DE102007021884A1

DE102007021884A1 - Ventileinrichtung zur Steuerung eines von einer Brennkraftmaschine zurückgeführten und zugeführten Abgasstromes

Info

Publication number: DE102007021884A1
Application number: DE102007021884A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Keusch; Albrecht Kreissig; Ulrich Müller-Boysen; Markus Meier; Klaus Kasper; Martin Barth
Original assignee: Gustav Wahler GmbH and Co KG
Current assignee: BorgWarner Esslingen GmbH
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2008-11-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Steuerung eines von einer Brennkraftmaschine zurückgeführten und zugeführten Abgasstromes entweder durch einen Abgaskühler oder durch einen den Abgaskühler umgehenden Bypasskanal zu einem Ausströmkanal, mit einem in einem Ventilgehäuse schwenkbetätigbar angeordneten Ventilelement, das mit seiner Wandung Öffnungen in der Gehäusewandung des Ventilgehäuses steuert. Das Ventilelement ist so drehverstellbar, dass dieses, ausgehend von einer beide Öffnungen verschließenden Ausgangsstellung, in einer Schwenkrichtung in eine erste Stellung, in der ein Kaltbetrieb mit Abgaskühlung erfolgt, und in eine zweite Stellung, in der beide Öffnungen verschlossen sind, und ausgehend von der zweiten Stellung in eine dritte Stellung, in der ein Heißbetrieb mit Bypassdurchgang ohne Kühlung erfolgt, oder in gegensinniger Richtung zurück in die zweite Stellung und ausgehend von dieser z. B. im Regelbetrieb zwischen der ersten und dritten Stellung verstellbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung zur Steuerung eines von einer Brennkraftmaschine zurückgeführten und zugeführten Abgasstromes, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ventileinrichtungen dieser Art sind bekannt. Dabei hat sich gezeigt, dass sich bei der Strömungsführung durch den Abgaskühler im Vergleich zu der anderen Einstellung mit Strömungsführung durch den Bypass in der Strömung deutliche Unterschiede aufgrund von Strömungsverlusten bei der Abgaskühlung ergeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es in konstruktiv einfacher Weise ermöglicht, einen rückgeführten Abgasstrom wahlweise über einen Abgaskühler oder über eine Bypassleitung zu führen mit möglichst verlustarmer Strömung.
Die Aufgabe ist bei einer Ventileinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Weitere besondere Erfindungsmerkmale und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Ventileinrichtung gemäß der Erfindung ist einfach, betriebssicher und kompakt. Sie bedingt einen relativ geringen Aufwand. Dabei macht es die Ventileinrichtung möglich, nicht nur einen Kaltbetrieb bei maximalem Kühlerdurchgang sowie einen maximalen Bypassbetrieb und Heißbetrieb sondern auch eine Zwischenstellung vorzugeben, in der der Abgasdurchgang gesperrt ist, wobei von dieser Zwischenstellung aus der Regelbetrieb zu der einen Stellung mit Kaltbetrieb mit maximalem Kühlerdurchgang und der anderen Stellung mit Heißbetrieb und maximalem Bypassbetrieb erfolgen kann. Dadurch, dass das Ventilelement nach der Ausgangsstellung in eine radiale Abhebestellung überführt wird, bei der die Wandung des Ventilelements in Abstand von der Innenseite der zugewandten Gehäusewandung verläuft, wird eine etwaige Reibung zwischen der Wandung und der Gehäusewandung ausgeschaltet oder zumindest stark reduziert. Dadurch wird die Lebensdauer bei Erhalt einer guten Funktionsfähigkeit der Ventileinrichtung erhöht. Auch wird dadurch der Gefahr eines etwaigen Anbackens entgegengewirkt, da das Ventilelement, ausgehend von der Ausgangsstellung, zunächst in radialer Richtung nach Innen losgebrochen wird. Etwaige anhaftende Partikel an der Wandung des Ventilelements bzw. der Gehäusewandung werden dadurch entfernt. Das radiale Abheben kann somit auch eine selbsttätige Reinigungswirkung zur Folge haben. Die Abhebstellung kann auch als solche zur Kleinmengenregelung genutzt werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern stattdessen lediglich durch Hinweis auf die Ansprüche darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus den Zeichnungen entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ventileinrichtung zur Steuerung eines Abgasstromes,
2 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht der der Ventileinrichtung in 1,
3 bis 5 jeweils schematische perspektivische Explosionsdarstellungen von Einzelelementen der Ventileinrichtung bei jeweils gleicher Stellung des Ventilelements,
6 einen schematischen senkrechten Schnitt der Ventileinrichtung in 1,
7 eine vereinfachte schematische Draufsicht der Ventileinrichtung in einer Ausgangsstellung des Ventilelements,
8 eine vereinfachte schematische Draufsicht der Ventileinrichtung in einer radialen Abhebstellung des Ventilelements,
9 eine vereinfachte schematische Draufsicht der Ventileinrichtung in einer ersten Stellung des Ventilelements,
10 einen schematischen Schnitt eines Teils der Ventilein richtung, wobei sich das Ventilelement in der ersten Stellung gemäß 9 befindet,
11 eine vereinfachte schematische Draufsicht der Ventileinrichtung in einer zweiten Stellung des Ventilelements,
12 einen schematischen Schnitt eines Teils der Ventileinrichtung, wobei sich das Ventilelement in der zweiten Stellung gemäß 11 befindet,
13 eine vereinfachte schematische Draufsicht der Ventileinrichtung in einer dritten Stellung des Ventilelements,
14 einen schematischen Schnitt eines Teils der Ventileinrichtung, wobei sich das Ventilelement in der dritten Stellung gemäß 13 befindet.
In den Zeichnungen ist vereinfacht eine Ventileinrichtung 10 zur Steuerung eines Abgasstromes gezeigt, der von einer nicht weiter gezeigten Brennkraftmaschine abgezweigt und zurückgeführt werden soll. Die Ventileinrichtung 10 ist so gestaltet, dass eine Steuerung des gemäß Pfeil 11 zugeführten Abgases entweder durch einen schematisch angedeuteten, angeflanschten Abgaskühler 12 oder durch einen den Abgaskühler 12 umgehenden Bypasskanal 13 zu einem Ausströmkanal 14 erfolgt. Die Ventileinrichtung 10 weist ein etwa topfförmig gestaltetes Ventilgehäuse 15 auf, das oben mittels eines Deckels 16 verschlossen ist. Der Ventileinrichtung 10 ist eine nur schematisch angedeutete Antriebseinrichtung 17 zugeordnet, die einen elektrischen Antriebsmotor 18, vorzugsweise einen Gleichstrommotor, einen Drehmagneten od. dgl., und ein diesem nachgeschaltetes Getriebe 19 aufweist. Das Ventilgehäuse 15 kann mit einer inneren Gehäusekühlung versehen sein, die durch innere Kanäle und Verbindungsleitungen verwirklicht ist und durch die z. B. das Kühlwasser des Kühlkreislaufs der Brennkaftmaschine hindurchgeleitet wird.
Die Antriebseinrichtung 17 dient zum Schwenkantrieb eines Ventilelements 30, das im Inneren 20 des Ventilgehäuses 15 angeordnet ist und mit seiner Wandung 31 zwei Öffnungen 21 und 22 in der Gehäusewandung 23 des Ventilgehäuses 15 steuert. Die beiden Öffnungen 21, 22 sind in der Gehäusewandung 23 vorzugsweise übereinander und ohne Umfangsversatz angeordnet und sind, wie z. B. 5 zeigt, beispielsweise etwa in Form von Rechteckfenstern gestaltet.
Das Ventilgehäuse 15 enthält im Inneren 20 ein als Hohlkörper gestaltetes, den Ausströmkanal 14 enthaltendes Strömungsleitelement 24. Dieses verläuft etwa geradlinig von den beiden Öffnungen 21, 22 ausgehend bis hin zu einer Auslassöffnung 25 im Ventilgehäuse 15. Das Strömungsleitelement 24 ist im Wesentlichen etwa trichterförmig und derart gestaltet, dass es mit seinem in 2 rechts befindlichen Einlass 26 an diesem einen Ende beide Öffnungen 21, 22 überdeckt und mit dem in 2 links befindlichen Auslass 27 an diesem anderen Ende in die Auslassöffnung 25 des Ventilgehäuses 15 mündet. Aufgrund dieser Gestaltung des Strömungsleitelements 24 ist eine geradlinige und möglichst verlustfreie Durchströmung des Ventilgehäuses 15 mit Abgas von einer der Öffnungen 21, 22 bis hin zur Auslassöffnung 25 erreicht.
Das Ventilgehäuse 15 weist einen davon abstrebenden, als separates Bauteil angesetzten oder mit dem Ventilgehäuse 15 einstückigen Gehäuseteil 28 auf, der einen oberen Kanal 38 für einen kühlerseitigen Abgasstrom und einen unteren Kanal 39 für einen bypassseitigen Abgasstrom enthält, wobei in letzteren ein Zuführkanal 40 mündet, über den gemäß Pfeil 11 rückgeführtes Abgas eingeleitet werden kann. Jeder Kanal 38, 39 mündet mit einem Ende in die jeweils zugeordnete Öffnung 21 bzw. 22 in der Gehäusewandung 23. Man erkennt, dass beide Kanäle 38 und 39, die vorzugsweise übereinander angeordnet sind, geradlinig oder unter einem Winkel größer 90° geknickt verlaufen, derart, dass zumindest in einer Stellung des Ventilelements 30, in der durch den oberen Kanal 38 eine Abgasströmung vom Kühler 13 her in das Ventilgehäuse 15 erfolgt, eine möglichst verlustarme Abgasströmung ohne große Druckverluste zu der diesem oberen Kanal 38 zugeordneten oberen Öffnung 21 geschieht. Der Gehäuseteil 28 weist an dem Ende, das dem Ventilgehäuse 15 abgewandt ist, einen Anschlussflansch 29 zum Anschluss des Abgaskühlers 12 auf. Der Anschlussflansch 29 ist dabei so groß bemessen, dass dieser mit seinen zwei Öffnungen beide Kanäle 38 und 39 und beide Öffnungen 21 und 22 überdeckt.
Das Ventilelement 30 ist in der Weise drehverstellbar, dass dieses ausgehend von einer Ausgangsstellung gemäß 7, in der beide Öffnungen 21 und 22 von der Wandung 31 des Ventilelements 30 abgedeckt und somit verschlossen sind, wobei die Wandung 31 zumindest im Wesentlichen dicht an der Gehäusewandung 23 anliegt, zunächst in Pfeilrichtung 32 in eine radiale Abhebstellung schwenkbar ist, in der die Wandung 31 des Ventilelements 30 von der Gehäusewandung 23 radial nach innen abgehoben ist. Auf diese Weise wird für nachfolgende Schwenkverstellungen eine etwaige Reibung zwischen der Wandung 31 und der Gehäusewandung 23 entweder völlig ausgeschaltet oder zumindest auf ein Mindestmaß reduziert. Das Ventilelement 30 hat sodann in dieser radialen Abhebstellung die Stellung gemäß 8, wobei es bei weiteren Schwenkbetätigungen in dieser Abhebstellung verbleibt und nur dann wieder mit seiner Wandung 31 im Wesentlichen dicht an der Gehäusewandung 23 anliegt, wenn die Ausgangsstellung gemäß 7 wieder eingenommen wird.
Das Ventilelement 30 ist ausgehend von der Ausgangsstellung gemäß 7 und der radialen Abhebstellung gemäß 8, in der noch keine Schwenkbetätigung in Pfeilrichtung 32 erfolgt ist, in der durch den Pfeil 32 vorgegebenen Schwenkrichtung in eine erste Stellung schwenkbar, die in 9 und 10 dargestellt ist. In dieser ersten Stellung erfolgt ein Kaltbetrieb mit Abgaskühlung. In dieser Stellung ist die obere Öffnung 21 für eine Durchströmung freigegeben, während die untere Öffnung 22 durch die Wandung 31 des Ventilelements 30 abgedeckt und verschlossen ist. Dies bedeutet hinsichtlich der Abgasströmung, dass in den Zuführkanal 40 eingeleitetes Abgas gezwungen ist, über den unteren Kanal 39 zum Abgaskühler 12 zu strömen, in dem das Abgas z. B. durch aus dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigtes Kühlwasser gekühlt wird. Das gekühlte Abgas verlässt den Abgaskühler 12 und gelangt über die Öffnung in den oberen Kanal 38 und vorzugsweise nahezu geradlinig oder mit Umlenkung unter einem Winkel von deutlich größer 90° bei geringen Druckverlusten zu der vollständig freigegebenen oberen Öffnung 21. Da diese Öffnung 21 vom Ventilelement 30 offen gesteuert ist, gelangt gekühltes Abgas durch die Öffnung 21 in das Strömungsleitelement 24 und wird geradlinig durch dessen Inneres bis hin zur Auslassöffnung 25 geleitet. In dieser ersten Stellung gemäß 9 und 10 des Ventilelements 30 ist die untere Öffnung 22 abgedeckt und somit geschlossen, so dass ein Bypassbetrieb nahezu vollständig unterbunden ist. Es ist auch möglich, das Ventilelement 30 zumindest zwischen der Abhebstellung gem. 8 und der ersten Stellung gem. 9 und 10 stufenlos in Zwischenstellungen zu verstellen, wodurch über den jeweiligen Schwenkwinkel die Abgasmenge, die die obere Öffnung 21 und die untere Öffnung 22 passiert, stufenlos regelbar ist.
Ausgehend von dieser ersten Stellung gemäß 9 und 10 kann das Ventilelement 30 in Pfeilrichtung 32 durch weitere Schwenkbetätigung in eine zweite Stellung geschwenkt werden, die in 11 und 12 gezeigt ist. Diese Stellung kann dem normalen Regelbetrieb entsprechen. In dieser zweiten Stellung sind mittels des Ventilelements 30 beide Öffnungen 21 und 22 verschlossen, so dass ein Abgasstrom, auch durch den Abgaskühler 12, nahezu vollständig unterbunden ist. Sowohl in der ersten Stellung gemäß 9, 10, als auch in der zweiten Stellung gemäß 11, 12 bleibt das Ventilelement 30 in der Abhebstellung gemäß 8 mit radialer Abhebung der Wandung 31 nach innen und Herstellung eines zumindest geringen Abstandes von der Gehäusewandung 23.
Ausgehend von der in 11 und 12 gezeigten zweiten Stellung ist das Ventilelement 30 in Pfeilrichtung 32 in eine dritte Stellung schwenkbar, die in 13 und 14 gezeigt ist. In dieser dritten Stellung ist mittels des Ventilelements 30 die obere Öffnung 21 geschlossen, hingegen die untere Öffnung 22 freigegeben und offen. Somit kann Abgas, das durch den Zuführkanal 40 eingeleitet wird, über den Bypasskanal 13 in Form des unteren Kanals 39 und durch die untere Öffnung 22 in das Strömungsleitelement 24 gelangen und nach Passieren dieses aus der Auslassöffnung 25 ausströmen. Diese dritte Stellung gemäß 13, 14 bedeutet einen maximalen Bypassstrom und Heißbetrieb. Der Regelbetrieb wird im Normalfall ausgehend von der zweiten Stellung gemäß 11 und 12 entweder gegensinnig zurück in die erste Stellung gemäß 9 und 10 oder in anderer Richtung gemäß Pfeil 32 in die dritte Stellung gemäß 13, 14 erfolgen, das heißt zwischen Kaltbetrieb gemäß erster Stellung in 9 und 10 und Heißbetrieb gemäß dritter Stellung in 13 und 14 sich bewegen. In allen Stellungen bleibt das Ventilelement 30 radial nach innen von der Gehäusewandung 23 abgehoben. Alternativ kann die Fensteranordnung so gewählt werden, dass an einem Stellbereich beide Fenster, abhängig vom Winkel des Ventilelements, einen Mischbetrieb zwischen gekühltem und ungekühltem Abgas zulassen.
Sollte aus irgendwelchen Gründen die Antriebseinrichtung 17, die der Verstellung des Ventilelements 30 dient, versagen, kann das Ventilelement 30 selbsttätig mittels einer fail-safe-Feder gegensinnig zum Pfeil 32 zurück wahlweise in die geschlossene Ausgangsstellung gemäß 7 oder in die Abhebstellung gem. 8 geschwenkt werden, je nach Auslegung der Feder.
Wie insbesondere aus 6 ersichtlich ist, ist das Ventilelement 30 um eine Achse 33 schwenkbetätigbar, die quer zum inneren Ausströmkanal 14 im Strömungsleitelement 24, in 6 vertikal, gerichtet ist. Das Ventilelement 30 weist eine teilzylindrische, einem Kreissektor entsprechende Wandung 31 auf, deren Kreismitte von der Achse 33 gebildet ist. Wesentlicher Teil des Ventilelements 30 ist dessen Wandung 31, die sich z. B. über die ganze Höhe des Ventilgehäuses 15 erstrecken kann. Von der Wandung 31 können radiale Verbindungselemente 34 ausgehen, die bis zur Achse 33 und zu dortigen Lagerstellen 35 reichen. Das Ventilelement 30 hat z. B. eine etwa kreissektorförmige obere Wand 36, die radial bis zur oberen Lagerstelle 35 reicht und im Bereich der Achse 33 mit einer Hülse 37 verbunden ist, die in 6 oben und unten die Lagerstellen 35 mit z. B. jeweiligen Gleitlagern aufweist. Diese Lagerstellen 35 dienen zur Schwenklagerung des Ventilelements 30 auf einem Abschnitt 41 einer Schwenkwelle 42. Das Ventilelement 30 ist auf dem Abschnitt 41 schwenkbeweglich mittels genannter Lager, z. B. Gleitlager, gelagert. Mit der Schwenkwelle 42 ist ein radialer Mitnehmer 43 drehfest verbunden, der zur Drehmitnahme des Ventilelements 30 in beiden Schwenkrichtungen mit diesem gekuppelt ist.
Die Mittelachse 33 des Abschnitts 41 der Schwenkwelle 42, auf dem das Ventilelement 30 schwenkbar gelagert ist, ist in Bezug auf die Mittelachse 44 der Schwenkwelle 42 exzentrisch. Die Kupplung zwischen dem Mitnehmer 43 und dem Ventilelement 30 weist einerseits zwei Endanschläge 45, 46 auf, die auf einer Bogenbahn um die Mittelachse 33 des exzentrischen Abschnitts 41 in einem Umfangswinkelabstand voneinander vorgesehen sind. Andererseits weist diese Kupplung einen Anschlag 47, z. B. in Form eines Stiftes, auf, der in einer Schwenkrichtung mit einem Endanschlag 45 und in der gegensinnigen Schwenkrichtung mit dem anderen Endanschlag 46 zur Mitnahme des Ventilelements 30 zusammenwirken kann durch jeweiligen relativen Anschlag.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Endanschläge 45, 46 am Mitnehmer 43 und der Anschlag 47 am Ventilelement 30 vorgesehen. Die Verhältnisse können jedoch auch vertauscht sein. Die Endanschläge 45, 46 sind an den Enden eines Bogenschlitzes 48 ausgebildet, der hier im Mitnehmer 43 enthalten ist und in den der Anschlag 47 hinein vorsteht. Zwischen dem Ventilelement 30 und dem Mitnehmer 43 ist in Umfangsrichtung eine Federkraft wirksam, die in einer Schwenkrichtung einen der Endanschläge 45, 46 gegen den Anschlag 47 zwingt. Diese Federkraft wird z. B. von einer nur angedeuteten Schenkelfeder 49 erzeugt, von der ein Schenkel z. B. am Anschlag 47 und der andere Schenkel am Mitnehmer 43 anliegen kann.
Das Ventilelement 30 enthält in seiner Wandung 31 zumindest eine etwa fensterartige Öffnung 51, die der einen Öffnung 21 des oberen Kanals 38 für den Durchlass des kühlerseitigen Abgases zugeordnet ist. Nur in der ersten Stellung des Ventilelements 30 gemäß 9 und 10 ist dieses mit der Öffnung 51 in Überdeckung mit der zugeordneten oberen Öffnung 21 in der Gehäusewandung 23, wobei in dieser ersten Stellung ein Kaltbetrieb mit Abgaskühlung ermöglicht ist. Die untere Öffnung 22 ist durch die Wandung 31 des Ventilelements 30 abgedeckt und verschlossen in dieser ersten Stellung. Es versteht sich, dass die Öffnung 51 in der Wandung 31 auf der gleichen axialen Höhe wie die zugeordnete Öffnung 21 in der Gehäusewandung 23 vorgesehen ist, damit in der ersten Stellung eine Überdeckung mit Durchlass möglich ist.
Das Ventilelement 30 enthält in seiner Wandung 31 ferner entweder eine fensterartige zweite Öffnung analog der Öffnung 51 oder, wie beim Ausführungsbeispiel gezeigt ist, statt dessen eine Wandungsausnehmung 52. Diese Ausnehmung 52 ist in Schwenkrichtung des Ventilelements 30 sowie in Richtung der Schwenkachse 33 gesehen in Bezug auf die erste obere Öffnung 51 versetzt. Die Ausnehmung 52 ist der anderen Öffnung 22 des unteren Kanals 39, der den Bypasskanal 13 bildet, zugeordnet, um bei Überdeckung einen Bypassdurchgang durch den unteren Kanal 39 ohne Kühlung zu ermöglichen. Nur in der in 13, 14 gezeigten dritten Stellung des Ventilelements 30 ist die Ausnehmung 52 in der Wandung 31 mit der unteren Öffnung 22 in der Gehäusewandung 23 zur Ermöglichung des Bypassdurchganges ohne Kühlung in Überdeckung. Dies ist insbesondere aus 14 ersichtlich.
Die Ventileinrichtung 10 ist einfach, betriebssicher und kompakt. Sie erfordert einen relativ geringen Aufwand. Die Ventileinrichtung 10 macht es möglich, nicht nur einen Kaltbetrieb mit maximalem Kühlerdurchgang in der ersten Stellung gemäß 9 und 10 sowie einen maximalen Bypassbetrieb und Heißbetrieb in der dritten Stellung gemäß 13 und 14 einzustellen, sondern auch eine Zwischenstellung in Form der zweiten Stellung gemäß 11 und 12, von der aus der Regelbetrieb zur ersten Stellung gegensinnig zum Pfeil 32 oder zur dritten Stellung in Richtung des Pfeiles 32 erfolgen kann. In dieser zweiten Stellung ist ein Abgasdurchgang gesperrt. Aufgrund der nach der Ausgangsstellung gemäß 7 als nächstes erreichbaren radialen Abhebestellung gemäß 8 wird bei der Schwenkbetätigung des Ventilelements 30 eine etwaige Reibung zwischen der Wandung 31 und der Gehäusewandung 23 ausgeschaltet oder zumindest stark reduziert. Die Lebensdauer mit guter Funktionsfähigkeit der Ventileinrichtung 10 wird dadurch erhöht. Auch wird der Gefahr eines etwaigen Anbackens entgegengewirkt, da das Ventilelement, ausgehend von der Ausgangsstellung gemäß 7, zunächst in radialer Richtung losgebrochen wird. Etwaige anhaftende Partikel an der Wandung 31 und/oder der Gehäusewandung 23 werden dadurch auch entfernt. Das radiale Abheben hat somit auch eine selbsttätige Reinigungswirkung zur Folge. Von Vorteil kann es sein, die Abhebstellung gem. 8 auch zur Mengenregelung des Abgases heranzuziehen durch Nutzung eines gewissen, in der Abhebstellung ermöglichten Leckagestromes als Kleinmengenregelung.

Claims

Ventileinrichtung zur Steuerung eines von einer Brennkraftmaschine zurückgeführten und zugeführten Abgasstromes entweder durch einen Abgaskühler (12) oder durch einen den Abgaskühler (12) umgehenden Bypasskanal (13) zu einem Ausströmkanal (14), mit einem in einem Ventilgehäuse (15) schwenkbetätigbar angeordneten Ventilelement (30), das mit seiner Wandung (31) Öffnungen (21, 22) in der Gehäusewandung (23) des Ventilgehäuses (15) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) in der Weise drehverstellbar ist, dass dieses ausgehend von einer beide Öffnungen (21, 22) verschließenden Ausgangsstellung in einer Schwenkrichtung in eine erste Stellung, in der ein Kaltbetrieb mit Abgaskühlung erfolgt, und in eine zweite Stellung, in der beide Öffnungen (21, 22) verschlossen sind, und ausgehend von der zweiten Stellung in eine dritte Stellung, in der ein Heißbetrieb mit Bypassdurchgang ohne Kühlung erfolgt, oder in gegensinniger Richtung zurück in die zweite Stellung und ausgehend von dieser z. B. im Regelbetrieb zwischen der ersten Stellung und der dritten Stellung verstellbar ist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Öffnungen (21, 22) in der Gehäusewandung (23) des Ventilgehäuses (15) vorzugsweise übereinander angeordnet sind.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (15) im Inneren (20) ein als Hohlkörper gestaltetes, den Ausströmkanal (14) enthaltendes Strömungsleitelement (24) enthält, dessen Einlass (26) an einem Ende beide Öffnungen (21, 22) überdeckt und dessen Auslass (27) am anderen Ende in eine Auslassöffnung (25) im Ventilgehäuse (15) mündet.
Ventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (24) etwa trichterförmig gestaltet ist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (24) etwa geradlinig von den beiden Öffnungen (21, 22) bis hin zur Auslassöffnung (25) verläuft.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (15) einen Gehäuseteil (28) aufweist, der einen oberen Kanal (38) für den kühlerseitigen Abgasstrom und einen unteren Kanal (39, 13) für den bypassseitigen Abgasstrom, in den ein Zuführkanal (40) mündet, enthält, wobei jeder Kanal (38, 39) mit einem Ende in die zugeordneten Öffnungen (21, 22) in der Gehäusewandung (23) mündet.
Ventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kanäle (38, 39), vorzugsweise der Abgaskühler (12) und der Bypasskanal (13), etwa geradlinig zueinander oder jeweils unter einem Winkel größer 90° geknickt verlaufen, derart, dass zumindest in der ersten Stellung des Ventilelements (30), in der ein Kaltbetrieb mit Abgaskühlung erfolgt, eine etwa geradlinige, verlustarme Abgasströmung zu der Öffnung (21) erfolgt.
Ventileinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (28) mit dem Ventilgehäuse (15) einstückig ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (28) an dem Ende, das dem Ventilgehäuse (15) abgewandt ist, einen Anschlussflansch (29) zum Anschluss an einen Abgaskühler (12) aufweist und dass der Anschlussflansch (29) die Öffnungen beider Kanäle (38, 39) enthält.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) um eine Achse (33) schwenkbetätigbar ist, die quer zum inneren Ausströmkanal (14) gerichtet ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) eine teilzylindrische, einem Kreissektor entsprechende Wandung (31) aufweist, deren Kreismitte von der Achse (33) gebildet ist, und dass von der Wandung (31) radiale Verbindungselemente (34) ausgehen, die bis zur Achse (33) reichen und Lagerstellen (35) zur Schwenklagerung auf einem Abschnitt (41) einer Schwenkwelle (42) bilden.
Ventileinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) auf dem Abschnitt (41) schwenkbeweglich gelagert ist und mit der Schwenkwelle (42) ein radialer Mitnehmer (43) drehfest verbunden ist, der zur Drehmitnahme des Ventilelements (30) in zumindest einer Schwenkrichtung mit diesem gekuppelt ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) in der beide Öffnungen (21, 22) verschließenden Ausgangsstellung mit seiner Wandung (31) an der Gehäusewandung (23) zumindest im Wesentlichen dicht anliegt und ausgehend von dieser Ausgangsstellung in einer Schwenkrichtung zunächst in eine Abhebstellung schwenkbar ist, in der dessen Wandung (31) von der Gehäusewandung (23) radial nach innen abgehoben ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) bei den Schwenkbetätigungen zwischen der Abhebstellung bis zur dritten Stellung mit seiner Wandung (31) von der Gehäusewandung (23) radial nach innen abgehoben bleibt.
Ventileinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) zumindest zwischen der Abhebstellung und der ersten Stellung stufenlos drehverstellbar ist zur stufenlosen Regelung der die obere Öffnung (21) und untere Öffnung (22) passierenden Abgasmenge.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) bei Ausfall der Antriebseinrichtung (17) selbsttätig mittels einer fail-safe-Feder entsprechend deren Auslegung wahlweise in die geschlossene Ausgangsstellung oder in die Abhebstellung drehverstellbar ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (33) des Abschnitts (41) der Schwenkwelle (42), auf dem das Ventilelement (30) schwenkbar gelagert ist, in Bezug auf die Mittelachse (44) der Schwenkwelle (42) exzentrisch ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung zwischen dem Mitnehmer (43) und dem Ventilelement (30) einerseits zwei Endanschläge (45, 46), die auf einer Bogenbahn um die Mittelachse (33) des exzentrischen Abschnitts (41) in einem Umfangswinkelabstand voneinander vorgesehen sind, und andererseits einen Anschlag (47) aufweist, der in einer Schwenkrichtung mit einem Endanschlag (45) und in der gegensinnigen Schwenkrichtung mit dem anderen Endanschlag (46) zur Drehmitnahme des Ventilelements (30) bei der Schwenkbetätigung des Mitnehmers (43) zusammenwirken kann.
Ventileinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Endanschläge (45, 46) am Mitnehmer (43) und der Anschlag (47) am Ventilelement (30), oder umgekehrt, vorgesehen sind.
Ventileinrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Endanschläge (45, 46) an einem Bogenschlitz (48) ausgebildet sind.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilelement (30) und dem Mitnehmer (43) in Umfangsrichtung eine Federkraft wirksam ist, die in einer Schwenkrichtung einen der Endanschläge (45, 46) gegen den Anschlag (47) zwingt.
Ventileinrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Schenkelfeder (49) zwischen dem Ventilelement (30) und dem Mitnehmer (43).
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) in seiner Wandung (31) zumindest eine etwa fensterartige Öffnung (51) enthält, die der einen Öffnung (21), insbesondere der oberen und dem oberen Kanal (38) für den kühlerseitigen Abgasstrom zugeordneten Öffnung (21), zugeordnet ist und nur in der ersten Stellung des Ventilelements (30) mit dieser Öffnung (21) in der Gehäusewandung (23) zur Ermöglichung eines Kaltbetriebes mit Abgaskühlung in Überdeckung ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) in seiner Wandung (31) eine Ausnehmung (52) oder eine etwa fensterartige zweite Öffnung enthält, die in Schwenkrichtung sowie in Richtung der Achse (33) des Ventilelements (30) gesehen in Bezug auf die erste Öffnung (51) versetzt ist und der anderen Öffnung (22), insbesondere der unteren und dem unteren Kanal (39) für den Bypassdurchgang ohne Kühlung zugeordneten Öffnung (22), zugeordnet ist und nur in der dritten Stellung des Ventilelements (30) mit dieser Öffnung (22) in der Gehäusewandung (23) zur Ermöglichung des Bypassdurchganges ohne Kühlung in Überdeckung ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (15) etwa topfförmig gestaltet ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet durch eine an der Schwenkwelle (42) zu deren Drehantrieb angreifende Antriebseinrichtung (17).
Ventileinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (17) einen elektrischen Antriebsmotor (18), vorzugsweise einen Gleichstrommotor, Drehmagneten od. dgl., und ein diesem nachgeschaltetes Getriebe (19) aufweist.