WO2008087045A1 - Wärmeübertragerventileinrichtung - Google Patents

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WO2008087045A1
WO2008087045A1 PCT/EP2008/000407 EP2008000407W WO2008087045A1 WO 2008087045 A1 WO2008087045 A1 WO 2008087045A1 EP 2008000407 W EP2008000407 W EP 2008000407W WO 2008087045 A1 WO2008087045 A1 WO 2008087045A1
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WO
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heat exchanger
valve device
exhaust gas
valve
exchanger valve
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Application number
PCT/EP2008/000407
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Peter Klein
Torsten-Andre Kunz
Original Assignee
Behr Thermot-Tronik Gmbh
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Publication date
Application filed by Behr Thermot-Tronik Gmbh filed Critical Behr Thermot-Tronik Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger valve device for regulating a fluid flow, in particular an exhaust or charge air flow, with a valve housing having an inlet for the fluid flow and a heat exchanger output, through which a heat exchanger, in particular a radiator, depending on the position of a valve body one more or less large fluid flow is supplied.
  • an exhaust gas control valve is used to regulate the exhaust gas flow.
  • an exhaust valve is used, which directs the exhaust gas flow either through the radiator or through a bypass on the radiator.
  • the object of the invention is to provide an improved heat exchanger valve device according to the preamble of claim 1, which is simple in construction and inexpensive to produce.
  • the object is with a heat exchanger valve device for regulating a fluid flow, in particular an exhaust gas or charge air flow, with a valve housing having an inlet for the fluid flow and a heat exchanger outlet through which a heat exchanger, in particular a cooler, in dependence on the position of Valve body more or less large fluid flow is supplied, achieved in that the valve housing has a further output, in particular a bypass outlet, through which, depending on the position of a valve spool, which closed out of a zero position in which a fluid flow passage through the valve spool is arranged between two open positions movable back and forth in the valve housing, a more or less large fluid flow is passed to the heat exchanger over.
  • the functions of regulating and distributing the fluid flow are combined in a single valve device.
  • the heat exchanger valve device it is possible to control the fluid flow entering through the inlet into the valve housing in a regulated manner to the heat exchanger outlet or to the bypass outlet.
  • the input with the valve spool can also be completely closed.
  • the valve spool can also be referred to as a valve body.
  • the valve spool is actuated by electric actuators, in particular electromagnetic actuators, or by pneumatic actuators, in particular by at least one vacuum unit.
  • the conventional exhaust valve can be omitted.
  • a preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the valve slide between a first extreme position in which the further output is closed and the heat exchanger outlet is open, and a second extreme position is movable back and forth, in which the further output is opened and the heat exchanger output is closed ,
  • the valve spool By the valve spool, a sufficient tightness can be ensured even at high pressures.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the further output and the heat exchanger outlet are closed in a further valve division of the valve slide.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that in a further valve position the valve spool the other output and the heat exchanger output are partially open.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that in a further valve position of the valve slide the further outlet and the heat exchanger outlet are opened.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that, in a further valve position of the valve slide, the further outlet is in particular partially opened and the heat exchanger outlet is closed.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that, in a further valve position of the valve slide, the heat transfer output is in particular partially opened and the further output is closed.
  • valve slide comprises a substantially circular-cylindrical closing body with a lateral surface which extends between two end faces.
  • the closing body is received in a recess of the valve housing to and fro.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the closing body has a central through hole.
  • the central through hole serves to pass through a piston rod, by means of which the closing body is coupled to a drive device.
  • the closing body has at least one end face a plurality of projections.
  • the projections cken in the direction of movement of the closing body and serve to guide the closing body in the valve housing.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the closing body has a plurality of projections on both end faces. As a result, a stable guidance of the closing body in the valve housing is ensured even in the extreme positions of the reciprocating motion of the closing body.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the transitions between the lateral surface and the end faces of the closing body have at least one phase. Preferably, a phase is provided at both transitions.
  • the phases may be performed circumferentially or interrupted, that is divided into segments.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the transitions between the lateral surface and the end faces have at least one rounding. Preferably, a rounding is provided at both transitions.
  • the curves can be performed circumferentially or interrupted, that is divided into segments.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the rounding extends in a circular arc or elliptical or elliptical arc shape.
  • the rounding creates a gentle and / or tangential transition between the lateral surface and the associated end face.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the transitions between the lateral surface and the end faces have at least one recess, preferably a plurality of depressions, which connects the lateral surface with the associated end face.
  • the depression forms a notch or groove and creates a flow connection between the lateral surface and the associated end face.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the recess has an angular, in particular triangular, rectangular or trapezoidal, cross-section.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the depression has a round, in particular circular-arc-shaped or elliptical or elliptical arc-shaped, cross-section.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the recess has the shape of a straight line in a longitudinal section which rises obliquely in relation to the lateral surface.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the recess extends in a circular arc or elliptical or elliptical arc shape in longitudinal section.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that a plurality of depressions are arranged distributed in the circumferential direction, in particular uniformly.
  • the distribution of the depressions is preferably symmetrical.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that a transition between an inner surface and a side surface of the valve housing is designed as a control transition.
  • the control transition allows a defined passage of fluid when the valve spool is moved from a zero position to one of the open positions.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the control transition has a control edge for the valve slide.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the control transition has a phase.
  • the inner edge of the phase forms the control edge.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the control transition has at least one rounding.
  • the rounding can be performed circumferentially or interrupted, that is divided into segments.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the rounding extends in a circular arc or elliptical or elliptical arc shape.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the control transition has at least one depression, preferably a plurality of depressions, which connects the inner surface to the side surface.
  • the recess forms a notch or groove and creates a flow connection between the inner surface and the side surface.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the recess has a polygonal, in particular triangular, rectangular or trapezoidal, cross-section.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the recess has a round, in particular circular arc-shaped or elliptical or elliptical arc-shaped, cross-section.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the recess has in the longitudinal section the shape of a straight line which slopes away from the side surface obliquely to the inner surface.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the recess extends in a circular arc or elliptical or elliptical arc shape in longitudinal section.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that a plurality of depressions are arranged distributed in the circumferential direction, in particular uniformly.
  • the distribution of the depressions is preferably symmetrical.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the heat exchanger valve device has a stroke flow curve with a linear, progressive or sigmoidal profile.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the valve slide or valve piston is biased between two spring elements in a zero position in which the input is closed. If the valve spool, which is also referred to as a valve piston, is in its zero position, then the connection between the input and the outputs is interrupted by the closing body.
  • the spring elements enable a fail-safe function.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the closing body is held by a symmetrically biased spring in the zero position, in which the input is closed.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the closing body is guided by two bearing rings.
  • the bearing rings are preferably formed of ceramic and fixed in each case between a shoulder in the valve housing and a retaining ring in the axial direction.
  • valve slide is partially formed of ceramic.
  • Stainless steel can also be used instead of ceramics.
  • the valve spool may be partially or completely formed of stainless steel.
  • valve housing is partially formed of ceramic.
  • tread for the valve spool is formed of ceramic.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the valve slide is equipped with a sealing element for the input.
  • the entrance is equipped with a sealing seat for the sealing element.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the sealing element has a sealing surface facing the inlet, which has the shape of a spherical segment.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the sealing element is guided to be movable back and forth on the valve slide. As a result, the closing of the entrance with the sealing element, which is also referred to as a closing element, simplified.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the sealing element is biased by a spring device against the input. This allows a tight closure of the input.
  • Another preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the valve slide has a pressure equalization channel. As a result, the displacement of the valve spool in the valve housing is facilitated.
  • the above-described object is achieved in that the valve slide is moved from an initial position once or several times back and forth.
  • the method of the valve spool deposited particles or deposited condensate are scraped off or peeled off. This ensures proper operation of the vehicle during operation. This cleaning procedure can also be used during or after engine shutdown.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the position of the valve spool is detected by means of a sensor device. Possible contamination of the valve slide is preferably detected by a deviation of a sensor signal of the bearing feedback of a drive device of the valve slide detected by the sensor device.
  • a further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that a sensor signal detected by the sensor device is compared with a reference signal.
  • the reference signal is preferably an electrical drive signal of the drive device of the valve slide.
  • the invention also relates to an exhaust gas recirculation system on or with an internal combustion engine, in particular an engine, which branches off at a point of removal and returns via a return point. guided exhaust gas is supplied.
  • the object specified above is achieved in the exhaust gas recirculation system in that a previously described heat exchanger valve device is connected between the removal point and the return point.
  • a preferred embodiment of the exhaust gas recirculation system is characterized in that the heat exchanger valve device is connected to an exhaust gas cooling device.
  • the exhaust gas cooling device serves to lower the temperature of the recirculated exhaust gas.
  • the bosstrager- valve device may be cohesively or mechanically connected to the exhaust gas cooling device.
  • a further preferred exemplary embodiment of the exhaust gas recirculation system is characterized in that the heat exchanger valve device is integrated in the exhaust gas cooling device. It is advantageous, for example, if the housing or the downstream side of the heat exchanger valve device directly forms the inlet or outlet diffuser of the exhaust gas cooling device.
  • a further preferred embodiment of the exhaust gas recirculation system is characterized in that the heat exchanger valve device is materially connected to the exhaust gas cooling device.
  • the heat transfer valve device may be mechanically, e.g. be connected by screws, positive locking, etc., with the exhaust gas cooling device.
  • a further preferred exemplary embodiment of the exhaust gas recirculation system is characterized in that the heat exchanger valve device has a bypass as a further outlet.
  • the bypass serves, for example during a cold start of the engine, to pass the recirculated exhaust gas uncooled past the exhaust gas cooling device.
  • Cooler includes.
  • the U-flow cooler is connected to the heat exchanger valve device in such a way that the recirculated exhaust gas is not exposed cools past the radiator can be passed through the heat exchanger valve device.
  • the recirculated exhaust gas can be passed through the U-flow cooler by means of the heat transfer valve device and thus returned cooled.
  • the U-Flow cooler has the advantage that a bypass can be omitted.
  • a further preferred exemplary embodiment of the exhaust gas recirculation system is characterized in that the heat exchanger valve device, viewed in the flow direction from the removal point to the return point, is arranged upstream or downstream of the exhaust gas cooling device.
  • the heat exchanger valve device can therefore be arranged both in front of and behind the exhaust gas cooling device.
  • a further preferred exemplary embodiment of the exhaust gas recirculation system is characterized in that the heat exchanger valve device comprises a high-temperature exhaust gas cooler and a low-temperature exhaust gas cooler.
  • the two-stage cooling may be advantageous.
  • a further preferred embodiment of the exhaust gas recirculation system is characterized in that the heat transfer valve device, viewed in the flow direction from the extraction point to the return point upstream or downstream of the high-temperature exhaust gas cooler or the low-temperature exhaust gas cooler is arranged.
  • the heat exchanger valve device can thus be arranged in front of or behind the high-temperature exhaust gas cooler or low-temperature exhaust gas cooler.
  • the heat exchanger valve device can also be arranged between the high-temperature exhaust gas cooler and the low-temperature exhaust gas cooler.
  • a further preferred exemplary embodiment of the exhaust gas recirculation system is characterized in that the exhaust gas recirculation system is formed by a high-pressure exhaust gas recirculation system.
  • the high-pressure exhaust gas recirculation system can be equipped with one-stage or two-stage cooling.
  • a further preferred exemplary embodiment of the exhaust gas recirculation system is characterized in that the exhaust gas recirculation system is formed by a low-pressure exhaust gas recirculation system.
  • the low-pressure exhaust gas recirculation system can be equipped with one-stage or two-stage cooling.
  • the heat exchanger outlet and the bypass outlet are closed.
  • no medium in particular no exhaust gas or no charge air, can be supplied to the heat exchanger through the heat exchanger outlet and to the bypass via the bypass outlet.
  • the heat exchanger outlet or the bypass outlet are closed.
  • no medium in particular no exhaust gas or no charge air, can be supplied to the heat exchanger through the heat exchanger outlet or to the bypass via the bypass outlet.
  • the method for cleaning starts as soon as a detected sensor signal of a sensor device, in particular for measuring a frictional resistance of a frictional resistance between at least one closing body and at least one housing guide section coincides with a reference signal , In particular, if the sensor signal exceeds the reference signal and / or falls within or coincides with this, the method for cleaning can be started. In particular, if the sensor signal exceeds and / or undershoots a second, different reference signal, the method for cleaning can be ended.
  • the invention also relates to a heat exchanger, in particular an exhaust gas heat exchanger, with a previously described sauceübertragerventi- l sensible.
  • FIG. 1 shows a high-pressure exhaust gas recirculation system with a single-stage cooling, which includes a bypass.
  • FIG. 2 shows a high-pressure exhaust gas recirculation system with one-stage cooling with a U-flow cooler
  • FIG. 3 shows a high-pressure exhaust gas recirculation system with a two-stage cooling
  • FIG. 4 shows a low-pressure exhaust gas recirculation system with a one-stage cooling, which comprises a bypass
  • FIG. 5 shows a low-pressure exhaust gas recirculation system with one-stage cooling with a U-flow cooler
  • Figure 6 is a low-pressure exhaust gas recirculation system with a two-stage
  • FIG. 7 shows a heat exchanger valve device according to the invention in FIG.
  • Figure 8 is a sectional view taken along the line M-II in Figure 1;
  • FIG. 9 shows a heat exchanger valve device according to a further embodiment in longitudinal section
  • FIG. 10 shows a heat exchanger valve device according to a further exemplary embodiment in longitudinal section through the valve slide; 11 shows a closing body of the valve slide of the heat exchanger valve device from FIG. 10 according to a first exemplary embodiment;
  • Figure 12 is a side view of the closing body of Figure 11;
  • Figure 13 shows a similar closing body as in Figure 11 according to a further embodiment
  • Figure 14 is a side view of the closing body of Figure 13;
  • Figure 15 shows a similar closing body as in Figures 11 and 13 according to a further embodiment
  • Figure 16 is a side view of the closing body of Figure 15;
  • FIG. 17 shows a heat exchanger valve device according to a further embodiment in a longitudinal section through the valve slide
  • FIG. 18 shows a heat exchanger valve device according to a further exemplary embodiment in a longitudinal section through the valve slide
  • FIG. 20 shows a closing body of the valve slide of the heat exchanger valve device from FIG. 19 according to an embodiment with one phase
  • Figure 21 is a side view of the closing body of Figure 20;
  • FIG. 22 shows a closing body of the valve slide of the heat exchanger valve device from FIG. 19 according to an embodiment with circular-arc-shaped rounded transitions;
  • Figure 23 is a side view of the closing body of Figure 22;
  • FIG. 24 shows a closing body of the valve slide of the heat exchanger valve device from FIG. 19 according to an embodiment with elliptically rounded transitions
  • Figure 25 is a side view of the closing body of Figure 24;
  • FIG. 26 shows a closing body of the valve slide of the heat exchanger valve device from FIG. 19 according to an embodiment with depressions;
  • Figure 27 is a side view of the closing body of Figure 26;
  • FIG. 37 shows a valve housing section with a phase in longitudinal section
  • FIG. 38 shows the valve housing section from FIG. 37 in a side view
  • FIG. 39 shows a valve housing section with recesses in longitudinal section
  • Figure 40 shows the valve housing portion of Figure 39 in cross section
  • Figures different stroke-flow curves, which can be displayed with the erfindungsge- 41 to 44-dimensional heat exchanger valve device.
  • FIGS. 1 to 3 Various embodiments of a high-pressure exhaust gas recirculation system are shown in simplified form in FIGS. 1 to 3. Identical parts are provided with the same reference numerals.
  • the performance of an internal combustion engine depends on displacement, speed and average gas pressure. By a When filling the engine, the filling can be considerably improved and the engine output can be increased.
  • the fuel-air mixture or the air is completely or partially pre-compressed outside the cylinder.
  • the exhaust gases drive the turbine and these drive the compressor.
  • the compressor takes over the intake and delivers a pre-compressed fresh gas charge to the engine.
  • An intercooler in the charging line dissipates the heat of compression to the ambient air. As a result, the cylinder filling is further improved.
  • the exhaust gas recirculation serves to cool the exhaust gas as far as possible.
  • the recirculated exhaust gas no longer takes part in the combustion in the internal combustion engine, but heats up. Overall, the temperature in the internal combustion engine or the engine is lowered by the recirculated exhaust gas. Low temperatures in the engine can reduce the formation of nitrogen oxides, which is heavily dependent on the temperature in the engine.
  • the fuel-air mixture is sucked in via an air filter 101 from a compressor 102 and fed to a motor 104.
  • the exhaust gas reaches a turbine 106 which drives the compressor 102.
  • a removal point 108 is provided which communicates with a return point 109.
  • the exhaust gas is supplied to the motor 104 again.
  • a heat transfer valve 111 according to the invention, which is also referred to as a combination valve, is arranged.
  • the combination valve 111 communicates with an exhaust gas cooler 112, which includes a bypass. This bypass is made in one piece with the radiator housing. In another embodiment, not shown, the bypass is in particular a separate pipeline which bypasses the radiator.
  • a charge air cooler 114 is connected.
  • FIGS. 2 and 3 are similar to the exhaust gas recirculation system illustrated in FIG.
  • like reference numerals are used. To avoid repetition, reference is made to the preceding description of FIG. In the following, only the differences between the individual embodiments will be discussed.
  • a heat transfer valve 121 is connected between the removal point 108 and the return point 109, which is also referred to as a combination valve.
  • the combination valve 121 is in communication with a U-flow cooler.
  • the recirculated exhaust gas passes either directly through the combination valve 121 uncooled from the sampling point 108 to the return point 109, or the recirculated exhaust gas is passed by means of the combination valve in the U-flow cooler 122, in the U-flow cooler 122 cooled and then passes to the return point 109th
  • a combination valve 131 having a two-stage cooling device which comprises a high-temperature exhaust gas cooler 132 and a low-temperature exhaust gas cooler 133, is arranged between the removal point 108 and the return point 109.
  • FIG. 4 to 6 various embodiments of a low-pressure exhaust gas recirculation system are shown simplified.
  • the fuel-air mixture is sucked in via an air filter 101 from a compressor 102 and fed to a motor 104.
  • the exhaust of the engine 104 is expanded in a turbine 106 which drives the compressor 102.
  • a removal point 108 is arranged, which communicates with a return point 109.
  • the return point 109 is located upstream of the compressor 102.
  • a charge air cooler 114 is connected between the compressor 102 and the engine 104.
  • a diesel particulate filter 140 is connected with Oxidationskatalysa- tor.
  • a heat transfer valve 141 which is also referred to as a combination valve, connected.
  • the combination valve 141 is connected to an exhaust gas 142, which is equipped with a bypass.
  • a Kondensatabscheider 144 is connected between the exhaust gas cooler 142 and the return point 109.
  • an exhaust gas back pressure valve 145 is arranged between the return point 109 and the air filter 101.
  • a charge air throttle 147 is connected between the return point 109 and the air filter 101.
  • FIGS. 5 and 6 show similar low-pressure exhaust gas recirculation systems as shown in FIG. To designate the same parts, the same reference numerals are used. To avoid repetition, reference is made to the previous description of FIG. 4. In the following, only the differences between the individual embodiments will be discussed.
  • a heat transfer valve 151 which is also referred to as a combination valve, is connected between the removal parts 108 and the return point 109.
  • the combination valve 151 is in communication with a U-flow cooler 152.
  • the recirculated exhaust gas passes either uncooled from the take-off point 108 to the return point 109 through the combination valve 151, or the recirculated exhaust gas is conducted by means of the combination valve into the U-flow cooler 152, in the U-flow Cooler 152 cooled and then passes first to the return point 109th
  • a combination valve 161 with a two-stage cooling device which comprises a high-temperature exhaust gas cooler 162 and a low-temperature exhaust gas cooler 163, is arranged between the removal parts 108 and the return point 109.
  • the heat exchanger valve device 1 comprises a housing 2 with an inlet 4 for a fluid.
  • the fluid is preferably exhaust gas or charge air.
  • the inlet 4 is formed by an inlet connection 5, which essentially has the shape of a circular cylinder jacket, which is integral with the housing.
  • housing 2, which is also referred to as a valve housing, is connected and comprises a circular inlet opening 6.
  • the valve housing 2 has a radiator outlet opening 10 in a radiator outlet 11, which communicates with a radiator (not shown).
  • the valve housing 2 has a bypass outlet 12 which communicates with a bypass line (not shown) via which fluid is led past the radiator.
  • the radiator outlet 11 is formed by a radiator outlet 13, which is formed integrally with the valve housing 2 and widens outwardly in a funnel shape.
  • the bypass outlet 12 is formed by a Bypassaustrittsstut- zen 14 which is integrally formed with the valve housing 2 and a bypass outlet opening 15 has.
  • the respective cross sections of the lines are the same size. This leads to a smaller adjustment, since the exit area can be smaller in diameter. Preferably, the adjustment paths are the same. The result is that the outlet has a diameter twice as large as the inlet and thus has four times the area.
  • a valve spool 16 is guided back and forth movable.
  • the valve spool 16 has a valve spool rod 18 at one end of which a closing body 20 is formed.
  • a pressure compensation bore 22 is provided which allows pressure equalization when the closing body 20 is moved in the valve housing 2 in the direction of a double arrow 23 back and forth.
  • the sealing element 24 On its side facing away from the closing body 20, the sealing element 24 has a sealing surface 26, through which the inlet opening 6 of the inlet 4 for the fluid is closed.
  • the sealing sleeve 25 is guided in an annular space 28, which is recessed in the Schi mankör- by 20, moved back and forth.
  • the annular space 28 is bounded radially inwardly by a substantially circular cylindrical projection 29.
  • the end face of the projection 29 facing the inlet 4 forms a stop for the sealing element 24.
  • a helical compression spring 30 is provided in the annular space 28, through which the sealing element 24 is biased with its sealing surface 26 against the inlet opening 6 of the inlet 4 for the fluid.
  • valve housing 2 is closed by a valve housing cover 32, which has a guide stub 34.
  • valve spool rod 18 extends out of the valve housing 2 to the outside.
  • the closing body 20 can be moved in the valve housing 2 in the direction of the double arrow 23 back and forth.
  • the inlet opening 6 is closed by the sealing surface 26 of the sealing element 24.
  • the radiator outlet opening 10 and the bypass outlet opening 15 are closed by the closing body 20.
  • both the inlet opening 6 and the radiator outlet opening 10 are opened, so that fluid from the inlet 5 to the radiator outlet 11 passes.
  • the size of the passage cross section for the fluid depends on the position of the closing body 20 in the valve housing 2.
  • the heat exchanger valve device according to the invention By means of the heat exchanger valve device according to the invention, the distribution and regulation of fluid flows, in particular of exhaust gas flows or charge air flows, with high tightness is ensured in a simple manner.
  • the heat exchanger valve device according to the invention has the advantage that only one actuator is needed.
  • the heat exchanger valve device according to the invention has inexpensive to produce components that are less susceptible to contamination.
  • the closing body is preferably made of ceramic and preferably runs in a precise fit in order to keep the adjusting force of the actuator as small as possible.
  • the environment, which represents the running surface for the sealing element or the closing body may also be formed of ceramic. Stainless steel can also be used instead of ceramic.
  • the closing body has provided over the area of the sealing of the inlet opening. For example, a straight shape.
  • the region which lies in the exhaust gas stream after the start of the displacement preferably has a shape which allows a gradual connection of the exhaust gas flow into the corresponding branch, for example the shape of a ball, which initially makes it possible to generate a high pressure loss For example, to achieve a low return rate is necessary.
  • the helical compression spring 30 is preferably dimensioned such that the inlet counterpressure is overcome by the spring force and the valve device closes tightly even under these conditions.
  • a bellows can be used which has a similar spring characteristic as the spring.
  • Such a bellows has advantageously for pressure relief, for example in the middle, an opening.
  • the annular inlet into the heat exchanger only has a diameter larger by a factor of 1.41 than the entrance from the exhaust side to divide the flow between the bypass and the radiator. This space can be saved.
  • FIG. 9 shows a longitudinal section of a heat exchanger valve device according to a further exemplary embodiment.
  • the heat exchanger valve device shown in FIG. 9 is similar to the heat exchanger valve device shown in FIG. To designate the same parts, the same reference numerals are used. To avoid repetition, reference is made to the preceding description of FIG. In the following, only the differences between the two embodiments will be discussed.
  • FIG. 10 shows a heat exchanger valve device 51 according to a further exemplary embodiment.
  • the heat transfer valve device 51 comprises a housing 52 with an inlet 54 for a fluid.
  • the fluid is preferably exhaust gas or charge air.
  • the inlet 54 is formed by an inlet port 55, which has substantially the shape of a circular cylinder jacket, which is integrally connected to the housing 52, which is also referred to as a valve housing, and comprises a circular inlet opening 56.
  • the inlet opening 56 opposite is recessed in the valve housing 52 has a recess 58, whose function will be explained later.
  • valve housing 52 has a radiator outlet opening 60 in a radiator outlet 61 which communicates with a radiator (not shown).
  • the valve housing 52 has a bypass port 62 which communicates with a bypass line (not shown) via which fluid is conducted past the radiator.
  • the radiator outlet 61 is formed by a radiator outlet port 63, which is integrally connected to the valve housing 52.
  • the bypass outlet 62 is formed by a bypass outlet connection piece 64, which likewise is connected in one piece with the valve housing 52 and has a bypass outlet opening 65.
  • the respective cross sections of the lines are the same size.
  • a valve spool 66 is guided back and forth.
  • the valve spool 66 comprises a valve spool rod 68, at one end of which a closing body 70 is fastened.
  • a closing body 70 is fastened to the inlet opening 56 opposite recess 58 in the valve housing 52.
  • the inlet opening 56 opposite recess 58 in the valve housing 52 ensures that the closing body 70 is completely surrounded in the circumferential direction of the medium present in the inlet 54.
  • a double arrow 69 the reciprocating motion of the closing body 70 is indicated, which is transmitted via the valve slide rod 68, which can also be referred to as a piston rod, by a drive device (not shown) onto the closing body 70, which is also referred to as a piston becomes.
  • the input 54 can be connected to the radiator outlet 61 or the bypass outlet 62. In the in 10 illustrated position of the closing body 70 is no connection between the input 54 and the outputs 61, 62nd
  • the closing body 70 is shown in different views.
  • the closing body 70 comprises a main body 71, which the
  • Base body 71 each provided with a circumferential rounding 73, 74.
  • the main body 71 has a central through hole 75. At the ends of the through hole 75, a chamfer 76, 77 is provided in each case.
  • FIGS. 13 and 14 show a closing body 80 according to a further exemplary embodiment in different views.
  • the closing body 80 comprises a main body 81, which has the shape of a straight circular cylinder.
  • An end face of the main body 81 is provided with a circumferential rounding 83.
  • the rounding 83 has the shape of an elliptical arc in cross section.
  • a central through hole 85 is recessed.
  • the ends of the through hole 85 are each provided with a chamfer 86, 87.
  • two projections 88, 89 are formed on the associated end face of the base body 81, which extend in the axial direction of the base body 81.
  • the projections 88, 89 are bounded radially inwardly and radially outwardly by circular arcs.
  • the radially outer arc of the projections 88, 89 has the same radius as the base body 81.
  • the projections 88, 89 serve to improve the guidance of the closing body 80 in the valve housing.
  • FIGS. 15 and 16 show a closing body 90 according to a further exemplary embodiment in different views.
  • the closing body 90 comprises a base body 91, which has the shape of a straight circular cylinder.
  • a central through-hole 95 is recessed, which has a respective chamfer 96, 97 at the ends.
  • At both end sides of the base body 91 are each three projections 201, 202, 203; 204, 205 formed.
  • the protrusions 201 to 205 have the same shape as the protrusions 88, 89 in the embodiment shown in FIG. For example, and also serve to better guide the closing body 90 in the valve housing.
  • the projections 201 to 203 and 204 to 205 are arranged distributed uniformly over the circumference of the closing body 90 at its end faces.
  • valve The accumulated under the given operating conditions of an exhaust gas recirculation system particle and Kondensatablagerened the valve spool of the heat exchanger valve device, the function of the heat exchanger valve device, which is referred to as a valve, influence.
  • a cleaning process or a cleaning mechanism is carried out before the engine is put into operation or in the pre-glow phase.
  • this cleaning method or this cleaning mechanism should also take place before the engine is put into operation, for example when the fuel pump and / or other auxiliary units are put into operation.
  • the actuator of the heat exchanger valve device in particular the valve spool with the closing body, once or several times to be moved back and forth and then back to the starting position in which the valve is closed, return.
  • the actuator deposited particles or deposited condensate are scraped off or peeled off. This ensures proper operation of the vehicle during operation.
  • the cleaning mechanism or the cleaning method may or may also take place during or after the engine has been switched off.
  • the cleaning mechanism or the cleaning process can also take place during operation of the motor of the shape that at Engine operating conditions in which there is no exhaust gas recirculation, the actuator moves back and forth so that the valve still remains closed.
  • the initiation of the cleaning mechanism preferably takes the form that a possible contamination is detected by a deviation of a sensor signal of the bearing feedback of a drive device of the heat exchanger valve device for a given electrical drive signal from a stored sensor signal at selbigem drive signal.
  • one of the two previously described cleaning mechanisms or cleaning processes is carried out.
  • a repetitive deflection of the closing body from the zero position or initial position in one and then beyond the zero position out in the other direction a cleaning is achieved.
  • the deflection path depends on vehicle-specific aspects, in particular the design of the exhaust gas recirculation. Depending on the size of the closing body, the deflection path is only a certain percentage of the maximum possible deflection.
  • the closing body which is also referred to as a piston, at least partially releases one or the other opening.
  • the valve piston or valve closing body In the second cleaning method or cleaning mechanism described above, it is essential that the valve piston or valve closing body always keeps the two openings closed.
  • the adjustment speed during cleaning can be slower, faster or the same speed as the adjustment speed of the closing body under normal conditions. It is crucial that the electric drive of the closing body can briefly apply a higher adjustment than under normal conditions to overcome caused by the pollution, possible higher friction or resistance forces.
  • FIG. 17 shows a heat exchanger valve device 211 according to a further exemplary embodiment.
  • the heat transfer valve device 211 comprises a housing 212 with an inlet 214 ' for a fluid.
  • the fluid is preferably exhaust gas or charge air.
  • the inlet 214 is formed by an inlet nozzle 215, which is essentially the Has a shape of a circular cylinder jacket, which is integrally connected to the housing 212, which is also referred to as a valve housing, and an inlet opening 216 comprises. At the inlet opening 216, the inlet 214 opens into an annular space 218.
  • the valve housing 212 has a radiator outlet opening 220 in a radiator outlet 221 which communicates with a radiator (not shown).
  • the valve housing 212 has a bypass outlet 222, which communicates with a bypass line (not shown), via which fluid is conducted past the cooler.
  • the radiator outlet 221 is formed by a radiator outlet 223, which is integrally connected to the valve housing 212.
  • the bypass outlet 222 is formed by a bypass outlet port 224, which is also integrally connected to the valve housing 212 and has a bypass exit opening 225.
  • the radiator outlet 221 has a larger cross section than the bypass outlet 222 on the outside.
  • a valve piston or valve slide 226 is guided to and fro movable, as indicated by a double arrow 229.
  • the valve spool 226 includes a valve piston rod 228 at one end of which a closing body 230 is attached.
  • the annular space 218 surrounds the closing body 230.
  • the annular space 218 ensures that the closing body 230 is completely surrounded in the circumferential direction by the medium or fluid present in the inlet 214.
  • the closing body 230 is driven via the valve slide rod or valve piston rod 228 by a drive device (not shown).
  • the inlet 214 is connected to the radiator outlet 221 or the bypass outlet 222. In the position of the closing body 230 shown in FIG. 17, there is no connection between the inlet 214 and the exits 221, 222. This position of the closing body 230 is also referred to as zero position.
  • the closing body 230 has the shape of a straight circular cylinder whose
  • Each end face is provided with a circumferential rounding.
  • the projections 231 to 234 serve to improve the guidance of the closing body 230 in the valve housing 212 when the closing body 230 is moved from the zero position shown in FIG. 17 to the right or to the left.
  • the projections 231 to 234 allow the passage of medium or fluid from the entrance 214 to the exits 221, 222, when the closing body 230 is moved to the right or left.
  • a spring 236 is clamped between the right end of the closing body 230 and the valve housing 212.
  • One end of the spring 236 abuts against the associated end face of the closing body 230.
  • the other end of the spring 236, which is designed as a helical compression spring is received in a recess 237 in the housing 212.
  • the other end face, that is, in Figure 17, the left end face of the closing body 230 is acted upon by a further spring 239, which is also designed as a helical compression spring.
  • the helical compression spring 239 is clamped between the closing body 230 and the valve housing 212 or a plain bearing bush 250, the function of which will be explained below.
  • the spring 236 and 239 have the same spring characteristic and cause an equally large but acting in the opposite direction biasing force on the closing body 230.
  • the biasing forces of the springs 236, 239 of the closing body 230 is biased to its zero position shown in FIG. This bias to the zero position ensures a fail-safe function. For example, if the drive via the valve spool 226 fails, then it is ensured by the bias caused by the springs 236, 239 that the closing body 230 closes the input 214.
  • the valve housing 212 is closed by a housing cover 241 in the region of the valve piston rod or valve slide rod 228. Between the housing cover 241 and the valve housing 212, a seal 242 is clamped.
  • the housing cover 241 is fastened to the valve housing 212 by means of screws 243, 244.
  • the housing cover 241 has a bearing neck 248 through which the valve spool rod 228 extends.
  • the valve spool rod 228 is using the Plain bearing bush 250 stored in the bearing neck 248.
  • the plain bearing bushing 250 allows the valve spool rod 228 to reciprocate with the closure body 230 in the valve housing 212, as indicated by the double arrow 229.
  • the interior of the housing 212 is sealed by a sealing ring 252, which surrounds the valve slide rod 228 at the end of the bearing neck 248.
  • the closure member 230 is slidably mounted in two bearing rings 261, 262 made of ceramic in the axial direction.
  • the bearing ring 261 is fixed in the axial direction between a shoulder 264 and a retaining ring 265, which is designed as a snap ring.
  • the bearing rings 261, 262 each have a rectangular cross-section.
  • the locking ring 265 also has a rectangular cross-section.
  • the bearing ring 262 is fixed in the axial direction between a shoulder 267 and a retaining ring 268, which is designed as a snap ring and has a circular cross-section.
  • FIG. 18 shows a heat exchanger valve device 300 according to a further exemplary embodiment. Identical features are denoted by the same reference numerals as in the previous figures.
  • the heat exchanger valve device 300 has at least one spring 303, which is designed as a helical compression spring and / or helical tension spring.
  • the valve piston or the valve rod 301 is formed substantially like the valve piston or valve rod 226.
  • the heat transfer valve device 300 comprises a closing body 302, which is formed substantially like the closing body 230.
  • On the valve piston rod 228 at least one cleaning sleeve is arranged for cleaning and / or lubrication of the piston rod 228.
  • the housing 212 is formed in particular as a cast housing.
  • the valve spool 66, 226, 301 is formed as a solid body or at least partially as a hollow body.
  • the heat transfer valve device in particular the housing 2, 52, 212 and / or the valve spool 16, 66, 226 and / or in particular the closing body of a metal and / or of a sintered material such as ceramic and / or magnesium and / or aluminum and / or steel, such as stainless steel, and / or of a plastic, in particular a synthetic material whose melting temperature is higher than the temperature of the medium to be cooled, in particular the exhaust gas, the charge air, the oil, etc., and / or formed from a fiber composite material.
  • a metal and / or of a sintered material such as ceramic and / or magnesium and / or aluminum and / or steel, such as stainless steel
  • a plastic in particular a synthetic material whose melting temperature is higher than the temperature of the medium to be cooled, in particular the exhaust gas, the charge air, the oil, etc., and / or formed from a fiber composite material.
  • the at least one housing 2, 52, 212 is formed for example of at least one sheet and has a material, in particular aluminum or an aluminum alloy, plastic, ceramic or a fiber composite material or steel whose melting temperature above, in particular well above, the temperature of the cooled Medium such as exhaust gas, charge air, oil, coolant, etc. is located.
  • the at least one housing 2, 52, 212 is provided with at least one coolant channel, in particular with two, three or more than three coolant channels in which coolant such as a water-containing fluid and / or a gas such as air or CO 2 flows and the at least one housing 2 , 52, 212 cools particularly advantageous, in particular below the melting temperature of the material, in particular aluminum or aluminum alloy, plastic, magnesium, ceramic or fiber composite material or steel, cools, so that the strength properties such as stiffness, tensile and / or compressive strength, fatigue strength, Interchangeability of at least one housing 2, 52, 212 are not degraded by the temperature of the uncooled medium such as exhaust gas, charge air, oil, coolant.
  • coolant such as a water-containing fluid and / or a gas such as air or CO 2 flows and the at least one housing 2 , 52, 212 cools particularly advantageous, in particular below the melting temperature of the material, in particular aluminum or aluminum alloy, plastic, magnesium, ceramic or fiber composite material or steel, cools, so that the strength properties
  • the housing 2, 52, 212 is in this case by means of an original manufacturing process, such as casting, injection molding, etc. and / or by means of a transforming manufacturing process, such as bending, pressing, stamping and / or by means of material bonding, such as welding, soldering, gluing, etc. produced.
  • an original manufacturing process such as casting, injection molding, etc.
  • a transforming manufacturing process such as bending, pressing, stamping and / or by means of material bonding, such as welding, soldering, gluing, etc. produced.
  • the closing body in particular the piston, has an unspecified piston diameter.
  • the guide section for guiding the closing body, in particular of the piston has a guide section diameter of the guide opening.
  • the double slit width is the subtraction of the piston diameter from the guide section diameter.
  • the gap width assumes in particular values between 10 ⁇ m to 55 ⁇ m, in particular between 15 ⁇ m to 50 ⁇ m, in particular between 20 ⁇ m to 40 ⁇ m, in particular 30 ⁇ m to 35 ⁇ m.
  • the gap width in particular assumes values between 5 ⁇ m to 55 ⁇ m, in particular between 8 ⁇ m to 25 ⁇ m, in particular between 10 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the at least one helical compression and / or helical tension spring 236, 239, 303 close the valve in the de-energized state.
  • the at least one helical compression and / or helical tension spring 236, 239, 303 in particular the two or more helical compression springs and / or helical tension springs 236, 239, 303, are preferably helical springs.
  • Bolt tension spring 236, 239, 303 in particular the two or more than two helical compression and / or directionalenzugfedern 236, 239, 303, are arranged in another embodiment in the drive unit.
  • the at least one valve spool 226 is depressurized in the closed position, thus requiring less force to actuate the valve spool than is known in the art.
  • the size of the drive unit can be reduced and space can advantageously be saved in this way.
  • the drive unit used is at least one DC motor (DC direct current direct current) and in another embodiment a brushless DC motor and / or at least one torque and / or at least one linear drive, in particular at least one linear direct drive and / or at least one lifting magnet.
  • the heat transfer valve device 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 is at least one combination valve, so that in particular the exhaust gas recirculation (exhaust gas recirculation function) of recirculated, cooled or to be cooled medium such as exhaust gas, charge air, coolant, oil, etc. and a Bypass (bypass function) of medium such as exhaust gas, charge air, coolant, oil, etc. around the at least one radiator so that the medium such as exhaust gas, charge air, coolant, oil, etc. is not cooled with the heat transfer valve device 11, 121, 131 , 141, 151, 161, 211, 300 is controlled and / or regulated.
  • the heat transfer valve device 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 is in another embodiment only an exhaust gas recirculation valve, so that in particular the exhaust gas recirculation (exhaust gas recirculation function) of recirculated, cooled or to be cooled medium such as exhaust gas, charge air, coolant, oil, etc. controlled and / or regulated.
  • the heat exchanger valve device 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 is depressurized in the closed position.
  • the heat transfer valve device 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 is in another embodiment, only a bypass valve (bypass function). Returned, cooled or to be cooled medium such as exhaust gas, charge air, coolant, oil, etc. is bypassed around the at least one radiator, so that the medium such as exhaust gas, charge air, coolant, oil, etc. is not cooled.
  • the leakage is particularly advantageously reduced. Namely, in the prior art, a leakage current flows to medium such as exhaust gas, charge air, coolant, oil in bypassing (bypass function) due to the poor seal by the radiator or the cooling function by the bypass.
  • FIG. 19 shows a section through a heat exchanger valve device 401 according to a further exemplary embodiment.
  • the heat transfer valve device 401 comprises a housing 402 with an inlet 404 for a fluid.
  • the input 404 communicates with a port for an exhaust pipe or for a charge air line.
  • the input 404 can be connected via passages 406, 407 to a heat exchanger outlet 411 or to a bypass outlet 412.
  • an actuator 416 is guided to and fro movable.
  • the actuator 416 is also referred to as a spool or valve spool.
  • the valve spool 416 is attached to one end of a piston rod 418.
  • the other end of the piston rod 418 is arranged in a drive device 420.
  • the heat transfer valve device 401 functions in the same manner as the previously described heat transfer valve devices.
  • the spool 416 When the spool 416 is in its (not shown) zero position, then the two passages 406, 407 are closed by the piston valve 416, so that the exhaust gas recirculation line connected to the input 404 is closed.
  • the actuator or spool 416 of the drive means 420 By a movement of the actuator or spool 416 of the drive means 420 away, that is to the left, the exhaust gas recirculation line is opened to the heat exchanger outlet 411 so that the exhaust gas can flow through an associated exhaust gas heat exchanger.
  • the actuator 416 out of the zero position in the other direction, that is, toward the drive device 420 toward the right the exhaust gas recirculation line is opened to the bypass port 412. Then, as shown, the exhaust gas may flow from the inlet 404 through the passage 407 to the bypass outlet 412 and bypass the exhaust gas heat exchanger.
  • the size of the stroke sets the amount of recirculated exhaust gas.
  • the actuator 416 is designed according to one of the embodiments described below.
  • the actuator 416 includes a closing body 422, which has substantially the shape of a circular cylinder.
  • various closing bodies 430; 440; 450 and 460 each shown alone in different views. To denote the same parts, the same reference numerals are used.
  • the closing bodies illustrated in FIGS. 20 to 27 each comprise an essentially circular-cylindrical base body 431 with a lateral surface 432 and two end faces 433, 434.
  • the main body 431 comprises a central through-hole 437 which is provided with phases 438, 439 at the ends and serves to receive the piston rod end.
  • the base body 431 is provided with a respective phase 435, 436 at the transitions between the lateral surface 432 and the front sides 433, 434.
  • the phases 435, 436 are executed circumferentially in the illustrated embodiment. However, the phases 435, 436 can also be subdivided into two or more segments.
  • the transition of the lateral surface 432 of the main body 431 to the two end faces 433, 434 is in each case provided with a circular arc-shaped curve 445, 446.
  • the curves 445, 446 may be circumferential (as shown) or divided into two or more segments, respectively.
  • the transition of the lateral surface 432 to the two end faces 433, 434 has in each case an elliptical curve 455, 456.
  • the two curves 455, 456 may be circumferential, or each divided into two or more segments.
  • transitions between the lateral surface 432 and the front sides 433, 434 have one or more, symmetrically arranged recesses 462, 463, 464.
  • the depressions can have different cross-sectional shapes 465 to 470.
  • the depressions can also be designed differently in longitudinal section.
  • the depression in longitudinal section has the shape of a straight line which rises from the end face 434 to the lateral surface 432.
  • the depression in FIG. 35 it can be seen that the depression can also have a circular arc-shaped course 472 in longitudinal section.
  • the depression has an elliptical profile 473 in longitudinal section.
  • control edges can be provided in the housing, through which the valve slide is guided.
  • FIGS. 37 and 38 a part or section of a housing 475 with a circular-cylinder jacket-shaped inner surface 476 and a side surface 477 is shown in different views.
  • a phase 478 is provided at the transition between the side surface 477 to the inner surface 476.
  • the phase 478 has a control edge 479 radially inward.
  • the phase 478 may also be provided a circular arc or an elliptical curve.
  • the phase 478 or the rounding can be divided circumferentially or into two or more segments.
  • a portion or portion of a housing 481 having an inner surface 482 and a side surface 483 is shown in various views.
  • depressions 484 to 486 are provided in the form of notches.
  • the recesses 484 to 486 have a circular arc-shaped cross section and an elliptical longitudinal section.
  • FIGS. 41 to 44 Four different coordinate diagrams are shown in FIGS. 41 to 44, in each of which the flow rate D is plotted over the stroke H of a previously described heat exchanger valve device.
  • the flow rate D each to adjust the size of the displacement of the actuator, so the stroke-flow characteristics of the heat exchanger valve device according to the invention to a desired level.
  • linear (FIG. 41), progressive (FIG. 42), degressive (FIG. 43) and sigmoidal (FIG. 44) curves of the stroke-flow curve can easily be achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragerventileinrichtung zum Regeln eines Fluidstroms, insbesondere eines Abgas- oder Ladeluftstroms, mit einem Ventilgehäuse (2), das einen Eingang (4) für den Fluidstrom und einen Wärmeübertragerausgang (11) aufweist, durch den einem Wärmeübertrager, insbesondere einem Kühler, in Abhängigkeit von der Stellung eines Ventilkörpers ein mehr oder weniger großer Fluidstrom zugeführt wird. Um eine verbesserte Wärmeübertragerventileinrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, weist das Ventilgehäuse (2) einen weiteren Ausgang, insbesondere einen Bypassausgang (12), auf, durch den in Abhängigkeit von der Stellung eines Ventilschiebers (16), der aus seiner Nulllage heraus, in der ein Fluidströmungskanal durch den Ventiklkörper verschlossen ist, zwischen zwei Öffnungsstellungen hin und her bewegbar in dem Ventilgehäuse (2) angeordnet ist, ein mehr oder weniger großer Fluidstrom an dem Wärmeübertrager vorbei geleitet wird.

Description

Wärmeübertragerventileinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragerventileinrichtung zum Regeln eines Fluidstroms, insbesondere eines Abgas- oder Ladeluftstroms, mit einem Ventilgehäuse, das einen Eingang für den Fluidstrom und einen Wärmeübertragerausgang aufweist, durch den einem Wärmeübertrager, insbesondere einem Kühler, in Abhängigkeit von der Stellung eines Ventilkörpers ein mehr oder weniger großer Fluidstrom zugeführt wird.
In herkömmlichen Abgassystemen wird zum Regeln des Abgasstroms ein Abgasregelventil verwendet. Zum Verteilen des Abgases wird eine Abgasklappe verwendet, die den Abgasstrom entweder durch den Kühler oder durch einen Bypass am Kühler vorbei leitet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Wärmeübertragerventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einer Wärmeübertragerventileinrichtung zum Regeln eines Fluidstroms, insbesondere eines Abgas- oder Ladeluftstroms, mit einem Ventilgehäuse, das einen Eingang für den Fluidstrom und einen Wärmeübertragerausgang aufweist, durch den einem Wärmeübertrager, insbesonde- re einem Kühler, in Abhängigkeit von der Stellung eines Ventilkörpers ein mehr oder weniger großer Fluidstrom zugeführt wird, dadurch gelöst, dass das Ventilgehäuse einen weiteren Ausgang, insbesondere einen Bypass- ausgang, aufweist, durch den in Abhängigkeit von der Stellung eines Ventilschiebers, der aus einer Nulllage heraus, in der ein Fluidströmungskanal durch den Ventilschieber verschlossen ist, zwischen zwei Öffnungsstellungen hin und her bewegbar in dem Ventilgehäuse angeordnet ist, ein mehr oder weniger großer Fluidstrom an dem Wärmeübertrager vorbei geleitet wird. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung werden die Funktionen Regeln und Verteilen des Fluidstroms in einer einzigen Ventileinrichtung zusammengefasst. Mit der erfindungsgemäßen Wärmeübertragerventileinrichtung ist es möglich, den durch den Eingang in das Ventilgehäuse eintretenden Fluidstrom geregelt zu dem Wärmeübertragerausgang oder zu dem Bypassausgang zu leiten. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Eingang mit dem Ventilschieber auch komplett geschlossen wer- den. Der Ventilschieber kann auch als Ventilkörper bezeichnet werden. Der Ventilschieber wird durch elektrische Steller, insbesondere elektromagnetische Steller, oder durch pneumatische Steller, insbesondere durch mindestens eine Unterdruckdose, betätigt. Die herkömmliche Abgasklappe kann entfallen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber zwischen einer ersten Extremstellung, in welcher der weitere Ausgang geschlossen und der Wärmeübertragerausgang geöffnet ist, und einer zweiten Extremstellung hin und her bewegbar ist, in welcher der weitere Ausgang geöffnet und der Wärmeübertragerausgang geschlossen ist. Durch den Ventilschieber kann auch bei hohen Drücken eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventiisteilung des Ventilschiebers der weitere Ausgang und der Wärmeübertragerausgang geschlossen sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung des Ventilschiebers der weitere Ausgang und der Wärmeübertragerausgang teilweise geöffnet sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung des Ventilschiebers der weitere Ausgang und der Wärmeübertragerausgang geöffnet sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung des Ventilschiebers der weitere Ausgang insbesondere teilweise geöffnet und der Wärmeübertragerausgang geschlossen ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung des Ventilschiebers der Wärmeübertrageausgang insbesondere teilweise geöffnet und der weitere Ausgang geschlossen ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Schließkörper mit einer Mantelfläche umfasst, die sich zwischen zwei Stirnseiten erstreckt. Der Schließkörper ist in einer Ausnehmung des Ventilgehäuses hin und her bewegbar aufgenommen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper ein zentrales Durchgangsloch aufweist. Das zentrale Durchgangsloch dient zum Durchführen einer Kolbenstange, durch die der Schließkörper mit einer An- triebseinrichtung gekoppelt ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper an mindestens einer Stirnseite mehrere Vorsprünge aufweist. Die Vorsprünge erstre- cken sich in Bewegungsrichtung des Schließkörpers und dienen dazu, den Schließkörper in dem Ventilgehäuse zu führen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper an beiden Stirnseiten mehrere Vorsprünge aufweist. Dadurch wird auch in den Extremstellungen der Hin- und Herbewegung des Schließkörpers eine stabile Führung des Schließkörpers in dem Ventilgehäuse sichergestellt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen der Mantelfläche und den Stirnseiten des Schließkörpers mindestens eine Phase aufweisen. Vorzugsweise ist an beiden Übergängen jeweils eine Phase vorgesehen. Die Phasen können umlaufend ausgeführt sein oder unterbrochen, das heißt in Segmente unterteilt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen der Mantelfläche und den Stirnseiten mindestens eine Rundung aufweisen. Vor- zugsweise ist an beiden Übergängen jeweils eine Rundung vorgesehen. Die Rundungen können umlaufend ausgeführt sein oder unterbrochen, das heißt in Segmente unterteilt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung kreisbogenförmig oder ellipsenförmig beziehungsweise ellipsenbogenförmig verläuft. Durch die Rundung wird ein sanfter und/oder tangentialer Übergang zwischen der Mantelfläche und der zugehörigen Stirnseite geschaffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen der Mantelfläche und den Stirnseiten mindestens eine Vertiefung, vorzugsweise mehrere Vertiefungen, aufweisen, welche die Mantelfläche mit der zugehörigen Stirnseite verbindet. Die Vertiefung bildet eine Kerbe oder eine Nut und schafft eine Strömungsverbindung zwischen der Mantelfläche und der zugehörigen Stirnseite.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen eckigen, insbesondere dreieckigen, rechteckigen oder trapezförmigen, Querschnitt aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen runden, insbesondere kreisbogenförmigen oder ellipsenförmigen beziehungsweise ellipsenbogenförmigen, Querschnitt aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt die Gestalt einer Geraden aufweist, die schräg zu der Mantelfläche hin ansteigt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt kreisbogenförmig oder ellipsenförmig beziehungsweise ellipsenbogenförmig verläuft.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vertiefungen in Um- fangsrichtung, insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnet sind. Die Verteilung der Vertiefungen ist vorzugsweise symmetrisch.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zwischen einer Innenfläche und einer Seitenfläche des Ventilgehäuses als Steuerübergang ausgeführt ist. Der Steuerübergang ermöglicht einen definierten Durchtritt von Fluid, wenn der Ventilschieber aus einer Nulllage in eine der Öffnungsstellungen bewegt wird. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang eine Steuerkante für den Ventilschieber aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang eine Phase aufweist. Die innere Kante der Phase bildet die Steuerkante.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang mindestens eine Rundung aufweist. Die Rundung kann umlaufend ausgeführt sein oder unterbrochen, das heißt in Segmente unterteilt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung kreisbogenförmig oder ellipsenförmig beziehungsweise ellipsenbogenförmig verläuft.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang mindes- tens eine Vertiefung, vorzugsweise mehrere Vertiefungen, aufweist, welche die Innenfläche mit der Seitenfläche verbindet. Die Vertiefung bildet eine Kerbe oder eine Nut und schafft eine Strömungsverbindung zwischen der Innenfläche und der Seitenfläche.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen eckigen, insbesondere dreieckigen, rechteckigen oder trapezförmigen, Querschnitt aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen runden, insbesondere kreisbogenförmigen oder ellipsenförmigen beziehungsweise ellipsenbogenförmigen, Querschnitt aufweist. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt die Gestalt einer Geraden aufweist, die von der Seitenfläche schräg zu der Innenfläche hin abfällt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt kreisbogenförmig oder ellipsenförmig beziehungsweise ellipsenbogenförmig verläuft.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vertiefungen in Um- fangsrichtung, insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnet sind. Die Verteilung der Vertiefungen ist vorzugsweise symmetrisch.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung eine Hub-Durchflusskurve mit einem linearen, progressiven oder sigmoidalen Verlauf aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber oder Ventilkolben zwischen zwei Federelementen in eine Nulllage vorgespannt ist, in welcher der Eingang verschlossen ist. Wenn sich der Ventilschieber, der auch als Ventilkolben bezeichnet wird, in seiner Nulllage befindet, dann ist die Verbindung zwischen dem Eingang und den Ausgängen durch den Schließkörper unterbrochen. Durch die Federelemente wird eine Fail-Safe- Funktion ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper durch eine symmetrisch vorgespannte Feder in der Nulllage gehalten wird, in welcher der Eingang verschlossen ist. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper durch zwei Lagerringe geführt ist. Die Lagerringe sind vorzugsweise aus Keramik gebildet und jeweils zwischen einem Absatz in dem Ventilgehäuse und einem Sicherungsring in axialer Richtung fixiert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber teilweise aus Keramik gebildet ist. Anstelle von Keramik kann auch Edelstahl verwen- det werden. Der Ventilschieber kann teilweise oder vollständig aus Edelstahl gebildet sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse teilweise aus Keramik gebildet ist. Vorzugsweise ist die Lauffläche für den Ventilschieber aus Keramik gebildet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber mit einem Dichtelement für den Eingang ausgestattet ist. Vorzugsweise ist der Eingang mit einem Dichtsitz für das Dichtelement ausgestattet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement eine dem Eingang zugewandte Dichtfläche aufweist, welche die Gestalt eines Kugelabschnitts hat. Durch Verwendung eines Kugelabschnitts mit einem großen Durchmesser wird das Verschieben des Ventilschiebers erleichtert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventi- leinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement an dem Ventilschieber hin und her bewegbar geführt ist. Dadurch wird das Verschließen des Eingangs mit dem Dichtelement, das auch als Schließelement bezeichnet wird, vereinfacht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement durch eine Federeinrichtung gegen den Eingang vorgespannt ist. Dadurch wird ein dichtes Verschließen des Eingangs ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber einen Druckausgleichskanal aufweist. Dadurch wird das Verschieben des Ventilschiebers in dem Ventilgehäuse erleichtert.
Bei einem Verfahren zum Reinigen einer vorab beschriebenen Wärmeübertragerventileinrichtung ist die vorab angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass der Ventilschieber aus einer Ausgangslage einmal oder mehrmals hin und her bewegt wird. Durch das Verfahren des Ventilschiebers werden ab- gelagerte Partikel beziehungsweise abgelagertes Kondensat abgeschabt beziehungsweise abgeschält. Dadurch ist im Betrieb des Fahrzeugs eine einwandfreie Funktion gewährleistet. Dieses Reinigungsverfahren kann auch bei oder nach Abstellen des Motors angewendet werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Ventilschiebers mit Hilfe einer Sensoreinrichtung erfasst wird. Eine mögliche Verschmutzung des Ventilschiebers wird vorzugsweise durch eine Abweichung eines von der Sensoreinrichtung er- fassten Sensorsignals der Lagerückmeldung einer Antriebseinrichtung des Ventilschiebers erfasst.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Sensoreinrichtung erfasstes Sensorsignal mit einem Referenzsignal verglichen wird. Bei dem Referenzsignal handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisches Ansteuersignal der Antriebseinrichtung des Ventilschiebers.
Die Erfindung betrifft auch ein Abgasrückführsystem an oder mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Motor, der beziehungsweise dem an einer Entnahmestelle abgezweigtes und über eine Rückführstelle zurückge- geführtes Abgas zugeführt wird. Die oben angegebene Aufgabe ist bei dem Abgasrückführsystem dadurch gelöst, dass zwischen die Entnahmestelle und die Rückführstelle eine vorab beschriebene Wärmeübertragerventileinrichtung geschaltet ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung mit einer Abgaskühleinrichtung verbunden ist. Die Abgaskühleinrichtung dient dazu, die Temperatur des rückgeführten Abgases abzusenken. Die Wärmeübertrager- ventileinrichtung kann stoffschlüssig oder mechanisch an die Abgaskühleinrichtung angebunden sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung in die Abgaskühleinrichtung integriert ist. Es ist zum Beispiel vorteilhaft, wenn das Gehäuse beziehungsweise die Abströmseite der Wärmeübertragerventileinrichtung direkt den Eintritts- beziehungsweise Austrittsdiffusor der Abgaskühleinrichtung bildet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung stoffschlüssig mit der Abgaskühleinrichtung verbunden ist. Alternativ kann die Wärmeübertragerventileinrichtung mechanisch, z.B. durch Schrauben, Formschluss etc., mit der Abgaskühleinrichtung verbunden sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung einen Bypass als weiteren Ausgang aufweist. Der Bypass dient dazu, zum Beispiel bei einem Kaltstart des Motors, das rückgeführte Abgas ungekühlt an der Abgaskühleinrichtung vorbeizuleiten.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskühleinrichtung einen U-Flow-
Kühler umfasst. Der U-Flow-Kühler ist so an die Wärmeübertragerventilein- richtung angeschlossen, dass das zurückgeführte Abgas zum einen unge- kühlt am Kühler vorbei durch die Wärmeübertragerventileinrichtung geleitet werden kann. Zum anderen kann das rückgeführte Abgas mittels der Wär- meübertragerventileinrichtung durch den U-Flow-Kühler hindurch geleitet und so abgekühlt rückgeführt werden. Der U-Flow-Kühler liefert den Vorteil, dass ein Bypass entfallen kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung, in Strömungsrichtung von der Entnahmestelle zu der Rückführstelle betrachtet, stromaufwärts oder stromabwärts zu der Abgaskühleinrichtung angeordnet ist. Die Wärmeübertragerventileinrichtung kann demzufolge sowohl vor als auch hinter der Abgaskühleinrichtung angeordnet sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung einen Hochtemperatur-Abgaskühler und einen Niedertemperatur-Abgaskühler um- fasst. Je nach Anwendung kann die zweistufige Abkühlung vorteilhaft sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung, in Strömungsrichtung von der Entnahmestelle zu der Rückführstelle betrachtet, stromaufwärts oder stromabwärts zu dem Hochtemperatur-Abgaskühler oder dem Niedertemperatur-Abgaskühler angeordnet ist. Die Wärmeübertragerventileinrichtung kann also vor oder hinter dem Hochtemperatur-Abgaskühler beziehungsweise Niedertemperatur-Abgaskühler angeordnet sein. Die Wärmeübertragerventileinrichtung kann aber auch zwischen dem Hochtemperatur-Abgaskühler und dem Niedertemperatur-Abgaskühler angeordnet sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführsystem von einem Hoch- druck-Abgasrückführsystem gebildet wird. Das Hochdruck-Abgasrückführ- system kann mit einer einstufigen oder mit einer zweistufigen Abkühlung ausgestattet sein. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführsystem von einem Nieder- druck-Abgasrückführsystem gebildet wird. Das Niederdruck-Abgasrückführ- system kann mit einer einstufigen oder mit einer zweistufigen Abkühlung ausgestattet sein.
In einer weiteren Ausführung sind bei dem Verfahren zur Reinigung, insbesondere der Wärmeübertragungsventileinrichtung, der Wärmeübertragerausgang und der Bypassausgang verschlossen. Insbesondere kann wäh- rend des Reinigungsverfahrens kein Medium, insbesondere kein Abgas oder keine Ladeluft, durch den Wärmeübertragerausgang dem Wärmeübertrager und über den Bypassausgang dem Bypass zugeführt werden.
In einer weiteren Ausführung sind bei dem Verfahren zur Reinigung, insbe- sondere der Wärmeübertragungsventileinrichtung, der Wärmeübertragerausgang oder der Bypassausgang verschlossen. Insbesondere kann während des Reinigungsverfahrens kein Medium, insbesondere kein Abgas oder keine Ladeluft, durch den Wärmeübertragerausgang dem Wärmeübertrager oder über den Bypassausgang dem Bypass zugeführt werden.
In einer weiteren Ausführung wird bei dem Verfahren zur Reinigung, insbesondere der Wärmeübertragungsventileinrichtung, das Verfahren zum Reinigen gestartet, sobald ein erfasstes Sensorsignal einer Sensoreinrichtung, insbesondere zur Messung einer Reibwiderstandskraft eines Reibwiderstan- des zwischen zumindest einem Schließkörpers und zumindest einem Gehäuseführungsabschnitt, mit einem Referenzsignal übereinstimmt. Insbesondere, wenn das Sensorsignal das Referenzsignal über- und/oder unterschreitet oder mit diesem übereinstimmt, kann das Verfahren zur Reinigung gestartet werden. Insbesondere, wenn das Sensorsignal ein zweites anderes Referenzsignal über- und/oder unterschreitet oder mit diesem übereinstimmt, kann das Verfahren zur Reinigung beendet werden.
Die Erfindung betrifft auch einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Abgaswärmeübertrager, mit einer vorab beschriebenen Wärmeübertragerventi- leinrichtung. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Figur 1 ein Hochdruck-Abgasrückführsystem mit einer einstufigen Abkühlung, die einen Bypass umfasst;
Figur 2 ein Hochdruck-Abgasrückführsystem mit einer einstufigen Abkühlung mit einem U-Flow-Kühler;
Figur 3 ein Hochdruck-Abgasrückführsystem mit einer zweistufigen Abkühlung;
Figur 4 ein Niederdruck-Abgasrückführsystem mit einer einstufigen Abkühlung, die einen Bypass umfasst;
Figur 5 ein Niederdruck-Abgasrückführsystem mit einer einstufigen Abkühlung mit einem U-Flow-Kühler;
Figur 6 ein Niederdruck-Abgasrückführsystem mit einer zweistufigen
Abkühlung;
Figur 7 eine erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung im
Längsschnitt;
Figur 8 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie M-Il in Figur 1 ;
Figur 9 eine Wärmeübertragerventileinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
Figur 10 eine Wärmeübertragerventileinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Ventilschieber; Figur 11 einen Schließkörper des Ventilschiebers der Wärmeübertragerventileinrichtung aus Figur 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 12 eine Seitenansicht des Schließkörpers aus Figur 11 ;
Figur 13 einen ähnlichen Schließkörper wie in Figur 11 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Figur 14 eine Seitenansicht des Schließkörpers aus Figur 13;
Figur 15 einen ähnlichen Schließkörper wie in den Figuren 11 und 13 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Figur 16 eine Seitenansicht des Schließkörpers aus Figur 15;
Figur 17 eine Wärmeübertragerventileinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Ventilschieber;
Figur 18 eine Wärmeübertragerventileinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Ventilschieber;
Figur 19 eine Wärmeübertragerventileinrichtung gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Ventilschieber;
Figur 20 einen Schließkörper des Ventilschiebers der Wärmeübertragerventileinrichtung aus Figur 19 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Phase;
Figur 21 eine Seitenansicht des Schließkörpers aus Figur 20;
Figur 22 einen Schließkörper des Ventilschiebers der Wärmeübertragerventileinrichtung aus Figur 19 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit kreisbogenförmig gerundeten Übergängen; Figur 23 eine Seitenansicht des Schließkörpers aus Figur 22;
Figur 24 einen Schließkörper des Ventilschiebers der Wärmeübertragerventileinrichtung aus Figur 19 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit ellipsenförmig gerundeten Übergängen;
Figur 25 eine Seitenansicht des Schließkörpers aus Figur 24;
Figur 26 einen Schließkörper des Ventilschiebers der Wärmeübertrager- ventileinrichtung aus Figur 19 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit Vertiefungen;
Figur 27 eine Seitenansicht des Schließkörpers aus Figur 26;
Figuren unterschiedliche Querschnitte von Vertiefungen; 28 bis 33
Figuren unterschiedliche Längsschnitte von Vertiefungen; 34 bis 36
Figur 37 ein Ventilgehäuseabschnitt mit einer Phase im Längsschnitt;
Figur 38 den Ventilgehäuseabschnitt aus Figur 37 in einer Seitenansicht;
Figur 39 einen Ventilgehäuseabschnitt mit Vertiefungen im Längsschnitt;
Figur 40 den Ventilgehäuseabschnitt aus Figur 39 im Querschnitt und
Figuren verschiedene Hub-Durchfluss-Kurven, die mit der erfindungsge- 41 bis 44 mäßen Wärmeübertragerventileinrichtung darstellbar sind.
In den Figuren 1 bis 3 sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines Hoch- druck-Abgasrückführsystems vereinfacht dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Leistung eines Verbrennungsmotors hängt von Hubraum, Drehzahl und mittlerem Gasdruck ab. Durch eine Aufla- dung des Motors kann die Füllung erheblich verbessert und damit die Motorleistung gesteigert werden. Das Kraftstoff-Luftgemisch oder die Luft wird ganz oder teilweise außerhalb des Zylinders vorverdichtet. Bei einem Motor mit Abgasturbolader treiben die Abgase die Turbine und diese den Verdich- ter an. Der Verdichter übernimmt das Ansaugen und liefert dem Motor eine vorverdichtete Frischgasladung. Ein Ladeluftkühler in der Ladeleitung führt die Verdichtungswärme an die Umgebungsluft ab. Dadurch wird die Zylinderfüllung weiter verbessert.
Die Abgasrückführung dient dazu, das Abgas möglichst weit abzukühlen. Das zurückgeführte Abgas nimmt an der Verbrennung in der Brennkraftmaschine nicht mehr teil, erwärmt sich aber. Insgesamt wird durch das rückgeführte Abgas die Temperatur in der Brennkraftmaschine beziehungsweise dem Motor abgesenkt. Durch niedrige Temperaturen im Motor kann die Ent- stehung von Stickoxiden, die stark von der Temperatur im Motor abhängig ist, reduziert werden.
Das Kraftstoff-Luftgemisch wird über einen Luftfilter 101 von einem Verdichter 102 angesaugt und einem Motor 104 zugeführt. Von dem Motor 104 ge- langt das Abgas zu einer Turbine 106, die den Verdichter 102 antreibt. Zwischen dem Motor 104 und der Turbine 106, die auch als Turboladerturbine bezeichnet wird, ist eine Entnahmestelle 108 vorgesehen, die mit einer Rückführstelle 109 in Verbindung steht. Über die Rückführstelle 109 wird das Abgas wieder dem Motor 104 zugeführt. Zwischen der Entnahmestelle 108 und der Rückführstelle 109 ist ein erfindungsgemäßes Wärmeübertragerventil 111 , das auch als Kombinationsventil bezeichnet wird, angeordnet. Das Kombinationsventil 111 steht mit einem Abgaskühler 112 in Verbindung, der einen Bypass umfasst. Dieser Bypass ist einteilig mit dem Kühlergehäuse ausgeführt. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführung ist der Bypass insbesondere eine separate Rohrleitung, die den Kühler umgeht. Zwischen den Verdichter 102 und die Rückführstelle 109 ist ein Ladeluftkühler 114 geschaltet.
Die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Hochdruck-Abgasrückführsysteme ähneln dem in Figur 1 dargestellten Abgasrückführsystem. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figur 1 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Hochdruck-Abgasrückführsystem ist zwischen die Entnahmestelle 108 und die Rückführstelle 109 ein erfindungsgemäßes Wärmeübertragerventil 121 geschaltet, das auch als Kombinationsventil bezeichnet wird. Das Kombinationsventil 121 steht mit einem U-Flow- Kühler in Verbindung. Je nach Schaltstellung des Kombinationsventils 121 gelangt das rückgeführte Abgas entweder direkt durch das Kombinationsventil 121 ungekühlt von der Entnahmestelle 108 zur Rückführstelle 109, oder das rückgeführte Abgas wird mittels des Kombinationsventils in den U- Flow-Kühler 122 geleitet, in dem U-Flow-Kühler 122 gekühlt und gelangt dann erst zur Rückführstelle 109.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Hochdruck-Abgasrückführsystem ist zwischen der Entnahmestelle 108 und der Rückführstelle 109 ein Kombinationsventil 131 mit einer zweistufigen Abkühleinrichtung angeordnet, die einen Hochtemperatur-Abgaskühler 132 und einen Niedertemperatur-Abgaskühler 133 umfasst.
In den Figuren 4 bis 6 sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines Nie- derdruck-Abgasrückführsystems vereinfacht dargestellt. Das Kraftstoff- Luftgemisch wird über einen Luftfilter 101 von einem Verdichter 102 angesaugt und einem Motor 104 zugeführt. Das Abgas des Motors 104 wird in einer Turbine 106 entspannt, die den Verdichter 102 antreibt. Stromabwärts der Turbine 106 ist eine Entnahmestelle 108 angeordnet, die mit einer Rückführstelle 109 in Verbindung steht. Die Rückführstelle 109 ist stromaufwärts des Verdichters 102 angeordnet. Zwischen den Verdichter 102 und den Motor 104 ist ein Ladeluftkühler 114 geschaltet. Zwischen die Turbine 106 und die Entnahmestelle 108 ist ein Dieselpartikelfilter 140 mit Oxidationskatalysa- tor geschaltet. Zwischen die Entnahmestelle 108 und die Rückführstelle 109 ist ein Wärmeübertragerventil 141 , das auch als Kombinationsventil bezeich- net wird, geschaltet. Das Kombinationsventil 141 steht mit einem Abgasküh- ler 142 in Verbindung, der mit einem Bypass ausgestattet ist. Zwischen den Abgaskühler 142 und die Rückführstelle 109 ist ein Kondensatabscheider 144 geschaltet. In Strömungsrichtung im Anschluss an die Entnahmestelle 108 ist ein Abgasgegendruckventil 145 angeordnet. Zwischen die Rückführ- stelle 109 und den Luftfilter 101 ist eine Ladeluftdrossel 147 geschaltet.
In den Figuren 5 und 6 sind ähnliche Niederdruck-Abgasrückführsysteme wie in Figur 4 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vo- rangegangene Beschreibung der Figur 4 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.
Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen die Ent- nahmesteile 108 und die Rückführstelle 109 ein Wärmeübertragerventil 151 , das auch als Kombinationsventil bezeichnet wird, geschaltet. Das Kombinationsventil 151 steht mit einem U-Flow-Kühler 152 in Verbindung. Je nach Schaltstellung des Kombinationsventils 151 gelangt das rückgeführte Abgas entweder direkt durch das Kombinationsventil 151 ungekühlt von der Ent- nahmestelle 108 zur Rückführstelle 109, oder das rückgeführte Abgas wird mittels des Kombinationsventils in den U-Flow-Kühler 152 geleitet, in dem U- Flow-Kühler 152 gekühlt und gelangt dann erst zur Rückführstelle 109.
Bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen die Ent- nahmesteile 108 und die Rückführstelle 109 ein Kombinationsventil 161 mit einer zweistufigen Abkühleinrichtung angeordnet, die einen Hochtemperatur- Abgaskühler 162 und einen Niedertemperatur-Abgaskühler 163 umfasst.
In den Figuren 7 und 8 ist eine erfindungsgemäße Wärmeübertragerventi- leinrichtung 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Eingang 4 für ein Fluid. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um Abgas oder Ladeluft. Der Eingang 4 wird von einem Eingangsstutzen 5 gebildet, der im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, der einstückig mit dem Ge- häuse 2, das auch als Ventilgehäuse bezeichnet wird, verbunden ist und eine kreisrunde Eintrittsöffnung 6 umfasst.
Des Weiteren weist das Ventilgehäuse 2 eine Kühleraustrittsöffnung 10 in einem Kühlerausgang 11 auf, der mit einem (nicht dargestellten) Kühler in Verbindung steht. Darüber hinaus weist das Ventilgehäuse 2 einen Bypass- ausgang 12 auf, der mit einer (nicht dargestellten) Bypassleitung in Verbindung steht, über die Fluid an dem Kühler vorbei geleitet wird. Der Kühlerausgang 11 wird von einem Kühleraustrittsstutzen 13 gebildet, der einstückig mit dem Ventilgehäuse 2 ausgebildet ist und sich nach außen hin trichterförmig erweitert. Der Bypassausgang 12 wird von einem Bypassaustrittsstut- zen 14 gebildet, der einstückig mit dem Ventilgehäuse 2 ausgebildet ist und eine Bypassaustrittsöffnung 15 aufweist. Die jeweiligen Querschnitte der Leitungen sind gleich groß. Das führt zu einem geringeren Verstellweg, da der Austrittsbereich im Durchmesser kleiner werden kann. Vorzugsweise sind die Verstellwege gleich. Das führt dazu, dass der Austritt einen doppelt so großen Durchmesser wie der Eintritt hat und damit die vierfache Fläche aufweist.
In dem Ventilgehäuse 2 ist ein Ventilschieber 16 hin und her bewegbar geführt. Der Ventilschieber 16 weist eine Ventilschieberstange 18 auf, an deren einem Ende ein Schließkörper 20 ausgebildet ist. In dem Schließkörper 20 ist eine Druckausgleichsbohrung 22 vorgesehen, die einen Druckausgleich ermöglicht, wenn der Schließkörper 20 in dem Ventilgehäuse 2 in Richtung eines Doppelpfeils 23 hin und her bewegt wird. An dem Schließkörper 20 ist ein Dichtelement 24, das eine Dichthülse 25 umfasst, senkrecht zu dem Doppelpfeil 23 hin und her bewegbar geführt. Auf seiner dem Schließkörper 20 abgewandten Seite weist das Dichtelement 24 eine Dichtfläche 26 auf, durch welche die Eintrittsöffnung 6 des Eingangs 4 für das Fluid verschlos- sen ist. Die Dichthülse 25 ist in einem Ringraum 28, der in dem Schiießkör- per 20 ausgespart ist, hin und her bewegbar geführt. Der Ringraum 28 wird radial innen von einem im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Vorsprung 29 begrenzt. Die dem Eingang 4 zugewandte Stirnfläche des Vorsprungs 29 bildet einen Anschlag für das Dichtelement 24. Außerdem ist in dem Ring- räum 28 eine Schraubendruckfeder 30 vorgesehen, durch welche das Dicht- element 24 mit seiner Dichtfläche 26 gegen die Eintrittsöffnung 6 des Eingangs 4 für das Fluid vorgespannt ist.
Das Ventilgehäuse 2 ist durch einen Ventilgehäusedeckel 32 verschlossen, der einen Führungsstutzen 34 aufweist. Durch den Führungsstutzen 34 erstreckt sich die Ventilschieberstange 18 aus dem Ventilgehäuse 2 nach außen. Über die Ventilschieberstange 18 kann der Schließkörper 20 in dem Ventilgehäuse 2 in Richtung des Doppelpfeils 23 hin und her bewegt werden.
In der in Figur 7 dargestellten Stellung des Schließkörpers 20 ist die Eintrittsöffnung 6 durch die Dichtfläche 26 des Dichtelements 24 verschlossen. Die Kühleraustrittsöffnung 10 und die Bypassaustrittsöffnung 15 sind durch den Schließkörper 20 verschlossen. Wenn der Schließkörper 20 zum Ventil- gehäusedeckel 32 hin bewegt wird, dann werden sowohl die Eintrittsöffnung 6 als auch die Kühleraustrittsöffnung 10 geöffnet, so dass Fluid vom Eingang 5 zum Kühlerausgang 11 gelangt. Die Größe des Durchtrittsquerschnitts für das Fluid hängt von der Stellung des Schließkörpers 20 in dem Ventilgehäuse 2 ab. Wenn der Schließkörper 20 aus der in Figur 1 dargestellten Stellung von dem Ventilgehäusedeckel 32 weg bewegt wird, dann werden sowohl die Eintrittsöffnung 6 als auch die Bypassaustrittsöffnung 15 geöffnet.
Durch die erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung wird auf einfache Art und Weise die Verteilung und Regelung von Fluidströmen, insbe- sondere von Abgasströmen oder Ladeluftströmen, mit hoher Dichtigkeit gewährleistet. Die erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung hat den Vorteil, dass nur ein Aktuator benötigt wird. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung kostengünstig herstellbare Bauteile auf, die wenig verschmutzungsanfällig sind. Der Schließ- körper ist vorzugsweise aus Keramik gebildet und läuft vorzugsweise in einer genauen Passung, um die Verstellkraft des Aktuators möglichst klein zu halten. Die Umgebung, welche die Lauffläche für das Dichtelement beziehungsweise den Schließkörper darstellt, kann ebenfalls aus Keramik gebildet sein. Anstelle von Keramik kann auch Edelstahl eingesetzt werden. Über den Bereich der Abdichtung der Eintrittsöffnung hat der Schließkörper bei- spielsweise eine gerade Form. Der Bereich, der nach Beginn des Verschie- bens im Abgasstrom liegt, weist vorzugsweise eine Gestalt auf, die ein allmähliches Zuschalten des Abgasstroms in den entsprechenden Zweig ermöglicht, beispielsweise die Gestalt einer Kugel, die es ermöglicht, zunächst einen hohen Druckverlust zu generieren, der beispielsweise zum Erreichen einer geringen Rückführrate notwendig ist.
Die Schraubendruckfeder 30 ist vorzugsweise so dimensioniert, dass der Eintrittsgegendruck durch die Federkraft überwunden wird und die Ventilein- richtung auch unter diesen Bedingungen dicht schließt. Anstelle der Schraubendruckfeder kann auch ein Faltenbalg verwendet werden, der eine vergleichbare Federkennlinie wie die Feder aufweist. Ein derartiger Faltenbalg weist vorteilhafterweise zur Druckentlastung, zum Beispiel in der Mitte, eine Öffnung auf. Um einen konstanten Querschnitt im Fluss zu gewährleisten, kann es vorteilhaft sein, dass der ringförmige Einlass in den Wärmetauscher lediglich einen um den Faktor 1 ,41 größeren Durchmesser als der Eintritt von der Abgasseite hat, um den Strom zwischen dem Bypass und dem Kühler aufzuteilen. Dadurch kann Bauraum eingespart werden.
In Figur 9 ist eine Wärmeübertragerventileinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Längsschnitt dargestellt. Die in Figur 9 dargestellte Wärmeübertragerventileinrichtung ähnelt der in Figur 7 dargestellten Wärmeübertragerventileinrichtung. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figur 7 verweisen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen.
Bei dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel wird als Dichtelement ein Faltenbalg 41 verwendet. Der Faltenbalg 41 weist ein Ende 43 auf, das über den gesamten Umfang des Faltenbalgs an den Schließkörper 20 angeschweißt ist. Das andere Ende 45 des Faltenbalgs 41 liegt an der kreisrunden Eintrittsöffnung 6 an. Die Verwendung des Faltenbalgs 41 liefert den Vorteil, dass der an einem Ende offene Faltenbalg 41 innen mit Druck be- aufschlagt ist. Dadurch kann die Federbelastung geringer ausfallen. In Figur 10 ist eine Wärmeübertragerventileinrichtung 51 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 51 umfasst ein Gehäuse 52 mit einem Eingang 54 für ein Fluid. Bei dem FIu- id handelt es sich vorzugsweise um Abgas oder Ladeluft. Der Eingang 54 wird von einem Eingangsstutzen 55 gebildet, der im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, der einstückig mit dem Gehäuse 52, das auch als Ventilgehäuse bezeichnet wird, verbunden ist und eine kreisrunde Eintrittsöffnung 56 umfasst. Der Eintrittsöffnung 56 gegenüberliegend ist in dem Ventilgehäuse 52 eine Ausnehmung 58 ausgespart, deren Funktion später erläutert wird.
Des Weiteren weist das Ventilgehäuse 52 eine Kühleraustrittsöffnung 60 in einem Kühlerausgang 61 auf, der mit einem (nicht dargestellten) Kühler in Verbindung steht. Darüber hinaus weist das Ventilgehäuse 52 einen By- passausgang 62 auf, der mit einer (nicht dargestellten) Bypassleitung in Verbindung steht, über die Fluid an dem Kühler vorbeigeleitet wird. Der Kühlerausgang 61 wird von einem Kühleraustrittsstutzen 63 gebildet, der einstückig mit dem Ventilgehäuse 52 verbunden ist. Der Bypassausgang 62 wird von einem Bypassaustrittsstutzen 64 gebildet, der ebenfalls einstückig mit dem Ventilgehäuse 52 verbunden und eine Bypassaustrittsöffnung 65 aufweist. Die jeweiligen Querschnitte der Leitungen sind gleich groß.
In dem Ventilgehäuse 52 ist ein Ventilschieber 66 hin und her bewegbar ge- führt. Der Ventilschieber 66 umfasst eine Ventilschieberstange 68, an deren einem Ende ein Schließkörper 70 befestigt ist. Durch die der Eintrittsöffnung 56 gegenüberliegende Ausnehmung 58 in dem Ventilgehäuse 52 ist sichergestellt, dass der Schließkörper 70 in Umfangsrichtung vollständig von dem in dem Eingang 54 vorhandenen Medium umströmt wird. Durch einen Dop- pelpfeil 69 ist die Hin- und Herbewegung des Schließkörpers 70 angedeutet, die über die Ventilschieberstange 68, die auch als Kolbenstange bezeichnet werden kann, von einer (nicht dargestellten) Antriebseinrichtung auf den Schließkörper 70 übertragen wird, der auch als Kolben bezeichnet wird. In Abhängigkeit von der Stellung des Schließkörpers 70 ist der Eingang 54 mit dem Kühlerausgang 61 oder dem Bypassausgang 62 verbindbar. In der in Figur 10 dargestellten Stellung des Schließkörpers 70 besteht keine Verbindung zwischen dem Eingang 54 und den Ausgängen 61 , 62.
In den Figuren 11 und 12 ist der Schließkörper 70 in verschiedenen Ansich- ten dargestellt. Der Schließkörper 70 umfasst einen Grundkörper 71 , der die
Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. An seinen Stirnseiten ist der
Grundkörper 71 jeweils mit einer umlaufenden Rundung 73, 74 versehen.
Darüber hinaus weist der Grundkörper 71 ein zentrales Durchgangsloch 75 auf. An den Enden des Durchgangslochs 75 ist jeweils eine Fase 76, 77 vor- gesehen.
In den Figuren 13 und 14 ist ein Schließkörper 80 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Schließkörper 80 umfasst einen Grundkörper 81 , der die Gestalt eines geraden Kreis- Zylinders aufweist. Eine Stirnseite des Grundkörpers 81 ist mit einer umlaufenden Rundung 83 versehen. Die Rundung 83 weist im Querschnitt die Gestalt eines Ellipsenbogens auf. In dem Grundkörper 81 ist ein zentrales Durchgangsloch 85 ausgespart. Die Enden des Durchgangslochs 85 sind jeweils mit einer Fase 86, 87 versehen. An dem Ende des Durchgangslochs 85 mit der Fase 87 sind an der zugehörigen Stirnseite des Grundkörpers 81 zwei Vorsprünge 88, 89 ausgebildet, die sich in axialer Richtung des Grundkörpers 81 erstrecken. Die Vorsprünge 88, 89 werden radial innen und radial außen von Kreisbögen begrenzt. Der radial äußere Kreisbogen der Vorsprünge 88, 89 hat den gleichen Radius wie der Grundkörper 81. Die Vor- sprünge 88, 89 dienen dazu, die Führung des Schließkörpers 80 in dem Ventilgehäuse zu verbessern.
In den Figuren 15 und 16 ist ein Schließkörper 90 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Schließkör- per 90 umfasst einen Grundkörper 91 , der die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. In dem Grundkörper 91 ist ein zentrales Durchgangsloch 95 ausgespart, das an den Enden jeweils eine Fase 96, 97 aufweist. An beiden Stirnseiten des Grundkörpers 91 sind jeweils drei Vorsprünge 201 , 202, 203; 204, 205 ausgebildet. Die Vorsprünge 201 bis 205 haben die gleiche Gestalt wie die Vorsprünge 88, 89 bei dem in Figur 14 dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel und dienen ebenfalls zur besseren Führung des Schließkörpers 90 in dem Ventilgehäuse. Die Vorsprünge 201 bis 203 und 204 bis 205 sind über den Umfang des Schließkörpers 90 an dessen Stirnseiten gleichmäßig verteilt angeordnet.
Die unter den gegebenen Betriebsbedingungen eines Abgasrückführsystems anfallenden Partikel- und Kondensatablagerungen am Ventilschieber der Wärmeübertragerventileinrichtung können die Funktion der Wärmeübertragerventileinrichtung, die kurz als Ventil bezeichnet wird, beeinflussen. Ge- maß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird bei einem mit einem Diesel-Verbrennungsverfahren betriebenen Kraftfahrzeug vor der Inbetriebnahme des Motors oder in der Vorglühphase ein Reinigungsverfahren oder ein Reinigungsmechanismus ausgeführt. Bei einem nach dem Otto- Verbrennungsverfahren betriebenen Fahrzeug soll dieses Reinigungsverfah- ren oder dieser Reinigungsmechanismus ebenfalls vor in Betriebnahme des Motors erfolgen, zum Beispiel bei Inbetriebnahme der Kraftstoffpumpe und/oder anderer Nebenaggregate. Hierbei soll das Stellglied der Wärmeübertragerventileinrichtung, insbesondere der Ventilschieber mit dem Schließkörper, einmal oder mehrmals hin und her bewegt werden und dann wieder in die Ausgangslage, in der das Ventil geschlossen ist, zurückkehren. Durch dieses Verfahren des Stellglieds werden abgelagerte Partikel beziehungsweise abgelagertes Kondensat abgeschabt beziehungsweise abgeschält. Dadurch ist im Betrieb des Fahrzeugs eine einwandfreie Funktion gewährleistet. Der Reinigungsmechanismus beziehungsweise das Reinigungsver- fahren kann beziehungsweise können auch bei oder nach Abstellen des Motors erfolgen.
Bei besonders ausgeführten Stellgliedern, die eine Bewegung des Stellglieds ohne Öffnung des Ventilsitzes erlauben, das heißt ohne eine Gasströmung zuzulassen, wie zum Beispiel bei einem vorab beschriebenen Ventilschieber, kann der Reinigungsmechanismus beziehungsweise das Reinigungsverfahren auch während des Betriebs des Motors der Gestalt erfolgen, dass bei Motorbetriebsbedingungen, in denen keine Abgasrückführung erfolgt, das Stellglied sich so hin und her bewegt beziehungsweise vibriert, dass das Ventil trotzdem verschlossen bleibt. Die Initiierung des Reinigungsmechanismus erfolgt vorzugsweise der Gestalt, dass eine mögliche Verschmutzung durch eine Abweichung eines Sensorsignals der Lagerückmeldung einer Antriebseinrichtung der Wärmeübertragerventileinrichtung bei gegebenem elektrischen Ansteuersignal von einem hinterlegten Sensorsignal bei selbigem Ansteuersignal erkannt wird. Je nach Betriebszustand des Fahrzeugs wird hierauf einer der beiden vorab beschriebenen Reinigungsmechanismen beziehungsweise Reinigungsverfahren durchgeführt.
Bei beiden Reinigungsmechanismen beziehungsweise Reinigungsverfahren wird eine wiederholende Auslenkung des Schließkörpers aus der Nulllage oder Ausgangslage in eine und anschließend über die Nulllage hinaus in die andere Richtung eine Reinigung erreicht. Der Auslenkungsweg hängt von fahrzeugspezifischen Gesichtspunkten, insbesondere der Auslegung der Abgasrückführung, ab. Je nach Größe des Schließkörpers beträgt der Auslenkungsweg nur einen gewissen Prozentsatz der maximal möglichen Auslenkung. Bei dem erstgenannten Reinigungsmechanismus ist es jedoch wesentlich, dass der Schließkörper, der auch als Kolben bezeichnet wird, die eine oder die andere Öffnung zumindest teilweise frei gibt. Bei dem zweiten vorab beschriebenen Reinigungsverfahren beziehungsweise Reinigungsmechanismus ist es wesentlich, dass der Ventilkolben oder Ventilschließkörper die beiden Öffnungen stets verschlossen hält.
Die Verstellgeschwindigkeit kann beim Reinigen langsamer, schneller oder gleich schnell sein wie die Verstellgeschwindigkeit des Schließkörpers unter Normalbedingungen. Entscheidend ist, dass der elektrische Antrieb des Schließkörpers kurzzeitig eine höhere Verstellkraft aufbringen kann als unter Normalbedingungen, um durch die Verschmutzung hervorgerufene, mögliche höhere Reib- beziehungsweise Widerstand kräfte zu überwinden.
In Figur 17 ist eine Wärmeübertragerventileinrichtung 211 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 211 umfasst ein Gehäuse 212 mit einem Eingang 214'für ein Fluid. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um Abgas oder Ladeluft. Der Eingang 214 wird von einem Eingangsstutzen 215 gebildet, der im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, der einstückig mit dem Gehäuse 212, das auch als Ventilgehäuse bezeichnet wird, verbunden ist und eine Eintrittsöffnung 216 umfasst. An der Eintrittsöffnung 216 mündet der Eingang 214 in einen Ringraum 218.
Des Weiteren weist das Ventilgehäuse 212 eine Kühleraustrittsöffnung 220 in einem Kühlerausgang 221 auf, der mit einem (nicht dargestellten) Kühler in Verbindung steht. Darüber hinaus weist das Ventilgehäuse 212 einen By- passausgang 222 auf, der mit einer (nicht dargestellten) Bypassleitung in Verbindung steht, über die Fluid an dem Kühler vorbeigeleitet wird. Der Kühlerausgang 221 wird von einem Kühleraustrittsstutzen 223 gebildet, der einstückig mit dem Ventilgehäuse 212 verbunden ist. Der Bypassausgang 222 wird von einem Bypassaustrittsstutzen 224 gebildet, der ebenfalls einstückig mit dem Ventilgehäuse 212 verbunden und eine Bypassaustritts- Öffnung 225 aufweist. Der Kühlerausgang 221 weist außen einen größeren Querschnitt als der Bypassausgang 222 auf.
In dem Ventilgehäuse 212 ist ein Ventilkolben oder Ventilschieber 226 hin und her bewegbar geführt, wie durch einen Doppelpfeil 229 angedeutet ist. Der Ventilschieber 226 umfasst eine Ventilkolbenstange 228, an deren einem Ende ein Schließkörper 230 befestigt ist. Der Ringraum 218 umgibt den Schließkörper 230. Durch den Ringraum 218 ist sichergestellt, dass der Schließkörper 230 in Umfangsrichtung vollständig von dem in dem Eingang 214 vorhandenen Medium oder Fluid umströmt wird. Der Schließkörper 230 ist über die Ventilschieberstange oder Ventilkolbenstange 228 von einer (nicht dargestellten) Antriebseinrichtung angetrieben. In Abhängigkeit von der Stellung des Schließkörpers 230 ist der Eingang 214 mit dem Kühlerausgang 221 oder dem Bypassausgang 222 verbunden. In der in Figur 17 dargestellten Stellung des Schließkörpers 230 besteht keine Verbindung zwischen dem Eingang 214 und den Ausgängen 221 , 222. Diese Stellung des Schließkörpers 230 wird auch als Nulllage bezeichnet.
Der Schließkörper 230 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylinders, dessen
Stirnseiten jeweils mit einer umlaufenden Rundung versehen. An den Stirn- Seiten des Schließkörpers 230 sind jeweils drei Vorsprünge 231 , 232; 233, 234 ausgebildet, die sich in axialer Richtung des Schließkörpers 230 erstrecken und von denen in Figur 17 nur jeweils zwei Vorsprünge pro Stirnseite sichtbar sind. Die Vorsprünge 231 bis 234 dienen dazu, die Führung des Schließkörpers 230 im Ventilgehäuse 212 zu verbessern, wenn der Schließ- körper 230 aus der in Figur 17 dargestellten Nulllage nach rechts oder links bewegt wird. Darüber hinaus ermöglichen die Vorsprünge 231 bis 234 den Durchtritt von Medium oder Fluid vom Eingang 214 zu den Ausgängen 221 , 222, wenn der Schließkörper 230 nach rechts oder links bewegt wird.
Zwischen der rechten Stirnseite des Schließkörpers 230 und dem Ventilgehäuse 212 ist eine Feder 236 eingespannt. Ein Ende der Feder 236 liegt an der zugehörigen Stirnseite des Schließkörpers 230 an. Das andere Ende der Feder 236, die als Schraubendruckfeder ausgeführt ist, ist in einer Ausnehmung 237 in dem Gehäuse 212 aufgenommen. Die andere Stirnseite, das heißt in Figur 17 die linke Stirnseite, des Schließkörpers 230 ist durch eine weitere Feder 239 beaufschlagt, die ebenfalls als Schraubendruckfeder ausgeführt ist. Die Schraubendruckfeder 239 ist zwischen dem Schließkörper 230 und dem Ventilgehäuse 212 beziehungsweise einer Gleitlagerbuchse 250 eingespannt, deren Funktion im Folgenden noch erläutert wird. Die Fe- dem 236 und 239 haben die gleiche Federkennlinie und bewirken eine gleich große aber in entgegengesetzter Richtung wirkende Vorspannkraft auf den Schließkörper 230. Durch die Vorspannkräfte der Federn 236, 239 wird der Schließkörper 230 in seine in Figur 17 dargestellte Nulllage vorgespannt. Durch diese Vorspannung in die Nulllage wird eine Fail-Safe-Funktion ge- währleistet. Wenn zum Beispiel der Antrieb über den Ventilschieber 226 ausfällt, dann wird durch die von den Federn 236, 239 bewirkte Vorspannung sichergestellt, dass der Schließkörper 230 den Eingang 214 verschließt.
Das Ventilgehäuse 212 ist im Bereich der Ventilkolbenstange oder Ventil- schieberstange 228 durch einen Gehäusedeckel 241 verschlossen. Zwischen dem Gehäusedeckel 241 und dem Ventilgehäuse 212 ist eine Dichtung 242 eingespannt. Der Gehäusedeckel 241 ist mit Hilfe von Schrauben 243, 244 an dem Ventilgehäuse 212 befestigt. Außerdem weist der Gehäusedeckel 241 einen Lagerstutzen 248 auf, durch den sich die Ventilschieber- Stange 228 hindurch erstreckt. Die Ventilschieberstange 228 ist mit Hilfe der Gleitlagerbuchse 250 in dem Lagerstutzen 248 gelagert. Die Gleitlagerbuchse 250 ermöglicht es, dass sich die Ventilschieberstange 228 mit dem Schließkörper 230 in dem Ventilgehäuse 212 hin und her bewegt, wie durch den Doppelpfeil 229 angedeutet ist. Durch einen Dichtring 252, der die Ven- tilschieberstange 228 am Ende des Lagerstutzens 248 umgibt, wird der Innenraum des Gehäuses 212 abgedichtet.
Der Schließkörper 230 ist in zwei Lagerringen 261 , 262 aus Keramik in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Der Lagerring 261 ist in axialer Richtung zwischen einem Absatz 264 und einem Sicherungsring 265, der als Sprengring ausgeführt ist, fixiert. Die Lagerringe 261 , 262 haben jeweils einen rechteckigen Querschnitt. Der Sicherungsring 265 hat ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt. Der Lagerring 262 ist in axialer Richtung zwischen einem Absatz 267 und einem Sicherungsring 268 fixiert, der als Sprengring ausgeführt ist und einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
In Figur 18 ist eine Wärmeübertragerventileinrichtung 300 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren bezeichnet. Insbe- sondere im Unterschied zu Figur 17 weist die Wärmeübertragerventileinrichtung 300 zumindest eine Feder 303 auf, die als Schraubendruckfeder und/oder Schraubenzugfeder ausgebildet ist. Der Ventilkolben oder die Ventilstange 301 ist im Wesentlichen wie der Ventilkolben oder die Ventilstange 226 ausgebildet. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 300 umfasst einen Schließkörper 302, der im Wesentlichen wie der Schließköper 230 ausgebildet ist. Auf der Ventilkolbenstange 228 ist zumindest eine Reinigungsmanschette geordnet zur Reinigungs- und/oder Schmierung der Kolbenstange 228. Das Gehäuse 212 ist insbesondere als Gussgehäuse ausgebildet.
Figuren 10, 17 und 18
Der Ventilschieber 66, 226, 301 ist als Vollkörper oder zumindest bereichsweise als Hohlkörper ausgebildet.
In den Figuren 1-18 sind bei einer anderen Ausführungsform die Wärmeü- bertragerventileinrichtung, insbesondere das Gehäuse 2, 52, 212 und/oder der Ventilschieber 16, 66, 226 und/oder insbesondere der Schließköper aus einem Metall und/oder aus einem Sintermaterial wie beispielsweise Keramik und/oder Magnesium und/oder Aluminium und/oder Stahl , wie beispielsweise Edelstahl, und/oder aus einem Kunststoff, insbesondere einem Kunst- Stoff, dessen Schmelztemperatur höher ist als die Temperatur des zu kühlenden Mediums, insbesondere des Abgases, der Ladeluft, des Öls usw. und/oder aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet.
Das zumindest eine Gehäuse 2, 52, 212 ist beispielsweise aus zumindest einem Blech ausgebildet und weist ein Material, insbesondere Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, Kunststoff, Keramik oder einen Faserverbundwerkstoff oder Stahl auf, dessen Schmelztemperatur über, insbesondere deutlich über, der Temperatur des zu kühlenden Mediums wie Abgas, Ladeluft, Öl, Kühlmittel usw. liegt. Das zumindest eine Gehäuse 2, 52, 212 ist mit zumindest einem Kühlmittelkanal, insbesondere mit zwei, drei oder mehr als drei Kühlmittelkanälen versehen, in denen Kühlmittel wie ein wasserhaltiges Fluid und/oder ein Gas wie Luft oder CO2 strömt und das zumindest eine Gehäuse 2,52, 212 besonders vorteilhaft kühlt, insbesondere unter die Schmelztemperatur des Materials, insbesondere Aluminium oder Aluminium- legierung, Kunststoff, Magnesium, Keramik oder Faserverbundwerkstoff oder Stahl, kühlt, so dass die Festigkeitseigenschaften wie Steifigkeit, Zug- und/oder Druckfestigkeit, Dauerfestigkeit, Wechselfestigkeit des zumindest einen Gehäuse 2, 52, 212 nicht durch die Temperatur des ungekühlenden Mediums wie Abgas, Ladeluft, Öl, Kühlmittel verschlechtert werden.
Das Gehäuse 2, 52, 212 wird dabei mittels eines urformenden Fertigungsverfahrens, wie Gießen, Spritzgießen usw. und/oder mittels eines umformenden Fertigungsverfahrens, wie beispielsweise Biegen, Pressen, Stanzen und/oder mittels stoffschlüssigen Verbindens, wie Schweißen, Löten, Kleben usw. hergestellt.
Der Schließkörper, insbesondere der Kolben, weist einen nicht näher bezeichneten Kolbendurchmesser auf. Ferner weist der Führungsabschnitt zur Führung des Schließkörpers, insbesondere des Kolbens, einen Führungsab- Schnittsdurchmesser der Führungsöffnung auf. Die doppelte Spaltbreite er- gibt sich bei der Subtraktion des Kolbendurchmessers vom Führungsabschnittsdurchmesser.
Die folgenden Werte sind in Mikrometern angegeben: Die Spaltbreite nimmt insbesondere Werte zwischen 10 μm bis 55 μm, insbesondere zwischen 15 μm bis 50 μm, insbesondere zwischen 20 μm bis 40 μm, insbesondere 30 μm bis 35 μm an. Die Spaltbreite nimmt insbesondere Werte zwischen 5 μm bis 55 μm, insbesondere zwischen 8 μm bis 25 μm, insbesondere zwischen 10 μm bis 15 μm an.
Die zumindest eine Schraubendruck- und/oder Schraubenzugfeder 236, 239, 303, insbesondere die zwei oder mehr als zwei Schraubendruck- und/oder Schraubenzugfedern 236, 239, 303, schließen das Ventil im stromlosen Zustand. Bei der zumindest einen Schraubendruck- und/oder Schraubenzugfe- der 236, 239, 303, insbesondere den zwei oder mehr Schraubendruckfedern und/oder Schraubenzugfedern 236, 239, 303, handelt es sich vorzugsweise um Spiralfedern.
Die zumindest eine Schraubendruck- und/oder Schraubenzugfeder 236, 239, 303, insbesondere die zwei oder mehr als zwei Schraubendruck- und/oder
Schraubenzugfedern 236, 239, 303, sind im Gasraum oder außerhalb des
Gasraums angeordnet. Die zumindest eine Schraubendruck- und/oder
Schraubenzugfeder 236, 239, 303, insbesondere die zwei oder mehr als zwei Schraubendruck- und/oder Schraubenzugfedern 236, 239, 303, sind in einer anderen Ausführungsform in der Antriebseinheit angeordnet.
Der zumindest eine Ventilschieber 226 ist in der geschlossenen Stellung druckentlastet, auf diese Weise ist eine geringere Kraft zur Betätigung des Ventilschiebers erforderlich als aus dem Stand der Technik bekannt. Insbe- sondere kann die Größe der Antriebseinheit reduziert werden und auf diese Weise Bauraum vorteilhaft eingespart werden. Als Antriebseinheit wird zumindest ein DC-Motor (DC direct current Gleichstrom) und in einer anderen Ausführungsform ein bürstenloser DC-Motor und/oder zumindest ein Drehmoment und/oder zumindest ein Linearantrieb, insbesondere zumindest ein Lineardirektantrieb und/oder zumindest ein Hubmagnet verwendet. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 ist zumindest ein Kombiventil, so dass insbesondere die Abgasrückführung (Abgasrückführfunktion) von rückgeführtem, gekühltem oder zu kühlendem Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. und ein Bypassen (Bypass- funktion) von Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. um den zumindest einen Kühler herum, so dass das Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. nicht gekühlt wird mit der Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 gesteuert und/oder geregelt wird.
Die Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161,211, 300 ist in einer anderen Ausführungsform nur ein Abgasrückführventil, so dass insbesondere die Abgasrückführung (Abgasrückführfunktion) von rückgeführtem, gekühltem oder zu kühlendem Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. gesteuert und/oder geregelt wird. Die Wärmeübertragerventi- leinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 ist in der geschlossenen Stellung druckentlastet.
Die Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 ist in einer anderen Ausführungsform nur ein Bypassventil (Bypassfunktion). Rückgeführtes, gekühltes oder zu kühlendes Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. wird um den zumindest einen Kühler herum bygepasst, so dass das Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. nicht gekühlt wird. Mit der Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 wird besonders vorteilhaft die Leckage verringert. Beim Stand der Technik fließt nämlich eine Leckagestrom an Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl beim Bypassen (Bypassfunktion) aufgrund der schlechten Abdichtung durch den Kühler oder bei der Kühlfunktion durch den Bypass. Dieser Leckagestrom wird bei der Verwendung der Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 als Bypassventil besonderes vorteilhaft verringert, so dass der Leckagestrom nur 0,5% bis 10%, insbesondere 0,5% bis 7%, insbesondere 0,5% bis 5%, insbesondere 0,5% bis 3%, insbesondere 0,5% bis 2% des in die Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 einströmenden Mediums wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. beträgt. In Figur 19 ist eine Wärmeübertragerventileinrichtung 401 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Schnitt dargestellt. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 401 umfasst ein Gehäuse 402 mit einem Eingang 404 für ein Fluid. Der Eingang 404 steht mit einem Anschluss für eine Abgasleitung oder für eine Ladeluftleitung in Verbindung. Der Eingang 404 ist über Durchgänge 406, 407 mit einem Wärmeübertragerausgang 411 oder einem Bypassaus- gang 412 verbindbar. In den Durchgängen 406, 407 ist ein Stellglied 416 hin und her bewegbar geführt. Das Stellglied 416 wird auch als Kolbenschieber oder Ventilschieber bezeichnet. Der Ventilschieber 416 ist an einem Ende einer Kolbenstange 418 befestigt. Das andere Ende der Kolbenstange 418 ist in einer Antriebseinrichtung 420 angeordnet. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 401 funktioniert in gleicher beziehungsweise ähnlicher Weise wie die vorab beschriebenen Wärmeübertragerventileinrichtungen.
Wenn sich der Kolbenschieber 416 in seiner (nicht dargestellten) Nulllage befindet, dann sind die beiden Durchgänge 406, 407 durch den Kolbenschieber 416 verschlossen, so dass die an den Eingang 404 angeschlossene Abgasrückführleitung verschlossen ist. Durch eine Bewegung des Stellglieds oder Kolbenschiebers 416 von der Antriebseinrichtung 420 weg, das heißt nach links, wird die Abgasrückführleitung zu dem Wärmeübertragerausgang 411 hin geöffnet, so dass das Abgas über einen zugehörigen Abgaswärmetauscher strömen kann. Durch eine Bewegung des Stellglieds 416 aus der Nulllage heraus in die andere Richtung, das heißt zu der Antriebseinrichtung 420 hin, nach rechts, wird die Abgasrückführleitung zu dem Bypassausgang 412 hin geöffnet. Dann kann das Abgas, wie gezeigt, von dem Eingang 404 durch den Durchgang 407 zu dem Bypassausgang 412 und über einen Bypass an dem Abgaswärmetauscher vorbeiströmen. Durch die Größe des Hubs wird die rückgeführte Abgasmenge eingestellt.
Um eine bei bestimmten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors notwendige Kleinstmengenregelung des rückgeführten Abgases zu erreichen, ist das Stellglied 416 gemäß einem der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgeführt. Das Stellglied 416 umfasst einen Schließkörper 422, der im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylinders aufweist. In den Figuren 20 bis 27 sind verschiedene Schließkörper 430; 440; 450 und 460 jeweils allein in verschiedenen Ansichten dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die in den Figuren 20 bis 27 dargestellten Schließkörper umfassen jeweils einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Grundkörper 431 mit einer Mantelfläche 432 und zwei Stirnseiten 433, 434. Darüber hinaus umfasst der Grundkörper 431 ein zentrales Durchgangsloch 437, das an den Enden mit Phasen 438, 439 versehen ist und zur Aufnahme des Kolbenstangenendes dient.
Bei dem in den Figuren 20 und 21 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 431 an den Übergängen zwischen der Mantelfläche 432 und den Stirnseiten 433, 434 jeweils mit einer Phase 435, 436 versehen. Die Phasen 435, 436 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel umlaufend ausgeführt. Die Phasen 435, 436 können aber auch jeweils in zwei oder mehr Segmente unterteilt sein.
Bei dem in den Figuren 22 und 23 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Übergang der Mantelfläche 432 des Grundkörpers 431 zu den beiden Stirnseiten 433, 434 jeweils mit einer kreisbogenförmigen Rundung 445, 446 ver- sehen. Die Rundungen 445, 446 können umlaufend ausgeführt sein (wie dargestellt) oder jeweils in zwei oder mehr Segmente unterteilt sein.
Bei dem in den Figuren 24 und 25 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Übergang der Mantelfläche 432 zu den beiden Stirnseiten 433, 434 je- weils eine ellipsenförmige Rundung 455, 456 auf. Die beiden Rundungen 455, 456 können umlaufend sein, oder jeweils in zwei oder mehr Segmente unterteilt sein.
Bei dem in den Figuren 26 und 27 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ge- zeigt, dass die Übergänge zwischen der Mantelfläche 432 und den Stirnseiten 433, 434 eine oder mehrere, symmetrisch angeordnete Vertiefungen 462, 463, 464 aufweisen.
In den Figuren 28 bis 33 ist angedeutet, dass die Vertiefungen unterschiedli- che Querschnittsformen 465 bis 470 aufweisen können. So können die Ver- tiefungen einen dreieckigen Querschnitt 465, einen rechteckigen Querschnitt 466, einen trapezförmigen Querschnitt 467, einen kreisbogenförmigen Querschnitt 468, oder verschiedene ellipsenförmige Querschnitte 469 und 470 aufweisen.
In den Figuren 34 bis 36 ist angedeutet, dass die Vertiefungen auch im Längsschnitt unterschiedlich ausgeführt sein können. In Figur 34 sieht man, dass die Vertiefung im Längsschnitt die Gestalt einer Geraden hat, die von der Stirnseite 434 zur Mantelfläche 432 hin ansteigt. In Figur 35 sieht man, dass die Vertiefung auch einen kreisbogenförmigen Verlauf 472 im Längsschnitt aufweisen kann. In Figur 36 sieht man, dass die Vertiefung im Längsschnitt einen ellipsenförmigen Verlauf 473 aufweist.
Des Weiteren können Steuerkanten im Gehäuse vorgesehen sein, durch die der Ventilschieber geführt wird. In den Figuren 37 und 38 ist ein Teil oder Abschnitt eines Gehäuses 475 mit einer kreiszylindermantelförmigen Innenfläche 476 und einer Seitenfläche 477 in verschiedenen Ansichten dargestellt. An dem Übergang zwischen der Seitenfläche 477 zu der Innenfläche 476 ist eine Phase 478 vorgesehen. Die Phase 478 weist radial innen eine Steuerkante 479 auf. Statt der Phase 478 kann auch eine kreisbogenförmige oder eine ellipsenförmige Rundung vorgesehen sein. Die Phase 478 beziehungsweise die Rundung kann umlaufend oder in zwei oder mehr Segmente unterteilt sein.
In den Figuren 39 und 40 ist ein Teil oder Abschnitt eines Gehäuses 481 mit einer Innenfläche 482 und einer Seitenfläche 483 in verschiedenen Ansichten dargestellt. In dem Übergangsbereich zwischen der Seitenfläche 483 und der Innenfläche 482 sind Vertiefungen 484 bis 486 in Form von Kerben vorgesehen. Die Vertiefungen 484 bis 486 haben einen kreisbogenförmigen Querschnitt und einen ellipsenförmigen Längsschnitt.
In den Figuren 41 bis 44 sind vier verschiedene Koordinatendiagramme gezeigt, in denen jeweils die Durchflussmenge D über dem Hub H einer vorab beschriebenen Wärmeübertragerventileinrichtung aufgetragen ist. Mit den vorab beschriebenen Maßnahmen ist es möglich, die Durchflussmenge D je nach Größe der Verschiebung des Stellglieds, also die Hub-Durchfluss- Charakteristik der erfindungsgemäßen Wärmeübertragerventileinrichtung, auf ein gewünschtes Maß einzustellen. Wie man sieht, lassen sich ohne weiteres lineare (Figur 41), progressive (Figur 42), degressive (Figur 43) und sigmoidale (Figur 44) Verläufe der Hub-Durchfluss-Kurve erzielen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Wärmeübertragerventileinrichtung zum Regeln eines Fluidstroms, insbesondere eines Abgas- oder Ladeluftstroms, mit einem Ventilgehäuse (2;52;212;402;475;481 ), das einen Eingang (4;54;214;404) für den Fluidstrom und einen Wärmeübertragerausgang (11 ;61 ;221 ;411 ) aufweist, durch den einem Wärmeübertrager, insbesondere einem Kühler, in Abhängigkeit von der Stellung eines Ventilkörpers ein mehr oder weniger großer Fluidstrom zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (2;52;212;402;475;481 ) einen weiteren Ausgang, insbesondere einen Bypassausgang (12;62;222;412), aufweist, durch den in Abhängigkeit von der Stellung eines Ventilschie- bers (16;66;226;416), der aus einer Nulllage heraus, in der ein FIu- idströmungskanal durch den Ventilschieber verschlossen ist, zwischen zwei Öffnungsstellungen hin und her bewegbar in dem Ventilgehäuse (2;52;212;402;475;481 ) angeordnet ist, ein mehr oder weniger großer Fluidstrom an dem Wärmeübertrager vorbeileitbar ist.
2. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (16;66;226) zwischen einer ersten Extremstellung, in welcher der weitere Ausgang (12;62;222) geschlossen und der Wärmeübertragerausgang (11 ;61 ;221 ) geöffnet ist, und einer zweiten Extremstellung hin und her bewegbar ist, in welcher der weitere Ausgang (12;62;222) geöffnet und der Wärmeübertragerausgang (11 ;61 ;221 ) geschlossen ist.
3. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventil- stellung des Ventilschiebers der weitere Ausgang (12;62;222) und der Wärmeübertragerausgang (11 ;61 ;221 ) geschlossen sind.
4. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung des Ventilschiebers der weitere Ausgang (12;62;222) und der Wärmeübertragerausgang (11 ;61 ;221) zumindest teilweise geöffnet sind.
5. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung des Ventilschiebers der weitere Ausgang (12;62;222) und der Wärmeübertragerausgang (11 ;61 ;221 ) geöffnet sind.
6. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung des Ventilschiebers der weitere Ausgang (12;62;222) insbesondere teilweise geöffnet und der Wärmeübertragerausgang (11 ;61 ;221 ) geschlossen ist.
7. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung des Ventilschiebers der Wärmeübertragerausgang (11 ;61;221) insbesondere teilweise geöffnet und der weitere Ausgang (12;62;222) geschlossen ist.
8. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (66;226;416) einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Schließ- körper (70;80;90;230;430;440;450;460) mit einer Mantelfläche (432) umfasst, die sich zwischen zwei Stirnseiten (433,434) erstreckt.
9. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (70;80;90;230) ein zentrales Durch- gangsloch (75;85;95) aufweist.
10. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (80;90;230) an mindestens einer Stirnseite mehrere Vorsprünge (88,89;201-203;231 ,232) aufweist.
11. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (90;230) an beiden Stirnseiten mehrere Vorsprünge (201-205;231-234) aufweist.
12. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis
11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen der Mantelfläche (432) und den Stirnseiten (433,434) des Schließkörpers (430) mindestens eine Phase (435,436) aufweisen.
13. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen der Mantelfläche (432) und den Stirnseiten (433,434) mindestens eine Rundung (445,445;455,456) aufweisen.
14. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung (445,446;455, 456) kreisbogenförmig oder ellipsenförmig verläuft.
15. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen der Mantelfläche (432) und den Stirnseiten (433,434) mindestens eine Vertiefung (462-464), vorzugsweise mehrere Vertiefungen, aufweisen, welche die Mantelfläche (432) mit der zugehörigen Stirnseite (433,434) verbindet.
16. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen eckigen, insbesondere dreieckigen (465), rechteckigen (466) oder trapezförmigen (467), Querschnitt aufweist.
17. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen runden, insbesondere kreisbogenförmigen (468) oder ellipsenförmigen, Querschnitt (469,470) aufweist.
18. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt die Gestalt einer Geraden (471) aufweist, die schräg zu der Mantelfläche (432) hin ansteigt.
19. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt kreisbogenförmig (472) oder ellipsenförmig (473) verläuft.
20. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vertiefungen (462-464) in Umfangsrichtung, insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnet sind.
21. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zwischen einer Innenfläche (476;482) und einer Seitenfläche (477;483) des Ventilgehäuses (472;481) als Steuerübergang ausgeführt ist.
22. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 21 , dadurch ge- kennzeichnet, dass der Steuerübergang eine Steuerkante (479) für den Ventilschieber aufweist.
23. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang eine Phase (478) aufweist.
24. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang mindestens eine Rundung aufweist.
25. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung kreisbogenförmig oder ellipsenförmig verläuft.
26. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang mindestens eine Vertiefung (484-486), vorzugsweise mehrere Vertiefungen, aufweist, welche die Innenfläche (482) mit der Seitenfläche (483) verbindet.
27. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen eckigen, insbesondere dreieckigen, rechteckigen oder trapezförmigen, Querschnitt aufweist.
28. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (484-486) einen runden, insbesondere kreisbogenförmigen oder ellipsenförmigen, Querschnitt aufweist.
29. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt die
Gestalt einer Geraden aufweist, die von der Seitenfläche schräg zu der Innenfläche hin abfällt.
30. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (484-486) im Längsschnitt kreisbogenförmig oder ellipsenförmig verläuft.
31. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vertiefungen (484-486) in Umfangsrichtung, insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnet sind.
32. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventi- leinrichtung eine Hub-Durchfluss-Kurve mit einem linearen, progressiven oder sigmoidalen Verlauf aufweist.
33. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (226) mittels zumindest eines Federelements (236,239,303), insbesondere durch eine symmetrisch vorgespannte Feder oder zwischen zwei Federelementen (236,239), in eine Nulllage vorgespannt ist bzw. in einer Nulllage gehalten wird, in welcher der Eingang (214) verschlossen ist.
34. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (230) durch zwei Lagerringe (261 ,262) geführt ist.
35. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (16;66) zumindest teilweise aus Keramik und/oder Stahl gebildet ist.
36. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (2;52) zumindest teilweise aus Keramik und/oder Stahl gebildet ist.
37. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (16) mit zumindest einem Dichtelement (24) für den Eingang (4) ausgestattet ist.
38. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtelement (24) eine dem Eingang (4) zugewandte Dichtfläche (26) aufweist, welche die Gestalt eines Kugelabschnitts, einer Kugel, eines Zylinders, eines Kegels o- der eines Kegelstumpfs hat.
39. Wärmeübertragerventileinrichtung nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtelement (24) an dem Ventilschieber (16) hin und her bewegbar geführt ist.
40. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtelement (24) durch eine Federeinrichtung (30) gegen den Eingang (4) vorgespannt ist.
41. Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (16) zumindest einen Druckausgleichskanal (22) aufweist.
42. Verfahren zum Reinigen einer Wärmeübertragerventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (16;66) aus einer Ausgangslage einmal oder mehrmals hin und her bewegt wird.
43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrens zur Reinigung der Wärmeübertragerausgang
(11 ;61 ;221 ) und/oder der Bypassausgang (12;62;222) verschlossen sind.
44. Verfahren nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Reinigen gestartet wird, sobald ein erfasstes Sensorsignal einer Sensoreinrichtung, insbesondere zur Messung einer Reibwiderstandskraft eines Reibwiderstandes zwischen zumindest einem Schließkörpers (230, 302) und zumindest einem Gehäuseführungsabschnitt (350), mit einem Referenzsignal übereinstimmt.
45. Wärmeübertrager, insbesondere Abgaswärmeübertrager, mit einer Wärmeübertragerventileinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 41.
46. Abgasrückführsystem mit oder an einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Motor, der beziehungsweise dem an einer Entnahmestelle (108) abgezweigtes und über eine Rückführstelle (109) zurückgeführtes Abgas zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwi- sehen die Entnahmestelle (108) und die Rückführstelle (109) eine
Wärmeübertragerventileinrichtung (111 ,121 ,131 ,141 ,151 ,161 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 41 geschaltet ist.
47. Abgasrückführsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung
(111 ,121 ,131 ,141 ,151 ,161 ) mit einer Abgaskühleinrichtung (112,122,132,133,142,152,162,163) verbunden ist.
48. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 46 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung
(111 ,121 ,131 ,141 ,151 ,161) in die Abgaskühleinrichtung (112,122,132,133,142,152,162,163) integriert ist.
49. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 46 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung
(111 ,121 ,131 ,141 ,151 ,161 ) stoffschlüssig mit der Abgaskühleinrichtung (112,122,132,133,142,152,162,163) verbunden ist.
50. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 46 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskühleinrichtung
(112,132,133,142;162,163) einen Bypass aufweist.
51. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 46 bis 50 dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskühleinrichtung (122; 152) einen U- Flow-Kühler umfasst.
52. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 46 bis 51 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung (111 ,121 ,131 ,141 ,151 ,161 ), in Strömungsrichtung von der Entnahme- stelle (108) zu der Rückführstelle (109) betrachtet, stromaufwärts zu der Abgaskühleinrichtung (112,122,132,133,142,152,162,163) angeordnet ist.
53. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 46 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung
(111 ,121 ,131 ,141 ,151 ,161 ), in Strömungsrichtung von der Entnahmestelle (108) zu der Rückführstelle (109) betrachtet, stromabwärts zu der Abgaskühleinrichtung (112,122,132,133,142,152,162,163) angeordnet ist.
54. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 46 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung (131 ,161 ) einen Hochtemperatur-Abgaskühler (132,162) und einen Niedertemperatur-Abgaskühler (133,163) umfasst.
55. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 46 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung (131 ,161 ), in Strömungsrichtung von der Entnahmestelle (108) zu der Rückführstelle (109) betrachtet, stromaufwärts oder stromabwärts zu dem Hochtemperatur-Abgaskühler (132,162) oder dem Niederdruckabgaskühler (133, 163) angeordnet ist.
56. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 46 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführsystem von einem Hoch- druck-Abgasrückführsystem gebildet wird.
57. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 46 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführsystem von einem Nieder- druckabgasrückführsystem gebildet wird.
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