valve member 41 has at least two valve body 42, 43, which are united to form a single valve body 44.
  • the first valve body 42 cooperates with at least one associated first valve seat 21 of the Frisch povertyzu Switzerlandkanals 12.
  • the second valve body 43 cooperates with at least one associated second valve seat 31, 34 of the Abgaszu Switzerlandkanals 13.
  • the valve unit 40 has a single, acting on this control drive unit 50 in the housing 11, which is designed to actuate the single valve member 41.
  • the drive unit 50 can be designed in many ways. It consists z. B. from a schematically indicated linear drive 51, which operates in the linear direction on an axis 52.
  • the axis 52 has a fail-safe device 53 in the form of a spring 54, the axis 52 in the fail-safe case in the in Fig. 1 and 2 shown position on a stop 55 on the axis 52 shifts.
  • the single valve member 41 has a translationally adjustable slide 45, the z. B. consists of a cylindrical ring and is arranged coaxially with the drive unit 50.
  • the slider 45 is connected via individual radial webs 46 fixed to the axis 52.
  • the housing 11 has an outer jacket 17 with end-side flange 18.
  • the jacket 17 surrounds with radial distance an inner, z. B. approximately pear-shaped housing body 19 which is formed as a hollow body and the drive unit 50 includes.
  • the jacket 17 defines with the outer circumferential surface 22 of the inner housing body 19, a mixing chamber with discharge channel 14 in the form of an annular space in which experienced with appropriate valve position exhaust gas and fresh air fast, uniform and good mixing without noticeable pressure losses.
  • the housing body 19 is by means of a holding device 49, the z. B. consists of three aerodynamically designed and placed support ribs, held in the housing 11.
  • annular channel 23 is connected, which forms the Abgaszu 1500kanal 13.
  • a nozzle 24 is connected, is introduced by the recirculated exhaust gas according to arrow 16 in the annular channel 23 and Abgaszu 1500kanal 13.
  • the annular channel 23 has an annular opening 25, via which the annular channel 23 opens into the fresh air supply channel 12, depending on the valve position.
  • the annular channel 23 surrounds the Frischluftzu 1500kanal 12.
  • the slider 45 or at least a part of this is applied to an inner peripheral surface 26 of the annular channel 23, preferably below Seal there, and is guided axially displaceable along this peripheral surface 26.
  • the combined from the first valve body 42 and the second valve body 43 to a single component valve body 44 is designed as an approximately cylindrical sleeve 47, whose two end faces are formed as valve surfaces.
  • the sleeve 47 is part, e.g. fixed part, in particular one-piece part, of the slide 45, with which the sleeve 47 is connected via a conical annular part 48.
  • an axial first valve face 27 is formed, which is associated with the first valve seat 21.
  • a second valve surface 28 is formed, which is associated with the second valve seat 31.
  • the first valve seat 21 of the fresh air supply passage 12 is formed of an axial abutment surface 32 in the form of an annular groove formed on the outer peripheral surface 22 of the inner housing body 19. This axial stop surface 32 is associated with an end face of the sleeve 47 and facing, which forms the first valve face 27.
  • a second combined valve seat of the Abgaszu Semikanals 13 is formed of two axially and radially offset axial abutment surfaces 33 and 35 of the annular opening 25 of the annular channel 23.
  • One axial abutment surface 33 is assigned to the other end face of the sleeve 47 and the valve surface 28 there.
  • the other axial abutment surface 35 forms a further second valve seat 34, which is associated with a coaxial valve surface 29, the z. B. is provided on the conical ring portion 48.
  • the sleeve 47 connects to the guided part of the slider 45 and is thus preferably in one piece. In another embodiment, not shown, only the sleeve 47 forms a slide with both axial end valve surfaces 27 and 28, 29 for cooperation with the first valve seat 21 and the second valve seat 31, 34th
  • a valve position is shown in which the first valve 20 with the valve face 27 and valve seat 21 is fully open, while the second valve 30 with the valve face 28, 29 and the valve seats 31, 34 is closed, so that no exhaust gas from the Abgaszu Foodkanal 13 in can reach the discharge channel 14 and the upstream mixing chamber, but only fresh air according to the arrows 15th
  • Fig. 3 the other end position of the valve is shown, in which the first valve 20 is closed, since the valve face 27 is seated on the valve seat 21, so that the passage of fresh air from the Frischluftzu Switzerlandkanal 12 is blocked.
  • the second valve 30, however, is fully open, so that a maximum amount of recirculated exhaust gas can reach the discharge channel 14 via the upstream mixing chamber according to the solid arrow sixteenth
  • valve member 41 in the form of the single valve body 44, formed as a sleeve 47, together with the ring member 48, the valve spool of the two valves 20, 30 is held and guided by the axially integrally adjoining slide 45, wherein the valve 20th a valve seat 21 and the valve 30 has two valve seats 31 and 34, which are associated with the valve spool, the first valve surface 27 and the two second valve surfaces 28 and 29, respectively.
  • the illustrated low pressure exhaust gas recirculation valve 10 has many advantages. It has a compact design, consists of only a few individual elements and is inexpensive. A further advantage is that with regard to the streams of recirculated exhaust gas and fresh air flow optimization with very low Pressure losses is reached. It results in the mixture of fresh air and recirculated exhaust gas, a uniform circumferential distribution in the discharge channel 14 and the upstream mixing chamber, ie unequal distributions are avoided in the circumferential direction. The fresh air and the recirculated exhaust gas run for the most part in the form of an approximately parallel flow and thereby on a short axial length with good circumferential distribution.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Niederdruck-Abgasrückführventil zur Einleitung und Steuerung eines Abgasrückführstromes und eines Frischluftstromes, das in einem Gehäuse einen Frischluftzuführkanal, einen Abgaszuführkanal und einen mit beiden verbundenen Abfuhrkanal aufweist, wobei die Verbindung des Frischluftzuführkanals mit dem Abfuhrkanal über ein erstes Ventil im Gehäuse und die Verbindung des Abgaszuführkanals mit dem Abfuhrkanal über ein zweites Ventil im Gehäuse gesteuert wird, wobei das erste Ventil und das zweite Ventil zu einer einzigen Ventileinheit mit einem einzigen Ventilglied vereinigt sind, das einen ersten Ventilkörper, der mit mindestens einem zugeordneten ersten Ventilsitz des Frischluftzuführkanals zusammenwirkt, und einen zweiten Ventilkörper aufweist, der mit mindestens einem zugeordneten zweiten Ventilsitz des Abgaszuführkanals zusammenwirkt.
  • Ein derartiges Abgasrückführventil ist aus der DE 44 29 232 C1 bekannt.
  • Hierbei mündet eine Abgasleitung über ein Ventil seitlich in eine Frischluftleitung ein, wobei eine Durchflussreguliereinrichtung mit einem Ejektor und eine Drosseleinrichtung zur Regulierung der Menge des aus der Abgasleitung strömenden Abgases vorgesehen ist. Die Drosseleinrichtung umfasst einen variablen Ejektor mit einem beweglichen Ejektor-Düsenteil, mit dem der Querschnitt für den anzusaugenden Abgasstrom und der Querschnitt für die Frischluftzuführung einstellbar ist Zur Einstellung des Strömungsquerschnitts ist das bewegliche Ejektor-Düsenteil durch einen Steller von außen in Axialrichtung verstellbar.
  • Aufgrund der Bauform ist allerdings noch mit gewissen Strömungsverlusten zu rechnen. Außerdem ist der Antrieb über einen seitlich von außen angreifenden Steller mit gewissen Nachteilen behaftet.
  • Aus der DE 2 232 705 A1 ist ferner eine Vorrichtung zur Zuführung von Abgas zum Brennstoff-Luft-Gemisch einer Brennkraftmaschine bekannt, die aus einer Kombination einer Drosselklappe und am Abgasrückführventil besteht, wobei in Strömungsrichtung des Abgases in ein Drosselklappenventilstutzen neben einer Längsmittellinie ein Abgaszuführungsrohr mündet, dessen Mündung durch einen Steuerschieber verschließbar ist, der auf der Drosselklappe selbst angeordnet ist und in ihrer geschlossenen Stellung die Mündung abschließt, sie aber bei sich öffnender Drosselklappe freigibt. Der Steuerschieber ist kreisförmig gewölbt und dieser Wölbung ist die Mündung des Abgaszuführungsrohres mit einem gleichmäßigen spaltförmigen Abstand angepasst.
  • Eine derartige Anordnung besitzt erhebliche strömungstechnische Nachteile.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Niederdruck-Abgasrückführventil zu schaffen, das eine gleichmäßige Verteilung in Umfangsrichtung ermöglicht, eine günstige Strömungsführung für den Frischluftverlauf sowie den Verlauf des rückgeführten Abgases ermöglicht, eine geringe Leckage bei geschlossenem zweiten Ventil, also AGR-Ventil, aufweist und eine kompakte Bauform mit geringem Platzbedarf und eine kostengünstige Gestaltung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Niederdruck-Abgasrückführventil gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der ersten Ventilsitz des Frischluftzuführkanals aus einer einer endseitigen Stirnfläche der Hülse zugeordneten und zugewandten axialen Anschlagfläche auf der äußeren Umfangsfläche eines vorzugsweise etwa birnenförmigen inneren Gehäusekörpers gebildet ist, der die Antriebseinheit enthält und mit seiner Umfangsfläche in radialem Abstand von einem Mantel des Gehäuses verläuft und zusammen mit dem Mantel eine Mischkammer und/oder den Abfuhrkanal begrenzt.
  • Das einzige Ventilglied weist einen translatorisch verschiebbaren Schieber auf, der vorzugsweise koaxial zu einer darauf wirkenden Antriebseinheit im Gehäuse angeordnet ist, die der Betätigung dieses einzigen Ventilgliedes dient. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung ist es möglich, die Frischluft, statt über Klappen, mittels eines Schiebers anzudrosseln, um die Rate des eingeleiteten, zurückgeführten Abgases zu erhöhen. Durch die koaxiale Anordnung des Schiebers zu den beiden Ventilsitzen, die auf konzentrischen Kreisen verlaufen, des Abgasrückführkanals werden ein dichtes Schließen des zweiten Ventils, also AGR-Ventils, und Abgaszuführkanals und somit eine im Vergleich zu Klappenventilen wesentlich geringere Leckage ermöglicht. Aufgrund des lediglich einzigen Ventilgliedes sowohl zur Steuerung der AGR-Rate als auch zur Androsselung der Frischluft reicht für die Betätigung des einzigen Ventilgliedes eine Antriebseinheit aus. Deshalb und wegen des lediglich einzigen Ventilgliedes ist das Ventil einfach im Aufbau, erfordert nur wenige Einzelteile und ist kostengünstig. Aufgrund der Schiebersteuerung ist eine sehr kompakte, axial kurz bauende Bauform erreichbar mit geringem Platzbedarf. Vorteilhaft ist ferner, dass nur geringe Druckverluste zu verzeichnen sind und nach der Zumischstelle keine Unregelmäßigkeiten in der Umfangsverteilung vorkommen. Es sind die Voraussetzungen für eine strömungsoptimierte Bauweise geschaffen, wobei beim Androsseln der Frischluft etwaige Druckverluste so klein wie möglich sind. Dieses Kombinationsventil gemäß der Erfindung eignet sich daher sehr gut für aufgeladene Motoren, bei denen die AGR-Rate geregelt wird und die Frischluft in einfacher Weise angedrosselt werden kann, um bedarfsweise die AGR-Rate zu erhöhen. Da die Antriebseinheit innerhalb des inneren Gehäusekörpers aufgenommen ist, wird eine sehr kompakte und zuverlässige strömungsoptimierte Bauform gewährleistet. Weitere besondere Erfindungsmerkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen des Niederdruck-Abgasrückventils gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, auf die hier zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig.1
    eine schematische perspektivische Ansicht eines Niederdruck-Abgasrückführventils, mit radialem Schnitt und bei maximalem Öffnungsgrad eines Einlassluftdrosselventils,
    Fig.2
    einen schematischen Schnitt des Niederdruck-Abgasrückführventils in Fig. 1 in der gleichen Stellung,
    Fig.3
    einen schematischen Schnitt entsprechend demjenigen in Fig. 2, jedoch in einer Ventilstellung größter Abgasrückführmenge,
    Fig.4 und Fig. 5
    jeweils einen vergrößerten Schnitt einer Einzelheit IV in Fig. 2 bzw. V in Fig. 3.
  • In den Zeichnungen ist ein Niederdruck-Abgasrückführventil 10 in Gestalt eines Kombinationsventils gezeigt, das zur Einleitung und Steuerung eines Abgasrückführstromes und eines Frischluftstromes ausgebildet ist und in einem Gehäuse 11 einen Frischluftzuführkanal 12, einen Abgaszuführkanal 13 und einen mit beiden verbundenen Abfuhrkanal 14 aufweist, aus dem je nach Ventilposition entweder gemäß Pfeil 15 zugeführte Frischluft (gestrichelte Pfeile) und/oder gemäß Pfeil 16 zugeführtes rückgeführtes Abgas (durchgezogene Pfeile) abgeführt wird, wobei es sich entweder je nach Ventilstellung allein um Frischluft gemäß Fig. 1 und 2 oder allein um Abgas gemäß Fig. 3 oder bei einer Zwischenstellung des Ventils um ein Gemisch aus beiden handelt.
  • Die Verbindung des Frischluftzuführkanals 12 mit dem Abfuhrkanal 14 wird über ein erstes Ventil 20 im Gehäuse 11 und die Verbindung des Abgaszuführkanals 13 mit dem Abfuhrkanal 14 über ein zweites Ventil 30 im Gehäuse 11 gesteuert. Das erste Ventil 20 und das zweite Ventil 30 sind erfindungsgemäß zu einer einzigen Ventileinheit 40 mit einem einzigen Ventilglied 41 vereinigt, wobei dieses einzige Ventilglied 41 mindestens zwei Ventilkörper 42, 43 hat, die zu einem einzigen Ventilkörper 44 vereinigt sind. Der erste Ventilkörper 42 wirkt mit mindestens einem zugeordneten ersten Ventilsitz 21 des Frischluftzuführkanals 12 zusammen. Der zweite Ventilkörper 43 wirkt mit mindestens einem zugeordneten zweiten Ventilsitz 31, 34 des Abgaszuführkanals 13 zusammen.
  • Die Ventileinheit 40 weist eine einzige, auf diese zur Steuerung wirkende Antriebseinheit 50 im Gehäuse 11 auf, die zur Betätigung des einzigen Ventilgliedes 41 ausgebildet ist. Die Antriebseinheit 50 kann vielfältig gestaltet sein. Sie besteht z. B. aus einem schematisch angedeuteten Linearantrieb 51, der in Linearrichtung auf eine Achse 52 arbeitet. Die Achse 52 hat eine Fail-Safe-Einrichtung 53 in Form einer Feder 54, die im Fail-Safe-Fall die Achse 52 in die in Fig. 1 und 2 gezeigte Stellung über einen Anschlag 55 auf der Achse 52 verschiebt.
  • Das einzige Ventilglied 41 weist einen translatorisch verstellbaren Schieber 45 auf, der z. B. aus einem zylindrischen Ring besteht und koaxial zur Antriebseinheit 50 angeordnet ist. Der Schieber 45 ist über einzelne radiale Stege 46 fest mit der Achse 52 verbunden.
  • Das Gehäuse 11 weist einen äußeren Mantel 17 mit endseitigem Flansch 18 auf. Der Mantel 17 umgibt mit radialem Abstand einen inneren, z. B. etwa birnenförmigen, Gehäusekörper 19, der als Hohlkörper ausgebildet ist und die Antriebseinheit 50 enthält. Der Mantel 17 begrenzt mit der äußeren Umfangsfläche 22 des inneren Gehäusekörpers 19 eine Mischkammer mit Abfuhrkanal 14 in Form eines Ringraumes, in dem bei entsprechender Ventilstellung hindurchgeleitetes Abgas und Frischluft eine schnelle, gleichmäßige und gute Durchmischung ohne merkliche Druckverluste erfahren. Der Gehäusekörper 19 ist mittels einer Haltevorrichtung 49, die z. B. aus drei strömungsgünstig gestalteten und platzierten Stützrippen besteht, im Gehäuse 11 gehalten.
  • An das in den Zeichnungen linke Ende des Mantels 17 ist ein zur Achse 52 koaxialer Ringkanal 23 angeschlossen, der den Abgaszuführkanal 13 bildet. An den Ringkanal 23 ist ein Stutzen 24 angeschlossen, durch den rückgeführtes Abgas gemäß Pfeil 16 in den Ringkanal 23 und Abgaszuführkanal 13 eingeleitet wird. An der Anschlussstelle an den Mantel 17 weist der Ringkanal 23 eine Ringöffnung 25 auf, über die der Ringkanal 23 je nach Ventilstellung in den Frischluftzuführkanal 12 mündet. Der Ringkanal 23 umringt den Frischluftzuführkanal 12. Der Schieber 45 oder zumindest ein Teil dieses liegt an einer inneren Umfangsfläche 26 des Ringkanals 23 an, vorzugsweise unter Abdichtung dort, und ist längs dieser Umfangsfläche 26 axial verschiebbar geführt.
  • Der aus dem ersten Ventilkörper 42 und zweiten Ventilkörper 43 zu einem einzigen Bauelement vereinigte Ventilkörper 44 ist als etwa zylindrische Hülse 47 gestaltet, deren beide endseitige Stirnflächen als Ventilflächen ausgebildet sind. Die Hülse 47 ist Teil, z.B. fester Teil, insbesondere einstückiger Teil, des Schiebers 45, mit dem die Hülse 47 über einen konischen Ringteil 48 verbunden ist.
  • Auf der in den Darstellungen rechten Stirnseite der Hülse 47 ist eine axiale erste Ventilfläche 27 ausgebildet, die dem ersten Ventilsitz 21 zugeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Axialseite, in den Zeichnungen auf der linken Axialseite der Hülse 47, ist eine zweite Ventilfläche 28 ausgebildet, die dem zweiten Ventilsitz 31 zugeordnet ist.
  • Der erste Ventilsitz 21 des Frischluftzuführkanals 12 ist aus einer axialen Anschlagfläche 32 in Form einer Ringnut gebildet, die auf der äußeren Umfangsfläche 22 des inneren Gehäusekörpers 19 gebildet ist. Diese axiale Anschlagfläche 32 ist einer endseitigen Stirnfläche der Hülse 47 zugeordnet und zugewandt, die die erste Ventilfläche 27 bildet.
  • Ein zweiter kombinierter Ventilsitz des Abgaszuführkanals 13 ist aus zwei axial und radial versetzten axialen Anschlagflächen 33 und 35 der Ringöffnung 25 des Ringkanals 23 gebildet. Die eine axiale Anschlagfläche 33 ist der anderen endseitigen Stirnfläche der Hülse 47 und dortigen Ventilfläche 28 zugeordnet. Die andere axiale Anschlagfläche 35 bildet einen weiteren zweiten Ventilsitz 34, dem eine koaxiale Ventilfläche 29 zugeordnet ist, die z. B. am konischen Ringteil 48 vorgesehen ist.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel schließt sich die Hülse 47 an den geführten Teil des Schiebers 45 an und ist damit vorzugsweise einstückig. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel bildet allein die Hülse 47 einen Schieber mit beidendigen axialen Ventilflächen 27 und 28, 29 zum Zusammenwirken mit dem ersten Ventilsitz 21 bzw. zweiten Ventilsitz 31, 34.
  • In Fig. 1 und 2 ist eine Ventilstellung dargestellt, bei der das erste Ventil 20 mit Ventilfläche 27 und Ventilsitz 21 voll geöffnet ist, während das zweite Ventil 30 mit den Ventilfläche 28, 29 und den Ventilsitzen 31, 34 geschlossen ist, so dass kein Abgas aus dem Abgaszuführkanal 13 in den Abfuhrkanal 14 und die vorgeschaltete Mischkammer gelangen kann, sondern lediglich Frischluft gemäß den Pfeilen 15.
  • In Fig. 3 ist die andere Endstellung des Ventils gezeigt, in der das erste Ventil 20 geschlossen ist, da die Ventilfläche 27 auf dem Ventilsitz 21 aufsitzt, so dass der Durchlass von Frischluft aus dem Frischluftzuführkanal 12 gesperrt ist. Das zweite Ventil 30 dagegen ist voll geöffnet, so dass eine maximale Menge rückgeführten Abgases in den Abfuhrkanal 14 über die vorgeschaltete Mischkammer gelangen kann gemäß dem durchgezogenen Pfeil 16.
  • Man erkennt, dass das Ventilglied 41 in Gestalt des einzigen Ventilkörpers 44, ausgebildet als Hülse 47, gemeinsam mit dem Ringteil 48 den Ventilschieber der beiden Ventile 20, 30 bildet, der vom axial einstückig anschließenden Schieber 45 gehalten und geführt ist, wobei das Ventil 20 einen Ventilsitz 21 und das Ventil 30 zwei Ventilsitze 31 und 34 aufweist, denen am Ventilschieber die erste Ventilfläche 27 bzw. die beiden zweiten Ventilflächen 28 und 29 zugeordnet sind.
  • Das dargestellte Niederdruck-Abgasrückführventil 10 hat vielfältige Vorteile. Es hat eine kompakte Bauform, besteht aus nur wenigen Einzelelementen und ist kostengünstig. Vorteilhaft ist ferner, dass hinsichtlich der Ströme rückgeführten Abgases und Frischluft eine Strömungsoptimierung mit sehr geringen Druckverlusten erreicht ist. Es ergibt sich bei der Mischung von Frischluft und rückgeführtem Abgas eine gleichmäßige Umfangsverteilung im Abfuhrkanal 14 und der vorgeschalteten Mischkammer, wobei also ungleiche Verteilungen in Umfangsrichtung vermieden sind. Die Frischluft und das rückgeführte Abgas verlaufen zum überwiegenden Teil in Form einer etwa parallelen Strömung und dabei auf kurzer axialer Länge bei guter Umfangsverteilung. Diese symmetrische Verteilung der Strömungsgrößen, wie Druck, Temperatur, Geschwindigkeit und Gaszusammensetzung, ergibt sich schon in kurzem Abstand hinter den jeweiligen Ventilen 20, 30. Dadurch wird die Funktion eines etwaigen an das Gehäuse 11 angeschlossenen Verdichters nicht nachteilig beeinflusst. Die Leckage der AGR-Strecke ist bei geschlossenem AGR-Ventil 30 sehr gering. Über den an der Umfangsfläche anliegenden Schieber 45 ist eine gute Abdichtung erreicht. Das Ventil hat außerordentlich kurze axiale Abmessungen und benötigt daher besonders wenig Bauraum.

Claims (11)

  1. Niederdruck-Abgasrückführventil zur Einleitung und Steuerung eines Abgasrückführstromes und eines Frischluftstromes, das in einem Gehäuse (11) einen Frischluftzuführkanal (12), einen Abgaszuführkanal (13) und einen mit beiden verbundenen Abfuhrkanal (14) aufweist, wobei die Verbindung des Frischluftzuführkanals (12) mit dem Abfuhrkanal (14) über ein erstes Ventil (20) im Gehäuse (11) und die Verbindung des Abgaszuführkanals (13) mit dem Abfuhrkanal (14) über ein zweites Ventil (30) im Gehäuse (11) gesteuert wird, wobei das erste Ventil (20) und das zweite Ventil (30) zu einer einzigen Ventileinheit (40) mit einem einzigen Ventilglied (41) vereinigt sind, das einen ersten Ventilkörper (42), der mit mindestens einem zugeordneten ersten Ventilsitz (21) des Frischluftzuführkanals (12) zusammenwirkt, und einen zweiten Ventilkörper (43) aufweist, der mit mindestens einem zugeordneten zweiten Ventilsitz (31, 34) des Abgaszuführkanals (13) zusammenwirkt, wobei der erste Ventilkörper (42) und der zweite Ventilkörper (43) zu einem einzigen Ventilkörper (44) vereinigt sind, der auf einer Axialseite mindestens eine erste Ventilfläche (27), die dem mindestens einen, ersten Ventilsitz (21) zugeordnet ist, und auf der gegenüberliegenden Axialseite mindestens eine zweite Ventilfläche (28) aufweist, die dem mindestens einen zweiten Ventilsitz (31) zugeordnet ist, wobei der einzige Ventilkörper (44) als etwa zylindrische Hülse (47) ausgebildet ist, an deren beiden Enden die Ventilflächen (27, 28) ausgebildet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinhiet (40) eine einzige darauf wirkende Antriebseinheit (50) im Gehäuse (11) zur Betätigung des einzigen Ventilgliedes (41) aufweist, und dass der erste Ventilsitz (21) des Frischluftzuführkanals (12) aus einer einer endseitigen Stirnfläche der Hülse (47) zugeordneten und zugewandten axialen Anschlagfläche (32) auf der äußeren Umfangsfläche (22) eines inneren Gehäusekörpers (19) gebildet ist, der die Antriebseinheit (50) enthält und mit seiner Umfangsfläche (22) in radialem Abstand von einem Mantel (17) des Gehäuses (11) verläuft und zusammen mit dem Mantel (17) eine Mischkammer und/oder den Abfuhrkanal (14) begrenzt.
  2. Niederdruck-Abgasrückführventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (50) einen Linearantrieb (51) aufweist.
  3. Niederdruck-Abgasrückführventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das einzige Ventilglied (41) einen translatorisch verstellbaren Schieber (45) zur Betätigung aufweist.
  4. Niederdruck-Abgasrückführventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (45) koaxial zur Antriebseinheit (50) angeordnet ist.
  5. Niederdruck-Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der einzige Ventilkörper (44) auf der der ersten Ventilfläche (27) auf der der ersten Ventilfläche (27) gegenüberliegenden Axialseite zwei in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung versetzte Ventilflächen (28, 29) aufweist, die zwei in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung versetzten Ventilsitzen (31, 34) zugeordnet sind.
  6. Niederdruck-Abgasrückführventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (47) den Schieber (45) bildet oder Teil, z. B. fester Teil, insbesondere einstückiger Teil, des Schiebers (45) ist.
  7. Niederdruck-Abgasrückführventil nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Gehäusekörper (19) etwa birnenförmig gestaltet ist.
  8. Niederdruck-Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine zweite Ventilsitz (31) oder zwei Ventilsitze (31, 34) des Abgaszuführkanals (13) aus dem anderen Ende der Hülse (47) zugeordneten und zugewandten axialen Anschlagflächen (33, 35) einer Ringöffnung (25) eines Ringkanals (23) des Abgaszuführkanals (13) gebildet sind, der den Frischluftzuführkanal (12) umringt und in diesen mit seiner Ringöffnung (25) mündet.
  9. Niederdruck-Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schieber (45) mit einem Teil an einer inneren Umfangsfläche (26) des Ringkanals (23) anliegt, vorzugsweise dicht, und längs dieser Umfangsfläche (26) axial verschiebbar geführt ist.
  10. Niederdruck-Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich an den geführten Teil des Schiebers (45) ein Ringteil (48) anschließt, der eine Ringfläche aufweist, die eine auf gleicher Umfangslinie wie der zugeordnete zweite Ventilsitz (34, 35) befindliche zweite Ventilfläche (29) des Abgaszuführkanals (13) bildet.
  11. Niederdruck-Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der geführte Teil des Schiebers (45) und der Ringteil (48) mit der Hülse (47) einstückig sind.
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