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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.
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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.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine verbesserte Wärmeübertragerventileinrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar
ist.
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Die
Aufgabe ist bei einer 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, dadurch gelöst,
dass das Ventilgehäuse
einen weiteren Ausgang, insbesondere einen Bypassausgang, aufweist,
durch den in Abhängigkeit
von der Stellung einer Ventilscheibe, die verdrehbar in dem Ventilgehäuse aufgenommen
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 der Ventilscheibe auch komplett geschlossen
werden. Die Ventilscheibe kann auch als Ventilkörper bezeichnet werden. Die
Ventilscheibe wird durch elektrische Steller, insbesondere elektromagnetische
Steller, oder durch pneumatische Steller, insbesondere eine Unterdruckdose,
betätigt.
Die herkömmliche
Abgasklappe kann entfallen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe zwischen einer ersten Öffnungsstellung,
in welcher der weitere Ausgang geschlossen und der Wärmeübertragerausgang
geöffnet
ist, und einer zweiten Öffnungsstellung verdrehbar
ist, in welcher der weitere Ausgang geöffnet und der Wärmeübertragerausgang
geschlossen ist. Durch die verdrehbare Ventilscheibe kann auch bei
hohen Drücken
eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung
der Ventilscheibe der weitere Ausgang und der Wärmeübertragerausgang geschlossen
sind.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung
der Ventilscheibe der weitere Ausgang und der Wärmeübertragerausgang teilweise
geöffnet sind.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung
der Ventilscheibe der weitere Ausgang und der Wärmeübertragerausgang geöffnet sind.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung
der Ventilscheibe der weitere Ausgang geöffnet und der Wärmeübertragerausgang
geschlossen ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung
der Ventilscheibe der Wärmeübertrageausgang
geöffnet
und der weitere Ausgang geschlossen ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Ventilscheibe eine
Fluiddurchgangsöffnung
aufweist, die durch Verdrehen zumindest teilweise mit einer von zwei
weiteren Fluiddurchgangsöffnungen
zur Deckung bringbar ist, die in einer relativ zu dem Ventilgehäuse feststehenden
Ventilscheibe vorgesehen sind. Die drei Fluiddurchgangsöffnungen
sind vorzugsweise deckungsgleich zueinander ausgebildet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der Fluiddurchgangsöffnungen
in der feststehenden Ventilscheibe mit dem Wärmeübertragerausgang und die andere Fluiddurchgangsöffnung mit
dem weiteren Ausgang in Verbindung steht. In Abhängigkeit von der Überdeckung
der Fluiddurchgangsöffnungen
in den Ventilscheiben gelangt mehr oder weniger oder gar kein Fluid
zu dem weiteren Ausgang beziehungsweise dem Wärmeübertragerausgang.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende Ventilscheibe
eine Vertiefung aufweist, in der die verdrehbare Ventilscheibe geführt ist.
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Das
liefert den Vorteil, dass auf eine Ventilscheibenführung an
dem Ventilgehäuse
verzichtet werden kann.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende Ventilscheibe
ein Außengewinde
aufweist, mit dem die feststehende Ventilscheibe in ein komplementär ausgebildetes
Innengewinde des Ventilgehäuses
eingeschraubt ist. Dadurch wird die Montage der feststehenden Ventilscheibe
vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass von der verdrehbaren Ventilscheibe
eine Aktorstange ausgeht. Durch die Aktorstange, die vorzugsweise
aus dem Ventilgehäuse
heraus geführt
ist, wird die Betätigung
der verdrehbaren Ventilscheibe vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheiben zumindest teilweise
aus Keramik gebildet sind. Anstelle von Keramik kann auch Edelstahl
verwendet werden.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Abgasrückführsystem mit einer Brennkraftmaschine,
insbesondere einem Motor, der beziehungsweise dem an einer Entnahmestelle
abgezweigtes und über
eine Rückführstelle
zurückgeführtes 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.
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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 Wärmeübertragerventileinrichtung
kann stoffschlüssig
oder mechanisch an die Abgaskühleinrichtung
angebunden sein.
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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.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung stoffschlüssig mit
der Abgaskühleinrichtung
verbunden ist. Alternativ kann die Wärmeübertragerventileinrichtung
mechanisch mit der Abgaskühleinrichtung
verbunden sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung einen
Bypass aufweist. Der Bypass dient dazu, zum Beispiel bei einem Kaltstart
des Motors, das rückgeführte Abgas
ungekühlt
an der Abgaskühleinrichtung vorbeizuleiten.
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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 Wärmeübertragerventileinrichtung
angeschlossen, dass das zurückgeführte Abgas
zum einen ungekühlt
am Kühler
vorbei durch die Wärmeübertragerventileinrichtung
geleitet werden kann. Zum anderen kann das rückgeführte Abgas mittels der Wärmeübertragerventileinrichtung
durch den U-Flow-Kühler hindurch
geleitet und so abgekühlt
rückgeführt werden.
Der U-Flow-Kühler
liefert den Vorteil, dass ein Bypass entfallen kann.
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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.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung einen
Hochtemperatur-Abgaskühler
und einen Niedertemperatur-Abgaskühler umfasst. 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.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführsystem von einem Hochdruck-Abgasrückführsystem
gebildet wird. Das Hochdruck-Abgasrückführsystem kann mit einer einstufigen
oder mit einer zweistufigen Abkühlung
ausgestattet sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführsystem von einem Niederdruck-Abgasrückführsystem
gebildet wird. Das Niederdruck-Abgasrückführsystem kann mit einer einstufigen
oder mit einer zweistufigen Abkühlung
ausgestattet sein.
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Die
Erfindung betrifft auch einen Wärmeübertrager
mit einer vorab beschriebenen Wärmeübertragerventileinrichtung.
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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:
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1 ein
Hochdruck-Abgasrückführsystem mit
einer einstufigen Abkühlung,
die einen Bypass umfasst;
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2 ein
Hochdruck-Abgasrückführsystem mit
einer einstufigen Abkühlung
mit einem U-Flow-Kühler,
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3 ein
Hochdruck-Abgasrückführsystem mit
einer zweistufigen Abkühlung;
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4 ein
Niederdruck-Abgasrückführsystem
mit einer einstufigen Abkühlung,
die einen Bypass umfasst;
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5 ein
Niederdruck-Abgasrückführsystem
mit einer einstufigen Abkühlung
mit einem U-Flow-Kühler;
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6 ein
Niederdruck-Abgasrückführsystem
mit einer zweistufigen Abkühlung;
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7 die
Ansicht eines Längsschnitts
durch eine erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung;
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8 die
Ansicht eines Schnitts entlang der Linie II-II in 1;
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9 eine
Untersicht der in 1 dargestellten Wärmeübertragerventileinrichtung
und
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10 einen
Ventilteller mit einem Zahnradantrieb im Schnitt.
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In
den 1 bis 3 sind verschiedene Ausführungsbeispiele
eines Hochdruck-Abgasrückführsystems
vereinfacht dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Die Leistung eines Verbrennungsmotors hängt von
Hubraum, Drehzahl und mittlerem Gasdruck ab. Durch eine Auf ladung
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 Verdichter 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.
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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 Entstehung von Stickoxiden,
die stark von der Temperatur im Motor abhängig ist, reduziert werden.
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Das
Kraftstoff-Luftgemisch wird über
einen Luftfilter 101 von einem Verdichter 102 angesaugt und
einem Motor 104 zugeführt.
Von dem Motor 104 gelangt 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
als eine separate Rohrleitung ausgeführt, die den Kühler umgeht.
Zwischen den Verdichter 102 und die Rückführstelle 109 ist ein
Ladeluftkühler 114 geschaltet.
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Die
in den 2 und 3 dargestellten Hochdruck-Abgasrückführsysteme ähneln dem
in 1 dargestellten Abgasrückführsystem. Zur Bezeichnung gleicher
Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen
zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 1 verwiesen.
Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen
Ausführungsbeispielen
eingegangen.
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Bei
dem in 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.
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Bei
dem in 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.
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In
den 4 bis 6 sind verschiedene Ausführungsbeispiele
eines Niederdruck-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 Oxidationskatalysator
geschaltet. Zwischen die Entnahmestelle 108 und die Rückführstelle 109 ist
ein Wärmeübertragerventil 141,
das auch als Kombinationsventil bezeichnet wird, geschaltet. Das
Kombinationsventil 141 steht mit einem Ab gaskühler 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 Rückführstelle 109 und
den Luftfilter 101 ist eine Ladeluftdrossel 147 geschaltet.
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In
den 5 und 6 sind ähnliche Niederdruck-Abgasrückführsysteme
wie in 4 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile
werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden,
wird auf die vorangegangene Beschreibung der 4 verwiesen.
Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen
Ausführungsbeispielen
eingegangen.
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Bei
dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen
die Entnahmestelle 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 Entnahmestelle 108 zur Rückführstelle 109, oder
das rückgeführte Abgas
wird mittels des Kombinatiosnventils in den U-Flow-Kühler 152 geleitet,
in dem U-Flow-Kühler 152 gekühlt und
gelangt dann erst zur Rückführstelle 109.
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Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen
die Entnahmestelle 108 und die Rückführstelle 109 ein Kombinationsventil 161 mit
einer zweistufigen Abkühleinrichtung
angeordnet, die einen Hochtemperatur-Abgaskühler 162 und einen
Niedertemperatur-Abgaskühler 163 umfasst.
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In
den 7 bis 9 ist eine erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung 1 in
verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 1 umfasst
ein Ventilgehäuse 2.
Das Ventilgehäuse 2 ist
aus einem Ventilgehäuseunterteil 3 und
einem Ventilgehäuseoberteil 4 zusammengesetzt.
Das Ventilgehäuseoberteil 4 ist
mit einem Eingangsstutzen 6 für Ladeluft oder Abgas ausgestattet.
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In
dem Ventilgehäuseunterteil 3 sind
ein Kühlerausgang 11 und
ein Bypassausgang 12 vorgesehen. Der Kühlerausgang 11 steht
mit einem (nicht dargestellten) Kühler in Verbindung, in dem
das durch den Eingang 5 eintretende Fluid gekühlt wird. An
den Bypassausgang 12 ist eine (nicht dargestellte) Bypassleitung
angeschlossen, durch die das durch den Eingang 5 eintretende
Fluid an dem Kühler vorbei
geleitet wird.
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Das
Ventilgehäuseoberteil 4 weist
an seinem dem Ventilgehäuseunterteil 3 zugewandten
Umfangsrand einen Befestigungsabschnitt 14 auf, der mit
einem Innengewinde ausgestattet ist. In das Innengewinde des Befestigungsabschnitts 14 ist
eine Ventilscheibe 16 mit einem Außengewinde eingeschraubt. Durch
die Schraubverbindung ist die Ventilscheibe 16 fest mit
dem Ventilgehäuseoberteil 4 verbunden
und wird daher auch als feststehende Ventilscheibe bezeichnet. Die
feststehende Ventilscheibe 16 weist eine Kühlerdurchgangsöffnung 21 und
eine Bypassdurchgangsöffnung 22 auf.
Die Kühlerdurchgangsöffnung 21 ist
oberhalb des Kühlerausgangs 11 angeordnet
und steht mit diesem in Verbindung. Die Bypassdurchgangsöffnung 22 ist
oberhalb des Bypassausgangs 12 angeordnet und steht mit
diesem in Verbindung.
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In
der Oberseite der feststehenden Ventilscheibe 16 ist eine
kreisscheibenförmige
Vertiefung 24 vorgesehen. In der Vertiefung 24 ist
eine verdrehbare Ventilscheibe 26 verdrehbar gelagert.
Die verdrehbare Ventilscheibe 26 weist eine Fluiddurchgangsöffnung 30 auf,
die in der in 1 dargestellten Stellung der
verdrehbaren Ventilscheibe 26 oberhalb der Bypassdurchgangsöffnung 22 in
der feststehenden Ventilscheibe 16 angeordnet ist. In dieser
Stellung der verdrehbaren Ventilscheibe 26 ist die Kühlerdurchgangsöffnung 21 in
der feststehenden Ventilscheibe 16 durch die verdrehbare
Ventilscheibe 26 verschlossen. Somit ist sichergestellt,
dass der durch den Eingang 5 eintretende Fluidstrom komplett
durch die Fluiddurchgangsöffnungen 30 und 22 zu
dem Bypassausgang 12 geleitet wird. In dem in den 7 bis 9 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist die Ventilscheibe 26 in der Ventilscheibe 16 angeordnet. Die
beiden Ventilscheiben können
auch übereinander
angeordnet sein. Das heißt,
die Scheibe 26 liegt auf der Scheibe 16. Beide
Ventilscheiben können auch
den gleichen Durchmesser aufweisen.
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Auf
der der feststehenden Ventilscheibe 16 abgewandten Seite
der verdrehbaren Ventilscheibe 26 erstreckt sich eine Aktorstange 32 durch
einen Führungsstutzen 34,
der an dem Ventilgehäuseoberteil 4 vorgesehen
ist, aus dem Ventilgehäuse 2 heraus
nach draußen. Über die
Aktorstange 32 kann die verdrehbare Ventilscheibe 26 mit
Hilfe einer (nicht dargestellten) Aktoreinrichtung gezielt verdreht
werden, um den Fluidstrom komplett oder nur teilweise vom Eingang 5 entweder
zu dem Kühlerausgang 11 oder
zu dem Bypassausgang 12 zu leiten. Die Aktorstange 32 ist
dabei vorzugsweise fest mit der verdrehbaren Ventilscheibe 26 verbundnen.
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform ist die Aktorstange 32 über einen
Mitnehmer mit der Ventilscheibe 26 gekoppelt.
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In
den 8 und 9 sieht man, dass die Fluidöffnungen 21, 22 in
der feststehenden Ventilscheibe 16 sowie die Fluidöffnung 30 in
der verdrehbaren Ventilscheibe 26 jeweils die gleiche Kontur
aufweisen. In Abhängigkeit
vom Überdeckungsgrad
der Fluiddurchgangsöffnung 30 mit
einer der Fluiddurchgangsöffnungen 21, 22 kann
der Durchtrittsquerschnitt des Fluidstroms geregelt werden.
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Durch
die erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung
wird es auf einfache Art und Weise möglich, Fluidströme, insbesondere
Abgasströme,
mit hoher Dichtigkeit und mit nur einem Aktuator zu verteilen und
zu regeln. Die verwendeten Ventilscheiben haben den Vorteil, dass
sie wenig verschmutzungsanfällig
sind. Darüber
hinaus liefert die erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung
den Vorteil, dass relativ preisgünstige
Bauteile verwendet werden können,
die auch hohe Temperaturen aushalten. Die Scheiben sind vorzugsweise strömungsgünstig gestaltet,
zum Beispiel mit Vorrundungen ausgestattet.
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Bei
den Ventilscheiben handelt es sich vorzugsweise um Keramikscheiben.
Die Oberfläche
der Keramikscheiben gewährleistet
eine hohe Dichtigkeit. Dadurch können
weitere Dichtmittel entfallen. Durch die aneinander anlie genden
Dichtscheiben kann verhindert werden, dass kleinere Schmutzpartikel
zwischen diese beiden relativ zueinander beweglichen Ventilscheiben
geraten. Somit wird die Verschmutzung durch Festkörper erschwert.
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
kann eine Federeinrichtung verwendet werden, um die verdrehbare Ventilscheibe
mit einer Anpresskraft gegen die feststehende Ventilscheibe zu drücken.
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Je
nach Anwendungsfall können
die Fluiddurchgangsöffnungen
in der feststehenden Ventilscheibe auch unterschiedlich groß sein.
Die Größe der Fluiddurchgangsöffnungen
hängt im
Wesentlichen von dem benötigten
Druckverlust ab, den man zum Einstellen einer optimalen Durchströmung benötigt. Die
erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung
ermöglicht
unter anderem auch ein allmähliches
Zuschalten des Fluidstroms. Die Fluiddurchgangsöffnungen sind im Wesentlichen
nierenförmig
ausgebildet. Vorzugsweise sind die Bypassöffnungen kleiner als die anderen Öffnungen.
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In 10 ist
eine verdrehbare Ventilscheibe 46 im Schnitt dargestellt.
Die verdrehbare Ventilscheibe 46 weist eine Fluiddurchgangsöffnung 50 auf.
Von der Ventilscheibe 46 geht eine Lagerstange 52 aus.
Radial außen
weist die Ventilscheibe 46 eine Außenverzahnung 55 auf,
die sich mit einer weiteren Außenverzahnung 56 eines
Antriebszahnrads 58 in Eingriff befindet. Das Antriebszahnrad 58 wiederum ist
durch eine Antriebswelle 59 angetrieben, um die Ventilscheibe 46 definiert
zu verdrehen.