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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung/Regelung eines Abgasstroms nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Wärmetauscher zur Abgaskühlung und ein diesbezügliches System.
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Aktuelle Anforderungen an die Schadstoffemission, insbesondere von Dieselmotoren, aber auch von Otto-Motoren, haben zu der Entwicklung von Abgas-Rückführsystemen für Verbrennungsmotoren geführt. Das rückgeführte Abgas ist dabei allgemein mittels eines Abgaskühlers zu kühlen, wobei zur Sicherstellung der Funktion die Abgasmenge des rückgeführten Abgases zu regeln ist, sowie die Regelung der Rückführung des Abgases durch zumindest einen Abgaskühler und/oder durch eine Bypass-Leitung parallel zu dem zumindest einen Abgaskühler zu regeln ist. Die Problematik besteht darin, den heißen und chemisch aggressiven Abgasstrom sowohl in der Dosierung als auch in der Verzweigung auf Abgaskühler oder Bypass zu regeln.
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Aus der
DE 698 23 549 T2 ist ein Ventil zur Prüfung der Menge der in einem Abgas-Rückführsystem eines Verbrennungsmotors rückgeführten Abgases bekannt, das als in einer Leitung angeordnetes Verschlussventil ausgebildet ist, welches drehbare Antriebsmittel und eine Nocke aufweist, um ausgehend von den drehbaren Antriebsmitteln des Verschlussventils von seiner geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung und umgekehrt anzutreiben, wobei es einen Kipphebel, der in Drehung fest mit der Abtriebswelle der drehbaren Antriebsmitte verbunden ist, eine Querachse, die in Translationsrichtung fest mit dem Verschlussventil verbunden ist, aber in Bezug auf dieses Verschlussventil drehbeweglich ist und in Drehung fest mit dem Kipphebel verbunden ist sowie ortsfeste schraubenförmige Führungsnuten aufweist, in die die Enden der Querachse eingeführt sind.
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Die Querachse wird dabei vom Motor in Drehung versetzt. Ihre Enden folgen den schraubenförmigen Nuten, wodurch eine Translationsbewegung erzeugt wird, die auf das Verschlusssystem übertragen wird. Dieses nimmt also eine axiale Stellung ein, die vom Drehwinkel der drehbaren Antriebsmitte abhängt.
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Ferner ist aus der
EP 137 86 55 A2 ein Ventil bekannt, welches einen Aktuator aufweist, der den Ventilschaft in Rotation versetzt, um ein Ventilelement in axialer Richtung zu bewegen. An dem Ventilschaft ist ein Stift angeordnet, der sich in einem Schlitz des Ventilgehäuses bewegt. An den Enden des Stifts ist jeweils ein Kugellager angeordnet. Diese dienen zur Reduzierung der Reibungsverluste, die zwischen dem Stift und der Führungsbahn im Ventilgehäuse auftreten würden.
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Die
DE 25 39 484 A1 offenbart eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Auch die
US 5 606 957 A offenbart eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasstroms der eingehend genannten Art zu verbessern. Auch ist es die Aufgabe, einen verbesserten Wärmetauscher und ein verbessertes System zu schaffen.
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Diese Aufgabe zur Vorrichtung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe zum Wärmetauscher wird mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst und die Aufgabe zum System wird mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.
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Die Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasstroms, insbesondere ein Ventil, weist zumindest ein Verschlusselement zum Verschließen zumindest eines Strömungskanals für Abgas auf, wobei das zumindest eine Verschlusselement an zumindest einem translatorisch bewegbaren Schieberelement zur Bewegung des Verschlusselements zwischen zumindest zwei Positionen angeordnet ist. Das Schieberelement weist zumindest ein Nuteingriffssegment auf, welches zumindest bereichsweise in zumindest eine schraubenförmige Nut einer drehbaren Antriebswelle, welche insbesondere durch eine Antriebseinheit wie beispielsweise durch einen Elektromotor antreibbar ist, eingreifend ausgebildet ist. Insbesondere kann in die drehbare Antriebswelle die Nut schraubenförmig eingebracht sein, insbesondere kann die Nut, welche in die drehbare Antriebswelle eingebracht ist, eine Schraubenlinie beschreiben. Das zumindest eine Nuteingriffssegment des Schieberelements kann sich dabei in der schraubenförmigen Nut der drehbaren Antriebswelle bewegen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Antriebswelle zumindest einen zylindrisch geformten Abschnitt auf, in den die schraubenförmige Nut eingebracht ist. Die schraubenförmige Nut kann dabei besonders vorteilhaft durch ein abtragendes Fertigungsverfahren wie beispielsweise Fräsen, Schleifen, Erodieren usw. in den zylindrisch geformten Abschnitt der Antriebswelle eingebracht werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Schieberelement zumindest eine Bohrung aufweist, in die der zylindrisch geformte Abschnitt der Antriebswelle zumindest abschnittweise eingreift. Auf diese Weise kann die Antriebswelle besonders vorteilhaft in das Schieberelement eingeführt bzw. in diesem bewegt werden.
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In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist das Schieberelement zumindest eine Schieberelementbohrung auf, in die zumindest ein Nuteingriffssegment eingebracht ist. Auf diese Weise kann das zumindest eine Nuteingriffssegment besonders vorteilhaft mit dem Schieberelement verbunden werden.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Nuteingriffssegment stiftartig, insbesondere zylinderförmig, ausgebildet ist. Auf diese Weise ist das Nuteingriffssegment besonders vorteilhaft einfach und kostengünstig herstellbar.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Schieberelement drehfest angeordnet. Auf diese Weise kann eine Drehbewegung des Schieberelements, die zu einer Reibbelastung oder zu einer falschen Position des Schieberelements führen kann, besonders vorteilhaft werden.
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Weiterhin kann besonders bevorzugt vorgesehen werden, dass das Schieberelement zumindest eine Schieberelementnut zur Aufnahme eines Verdrehsicherungselements aufweist. Auf diese Weise kann das Verdrehen des Schieberelements besonders vorteilhaft, einfach und kostengünstig verhindert werden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Verschlusselement kolbenartig ausgebildet ist. Dabei kann das Verschlusselement besonders vorteilhaft als Kolben ausgebildet sein und auf diese Weise besonders einfach hergestellt werden. Ins besondere ist das Verschlusselement zylinderartig ausgebildet.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest eine Feder auf dem Schieberelement angeordnet, welche derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie das Verschlusselement bei Notbetrieb zu bewegen vermag. Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft sichergestellt werden, dass bei Versagen der Antriebseinheit und/oder der Antriebswelle das Verschlusselement in eine sichere Position bewegbar ist, so dass das Ventil beispielsweise geschlossen oder geöffnet ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Vorrichtung als Ventil mit zumindest einem Ventilgehäuse ausgebildet.
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Ferner wird ein Wärmetauscher zur Abgaskühlung mit zumindest einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgeschlagen.
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Weiter wird ein System mit zumindest einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder mit zumindest einem Wärmetauscher nach Anspruch 12 vorgeschlagen, das zumindest einen Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug aufweist, das zumindest eine erste Turbine eines Abgasturboladers aufweist, wobei die Vorrichtung zur Steuerung/Regelung des Abgasstroms zuströmseitig oder abströmseitig des Wärmetauschers auf der Hochdruckseite der ersten Turbine angeordnet ist.
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Es wird weiter ein System mit zumindest einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder mit zumindest einem Wärmetauscher nach Anspruch 12 vorgeschlagen, der zumindest einen Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug, zumindest eine erste Turbine eines Abgasturboladers aufweist, wobei die Vorrichtung zur Steuerung des Abgasstroms zuströmseitig oder abströmseitig des Wärmetauschers auf der Niederdruckseite der ersten Turbine angeordnet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Zeichnung. Die Gegenstände der Unteransprüche beziehen sich sowohl auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasstroms sowie auf den erfindungsgemäßen Wärmetauscher zur Abgaskühlung sowie auf ein System.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert, wobei eine Beschränkung der Erfindung hierdurch nicht erfolgen soll. Es zeigen
- 1: eine Schnittdarstellung B-B einer Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasstroms,
- 2: eine weitere Schnittdarstellung A-A einer Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasstroms mit einer Verdrehsicherung des Schieberelements,
- 3: eine Antriebswelle mit einem zylinderförmig ausgebildeten Abschnitt, in dem eine schraubenförmige Nut eingebracht ist,
- 4: eine Seitenansicht der Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasstroms,
- 5: eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Abgaswärmetauscher und einem Ventil auf der Hochdruckseite mit einstufiger Aufladung,
- 6: eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Abgaswärmetauscher und einem Ventil auf der Hochdruckseite mit zweistufiger Aufladung,
- 7: eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Wärmetauscher und einem Ventil, auf der Niederdruckseite mit einstufiger Aufladung und
- 8: eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Wärmetauscher und einem Ventil auf der Niederdruckseite mit zweistufiger Aufladung.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung B-B einer Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasstroms 1.
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Die Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasstroms ist insbesondere als Ventil 1 ausgebildet. Das Ventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2 mit einem ersten Ventilgehäuseteil 3 und zumindest einem zweiten Ventilgehäuseteil 4 auf. Das erste Ventilgehäuseteil 3 ist als Hohlzylinder ausgebildet, der an einem Ende einen ersten nicht mehr bezeichneten Anschlussflansch und an dem anderen Ende einen weiteren nicht mehr bezeichneten Anschlussflansch aufweist. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das erste Ventilgehäuseteil 3 als Quader und/oder im Wesentlichen kreisrunder Zylinder ausgebildet oder weist eine andere vieleckige Form auf. Das erste Ventilgehäuseteil 3 weist eine Gehäuseinnenwand 6 auf. Das erste Ventilgehäuseteil 3 ist benachbart zu einem zweiten Ventilgehäuseteil 4 angeordnet. Das erste Ventilgehäuseteil 3 und das zweite Ventilgehäuseteil 4 sind durch eine Führungsscheibe 5 voneinander beabstandet angeordnet. Das zweite Ventilgehäuseteil 4 weist ebenfalls einen nicht näher bezeichneten Anschlussflansch auf. Das zweite Ventilgehäuseteil 4 ist ebenfalls als Hohlzylinder ausgebildet. Es weist zumindest eine Öffnung auf. Ferner weist das zweite Ventilgehäuseteil 4 eine zweite Gehäuseinnenwand auf. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist das zweite Ventilgehäuse 4 eine quadratische und/oder rechteckförmige und/oder ovale und/oder vieleckige Querschnittsfläche oder eine Querschnittsfläche aus der Kombination der zuvor genannten Formen auf.
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Die Führungsscheibe 5 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als runde Scheibe mit einer nicht näher bezeichneten Öffnung ausgebildet. Die nicht näher bezeichnete Öffnung ist im Wesentlichen konzentrisch in der Führungsscheibe 5 angeordnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Führungsscheibe 5 eine quadratische und/oder rechteckige und/oder vieleckige und/oder zylindrische und/oder dreieckige Form auf. Die nicht bezeichnete Öffnung kann in einem anderen Ausführungsbeispiel außerhalb der Mitte der Scheibe angeordnet sein. Ferner kann in einem anderen Ausführungsbeispiel die Führungsscheibe 5 zwei, drei, vier oder mehr als vier nicht näher bezeichnete Öffnungen aufweisen.
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Das Schieberelement 7 ist im Gehäuseinneren des ersten Ventilgehäuseteils 3 angeordnet. Das Schieberelement 7 weist einen zylinderförmigen Abschnitt, insbesondere einen Zylinderabschnitt auf, der sich verjüngt und in einen Schieberelementschaft 10 übergeht. Der Schieberelementschaft 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgebildet. Der zylinderförmig ausgebildete Schieberelementschaft 10 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen geringeren Durchmesser auf als der zylinderförmig ausgebildete Abschnitt des Schieberelements 7. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist der Schieberelementschaft 10 einen größeren Durchmesser als der zylinderförmig ausgebildete Abschnitt des Schieberelements 7 auf. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist das Schieberelement 7 eine quadratische und/oder rechteckförmige und/oder elliptische und/oder dreieckförmige und/oder vieleckige Querschnittsfläche oder eine Querschnittsfläche aus der Kombination der zuvor genannten Formen auf. Der Schieberelementschaft 10 weist in einem anderen Ausführungsbeispiel eine quadratische und/oder rechteckförmige und/oder runde und/oder elliptische und/oder dreieckförmige und/oder vieleckförmige Querschnittsfläche oder eine Querschnittsfläche aus der Kombination der zuvor genannten Formen auf.
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Das Schieberelement 7 ist derart angeordnet, dass es sich auf der Gehäuseinnenwand 6 des ersten Ventilgehäuses 3 translatorisch verschieben kann bzw. sich auf der Gehäuseinnenwand 6 translatorisch in Richtung PKB bewegen bzw. gleiten kann. In den Schieberelementschaft 10 ist eine Schieberelementschaftbohrung 11 eingebracht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Schieberelementschaftbohrung 11 zumindest abschnittsweise ein Gewinde auf. Ein Kolben 14 ist mit dem Schieberelementschaft 10 verbunden. Das Schieberelement 7 ist einteilig mit dem Schieberelementschaft 10 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kolben 14 zumindest eine Kolbenbohrung 16 auf, durch die zumindest ein Verbindungselement 15, insbesondere eine Schraube, durchgesteckt ist und mit dem Schieberelementschaft 10 verbunden, insbesondere in den Schieberelementschaft 10 eingeschraubt ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Kolben 14 einteilig mit dem Schieberelementschaft 10 und/oder mit dem Schieberelement 7 ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Kolben 14 formschlüssig und/oder reibschlüssig, insbesondere durch Einpressen, und/oder oder stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen, Löten, Kleben usw. mit dem Schieberelementschaft 10 verbunden. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist der Kolben 14 zwei, drei, vier, fünf oder mehr als fünf Kolbenbohrungen 16 auf, über die Verbindungselemente wie Schrauben mit dem Schieberelementschaft 10 verbunden sind.
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Das zweite Ventilgehäuseteil 4 weist zumindest eine erste Gehäuseöffnung 19 und/oder zumindest eine zweite Gehäuseöffnung 20 auf. Durch die erste Gehäuseöffnung 19 und/oder die zweite Gehäuseöffnung 20 kann Medium wie beispielsweise Abgas und/oder Luft in das zweite Ventilgehäuseteil 4 eintreten bzw. einströmen. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist das zweite Ventilgehäuseteil 4 ein, zwei, drei, vier oder mehr als vier Gehäuseöffnungen zum Eintritt von Abgas und/oder Kühlmedium, insbesondere Kühlmittel und/oder Öl und/oder Kühlflüssigkeit auf. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind das erste Ventilgehäuseteil 3 und/oder das zweite Ventilgehäuseteil 4 und/oder die Führungsscheibe 5 einteilig ausgebildet und/oder formschlüssig beispielsweise durch ein, zwei, drei, vier oder mehr als vier Verbindungselemente, insbesondere Schrauben und/oder stoffschlüssig, insbesondere durch Verlöten, Verschweißen, Verkleben usw., und/oder formschlüssig, beispielsweise durch Bördeln oder Verkrimpen miteinander verbunden.
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Die Antriebswelle 9 weist einen Antriebswellenzylinder 13 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel einen nicht näher bezeichneten größeren Durchmesser aufweist als die Antriebswelle 9. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist der Antriebswellenzylinder 13 den gleichen Durchmesser auf wie die Antriebswelle 9 oder einen kleineren Durchmesser als die Antriebswelle 9 auf. Dies ist abhängig von der entsprechenden Übersetzung. In den Antriebswellenzylinder 13 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Nut 12 in Form einer Schraubennut 12 eingebracht. Die Schraubennut 12 wendelt sich schraubenförmig um den Antriebswellenzylinder 13. Die Schraubennut 12 ist beispielsweise mittels eines abtragenden Fertigungsverfahrens wie beispielsweise Fräsen, Drehen, Schleifen, Erodieren usw. in den Antriebswellenzylinder eingebracht. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die zumindest eine Schraubennut 12 mittels eines urformenden Fertigungsverfahrens wie beispielsweise beim Gießen der Antriebswelle 9 bzw. des Antriebswellenzylinders 13 in den Antriebswellenzylinder 13 eingebracht. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die zumindest eine Schraubennut 12 mittels eines umformenden Fertigungsverfahrens wie beispielsweise Pressen, Stanzen oder Rollen usw. in den Antriebswellenzylinder 13 der Antriebswelle 9 eingebracht.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel weist der Antriebswellenzylinder 13 der Antriebswelle 9 zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben oder mehr als sieben Schraubennuten 12 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Schraubennut 12, insbesondere die zu zumindest eine Schraubennut 12, einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Schraubennut 12 einen trapezförmigen und/oder quadratischen und/oder runden und/oder elliptischen und/oder dreieckigen und/oder vieleckigen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer Kombination der zuvor genannten Formen auf.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in das Schieberelement 7 zumindest ein Nuteingriffssegment 21, insbesondere ein Stift, eingebracht, der zumindest abschnittsweise in die Schraubennut 12 eingreift. Das Nuteingriffssegment 21 kann in einem anderen Ausführungsbeispiel zumindest abschnittweise als Platte oder dreidimensionale Platte ausgebildet sein, die zumindest abschnittsweise in die Schraubennut 12 eingreift. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind in das Schieberelement 7 zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr als sechs Nuteingriffssegmente 21, insbesondere Stifte, eingebracht, die zumindest abschnittsweise in die Schraubennut 12 eingreifen. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das zumindest eine Nuteingriffssegment 21 einteilig mit dem Schieberelement 7 ausgebildet.
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Der Antriebswellenzylinder 13 kann sich translatorisch und/oder rotatorisch in der Schieberelementbohrung 8 bewegen.
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Auf dem Schieberelementschaft 10 ist ein erstes Federelement 17 angeordnet. Das erste Federelement 17 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Schraubenfeder ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Federelement 17 als eine andere Feder ausgebildet. Das Federelement, insbesondere das erste Federelement 17, kann sich zumindest abschnittsweise an der Führungsscheibe 5 und/oder an dem Schieberelement 7, insbesondere an einem nicht bezeichneten Absatz des Schieberelements abstützen. Insbesondere im Notbetrieb, beispielsweise wenn die nicht dargestellte Antriebseinheit des Ventils 1 versagt, bewirkt das erste Federelement 17, dass die erste Gehäuseöffnung 19 und/oder die zweite Gehäuseöffnung 20 des Ventils 1 verschlossen wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel bewirkt die Feder 17, dass die erste Gehäuseöffnung 19 und/oder die zweite Gehäuseöffnung 20 im Notbetrieb geöffnet bleibt. Auf der Antriebswelle 9 ist ein zweites Federelement 18, insbesondere eine Schraubenfeder, angeordnet, die sich nicht an dem nicht näher bezeichneten Absatz beim Übergang der Antriebswelle 9 in den Antriebswellenzylinder 13 und/oder an einer nicht näher bezeichneten zweiten Wand, insbesondere der nicht näher bezeichneten Antriebseinheit, zumindest abschnittsweise abstützen kann. Das zweite Federelement 18 dient ebenfalls dazu, dass insbesondere im Notbetrieb, beispielsweise beim Versagen der Antriebseinheit, der Kolben 14 aufgrund der Federkraft in eine derartige Position gebracht wird, dass zumindest die erste Gehäuseöffnung 19 und/oder die zweite Gehäuseöffnung 20 verschlossen wird bzw. in einem anderen Ausführungsbeispiel geöffnet bleibt.
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Die Schraubennut 12 weist einen Steigungswinkel auf, der Werte von 0,5° bis 60°, insbesondere von 0,5° bis 45°, insbesondere zwischen 1° und 30°, insbesondere zwischen 1° und 25°, insbesondere zwischen 1° und 20°, insbesondere zwischen 1° und 15°, insbesondere zwischen 1° und 12°, insbesondere zwischen 2° und 10°, insbesondere zwischen 2° und 8°, insbesondere zwischen 2,5° und 6° annimmt.
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Durch eine nicht dargestellte Antriebseinheit, beispielsweise einen Elektromotor, wird die Antriebswelle 9 in Richtung AWD oder entgegen der Richtung AWD angetrieben, insbesondere gedreht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Antriebswellenzylinder 13 dabei nur eine rotatorische Bewegung ausführen. Die translatorische Bewegung ist dabei nicht möglich. Durch Drehen der Antriebswelle 9 in Richtung AWD bewegt sich das Schieberelement 7 sowie der Schieberelementschaft 10 und der Kolben 14 in Richtung TKB oder entgegen dazu. Der Kolben 14 bzw. das Schieberelement 7 bzw. der Schieberelementschaft 10 führen dabei eine translatorische Bewegung durch, die rotatorische Bewegung ist nicht möglich. Die Drehbewegung in Richtung AWD bewirkt die translatorische Bewegung des Kolbens in einer Richtung TKB. Ein Drehen der Antriebswelle 9 entgegen der Richtung AWB bewirkt eine translatorische Bewegung des Kolbens 14 entgegen der Richtung PKB. Durch die translatorische Bewegung des Kolbens 14 wird die erste Gehäuseöffnung 19 und/oder die zweite Gehäuseöffnung 20 des zweiten Ventilgehäuseteils 4 vollständig geöffnet und/oder teilweise geöffnet oder vollständig geschlossen. Der Kolben 14 kann dabei zwischen zwei Endpositionen jede beliebige Zwischenposition einnehmen. Eine bestimmte Drehung der Antriebswelle 9 um einen bestimmten Drehwinkel bewirkt einen zugeordneten translatorischen Weg, den der Kolben 14 zurücklegt. Der Zusammenhang zwischen der rotatorischen Bewegung der Antriebswelle 9 und dem zurückgelegten translatorischen Weg des Kolbens 14 wird über den Steigungswinkel der Schraubennut 12 festgelegt.
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Das Ventilgehäuse 2, das erste Ventilgehäuseteil 3, das zweite Ventilgehäuseteil 4 können aus einem Metall, wie beispielsweise aus Edelstahl oder aus Aluminium oder beispielsweise aus Keramik oder aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet sein. Das Schieberelement 7 und/oder der Schieberelementschaft 10 und/oder die Antriebswelle 9 können aus einem Metall wie beispielsweise aus Edelstahl oder aus Aluminium oder aus einem wärmebeständigen Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff oder aus Keramik, ausgebildet sein. Der Kolben 14 kann aus einem Metall, wie beispielsweise aus Edelstahl oder aus Aluminium oder aus einem wärmebeständigen Kunststoff oder aus Keramik und/oder aus einem Faserverbundwerkstoff, ausgebildet sein. Das erste Federelement 17 und/oder das zweite Federelement 18 sind beispielsweise aus einem Federstahl ausgebildet.
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2 zeigt eine weitere Schnittdarstellung A-A einer Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasstroms 1 mit einer Verdrehsicherung 31 des Schieberelements 7. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 1.
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Das Schieberelement 7 weist eine Schieberelementnut 30 auf. Die Schieberelementnut kann einen rechteckförmigen und/oder trapezförmigen und/oder runden und/oder elliptischen und/oder vieleckigen Querschnitt aufweisen. Das erste Ventilgehäuseteil 3 weist ein Verdrehsicherungselement 31 auf, das in die Schieberelementnut 30 eingreift und so die translatorische Bewegung des Schieberelements 7 ermöglicht aber eine rotatorische Bewegung des Schieberelements 7 verhindert. Das Verdrehsicherungselement ist als Nutstein oder als Stift ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Verdrehsicherungselement 31 einteilig mit dem ersten Ventilgehäuseteil 3 ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Verdrehsicherungselement 31 beispielsweise in eine Bohrung des ersten Ventilgehäuseteils 3 eingesteckt bzw. eingeschoben und/oder mit dem ersten Ventilgehäuseteil 3 stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder reibschlüssig verbunden. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind zwei, drei oder mehr als drei Verdrehversicherungselemente 31 in dem ersten Ventilgehäuseteil 3 angeordnet oder einteilig mit diesem ausgebildet. Das erste Ventilgehäuseteil 3 und/oder das zweite Ventilgehäuseteil 4 und/oder die Führungsscheibe 5 weisen zumindest eine, insbesondere eine, zwei, drei oder mehr als drei Gehäuseflanschbohrungen 32 auf. Mit der zumindest einen Gehäuseflanschbohrung 32, die im dargestellten Ausführungsbeispiel konzentrisch ausgebildet sind, werden das erste Ventilgehäuseteil 3 und/oder das zweite Ventilgehäuseteil 4 und/oder die Führungsscheibe 5 miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt und/oder mit der nicht dargestellten Antriebseinheit verbunden bzw. an dieser befestigt.
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3 zeigt eine Antriebswelle 9 mit einem zylinderförmig ausgebildeten Abschnitt 13, in den eine schraubenförmige Nut 12 eingebracht ist. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind in den Antriebswellenzylinder 13 zwei, drei, vier, fünf oder mehr als fünf Schraubennuten 12 eingebracht.
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4 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasstroms 1. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Abgaswärmetauscher AGK und einem Ventil VP1 auf der Hochdruckseite mit einstufiger Aufladung.
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Das in 5 dargestellte System zeigt einen Verbrennungsmotor M, einen Wärmetauscher AGK, der insbesondere ein Abgaswärmetauscher ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Wärmetauscher aber auch ein Kühlmittelkühler und/oder ein Ölkühler und/oder ein Kondensator und/oder Kondensator einer Klimaanlage und/oder ein Verdampfer einer Klimaanlage und/oder ein Ladeluftkühler und/oder ein Gaskühler für eine Klimaanlage sein. Ferner weist das System ein Ventil VT1 auf, das dem Ventil 1 entspricht. Von außen angesaugte Luft, die den Druck ND1, den Niederdruck, aufweist, wird über einen ersten Verdichter V1, der über eine erste Turbine angetrieben wird, auf den höheren Druck HD, den Hochdruck, verdichtet. Die Turbine T1 und der Verdichter V1 sind als Turbolader ausgebildet. Die auf den Hochdruck HD komprimierte Luft erwärmt sich und wird in dem Ladeluftkühler LLK1 abgekühlt. Der abgekühlten Ladeluft wird rückgeführtes und abgekühltes Abgas beigemischt und die Ladeluftabgasmischung gelangt in den Verbrennungsmotor M. Abgas verlässt den Verbrennungsmotor M und ein Teil des Abgases wird mit dem ersten Ventil VT1, dem Ventil 1, insbesondere dem AGR-Ventil und/oder dem Bypassventil, zugeführt und anschließend im Wärmetauscher AGK, insbesondere dem Abgaswärmetauscher, gekühlt und wieder der komprimierten und abgekühlten Ladeluft beigemischt. Das Ventil 1 ist insbesondere ein 3-Wege-Ventil, das einen ersten geschlossenen Zustand, bei dem der Bypass und der Abgaswärmetauscher nicht durchströmt werden aufweist. Ferner ist in einem weiteren Zustand der Bypass geöffnet. In einem anderen Zustand ist der Zufluss zum Abgaswärmetauscher geöffnet. In einer Weiterbildung sind auch Kombinationen der zuvor genannten Zustände möglich.
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In 5 erfolgt die Aufladung der Ladeluft einstufig über den Verdichter V1 bzw. über den Turbolader. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Ventil VT1, insbesondere das Ventil 1 der 1 bis 4, nach dem Wärmetauscher AGK angeordnet.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Abgaswärmetauscher AGK und einem Ventil VP1 auf der Hochdruckseite mit zweistufiger Aufladung. Gleiche Merkmale sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren.
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Luft wird vom Druckniveau ND2 von dem Niederdruckniveau auf das Niederdruckniveau ND1 von dem Verdichter V2 verdichtet. Die verdichtete Luft erwärmt sich dabei und wird in dem Ladeluftkühler LLK2 abgekühlt und von dem Verdichter V1 auf das Hochdruckniveau HB verdichtet. Der Verdichter V1 wird von der ersten Turbine T1 angetrieben, die einen Teil des Abgases von dem Hochdruckniveau HD auf das Niederdruckniveau ND1 entspannt. Ferner wird der Verdichter V2 von der zweiten Turbine T2 angetrieben, die einen Teil des Abgases von dem Niederdruckniveau ND1 auf das Niederdruckniveau ND2 entspannt. Sowohl in 5 als auch in 6 ist das Ventil VT1, insbesondere das Ventil 1, zuströmseitig des Wärmetauschers AGK, insbesondere des Abgaswärmetauschers angeordnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Ventil 1, insbesondere das Ventil VT1, nach dem Wärmetauscher AGK angeordnet. Das Ventil VT1, insbesondere das Ventil 1 der 1 bis 4, kann sowohl als separate Baueinheit vor dem Abgaswärmetauscher AGK ausgebildet sein oder in einem anderen Ausführungsbeispiel einteilig mit dem Abgaswärmetauscher AGK ausgebildet sein bzw. in diesem integriert sein.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Wärmetauscher AGK und einem Ventil VT1 auf der Niederdruckseite mit einstufiger Aufladung. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren.
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Im Unterschied zu 5 sind das Ventil VT1, insbesondere das Ventil 1 der 1 bis 4, auf der Niederdruckseite, d. h. abströmseitig der ersten Turbine T1 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil VT1, insbesondere das Ventil 1 der 1 bis 4, als separate Baueinheit zuströmseitig des Wärmetauschers AGK angeordnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Ventil VT1 einteilig mit dem Wärmetauscher AGK, insbesondere mit dem Abgaswärmetauscher, ausgebildet und/oder in diesen integriert. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Ventil VT1, insbesondere das Ventil 1 der 1 bis 4, abströmseitig des Wärmetauschers AGK angeordnet.
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8 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Wärmetauscher AGK und einem Ventil VT1 auf der Niederdruckseite mit zweistufiger Aufladung. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren.
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Im Unterschied zu 7 ist das Ventil VT1 und/oder der Wärmetauscher AGK, insbesondere der Abgaswärmetauscher im Niederdruckbereich ND2 angeordnet. Das Ventil VT1, insbesondere das Ventil 1 der 1 bis 4, ist abströmseitig der zweiten Turbine T2 angeordnet, ebenso wie der Abgaswärmetauscher AGK, wobei das Ventil VT1 als separate Baueinheit zuströmseitig des Wärmetauschers AGK angeordnet ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Ventil VT1, insbesondere das Ventil 1 der 1 bis 4, einteilig mit dem Wärmetauscher AGK ausgebildet sein und/oder in diesen integriert sein. Angesaugte Luft wird mit dem gekühlten, rückgeführten Abgas vermischt und im zweiten Verdichter V2 auf das Niederdruckniveau ND1 komprimiert, anschließend in einem zweiten Ladeluftkühler LLK2 abgekühlt und in einem ersten Verdichter V1 auf das Hochdruckniveau HD komprimiert.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Ventil VT1, insbesondere das Ventil 1 der 1 bis 4, abströmseitig des Wärmetauschers AGK angeordnet.
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Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind beliebig miteinander kombinierbar. Die Erfindung ist auch für andere als die gezeigten Gebiete einsetzbar.
